CN107612271A - 一种直线电机初级和直线电机初级的冷却结构的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线电机初级，包括铁芯，线圈绕组，具有冷却通道的上冷却板，以及两侧冷却板；两侧冷却板分别固定在上冷却板的左右两侧；侧冷却板开设有冷却结构，冷却结构包括上下分布的上冷却单元和下冷却单元，上冷却单元的多个上冷却流道和下冷却单元的多个下冷却流道依次交替排列，且任意两相邻的上冷却流道和下冷却流道之间彼此连通；铁芯和线圈绕组均位于上冷却板的下方并位于两侧冷却板之间；铁芯固定在上冷却板；线圈绕组嵌装在铁芯上，且线圈绕组的相对两侧分别对应与两侧冷却板相贴合。本发明具有较好的冷却效果，延长使用寿命。本发明还公开了一种直线电机初级的冷却结构的加工方法。

Description

一种直线电机初级和直线电机初级的冷却结构的加工方法

技术领域

本发明涉及一种直线电机初级，尤其涉及一种直线电机初级和直线电机初级的冷却结构的加工方法。

背景技术

目前，直线电机具有高速度、高精度、高响应性和长期稳定性的特点，在加工中心、成型放电加工机和龙门系统等工业机械中得到越来越广泛的应用。直线电机可以看成是旋转电机沿径向剖开并展开成直线而得到，旋转电机的定子成为直线电机的动子(亦称为初级)，旋转电机的转子成为直线电机的定子(亦称为次级)。

直线电机在运行时存在发热问题，产生的热量大部分来自初级小部分来自次级，且初级的热源主要是铜损和铁损，铜损来自于线圈绕组电阻的热效应，铁损来自交变电流在初级铁芯产生的磁滞损耗和涡流损耗。现阶段市场上直线电机大量采用的冷却方案为管冷却方案：冷却管在绕组旁蛇形环绕以对线圈绕组进行冷却，现有的冷却方案存在以下缺陷：

(一)由于截面积偏小，冷却管仅能对线圈绕组端部进行冷却，而供线圈绕组所嵌装的铁芯并不能得到冷却，尤其是靠近线圈绕组的铁芯表面得不到冷却；

(二)再者，冷却管与线圈绕组之间被一层环氧树脂灌封胶隔离，灌封胶的导热性较差，直接限制了初级散热效果；如果灌封胶中存在气泡，则散热效果会更差。

由于上述问题而导致直线电机初级的冷却效果较差，直接影响直线电机的使用寿命。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种直线电机初级，其具有较好的冷却效果，以延长其使用寿命。

本发明的目的之二在于提供一种直线电机初级的冷却结构的加工方法。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种直线电机初级，包括铁芯，线圈绕组，具有冷却通道的上冷却板，以及两侧冷却板；两所述侧冷却板分别固定在所述上冷却板的左右两侧；所述侧冷却板开设有冷却结构，所述冷却结构包括上下分布的上冷却单元和下冷却单元，所述上冷却单元包括由前至后依次间隔排列的多个上冷却流道；所述下冷却单元包括由前至后依次间隔排列的多个下冷却流道；多个所述上冷却流道和多个所述下冷却流道依次交替排列，且任意两相邻的所述上冷却流道和所述下冷却流道之间彼此连通；所述铁芯和所述线圈绕组均位于所述上冷却板的下方，并位于两所述侧冷却板之间；所述铁芯固定在所述上冷却板上；所述线圈绕组嵌装在所述铁芯上，且所述线圈绕组的相对两侧分别对应与两所述侧冷却板相贴合。

进一步地，所述冷却通道具有位于所述上冷却板其中一侧的进水端和出水端；所述冷却通道的延伸轨迹由进水端向所述上冷却板的另一侧方向延伸，并由所述上冷却板的另一侧延伸至所述出水端。

进一步地，其中一所述侧冷却板形成为第一侧冷却板，另一所述侧冷却板形成为第二侧冷却板；所述第一侧冷却板的冷却结构具有分置于左右两侧的第一进水口和第一出水口；所述第二侧冷却板的冷却结构具有分置于左右两侧的第二进水口和第二出水口；所述直线电机初级还包括固定在所述上冷却板左侧的连通板，所述连通板位于所述第一侧冷却板和所述第二侧冷却板之间，且所述连通板的两端分别对应与所述第一侧冷却板和所述第二侧冷却板紧密贴合；所述连通板开设有连通所述第一出水口和所述第二进水口的连通通道。

进一步地，所述直线电机初级还包括接头板，所述接头板固定在上冷却板的右侧并设置有第一接头和第二接头；所述进水端和出水端位于所述上冷却板靠近所述接头板的一侧；所述第一进水口和所述第二出水口均位于靠近所述接头板的一侧；所述进水端和所述第一进水口分别与所述第一接头连通；所述出水端和所述第二出水口分别与所述第二接头连通。

进一步地，所述冷却通道包括两均呈弯曲状的冷却管路，两所述冷却管路的其中一端彼此连通，所述进水端设置在其中一所述冷却管路的另一端，所述出水端设置在另一所述冷却管路的另一端。

进一步地，所述冷却结构的延伸轨迹呈弯曲状。

进一步地，所述侧冷却板位于任意两相邻的所述上冷却流道的部位形成为上加强台；所述侧冷却板位于任意两相邻的所述下冷却流道之间的部位形成为下加强台。

进一步地，所述铁芯开设有多个T型槽，各所述T型槽内固定有T型块；所述T型块的根部朝向上冷却板，并开设有安装螺孔；所述上冷却板与所述安装螺孔对应的部位开设有避让孔。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种直线电机初级的冷却结构的加工方法，包括以下步骤：

材料准备步骤：将直线电机初级的侧板分成上板单元和下板单元，所述上板单元的下端位于所述下板单元上端的上方；

冷却单元的加工步骤：在上板单元上间隔加工多个上冷却流道，各所述上冷却流道均依照上冷却流道的加工步骤加工；在下板单元上间隔加工多个下冷却流道，各所述下冷却流道均依照下冷却流道的加工步骤加工；并使多个上冷却流道和多个下冷却流道由前至后依次交替排列；其中，上冷却流道的加工步骤为：在直线电机初级的侧板的上侧面朝下板单元的上端开设上通道，并采用第一盖板封堵上通道位于该直线电机初级侧板上侧面的开口，以形成上冷却流道；下冷却流道的加工步骤为：在直线电机初级的侧板的下侧面朝上板单元的上端开设下通道，并采用第二盖板封堵下通道位于该直线电机初级侧板下侧面的开口，以形成下冷却流道；任意两相邻的上冷却流道和下冷却流道之间存在交汇处，以使任意两相邻的上冷却流道和下冷却流道彼此连通。

进一步地，直线电机初级包括铁芯、线圈绕组、上冷却板和两侧冷却板，上冷却板具有冷却通道；两所述侧冷却板相对设置并分别固定在所述上冷却板的左右两侧；各所述侧冷却板均形成有所述上板单元和所述下板单元；所述铁芯和所述线圈绕组均位于所述上冷却板的下方，并位于两所述侧冷却板之间；所述铁芯固定在所述上冷却板上；所述线圈绕组嵌装在所述铁芯上，且所述线圈绕组的相对两侧分别对应与两所述侧冷却板相贴合；所述冷却结构开设在所述侧冷却板上。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过上冷却板的冷却通道、两侧冷却板的冷却结构，且线圈绕组与对应的侧冷却板相贴合，直接带走线圈绕组和铁芯产生的热量，冷却效率较高，冷却效果较好，而提高本直线电机初级的使用寿命；再者，采用在侧冷却板上设置冷却结构，冷却结构由上下分置的上冷却流道和下冷却流道配合构成，相对冷却管，侧冷却板结构扁平，且上冷却流道和下冷却流道的构成的截面积较大，允许在相同压力下，使用更大的冷媒流量，在使整体结构紧凑的同时，可进一步提高冷却的效率。

附图说明

图1为本发明直线电机初级的结构示意图；

图2为本发明直线电机初级的剖视图；

图3为本发明上冷却板的结构示意图；

图4为本发明侧冷却板的剖视图；

图5为本发明连通板的结构示意图；

图6为本发明连通板的剖视图；

图7为本发明接头板的透视图。

图中：10、铁芯；20、线圈绕组；30、上冷却板；31、冷却通道；311、进水端；312、出水端；40、侧冷却板；41、第一进水口；42、第一出水口；43、上冷却单元；431、上冷却流道；44、下冷却单元；441、下冷却流道；45、上加强台；46、下加强台；50、连通板；51、连通通道；60、接头板；61、第一接头；62、第二接头；70、T型块。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1-7所示的一种直线电机初级，包括铁芯10，线圈绕组20，具有冷却通道31的上冷却板30，以及两侧冷却板40；两侧冷却板40相对设置并分别固定在上冷却板30的左右两侧；侧冷却板40具有冷却结构，冷却结构包括上下分布的上冷却单元43和下冷却单元44，上冷却单元43包括由前至后依次间隔排列的多个上冷却流道431；下冷却单元44包括由前至后依次间隔排列的多个下冷却流道441；多个上冷却流道431和多个下冷却流道441依次交替排列，且任意两相邻的上冷却流道431和下冷却流道441之间彼此连通；该连通可通过相邻的上冷却流道431和下冷却流道441之间部分位置重合来实现；铁芯10和线圈绕组20均位于上冷却板30的下方，并位于两侧冷却板40之间；铁芯10固定在上冷却板30上；线圈绕组20嵌装在铁芯10上，且线圈绕组20的相对两侧分别对应与两侧冷却板40相贴合，以使线圈绕组20产生的热量可直接被冷却结构带走。

使用时，往冷却通道31、上冷却流道431和下冷却流道441内通入冷却液，冷却通道31带走铁芯10传递至上冷却板30的热量，冷却通道31直接带走线圈绕组20传递至侧冷却板40的热量，铁芯10和线圈绕组20均得到冷却作用，且线圈绕组20的热量直接传递至第一侧冷却板或第二侧冷却板，冷却效率较高，冷却效果较好，进而提高本直线电机初级的使用寿命。

再者，采用上冷却板30和侧冷却板40，冷却板结构扁平，相比同样流量的冷却管，与线圈绕组20接触的面积较大，即可提供更大的散热表面积，而具有较好的冷却效果；再者，可使整体的结构更加紧凑；同时，由于上冷却板30在提供铁芯10支撑位的同时，内部可以集成冷却通道31，因此无需在铁芯10上做开槽通水的设计，使得铁心厚度减小，整机更加紧凑；采用在侧冷却板40开设冷却流道，在保证壁厚的情况下，可将冷却流道的截面做大，进一步除去更多的材料，用以减轻重量。

为了实现充分带走铁芯10的热量，冷却通道31具有位于上冷却板30其中一侧的进水端311和出水端312；冷却通道31的延伸轨迹由进水端311向上冷却板30的另一侧方向延伸，并由上冷却板30的另一侧延伸至出水端312。冷却液经冷却通道31在上冷却板30上往返运动，而实现两次带走热量的作用。再者，避免两侧热分布不均匀，导致铁芯10热膨胀的不一致，而使铁芯10产生局部内应力而造成的零件挤压变形。

更进一步地，冷却通道31包括两均呈弯曲状的冷却管路，两冷却管路的其中一端彼此连通，进水端311设置在其中一冷却管路的另一端，出水端312设置在另一冷却管路的另一端，冷却通道31的弯曲设置，延伸了冷媒在上冷却板30的路程，而随着停留的时间越久，冷媒吸收热量就越多，使冷媒在冷却通道31内使冷却液可更全面的流动至上冷却板30的整体，而实现对铁芯10整体的降温，使降温效果更均匀。再者，可将两冷却管路穿插设计，可缓解上冷却板30各处散热不均的情况。

进一步地，其中一侧冷却板40形成为第一侧冷却板，另一侧冷却板40形成为第二侧冷却板；第一侧冷却板的冷却结构具有分置于左右两侧的第一进水口41和第一出水口42；第二侧冷却板的冷却结构具有分置于左右两侧的第二进水口和第二出水口；直线电机初级还包括固定在上冷却板30左侧的连通板50，连通板50位于第一侧冷却板和第二侧冷却板之间，且连通板50的两端分别对应与第一侧冷却板和第二侧冷却板紧密贴合；连通板50开设有连通第一出水口42和第二进水口的连通通道51。往第一进水口41通过冷却液，冷却液从第一进水口41流动至第一出水口42，即从第一侧冷却板的左侧流动至右侧(或者从右侧流动至左侧)，后通过连通通道51流动至第二侧冷却板，从第二进水口流动至第二出水口，即从第二侧冷却板的右侧流动至左侧(或者从左侧流动至右侧)；通过第一进水口41、第一出水口42、第二进水口和第二出水口位置的合力设置，使得冷却液能充分地流经各线圈绕组20，进一步提高冷却效果。

直线电机初级还包括接头板60，接头板60固定在上冷却板30的右侧并设置有第一接头61和第二接头62；冷却通道31具有位于靠近接头板60的进水端311和出水端312；第一进水口41和第二出水口均位于靠近接头板60的一侧；进水端311和第一进水口41分别与第一接头61连通；出水端312和第二出水口分别与第二接头62连通；第一进水口41和进水端311均由第一接头61提供冷却液，且第二出水口和出水端312的冷却液均从第二接头62流出，简化结构。

优选地，冷却结构的延伸轨迹呈弯曲状，冷却液能够更充分地流动至侧冷却板40的各处，增加冷却液与线圈绕组20的接触面积，进一步提高冷却效果。

侧冷却板40位于任意两相邻的上冷却流道431的部位形成为上加强台45；侧冷却板40位于任意两相邻的下冷却流道441之间的部位形成为下加强台46，通过上加强台45和下加强台46的设置，对侧冷却板40产生支撑作用，进而可将侧冷却板40做的更薄，进一步使整体结构更紧凑，结构更轻。

铁芯10开设有多个T型槽，各T型槽内固定有T型块70；T型块70的根部朝向上冷却板30，并开设有安装螺孔；上冷却板30与安装螺孔对应的部位开设有避让孔；通过T型块70的安装螺孔将整体安装在外部机床上；再者，可使用磁导率高的材料制作T型块70，避免了铁芯10出现的局部磁饱和现象，在不降低直线电机性能的前提下，铁芯10可以做的更薄。

如图4所示，本发明还包括一种直线电机初级的冷却结构的加工方法，包括以下步骤：

材料准备步骤：将直线电机初级的侧板分成上板单元和下板单元，上板单元的下端位于下板单元上端的上方；

冷却单元的加工步骤：在上板单元上间隔加工多个上冷却流道431，各上冷却流道431均依照上冷却流道431的加工步骤加工；在下板单元上间隔加工多个下冷却流道441，各下冷却流道441均依照下冷却流道441的加工步骤加工；并使多个上冷却流道431和多个下冷却流道441由前至后依次交替排列；其中，上冷却流道431的加工步骤为：在直线电机初级的侧板的上侧面朝下板单元的上端开设上通道，并采用第一盖板封堵上通道位于该直线电机初级侧板上侧面的开口，以形成上冷却流道431；下冷却流道441的加工步骤为：在直线电机初级的侧板的下侧面朝上板单元的上端开设下通道，并采用第二盖板封堵下通道位于该直线电机初级侧板下侧面的开口，以形成下冷却流道441；任意两相邻的上冷却流道431和下冷却流道441之间存在交汇处，以使任意两相邻的上冷却流道431和下冷却流道441彼此连通。

通过分别加工上冷却单元43和下冷却单元44，且上冷却单元43和下冷却单元44分别包括多个上冷却流道431和下冷却流道441，相比于传统的深孔钻取水道，每个流道需加工的槽深比较小，而可采用半径更小的刀具进行加工冷却流道的加工，进而有效减小该直线电机初级的侧板的厚度，并通过适当的加大槽长、槽深，可在使整体结构更紧凑的基础上，增大冷却液流动的面积，进而提高冷却效果。

上述在采用第一盖板和第二盖板分别封堵上通道和下通道的开口时，在第一盖板、第二盖板上填补焊锡，通过平磨将侧冷却板40上下端修平，可使得侧冷却板40外观更加整洁统一。

如图1和图4所示，再者，直线电机初级包括铁芯10、线圈绕组20、上冷却板30和两侧冷却板40，上冷却板30具有冷却通道31；两侧冷却板40相对设置并分别固定在上冷却板30的左右两侧；铁芯10和线圈绕组20均位于上冷却板30的下方，并位于两侧冷却板40之间；铁芯10固定在上冷却板30上；线圈绕组20嵌装在铁芯10上，且线圈绕组20的相对两侧分别对应与两侧冷却板40相贴合；冷却结构开设在侧冷却板40上。通过上冷却板30对铁芯10进行降温，侧冷却板40对线圈绕组20进行降温，且侧冷却板40与线圈绕组20直接接触，可提高冷却效果，延长本直线电机初级的使用寿命。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种直线电机初级，其特征在于：包括铁芯，线圈绕组，具有冷却通道的上冷却板，以及两侧冷却板；两所述侧冷却板分别固定在所述上冷却板的左右两侧；所述侧冷却板开设有冷却结构，所述冷却结构包括上下分布的上冷却单元和下冷却单元，所述上冷却单元包括由前至后依次间隔排列的多个上冷却流道；所述下冷却单元包括由前至后依次间隔排列的多个下冷却流道；多个所述上冷却流道和多个所述下冷却流道依次交替排列，且任意两相邻的所述上冷却流道和所述下冷却流道之间彼此连通；所述铁芯和所述线圈绕组均位于所述上冷却板的下方，并位于两所述侧冷却板之间；所述铁芯固定在所述上冷却板上；所述线圈绕组嵌装在所述铁芯上，且所述线圈绕组的相对两侧分别对应与两所述侧冷却板相贴合。

2.如权利要求1所述的直线电机初级，其特征在于：所述冷却通道具有位于所述上冷却板其中一侧的进水端和出水端；所述冷却通道由进水端向所述上冷却板的另一侧方向延伸，并由所述上冷却板的另一侧延伸至所述出水端。

3.如权利要求2所述的直线电机初级，其特征在于：其中一所述侧冷却板形成为第一侧冷却板，另一所述侧冷却板形成为第二侧冷却板；所述第一侧冷却板的冷却结构具有分置于左右两侧的第一进水口和第一出水口；所述第二侧冷却板的冷却结构具有分置于左右两侧的第二进水口和第二出水口；所述直线电机初级还包括固定在所述上冷却板左侧的连通板，所述连通板位于所述第一侧冷却板和所述第二侧冷却板之间，且所述连通板的两端分别对应与所述第一侧冷却板和所述第二侧冷却板紧密贴合；所述连通板开设有连通所述第一出水口和所述第二进水口的连通通道。

4.如权利要求3所述的直线电机初级，其特征在于：所述直线电机初级还包括接头板，所述接头板固定在上冷却板的右侧并设置有第一接头和第二接头；所述进水端和出水端位于所述上冷却板靠近所述接头板的一侧；所述第一进水口和所述第二出水口均位于靠近所述接头板的一侧；所述进水端和所述第一进水口分别与所述第一接头连通；所述出水端和所述第二出水口分别与所述第二接头连通。

5.如权利要求2所述的直线电机初级，其特征在于：所述冷却通道包括两均呈弯曲状的冷却管路，两所述冷却管路的其中一端彼此连通，所述进水端设置在其中一所述冷却管路的另一端，所述出水端设置在另一所述冷却管路的另一端。

6.如权利要求1所述的直线电机初级，其特征在于：所述冷却结构的延伸轨迹呈弯曲状。

7.如权利要求1所述的直线电机初级，其特征在于：所述侧冷却板位于任意两相邻的所述上冷却流道的部位形成为上加强台；所述侧冷却板位于任意两相邻的所述下冷却流道之间的部位形成为下加强台。

8.如权利要求1所述的直线电机初级，其特征在于：所述铁芯开设有多个T型槽，各所述T型槽内固定有T型块；所述T型块的根部朝向上冷却板，并开设有安装螺孔；所述上冷却板与所述安装螺孔对应的部位开设有避让孔。

9.一种直线电机初级的冷却结构的加工方法，其特征在于包括以下步骤：

材料准备步骤：将直线电机初级的侧板分成上板单元和下板单元，所述上板单元的下端位于所述下板单元上端的上方；

冷却单元的加工步骤：在上板单元上间隔加工多个上冷却流道，各所述上冷却流道均依照上冷却流道的加工步骤加工；在下板单元上间隔加工多个下冷却流道，各所述下冷却流道均依照下冷却流道的加工步骤加工；并使多个上冷却流道和多个下冷却流道由前至后依次交替排列；其中，上冷却流道的加工步骤为：在直线电机初级的侧板的上侧面朝下板单元的上端开设上通道，并采用第一盖板封堵上通道位于该直线电机初级侧板上侧面的开口，以形成上冷却流道；下冷却流道的加工步骤为：在直线电机初级的侧板的下侧面朝上板单元的上端开设下通道，并采用第二盖板封堵下通道位于该直线电机初级侧板下侧面的开口，以形成下冷却流道；任意两相邻的上冷却流道和下冷却流道之间存在交汇处，以使任意两相邻的上冷却流道和下冷却流道彼此连通。

10.如权利要求9所述的直线电机初级的冷却结构的加工方法，直线电机初级包括铁芯、线圈绕组、上冷却板和两侧冷却板，上冷却板具有冷却通道；两所述侧冷却板相对设置并分别固定在所述上冷却板的左右两侧；各所述侧冷却板均形成有所述上板单元和所述下板单元；所述铁芯和所述线圈绕组均位于所述上冷却板的下方，并位于两所述侧冷却板之间；所述铁芯固定在所述上冷却板上；所述线圈绕组嵌装在所述铁芯上，且所述线圈绕组的相对两侧分别对应与两所述侧冷却板相贴合；其特征在于：所述冷却结构开设在所述侧冷却板上。