CN203942396U - 一种直线电机线圈浸没式冷却结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直线电机线圈浸没式冷却结构，包括上盖板和下盖板；上盖板的内表面设置有环形密封凸起，下盖板的内表面设置有与环形密封凸起相匹配的环形密封凹槽，环形密封凸起与环形密封凹槽插入配合形成用于放置线圈的冷却结构密封腔体，线圈与冷却结构密封腔体之间留有缝隙；冷却结构密封腔体中灌注冷却液，将线圈完全浸没在冷却液中。本实用新型增大了线圈冷却接触面积，提高冷却效率，且线圈封装结构和固定结构简单可靠，制造成本降低。

Description

一种直线电机线圈浸没式冷却结构

技术领域

本实用新型涉及直线电机技术领域，尤其涉及一种直线电机线圈浸没式冷却结构。

背景技术

目前多数直线电机采用了水冷的方式，既可以提高电机的推力密度和可靠性，又满足了工作环境的要求，但普遍存在冷却结构制造工艺繁琐、焊接技术要求高、成本较高的问题。

如图1所示的一种直线电机水冷结构，其重点是冷却管路设计。它将两片水冷板A表贴在电机线圈组件B表面，并将传统的圆管冷却水路调整为1比8的大高宽比例冷却通道。上述冷却结构中线圈通过水冷板将热量传输给冷却水，冷却效果受限于水冷板，且水冷板的焊接制造技术较高，因此价格昂贵。图中C所示水冷结构的进水口，D表示水冷结构的出水口。

如图2所示的一种超精密直线电机的冷却结构，其重点仍是冷却管路设计。它在现有的直线电机的双边表贴式冷却结构的基础上，增加一组铜箔圈E的导热部，该铜箔圈E与绕组F的外侧轮廓相适应，使得线圈两表面和侧面都得到冷却。上述冷却结构采用管道式冷却方式，线圈冷却接触面不完全，可能会出现局部温度温升的问题，冷却效果差，且制造工艺繁琐，成本较高。图中G表示绕组支撑部。

因此设计一种结构简单、制造成本低、冷却效率高的直线电机冷却结构十分必要。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种结构简单、制造成本低、冷却效率好的直线电机线圈浸没式冷却结构。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种直线电机线圈浸没式冷却结构，包括上盖板和下盖板；上盖板的内表面设置有环形密封凸起，下盖板的内表面设置有与环形密封凸起相匹配的环形密封凹槽，环形密封凸起与环形密封凹槽形成用于放置线圈的冷却结构密封腔体，线圈与冷却结构密封腔体之间留有缝隙；上盖板或下盖板设置有用于放置线圈的引出线的封装接口槽，封装接口槽与冷却结构密封腔体相贯通；上盖板上还设置有上盖板进水口、上盖板出水口，下盖板上还设置有下盖板进水口、下盖板出水口，上盖板进水口和下盖板进水口分别与冷却结构密封腔体相贯通后形成冷却结构进水口；上盖板出水口和下盖板出水口分别与冷却结构密封腔体相贯通后形成冷却结构出水口；冷却结构进水口、冷却结构出水口以及线圈与冷却结构密封室腔体之间的缝隙形成的冷却通道，冷却通道内灌入有用于冷却线圈的冷却液。

进一步的，冷却结构密封腔体内设置有用于固定线圈的线圈固定装置。

进一步的，线圈固定装置包括设置在上盖板的内表面的长度中心位置第一固定板，以及设置在下盖板的内表面的长度中心位置的第二固定板，第一固定板与第二固定板位于同一中心线上。

进一步的，第一固定板上均匀分布有多个第一固定柱，第二固定板上均匀分布有多个第二固定柱，每个第一固定柱与一个第二固定柱相配合。

进一步的，线圈固定装置，还包括位于第一固定板的两端、相对称分布在第一固定板的长度中心线延长线两侧的第一固定块、第二固定块、第三固定块、第四固定块；以及位于第二固定板的两端、相对称分布在第二固定板的长度中心线延长线两侧的第五固定块、第六固定块、第七固定块、第八固定块；第一固定块与第五固定块的位置相对应设置，第二固定块与第六固定块的位置相对应设置，第三固定块与第七固定块的位置相对应设置，第四固定块与第八固定块的位置相对应设置。

进一步的，线圈固定装置，还包括相对称分布在第一固定板两侧的第一长条形固定板和第二长条形固定板，以及相对称分布在第二固定板两侧的第三长条形固定板和第四长条形固定板；第一长条形固定板与第三长条形固定板的位置相对应设置，第二长条形固定板与第四长条形固定板的位置相对应设置。

进一步的，环形密封凸起外围的上盖板上均匀分布有若干个上盖板螺纹孔，环形密封凹槽外围的下盖板上设置有若干个与上盖板螺纹孔的位置和数量相匹配的下盖板螺纹孔；上盖板与下盖板通过螺栓穿过上盖板螺纹孔、下盖板螺纹孔固定连接。

进一步的，上盖板与下盖板之间还设置有密封垫。

进一步的，线圈包括绕线模、缠绕在绕线模外围的漆包线、将漆包线密封的环氧树脂胶层，漆包线的引出线通过设置在环氧树脂胶层边缘的引出线封装接口引出；绕线模正反两面上都均匀分布若干个固定圆孔；引出线封装接口嵌入设置在引出线封装接口槽内。

进一步的，固定圆孔套合在第一固定柱和第二固定柱上；固定圆孔与第一固定柱和第二固定柱的数量相匹配、位置相对应设置。

本实用新型的有益效果是：由于线圈装配在冷却结构密封腔体内，并且冷却结构进水口、冷却结构出水口以及线圈与冷却结构密封室腔体之间的缝隙形成的冷却通道，所述冷却通道内灌入有用于冷却线圈的冷却液，从而线圈完全浸没在冷却通道内的冷却液中，从而增大了线圈的冷却接触面积，提高了线圈的冷却效率；而且由于冷却通道内的冷却液通过冷却结构进水口流入，从冷却结构出水口流出，从而使冷却通道内的冷却液不断循环替换，从而也增加了线圈的冷却效果。与现有技术相比，传统的盖板间填充密封胶，本实用新型密封方法更加容易，性能更可靠，避免了密封胶挤压到冷却液腔体中而引起的密封腔体堵塞问题，且本实用新型制造工艺简单，成本降低。

附图说明

图1是现有的直线电机水冷结构的示意图；

图2是现有的超精密直线电机的冷却结构的示意图；

图3是本实用新型的直线电机线圈浸没式冷却结构的爆炸图；

图4是实施例一中上盖板线圈固定装置的主视结构示意图；

图5是实施例一中下盖板线圈固定装置的主视结构示意图；

图6是线圈的结构示意图；

图7是线圈的剖视图；

图8是实施例一中线圈和下盖板装配的结构示视图；

图9是实施例一的直线电机线圈浸没式冷却结构的剖视图；

图10是实施例二中上盖板线圈固定装置的主视结构示意图；

图11是实施例二中下盖板线圈固定装置的主视结构示意图；

图12是实施例二的直线电机线圈浸没式冷却结构的剖视图。

图中所示：A-水冷板、B-电机线圈组件、C-进水口、D-出水口、E-铜箔圈、F-绕组、G-绕组支撑部、101-上盖板出水口、103a-第一固定块、103b-第二固定块、103c-第三固定块、103d-第四固定块、103f-第一固定板、104-第一固定柱、106-上盖板、108-上盖板螺纹孔、109-环形密封凸起、110-上盖板进水口、111c-第一长条形固定板、111d-第二长条形固定板、201-线圈、202-引出线封装接口、203-绕线模、204-固定圆孔、205-漆包线、206-环氧树脂胶层、207-引出线、301-引出线封装接口槽、302-下盖板出水口、303a-第五固定块、303b-第六固定块、303c-第七固定块、303d-第八固定块、303f-第二固定板、304-第二固定柱、306-下盖板、308-下盖板螺纹孔、309-环形密封凹槽、310-下盖板进水口、311c-第三长条固定板、311d-第四长条固定板、401-冷却液。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细描述：

实施例一

如图3、图4、图5所示，一种直线电机线圈浸没式冷却结构，包括上盖板106和下盖板306，上盖板106的内表面设置有环形密封凸起109，下盖板306的内表面设置有与环形密封凸起109相匹配的环形密封凹槽309，环形密封凸起109与环形密封凹槽309形成用于放置线圈201的冷却结构密封腔体，线圈201与冷却结构密封腔体之间留有缝隙；上盖板106或下盖板306设置有用于放置线圈201的引出线的引出线封装接口槽301，引出线封装接口槽301与冷却结构密封腔体相贯通；上盖板106上还设置有上盖板进水口110、上盖板出水口101，下盖板306上还设置有下盖板进水口310、下盖板出水口302，上盖板进水口110和下盖板进水口310分别与冷却结构密封腔体相贯通后形成冷却结构进水口；上盖板出水口101和下盖板出水口301分别与冷却结构密封腔体相贯通后形成冷却结构出水口；冷却结构进水口、冷却结构出水口以及线圈201与冷却结构密封室腔体之间的缝隙形成的冷却通道，冷却通道内灌入有用于冷却线圈201的冷却液401，其中，冷却液401优选为冷却水。

如图4所示，冷却结构密封腔体内设置有用于固定线圈201的线圈固定装置。所述线圈固定装置包括设置在上盖板106的内表面的长度中心位置的第一固定板103f；第一固定板103f上均匀分布有3个第一固定柱104；第一固定板103f的两端、相对称分布在第一固定板103f的长度中心线延长线两侧设有第一固定块103a、第二固定块103b、第三固定块103c、第四固定块103d。

如图5所示，线圈固定装置还包括设置在下盖板306的内表面的长度中心位置的第二固定板303f；第二固定板303f上均匀分布有3个第二固定柱304；第二固定板303f的两端、相对称分布在第二固定板303f的长度中心线延长线两侧设有第五固定块303a、第六固定块303b、第七固定块303c、第八固定块303d。

如图3至5所示，第一固定板103f与第二固定板303f位于同一中心线上；每个第一固定柱104与一个第二固定柱304相配合；第一固定块103a与第五固定块303a的位置相对应设置；第二固定块103b与第六固定块303b的位置相对应设置；第三固定块103c与第七固定块303c的位置相对应设置；第四固定块103d与第八固定块303d的位置相对应设置。

请结合图4和图5所示，环形密封凸起109外围的上盖板106上均匀分布有若干个上盖板螺纹孔108，环形密封凹槽309外围的下盖板306上设置有若干个与上盖板螺纹孔108的位置和数量相匹配的下盖板螺纹孔308；上盖板106与下盖板107通过螺栓穿过上盖板螺纹孔108、下盖板螺纹孔308固定连接。

作为较佳的实施方式，上盖板106与下盖板306之间还设置有密封垫。

作为较佳的实施方式，密封前，环形密封凹槽309内填入适量的粘接剂。

作为较佳的实施方式，密封前，环形密封凹槽309内填入合适大小的密封圈。粘接剂和密封圈都是为了提高上盖板106和下盖板306的密封性能。

如图3、图6、图7、图8所示，线圈201放置于冷却结构密封腔体中，线圈201，包括绕线模203、缠绕在绕线模203外围的漆包线205、将漆包线205密封的环氧树脂胶层206，漆包线205的引出线207通过设置在环氧树脂胶层206边缘的引出线封装接口202引出；绕线模203正反两面上都均匀分布3个固定圆孔204。

如图8所示，固定圆孔204套合在第二固定柱304上；固定圆孔204与第二固定柱304的数量相匹配、位置相对应设置。引出线封装接口202为长方块型，嵌入设置在引出线接口槽301内一半的位置，剩下的一半使用密封胶填满。

如图3、图4、图5、图6、图9所示，环形密封凸起109和环形密封凹槽309插入匹配，将线圈201固定在上盖板106和下盖板306之间。绕线模203正反两面上都均匀分布3个固定圆孔204，分别与第一固定柱104和第二固定柱304配合，提供了限制线圈201在平行纸面方向自由运动的约束，与第一固定板103f和第二固定板303f紧紧夹持，对线圈201提供垂向纸面方向的约束，保证了线圈201在上盖板106和下盖板306之间的固定。第一固定块103和第二固定块303相配合，起到固定线圈201和分流的作用。

本实施例一中，上盖板106、下盖板306密封后内部形成一个密封腔体，在密封腔体中部固定住线圈201。线圈201整体处于冷却液401中，在线圈201的上下表面和侧面都有冷却液，扩大了线圈201与冷却液401的接触面积，增大了散热面积，冷却效果更好。

实施例二

如图10、图11、图12所示，本实施例二是在实施一的基础上改进而成，其区别在于线圈固定装置，本实施例二中采用了位于第一固定板103f两侧设置相对称分布的第一长条形固定板111c和第二长条形固定板111d；位于第二固定板303f两侧设置相对称分布的第三长条形固定板311c和第四长条形固定板311d；第一长条形固定板111c与第三长条形固定板311c的位置相对应设置，第二长条形固定板111d与第四长条形固定板311d的位置相对应设置。即采用四个长条形固定板替换实施一中的第一至第八固定块。即实施例一中是采用上盖板的第一至第四固定块与下盖板的第五至第六固定块卡合后，与第一固定板和第二固定板配合固定线圈201；而本实施二是采用第一、第二长条形固定板配合第一固定板、第二固定板配合固定线圈201。如图12所示，本实施例中冷却液401分为大高宽比例冷却通道和半圆形冷却水道两部分，其中大高宽比例冷却通道能提高冷却效率，半圆形冷却水道与封装线圈201接触面积更大，能带走更多的热量，这种方案也使线圈201两表面和侧面同时得到冷却。

Claims (10)

1.一种直线电机线圈浸没式冷却结构，包括上盖板（106）和下盖板（306），其特征在于，所述上盖板（106）的内表面设置有环形密封凸起（109），所述下盖板（306）的内表面设置有与所述环形密封凸起（109）相匹配的环形密封凹槽（309），所述环形密封凸起（109）与所述环形密封凹槽（309）形成用于放置线圈（201）的冷却结构密封腔体，所述线圈（201）与所述冷却结构密封腔体之间留有缝隙；所述上盖板（106）或下盖板（306）设置有用于放置线圈（201）的引出线的引出线封装接口槽（301），所述引出线封装接口槽（301）与所述冷却结构密封腔体相贯通；所述上盖板（106）上还设置有上盖板进水口（110）、上盖板出水口（101），所述下盖板（306）上还设置有下盖板进水口（310）、下盖板出水口（302），所述上盖板进水口（110）和所述下盖板进水口（310）分别与所述冷却结构密封腔体相贯通后形成冷却结构进水口；所述上盖板出水口（101）和所述下盖板出水口（302）分别与所述冷却结构密封腔体相贯通后形成冷却结构出水口；所述冷却结构进水口、冷却结构出水口以及线圈（201）与冷却结构密封室腔体之间的缝隙形成的冷却通道，所述冷却通道内灌入有用于冷却线圈（201）的冷却液（401）。 

2.根据权利要求1所述的直线电机线圈浸没式冷却结构，其特征在于：所述冷却结构密封腔体内设置有用于固定线圈（201）的线圈固定装置。

3.根据权利要求2所述的直线电机线圈浸没式冷却结构，其特征在于：所述线圈固定装置包括设置在所述上盖板（106）的内表面的长度中心位置的第一固定板（103f），以及设置在所述下盖板（306）的内表面的长度中心位置的第二固定板（303f），所述第一固定板（103f）与所述第二固定板（303f）位于同一中心线上。

4.根据权利要求3所述的直线电机线圈浸没式冷却结构，其特征在于：所述第一固定板（103f）上均匀分布有多个第一固定柱（104），所述第二固定板（303f）上均匀分布有多个第二固定柱（304），每个所述第一固定柱（104）与一个第二固定柱（304）相配合。

5.根据权利要求3或4所述的直线电机线圈浸没式冷却结构，其特征在于：所述线圈固定装置，还包括位于所述第一固定板（103f）的两端、相对称分布在第一固定板（103f）的长度中心线延长线两侧的第一固定块（103a）、第二固定块（103b）、第三固定块（103c）、第四固定块（103d）；以及位于所述第二固定板（303f）的两端、相对称分布在第二固定板（303f）的长度中心线延长线两侧的第五固定块（303a）、第六固定块（303b）、第七固定块（303c）、第八固定块（303d）；所述第一固定块（103a）与所述第五固定块（303a）的位置相对应设置，所述第二固定块（103b）与所述第六固定块（303b）的位置相对应设置，所述第三固定块（103c）与所述第七固定块（303c）的位置相对应设置，所述第四固定块（103d）与所述第八固定块（303d）的位置相对应设置。     

6.根据权利要求3或4所述的直线电机线圈浸没式冷却结构，其特征在于：所述线圈固定装置，还包括相对称分布在所述第一固定板（103f）两侧的第一长条形固定板（111c）和第二长条形固定板（111d），以及相对称分布在所述第二固定板（303f）两侧的第三长条形固定板（311c）和第四长条形固定板（311d）；所述第一长条形固定板（111c）与所述第三长条形固定板（311c）的位置相对应设置，所述第二长条形固定板（111d）与所述第四长条形固定板（311d）的位置相对应设置。

7.根据权利要求1所述的直线电机线圈浸没式冷却结构，其特征在于：所述环形密封凸起（109）外围的上盖板（106）上均匀分布有若干个上盖板螺纹孔（108），所述环形密封凹槽（309）外围的下盖板（306）上设置有若干个与所述上盖板螺纹孔（108）的位置和数量相匹配的下盖板螺纹孔（308）；所述上盖板（106）与下盖板（107）通过螺栓穿过所述上盖板螺纹孔（108）、下盖板螺纹孔（308）固定连接。

8.根据权利要求7所述的直线电机线圈浸没式冷却结构，其特征在于：所述上盖板（106）与所述下盖板（306）之间还设置有密封垫。

9.根据权利要求1所述直线电机线圈浸没式冷却结构，其特征在于，所述线圈（201），包括绕线模（203）、缠绕在所述绕线模（203）外围的漆包线（205）、将所述漆包线（205）密封的环氧树脂胶层（206），所述漆包线（205）的引出线（207）通过设置在环氧树脂胶层（206）边缘的引出线封装接口（202）引出；所述绕线模（203）正反两面上都均匀分布若干个固定圆孔（204）；所述引出线封装接口（202）嵌入设置在所述引出线封装接口槽（301）内。

10.根据权利要求9所述的直线电机线圈浸没式冷却结构，其特征在于，所述固定圆孔（204）套合在所述第一固定柱（104）和第二固定柱（304）上；所述固定圆孔（204）与所述第一固定柱（104）和第二固定柱（304）的数量相匹配、位置相对应设置。