CN103701295B - 一种降噪散热元件和磁动力驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降噪散热元件，所述降噪散热元件包括基座和固定在所述基座上的多个散热片，至少一个所述散热片设置为：其边侧上具有一个以上缺口。该散热元件在保留散热效果的基础上，有效解决了现有的散热元件噪音大的技术问题。本发明还提供了一种磁动力驱动器，所述驱动器包括磁体转子装置、导体转子装置和安装在所述导体转子装置上的散热装置，所述散热装置包括多个散热元件，所述多个散热元件中的至少一个为本发明所述的降噪散热元件。该驱动器采用所述的降噪散热元件，以降低散热环节所产生的噪音。

Description

一种降噪散热元件和磁动力驱动器

技术领域

本发明涉及散热技术领域，尤其涉及一种能够实现降噪效果的散热元件，以及涉及一种具有该降噪散热元件的磁动力驱动器。

背景技术

磁动力驱动器通过穿越空气间隙把转矩从电动机传送到负载的方式运转，驱动侧和从动侧之间没有设备连接，转矩是由驱动器中一侧具有强大磁性的稀土类磁体与另一侧磁体的相互作用而产生的，通过改变空气间隙间距的方法来实现控制转矩传送的物理量，进而实现速度的可控性。

目前，这种类型的驱动器由三套装置构成，它们分别是一套磁体转子装置、一套稀土类磁体装置和一套导体转子装置，其中，稀土类磁体装置和负载连接，导体转子装置和电动机连接，导体转子装置里的转子导电材料一般是铝、铜和黄铜。驱动装置控制磁体转子和导体转子之间空气间隙的间距，磁体转子和导体转子之间的相对转动可以穿越空气间隙引发一场强有力的磁耦合。因此，改变磁体转子和导体转子之间的空气间隙间距从而使输出速度变得可以调控，让输出速度可调、可控、可重复。

磁感应原理需要磁体转子和导体转子之间产生相对运动。这意味着，输出速度总是低于输入速度。速度上的差异被称为异步，即转差率。额定功率电动机在全速运行的情况下，转差率通常介于1%和3%之间。

磁体转子与相关联的导体转子间的相对运动，可以在其导体材料里引发涡流电，涡流电自身会进一步产生相应的磁场。正是由于永磁场和被引发的涡流电磁场之间的相互作用，才使得转矩可以从磁体转子被传送到导体转子。导体材料里带电的涡流（即涡流电）也在自己的区域里同步制造了电热。

以往，散热片被分布在导体转子的外表面上，以助于驱动装置在运行过程中转移热量，图1A-1D和图2A-2C列举了一个这样的常规结构。磁动力驱动器10里包括导体转子12、14和耦合间隔件16，两个导体转子的结构并非完全相同，因此在图中标记了两个不同的标号12、14。多个散热元件20沿周呈放射状分别排列在导体转子12、14的外表面。如图2A-2C所示，每个散热元件20分别包括底座22及沿底座22延伸而来的多个散热片26，相邻的所述散热片26之间形成散热槽28。底座22上具有安装孔24，用于将散热元件20分别安装在所述导体转子12、14上。散热元件20联结于导体转子12、14上，这样使得散热片26和散热槽28朝相对于导体转子12、14旋转轴线的放射方向延伸。在磁动力驱动器运行的时候，旋转的导体转子产生的空气流以上述的旋转轴线为中心，呈放射状地向外流经散热槽28，从而冷却了导体转子12、14。在空气流通过散热槽28时，会使得空气、空气中的夹杂物和散热片振动，势必会产生许多让人难以承受的噪音，且该噪音只能降低而难以彻底消除。

参见图2C，现有的散热片26的边侧平整，即为直面型。散热片的直面型边侧直接切割空气，产生了大量噪音，且声音产生过程无任何例如振动抵消削弱等环节，噪音很尖锐很大。

基于此，本发明提供了一种降噪散热元件和磁动力驱动器，从噪音产生的源头入手，降低噪音。所述散热元件通过对散热片的形状进行改进，能够在散热片切割空气时，其非直面形的散热片令空气振动呈无规律性，致使反向、大致反向的振动以及反向、大致反向传播的声波一定程度的相互抵消，进而消除了部分的噪音能量，致使噪音降低。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种降噪散热元件，在保留现有的散热元件散热效果的基础上，有效解决了现有的散热元件噪音大的技术问题。

本发明的目的之二在于提供一种磁动力驱动器，该驱动器采用所述的降噪散热元件，以降低散热过程所产生的噪音。

基于上述的第一目的，本发明提供了一种降噪散热元件，所述降噪散热元件包括基座和固定在所述基座上的多个散热片，至少一个所述散热片设置为：其边侧上具有一个以上缺口。

优选的，所述散热片的边侧包括位于所述散热片长度方向的前端和后端，以及位于所述散热片高度方向的顶端，至少一个所述散热片设置为：其顶端、前端和后端中的至少一端具有一个以上缺口。

优选的，各所述散热片的长度方向与所述基座的延伸方向相同，其高度方向垂直于所述基座；所述多个散热片相并列排布，相邻的所述散热片之间形成散热槽，所述散热槽的延伸方向平行于所述散热片的长度方向。

优选的，当多个所述散热片的顶端分别具有多个缺口时：其中一个所述散热片顶端上的所述多个缺口的排布方式，与其他所述散热片顶端上的所述多个缺口的排布方式相同。

优选的，当至少一个所述散热片的顶端分别具有多个缺口时，同一个所述散热片上的所述多个缺口为等间距设置。

优选的，所述缺口为矩形、扇形或者弧形。

优选的，所述缺口为弧形时，多个所述缺口的交接处为弧形。

优选的，所述基座为板型，所述基座的顶板面为散热面，其底板面为安装面；所述基座具有贯穿所述顶板面和所述底板面的多个安装孔，所述散热片安装在所述安装孔以外区域的散热面上。

基于上述的第二目的，本发明提供了一种磁动力驱动器，所述驱动器包括磁体转子装置、导体转子装置和安装在所述导体转子装置上的散热装置，所述散热装置包括多个散热元件，其特征在于，所述多个散热元件中的至少一个为所述的降噪散热元件。

优选的，所述多个散热元件全部为所述的降噪散热元件。

综上所述，本发明提供的降噪散热元件，通过在散热片边侧上设置缺口，来有效实现降低噪音的效果。也就是说，本发明的所述散热元件通过将散热片的边侧形状改进为非直面型，能够在散热片切割空气时，其非直面型的散热片令空气振动呈无规律性，致使反向、大致反向的振动以及反向、大致反向传播的声波一定程度的相互抵消，进而消除了部分的噪音能量，致使噪音降低。

进一步的，优选设置为在散热片的顶端设置多个缺口，在前端和后端分别设置一个缺口，且顶端上的多个缺口的间距相同，以实现降噪的最佳效果，同时保证散热效果不受影响。

更进一步的，本发明可应用于磁动力驱动器上，将磁动力驱动器的导体转子装置上的多个散热元件中的部分或者全部，替换为本发明的降噪散热元件，以将磁动力驱动器的散热造成的噪音降低在可承受的范围内，显然，本发明还可应用于需要散热的其他各种磁耦合驱动器。

附图说明

图1A是现有的磁动力驱动器轴测图；

图1B是图1A的主视图；

图1C是图1A的左视图；

图1D是图1A的右视图；

图2A是图1A-1D磁动力驱动器上现有散热装置的俯视图；

图2B是图2A的仰视图；

图2C是图2A的的轴测图；

图3A是本发明降噪散热元件实施例一的轴测图；

图3B是图3A的俯视图；

图3C是图3B的右视图；

图3D是图3B的仰视图；

图4A是本发明降噪散热元件实施例二的轴测图；

图4B是图4A的俯视图；

图4C是图4B的右视图；

图4D是图4B的仰视图；

图5A是本发明降噪散热元件实施例三的轴测图；

图5B是图5A的俯视图；

图5C是图5B的右视图；

图5D是图5B的仰视图。

具体实施方式

本发明的降噪散热元件，其包括基座和固定在所述基座上的多个散热片，至少一个所述散热片设置为：其边侧上具有一个以上缺口。即，本发明的散热片的边侧为非直面状，在散热片切割空气时，具有非直面型边侧的散热片令空气振动呈无规律性，致使反向、大致反向的振动以及反向、大致反向传播的声波一定程度的相互抵消，进而消除了部分的噪音能量，致使噪音降低。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

需要说明的是，在图1A-图2C所示的现有散热元件中，在图3A-图3D所示的实施例一的散热元件中，在图4A-图4D所示的实施例二的散热元件中，以及在图5A-图5D所示的实施例三的散热元件中，散热元件、散热片、缺口、散热槽等结构并非完全相同，为更清楚的区别以及表达，分别标记为不同的标号。

实施例一

如图3A-3D，该实施例公开了一种降噪散热元件，该降噪散热元件30包括基座32和多个散热片36，在各所述散热片36上设置有多个缺口。优选的，所述基座32为板型，且板型大致上呈等腰梯形，以实现与待散热构件相适配，例如在磁动力驱动器上，便于在例如导体转子装置的圆周面上呈放射状均衡排布；所述基座32的顶板面为散热面，其底板面为安装面；所述基座32具有贯穿所述顶板面和所述底板面的多个安装孔34，所述散热片36安装在所述安装孔34以外区域的散热面上。所述散热片36的长度方向与所述基座32的延伸方向相同（如图3B中的x方向），其高度方向（如图3D中的y方向）垂直于所述基座32，基座32的延伸方向为等腰梯形的梯高方向，也即所述放射状均衡排布的放射方向；所述多个散热片36相并列排布，相邻的所述散热片36之间形成散热槽38，所述散热槽38作为空气流的通道，其延伸方向平行于所述散热片36的长度方向。

所述散热片36包括位于所述散热片36长度方向的前端和后端，以及位于所述散热片36高度方向的顶端和底端，其中，所述散热片36的底端固定在所述基座32的散热面上，各所述散热片36的顶端上分别具有多个缺口35a，各所述散热片36的前端分别具有1个缺口35b，各所述散热片36的后端分别具有1个缺口35c。

所述缺口的形状可依据具体的设计需求而设定，只要能够实现所述散热片36的边侧为非平直面即可。例如可以设置图示的矩形，采用矩形缺口可通过冲压加工而成，加工工艺简单，即，矩形缺口的设计是为了加工制作方便。

为了在保证散热效果的前提下，尽量提高降噪效果，优选设置为：矩形缺口的宽度d为3mm，深度3mm，相邻的缺口间距D为10-15mm。

在该实施例中，每个散热片36的前端分别具有1个缺口35b，在每个散热片36的后端分别具有1个缺口35c，每个散热片36的顶端分别具有多个缺口35a，且所述多个缺口35a在各散热片36上的排布方式相同，也即，各散热片36上的缺口35a沿横向（即垂直于x向的方向）成行排布。如图3A和3B所示，在各散热片36的顶端分别设置有并列多行的缺口35a，行与行的间距设置为相同，即每个散热片36顶端上的多个缺口35的间距相同。该实施例的缺口排布方式，能够相对达到最佳的降噪效果，显然，为满足不同的工业需求，可适当降低降噪效果进而保证更佳的散热效果，也即对该实施例的缺口排布方式进行适当的变形，所述变形例如可以是但不限定于：

变形一：仅在所述散热片的前端、后端和顶端的其中一端或者两端上设置缺口，例如，在散热片上仅具有缺口35a、缺口35b和缺口35c的一种或者两种。

变形二：仅在部分所述散热片上设置缺口，即，在其中一个或者多个散热片上设置缺口。

变形三：调整所述散热片顶端上的缺口数量，例如各散热片的顶端分别仅具有1个缺口或1个以上缺口。

变形四：各散热片顶端的多个缺口的宽度和深度进行调整。

变形五：各散热片顶端的多个缺口的间距设定为不相同，即非等间距排布。

变形六：所述多个散热片顶端的缺口设置为横向不成行排布。

实施例二

如图4A-4D，该实施例是与实施例一相并列的另一优选方案，在区别技术特征以外的实施例一所公开的技术方案也属于本实施例，在区别技术特征以外的实施例一所公开的技术方案不再重复描述。该实施例与实施例一的区别技术特征在于：缺口的形状不同。具体而言：

如图所示，所述降噪散热元件40包括基座42和散热片46，所述基座42上具有安装孔44，在所述安装孔44以外区域的所述基座42上安装有多个所述散热片46，相邻的所述散热片46之间形成散热槽48，在所述散热片46的顶端具有扇形的缺口45a、前端具有扇形的缺口45b、后端具有扇形的缺口45c，该扇形结构的缺口加工难度低，进一步简化了加工工艺。

所述缺口的间距D′与实施例一相同，即优选为10-15mm，以尽量提高降噪效果。

对应于实施例一中变形四的宽度和深度调整，该实施例的扇形缺口，其半径r可依据具体的工业需求而设定，进而调整不同程度的降噪效果。

对应于实施例一中的其他变形，也适用于本实施例。

实施例三

如图5A-5D，该实施例是与实施例一相并列的又一优选方案，区别技术特征以外的实施例一所公开的技术方案也属于本实施例，区别技术特征以外的实施例一所公开的技术方案不再重复描述。该实施例与实施例一的区别技术特征在于：缺口的形状不同。具体而言：

如图所示，所述降噪散热元件50包括基座52和散热片56，所述基座52上具有安装孔54，在所述安装孔54以外区域的所述基座52上安装有多个所述散热片56，相邻的所述散热片56之间形成散热槽58，在所述散热片56的顶端具有弧形的缺口55a、其前端具有弧形的缺口55b、其后端具有弧形的缺口55c。该弧形结构的缺口较之实施例一的矩形缺口，由于没有矩形的尖角，能够有效避免尖角部位产生的局部涡流现象，使得气流的流通更顺畅，进而将更多的大致反向的振动和大致反向传播的声波，转化为反向的振动和反向传播的声波，更大程度的消除了振动和声波，进一步降低了噪音的能量，以及降低了气流和夹杂物的振动几率，因此降噪效果更佳。

为进一步提高气流流动的顺畅度，优选的，相邻的所述缺口的交接处设置为圆滑过渡的弧形，使散热片56的边侧整体上呈现具有波峰和波谷的规律性变化的曲线状。

该实施例中，所述缺口的间距D′′与实施例一相同，即优选为10-15mm，以尽量提高降噪效果。

对应于实施例一变形四的宽度和深度，该实施例中，弧形缺口的半径r可依据具体的工业需求而设定，进而调整不同程度的降噪效果。

对应于实施例一中的其他变形，也适用于本实施例。

应用实施例

本发明的降噪散热元件可以适用于各种需要降噪的设备上，以磁动力驱动器为例，参照图1A-1D：所述磁动力驱动器10包括磁体转子装置、导体转子装置和安装在所述导体转子装置上的散热装置，导体转子装置12、14成对设置，成对的导体转子装置12、14通过耦合间隔件16固定在一起，且导体转子装置12、14可转动的安装在所述磁体转子装置上，且导体转子装置12、14和磁体转子装置之间有一段空气间隙，导体转子装置12、14和磁体转子装置做相对旋转运动时引发磁耦合现象；磁动力驱动器为现有技术，此处不再详细描述。

在该实施例中，散热装置包括多个散热元件，如图1A-1D所示，导体转子装置12和导体转子装置14上分别设置有20个散热元件，显然，散热元件的数量可依据散热需求而调整。

需要降噪时，将其中的1个散热元件，替换为本发明的降噪散热元件，即可达到降噪效果，为达到不同程度的降噪效果，可以采用如上所述的不同实施例所提供的降噪散热元件，以及还可以将多个散热元件或者全部散热元件替换为本发明的降噪散热元件。

结合图2A-图4D，需要安装降噪散热元件时，将基座的安装面贴合在导体转子装置上，令安装孔与导体转子装置的预留孔对应，然后通过螺栓穿过安装孔和预留孔进行紧固定位即可。采用螺栓固定方式可实现较为快捷的拆装，便于维护和更换，当然，也可依据不同的需求采用焊接等固定方式，采用焊接固定方式时，可去除基座上的安装孔，也即，将散热片分布在基座的整个散热面上。

结合下表实验数据，进一步说明本发明的降噪效果：

表中即以下分析中的凹形，是指散热片具有的缺口。

如表中所示：

1、对于标准全高散热片（即直面型散热片）：

通过测试52、53、54对比可知，在同样采用直面型散热片的条件下，无降噪外壳、有降噪外壳、有降噪外壳+低限消声器三种情形，噪音逐渐降低，证明降噪外壳和低限消音器具有一定的降噪效果，此对比结果于本发明无关联，不进行详细分析。

基于上述同样的理由，对于扇形散热片、“矩形缺口”（扇形缺口或者弧形缺口）散热片、带散热槽槽的散热片以及顶端、前端和后端分别具有“矩形缺口”的散热片四类情形的情形内部对比，不再详细分析。

2、标准全高散热片（即直面型散热片），与带散热槽槽的散热片相对比：

在无降噪外壳无低限消声器的同等条件下，即测试52对比测试46/47，标准全高散热片（即直面型散热片）1米的噪音为108.2分贝，3米的噪音为103.5分贝；而带散热槽槽的散热片1米的噪音为97.0分贝，3米的噪音为92.2分贝。通过对比可知，在可调速驱动器无论以较高或者较低的速度运转时，散热片间的散热槽也可以对降低噪音声级产生积极作用。

然而，出乎意料的是，当可调速驱动器加上降噪外壳后，这种散热槽配置类型的散热装置所产生的噪音会增大，达到1米99.9分贝和3米96.2分贝，见测试51。每当降噪外壳被放上时，噪音级别不仅增加，甚至可以听见与共振频率相关的某种鸣叫声。

进一步分析和实验发现，这种散热槽散热装置的缺陷可以通过破坏散热装置上散热片边侧的几何图形来克服掉，即通过设置缺口来克服掉，散热装置不必配置完整高度的散热槽。如表中所示，当可调速驱动器在不配置降噪外壳的情况下，以1800转速运行时，凹口的散热装置显示的噪音级别是1米96.6分贝和3米91.8分贝，见测试68；当可调速驱动器配置上降噪外壳后，噪音级别甚至可以降低至1米90.6分贝和3米86.6分贝，见测试69。由此看出，与测试46/47相对比（1米97.0分贝、3米92.2分贝），凹口散热装置在配有或不配降噪外壳的情况下均减少了噪音的产生。

与标准（未改良）的散热装置相比，凹口散热装置明显也具有相似的散热性能。具体对比见下面第3条：

3、标准全高散热片（即直面型散热片），与“矩形缺口”（扇形缺口或者弧形缺口）散热片相对比：

在无降噪外壳无低限消声器的同等条件下，即测试52对比测试68，标准全高散热片（即直面型散热片）1米的噪音为108.2分贝，3米的噪音为103.5分贝；而“矩形缺口”（扇形缺口或者弧形缺口）散热片1米的噪音为96.6分贝，3米的噪音为91.8分贝。通过对比可知，在可调速驱动器以较低的速度运转时，降低散热装置上散热片的高度，即改变散热片边侧的形状，也就是说，在散热片边侧上设置缺口，可以使噪音声级降低至人们可接受范围内。

另，需要说明的是，本申请中的“一个以上”是指包括一个以及多于一个，“多个”是指包括两个以及多于两个。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种降噪散热元件，所述降噪散热元件包括基座和固定在所述基座上的多个散热片，其特征在于，至少一个所述散热片设置为：其边侧上具有缺口；

所述的边侧包括位于所述散热片长度方向的前端和后端，以及位于所述散热片高度方向的顶端；所述缺口设置在所述散热片的顶端，以及所述前端和后端中的任一端或两端；

所述缺口为矩形、扇形或者弧形；所述缺口为弧形时，多个所述缺口的交接处为弧形。

2.如权利要求1所述的降噪散热元件，其特征在于，各所述散热片的长度方向与所述基座的延伸方向相同，其高度方向垂直于所述基座；所述多个散热片相并列排布，相邻的所述散热片之间形成散热槽，所述散热槽的延伸方向平行于所述散热片的长度方向。

3.如权利要求1所述的降噪散热元件，其特征在于，当多个所述散热片的顶端分别具有多个缺口时：其中一个所述散热片顶端上的所述多个缺口的排布方式，与其他所述散热片顶端上的所述多个缺口的排布方式相同。

4.如权利要求1所述的降噪散热元件，其特征在于，当至少一个所述散热片的顶端分别具有多个缺口时，同一个所述散热片顶端上的所述多个缺口为等间距设置。

5.如权利要求1所述的降噪散热元件，其特征在于，所述基座为板型，所述基座的顶板面为散热面，其底板面为安装面；所述基座具有贯穿所述顶板面和所述底板面的多个安装孔，所述散热片安装在所述安装孔以外区域的所述散热面上。

6.一种磁动力驱动器，所述驱动器包括磁体转子装置、导体转子装置和安装在所述导体转子装置上的散热装置，所述散热装置包括多个散热元件，其特征在于，所述多个散热元件中的至少一个为如权利要求1-5任一项所述的降噪散热元件。

7.如权利要求6所述的磁动力驱动器，其特征在于，所述多个散热元件全部为如权利要求1-5任一项所述的降噪散热元件。