CN106257806B - 线性马达的冷却单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制冷却部的压力损失增大且能够抑制冷却部变形的线性马达的冷却单元。线性马达的冷却单元具备紧贴于线圈且用于冷却线圈的平板冷却部(2)。平板冷却部包括第4平板部件(14)、第3平板部件(13)及肋部件(20)。在第4平板部件的与第3平板部件叠合的表面上形成有凹部，该凹部与叠合于第4平板部件的第3平板部件之间的间隙形成用于冷却线圈的制冷剂的流路。肋部件固定于第4平板部件，且在间隙内抵接于第3平板部件。流路的一部分通过肋部件而分隔为多个分隔流路，在第3平板部件表面中的、形成多个分隔流路中的至少一个分隔流路的部分，形成有扩大凹部(13a)。

Description

线性马达的冷却单元

本申请主张基于2015年6月19日申请的日本专利申请第2015-123700号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种线性马达的冷却单元。

背景技术

作为冷却线性马达的线圈的冷却单元，已知有一种冷却单元，其具备：内部流有制冷剂的两张平板状的冷却部；制冷剂从外部流入并且向冷却部供给制冷剂的流入部；使来自冷却部的制冷剂流出的流出部(例如，专利文献1)。在该冷却单元中，用两张冷却部夹住线圈，从而对发热的线圈进行冷却。

专利文献1：日本特开2013-207838号公报

在专利文献1中记载的冷却单元中，流入部及流出部与两张平板状冷却部以在流入部及流出部与两张平板状冷却部之间夹着用于抑制制冷剂泄漏的O型环的状态紧固在一起。

若以夹着O型环的状态进行紧固，则冷却部因O型环的回弹力而被按压，可能会导致冷却部变形。因此，可以考虑在流路内设置肋部件，并从流路内侧按压被O型环按压的部分。然而，若在流路内设置肋部件，则流路会相应地变窄，会导致压力损失的增大。因此，抑制冷却部变形并非那么简单。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而提出的，其目的在于提供一种能够抑制冷却部的压力损失增大且能够抑制冷却部变形的线性马达的冷却单元。

为了解决上述课题，本发明的一种实施方式提供一种线性马达的冷却单元，其用于冷却构成线性马达的驱动部的线圈，所述冷却单元具备紧贴于线圈且用于冷却线圈的冷却部。冷却部包括第1部件、叠合于第1部件的第2部件及肋部件。在第1部件的与第2部件叠合的表面上形成有凹部，凹部与叠合于第1部件的第2部件的表面之间的间隙形成用于冷却线圈的制冷剂的流路，肋部件固定于第1部件或第2部件中的一方，并且肋部件在间隙内抵接于第1部件或第2部件中的另一方，流路的一部分通过肋部件分隔为多个分隔流路，在第2部件表面中的、形成多个分隔流路中的至少一个分隔流路的部分，形成有扩大凹部。

另外，将上述构成要件的任意组合、本发明的构成要件或表现形式在方法、装置、系统等之间相互置换的技术，也作为本发明的实施方式而有效。

根据本发明，能够抑制冷却部的压力损失增大且能够抑制冷却部变形。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的线性马达的冷却单元的立体图。

图2是表示平板冷却部的分解立体图。

图3是表示平板冷却部的横剖面图。

图4是表示肋部件及其周边的剖面图。

图5是表示肋部件及其周边的剖面图。

图6是表示流量与压力损失之间的关系的图表。

图中：2-平板冷却部，2a-间隙，3-流入部，5-线圈，6-O型环，7-间隙，8-流路，13-第3平板部件，13a-扩大凹部，14-第4平板部件，20-肋部件，20a-基部，20b-突起部，100-冷却单元。

具体实施方式

以下，在各附图中，对相同或相等的构成要件、部件及工序标注相同的符号，并适当省略其重复说明。并且，为了便于理解，在各附图中适当放大或缩小部件的尺寸。并且，在各附图中，省略对实施方式的说明并不重要的部件的一部分。

图1是表示实施方式所涉及的线性马达的冷却单元100的立体图。适用了本实施方式所涉及的冷却单元100的线性马达具备：沿规定方向排列设置的矩形板状的多个(图1中为三个)线圈5、交替排列设置且与线圈5对置的多个N极磁铁及多个S极磁铁(均未图示)。若对线圈5进行通电，则在N极磁铁与S极磁铁之间产生电磁力，通过该电磁力，线圈5与冷却单元100一同移动。如此，线圈5构成线性马达的驱动部。另外，在实施方式中，由三个线圈5形成A相、B相这两个相。

冷却单元100对线圈5进行冷却从而抑制线圈5的温度上升。冷却单元100具备：从两侧夹住线圈5的两张平板冷却部2、设置于线圈5排列方向上的一端侧的流入部3、设置于线圈5排列方向上的另一端侧的流出部4。

图2、图3表示平板冷却部2。图2是从平板冷却部2的紧贴于线圈5的一侧观察平板冷却部2的立体图。图3是平板冷却部2的横剖面图。平板冷却部2包括第1平板部件11、第2平板部件12、第3平板部件13及肋部件20。第1平板部件11、第2平板部件12、第3平板部件13及肋部件20例如为金属制品、陶瓷制品或树脂制品。第1平板部件11、第2平板部件12及第3平板部件13依次层叠，并通过扩散接合或热接合而接合在一起。

第1平板部件11为长方形形状的平板。在第1平板部件11的长边方向上的一端侧形成有贯穿平板面的六个圆形的流入口11a。六个流入口11a沿第1平板部件11的短边方向排列设置。并且，在第1平板部件11的长边方向上的另一端侧形成有贯穿平板面的六个圆形的流出口11b。六个流出口11b沿第1平板部件11的短边方向排列设置。

第2平板部件12为大小与第1平板部件11的大小相同的长方形形状的平板。在第2平板部件12上形成有贯穿平板面的三个长方形形状的开口12a。三个开口12a沿第2平板部件12的短边方向排列设置，且沿第2平板部件12的长边方向延伸。在各开口12a的一端侧分别形成有两个圆形的开口12b，在另一端侧也分别形成有两个圆形的开口12c。即，在第2平板部件12上形成有共计六个开口12b和共计六个开口12c。开口12b设置在与流入口11a对应的位置，开口12c设置在与流出口11b对应的位置。因此，若将第1平板部件11的平板面和第2平板部件12的平板面叠合在一起，则流入口11a和开口12b连通，流出口11b和开口12c连通。

若将第1平板部件11的平板面和第2平板部件12的平板面叠合在一起，则第2平板部件12的三个开口12a的一侧被封闭，形成具有三个凹部(以下称作凹部14a)的一张平板部件(称作第4平板部件14)。另外，还可以将第1平板部件11和第2平板部件12形成为一体，从而无需分体形成第1平板部件11和第2平板部件12。即，可以预先形成具有三个凹部14a的第4平板部件14。

第3平板部件13为大小与第1平板部件11及第2平板部件12的大小相同的长方形形状的平板。在第3平板部件13的平板面形成有扩大凹部13a(后述)。通过将第3平板部件13的平板面和第4平板部件14的具有凹部14a的一侧的面叠合并接合在一起，三个凹部14a的开口被封闭，从而在平板冷却部2内形成三个间隙7a～7c(以下，统称为“间隙7”)。三个间隙7a～7c作为在平板冷却部2内沿长边方向延伸的三个流路8a～8c(以下，统称为“流路8”)而发挥功能。例如，冷却水等制冷剂在该流路8中流过。流路8a～8c依次连接于流入部3。

肋部件20分别设置于第2平板部件12的开口12a的长边方向上的两端。具体而言，肋部件20设置于开口12a的端部且开口12a与开口12b的连结部分12d以及设置于开口12a的端部且开口12a与开口12c的连结部分12e。在本实施方式中，肋部件20与第2平板部件12形成为一体。因此，肋部件20与第2平板部件12的开口12a的边缘相连。关于肋部件20的结构，参考图4、图5将在后面进行叙述。

返回到图1，流入部3包括：长方体形状的上部3b、以从厚度方向(即，与平板冷却部2的平板面正交的方向)上的两侧缩小上部3b的方式形成的长方体形状的下部3c。在上部3b设置有在上表面开口且沿下方延伸的流入口3a。下部3c具有与线圈5大致相同的厚度，并且下部3b被两张平板冷却部2夹住。流入部3在下部3c被两张平板冷却部2夹住且上部3b的下表面与平板冷却部2的上表面接触的状态下通过螺栓紧固而固定于平板冷却部2。尤其，流入部3以在流入部3与平板冷却部2之间夹有用于抑制制冷剂泄漏的O型环6(图1中未图示)的状态固定于平板冷却部2。并且，在下部3c的侧面(即，与第1平板部件11紧贴的面)形成有多个贯穿孔(未图示)。在流入部3固定于平板冷却部2的状态下，各贯穿孔与平板冷却部2的各流入口11a连通。即，流入部3和平板冷却部2的三个流路8a～8c(即，三个间隙7a～7c)连通。

与流入部3相同，流出部4包括：长方体形状的上部4b、以从厚度方向上的两侧缩小上部4b的方式形成的长方体形状的下部4c。在上部4b设置有在上表面开口且沿下方延伸的流出口4a。与流入部3相同，流出部4也在下部4c被两张平板冷却部2夹住且上部4b的下表面与平板冷却部2的上表面接触的状态下通过螺栓紧固而固定于平板冷却部2。尤其，流出部4以在流出部4与平板冷却部2之间夹有O型环6的状态固定于平板冷却部2。并且，在下部4c的侧面形成有多个贯穿孔(未图示)。在流出部4固定于平板冷却部2的状态下，各贯穿孔与平板冷却部2的各流出口11b连通。即，平板冷却部2的三个流路8a～8c(即，三个间隙7a～7c)与流出部4连通。

若在流出部4及流入部3固定于平板冷却部2的状态下使冷却水流入流入部3的流入口3a，则制冷剂从流入部3通过平板冷却部2的各流入口11a，并流过平板冷却部2内的三个流路8a～8c及各流出口11b之后，从流出部4的流出口4a向外部流出。

图4及图5为表示肋部件20及其周边的剖面图。在图4中代表性地示出最接近上部3b的开口12a中设置的(即，设置于流路8a内的)肋部件20中的一个肋部件。在图5中代表性地示出远离上部3b的两个开口12a中设置的(即，设置于流路8b内或流路8c内的)肋部件20中的一个肋部件。图4及图5也可以看作是表示连结部分12d的周边或连结部分12e的周边的剖面图。O型环6设置于平板冷却部2与流入部3之间。肋部件20包括基部20a和两个突起部20b。基部20a形成为比第2平板部件12薄，且基部20a与开口12a的边缘相连。两个突起部20b从基部20a向第3平板部件13侧突出，并在各间隙7内抵接于第3平板部件13。因此，在连结部分12d以及连结部分12e中，各间隙7(即，各流路8)被两个突起部20b分隔为三个流路。从流入口11a流入到平板冷却部2内的制冷剂流过被分隔的该三个流路(以下，称作“分隔流路”)。

如图5所示，在第3平板部件13的平板面中的、形成流路8b或流路8a的分隔流路的部分，分别形成有扩大凹部13a。各扩大凹部13a具有矩形形状的剖面形状。各扩大凹部13a也可以具有U字形的剖面形状、V字形的剖面形状或其它剖面形状。在本实施方式中，各扩大凹部13a形成为相同的大小。即，各扩大凹部13a的宽度W、深度D及长度L(参考图2)彼此相同。另一方面，如图4所示，在第3平板部件13的平板面中的、形成流路8a的分隔流路的部分，未形成有扩大凹部13a。

根据以上说明的实施方式所涉及的冷却单元100，在连结部分12d、12e中，肋部件20的突起部20b抵接于第3平板部件13。因此，在平板冷却部2和流入部3及流出部4以在平板冷却部2和流入部3及流出部之间夹有O型环的状态而紧固在一起的状态下，第1平板部件11通过O型环的回弹力而被按压，而且第1平板部件11还通过肋部件20从相反一侧被按压。由此，第1平板部件11的变形得到抑制。而且，在第3平板部件13的平板面中的、形成分隔流路的部分形成有扩大凹部13a。在此，在连结部分12d及连结部分12e中，通过设置肋部件20，流路变窄相当于肋部件20的量，但是通过设置扩大凹部13a，流路增大相当于扩大凹部13a的量。因此，即使设置肋部件20，也能够抑制流路变窄，从而能够抑制压力损失增大。如此，根据本实施方式所涉及的冷却单元100，能够抑制平板冷却部2的压力损失增大并且能够抑制平板冷却部2变形。

并且，根据实施方式所涉及的冷却单元100，在第3平板部件13的平板面中的、形成流路8a的分隔流路的部分，未形成有扩大凹部13a。通常，连结于流入部3中的上游侧的流路的压力损失较小，连结于下游侧的流路的压力损失较大。因此，通过在连结于流入部3中的上游侧的流路8a不设置扩大凹部13a，使连结于上游侧的流路8a和连结于下游侧的流路8b、8c的压力损失得到平衡，使得制冷剂更均匀地流过各流路。

本发明人等进行了模拟试验，用以确认实施方式所涉及的冷却单元的抑制压力损失增大的效果。图6为表示流量与压力损失之间的关系的图表。在图6中，横轴表示流量(L/min)，纵轴表示压力损失(kPa)。曲线50表示未设置有扩大凹部13a的以往的冷却单元的模拟试验结果，曲线52表示设置有扩大凹部13a的实施方式的冷却单元100的模拟试验结果。由该模拟试验结果可知，与以往的冷却单元相比，实施方式的冷却单元100的压力损失大致减半。

以上，对实施方式所涉及的冷却单元进行了说明。该实施方式只是一个例子，上述各构成要件或各处理工艺的组合可存在各种变形例，并且这些变形例也属于本发明的范围，这对本领域技术人员来讲是可以理解的。以下示出变形例。

(变形例1)

在实施方式中，对在第3平板部件13的平板面中的、形成流路8a的分隔流路的部分未形成有扩大凹部13a的情况进行了说明，但并不限定于此。也可以在第3平板部件13的平板面中的、形成流路8a的分隔流路的部分形成扩大凹部13a。

(变形例2)

在实施方式中，对在除了流路8a以外的流路的所有分隔流路处均形成有扩大凹部13a的情况进行了说明，但并不限定于此。也可以在各流路的三个分隔流路中的至少一个分隔流路处形成扩大凹部13a。并且，也可以形成例如横跨两个分隔流路的共用的扩大凹部13a。

并且，在实施方式中，对各扩大凹部13a的大小彼此相同的情况进行了说明，但并不限定于此，各扩大凹部13a的大小也可以互不相同。例如，可以将在第3平板部件13的平板面中的、形成分隔流路的部分上形成的扩大凹部13a的大小设为，越是连接在流入部3中的下游侧流路，其分隔流路的大小越大。该情况下，可以将扩大凹部13a的深度D、宽度W或长度L中的至少一个设为更大，从而使扩大凹部13a变得更大。由此，越是连结于流入部3中的下游侧的流路，其分隔流路变得越大，从而能够使连结于流入部3中的上游侧的流路和连结于下游侧的流路的压力损失得到平衡，使得制冷剂更均匀地流过各流路。

(变形例3)

虽然在实施方式中并没有特别说明，但与未设置有扩大凹部13a的情况相比，只要可以降低整个平板冷却部2的压力损失即可。即，也可以在形成分隔流路的第3平板部件13的平板面的至少一部分上形成向间隙突出的凸部。

(变形例4)

在实施方式中，对肋部件20与第2平板部件12形成为一体的情况进行了说明，但并不限定于此。肋部件20也可以与第1平板部件11或第3平板部件13形成为一体。在肋部件20与第3平板部件13形成为一体的情况下，肋部件20的突起部20b可以向第1平板部件11侧突出。或者，肋部件20也可以与第1平板部件11、第2平板部件12、第3平板部件13分体形成，然后与它们结合在一起。

(变形例5)

在实施方式中，对适用冷却单元100的线性马达包括三个线圈，且用这些三个线圈来形成A相、B相这两个相的情况进行了说明，但并不限定于此。线性马达也可以包括一个、两个或四个以上的线圈，即，线性马达可以包括至少一个线圈，且用该至少一个线圈来形成A相、B相这两个相。并且，线性马达还可以包括3的整数倍个数的线圈，且用该3的整数倍个数的线圈来形成U相、V相、W相这三个相。

上述实施方式和变形例的任意组合也作为本发明的实施方式而有用。通过组合而产生的新的实施方式兼具组合前的实施方式及变形例的效果。

Claims (4)

1.一种线性马达的冷却单元，其用于冷却构成线性马达的驱动部的线圈，所述线性马达的冷却单元的特征在于，

具备紧贴于所述线圈且用于冷却所述线圈的平板冷却部，

所述平板冷却部包括第1平板部件、叠合于所述第1平板部件的第2平板部件以及肋部件，

在所述第1平板部件的与所述第2平板部件叠合的表面上形成有凹部，

所述凹部和叠合于所述第1平板部件的所述第2平板部件之间的间隙形成用于冷却所述线圈的制冷剂的流路，

所述肋部件固定于所述第1平板部件或所述第2平板部件中的一方，并且所述肋部件在所述间隙内抵接于所述第1平板部件或所述第2平板部件中的另一方，

所述流路的一部分通过所述肋部件而分隔为多个分隔流路，在所述第2平板部件表面中的、形成所述多个分隔流路中的至少一个分隔流路的部分，形成有扩大凹部。

2.根据权利要求1所述的线性马达的冷却单元，其特征在于，

在所述第2平板部件表面中的、形成所述多个分隔流路的部分，均形成有扩大凹部。

3.根据权利要求1或2所述的线性马达的冷却单元，其特征在于，

在所述平板冷却部形成有多个流路，

所述多个流路分别与供给冷却水的流入部连接，

在所述第2平板部件表面中的、形成连结于所述流入部的最上游侧的流路的分隔流路的部分，未形成有所述扩大凹部。

4.根据权利要求1或2所述的线性马达的冷却单元，其特征在于，

在所述平板冷却部形成有多个流路，

所述多个流路分别与供给冷却水的流入部连接，

所述扩大凹部形成为，越是连结在所述流入部中的下游侧的流路，其分隔流路变得越大。