热管的技术用于高速机床电主轴冷却
jic35导读：热管作为一种的传热元件，有着区别于其它传热元器件的特性。在这里提出将热管的技术用于高速机床电主轴冷却，主要因为热管的以下几点特性为实现电主轴冷却控制提供了可行性：
（1）的导热性。热管内部主要靠工作液体汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力。与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。因此有人把热管称之为热的“超导体”。
（2）热响应性速度快。由于热管内部是真空的，压力很小，因此热管的启动温差很小。只要是蒸发段的温度稍微高于其冷凝段的温度，热管就会快速响应，调节蒸发段温度与冷凝段温度之间的温度差。
（3）结构形状的多样性。脉动热管的基本结构可以根据热源和冷源的条件需要，变化出多种形状，而且加热和冷却的位置可以任意选取，使其适应性大大增强，也扩大了其应用的领域。
（4）管内温度分布非常均匀。热管表面温度是由真空中的蒸汽温度控制的，而热管内部的各部分热阻很小，受温度变化不大，当加热量变化时，热管蒸发段和冷凝段的温度也会发生均匀变化。这种等温性与热管的形状和尺寸关系不大。如一米长的热管，蒸发段和冷凝段两端的温差可小于1℃。
（5）导热密度可以随着需要的变化而变化。既可以用较小的蒸发段输入热量，用较大的冷凝段输出热量，也可以用较大的蒸发段输入热量，而以较小的冷凝段输出热量。
高速电主轴的发热源主要可分为以下几部分，其一，主轴电动机内置于机床主轴的结构中，电机高速旋转所产生的发热是其结构内部的主要的热源。其二，电动机转子在主轴壳体内的高速搅动，使内腔中的空气也会发热，这些热源产生的热量主要通过主轴壳体和主轴进行散热，所以电动机产生的热量有相当一部分会通过主轴传到轴承上去，因而影响轴承的寿命，并且会使主轴产生热伸长，影响加工精度。其三，随着主轴转速的升高，主轴轴承的摩擦所产生的发热量也随之增大。
电动机的发热主要有定子绕组的铜耗发热及转子的铁损发热，其中定子绕组的发热占电动机总发热量的2／3以上。传统的冷却方式下，只对定子部分做了冷却处理，而没有对转子的铁损发热部分进行冷却处理，也就是说对占电动机发热总量近l／3的热量没有进行冷却处理，从而形成了外冷内热。而转子的热膨胀对于加工精度的影响是致命的，如果主轴轴芯按500mm的长度计算时，根据钢的金属膨胀系数可得出，轴芯的温度每上升一度，主轴的长度将延长0.005mm。另外对轴承的进行冷却的冷却液，在高速旋转的主轴的离心力作用下，冷却液根本无法分布到轴承的内圈和轴芯，随着主轴温升增加，轴承的预紧量将增大，反过来又加剧轴承的发热，使轴承得不到有效的冷却和润滑。因此对传统的高速电主轴的冷却系统进行改进是很有必要的。
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（4）管内温度分布非常均匀。热管表面温度是由真空中的蒸汽温度控制的，而热管内部的各部分热阻很小，受温度变化不大，当加热量变化时，热管蒸发段和冷凝段的温度也会发生均匀变化。这种等温性与热管的形状和尺寸关系不大。如一米长的热管，蒸发段和冷凝段两端的温差可小于1℃。
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