CN109474128A - 一种电机独立式冷却回路系统及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机独立式冷却回路系统及制造方法，包括伺服电机和冷却回路系统，伺服电机的电机壳体的内部设有多条冷却流道，冷却流道连接有进油口和出油口，冷却回路系统包括第一冷却管道、第二冷却管道、第一单向阀、第二单向阀、冷却介质存储罐、冷却水箱和风扇，第一冷却管道上安装第一单向阀，第二冷却管道上安装第二单向阀，冷却介质存储罐、第一冷却管道、电机壳体的进油口、电机壳体的冷却流道、电机壳体的出油口以及第二冷却管道依次连接且首尾连接形成真空密封循环通道。本发明采用真空降低液态的冷却介质沸点原理，结构简单，空间尺寸较小，生产成本低；一套冷却回路系统可适用于不同规格和进出油口尺寸的伺服电机，通用性强。

Description

一种电机独立式冷却回路系统及制造方法

技术领域

本发明属于电机设备技术及制造领域，具体涉及一种电机独立式冷却回路系统及制造方法。

背景技术

伺服电机工作时的定转子温度和温升是电机性能衡量的主要指标。电机冷却系统的设计开发不仅是电机开发的核心技术，也是影响电机制造成本的关键因素，并最终决定了电机在经济市场上的竞争力水平。液体冷却系统电机因其定转子温度低和温升低的特点，其应用开发范围将不断扩大。

目前液体冷却系统电机分为联合式冷却回路系统和独立式冷却回路系统。联合式冷却回路系统因系统庞大，结构设计比较复杂，且因各个部件的冷却要求不同，很难做到兼容性良好。一般独立式冷却回路系统虽然系统相对简单，结构也不复杂，冷却效果较好；但因设备空间有限且造价较高等因素制约，导致应用发展速度较慢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种电机独立式冷却回路系统及制造方法，本电机独立式冷却回路系统及制造方法采用真空降低液态的冷却介质沸点原理，冷却原理简单，冷却回路系统结构简单，空间尺寸较小，生产成本低；一套冷却回路系统可适用于不同规格和进出油口尺寸的伺服电机，通用性强。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种电机独立式冷却回路系统，包括伺服电机和冷却回路系统，所述伺服电机的电机壳体的内部设有沿电机壳体径向方向设置的多条冷却流道，所述冷却流道的首端连接有进油口，所述冷却流道的末端连接有出油口，所述冷却回路系统包括：第一冷却管道、第二冷却管道、第一单向阀、第二单向阀、冷却介质存储罐、冷却水箱和风扇，所述冷却介质存储罐的一端通过第一冷却管道与电机壳体的进油口连通且第一冷却管道上安装有第一单向阀，所述冷却介质存储罐的另一端通过第二冷却管道与电机壳体的出油口连通且第二冷却管道上安装有第二单向阀，所述冷却介质存储罐和电机壳体的冷却流道内均存储有冷却介质，所述冷却介质存储罐、第一冷却管道、电机壳体的进油口、电机壳体的冷却流道、电机壳体的出油口以及第二冷却管道依次连接形成真空密封循环通道，所述冷却介质存储罐位于冷却水箱内。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述冷却回路系统还包括风扇，所述风扇用于对冷却水箱进行吹风从而减小冷却水箱中冷却水的温度。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述冷却介质为水或乙醚。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一冷却管道通过转换接头与电机壳体的进油口连通，所述第二冷却管道通过转换接头与电机壳体的出油口连通。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述进油口和出油口分别通过氩弧焊接在电机壳体上。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述电机壳体包括非闭合的圆环型机壳和流道挡条，所述机壳的内部沿圆周方向开设有多条贯穿机壳的冷却流道，相邻的两条冷却流道之间通过加强筋隔开，每条加强筋的两端均设有缺口从而在机壳的两端均形成流道导通槽，流道挡条分别与机壳的两端固定连接从而形成闭合的圆柱体，所述机壳外壁中部开设有两个油口连通槽且油口连通槽连通两条或多条冷却流道，所述进油口与机壳中部的一个油口连通槽连通从而使进油口通过油口连通槽与冷却流道的中部连通进而形成双向流道，所述出油口与机壳中部的另一个油口连通槽连通从而使出油口通过油口连通槽与冷却流道的中部连通进而形成双向流道。

为实现上述技术目的，本发明采取的另一个技术方案为：

一种电机独立式冷却回路系统的制造方法，包括：

步骤1：制造伺服电机整机；

步骤2：向冷却介质存储罐和电机壳体的冷却流道内添加液态的冷却介质，将第一单向阀安装在第一冷却管道上，第二单向阀安装在第二冷却管道上，再将冷却介质存储罐的出口、第一冷却管道和电机壳体的进油口依次密封连接，将电机壳体的出油口、第二冷却管道和冷却介质存储罐的入口依次密封连接，将冷却介质存储罐放在冷却水箱内；

步骤3：对第一冷却管道或第二冷却管道抽真空并密封抽真空的位置，使冷却介质存储罐、第一冷却管道、电机壳体的进油口、电机壳体的冷却流道、电机壳体的出油口和第二冷却管道形成真空密封循环通道；

步骤4：伺服电机运转时发热，电机壳体的冷却流道内的冷却介质加热后形成气体，气化的冷却介质通过与出油口连接的第二冷却管道和第二单向阀进入冷却介质存储罐，冷却介质在冷却介质存储罐中遇冷变成液体，从而通过第一冷却管道和第一单向阀流入到电机壳体的冷却流道中，实现冷却介质的循环流动；

步骤5：通过改变冷却水箱的水量和风扇的风速调节伺服电机内的定转子的温度和温升。

本发明的有益效果为：

（1）本发明的冷却回路系统为独立式，第一冷却管道、第二冷却管道、第一单向阀、第二单向阀、冷却介质存储罐、冷却水箱等组合成冷却回路系统，冷却回路系统与伺服电机连接，从而对伺服电机进行降温，冷却回路系统结构设计简便，空间尺寸较小；采用了真空降低液体冷却介质沸点原理，冷却原理简单；本发明还可根据冷却要求高低增加或减少辅助冷却装置（如风扇）及采用不同的冷却介质，冷却效果好。

（2）本发明可通过改变冷却水箱的水量和风扇的风速从而调节伺服电机内的定转子的温度和温升，冷却效果好。本发明的冷却回路系统加工装配过程简单。

（3）本发明生产成本低，一套冷却回路系统可通过更换不同的转换接头匹配不同的伺服电机，也可适用于不同形式的冷却流道的伺服电机，因此一套冷却回路系统可适用于不同规格和不同进出油口尺寸的伺服电机，通用性及互换性好。

（4）本发明伺服电机的电机壳体的优点为：将机壳和流道挡条等焊接形成了一体式电机壳体，冷却流道密封性好，流道面积大，传热效率高；另电机壳体的冷却流道为双向流道，冷却流道内的液体压力损失小。对伺服电机内定转子等部件进行有效的降温。

附图说明

图1为本实施例伺服电机与冷却回路系统连接示意图。

图2为本实施例冷却回路系统的结构示意图。

图3为本实施例伺服电机的立体图一。

图4为本实施例伺服电机的立体图二。

图5为本实施例电机壳体的结构示意图。

图6为本实施例电机壳体一侧的冷却流道截面图。

图7为本实施例电机壳体另一侧的冷却流道截面图。

图8为本实施例板状型材结构示意图。

图9为本实施例机壳结构示意图。

图10为本实施例进油口或出油口的结构示意图。

具体实施方式

下面根据图1至图10对本发明的具体实施方式作出进一步说明：

参见图1，一种电机独立式冷却回路系统，包括伺服电机和冷却回路系统，所述伺服电机的电机壳体1的内部设有沿电机壳体1径向方向设置的多条冷却流道12，所述冷却流道12的首端连接有进油口3，末端连接有出油口2。冷却回路系统包括：第一冷却管道6、第二冷却管道4、第一单向阀7、第二单向阀5、冷却介质存储罐8、冷却水箱9和风扇10，所述冷却介质存储罐8的一端通过第一冷却管道6与电机壳体1的进油口3连通且第一冷却管道6上安装有第一单向阀7，所述冷却介质存储罐8的另一端通过第二冷却管道4与电机壳体1的出油口2连通且第二冷却管道4上安装有第二单向阀5，所述冷却介质存储罐8和电机壳体1的冷却流道12内均存储有冷却介质，所述冷却介质存储罐8、第一冷却管道6、电机壳体1的进油口3、电机壳体1的冷却流道12、电机壳体1的出油口2以及第二冷却管道4依次连接且收尾连接形成真空密封循环通道，所述冷却介质存储罐8位于冷却水箱9内。所述冷却回路系统还包括风扇10，所述风扇10用于对冷却水箱9进行吹风从而减小冷却水箱9中冷却水的温度。本实施例中的冷却回路系统适用于伺服电机不同形式的冷却流道12，伺服电机的电机壳体1的内部的冷却流道12可以为单向流道，也可以为双向流道。

本实施例对第一冷却管道6或第二冷却管道4抽真空后密封；使冷却介质存储罐8、第一冷却管道6、电机壳体1的进油口3、电机壳体1的冷却流道12、电机壳体1的出油口2以及第二冷却管道4形成真空密封循环通道。电机工作运转时发热，电机壳体1内冷却流道12内的冷却介质加热后形成气体，气化的冷却介质通过与出油口2连接的第二冷却管道4和第二单向阀5进入冷却介质存储罐8，冷却介质在冷却介质存储罐8中遇冷变成液体，液态的冷却介质通过倾斜的第一冷却管道6和第一单向阀7流入到电机壳体1中。本实施例还可以通过改变冷却水箱9的水量和风扇10的风速可调节伺服电机的定转子温度和温升，从而实现独立的电机冷却控制系统。

本实施例冷却的伺服电机的结构如图3和图4所示，伺服电机的电机壳体1的结构如图5所示，电机壳体1内部的冷却流道12如图6至图7所示，本实施例以双向流道为例，提供一种双向流道的电机壳体1。伺服电机的电机壳体1包括非闭合的圆环型机壳18（如图9所示）和流道挡条14（如图7所示），机壳18的内部沿圆周方向开设有多条贯穿机壳18的冷却流道12，相邻的两条冷却流道12之间通过加强筋13隔开，每条加强筋13的两端均铣削有缺口从而在机壳18的两端均形成流道导通槽15（如图9和图7所示，图7所展示的是机壳18两端的截面图），流道挡条14分别与机壳18的两端通过搅拌摩擦焊固定连接从而形成闭合的圆柱体。参见图6，图6展示的是机壳18中部的截面图，所述机壳18外壁中部铣削有两个油口连通槽19且油口连通槽19连通两条或多条冷却流道12，所述进油口3与机壳18中部的一个油口连通槽19连通从而使进油口3通过油口连通槽19与冷却流道12的中部连通进而形成双向流道，所述出油口2与机壳18中部的另一个油口连通槽19连通从而使出油口2通过油口连通槽19与冷却流道12的中部连通进而形成双向流道。为了增加冷却面积，其中冷却流道12的截面为矩形孔或腰型孔，内壁为齿状。本实施例的冷却流道12共有五条，与进油口3连通的油口连通槽19连通三条冷却流道12，与出油口2连通的油口连通槽19连通两条冷却流道12。参见图8和图9，其中机壳18由图8的板状型材使用卷圆模弯曲卷圆而成，卷圆后的形状如图9所示。板状型材通过铝挤压工艺成型。电机壳体1还包括前法兰16和支脚17，前法兰16、支脚17、流道挡条14与机壳18焊接形成一体的电机壳体1。

参见图6和图7，本实施例的电机壳体1的双向流道的流动方向为：冷却介质可通过进油口3流入一个油口连通槽19，通过油口连通槽19分别向3个冷却流道12的两个相反方向流动，然后分别经过进油口3对面的两个流道导通槽15，折弯方向，由另外2个冷却流道12向另一个油口连通槽19流动，通过出油口2流出。

参见图10，图10为进油口3或出油口2的结构示意图，本实施例的进油口3和出油口2分别通过氩弧焊接在电机壳体1上且进油口3与冷却通道中部的一个油口连通槽19连通，出油口2与冷却通道中部的另一个油口连通槽19连通。

所述冷却介质，根据电机的冷却效果需求，可选用水或乙醚等作为电机冷却介质。

参见图2，第一冷却管道6通过转换接头11与电机壳体1的进油口3连通，第二冷却管道4通过转换接头11与电机壳体1的出油口2连通。对于不同规格和进出油口尺寸的伺服电机，只需改变匹配的转换接头11即可。因此一套冷却回路系统可适用于不同规格和进出油口尺寸的伺服电机，通用性强。第一冷却管道6和第二冷却管道4穿过冷却水箱9。第一单向阀7和第二单向阀5起到冷却介质单项流动作用。

冷却介质存储罐8，根据冷却系统的需求，可选用不同体积大小的冷却介质存储罐8，冷却介质存储罐8的两侧分别与第一冷却管道6和第二冷却管道4连接，实现管路导通。

风扇10为普通风扇10，根据冷却水箱9的水温和环境温度，可适当调整风扇10风速。

本实施例还提供一种电机独立式冷却回路系统的制造方法，包括：

步骤1：制造伺服电机整机；将焊接成一体式的电机壳体1进行机械加工到壳体总成图纸要求，对电机壳体1的密封性进行测试合格后，将定子铁芯等零件装配到电机壳体1内制成伺服电机整机；

步骤2：向冷却介质存储罐8和电机壳体1的冷却流道12内添加液态的冷却介质，如水或乙醚，将第一单向阀7安装在第一冷却管道6上，第二单向阀5安装在第二冷却管道4上，再将冷却介质存储罐8的出口、第一冷却管道6和电机壳体1的进油口3依次密封连接，将电机壳体1的出油口2、第二冷却管道4和冷却介质存储罐8的入口依次密封连接，将冷却介质存储罐8放在冷却水箱9内；

步骤3：对第一冷却管道6或第二冷却管道4抽真空并密封抽真空的位置，使冷却介质存储罐8、第一冷却管道6、电机壳体1的进油口3、电机壳体1的冷却流道12、电机壳体1的出油口2和第二冷却管道4形成真空密封循环通道；

步骤4：伺服电机运转时发热，电机壳体1的冷却流道12内的冷却介质加热后形成气体，气化的冷却介质通过与出油口2连接的第二冷却管道4和第二单向阀5进入冷却介质存储罐8，冷却介质在冷却介质存储罐8中遇冷变成液体，通过第一冷却管道6和第一单向阀7流入到电机壳体1的冷却流道12中，从而实现冷却介质的循环流动；

步骤5：通过改变冷却水箱9的水量和风扇10的风速调节伺服电机内的定转子的温度和温升，从而实现独立的电机冷却控制系统。

本实施例采用真空降低液体冷却介质沸点原理，冷却回路系统结构设计简单，冷却回路系统空间尺寸较小，可根据冷却要求高低增加或减少辅助冷却装置（风扇10，也可根据实际需要取消风扇10）及采用不同的冷却介质。伺服电机的冷却流道12密封性好，冷却流道12面积大，传热效率高，加工工艺好，便于批量生产；使用的冷却回路系统要求低，生产成本低；可通过转换接头11匹配不同的伺服电机，因此一套冷却回路系统可适用于不同规格和不同进出油口尺寸的伺服电机，通用性及互换性好。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电机独立式冷却回路系统，包括伺服电机和冷却回路系统，所述伺服电机的电机壳体的内部设有沿电机壳体径向方向设置的多条冷却流道，所述冷却流道的首端连接有进油口，所述冷却流道的末端连接有出油口，其特征在于，所述冷却回路系统包括：第一冷却管道、第二冷却管道、第一单向阀、第二单向阀、冷却介质存储罐、冷却水箱和风扇，所述冷却介质存储罐的一端通过第一冷却管道与电机壳体的进油口连通且第一冷却管道上安装有第一单向阀，所述冷却介质存储罐的另一端通过第二冷却管道与电机壳体的出油口连通且第二冷却管道上安装有第二单向阀，所述冷却介质存储罐和电机壳体的冷却流道内均存储有冷却介质，所述冷却介质存储罐、第一冷却管道、电机壳体的进油口、电机壳体的冷却流道、电机壳体的出油口以及第二冷却管道依次连接形成真空密封循环通道，所述冷却介质存储罐位于冷却水箱内。

2.根据权利要求1所述的电机独立式冷却回路系统，其特征在于，所述冷却回路系统还包括风扇，所述风扇用于对冷却水箱进行吹风从而减小冷却水箱中冷却水的温度。

3.根据权利要求2所述的电机独立式冷却回路系统，其特征在于：所述冷却介质为水或乙醚。

4.根据权利要求1所述的电机独立式冷却回路系统，其特征在于：所述第一冷却管道通过转换接头与电机壳体的进油口连通，所述第二冷却管道通过转换接头与电机壳体的出油口连通。

5.根据权利要求4所述的电机独立式冷却回路系统，其特征在于，所述进油口和出油口分别通过氩弧焊接在电机壳体上。

6.根据权利要求5所述的电机独立式冷却回路系统，其特征在于，所述电机壳体包括非闭合的圆环型机壳和流道挡条，所述机壳的内部沿圆周方向开设有多条贯穿机壳的冷却流道，相邻的两条冷却流道之间通过加强筋隔开，每条加强筋的两端均设有缺口从而在机壳的两端均形成流道导通槽，流道挡条分别与机壳的两端固定连接从而形成闭合的圆柱体，所述机壳外壁中部开设有两个油口连通槽且油口连通槽连通两条或多条冷却流道，所述进油口与机壳中部的一个油口连通槽连通从而使进油口通过油口连通槽与冷却流道的中部连通进而形成双向流道，所述出油口与机壳中部的另一个油口连通槽连通从而使出油口通过油口连通槽与冷却流道的中部连通进而形成双向流道。

7.一种根据权利要求2所述的电机独立式冷却回路系统的制造方法，其特征在于：包括：

步骤1：制造伺服电机整机；

步骤2：向冷却介质存储罐和电机壳体的冷却流道内添加液态的冷却介质，将第一单向阀安装在第一冷却管道上，第二单向阀安装在第二冷却管道上，再将冷却介质存储罐的出口、第一冷却管道和电机壳体的进油口依次密封连接，将电机壳体的出油口、第二冷却管道和冷却介质存储罐的入口依次密封连接，将冷却介质存储罐放在冷却水箱内；

步骤3：对第一冷却管道或第二冷却管道抽真空并密封抽真空的位置，使冷却介质存储罐、第一冷却管道、电机壳体的进油口、电机壳体的冷却流道、电机壳体的出油口和第二冷却管道形成真空密封循环通道；

步骤4：伺服电机运转时发热，电机壳体的冷却流道内的冷却介质加热后形成气体，气化的冷却介质通过与出油口连接的第二冷却管道和第二单向阀进入冷却介质存储罐，冷却介质在冷却介质存储罐中遇冷变成液体，从而通过第一冷却管道和第一单向阀流入到电机壳体的冷却流道中，实现冷却介质的循环流动；

步骤5：通过改变冷却水箱的水量和风扇的风速调节伺服电机内的定转子的温度和温升。