DE19957942C1 - Motorspindel für eine Werkzeugmaschine, insbesondere Hochfrequenz-Motorspindel - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorspindel für eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Hochfrequenz-Motorspindel, mit einer Spindelwelle (12) sowie mit einem elektrischen Antriebsmotor (14), der einen radial von der Spindelwelle (12) angeordneten Statorkern (22) sowie eine Statorwicklung (24) aufweist. Die Statorwicklung (24) besitzt zumindest einen in Axialrichtung über den Statorkern (22) vorspringenden Wickelkopf (28, 30). Ferner weist die Motorspindel ein Kühlelement (34) auf, das über einen ersten flächigen Kontakt (40) thermisch leitend mit dem Statorkern (22) verbunden ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des vorspringenden Wickelkopfes (28, 30) ein Koppelelement (50, 52) angeordnet ist, das zumindest einen weiteren Bestandteil (12, 20, 60) der Motorspindel mittels eines weiteren flächigen Kontaktes (58) thermisch mit dem Kühlelement (34) verkoppelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenz-Motorspindel für eine Werkzeugmaschine, mit einer Spindelwelle sowie mit einem elek­ trischen Antriebsmotor, der einen radial von der Spindelwelle angeordneten Statorkern mit einer Statorwicklung beinhaltet, wobei die Statorwicklung in Axialrichtung über den Statorkern vorspringende Wickelköpfe aufweist, ferner mit einem Kühl­ element, das über einen ersten flächigen Kontakt thermisch lei­ tend mit dem Statorkern verbunden ist.

Eine Hochfrequenz-Motorspindel der vorstehend genannten Art ist aus der DE 42 32 322 A1 bekannt.

Motorspindeln sind allgemein bekannt. Insoweit ist auf einen Artikel von Voll, Horst, "Leistungsvermögen wälzgelagerter HSC- Spindeleinheiten", DE-Z "Werkstatt und Betrieb", 1996, Seiten 240 bis 243 zu verweisen.

Bei bisherigen Motorspindeln der vorstehend genannten Art be­ inhaltet das Kühlelement einen Kühlmantel, der den Stator des Antriebsmotors hülsenartig umgibt. Der Kühlmantel weist an sei­ ner Außenseite eine wendelförmige Struktur auf, die in Verbin­ dung mit einer weiteren, den Kühlmantel umgebenden Hülse Kanäle für ein zirkulierendes Kühlmedium ausbildet. Durch den direkten flächigen Kontakt zwischen dem Statorkern und dem Kühlmantel kann der feststehende Teil des Antriebsmotors gut gekühlt wer­ den.

Problematisch ist demgegenüber die Wärmeabfuhr aus dem rotie­ renden Teil der Motorspindel, insbesondere aus dem Rotor des Antriebsmotors sowie der Spindelwelle selbst. Dem weiter oben genannten Artikel von Voll ist diesbezüglich zu entnehmen, daß die im Rotor entstehende Wärme fast ausschließlich über den Luftspalt zwischen Rotor und Stator abgeführt werden muß. Des­ halb sei bei der Motorauslegung darauf zu achten, daß der grö­ ßere Verlustanteil in den Stator gelegt wird. Die auf diese Weise erreichbare Kühlwirkung ist jedoch begrenzt.

Zur gezielten Kühlung der drehenden Teile einer Motorspindel werden bislang verschiedene Maßnahmen verwendet. Hierzu gehört eine externe Spritzkühlung mit einem Kühlmedium, wie sie bei­ spielsweise in der JP 09-154257 A beschrieben ist. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Zuführung eines Kühlmediums in das Innere der rotierenden Spindelwelle über eine sogenannte Dreh­ durchführung. Die zuerst genannte Maßnahme ist aufgrund der entstehenden Verschmutzung wenig komfortabel. Die zweite Maß­ nahme ist demgegenüber sehr aufwendig und begrenzt die maximal erreichbare Drehzahl der Motorspindel, was insbesondere für Hochfrequenz-Motorspindeln nachteilig ist. Eine weitere bekann­ te Maßnahme ist die Verwendung eines sogenannten Wärmerohrs, die jedoch ebenfalls sehr aufwendig ist und zudem nur schwierig an unterschiedliche Spindeln adaptiert werden kann.

Aus der eingangs genannten DE 42 32 322 A1 ist eine Kühlein­ richtung für einen Asynchronmotor bekannt. Bei dieser bekannten Kühleinrichtung ist der Asynchronmotor von einem Motorgehäuse umgeben, durch das Kühlkanäle verlaufen. An den axialen Enden des Motorgehäuses befinden sich Kühlkragen, die ebenfalls von einem Kühlmedium durchströmt werden. Die Kühlkragen sind radial und axial gestuft ausgebildet. Das innere Ende der Kühlkragen umgibt als eine Art Kühlmanschette die Motorwelle. Die Motor­ welle soll dabei innerhalb des Motorgehäuses über einen mög­ lichst großen axialen Bereich von der Kühlmanschette umschlos­ sen werden, um eine hohe Wärmeabfuhr über den Kühlkanal im Kühlkragen zu ermöglichen.

Die bekannte Anordnung hat eine sehr aufwendige Bauweise, weil die Kühlkragen als separate Elemente mit komplizierter Form­ gebung unter Vorsehung innerer Kühlkanäle hergestellt werden müssen. Über die Kühlkragen kann aber nur ein gewisser Teil der im Inneren der Asynchronmaschine entstehenden Wärme abgeführt werden. Die im Bereich der Wickelköpfe anfallende Wärme gehört nicht dazu, da die Wickelköpfe mit den Kühlkragen nicht im un­ mittelbaren Wärmekontakt stehen.

Aus der US 5 798 587 ist eine Kühlanordnung für eine Hochfre­ quenzspindel bekannt. Bei dieser Kühlanordnung ist ein wendel­ förmiger Kühlkanal vorgesehen, der das äußere Gehäuse der Spin­ del durchsetzt. An einem axialen Ende der Spindel ist eine mä­ anderförmige Struktur des Kühlkanals vorgesehen, die über eine Umfangsfläche verläuft und ein Lagerschild einschließt. Am ge­ genüberliegenden axialen Ende wird das Lagerschild von einer hohlzylindrischen Anordnung umgeben, die ebenfalls in den Kühl­ kreislauf geschaltet ist.

Auch diese bekannte Anordnung hat damit den Nachteil, daß sie sehr aufwendig in der Herstellung ist, wobei überdies nur eine Kühlung der Lagerschilde von außen stattfindet, d. h. eine Küh­ lung der rotierenden Teile selbst allenfalls mittelbar erfolgt. Eine spezielle Kühlung der Wickelköpfe ist dabei nicht ange­ sprochen.

Aus der DE 77 07 840 U ist ein Kurzschlußläufermotor bekannt. Der Motor umfaßt ein Statorgehäuse, an dem zwei wärmeleitende Bauteile angebracht sind. Die wärmeleitenden Bauteile erstrec­ ken sich zunächst in radialer Richtung nach innen und durchset­ zen dann den Zwischenraum zwischen Rotor und Stator. Auf diese Weise soll die Strahlungswärme vom Rotor aufgefangen und zum Statorgehäuse abgeleitet werden.

Die bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß sie in den Luft­ spalt zwischen Rotor und Stator eingreift, so daß dieser rela­ tiv breit ausgebildet werden muß, was unerwünscht ist. Außerdem ist eine spezielle Kühlung der Rotorwelle ebensowenig vorge­ sehen wie eine Kühlung der Wickelköpfe, die auch bei diesem Stand der Technik nicht unmittelbar mit den gesonderten Kühl­ elementen in Verbindung stehen.

Aus der EP 0 632 566 ist eine Vorrichtung zur Wärmeabfuhr in elektromechanischen Anordnungen bekannt. Bei der bekannten Vor­ richtung ist zwar ein im Querschnitt U-förmiges Gehäuse vorge­ sehen, das eine Seite der Wickelköpfe umgibt, dieses Element besteht jedoch aus Kunststoff und ist daher zur Wärmeabfuhr we­ nig geeignet.

Schließlich offenbart die DE 693 07 422 T2 einen mit Ständer­ kühlmitteln ausgerüsteten Motor, bei dem vorgesehen ist, den Zwischenraum zwischen einem Wickelkopf und einem umgebenden Ge­ häuse mit einem thermisch leitfähigen Material auszugießen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Hochfrequenz-Motorspindel der eingangs genannten Art dahin­ gehend weiterzubilden, daß bei einem konstruktiv einfachen Auf­ bau eine verbesserte Wärmeabfuhr aus den Wickelköpfen und zu­ gleich aus dem drehenden Teil der Spindel ermöglicht und gleichzeitig ein kompakter Aufbau erzielt wird.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Hochfrequenz- Motorspindel erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils ein Hohlkörper aus wärmeleitfähigem Material mit einem im wesentli­ chen U-förmigen Querschnitt vorgesehen ist, der jeweils einen Wickelkopf umgibt, wobei der Hohlkörper in Radialrichtung gese­ hen eine äußere Wand aufweist, die an dem Kühlelement den wei­ teren flächigen Kontakt bildet und in Radialrichtung gesehen eine innere Wand aufweist, die bis auf einen determinierten Ab­ stand an die Spindelwelle oder an mit der Spindelwelle drehfest verbundene Teile heranreicht, und daß ein verbleibender Frei­ raum zwischen dem Wickelkopf und dem Hohlkörper mit einem ther­ misch leitfähigen Material ausgefüllt ist.

Die Maßnahme, daß das Koppelelement einen Hohlkörper mit einem im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist, der den zumin­ dest einen Wickelkopf zweiseitig umgibt, hat den Vorteil, daß der Wickelkopf auf konstruktiv einfache Weise sehr effizient gekühlt wird. Außerdem ergibt sich auf diese Weise eine verbes­ serte thermische Anbindung der unterhalb des Wickelkopfes lie­ genden Bereiche an das Kühlelement. Schließlich hat die genann­ te Maßnahme den Vorteil, daß der Wickelkopf mechanisch gegen Umwelteinflüsse und äußere Beschädigungen geschützt wird.

Erfindungsgemäß weist der Hohlkörper, wie erwähnt, in Radial­ richtung gesehen eine innere Wand auf, die bis auf einen deter­ minierten Abstand an die Spindelwelle oder an mit der Spindel­ welle drehfest verbundene Teile heranreicht.

Die mit der Spindelwelle drehfest verbundenen Teile sind bei­ spielsweise eine Wellenbüchse, ein Distanzring oder der Rotor der Antriebseinheit. Wesentlich bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist, daß der mit dem Kühlelement verbundene, stati­ sche Teil der Motorspindel bis auf den determinierten Abstand an den drehenden Teil der Spindelwelle heranreicht. Auf diese Weise wird eine Kontaktreibung verhindert. Innerhalb des Luft­ spaltes zwischen dem festen und dem drehenden Teil kann sich aufgrund der Drehung der Spindelwelle eine turbulente Strömung ausbilden, die bei geeignet gewähltem Abstand eine gute Wärme­ abfuhr ermöglicht. Auf diese Weise kann man einen sehr guten Wärmeübergang von dem drehenden Teil der Spindel auf den ein­ fach kühlbaren statischen Teil der Spindel erreichen.

Die Maßnahme, daß ein verbleibender Freiraum zwischen dem Wickelkopf und dem Hohlkörper mit einem thermisch leitfähigen Material ausgefüllt ist, hat den Vorteil, daß der Wärmeübergang von dem zumindest einen weiteren Bauteil zu dem Kühlelement nochmals verbessert wird. Darüber hinaus hat auch diese Maß­ nahme den bereits erwähnten Vorteil, daß der Wickelkopf beson­ ders gut gegen Umwelteinflüsse und Beschädigungen geschützt ist.

Die genannte Maßnahme zum Kühlen der Wickelköpfe ist auch des­ wegen besonders vorteilhaft, weil auf diese Weise die Tempera­ tur des Wickelkopfes beträchtlich gesenkt werden kann, wodurch der Stator des Antriebsmotors thermisch besonders gut entlastet wird. Infolge dessen steigt die Temperaturdifferenz zwischen dem Stator und den drehenden Teilen der Spindel, so daß der Wärmeübergang und die Wärmeleitung über die bereits bisher exi­ stierenden Übertragungswege verbessert wird. Dies hat auch eine verbesserte Kühlwirkung für die drehenden Teile der Spindel zur Folge. Hinzu kommt, daß die Wickelköpfe elektrischer Maschinen in der Regel die Höchsttemperaturen aufweisen, so daß durch eine verbesserte Kühlung des bzw. der Wickelköpfe insgesamt ei­ ne weitere Leistungssteigerung der Maschine möglich ist.

Die erfindungsgemäße Lösung hat ferner den Vorteil, daß das In­ nere der Spindelwelle vollständig zur Verfügung steht, bei­ spielsweise zum Einbau eines Werkzeugspannsystems, da ein in­ nerhalb der Spindelwelle angeordneter Kühlkreislauf nicht mehr erforderlich ist. Gleichzeitig vermeidet die erfindungsgemäße Lösung die Nachteile einer externen Spritzkühlung. Es versteht sich jedoch, daß diese bekannten Maßnahmen zur Erreichung einer nochmals verstärkten Kühlwirkung auch zusätzlich zu der erfin­ dungsgemäßen Maßnahme verwendet werden können.

Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße Hochfrequenz-Motor­ spindel, insbesondere in ihren nachfolgend näher erläuterten Ausgestaltungen, den Vorteil, daß trotz der verbesserten Küh­ lung eine sehr kompakte Bauweise erreichbar ist, die wiederum kleine Lagerabstände ermöglicht. Hierdurch kann eine sehr hohe biegekritische Drehzahl erreicht werden. Gleichzeitig wird durch die verbesserte Wärmeabfuhr und die damit verbundene ge­ ringere thermische Längenausdehnung der Spindel eine höhere Präzision bei der Bearbeitung von Werkstücken möglich. Des wei­ teren wird die Alterung der Schmierstoffe im Inneren der Motor­ spindel verlangsamt, was zu einem geringeren Verschleiß führt.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Maßnahme in Kom­ bination mit der Verwendung von sogenannten Hybridlagern, bei denen die Wälzkörper aus einem Keramikmaterial bestehen. Der­ artige Lager besitzen nämlich sehr gute Laufeigenschaften bei hohen Drehzahlen, sie ermöglichen jedoch nur eine geringe Wär­ meabfuhr von innen nach außen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung liegt der determinierte Abstand im Bereich zwischen 0,1 mm und 1 mm, bevorzugt im Be­ reich zwischen 0,2 mm und 0,5 mm.

Diese Bereichsgrenzen haben sich bei praktischen Versuchen als optimal erwiesen, um einerseits eine hohe Drehzahl der Spindel­ welle zu ermöglichen und andererseits eine sehr gute Wärme­ abfuhr von dem drehenden Teil zu erreichen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das thermisch leitfähige Material ein keramikgefülltes Epoxidharz.

Dieses Material hat sich für den beabsichtigten Zweck als be­ sonders geeignet erwiesen, da es einerseits im Vergleich zu Luft eine um den Faktor 100 bis 200 gesteigerte Wärmeleitfähig­ keit besitzt, während es andererseits elektrisch isolierend wirkt. Die Maßnahme hat daher den Vorteil, daß zusätzlich auch die Isolation des Wickelkopfes verbessert wird. Darüber hinaus ist das genannte Material vergleichsweise einfach zu verarbei­ ten.

Der Hohlkörper kann auch ein Ring sein, der kollinear zu der Spindelwelle über dem mindestens einen Wickelkopf angeordnet ist.

Diese Maßnahme ermöglicht einen sehr einfachen Einbau des Kop­ pelelementes in die erfindungsgemäße Anordnung. Zudem besitzt das Koppelelement in diesem Fall eine sehr große Kühlfläche, die besonders gut zur Wärmeableitung beiträgt.

Der Hohlkörper besteht vorzugsweise aus einem Kupfermaterial.

Da Kupfer eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit besitzt, kann so der Kühlwirkungsgrad der Anordnung nochmals verbessert werden. Die zuvor genannten Effekte werden daher nochmals gesteigert.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Eine erfindungsgemäße Motorspindel mit einer entsprechenden An­ triebseinheit ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur die Antriebseinheit einer erfindungsge­ mäßen Motorspindel in einer teilweise geschnittenen, perspekti­ vischen Darstellung.

In der Figur ist die Antriebseinheit in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Sie wird bei einer vollständig zusammengebauten Motorspindel von einer hier nicht dargestell­ ten Spindelhülse umgeben, die darüber hinaus noch weitere, hier nicht interessierende Bestandteile, wie beispielsweise Spindel­ lager und ein Werkzeugspannsystem beinhaltet. Der Gesamtaufbau einer derartigen Motorspindel ist für sich genommen bekannt und beispielsweise in dem eingangs genannten Artikel von Horst Voll dargestellt.

Die Antriebseinheit 10 beinhaltet eine Spindelwelle 12, auf der konzentrisch ein Antriebsmotor 14 angeordnet ist. Der Antriebs­ motor 14 besitzt in an sich bekannter Weise einen Rotor 16 so­ wie einen Stator 18. Beide sind aus Gründen der Übersichtlich­ keit hier vereinfacht dargestellt.

Der Antriebsmotor 14 ist im vorliegenden Fall beispielhaft ein Käfigläufer-Motor. Die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Motoren beschränkt und kann ebenso bei sämtlichen anderen Asyn­ chron- oder Synchronmotoren und darüber hinaus auch bei Genera­ toren beliebiger Art angewendet werden.

Mit der Bezugsziffer 20 sind die Kurzschlußringe des Käfigläu­ fers bezeichnet, die in bekannter Weise Bestandteil des Rotors 16 sind.

Der Stator 18 weist einen Statorkern 22 auf, der im vorliegen­ den Fall, wie üblich, aus einem Blechpaket gebildet ist. Auf dem Statorkern 22 ist eine Statorwicklung 24 angeordnet, die sich im wesentlichen parallel zur Mittellängsachse 26 der Spin­ delwelle 12 erstreckt. In Axialrichtung ragt die Statorwicklung 24 beidseitig über den Statorkern 22 hinaus und bildet dort die beiden sogenannten Wickelköpfe 28, 30 aus. Bei dem Wickelkopf 30 ist zudem eine Anschlußleitung 32 für die Statorwicklung 24 gezeigt.

Koaxial um den Stator 18 herum ist ein Kühlmantel 34 angeord­ net, der auf seiner Außenseite eine wendelförmige Struktur 36 aufweist. Die wendelförmige Struktur 36 bildet in Verbindung mit der hier nicht dargestellten Spindelhülse Kühlkanäle 38 aus, durch die ein Kühlmedium zirkulieren kann.

Der Kühlmantel 34 liegt mit seiner Innenfläche an dem Stator­ kern 22 an und besitzt mit diesem daher einen thermisch leiten­ den, flächigen Kontakt 40. Über diesen Kontakt 40 wird ein Großteil der Wärme von den Antriebsmotor 14 an den Kühlmantel 34 abgegeben.

Mit den Bezugszeichen 50 und 52 sind zwei Mantelringe mit U- förmigem Querschnitt bezeichnet, die koaxial zu der Spindelwel­ le 12 über den beiden Wickelköpfen 28, 30 angeordnet sind. Die Mantelringe 50, 52 bestehen im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Kupfer, sie können jedoch auch aus einem anderen wärmeleit­ fähigen Material gefertigt sein. Jeder der beiden Mantelringe 50, 52 besitzt, in Radialrichtung gesehen, eine äußere Wand 54 sowie eine innere Wand 56. Die äußere Wand 54 liegt mit einem direkten flächigen Kontakt 58 an der Innenseite des Kühlmantels 34 an. Über den Kontakt 58 ist somit ebenfalls ein direkter Wärmeübergang möglich.

Die innere Wand 56 jedes Mantelrings 50, 52 reicht bis auf ei­ nen determinierten Abstand d, der an dem in Fig. 1 rechts gele­ genen Ende der Antriebseinheit 10 angedeutet ist, an die Spin­ delwelle 12 bzw. an eine mit der Spindelwelle 12 drehfest ver­ bundene Wellenbüchse 60 heran. Der Abstand d beträgt im vorlie­ genden Ausführungsbeispiel etwa 0,3 mm und wird generell im Be­ reich von etwa 0,1 mm bis 1 mm, bevorzugt im Bereich von 0,2 mm bis 0,5 mm, gewählt. Zwischen der Spindelwelle 12 bzw. der Wel­ lenbüchse 60 und den inneren Wänden 56 der Mantelringe 50, 52 bildet sich ein Luftspalt aus, in dem durch die Rotation der Spindelwelle 12 eine turbulente Luftströmung erzeugt wird. Die geringe Größe dieses Luftspaltes hat einerseits eine starke Luftbewegung zur Folge und ermöglicht andererseits einen sehr guten Wärmeübergang von der drehenden Spindelwelle 12 bzw. der Wellenbüchse 60 auf die Mantelringe 50, 52.

Die Verwendung der Wellenbüchse 60 erleichtert den Zusammenbau der Antriebseinheit 10. Alternativ zu der hier gezeigten Aus­ führungsform kann die Wellenbüchse 60 jedoch auch einstückig mit der Spindelwelle 12 verbunden sein, wodurch dieselben geo­ metrischen Verhältnisse erreichbar sind, wie in der Darstellung der Fig. 1. Alternativ hierzu kann die Wellenbüchse 60 auch einstückig mit dem Mantelring 52 verbunden sein, so daß der de­ terminierte Abstand d zwischen der Spindelwelle 12 und der Wel­ lenbüchse 60 zu bestimmen ist. Auch in diesem Fall wird eine gute thermische Kopplung zwischen der drehenden Spindelwelle 12 bzw. dem drehenden Rotor 16 zu dem Kühlmantel 34 erreicht.

Beispielhaft für eine bevorzugte Ausführung der Erfindung ist der verbleibende Freiraum zwischen dem Mantelring 52 und dem Wickelkopf 30 mit einem thermisch leitfähigen Material ausge­ füllt, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein keramikge­ fülltes Epoxidharz ist. Ein derartiges Material besitzt eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 3 bis 6 W/mK, die um die Größenord­ nung 100 bis 200 besser als die Wärmeleitfähigkeit von trocke­ ner Luft ist. Dementsprechend kann durch die Verwendung eines derartigen Füllmaterials die Wärmeabfuhr nochmals gesteigert werden. Bei dem Mantelring 50 ist ein derartiges Füllmaterial aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt, es wird jedoch bevorzugt bei beiden Mantelringen 50, 52 verwendet.

Alternativ zu dem genannten keramikgefüllten Epoxidharz kann auch ein beliebiges anderes Füllmaterial verwendet werden. Je größer dessen Wärmeleitfähigkeit ist, desto ausgeprägter ist die Wärmeabfuhr aus dem Inneren der Antriebseinheit 10.

Insgesamt ergeben sich bei dem hier dargestellten Ausführungs­ beispiel folgende Wärmeübergänge, die zu einer Kühlung der An­ triebseinheit 10 führen:

• - Wärmeübergang von der rotierenden Spindelwelle 12 bzw. dem rotierenden Rotor 16 auf den feststehenden Statorkern 22 durch die sich im Luftspalt bildende, turbulente Luftströ­ mung,
• - Wärmeübergang vom Statorkern 22 zum Kühlmantel 34 über den flächigen Kontakt 40,
• - Wärmeübergang von der Spindelwelle 12 bzw. der Wellenbüch­ se 60 auf die Mantelringe 50, 52,
• - Wärmeübergang von den Wickelköpfen 28, 30 auf die Mantel­ ringe 50, 52, gegebenenfalls über das Epoxidharz 62.
• - Wärmeübergang von den Mantelringen 50, 52 auf den Kühlman­ tel 34 über die flächigen Kontakte 58,
• - Wärmeübergang von den Kurzschlußringen 20 auf die Spindel­ welle 12 bzw. die Wellenbüchse 60,

Alternativ zu dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel können die Mantelringe 50, 52 auch drehfest mit der Spindelwelle 12 bzw. der Wellenbüchse 60 verbunden sein, so daß der verbleiben­ de Luftspalt zwischen dem rotierenden und dem feststehenden Teil der Antriebseinheit 10, d. h. zwischen den Mantelringen 50, 52 und dem Kühlmantel 34 gebildet wird. Die weitere Kontaktflä­ che 58 im Sinne der vorliegenden Erfindung befindet sich dann zwischen der Spindelwelle 12 und den Mantelringen 50, 52. Des weiteren können die Mantelringe 50, 52 in diesem Fall auch ein­ stückig mit der Spindelwelle 12 oder dem Kühlmantel 34 verbun­ den sein.

Vorteilhaft für die vorliegende Erfindung ist bei all diesen Ausführungsbeispielen vor allem, daß der zwischen der rotieren­ den Spindelwelle 12 und dem feststehenden Kühlmantel 34 ver­ bleibende Raum um die Wickelköpfe soweit wie möglich mit gut wärmeleitendem Material aufgefüllt ist. Im Optimalfall ver­ bleibt allein der geringe Luftspalt, der für die Trennung der rotierenden Spindelwelle von den feststehenden Teilen der An­ triebseinheit 10 erforderlich ist.

Das Prinzip der Erfindung kann gleichermaßen auch auf solche Antriebsmotoren angewendet werden, bei denen der Rotor außen um einen feststehenden Stator herumläuft. Des weiteren kann das Prinzip der Erfindung auch auf beliebige andere elektrischen Maschinen sowie auf Generatoren übertragen werden, die einen vergleichbaren konstruktiven Aufbau besitzen.

Claims (3)

1. Hochfrequenz-Motorspindel für eine Werkzeugmaschine, mit einer Spindelwelle (12) sowie mit einem elektrischen An­ triebsmotor (14), der einen radial von der Spindelwelle (12) angeordneten Statorkern (22) mit einer Stator­ wicklung (24) beinhaltet, wobei die Statorwicklung (24) in Axialrichtung über den Statorkern (22) vorspringende Wickelköpfe (28, 30) aufweist, ferner mit einem Kühl­ element (34), das über einen ersten flächigen Kontakt (40) thermisch leitend mit dem Statorkern (22) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Hohlkörper (50, 52) aus wärmeleitfähigem Material mit einem im we­ sentlichen U-förmigen Querschnitt vorgesehen ist, der je­ weils einen Wickelkopf (28, 30) umgibt, wobei der Hohl­ körper (50, 52) in Radialrichtung gesehen eine äußere Wand (54) aufweist, die an dem Kühlelement (34) den wei­ teren flächigen Kontakt (58) bildet und in Radialrichtung gesehen eine innere Wand (56) aufweist, die bis auf einen determinierten Abstand (d) an die Spindelwelle (12) oder an mit der Spindelwelle (12) drehfest verbundene Teile (20, 60) heranreicht, und daß ein verbleibender Freiraum zwischen dem Wickelkopf (28, 30) und dem Hohlkörper (50, 52) mit einem thermisch leitfähigen Material (62) ausge­ füllt ist.

2. Hochfrequenz-Motorspindel nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der determinierte Abstand (d) im Be­ reich zwischen 0,1 mm und 1 mm, bevorzugt im Bereich zwi­ schen 0,2 und 0,5 mm liegt.

3. Hochfrequenz-Motorspindel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das thermisch leitfähige Material (62) ein keramikgefülltes Epoxidharz ist.