CN104009586B - 一种电机冷却散热结构 - Google Patents

Abstract

一种电机冷却散热结构，涉及直线电机和平面电机，主要应用于电机功率较大、发热量大且对电机温度控制要求较高的各种高精度、高速度、高加速运动系统。该冷却散热结构含有盖板、骨架和毛细管阵列；盖板上设有进水口出水口，并加工有水道；在骨架上设有四周水道、线圈安装槽和毛细管安装孔，在毛细管的外层镀有一层绝缘层；毛细管安装孔可以为单排孔结构，也可以为双排孔结构，双排孔结构相对散热面积更大，散热更充分。本发明与现有技术相比，其优点体现在可形成对线圈六个面的全方位冷却，且不会产生明显电涡流效应。

Description

一种电机冷却散热结构

技术领域

本发明是一种电机线圈绕组的冷却散热结构，涉及直线电机和平面电机，主要应用于电机功率较大、发热量大且对电机温度控制要求较高的各种高精度、高速度、高加速运动系统。

背景技术

随着自动控制技术及微型计算机的高速发展，对各类自动控制系统的定位精度、运动速度、加速度、响应速度提出了更高的要求，在这种情况下，传统的旋转电机再加上一套变换机构组成的直线运动驱动装置已经远远不能满足现代控制系统的要求，为此，许多国家都在研究、发展和应用直线、平面电机。高精度运动平台、坐标测量机、精密数控机床、磁悬浮列车、直线电机驱动电梯等均采用了直线电机作为驱动机构。

在各种高精密运动场合，出于自动控制系统的需要对整个系统的温度控制一般要求比较严格，直线、平面电机作为系统中重要的发热部件，其温升效果就成为一项关键指标。电机温升过高不仅会影响整个系统的控制精度，对电机本身的性能和寿命也会产生很大不利影响，因此，如何降低电机的温升是直线、平面电机发展的重要研究方向。

降低电机损耗减小电机发热和改善冷却系统提高电机散热能力是降低电机温升的两个主要措施。由于直线、平面电机为无接触式传递力，电机损耗本身就较小，因此，改善冷却系统对于降低温升能起到更明显的效果。

由于原理结构所限，直线、平面电机线圈绕组与磁钢间距离较小，在线圈绕组与磁钢间布置的普通冷却结构，随着动子的运动会产生较大电涡流效应，对电机运动形成较大的阻力和损耗，所以目前常用的直线、平面电机的冷却系统多为单边式，即在线圈绕组与磁钢间不布置冷却结构而只布置在另一侧，这在避免电涡流效应的同时使得电机的散热能力也明显降低。

发明内容

本发明旨在提供一种电机冷却散热结构，对线圈绕组进行高效充分的散热，且不产生明显电涡流效应，在不增加损耗的情况下很好的提升直线、平面电机的散热能力，降低电机温升。提高直线、平面电机在高精密运动场合的应用性能。

本发明的技术方案如下：

本发明所述的一种电机冷却散热结构，其特征在于：该冷却散热结构含有盖板、骨架和毛细管阵列；所述的盖板上设有进水口和出水口，加工有上部水道；所述的骨架四侧设有四周水道，在下方设有线圈安装槽，线圈固定在安装槽内，并且设有毛细管安装孔；所述的毛细管阵列为一排并列布置的毛细管，毛细管的两端插在骨架上的毛细管安装孔内；毛细管为中空结构，内部的中空结构形成毛细管水道；毛细管上镀有一层绝缘层。

本发明的上述技术方案中，其特征还在于：所述的毛细管的安装孔交错布置成两排，相邻两孔的中心距等于毛细管的直径；所述的毛细管紧密相切布置。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性的技术效果：本发明所述的一种电机冷却散热结构，能够在六面对线圈绕组进行全方位式冷却，散热能力高效充分，同时不会产生明显电涡流效应，不对电机运动造成附加的阻力；大大提高了电机的散热能力，使其在高速、高精度运动场合下性能明显提高。

附图说明

图1为本发明的结构爆炸视图(从上往下看)。

图2为本发明的结构爆炸视图(从下往上看)。

图3为本发明的正剖视图。

图4为本发明的侧剖视图。

图5为本发明中的毛细管的外形图。

图6为本发明中单排毛细管安装孔的示意图。

图7为本发明中毛细管呈间隙布置的示意图。

图8为本发明中双排毛细管安装孔的示意图。

图9为本发明中毛细管呈紧密相切布置的示意图。

图10为本发明中毛细管经绝缘处理后产生电涡流效应示意图。

图11为毛细管不经绝缘处理产生的电涡流效应示意图。

其中：1—盖板；2—骨架；3—线圈；4—毛细管阵列；5—线圈安装槽；6—毛细管安装孔；7—毛细管；8—绝缘层；11—进水口；12—出水口；13—四周水道；14—上部水道；15—毛细管水道；21—局部电涡流效应；22—整体电涡流效应。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1和图2为本发明提供的一种电机冷却散热结构的爆炸视图，该结构从上至下依次含有盖板1、骨架2和毛细管阵列4；在所述的盖板1上设有进水口11和出水口12，在盖板下表面加工有上部水道14；(参见图2、图3和图4)；所述骨架2的周边设有四周水道13，在骨架的下底面设有线圈安装槽5，线圈放置在安装槽内；所述的毛细管阵列4由一排平行布置的毛细管7组成，每根毛细管两端分别插入安装孔后固定在骨架上，并且与线圈底面接触；毛细管为中空结构，形成毛细管水道15；然后将盖板盖在骨架上，形成一个封闭的冷却循环系统。线圈3工作时发热，该结构对线圈进行冷却散热，使其温升不至过高；温度较低的冷却水经进水口11进入后，一部分进入上部水道14，一部分进入四周水道13，一部分进入毛细管水道15；冷却水在各部分水道内与线圈发生热交换，温度升高，在出水口12处汇总后流出，完成一个散热循环。在冷却过程中，上部水道14与线圈上表面接触，毛细管水道15与线圈下表面接触，四周水道13与线圈的四个侧面接触，共形成了对线圈六个面的全方位冷却。

图6为本发明中的单排毛细管安装孔示意图，由于钻孔时相邻两孔应存在一定间距，因此安装后的相邻毛细管间也存在间隙，如图7所示。图8为本发明中的双排毛细管安装孔示意图，将安装孔交错布置成两排，相邻两孔的垂向中心距等于毛细管直径，安装后的毛细管紧密相切布置，如图9所示；此方案布置的毛细管热交换面积更充分，散热效果更好。

每根毛细管7外表面上镀有一层绝缘层8(如图5所示)，使毛细管与骨架，以及毛细管与毛细管间相互不导电，在毛细管上只形成较小的局部电涡流效应21，如图10所示。图11为不经绝缘处理的毛细管形成的整体电涡流效应22，电涡流场较大，对电机运动产生很大的附加阻力，严重影响电机有效推力输出。本例所述的镀有绝缘层的毛细管明显减弱了电涡流效应，降低了其带来无用损耗。

Claims (2)

1.一种电机冷却散热结构，其特征在于：该冷却散热结构从上至下依次含有盖板(1)、骨架(2)和毛细管阵列(4)；所述的盖板上设有进水口(11)和出水口(12)，盖板的下表面加工有上部水道(14)；所述骨架(2)的周边设有四周水道(13)，在下底面设有线圈安装槽(5)；所述的毛细管阵列(4)由一排平行布置的毛细管(7)组成，每根毛细管的两端分别插入骨架两侧的毛细管安装孔(6)内，并固定在骨架(2)上；毛细管为中空结构，内部的中空结构形成毛细管水道(15)；所述的进水口(11)、上部水道(14)、四周水道(13)、毛细管水道(15)和出水口(12)形成一个封闭的冷却循环系统；在毛细管上镀有一层绝缘层(8)。

2.按照权利要求1所述的一种电机冷却散热结构，其特征在于：所述的毛细管安装孔交错布置成两排，相邻两孔垂向中心距等于毛细管的直径，所述的毛细管紧密相切布置。