CN208862698U - 一种新型的直线电机冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型的直线电机冷却装置，其包括定子单元和动子单元，所述动子单元滑动地设置于所述定子单元上，所述动子单元包括线圈、铁芯结构、若干梯形块和冷却结构，所述铁芯结构包括若干铁芯叠片，所述梯形块平行于所述铁芯叠片之间的缺口中，所述线圈环绕于所述铁芯叠片上，所述冷却结构包括转接块和若干通水管道。本实用新型冷却装置在线圈四周，不受电机本身内部空间的限制，即不占用线圈空间，通水管道截面可以做得更大，保证水流量更大；由于冷却管道四周环绕，紧贴作为发热源的线圈表面，能够快速的带走线圈散热的热量，因水流量大，冷却效果显著。

Description

一种新型的直线电机冷却装置

技术领域

本实用新型涉及一种冷却装置，尤其涉及一种新型的直线电机冷却装置。

背景技术

近年来，直线电机在市场上的需求量越来越大，其广泛运用于制造电子元器件、半导体设备、激光加工和精加工机床等等。众所周知，直线电机具有稳定性好、速度高和精度高等特点，且生产简单，动子和定子之间没有任何接触，寿命长，可靠性高。大型CNC机台现在也在引进直线电机替代原始设计，需要的直线电机的功率越来越高，这对电机的性能要求也是越来越严格。

众所周知，直线电机在运行时，动子线圈部分会发热的问题一直存在，这些热量大部分是电流通过线圈，由于线圈的电阻效应产生的，它与电机的电流和电阻成正比。电机过热将对电机的运行性能产生很大的影响，严重时会导致线圈损坏甚至烧毁其它元器件，因此是很严重的问题。

人们一直在致力于解决直线电机的散热问题，其中比较典型的是美国实用新型专利(公开号：US8664808B2)和中国专利申请(申请号CN201710675829.5)。美国实用新型专利(公开号：US8664808B2)公开了一种线性电机线圈组件，在直线电机动子线圈与线圈之间蛇形环绕长方体铝块，铝块之间通水来达到对线圈冷却的效果，但该现有技术的不足是：a.把本来需要放线圈的空间分出来很大一部分给冷却装置，占用电机槽空间，电机用铜量减少，很大程度上减小了电机的出力；b.冷却装置管道在电机线圈内部有很多弯曲，结构复杂；c.由于其复杂的内部结构，生产需要精度高，装配难度大，因此生产和装配难度大；d.由于冷却装置在电机内部分布，空间小，水道狭窄，水流截面积小，流量有限，水量小；e.由于冷却装置在电机内部弯曲环绕，与线圈距离非常近，对电机的绝缘性能要求很高，一旦漏水，电机非常危险，存在严重安全隐含。中国专利申请(申请号CN201710675829.5)，其公开了一种直线电机初级和直线电机初级的冷却结构的加工方法，其设计直线电机水冷方式是由具有冷却通道的上冷却板和两个冷却板组合而成的，通过板间开水通道给电机降温，但该方案仍存在以下不足之处:a.侧面四面体板只有一面散热，接触面积小，传热效果差；b.需对多个冷却板进行复杂的加工，生产工艺复杂；c.由于水冷系统有很多部件组成，每个部件都需要复杂加工，生产加工成本高，生产周期长；d.因冷却装置部件多，各部件都需要密封，密封处多，密封工艺繁琐复杂，而且密封圈会被冷却液腐化，目前一般要求水压普遍在5-8Bar，个别油冷达到10Bar以上，因为压力越大，流量越高，冷却效果越好，但是因压力大而本方案密封处多因而可靠性差；e.本方案采用铝材料，而铝材料在通水环境下不稳定，容易腐蚀，而且铝材料导热性不好，铝板的导热率仅为237W/mK，远远小于铜的导热率；f.基于以上原因，其冷却装置使用寿命会差。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，现提供一种新型的直线电机冷却装置，加工生产简单，安装使用非常方便，而且通水管道使用空调冷却用的标准铜管，使用广泛，工艺成熟稳定；冷却装置在线圈四周，不受电机本身内部空间的限制，即不占用线圈空间，通水管道截面可以做得更大，保证水流量更大；由于冷却管道四周环绕，紧贴作为发热源的线圈表面，能够快速的带走线圈散出的热量，因水流量大，冷却效果显著。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本实用新型一种新型的直线电机冷却装置，其特点在于，所述新型的直线电机冷却装置包括定子单元和动子单元，所述动子单元滑动地设置于所述定子单元上，所述动子单元包括线圈、铁芯结构、若干梯形块和冷却结构，所述铁芯结构包括若干铁芯叠片，所述梯形块平行于所述铁芯叠片之间的缺口中，所述线圈环绕于所述铁芯叠片上，所述冷却结构包括转接块和若干通水管道，所述转接块设置于所述动子单元的外侧，所述转接块设置有一进水口、一出水口和若干转接块水道，所述进水口、所述转接块水道、所述通水管道和所述出水口相通连接，所述通水管道环绕地设置于所述动子单元的四周并紧贴所述线圈。

优选地，所述通水管道与所述线圈之间设置有绝缘纸。

优选地，所述通水管道的材质为铜材料。

优选地，所述转接块水道与所述通水管道通过铜焊工艺焊接连接。

优选地，所述线圈为铜线圈。

优选地，所述堵头密封设置于所述转接块的排空口。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型相对于现有技术的优点有：

本实用新型冷却装置加工生产简单，安装使用非常方便，而且通水管道使用空调冷却用的标准铜管，使用广泛，工艺成熟稳定；冷却装置在线圈四周，不受电机本身内部空间的限制，即不占用线圈空间，通水管道截面可以做得更大，保证水流量更大；由于冷却管道四周环绕，紧贴作为发热源的线圈表面，能够快速的带走线圈散热的热量，因水流速又大，冷却效果显著；本实用新型不占用电机内部空间，提高了动子铁芯的槽满率，使电机槽空间得到更有效的利用，提高了直线电机的功率密度；使用铜管四周环绕给电机降温，铜管四周均通过散热材料与线圈接触，接触面积大，可以使线圈产生的热量更快被铜管带走，从而提高的散热效率；冷却装置冷却管道和转接块使用铜焊接工艺，冷却装置一体成型，密封性好，可以承受更大的压力，从而提高了冷却速度，进而增大了水流量；充分利用了铜的热导率较高的优势，铜的热导率为401W/mK，远远大于常用的铝或不锈钢材料，散热性好，而且铜管可靠性好，广泛应用于空调冷却，受到大众的肯定而有广阔的市场前景。

附图说明

图1为本实用新型的较优实施例的立体结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为图2沿A-A线的剖视结构示意图。

图4为本实用新型的较优实施例的转接块的结构示意图。

附图标记说明：1.定子单元；2.转接块；3出水口接头；4.进水口接头；5.焊接点；6.堵头；7.通水管道；8.铁芯叠片；9.梯形块；10.线圈；11.电缆；12.转接块水道；13.动子单元。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

请参见图1～4，本实用新型一种新型的直线电机冷却装置，包括定子单元1和动子单元13，动子单元13滑动地设置于定子单元1上，动子单元13包括线圈10、铁芯结构、若干梯形块9和冷却结构，铁芯结构包括若干铁芯叠片8，梯形块9平行于铁芯叠片8之间的缺口中，起导磁作用，梯形块上有螺纹孔，用于客户机台上的安装。线圈10环绕于铁芯叠片8上，冷却结构包括转接块2和若干通水管道7，转接块2设置于动子单元13的外侧，转接块2设置有一进水口、一出水口和进水口设置有进水口接头3，转接块2以作为通水管道两端口的转接点。出水口设置有出水口接头4，若干转接块水道12，进水口、转接块水道12、通水管道7和出水口相通连接。通水管道7环绕地设置于动子单元1的四周并紧贴线圈10，使线圈10的热量更好传递给通水管道7，以提高冷却效果。通水管道7环绕在线圈10四周，使线圈10发出的热量迅速有效地被冷却装置带走，保证电机持续稳定的运行。

本实用新型装置工作时，水冷机通过进水口连接冷却结构的转接块2的进水口接头4，水冷机的出水口连接冷却结构的转接块2的出水口接头3，水冷机的水流通过转接块2的进水口接头4进入，然后通过转接块2进入通水管道，再由通水管道7进入转接块2，最后由转接块2的出水口接头3循环流到水冷机内。

优选地，通水管道7与线圈10之间设置有绝缘纸。优选地，通水管道7的材质为铜材质。通水管道7由铜管经处理弯曲而成，可以根据需要调整铜管的根数，铜管和线圈10之间处理使用绝缘纸隔离外，线圈10的空余部分均使用高导热性且高绝缘性的散热材料填充，铜管表面四周通过散热材料与线圈相连，这样大大提高了冷却装置的散热效果。

优选地，转接块水道12与通水管道7通过铜焊工艺焊接连接，如图1的焊接点5，使整个冷却结构一体化，保证冷却装置的密封性和稳定性。

优选地，转接块2包括堵头6，堵头6设置于转接块2的排空口以保证转接块2密封。

本实用新型冷却装置加工生产简单，安装使用非常方便，冷却结构设置在线圈10四周，不受电机本身内部空间的限制，即不占用线圈10空间，通水管道7截面可以做得更大，保证水流量更大；由于冷却管道四周环绕，紧贴作为发热源的线圈10表面，能够快速的带走线圈10散热的热量，因水流速又大，冷却效果显著；本实用新型不占用电机内部空间，提高了动子单元13的铁芯叠片8的槽满率，使电机空间利用率更有效，提高了直线电机的功率密度；密封性好，可以承受更大的压力，从而提高了冷却速度，进而增大了水流量；充分利用了铜的热导率较高的优势和可靠性，有广阔的市场前景。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种新型的直线电机冷却装置，其特征在于，所述新型的直线电机冷却装置包括定子单元和动子单元，所述动子单元滑动地设置于所述定子单元上，所述动子单元包括线圈、铁芯结构、若干梯形块和冷却结构，所述铁芯结构包括若干铁芯叠片，所述梯形块平行于所述铁芯叠片之间的缺口中，所述线圈环绕于所述铁芯叠片上，所述冷却结构包括转接块和若干通水管道，所述转接块设置于所述动子单元的外侧，所述转接块设置有一进水口、一出水口和若干转接块水道，所述进水口、所述转接块水道、所述通水管道和所述出水口相通连接，所述通水管道环绕地设置于所述动子单元的四周并紧贴所述线圈。

2.根据权利要求1所述的新型的直线电机冷却装置，其特征在于，所述通水管道与所述线圈之间设置有绝缘纸。

3.根据权利要求2所述的新型的直线电机冷却装置，其特征在于，所述线圈外侧设置填充有高导热性且高绝缘性的散热材料。

4.根据权利要求1所述的新型的直线电机冷却装置，其特征在于，所述通水管道的材质为铜材质。

5.根据权利要求1所述的新型的直线电机冷却装置，其特征在于，所述转接块水道与所述通水管道通过铜焊工艺焊接连接。

6.根据权利要求1所述的新型的直线电机冷却装置，其特征在于，所述线圈为铜线圈。

7.根据权利要求1所述的新型的直线电机冷却装置，其特征在于，所述转接块包括堵头，所述堵头密封设置于所述转接块的排空口。