CN114865848A - 应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板 - Google Patents
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Abstract
应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板，涉及直线电机系统的水道冷却技术，了解决现有的平板型冷却板由于水道内壁光滑会在内壁面产生层流底层，内壁面的层流底层会严重降低流体的散热能力，导致冷却板的冷却效果差。本发明的底板位于最下方，围板设置在底板的四周，多个分隔墙沿直线电机长度的方向分两排交叉设置，并在下水道板的上表面形成蛇形水道；在蛇形水道的一端开设水道进水口，在蛇形水道的另一端开设水道出水口；上水道板覆盖在下水道板的正上方；多个第一凸起棱均固定在下水道板上，并且多个第一凸起棱沿蛇形水道流向垂直的方向平行分布。有益效果为散热能力明显提高。
Description
技术领域
本发明涉及直线电机系统的水道冷却技术。
背景技术
长初级直线电机系统，电枢电流在线圈中产生的铜耗大，导致电机发热量大，而这部分热量会传导到永磁体，导致永磁体的退磁，最终恶化直线电机的动态性能；现有的冷却结构采用圆形或者矩形的水冷通道，蛇形排布在电机绕组表面；然而，水冷板本身的散热能力与体积成正相关，想要更强的散热性能就要增大散热板的体积；这样就会占用更多的气隙空间，降低直线电机系统的推力密度，如图1所示为一种平板型冷却板的安装示意图；现有的平板型冷却板使用矩形水道，水道内壁光滑，但是这样的水道结构会在内壁面产生层流底层，即使管径和流速满足冷却板水流是湍流；内壁面的层流底层会严重降低流体的散热能力，导致冷却板的冷却效果差，无法达到预期的冷却效果。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的平板型冷却板由于水道内壁光滑会在内壁面产生层流底层，内壁面的层流底层会严重降低流体的散热能力，导致冷却板的冷却效果差，从而提出了三种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板。
第一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板包括上水道板、下水道板和多个第一凸起棱；
所述下水道板包括底板、围板和多个分隔墙；
其中，底板位于最下方，围板设置在底板的四周，多个分隔墙沿直线电机长度的方向分两排交叉设置，并在下水道板的上表面形成蛇形水道；在蛇形水道的一端开设水道进水口，在蛇形水道的另一端开设水道出水口；
所述上水道板覆盖在下水道板的正上方；
所述多个第一凸起棱均固定在下水道板上，并且多个第一凸起棱沿蛇形水道流向垂直的方向分布。
第二种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板是在第一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板的基础上，在上水道板上对应蛇形水道处设有多个第二凸起棱；
所述多个第二凸起棱沿蛇形水道流向垂直的方向分布，并且，多个第二凸起棱与多个第一凸起棱交叉排布。
第三种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板包括上水道板和下水道板；
所述下水道板包括底板、围板和多个分隔墙；
其中，底板位于在下方，围板设置在底板的四周，多个分隔墙沿直线电机长度的方向分两排交叉设置，并在下水道板的上表面形成蛇形水道；在蛇形水道的一端开设水道进水口，在蛇形水道的另一端开设水道出水口；
所述上水道板覆盖在下水道板的正上方；
所述蛇形水道的底面为波浪型。
本发明的有益效果是：本发明提出的三种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板散热能力明显提高，能够达到预期的冷却效果；其中，第一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板散热能力增长了53.36％；第二种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板散热能力增长了47.71％；第三种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板散热能力增长了55.67％。
附图说明
图1为背景技术中一种平板型冷却板的安装示意图；其中，A1为：水冷板；A2：为初级绕组；A3为：永磁体；
图2为具体实施方式一所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板侧视图；
图3为具体实施方式一中下水道板的俯视图；
图4为具体实施方式二所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板侧视图；
图5为具体实施方式六所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板侧视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板，该水道冷却板包括上水道板1、下水道板2和多个第一凸起棱3；
所述下水道板2包括底板2-1、围板2-2和多个分隔墙2-3；
其中，底板2-1位于最下方，围板2-2设置在底板2-1的四周，多个分隔墙2-3沿直线电机长度的方向分两排交叉设置，每个分隔墙2-3都垂直于直线电机长度方向，并在下水道板2的上表面形成蛇形水道；在蛇形水道的一端开设水道进水口2-4，在蛇形水道的另一端开设水道出水口2-5；
所述上水道板1覆盖在下水道板2的正上方；
所述多个第一凸起棱3均固定在下水道板2上，并且多个第一凸起棱3沿蛇形水道流向垂直的方向分布。
在本实施方式中，本实施方式所限定的第一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板属于单边凹槽型水冷结构，该单边凹槽型水冷结构的传热系数为1781.69W/(m2K)，而现有的水冷板传热系数为1161.743W/(m2K)，因此，单边凹槽型水冷结构散热能力增长了53.36％。
其中的多个第一凸起棱3将沿蛇形水道的底面布置为凹凸表面，凹凸表面的结构产生新的流动结构，这种流动结构对沿蛇形水道内表面附近流体的流动和传热特性都会起到重要的影响，有利于改善沿蛇形水道表面流动和换热的综合性能；壁约束湍流流动过程中，沿蛇形水道的壁面处的湍流流动结构决定了流动的阻力和换热情况，沿蛇形水道底面处的多个第一凸起棱3使得蛇形水道表面附近产生大量新的涡旋结构，新生成的涡旋结构使得凹槽表面边界层流动结构发生了改变。
具体实施方式二：结合图4说明本实施方式本实施方式是对具体实施方式一所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板进一步限定，在本实施方式中，在上水道板1上对应蛇形水道处设有多个第二凸起棱4；
所述多个第二凸起棱4沿蛇形水道流向垂直的方向分布，并且，多个第二凸起棱4与多个第一凸起棱3交叉排布。
在本实施方式中，本实施方式所限定的第二种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板属于双边凹槽型水冷结构，该双边凹槽型水冷结构的传热系数为1715.99W/(m2K)，散热能力增长了47.71％。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一或二所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板进一步限定，在本实施方式中，所述蛇形水道分为直线段和曲线段；
所述多个第一凸起棱3均设置在直线段。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一或二所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板进一步限定，在本实施方式中，所述底板2-1、围板2-2、多个分隔墙2-3以及多个第一凸起棱3为一体结构。
在本实施方式中，下水道板2是通过一整块金属板上铣出。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式二所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板进一步限定，在本实施方式中，多个第二凸起棱4与上水道板1为一体结构。
具体实施方式六：结合图5说明本实施方式，本实施方式所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板，该水道冷却板包括上水道板1和下水道板2；
所述下水道板2包括底板2-1、围板2-2和多个分隔墙2-3；
其中，底板2-1位于在下方，围板2-2设置在底板2-1的四周，多个分隔墙2-3沿直线电机长度的方向分两排交叉设置，每个分隔墙2-3都垂直于直线电机长度方向，并在下水道板2的上表面形成蛇形水道；在蛇形水道的一端开设水道进水口2-4，在蛇形水道的另一端开设水道出水口2-5；
所述上水道板1覆盖在下水道板2的正上方；
所述蛇形水道的底面为波浪型。
在本实施方式中，本实施方式所限定的第二种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板属于波浪型水冷结构，该波浪型水冷结构的传热系数为1808.45W/(m2K)，散热能力增长了55.67％。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一、二或六所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板进一步限定，在本实施方式中，所述上水道板1与下水道板2是通过粘接或者钎焊固定在一起。
具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式一、二或六所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板进一步限定，在本实施方式中，所述上水道板1与下水道板2均采用铝合金或钛合金制成。
具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式一、二或六所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板进一步限定，在本实施方式中，所述水道进水口2-4与水道出水口2-5位于下水道板2的同一侧。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板，其特征在于，该水道冷却板包括上水道板(1)、下水道板(2)和多个第一凸起棱(3)；
所述下水道板(2)包括底板(2-1)、围板(2-2)和多个分隔墙(2-3)；
其中，底板(2-1)位于最下方，围板(2-2)设置在底板(2-1)的四周，多个分隔墙(2-3)沿直线电机长度的方向分两排交叉设置，并在下水道板(2)的上表面形成蛇形水道；在蛇形水道的一端开设水道进水口(2-4)，在蛇形水道的另一端开设水道出水口(2-5)；
所述上水道板(1)覆盖在下水道板(2)的正上方；
所述多个第一凸起棱(3)均固定在下水道板(2)上，并且多个第一凸起棱(3)沿蛇形水道流向垂直的方向分布。
2.根据权利要求1所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板，其特征在于，在上水道板(1)上对应蛇形水道处设有多个第二凸起棱(4)；
所述多个第二凸起棱(4)沿蛇形水道流向垂直的方向分布，并且，多个第二凸起棱(4)与多个第一凸起棱(3)交叉排布。
3.根据权利要求1或2所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板，其特征在于，所述蛇形水道分为直线段和曲线段；
所述多个第一凸起棱(3)均平行设置在直线段。
4.根据权利要求1或2所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板，其特征在于，所述底板(2-1)、围板(2-2)、多个分隔墙(2-3)以及多个第一凸起棱(3)为一体结构。
5.根据权利要求2所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板，其特征在于，多个第二凸起棱(4)与上水道板(1)为一体结构。
6.一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板，其特征在于，该水道冷却板包括上水道板(1)和下水道板(2)；
所述下水道板(2)包括底板(2-1)、围板(2-2)和多个分隔墙(2-3)；
其中，底板(2-1)位于在下方，围板(2-2)设置在底板(2-1)的四周，多个分隔墙(2-3)沿直线电机长度的方向分两排交叉设置，并在下水道板(2)形成蛇形水道；在蛇形水道的一端开设水道进水口(2-4)，在蛇形水道的另一端开设水道出水口(2-5)；
所述上水道板(1)覆盖在下水道板(2)的正上方；
所述蛇形水道的底面为波浪型。
7.根据权利要求1、2或6所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板，其特征在于，所述上水道板(1)与下水道板(2)是通过粘接或者钎焊固定在一起。
8.根据权利要求1、2或6所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板，其特征在于，所述上水道板(1)与下水道板(2)均采用铝合金或钛合金制成。
9.根据权利要求1、2或6所述的一种应用于直线电机系统的沟槽型水道冷却板，其特征在于，所述水道进水口(2-4)与水道出水口(2-5)位于下水道板(2)的同一侧。
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