CN108964405A - 动子组件、直线电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种动子组件、直线电机。该一种动子组件，包括动子铁芯，所述动子铁芯具有第一齿部，所述第一齿部的内侧构造有容纳槽，还包括冷却管道，所述冷却管道包括齿部管段，所述齿部管段装设于所述容纳槽中。根据本发明的一种动子组件、直线电机，能够极大程度地提高动子组件的结构紧凑性，降低动子组件组装制造难度，针对性地冷却动子铁芯齿部及线圈绕组，有效控制动子组件乃至直线电机的温升，有利于保证电机的性能可靠性及运行稳定性。
Description
技术领域
本发明属于电机制造技术领域，具体涉及一种动子组件、直线电机。
背景技术
直线电机具有高精度、高加速度、高响应性、高推力等特点，在工业领域特别是高精度机械加工方向应用广泛。直线电机工作时线圈绕组在短时间内产生大量热量，同时铁芯铁耗也会产生一定热量，使整个电机温度过高，一方面温升过高可能会使线圈等线材超过其耐温极限，导致其绝缘层损坏；另一方面，热量会随安装平面传至工作平台，从而使其产生热应力降低电机重复定位精度，同时直线电机应用场合一般对电机外表温度有很高的要求，外表温度过高甚至会影响相邻机构性能；此外，电机铁芯齿部温升过高还会辐射至电机动子，磁钢温度随之上升，导致磁钢性能降低，进而影响电机工作效率。因此需要对直线电机动子铁芯进行必要的冷却，现有的直线电机冷却型式可分为两种方式，一种是针对直线电机与工作平台接触部分进行冷却，此种方式因为不是对发热源进行针对性冷却存在治标不治本的不足，另一种是冷却其线圈绕组部分，但大多采用外置式冷却管路的方式，导致占用线圈绕组的空间，使相应的直线电机尺寸不够紧凑、且组装极为不便。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种动子组件、直线电机，能够极大程度地提高动子组件的结构紧凑性，降低动子组件组装制造难度，针对性地冷却动子铁芯齿部及线圈绕组，有效控制动子组件乃至直线电机的温升，有利于保证电机的性能可靠性及运行稳定性。
为了解决上述问题，本发明提供一种动子组件，包括动子铁芯，所述动子铁芯具有第一齿部，所述第一齿部的内侧构造有容纳槽，还包括冷却管道，所述冷却管道包括齿部管段，所述齿部管段装设于所述容纳槽中。
优选地，所述动子铁芯还具有扼部，所述冷却管道还包括扼部管段，所述扼部管段能够冷却所述扼部。
优选地，所述扼部管段与所述扼部远离所述第一齿部的一侧接触。
优选地，所述齿部管段数量为多个，包括第一齿部管段、第二齿部管段，所述扼部管段数量为多个，包括第一侧连接管段，所述第一齿部管段的一端与所述第二齿部管段的一端通过所述第一侧连接管段贯通连接。
优选地，所述齿部管段还包括第三齿部管段，所述扼部管段包括第二侧连接管段，所述第三齿部管段的一端与所述第二齿部管段的另一端通过所述第二侧连接管段贯通连接。
优选地，所述第一侧连接管段与所述第二侧连接管段中的冷却液流通方向与所述扼部的长度方向平行，所述扼部管段还包括中央扼部管段，所述中央扼部管段处于所述第一侧连接管段与所述第二侧连接管段之间，且所述中央扼部管段的一端与所述第三齿部管段的另一端贯通连接，且所述中央扼部管段的走管路径覆盖所述扼部的长度。
优选地，所述动子铁芯还具有第二齿部，所述第二齿部与所述第一齿部在所述动子铁芯的长度方向上间隔交替布设。
优选地，所述第一齿部、第二齿部、容纳槽在所述动子铁芯长度方向上分别具有宽度A、B、W，W＝A-B。
优选地，所述容纳槽具有相对设置的第一侧壁、第二侧壁、槽底壁，所述第一侧壁、第二侧壁皆垂直于所述动子铁芯的长度方向，所示槽底壁连接于所述第一侧壁、第二侧壁之间，所述第一侧壁厚度为C、第二侧壁厚度为D、槽底壁厚度为E，E＝1.5C或E＝1.5D。
优选地，所述齿部管段包括第一管段、第二管段、第三管段，所述第一管段、第二管段、第三管段顺序连接为U型，且所述第一管段与所述第三管段相平行，所述第二管段与所述槽底壁接触，所述第一管段的管外壁与所述第三管段的管外壁之间最远距离为H，所述动子铁芯的厚度为S，H＝1/2S～S。
优选地，所述直线电机动子铁芯还包括管路连接块，所述管路连接块上构造有与所述冷却管道具有的进液口、出液口分别对应的第一连接孔、第二连接孔。
本发明还提供一种直线电机，包括上述直线电机动子铁芯组件。
本发明提供的一种动子组件、直线电机，采用与所述动子铁芯相对独立的冷却管道，针对性地冷却动子铁芯第一齿部及绕设其外的线圈绕组，能够极大程度地提高动子组件的结构紧凑性，降低动子组件组装制造难度，有效控制动子组件乃至直线电机的温升，有利于保证电机的性能可靠性及运行稳定性，独立的冷却管道具有较高的组装灵活性。
附图说明
图1为本发明实施例的动子组件的立体结构示意图；
图2为图1的内部剖视结构示意图；
图3为图1中的动子铁芯的结构示意图；
图4为图1中的冷却管道的结构示意图；
图5为图1另一视角下的内部剖视结构示意图；
图6为图1中的管路连接块的结构示意图。
附图标记表示为：
1、动子铁芯；11、第一齿部；12、容纳槽；121、第一侧壁；122、第二侧壁；123、槽底壁；13、扼部；14、第二齿部；2、冷却管道；21、齿部管段；211、第一齿部管段；212、第二齿部管段；213、第三齿部管段；214、第一管段；215、第二管段；216、第三管段；22、扼部管段；221、第一侧连接管段；222、第二侧连接管段；223、中央扼部管段；3、管路连接块；31、第一连接孔；32、第二连接孔；33、进液口外接孔；34、出液口外接孔；35、安装孔；4、线圈绕组。
具体实施方式
参见图1至6所示，根据本发明的实施例，提供一种动子组件，包括动子铁芯1，所述动子铁芯1具有第一齿部11，所述第一齿部11的内侧构造有容纳槽12，还包括冷却管道2，所述冷却管道2包括齿部管段21，所述齿部管段21装设于所述容纳槽12中。该技术方案中，采用与所述动子铁芯1相对独立的冷却管道2，针对性地冷却动子铁芯第一齿部11及绕设其外的线圈绕组4，能够极大程度地提高动子组件的结构紧凑性，降低动子组件组装制造难度，有效控制动子组件乃至直线电机的温升，有利于保证电机的性能可靠性及运行稳定性，独立的冷却管道2具有较高的组装灵活性，当然，所述冷却管道2最好是一体化成型结构，能够有效防止采用拼装式结构可能带来的渗漏冷却水的隐患。
进一步地，所述动子铁芯1还具有扼部13，所述冷却管道2还包括扼部管段22，所述扼部管段22能够冷却所述扼部13，由此，所述冷却管道2能够同时实现对所述动子铁芯1的齿部及扼部的冷却，使温升控制效果更佳。当然，所述扼部管段22可以嵌装于所述动子铁芯1扼部13具有的凹槽中，但此种方式无疑会增加所述动子铁芯1的加工制造难度，因此，优选地，所述扼部管段22与所述扼部13远离所述第一齿部11的一侧接触，此处的接触具体是指所述扼部管段22的外周壁至少部分放置于所述扼部13的外侧面上，可以理解的是，由于所述扼部13在直线电机组装应用时，与负载安装平台紧邻，因此，所述扼部管段22也能够最大限度的对负载安装平台进行及时冷却。
所述齿部管段21数量为多个，具体个数与所述第一齿部11的个数匹配即可，可以包括第一齿部管段211、第二齿部管段212，所述第一齿部管段211与所述第二齿部管段212在宽度方向上最好能够彼此相对平行，所述扼部管段22数量为多个，包括第一侧连接管段221，所述第一齿部管段211的一端与所述第二齿部管段212的一端通过所述第一侧连接管段221贯通连接；进一步地，所述齿部管段21还包括第三齿部管段213，所述扼部管段22包括第二侧连接管段222，所述第三齿部管段213的一端与所述第二齿部管段212的另一端通过所述第二侧连接管段222贯通连接，可以理解的是，所述第一侧连接管段221与所述第二侧连接管段222中的冷却液流通方向可以与所述扼部13的长度方向平行，使所述冷却管道2的整体管路走向上更加规整，也同时便于所述动子铁芯1上相应容纳槽12的加工，所述扼部管段22还包括中央扼部管段223，所述中央扼部管段223处于所述第一侧连接管段221与所述第二侧连接管段222之间，且所述中央扼部管段223的一端与所述第三齿部管段213的另一端贯通连接，且所述中央扼部管段223的走管路径覆盖所述扼部13的长度，可以理解的是，此时，所述扼部13在所述动子铁芯1的厚度方向(当所述动子铁芯1采用冲片叠压成型时，可以成为叠厚)上所述第一侧连接管段221与第二侧连接管段222及中央扼部管段成之字形交错形式，能够保证所述扼部13的冷却均匀性，提升冷却效果。
所述动子铁芯1还可以具有第二齿部14，所述第二齿部14的外侧一般不绕设所述线圈绕组4，当然也可以绕设，当其绕设时，可以理解的是所述第二齿部14的内侧可以设置相应的容纳槽12，当然，也可以不设置，考虑实际的动子铁芯1的结构紧凑性及磁通性能，本发明以不绕设所述线圈绕组4为例进行具体设计，所述第二齿部14与所述第一齿部11在所述动子铁芯1的长度方向上间隔交替布设。所述第一齿部11、第二齿部14、容纳槽12在所述动子铁芯1长度方向上分别具有宽度A、B、W，W＝A-B，此种方式保证了所述第一齿部11与所述第二齿部14在整体齿厚(此处指处于所述动子铁芯1长度方向上的齿部厚度)保持一致，这有利于保证所述第一齿部11、第二齿部14的磁通相同或者相近，可以理解的是此时的A应大于B，即所述动子铁芯1的齿部为宽窄齿结构。
所述容纳槽12具有相对设置的第一侧壁121、第二侧壁122、槽底壁123，所述第一侧壁121、第二侧壁122皆垂直于所述动子铁芯1的长度方向，所示槽底壁123连接于所述第一侧壁121、第二侧壁122之间，所述第一侧壁121厚度为C、第二侧壁122厚度为D、槽底壁123厚度为E，E＝1.5C或E＝1.5D，此时保证了所述槽底壁123(也即所述第一齿部11的齿顶壁)厚度的相对合理，防止其过大或者过小对磁通量通过产生不利影响，同时还能保证所述冷却管道2能够最大程度的冷却所述动子铁芯1的齿部及线圈绕组4。
作为所述齿部管段21的一种具体实施方式，优选地，所述齿部管段21包括第一管段214、第二管段215、第三管段216，所述第一管段214、第二管段215、第三管段216顺序连接为U型，且所述第一管段214与所述第三管段216相平行，所述第二管段215与所述槽底壁123接触，所述第一管段214的管外壁与所述第三管段216的管外壁之间最远距离为H，所述动子铁芯1的厚度为S，H＝1/2S～S，该技术方案能够保证所述齿部管段21尤其是所述第二管段215能够大范围地与所述容纳槽12的槽底壁123接触，提高换热效率，提升冷却效果。
在具体应用上，采用外部冷却液源的进液管或者回液管对应与所述冷却管道2具有的进液口、出液口即可实现冷却功能，但，为了进一步方便管路的连接，优选地，所述直线电机动子铁芯还包括管路连接块3，所述管路连接块3上构造有与所述冷却管道2具有的进液口、出液口分别对应的第一连接孔31、第二连接孔32，当然，所述管路连接块3上还构造有与前述外部冷却液源的进液管或者回液管对应匹配的进液口外接孔33、出液口外接孔34，所述管路连接块3例如可以设置在所述动子铁芯1长度方向的一端，且通过其上构造的安装孔35与所述动子铁芯1连接为一体，从而是所述冷却管道2与所述动子铁芯1形成一个整体，保证了所述动子组件的结构可靠性。
根据本发明的实施例，还提供一种直线电机，包括上述直线电机动子铁芯组件，能够极大程度地提高动子组件的结构紧凑性，降低动子组件组装制造难度，针对性地冷却动子铁芯齿部及线圈绕组，有效控制动子组件乃至直线电机的温升，有利于保证电机的性能可靠性及运行稳定性。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种动子组件，其特征在于，包括动子铁芯(1)，所述动子铁芯(1)具有第一齿部(11)，所述第一齿部(11)的内侧构造有容纳槽(12)，还包括冷却管道(2)，所述冷却管道(2)包括齿部管段(21)，所述齿部管段(21)装设于所述容纳槽(12)中。
2.根据权利要求1所述的动子组件，其特征在于，所述动子铁芯(1)还具有扼部(13)，所述冷却管道(2)还包括扼部管段(22)，所述扼部管段(22)能够冷却所述扼部(13)。
3.根据权利要求2所述的动子组件，其特征在于，所述扼部管段(22)与所述扼部(13)远离所述第一齿部(11)的一侧接触。
4.根据权利要求2所述的动子组件，其特征在于，所述齿部管段(21)数量为多个，包括第一齿部管段(211)、第二齿部管段(212)，所述扼部管段(22)数量为多个，包括第一侧连接管段(221)，所述第一齿部管段(211)的一端与所述第二齿部管段(212)的一端通过所述第一侧连接管段(221)贯通连接。
5.根据权利要求4所述的动子组件，其特征在于，所述齿部管段(21)还包括第三齿部管段(213)，所述扼部管段(22)包括第二侧连接管段(222)，所述第三齿部管段(213)的一端与所述第二齿部管段(212)的另一端通过所述第二侧连接管段(222)贯通连接。
6.根据权利要求5所述的动子组件，其特征在于，所述第一侧连接管段(221)与所述第二侧连接管段(222)中的冷却液流通方向与所述扼部(13)的长度方向平行，所述扼部管段(22)还包括中央扼部管段(223)，所述中央扼部管段(223)处于所述第一侧连接管段(221)与所述第二侧连接管段(222)之间，且所述中央扼部管段(223)的一端与所述第三齿部管段(213)的另一端贯通连接，且所述中央扼部管段(223)的走管路径覆盖所述扼部(13)的长度。
7.根据权利要求1所述的动子组件，其特征在于，所述动子铁芯(1)还具有第二齿部(14)，所述第二齿部(14)与所述第一齿部(11)在所述动子铁芯(1)的长度方向上间隔交替布设。
8.根据权利要求7所述的动子组件，其特征在于，所述第一齿部(11)、第二齿部(14)、容纳槽(12)在所述动子铁芯(1)长度方向上分别具有宽度A、B、W，W＝A-B。
9.根据权利要求8所述的动子组件，其特征在于，所述容纳槽(12)具有相对设置的第一侧壁(121)、第二侧壁(122)、槽底壁(123)，所述第一侧壁(121)、第二侧壁(122)皆垂直于所述动子铁芯(1)的长度方向，所示槽底壁(123)连接于所述第一侧壁(121)、第二侧壁(122)之间，所述第一侧壁(121)厚度为C、第二侧壁(122)厚度为D、槽底壁(123)厚度为E，E＝1.5C或E＝1.5D。
10.根据权利要求9所述的动子组件，其特征在于，所述齿部管段(21)包括第一管段(214)、第二管段(215)、第三管段(216)，所述第一管段(214)、第二管段(215)、第三管段(216)顺序连接为U型，且所述第一管段(214)与所述第三管段(216)相平行，所述第二管段(215)与所述槽底壁(123)接触，所述第一管段(214)的管外壁与所述第三管段(216)的管外壁之间最远距离为H，所述动子铁芯(1)的厚度为S，H＝1/2S～S。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的动子组件，其特征在于，还包括管路连接块(3)，所述管路连接块(3)上构造有与所述冷却管道(2)具有的进液口、出液口分别对应的第一连接孔(31)、第二连接孔(32)。
12.一种直线电机，包括动子铁芯组件，其特征在于，所述动子铁芯组件为权利要求1至11中任一项所述的直线电机动子铁芯组件。
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