CN115528863A - 一种动子绕组散热结构及平板直线电机 - Google Patents

一种动子绕组散热结构及平板直线电机 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种动子绕组散热结构及平板直线电机。本发明的一种动子绕组散热结构，包括动子铁芯和若干“U”形均热板，在铁芯主体的上端面的水平凹槽内间隔地设有若干穿透铁芯主体的第一插槽；“U”形均热板倒扣在水平凹槽上并使“U”形均热板的侧板从第一插槽中插入，“U”形均热板的两个侧板贴紧绕组支撑柱上的绕组两侧，而顶板贴紧铁芯主体的水平凹槽顶面；顶板的厚度与水平凹槽的深度一致；“U”形均热板的顶板与设置于铁芯主体上的平板直线电机的冷却模块接触。本发明的散热结构通过提高动子铁芯的纵向热传递效率，同时减小绕组间及绕组与动子铁芯之间的热阻，从而显著改善内部绕组的散热效率，提升电机使用功率。

Description

一种动子绕组散热结构及平板直线电机
技术领域
本发明涉及平板直线电机技术领域，具体涉及一种动子绕组散热结构及平板直线电机。
背景技术
随着电机向高功率密度等方向发展，随之带来了发热量急剧增大的问题。因此，散热是制约电机发展的重要因素，能否有效解决电机发热问题已成为电机能否提升极限功率，实现轻量化的关键。自然风冷和液冷是主流的直线电机散热技术，其原理是电机铜线绕组通过绝缘层和铁芯等将热量传至外壳，再由空气或液态工质将热量耗散。
远离冷却模块靠近磁钢的绕组的热量的传热路径有两条：①发热绕组的热量横向传递给铁芯，热量在铁芯内纵向传递至冷却模块。②热量通过绕组内部纵向向上传递至铁芯与冷却模块。但是，因为铁芯本身热导率不高，且绕组上绝缘漆和气隙对热量的传递影响，导致热阻极大，无法实现直线电机内部绕组的有效散热。该部分铜线温度已成为衡量直线电机是否达到保护温度的重要指标。
因此，提高铁芯的热传递效率对于降低内部绕组温度对实现直线电机高效散热与功率提升具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题，就是提出一种动子绕组散热结构及平板直线电机，该动子绕组散热结构基于多级相变传热网络实现平板直线电机内部绕组的高效散热。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种动子绕组散热结构，包括动子铁芯和若干“U”形均热板，所述动子铁芯包括铁芯主体和下端的若干绕组支撑柱，在所述铁芯主体的上端面沿铁芯主体的长度方向设有水平凹槽，所述水平凹槽内间隔地沿铁芯主体的宽度方向设有若干穿透铁芯主体的第一插槽，且每一条第一插槽的位置对应设置在两相邻的绕组支撑柱之间；所述“U”形均热板包括两侧的侧板和连接两侧板的顶板，其整体呈“U”形结构，“U”形均热板倒扣在水平凹槽上并使“U”形均热板的侧板从第一插槽中插入，“U”形均热板的两个侧板贴紧绕组支撑柱上的绕组两侧，而顶板贴紧铁芯主体的水平凹槽顶面；顶板的厚度与水平凹槽的深度一致；“U”形均热板的顶板与设置于铁芯主体上的平板直线电机的冷却模块接触。
作为优选地，在所述铁芯主体的水平凹槽内对应所述绕组支撑柱的位置设有若干第二插槽，第二插槽的深度超过铁芯主体的厚度，使第二插槽底部延伸至绕组支撑柱的内部；所述第二插槽中嵌入“I”形均热板，“I”形均热板两侧面与绕组支撑柱接触，“I”形均热板的顶端与“U”形均热板接触。
作为优选地，所述冷却模块和“U”形均热板之间还设置有矩形均热板，矩形均热板对铁芯主体和“U”形均热板全面覆盖，所述冷却模块贴设于矩形均热板之上。
作为优选地，所述第二插槽在动子铁芯中纵向设置，纵向设置的均热板使得整个绕组支撑柱四周的热量可均匀往上传递。
作为优选地，每条所述绕组支撑柱中都设置有至少一条第二插槽，第二插槽中设置至少一条均热板。
作为优选地，对于“I”形均热板与绕组支撑柱之间、矩形均热板与冷却模块之间、矩形均热板与“U”形均热板之间、矩形均热板与铁芯主体之间、“U”形均热板与绕组之间、绕组与绕组支撑柱之间、“U”形均热板与“I”形均热板等出现点接触或线接触等接触的位置灌注导热胶，填补其间气隙，减小热阻。导热胶可替换为其他导热界面材料，例如导热泥等。
需要说明的是，受本发明启发增加或减少“U”形均热板、“I”形均热板数目、或矩形均热板数目，改变铁芯主体上用于嵌入均热板的各插槽数量、改变“U”形均热板、“I”形均热板数目、或矩形均热板参数(如长宽、厚度、弯折圆角等)、改变各均热板嵌入深度和贴合面积或其他不脱离本发明宗旨的改变均属于本发明的保护范围。
一种平板直线电机，包括定子、动子、冷却模块和“U”形均热板，所述定子设置在动子下端，定子包括磁钢及导轨，所述动子包括动子铁芯，所述冷却模块设置在动子铁芯的顶端；
所述动子铁芯包括铁芯主体和下端的若干绕组支撑柱，在所述铁芯主体的上端面沿铁芯主体的长度方向设有水平凹槽，所述水平凹槽内间隔地沿铁芯主体的宽度方向设有若干穿透铁芯主体的第一插槽，且每一条第一插槽的位置对应设置在两相邻的绕组支撑柱之间；
所述“U”形均热板包括两侧的侧板和连接两侧板的顶板，其整体呈“U”形结构，“U”形均热板倒扣在水平凹槽上并使“U”形均热板的侧板从第一插槽中插入，“U”形均热板的两个侧板贴紧绕组支撑柱上的绕组两侧，而顶板贴紧铁芯主体的水平凹槽顶面；顶板的厚度与水平凹槽的深度一致；“U”形均热板的顶板与设置于铁芯主体上的平板直线电机的冷却模块接触。
作为优选地，在所述铁芯主体的水平凹槽内对应所述绕组支撑柱的位置设有若干第二插槽，第二插槽的深度超过铁芯主体的厚度，使第二插槽底部延伸至绕组支撑柱的内部；所述第二插槽中嵌入“I”形均热板，“I”形均热板两侧面与绕组支撑柱接触，“I”形均热板的顶端与“U”形均热板接触。
作为优选地，所述冷却模块和“U”形均热板之间还设置有矩形均热板，矩形均热板对铁芯主体和“U”形均热板全面覆盖，所述冷却模块贴设于矩形均热板之上。
作为优选地，所述第二插槽在动子铁芯中纵向设置，纵向设置的均热板使得整个绕组支撑柱四周的热量可均匀往上传递。
作为优选地，每条所述绕组支撑柱中都设置有至少一条第二插槽，第二插槽中设置至少一条均热板。
作为优选地，对于“I”形均热板与绕组支撑柱之间、矩形均热板与冷却模块之间、矩形均热板与“U”形均热板之间、矩形均热板与铁芯主体之间、“U”形均热板与绕组之间、绕组与绕组支撑柱之间、“U”形均热板与“I”形均热板等出现点接触或线接触等接触的位置灌注导热胶，填补其间气隙，减小热阻。导热胶可替换为其他导热界面材料，例如导热泥等。
所述平板直线电机的冷却模块为风冷板或液冷板。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1、能够改善直线电机内部绕组的散热情况，降低电机绕组温度，提升电机过载运行倍数，实现电机微型化和高功率密度化。
2、围绕均热板为基础实施，成本低廉。
3、结构简单，对装配要求不高，所涉及零件对精度要求不高，易于加工。
附图说明
图1为实施例1的动子绕组散热结构的爆炸示意图；
图2为实施例1的动子绕组散热结构的剖面示意图；
图3为实施例1的动子铁芯的结构示意图；
图4为实施例1的矩形均热板的结构示意图；
图5为实施例1的“U”形均热板喝“I”形均热板的立体结构示意图；
图6为实施例1的动子绕组散热结构的装配示意图。
图中：动子铁芯1，铁芯主体11，绕组支撑柱12，水平凹槽13，第一插槽14，第二插槽15，“U”形均热板2，侧板21，顶板22，绕组3，冷却模块4，“I”形均热板5，矩形均热板6。
具体实施方式
为让本领域的技术人员更加清晰直观的了解本发明，下面将结合附图，对本发明作进一步的说明。
实施例1
如图1-6所示，本实施例的一种动子绕组散热结构，包括动子铁芯1和七个“U”形均热板2，动子铁芯1包括铁芯主体11和下端的七根绕组支撑柱12，在铁芯主体11的上端面沿铁芯主体11的长度方向设有水平凹槽13，水平凹槽13内间隔地沿铁芯主体11的宽度方向设有六条穿透铁芯主体11的第一插槽14，且每一条第一插槽14的位置对应设置在两相邻的绕组支撑柱12之间；
“U”形均热板2包括两侧的侧板21和连接两侧板21的顶板22，其整体呈“U”形结构，“U”形均热板2倒扣在水平凹槽13上并使“U”形均热板2的侧板21从第一插槽14中插入，“U”形均热板2的两个侧板21贴紧绕组支撑柱12上的绕组3两侧，而顶板22贴紧铁芯主体11的水平凹槽13顶面；顶板22的厚度与水平凹槽13的深度一致，使铁芯主体11的水平凹槽13被填平；“U”形均热板2的顶板22与设置于铁芯主体11上的平板直线电机的冷却模块4接触。
在铁芯主体11的水平凹槽13内对应绕组支撑柱12的位置设有七条第二插槽15，第二插槽15的深度超过铁芯主体11的厚度，使第二插槽15底部延伸至绕组支撑柱12的内部；第二插槽15中嵌入“I”形均热板5，“I”形均热板5两侧面与绕组支撑柱12接触，“I”形均热板5的顶端与“U”形均热板2接触。
冷却模块4和“U”形均热板2之间还设置有矩形均热板6，矩形均热板6对铁芯主体11和“U”形均热板2全面覆盖，冷却模块4贴设于矩形均热板6之上。
第二插槽15在动子铁芯11中纵向设置，纵向设置的均热板使得整个绕组支撑柱12四周的热量可均匀往上传递。
每条绕组支撑柱12中都设置有至少一条第二插槽15，第二插槽15中设置至少一条“I”形均热板5。
在“I”形均热板5与绕组支撑柱12之间、矩形均热板6与冷却模块4之间、矩形均热板6与“U”形均热板2之间、矩形均热板6与铁芯主体11之间、“U”形均热板2与绕组3之间、绕组3与绕组支撑柱12之间、“U”形均热板2与“I”形均热板5之间等出现点接触或线接触的位置灌注导热胶，填补其间气隙，减小热阻。导热胶可替换为其他导热界面材料，例如导热泥等。
实施例2
一种平板直线电机，包含实施例1的动子绕组散热结构。
以上所述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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动子绕组散热结构，其特征在于，包括动子铁芯和若干“U”形均热板，其中，
所述动子铁芯包括铁芯主体和下端的若干绕组支撑柱，在所述铁芯主体的上端面沿铁芯主体的长度方向设有水平凹槽，所述水平凹槽内间隔地沿铁芯主体的宽度方向设有若干穿透铁芯主体的第一插槽，且每一条第一插槽的位置对应设置在两相邻的绕组支撑柱之间；
所述“U”形均热板包括两侧的侧板和连接两侧板的顶板，其整体呈“U”形结构，“U”形均热板倒扣在水平凹槽上并使“U”形均热板的侧板从第一插槽中插入，“U”形均热板的两个侧板贴紧绕组支撑柱上的绕组两侧，而顶板贴紧铁芯主体的水平凹槽顶面；顶板的厚度与水平凹槽的深度一致；
“U”形均热板的顶板与设置于铁芯主体上的平板直线电机的冷却模块接触。
2.如权利要求1所述的一种动子绕组散热结构，其特征在于，在所述铁芯主体的水平凹槽内对应所述绕组支撑柱的位置设有若干第二插槽，第二插槽的深度超过铁芯主体的厚度，使第二插槽底部延伸至绕组支撑柱的内部；所述第二插槽中嵌入“I”形均热板，“I”形均热板两侧面与绕组支撑柱接触，“I”形均热板的顶端与“U”形均热板接触。
3.如权利要求2所述的一种动子绕组散热结构，其特征在于，所述冷却模块和“U”形均热板之间还设置有矩形均热板，矩形均热板对铁芯主体和“U”形均热板全面覆盖，所述冷却模块贴设于矩形均热板之上。
4.如权利要求2所述的一种动子绕组散热结构，其特征在于，所述第二插槽在动子铁芯中纵向设置。
5.如权利要求3所述的一种动子绕组散热结构，其特征在于，在“I”形均热板与绕组支撑柱之间、矩形均热板与冷却模块之间、矩形均热板与“U”形均热板之间、矩形均热板与铁芯主体之间、“U”形均热板与绕组之间、绕组与绕组支撑柱之间、“U”形均热板与“I”形均热板之间出现点接触或线接触的位置设置导热胶。
6.一种平板直线电机，其特征在于，包括定子、动子、冷却模块和“U”形均热板，所述定子设置在动子下端，定子包括磁钢及导轨，所述动子包括动子铁芯，所述冷却模块设置在动子铁芯的顶端；
所述动子铁芯包括铁芯主体和下端的若干绕组支撑柱，在所述铁芯主体的上端面沿铁芯主体的长度方向设有水平凹槽，所述水平凹槽内间隔地沿铁芯主体的宽度方向设有若干穿透铁芯主体的第一插槽，且每一条第一插槽的位置对应设置在两相邻的绕组支撑柱之间；
所述“U”形均热板包括两侧的侧板和连接两侧板的顶板，其整体呈“U”形结构，“U”形均热板倒扣在水平凹槽上并使“U”形均热板的侧板从第一插槽中插入，“U”形均热板的两个侧板贴紧绕组支撑柱上的绕组两侧，而顶板贴紧铁芯主体的水平凹槽顶面；顶板的厚度与水平凹槽的深度一致；“U”形均热板的顶板与设置于铁芯主体上的平板直线电机的冷却模块接触。
7.如权利要求6所述的一种平板直线电机，其特征在于，在所述铁芯主体的水平凹槽内对应所述绕组支撑柱的位置设有若干第二插槽，第二插槽的深度超过铁芯主体的厚度，使第二插槽底部延伸至绕组支撑柱的内部；所述第二插槽中嵌入“I”形均热板，“I”形均热板两侧面与绕组支撑柱接触，“I”形均热板的顶端与“U”形均热板接触。
8.如权利要求7所述的一种平板直线电机，其特征在于，所述冷却模块和“U”形均热板之间还设置有矩形均热板，矩形均热板对铁芯主体和“U”形均热板全面覆盖，所述冷却模块贴设于矩形均热板之上。
9.如权利要求7所述的一种平板直线电机，其特征在于，所述第二插槽在动子铁芯中纵向设置。
10.如权利要求8所述的一种平板直线电机，其特征在于，在“I”形均热板与绕组支撑柱之间、矩形均热板与冷却模块之间、矩形均热板与“U”形均热板之间、矩形均热板与铁芯主体之间、“U”形均热板与绕组之间、绕组与绕组支撑柱之间、“U”形均热板与“I”形均热板之间出现点接触或线接触的位置设置导热胶。
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