CN107579625A - 用于红外波段测试系统的电机控温装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于红外波段测试系统的电机控温装置，属于航空航天技术领域，该电机控温装置包括导热索安装支架、导热索、测温传感器、加热片、热控仪和多层隔热组件，该电机控温装置通过导热索安装支架和导热索将电机工作时产生的热量快速导向冷端，并利用热控仪分别与测温传感器和加热片构成的测温回路和加热回路实现对电机不工作时的主动控温，同时利用多层隔热组件将导热索安装支架、导热索、测温传感器和加热片包覆，使电机无论是在工作状态下，还是在主动控温状态下，电机向空间辐射的热量都大大减少，从而不会对红外波段测试系统产生背景噪声，有利于保证红外波段测试系统的测量精度和准确度。

Description

用于红外波段测试系统的电机控温装置

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，特别是涉及一种用于红外波段测试系统的电机控温装置。

背景技术

在真空低温背景(如果在太空，背景温度为4K；如果使用液氮回路的真空罐，背景温度约为100K)下，电机工作时会产生大量热量聚集，导致电机温度快速上升甚至超过工作温度范围，因此需采用必要的散热措施对电机进行散热。常用且效果较好的散热方式为将电机外表面裸露一部分并喷涂高发射率涂层，利用辐射散热的方式将热量排散到冷黑空间，当电机本身的散热面积不足时，需要在电机上加装热辐射器，以增大电机辐射散热面积，增强散热能力，保证电机在工作时温度不超过许用温度。当电机不工作时，电机受环境温度的影响，电机的温度将逐渐降低并超出电机使用的低温限，因此需要对电机进行主动控温加热。对于可见光波段测试系统而言，上述电机控温方法非常有效，但是对于真空低温背景下的红外波段测试系统而言，由于红外波段测试系统工作时要求背景温度为低温环境，因此无论是在电机工作时，还是在电机的主动控温阶段，使用上述电机控温方法时，电机辐射的热量都会对红外波段测试系统产生背景噪声，降低红外波段测试系统的测量精度。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中电机在红外波段测试系统中会产生背景噪声，导致红外波段测试系统的测量精度降低的问题，提供一种用于红外波段测试系统的电机控温装置。

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

一种用于红外波段测试系统的电机控温装置，包括导热索安装支架、导热索、测温传感器、加热片、热控仪和多层隔热组件，

所述导热索安装支架包括与电机的形状和尺寸相匹配的上壳体和下壳体，且所述上壳体和所述下壳体具有连接耳，所述上壳体和所述下壳体通过所述连接耳密封连接，所述电机与所述上壳体、所述下壳体之间填充导热填料；

所述导热索包括导热头部、导热主体段和散热头部，所述导热主体段的两端分别与所述导热头部和所述散热头部固定连接，且所述导热头部与所述上壳体固定连接，所述散热头部与冷端固定连接；

所述测温传感器与所述上壳体固定连接，且所述测温传感器与所述热控仪连接，构成测温回路；

所述加热片与所述下壳体固定连接，且所述加热片与所述热控仪连接，构成加热回路；

所述多层隔热组件将所述导热索安装支架、所述导热索、所述测温传感器和所述加热片整体包覆。

上述用于红外波段测试系统的电机控温装置通过导热索安装支架和导热索将电机工作时产生的热量快速导向冷端，并利用热控仪分别与测温传感器和加热片构成的测温回路和加热回路实现对电机不工作时的主动控温，同时利用多层隔热组件将导热索安装支架、导热索、测温传感器和加热片整体包覆，使电机无论是在工作状态下，还是在主动控温状态下，电机向空间辐射的热量都大大减少，从而不会对红外波段测试系统产生背景噪声，有利于保证红外波段测试系统的测量精度和准确度。

附图说明

图1为本发明其中一个实施例中用于红外波段测试系统的电机控温装置的结构示意图；

图2为本发明其中一个具体实施方式中用于红外波段测试系统的电机控温装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

在其中一个实施例中，如图1所示，用于红外波段测试系统的电机控温装置包括导热索安装支架、导热索、测温传感器300、加热片400、热控仪500和多层隔热组件600，

导热索安装支架包括与电机的形状和尺寸相匹配的上壳体110和下壳体120，且上壳体110和下壳体120具有连接耳，上壳体110和下壳体120通过连接耳密封连接，电机与上壳体110、下壳体120之间填充导热填料；

导热索包括导热头部210、导热主体段220和散热头部230，导热主体段220的两端分别与导热头部210和散热头部230固定连接，且导热头部210与上壳体110固定连接，散热头部230与冷端固定连接；

测温传感器300与上壳体110固定连接，且测温传感器300与热控仪500连接，构成测温回路；

加热片400与下壳体120固定连接，且加热片400与热控仪500连接，构成加热回路；

多层隔热组件600将导热索安装支架、导热索、测温传感器300和加热片400整体包覆。

具体地，在本实施例中，用于红外波段测试系统的电机控温装置包括导热索安装支架、导热索、测温传感器300、加热片400、热控仪500和多层隔热组件600，其中，导热索安装支架包括上壳体110和下壳体120，并且上壳体110和下壳体120分别与电机的形状和尺寸相匹配，如图1所示，电机为方形电机时，上壳体110和下壳体120均为与方形电机的尺寸相匹配的具有方形顶面或底面、长方形侧面的壳体，在实际过程中，导热索安装支架的上壳体110和下壳体120可以根据电机的形状(如方形或者圆形等)进行相应的设计；上壳体110和下壳体120都具有连接耳，上壳体110和下壳体120通过连接耳密封连接，例如利用螺钉将连接耳固定连接，从而使上壳体110和下壳体120密封连接，为了提高电机与导热索安装支架之间的热传导效率，本实施例中电机与导热索安装支架的上壳体110、下壳体120之间填充有导热填料，例如氮化铝、氮化硼、氧化镁、氧化铝等。

导热索用于将电机产生的热量传递到冷端，从而实现对电机的高效散热，其材质一般为具有优异的导热性、延展性和耐蚀性的紫铜，在本实施例中，导热索包括导热头部210、导热主体段220和散热头部230，导热主体段220的两端分别与导热头部210和散热头部230固定连接，导热头部210与上壳体110固定连接，散热头部230与冷端固定连接，其中冷端是用于散热的终端，例如真空罐的低温冷板等。

作为一种具体的实施方式，如图1所示，导热头部210和散热头部230均为长方体，导热头部210的长方体一侧与上壳体110接触并且导热头部210与上壳体110固定连接，散热头部230的长方体一侧与冷端接触并且散热头部230与冷端固定连接。导热头部210和散热头部230均为长方体，一方面增加导热头部210与上壳体110或者散热头部230与冷端的接触面积，增加导热或者散热效率，另一方面便于导热头部210与上壳体110以及散热头部230与冷端之间的固定连接。在实际应用过程中，导热头部210和散热头部230也可根据实际需求设计成其他形状。

测温传感器300与上壳体110固定连接，且测温传感器300与热控仪500连接，构成测温回路。如图1所示，测温传感器300与上壳体110固定连接，例如测温传感器300粘贴在上壳体110上，从而实时采集上壳体110的温度，同时测温传感器300与热控仪500通过导线连接，测温传感器300将采集的温度数据发送给热控仪500，热控仪500则根据温度传感器300反馈的温度数据控制加热回路的通断，实现对电机的主动控温，其中，温度传感器300(即温度传感器)可以为铂电阻、热敏电阻或者热电偶等。

加热片400与下壳体120固定连接，且加热片400与热控仪500连接，构成加热回路。如图1所示，加热片400与下壳体120固定连接，例如加热片400粘贴在下壳体120上，同时，加热片400与热控仪500通过导线连接，在热控仪500的控制下加热片400通过下壳体120和导热填料对电机进行间接控温，其中，加热片400可采用电热膜式的加热片或者电热丝式的加热片等。

多层隔热组件600将导热索安装支架、导热索、测温传感器300和加热片400整体包覆。在图1中，虚线所示部分为多层隔热组件600，多层隔热组件600将导热索安装支架(包括上壳体110和下壳体120)、导热索安装支架内的电机、导热索(包括导热头部210、导热主体段220和散热头部230)、测温传感器300以及加热片400的整体进行包覆，其中，多层隔热组件600可采用现有的隔热材料制备而成，多层隔热组件600主要由低发射率的反射屏、低导热系数的间隔层、内包覆层和外包覆层组成，反射屏又称为辐射屏，主要用来阻止来自热壁的热辐射，减少辐射换热，要求有高的反射率和低的发射率，对间隔层的材料的主要要求是与反射屏之间有较小的接触面积，同时具有低的导热率，一层反射屏及间隔层的组合体称为一个多层单元，多层隔热组件包括多个多层单元，内包覆层的主要作用是防止在操作过程中对多层隔热组件内表面层的机械损伤，而外包覆层的主要作用是保护多层材料，提高其适应环境的能力。

本实施例所提出的用于红外波段测试系统的电机控温装置具有以下优点：

(1)电机工作时产生的热量依次通过导热索安装支架、导热索导向冷端，导热索安装支架及导热索的外表面包覆多层隔热组件，因此整个装置向空间散热量很小，不会对红外波段测试系统产生背景噪声；

(2)电机整个导热通路均为接触导热，因此电机散热速度快，电机连续工作时间长；

(3)电机在不工作期间，需要对电机进行加热，将加热片设计在导热索安装支架上实现了对电机的间接控温，并且导热索安装支架外包覆有多层隔热组件，因此在主动控温加热时，也不会对红外波段测试系统产生背景噪声；

(4)针对不同工作模式的电机(如连续工作或者间断工作)，可以通过设计导热索的热阻，来控制整个电机的散热速度，使整个系统满足使用要求。

作为一种具体的实施方式，如图2所示，上壳体110上设置有第一导热索安装定位面，导热头部210在第一导热索安装定位面上通过螺钉与上壳体110固定连接。本实施方式通过在上壳体110上设置第一导热索安装定位面，例如当导热头部210为长方体时，上壳体110上的第一导热索安装定位面为平整的、与长方体相配合的平面，从而提高导热索的导热头部210在上壳体110上的安装精度以及导热头部210的导热效率，同时利用螺钉将导热头部210固定在第一导热索安装定位面上，结构简单，拆卸方便。

优选地，导热头部210与第一导热索安装定位面之间涂有导热填料，以增强导热头部210与上壳体110之间的换热，进一步提高电机的散热效率。

作为一种具体的实施方式，冷端上设置有第二导热索安装定位面，散热头部230在第二导热索安装定位面上通过螺钉与冷端固定连接。本实施方式通过在冷端上设置第二导热索安装定位面，例如当散热头部230为长方体时，冷端上的第二导热索安装定位面为平整的、与长方体相配合的平面，从而提高导热索的散热头部230在冷端上的安装精度以及散热头部230的散热效率，同时利用螺钉将散热头部230固定在第二导热索安装定位面上，结构简单，拆装方便。

优选地，散热头部230与第二导热索安装定位面之间涂有导热填料，以增强散热头部230与冷端之间的换热，进一步提高电机的散热效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种用于红外波段测试系统的电机控温装置，其特征在于，包括导热索安装支架、导热索、测温传感器(300)、加热片(400)、热控仪(500)和多层隔热组件(600)，

所述导热索安装支架包括与电机的形状和尺寸相匹配的上壳体(110)和下壳体(120)，且所述上壳体(110)和所述下壳体(120)具有连接耳，所述上壳体(110)和所述下壳体(120)通过所述连接耳密封连接，所述电机与所述上壳体(110)、所述下壳体(120)之间填充导热填料；

所述导热索包括导热头部(210)、导热主体段(220)和散热头部(230)，所述导热主体段(220)的两端分别与所述导热头部(210)和所述散热头部(230)固定连接，且所述导热头部(210)与所述上壳体(110)固定连接，所述散热头部(230)与冷端固定连接；

所述测温传感器(300)与所述上壳体(110)固定连接，且所述测温传感器(300)与所述热控仪(500)连接，构成测温回路；

所述加热片(400)与所述下壳体(120)固定连接，且所述加热片(400)与所述热控仪(500)连接，构成加热回路；

所述多层隔热组件(600)将所述导热索安装支架、所述导热索、所述测温传感器(300)和所述加热片(400)整体包覆。

2.根据权利要求1所述的用于红外波段测试系统的电机控温装置，其特征在于，

所述导热头部(210)和所述散热头部(230)均为长方体。

3.根据权利要求1或2所述的用于红外波段测试系统的电机控温装置，其特征在于，

所述上壳体(110)上设置有第一导热索安装定位面，所述导热头部(210)在所述第一导热索安装定位面上通过螺钉与所述上壳体(110)固定连接。

4.根据权利要求3所述的用于红外波段测试系统的电机控温装置，其特征在于，

所述导热头部(210)与所述第一导热索安装定位面之间涂有导热填料。

5.根据权利要求1或2所述的用于红外波段测试系统的电机控温装置，其特征在于，

所述冷端上设置有第二导热索安装定位面，所述散热头部(230)在所述第二导热索安装定位面上通过螺钉与所述冷端固定连接。

6.根据权利要求5所述的用于红外波段测试系统的电机控温装置，其特征在于，

所述散热头部(230)与所述第二导热索安装定位面之间涂有导热填料。

7.根据权利要求1或2所述的用于红外波段测试系统的电机控温装置，其特征在于，

所述冷端为真空罐的低温冷板。