CN103526469A - 设有内散热装置的缝纫机机头结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种设有内散热装置的缝纫机机头结构，含机头右端部的罩盖，罩盖内有电机和伺服控制器，罩盖上部有圆柱形空腔，电机位于空腔中心；伺服控制器固连在罩盖下部，空腔下侧边设沉槽，伺服控制器的功率元器件处于沉槽底部；圆弧形结构的内散热装置盖在沉槽口部并固在空腔壁，其外侧与伺服控制器电路板的功率元器件直接连接，圆弧形结构内侧朝向电机并有一定距；电机后轴端连手轮，内测设风扇叶轮，风扇叶轮右侧配防尘罩，防尘罩连在罩盖右端，防尘罩设进气孔，风扇叶轮前方有冷却风道，其组成含空腔与电机的间隙、伺服控制器的外表面及内散热装置与电机之间的气路、及缝纫机机头内腔。本发明全面兼顾、重点突出、散热优良、防尘性好。

Description

设有内散热装置的缝纫机机头结构

技术领域

本发明属于缝纫机技术领域，具体涉及一种缝纫机的机头结构。

背景技术

电动式缝纫机是现有工业或民用缝纫机的主流，由于应用了电动机和电控装置，其相关的功率元器件都是大的热源，所以散热就成为一项十分重要的任务。

现有的电动式缝纫机的主要散热部位及散热方式大致包括以下几种：

第一是机头，采用的是自然散热或风扇散热。

第二是伺服控制器，伺服控制器内电路板的功率元器件的散热器直接在空气中自然散热或采用风扇散热。

第三是电机，采用的是自然散热或手轮的风扇叶轮吹风来散热。

对于以上各部位的散热模式中，现有技术没有综合考虑和全面统筹兼顾，要么是采用效率较低的自然散热方式，要么是增加风扇或利用手轮风扇叶轮对其中某一部件进行风冷散热，冷却效率低，还要增加能耗和增大体积；再者是现有技术未能专注发热的关键部位，平均分摊冷却风量，针对性差，尤其是对于重点热源未能将其充分暴露并重点冷却，似有点隔靴搔痒之感觉。

例如中国专利申请号201110290576.2，名称为“工业缝纫机的嵌入式伺服驱动系统”的发明专利申请，公开了一种工业缝纫机的嵌入式伺服驱动系统，包括驱动器、操作盒和伺服电机，伺服电机固定在工业缝纫机的机头上，驱动器的外壳固定在工业缝纫机的机头上，驱动器的电路板上发热元器件的散热块与工业缝纫机的机头相接触，操作盒的电路板固定在所述驱动器的外壳上；该专利利用机头作为散热器，驱动器中的发热元器件的热量通过散热块传导到机头，仅仅依靠机头传导热量以自然散热，显然存在效果差的不足。

又如中国专利申请号201110308277.7，名称为“缝纫机的下盖和缝纫机”的发明专利申请，该发明申请写明，其下盖是由具有热传导性的金属制成的，在其外侧下表面具有接触部，接触部与在外侧下表面安装的发热零件接触；该专利明确表示：发热零件产生的热量通过接触部传递到下盖，并朝该下盖周边散热，该专利依靠下盖热传导自然散热，显然这种散热方式同样存在效果差的不足。

再如中国专利号ZL200910155176.3，名称为“直驱式马达的缝纫机机构散热装置”的发明专利，公开了一种直驱式马达的缝纫机机构散热装置,其在缝纫机本体上对应于主轴处开设有一散热槽,散热槽上对应固设有一隔板,隔板开设有贯孔,而隔板之外侧固设有一转接件,转接件开设有贯槽,该主轴自隔板的贯孔与转接件的贯槽穿出且恰位于转接件之中心处,可便于将直驱马达的转子无偏差的接设于主轴上,且隔板的贯孔中设置有一扇叶,扇叶固接于主轴上而可与主轴同步的转动,以利用外侧的空气冷却转子与主轴在运转时所产生之热量,且空气将经由散热槽导引入缝纫机本体内部构件而达到散热的目的。该专利存在的缺陷是，其未能专注发热的关键部位，平均分摊风量，针对性差，对于重点热源，例如伺服控制器的功率元器件，未能将其充分暴露并重点冷却。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，克服现有技术的缝纫机散热结构存在的或是依靠自然散热效果差或是平均分摊风量，针对性差，而且对于重点热源未能将其充分暴露或导出热量并重点冷却，以致冷却效率低的缺陷，提供一种总体统筹、全面兼顾、重点突出、高效节能的缝纫机的机头散热结构。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：一种设有内散热装置的缝纫机机头结构，包括设置在机头右端部的罩盖，罩盖的内部固定有电机和伺服控制器，罩盖的上部有一圆柱形的空腔，电机位于空腔的中心部位；伺服控制器固定连接在罩盖的下部，伺服控制器设有一圆弧形结构的内散热装置，内散热装置盖在沉槽口部并固定在空腔壁面，内散热装置圆弧形结构的外侧面与伺服控制器中电路板的功率元器件直接连接，内散热装置圆弧形结构的内侧面朝向电机并和电机保留一定距离以构成一道冷却气路，电机的后轴端部连接有手轮，手轮的内测设置有风扇叶轮，风扇叶轮的右侧配有防尘罩，防尘罩连接在罩盖右端部，防尘罩设有进气孔，风扇叶轮前方有冷却风道，冷却风道的组成包括所述空腔与电机的间隙、伺服控制器的外表面及内散热装置与电机之间的冷却气路、以及缝纫机机头内腔。

电机的外表面与空腔之间，包括与内散热装置之间有一环形缝隙，该缝隙构成冷却风道，吹自风扇叶轮的气流经该冷却风道时，一方面对电机外表面进行强制冷却，另一方面冷却气流吹在内散热装置表面，快速将伺服控制器功率元器件传出的大量热量强行带走，由于内散热装置有效面积足够大，所以换热冷却效果非常好，这就是所述重点突出的意义；冷却气流吹过该环形缝隙后，继续向前直达缝纫机机头内腔进行冷却，然后从机头另一端的配合空隙中流出至空气中，这种结构方案把全部主要的发热部位都串联在冷却风道中，达到所述总体统筹、全面兼顾的目的，而且同时也具备高效节能的意义。

优选方案，内散热装置为片状圆弧形结构，其表面沿所述空腔轴向设置有若干直的凹槽和凸肩，凹槽和凸肩相间形成波形结构。设置波形结构可成倍地扩大传热面积。

优选方案，内散热装置为片状圆弧形结构，其表面设置有若干螺旋形凹槽。螺旋形凹槽可增大搅动气流使之形成湍流的功效，而且也可扩大换热面积及延长冷却气流过境的滞留时间，这有助于延长热交换时间，扩大传热效果，提高气流的利用率。在换热的壁面呈湍流状态的冷却气流最有利于将附在壁面的已被从热源传热加热的气体从壁面迅速卷走，同时使处于气流中心部位的冷的气体迅速翻卷以对壁面进行更进一步地冷却，这是一种强制性的湍流冷却模式，其冷却效果特别优良。

优选方案，内散热装置与罩盖之间通过螺钉连接。

优选方案，内散热装置与功率元器件之间涂有导热胶。导热胶可以消除配合处空隙中的空气，因为空气是传热的不良介质，尤其是静止的空气，其热阻非常大，所以代之以导热优良的导热胶，增大导热效果。

优选方案，罩盖上部圆柱形的空腔的两端部各设有挡肩，内散热装置嵌在两挡肩之间。

优选方案，内散热装置的圆弧形结构的圆心角为0°～360°。

优选方案，伺服控制器电路板的功率元器件密封于罩盖内，有效避免了线头、灰尘的进入。

优选方案，风扇叶轮按轴流式风机的叶片结构设计确定。

优选方案，内散热装置由导热性能优良的金属制成。

本发明的有益效果是：

1、将缝纫机机头的主要发热部位全部串联在冷却风道中，总体统筹、全面兼顾，高效节能，电路板内散热装置密封在罩盖内，防尘性好；

2、伺服控制器设有与其电路板的功率元器件直接连接的内散热装置，重点突出，一举解决关键问题；

3、内散热装置为圆弧形结构，内散热装置盖在沉槽口部并固定在空腔壁面，结构合理、紧凑；

4、内散热装置与功率元器件通过焊接连接，热阻低，传热效率高；

5、表面设置有若干螺旋形凹槽，人为强制形成湍流，而且扩大换热面积及延长冷却气流过境的滞留时间，延长热交换时间，扩大传热效果，提高气流的利用率，其冷却效果特别优良。

附图说明

图1是本发明一种实施例的结构示意图；

图2是图1的A-A剖面示意图；

图3是图1右视示意图；

图4是设有螺旋形凹槽的内散热装置展开示意图。

图中，机头1；通风孔11；罩盖2；空腔21；电机3；后轴31；伺服控制器4；功率元器件41；电路板42；内散热装置5；螺旋形凹槽53；手轮6；风扇叶轮7；防尘罩8；进气孔81。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方案对本发明作进一步描述。

实施例1：如图1所示，一种设有内散热装置的缝纫机机头结构，包括设置在机头1右端部的罩盖2，罩盖2的内部固定有电机3和伺服控制器4，罩盖2的上部有一圆柱形的空腔21，电机3位于空腔21的中心部位，伺服控制器4固定连接在罩盖2的下部，伺服控制器4电路板的功率元器件41密封于罩盖2内，伺服控制器4设有一片状圆弧形结构的内散热装置5，其表面沿空腔21的轴向设置有十二道直的凹槽和凸肩，凹槽深度2mm、底宽5mm,凸肩52顶宽2mm，凹槽和凸肩相间形成波形结构，圆柱形的空腔21的两端部各设有挡肩，内散热装置5嵌在两挡肩之间并用沉头螺钉固定，内散热装置5固定在空腔21的壁面，内散热装置5的圆弧形结构的圆心角为150°，其外侧面有一部位与伺服控制器4中电路板42的功率元器件41通过焊接连接为一体，其内侧面朝向电机3并和电机3保留一定距离以构成一道冷却气路；电机3的后轴31端部连接有手轮6，手轮6的内测设置有风扇叶轮7，风扇叶轮7按轴流式风机的叶片结构设计确定；风扇叶轮7的右侧配有防尘罩8，防尘罩8连接在外壳2右端部，防尘罩8设有进气孔81，风扇叶轮7前方有冷却风道，冷却风道的组成包括所述空腔21与电机3的间隙、伺服控制器4的外表面及内散热装置5与电机3之间的冷却气路、以及缝纫机机头1内腔。内散热装置5由导热性能优良的铜合金板冲压制成。

电机3的外表面与空腔21之间，包括与内散热装置5之间有一环形缝隙，该缝隙构成冷却风道，吹自风扇叶轮7的气流经该冷却风道时，一方面对电机3外表面进行强制冷却，另一方面冷却气流吹在内散热装置5表面，快速将伺服控制器4功率元器件41传出的大量热量强行带走，由于内散热装置5有效面积足够大，所以换热冷却效果非常好，这就是所述重点突出的意义；冷却气流吹过该环形缝隙后，继续向前透过缝纫机机头1右端部的通风孔11，到达缝纫机机头1内腔进行冷却，然后从机头1另一端的配合空隙中流出至空气中，这种结构方案把全部主要的发热部位都串联在冷却风道中，达到所述总体统筹、全面兼顾的目的，而且同时也具备高效节能的意义，如图2所示。

又因为伺服控制器4功率元器件41密封在外壳2内，能有效避免线头和空中灰尘进入电路板，避免影响工作，如图3所示。

实施例2：内散热装置为片状圆弧形结构，其表面设置有4道螺旋形凹槽53。螺旋形凹槽53可增大搅动气流使之形成湍流的功效，而且也可扩大换热面积及延长冷却气流过境的滞留时间，这有助于延长热交换时间，扩大传热效果，提高气流的利用率。在换热的壁面呈湍流状态的冷却气流最有利于将附在壁面的已被从热源传热加热的气体从壁面迅速卷走，同时使处于气流中心部位的冷的气体迅速翻卷以对壁面进行更进一步地冷却，这是一种强制性的湍流冷却模式，其冷却效果特别优良，其余结构同实施例1，如图4所示。

实施例3：内散热装置5与功率元器件41之间涂有导热胶。导热胶可以消除配合处空隙中的空气，因为空气是传热的不良介质，尤其是静止的空气，其热阻非常大，所以填之以导热优良的导热胶，减少热阻，提高热流强度，增大导热效果，其余结构同实施例1。

本发明可在机电一体式缝纫机的散热结构中使用，具有重点突出、全面兼顾、传热效率高、结构合理紧凑及高效节能等优点，本领域的技术人员如果对上述发明内容作简单的修改或替换，这样的改变不能认为是脱离本发明的范围，所有这样对所属领域的技术人员显而易见的修改将包括在本发明的权利要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种设有内散热装置的缝纫机机头结构，包括设置在机头右端部的罩盖，罩盖的内部固定有电机和伺服控制器，其特征是，罩盖的上部有一圆柱形的空腔，电机位于空腔的中心部位；伺服控制器固定连接在罩盖的下部，伺服控制器设有一圆弧形结构的内散热装置，内散热装置盖在沉槽口部并固定在空腔壁面，内散热装置圆弧形结构的外侧面与伺服控制器中电路板的功率元器件直接连接，内散热装置圆弧形结构的内侧面朝向电机并和电机保留一定距离以构成一道冷却气路，电机的后轴端部连接有手轮，手轮的内测设置有风扇叶轮，风扇叶轮的右侧配有防尘罩，防尘罩连接在罩盖右端部，防尘罩设有进气孔，风扇叶轮前方有冷却风道，冷却风道的组成包括所述空腔与电机的间隙、伺服控制器的外表面及内散热装置与电机之间的冷却气路、以及缝纫机机头内腔。

2.根据权利要求1所述的设有内散热装置的缝纫机机头结构，其特征是，内散热装置为片状圆弧形结构，其表面沿所述空腔轴向设置有若干直的凹槽和凸肩，凹槽和凸肩相间形成波形结构。

3.根据权利要求1所述的设有内散热装置的缝纫机机头结构，其特征是，内散热装置为片状圆弧形结构，其表面设置有若干螺旋形凹槽。

4.根据权利要求1、2或3所述的设有内散热装置的缝纫机机头结构，其特征是，内散热装置与功率元器件之间通过螺钉连接。

5.根据权利要求1、2或3所述的设有内散热装置的缝纫机机头结构，其特征是，内散热装置与功率元器件之间涂有导热胶。

6.根据权利要求4所述的设有内散热装置的缝纫机机头结构，其特征是，罩盖上部圆柱形的空腔的两端部各设有挡肩，内散热装置嵌在两挡肩之间。

7.根据权利要求6所述的设有内散热装置的缝纫机机头结构，其特征是，内散热装置的圆弧形结构的圆心角为0°～360°。

8.根据权利要求7所述的设有内散热装置的缝纫机机头结构，其特征是，伺服控制器电路板的功率元器件密封于罩盖内。

9.根据权利要求8所述的设有内散热装置的缝纫机机头结构，其特征是，风扇叶轮按轴流式风机的叶片结构设计确定。

10.根据权利要求9所述的设有内散热装置的缝纫机机头结构，其特征是，内散热装置由导热性能优良的金属制成。

Images