CN214101129U - 一种直流无刷永磁体同步电机的液冷散热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及直流无刷永磁体同步电机技术领域，公开了一种直流无刷永磁体同步电机的液冷散热装置。本实用新型提供的液冷散热装置包括冷却剂涵道和固定装置，其中冷却剂涵道与被冷却的直流无刷永磁体同步电机的定子线圈直接或通过导热介质间接接触，吸收定子线圈的热量后由内部的冷却剂带走该热量；固定装置用于保持冷却剂涵道与被冷却的定子线圈之间的稳固接触。本实用新型能够高效冷却电机定子，提高电机在持续高功率运转工况下的稳定性和输出性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及直流无刷永磁体同步电机应用技术领域，主要涉及一种直流无刷永磁体同步电机的液冷散热装置。
背景技术
随着无人机技术和机器人技术的飞速发展，直流无刷永磁体同步电机作为核心动力组件而被广泛应用。为提升无人机的载荷以及增强机器人的动态性能，其系统中的直流无刷永磁体同步电机常常持续高功率运行，导致定子线圈发热严重，从而使得电机的稳定性和输出性能显著下降，甚至一些极端情况下需暂停使用等待冷却。这种情况下，单纯依靠电机定子与空气之间的自然热交换的传统散热方式早已不能满足散热需求，因此为保证直流无刷永磁体同步电机能够稳定地持续高功率运转，必须采用散热效率更高的方式来对其定子线圈进行冷却。现有电机液冷设计的思路是在定子线圈的圆周外侧面加装带有液冷涵道的冷却壳体，但此种解决方案仅适用于内转子式电机且机壳较长为佳，无法适用于目前广泛应用于无人机、云台和机器人等设备上的扁平式扭矩电机或外转子电机。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型为直流无刷永磁体同步电机提供了一种液冷散热装置，能够高效冷却电机定子，提高电机在持续高功率运转工况下的稳定性和输出性能。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种直流无刷永磁体同步电机的液冷散热装置，包括环状冷却剂涵道和固定装置，所述环状冷却剂涵道通过固定装置安装在被冷却的直流无刷永磁体同步电机的定子线圈的侧端面。
进一步地，该散热装置可配合使用的冷却剂为：水或油，或以水或油为主体的溶剂、混合液。
进一步地，所述环状冷却剂涵道外表面与被冷却的直流无刷永磁体同步电机的定子线圈直接或间接接触，间接接触时两者之间加入增强热传导的热传导介质，例如导热硅脂，导热硅胶垫或石墨烯导热片等，来辅助从定子线圈到冷却剂涵道的传热过程。
进一步地，所述冷却剂涵道两端带有冷却剂进出口设计，该设计可以是与标准件接口配合的设计，例如管螺纹，也可以是与所述冷却剂涵道加工成一体的接口，例如镶嵌式快速插拔接头或软管接头。
进一步地，工作时，冷的冷却剂由所述冷却剂涵道的入口进入，在冷却剂涵道中经由冷却剂涵道与前述定子线圈发生热交换，最后热的冷却剂由冷却剂涵道出口离开。
进一步地，所述液冷散热装置在使用时需配合外部液压泵和散热器组成闭环冷却剂循环回路，冷却剂离开所述液冷散热装置后，进入外部的液压泵，由液压泵将冷却剂泵入散热器将热的冷却剂降温，最后冷的冷却剂从散热器离开，流向所述液冷散热装置，完成循环。
进一步地，在冷却剂涵道内加入散热片设计以增加冷却剂涵道与内部冷却剂的热传导面积。
进一步地，所述冷却剂涵道材料为金属材料，或金属材料与工程塑料或复合材料的组合。
进一步地，所述冷却剂涵道内表面接受相应的表面处理以保证所采用的材料和冷却剂之间不发生化学反应，或所述冷却剂涵道的材料不会和冷却剂之间发生化学反应时所述冷却剂涵道的内表面无需表面处理。
进一步地，所述固定装置用于将冷却剂涵道固定并保持冷却剂涵道与被冷却的直流无刷永磁体同步电机的定子线圈之间的稳固接触。
进一步地，所述固定装置是根据应用场景设计的机械紧固件，例如卡簧或带有螺钉的固定卡子，或化学粘合剂，例如耐热环氧树脂等。
进一步地，所述液冷散热装置可部分或全部集成在被冷却的直流无刷永磁体同步电机的壳体中，在这种情况下所述固定装置可省略。
附图说明
图1为本实用新型的一种实施方案的爆炸视图。
图2为本实用新型的另一种实施方案的部分1/4剖爆炸视图。
有益效果
本实用新型的有益效果是：本实用新型为直流无刷永磁体同步电机，特别是目前广泛应用于无人机、云台和机器人等设备上的扁平式扭矩电机或外转子电机，提供了一种液冷散热装置，相交于传统的依靠自然空气热交换的散热方式，显著提高散热效率，保证直流无刷永磁体同步电机的定子线圈运行在较低的温度下，从而提高电机在持续高功率运转工况下的稳定性和输出性能。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方法对本实用新型的技术方案做进一步的解释说明，且各实施方法实例并不构成对本实用新型事实方法的限定。
附图1以爆炸视图方式展示了本实用新型的一种实施方案，该实施方案由冷却剂涵道1和固定装置2组成，适用于一种由定子3、机座4和转子6组成的直流无刷永磁体同步电机，用于冷却定子3。附图1中的该实施方案还展示了用于连接冷却剂涵道1与外部冷却剂循环系统的冷却剂导管5。
在附图1所示的实施方案中，冷却剂涵道1为铜质管路，采用蒸馏水作为冷却剂，进出口与冷却剂涵道为一体加工，所采用的设计是软管插头；冷却剂涵道1与被冷却的定子3直接接触，依靠固定装置 2通过螺丝借由机座4固定；为增强热传导，冷却剂涵道1与被冷却的定子3的接触面之间还应涂有导热硅脂。
附图2以爆炸视图方式展示了本实用新型的另一种集成式的实施方案。该实施方案中，冷却剂涵道集成在了被冷却的直流无刷永磁体同步电机的壳体中，构成冷却壳体7-1，不再需要固定装置。为清楚地展示结构和方便理解，对冷却壳体7-1进行了1/4剖。
在附图2所示的实施方案中，冷却剂涵道由两部分组成：冷却壳体7-1和盖板7-2，其中冷却壳体7-1为铝合金材质，盖板7-2为工程塑料，使用环氧树脂胶将两者粘接，形成密封的冷却剂涵道。该方案展示了一种紧凑的液冷直流无刷永磁体同步电机设计，由转子6、定子3、冷却壳体7-1和盖板7-2组成。冷却壳体7-1与定子3部分直接接触，并在定子3的底面和冷却壳体7-1内侧之间涂有导热硅脂形成间接接触。
冷却壳体7-1内部的冷却剂涵道中带有散热片以增强与冷却剂的热交换；冷却剂进出口与盖板7-2 为一体。
上述两种实施方法所述液冷散热装置在使用时均需配合外部液压泵和散热器组成闭环冷却剂循环回路，冷却剂离开所述液冷散热装置后，进入外部的液压泵，由液压泵将冷却剂泵入散热器将热的冷却剂降温，最后冷的冷却剂从散热器离开，流向所述液冷散热装置，完成循环。
上述实施方法仅为本实用新型的一种优选实施方法，不能以此来限定本实用新型的保护范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种直流无刷永磁体同步电机的液冷散热装置，其特征在于：包括环状冷却剂涵道和固定装置，所述环状冷却剂涵道通过固定装置安装在被冷却的直流无刷永磁体同步电机的定子线圈的侧端面。
2.根据权利要求1所述的液冷散热装置，其特征在于：所述环状冷却剂涵道外表面与被冷却的直流无刷永磁体同步电机的定子线圈直接或间接接触，间接接触时两者之间加入增强热传导的热传导介质。
3.根据权利要求1所述的液冷散热装置，其特征在于：在冷却剂涵道内加入散热片设计以增加冷却剂涵道与内部冷却剂的热传导面积。
4.根据权利要求1所述的液冷散热装置，其特征在于：所述冷却剂涵道内表面接受相应的表面处理以保证所采用的材料和冷却剂之间不发生化学反应，或所述冷却剂涵道的材料不会和冷却剂之间发生化学反应时所述冷却剂涵道的内表面无需表面处理。
5.根据权利要求1所述的液冷散热装置，其特征在于：所述冷却剂涵道两端带有冷却剂进出口设计，该设计是与标准件接口配合的设计或与所述冷却剂涵道加工成一体的接口。
6.根据权利要求1所述的液冷散热装置，其特征在于：所述固定装置用于将冷却剂涵道固定并保持冷却剂涵道与被冷却的直流无刷永磁体同步电机的定子线圈之间的稳固接触，其具体形式是根据应用场景设计的机械紧固件或化学粘合剂。
7.根据权利要求1所述的液冷散热装置，其特征在于：所述液冷散热装置部分或全部集成在被冷却的直流无刷永磁体同步电机的壳体中，在这种情况下所述固定装置省略。
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