CN220074693U - 一种用于机械关节电机的散热装置及机械外骨骼装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于机械关节电机的散热装置及机械外骨骼装置。包括套设于机械关节电机的散热片上的导气筒；所述导气筒内形成有第一通道，所述第一通道内设有环形筒，所述环形筒具有孔径小于所述第一通道的第二通道，所述第一通道和所述第二通道，以及所述第一通道与所述第二通道之间的通道区域，供从所述散热片吹出的风通过；所述第二通道内设有吹风组件，被配置为在所述散热片吹出的风的驱动下转动，并向所述导气筒的出风口吹风；其中，所述吹风组件的吹风区域大小与所述第二通道的孔径大小适配。本申请旨在解决关节电机在长时间运转时产生的热量积聚导致关节电机过热，甚至导致关节电机损坏的问题。

Description

一种用于机械关节电机的散热装置及机械外骨骼装置

技术领域

本申请实施例涉及资源勘探的技术领域，具体而言，涉及一种用于机械关节电机的散热装置及机械外骨骼装置。

背景技术

在资源勘探项目中，为了增加项目工人的负载能力，常常会用到机械外骨骼(或称动力外骨骼)，机械外骨骼是一种由钢铁的框架构成并且可让人穿上的机器装置，这个装备内部设置有驱动部件，可以提供额外动力来供四肢运动，以增大人的负载能力。

在机械外骨骼的关节处设置有关节电机，关节电机在长时间运转时产生的热量积聚起来，容易导致关节电机过热，甚至导致关节电机损坏。

实用新型内容

本申请提供一种用于机械关节电机的散热装置，旨在解决关节电机在长时间运转时产生的热量积聚导致关节电机过热，甚至导致关节电机损坏的问题。

本申请第一方面提供了一种用于机械关节电机的散热装置，包括套设于机械关节电机的散热片上的导气筒；

所述导气筒内形成有第一通道，所述第一通道内设有环形筒，所述环形筒具有孔径小于所述第一通道的第二通道，所述第一通道和所述第二通道，以及所述第一通道与所述第二通道之间的通道区域，供从所述散热片吹出的风通过；

所述第二通道内设有吹风组件，被配置为在所述散热片吹出的风的驱动下转动，并向所述导气筒的出风口吹风；

其中，所述吹风组件的吹风区域大小与所述第二通道的孔径大小适配，且所述吹风组件的吹风方向与所述散热片的吹风方向相同。

可选地，所述吹风组件包括：

风扇，转动设置于所述环形筒内，并与所述第二通道的孔径适配，其中，所述风扇的吹风方向与所述散热片的吹风方向相同。

可选地，所述环形筒与所述导气筒的内壁通过若干个连接板连接。

可选地，所述若干个连接板间隔的均匀设置。

可选地，所述导气筒与所述机械关节电机的外侧面可拆卸连接。

可选地，所述导气筒上设有与所述机械关节电机的外侧面的形状适配的卡扣，以使所述导气筒与所述机械关节电机卡接。

可选地，所述卡扣的数量为多个，多个所述卡扣环绕所述导气筒的外侧面设置。

本申请第一方面提供了一种机械外骨骼装置，包括第一方面所述的用于机械关节电机的散热装置。

采用本申请提供的一种用于机械关节电机的散热装置及机械外骨骼装置，包括套设于机械关节电机的散热片上的导气筒；所述导气筒内形成有第一通道，所述第一通道内设有环形筒，所述环形筒具有孔径小于所述第一通道的第二通道，所述第一通道和所述第二通道，以及所述第一通道与所述第二通道之间的通道区域，供从所述散热片吹出的风通过；所述第二通道内设有吹风组件，被配置为在所述散热片吹出的风的驱动下转动，并向所述导气筒的出风口吹风；其中，所述吹风组件的吹风区域大小与所述第二通道的孔径大小适配，且所述吹风组件的吹风方向与所述散热片的吹风方向相同。

本申请具有以下优点：

由于吹风组件是由散热片吹出的风来带动的，散热片的风在吹至吹风组件上时损耗部分动能，从而导致在第二通道区域内的空气流速变慢，从而使第一通道除去第二通道的区域内的流速大于第二通道区域内的空气流速，根据伯努利流体效应，由于不同的空气流速，第一通道和第二通道之间会产生压力差，其中，在第一通道除第二通道的部分为低压区，在第二通道形成高压区，空气会从第二通道的高压区向低压区流动，进而形成一股由导气筒的进风口至出风口的散热气流，该散热气流在经过散热片的扇叶时，会带走散热片的扇叶的热量，达到增强对机械关节电机的散热的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提出的用于机械关节电机的散热装置的剖面结构示意图；

图2是本申请一实施例提出的用于机械关节电机的散热装置的结构示意图

附图标记：1、导气筒；2、第一通道；3、第二通道；4、风扇；5、散热片；6、机械关节电机；7、连接板；8、卡扣；9、环形筒。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在资源勘探项目中，为了增加项目工人的负载能力，常常会用到机械外骨骼(或称动力外骨骼)，机械外骨骼是一种由钢铁的框架构成并且可让人穿上的机器装置，这个装备内部设置有驱动部件，可以提供额外动力来供四肢运动，以增大人的负载能力。

在机械外骨骼的关节处设置有关节电机，关节电机在长时间运转时产生的热量积聚起来，容易导致关节电机过热，甚至导致关节电机损坏。

有鉴于此，本申请提供一种用于机械关节电机的散热装置及机械外骨骼装置，旨在解决上述问题。

一种用于机械关节电机6的散热装置，包括套设于机械关节电机6的散热片5上的导气筒1；

所述导气筒1内形成有第一通道2，所述第一通道2内设有环形筒9，所述环形筒9具有孔径小于所述第一通道2的第二通道3，所述第一通道2和所述第二通道3，以及所述第一通道2与所述第二通道3之间的通道区域，供从所述散热片5吹出的风通过；

所述第二通道3内设有吹风组件，被配置为在所述散热片5吹出的风的驱动下转动，并向所述导气筒1的出风口吹风；

其中，所述吹风组件的吹风区域大小与所述第二通道3的孔径大小适配，且所述吹风组件的吹风方向与所述散热片5的吹风方向相同。

图1为本申请中用于机械关节电机6的散热装置的剖面示意图，图2为本申请中用于机械关节电机6的散热装置的结构示意图。

参照图1和图2，机械关节电机6上集成设置有散热片5，其中，散热片5为圆柱状，散热片5内设置有扇叶，用于对机械关节电机6进行散热。

导气筒1套设在散热片5上，其中，导气筒1的形状为圆筒状，圆筒状的导气筒1内的第一通道2可供散热片5吹出的风通过。导气筒1的两端，一端套设于散热片5上，为进气口，一端朝向外部，为出风口。

导气筒1内设置的环形筒9的形状同样为圆筒状，导气筒1和环形筒9在径向上设置为同心圆，环形筒9内的第二通道3同样供散热片5吹出的风通过。

第一通道2与第二通道3之间的通道区域意为第一通道2除去第二通道3外的剩余区域。

吹风组件设置于第二通道3内，吹风组件的吹风方向与散热片5的吹风方向相同，其中，吹风组件可在从散热片5吹出的风的带动下向导气筒1的出风口吹风；

通过上述设置，由于吹风组件是由散热片5吹出的风来带动的，散热片5的风在吹至吹风组件上时损耗部分动能，从而导致在第二通道3区域内的空气流速变慢，从而使第一通道2与第二通道3之间的通道区域的流速大于第二通道3区域内的空气流速，根据伯努利流体效应，由于不同的空气流速，第一通道2与第二通道3之间的通道区域和第二通道3之间会产生压力差，其中，第一通道2与第二通道3之间的通道区域形成低压区，在第二通道3形成高压区，空气会从第二通道3的高压区向低压区流动，进而形成一股由导气筒1的进风口至出风口的散热气流，该散热气流在经过散热片5的扇叶时，会带走散热片5的扇叶的热量，以达到增强对机械关节电机6的散热的效果。

需要注意的是，上述的低压区和高压区均为相对概念，即第二通道3相对于第一通道2与第二通道3之间的通道区域为高压区，第一通道2与第二通道3之间的通道区域相对于第二通道3为低压区。

其中，伯努利原理(Bernoulli’s principle)，是流体力学中的一个定律，由瑞士流体物理学家丹尼尔·伯努利于1726年提出，描述流体沿着一条稳定、非黏性、不可压缩的流线移动行为。具体为，流体速度加快时，物体与流体接触的界面上的压力会减小，反之压力会增加。

在本申请实施例中，在使用伯努利定律时需符合以下假设，其中：

定常流动(或称稳定流，Steady flow)：在流动系统中，流体在任何一点之性质不随时间改变。

不可压缩流(Incompressible flow)：密度为常数，在流体为气体适用于马赫数M小于0.3的情况。

无摩擦流(Frictionsless flow)：摩擦效应可忽略，忽略黏滞性效应。

流体沿着流线流动(Flow along a streamline)：流体元素(element)沿着流线而流动，流线间彼此是不相交的。

本申请实施例的散热装置的形状为圆柱状，且表面光滑，故符合上述伯努利定律的假设，可采用伯努利定律进行计算。

进一步地，在需要对本申请实施例中的散热装置的实际散热风量进行计算时，其基本公式如下：

H＝Cp ×W×△Tc 公式(1)

其中，在上述公式(1)中，H为风扇4总排出热量；Cp为比热，空气的定压比热＝0.24(Kcal/Kg℃)；W为质量；△Tc为容器允许温升。

具体地，对质量W计算公式如下：

W＝(CMM/60)×D 公式(2)

其中，CMM、CFM都是指每分钟所排出空气体积，前者单位为立方米/每分；后者单位为立方英呎/每分钟，量化换算关系为：1CMM＝35.3CFM。D为标准状态空气密度，即为在温度20℃、大气压760mmHg、湿度65％下的潮湿空气为标准空气，此时单位体积空气的重量(又称比重量)为1200g/M*3。

因此，对质量W的计算公式可以写作：

W＝(Q/60)×1200g/M×3 公式(3)；

在公式(3)中，Q为一分钟内所排出的空气体积；

因此，公式(1)可以写作：

H＝0.24(Q/60)×1200g/M×3×△Tc 公式(4)；

在对电器热量进行计算时，其基本公式如下：

H＝( P t )/4.2 公式(5)；

在上述公式(5)中，H为电器热量，P为电器功率，t为时间。

将公式(4)和公式(5)联立，如下：

0.24(Q/60)×1200g/M×3×△Tc＝(P×t)/4.2 公式(6)

由公式(6)解得:Q＝(P×60)/1200×4.2×0.24×△Tc

解得:Q＝0.05P/△Tc(CMM)

解得:Q＝0.05×35.3×P/△Tc＝1.76P/△Tc(单位CFM)；

在换算为华氏度数时(温差每1摄氏温度等于1.8华氏温度)为：

Q＝0.05×1.8×P/△Tf＝0.09P/△Tf(单位CMM)

Q＝1.76×1.8×P/△Tf＝3.16P/△Tf(单位CFM)。

在求解出Q(一分钟内所排出的空气体积)的数值后，即得出了散热装置的实际散热风量需求。

为了实现吹风组件在散热片5吹出的风的驱动下转动，并向所述导气筒1的出风口吹风的效果，本申请实施例具有如下设置：

参照图1和图2，所述吹风组件包括：

风扇4，转动设置于所述环形筒9内，并与所述第二通道3的孔径适配，其中，所述风扇4的吹风方向与所述散热片5的吹风方向相同。

风扇4转动连接于环形筒9内，即风扇4转动连接于环形筒9内，由于风扇4位于第二通道3的路径上，故从所散热片5吹出的风会经过风扇4，并带动风扇4转动。风扇4转动会向导气筒1的出风口的方向吹风。

由于风扇4由散热片5吹出的风来驱动，为了带动风扇4转动，从散热片5吹出经过风扇4的风会损失部分动能，从而导致从第二通道3吹出的风的流速降低，进而形成相对于第一通道2的高压区。

在本申请的实施例中，风扇4包括转动轴和多个风扇4叶片，转动轴与环形筒9转动连接，多个风扇4叶片固定连接在转动轴的周向上，风扇4叶片与转动轴之间相互驱动，在散热片5的吹沿第二通道3向出风口吹时，风扇4叶片与空气接触转动，进而带动转动轴转动。

在本申请实施例中，风扇4与环形筒9一体成型。使对整体的安装更加便捷。

在本申请的一些实施例中，风扇4与环形筒9之间的连接方式还可以为粘接、卡接、焊接等固定连接方式，在此不对其具体限制。

为对环形筒9进行固定，且不对第一通道2内的空气流动造成过多的阻挡，本申请具有如下设置：

在本申请实施例中，参照图1和图2，所述环形筒9与所述导气筒1的内壁通过若干个连接板7连接。

连接板7的形状为长条状，长条状的连接板7一端与导气筒1的内壁固定连接，另一端与环形筒9固定连接，若干个连接板7起到对环形筒9的固定的效果。

具体的，所述若干个连接板7间隔的均匀设置。间隔均匀设置的连接板7保证了环形筒9的连接结构受力更加均匀，从而使连接更加稳定。

为了方便导气筒1与机械关节电机6的外侧面的安装，本申请具有如下设置：

在本申请实施例中，所述导气筒1与所述机械关节电机6的外侧面可拆卸连接。

导气筒1与机械关节电机6的外侧面可拆卸连接，使导气筒1的安装和拆卸更加便捷。

具体地，在本申请实施例中，所述导气筒1上设有与所述机械关节电机6的外侧面的形状适配的卡扣8，以使所述导气筒1与所述机械关节电机6卡接。

卡扣8设于导气筒1靠近机械关节电机6的一端的内侧壁上，卡扣8与机械关节电机6的外侧面的形状适配，在于机械关节电机6的外侧面连接时，将卡扣8与机械关节电机6与卡扣8适配的部分对齐，进行卡接连接。

在本申请实施例中，所述卡扣8的数量为多个，多个所述卡扣8环绕所述导气筒1的外侧面设置。

多个卡扣8环绕导气筒1的外侧面等距均匀设置，保证了卡扣8连接受力均匀，保证了导气筒1的连接稳定性和连接强度。

基于同一发明构思，本申请还提供一种机械外骨骼装置，包括用于机械关节电机6的散热装置。

总体来说，本申请具有以下优点：

第一方面，由于吹风组件是由散热片5吹出的风来带动的，散热片5的风在吹至吹风组件上时损耗部分动能，从而导致在第二通道3区域内的空气流速变慢，从而使第一通道2除去第二通道3的区域内的流速大于第二通道3区域内的空气流速，根据伯努利流体效应，由于不同的空气流速，第一通道2和第二通道3之间会产生压力差，其中，在第一通道2除第二通道3的部分为低压区，在第二通道3形成高压区，空气会从第二通道3的高压区向低压区流动，进而形成一股由导气筒1的进风口至出风口的散热气流，该散热气流在经过散热片5的扇叶时，会带走散热片5的扇叶的热量，以达到增强对机械关节电机6的散热的效果；

第二方面，若干个等距均匀设置的连接板7保证了环形筒9的连接结构受力更加均匀，从而使连接更加稳定；

第三方面，导气筒1与所述机械关节电机6的外侧面可拆卸连接，使对导气筒1的安装或拆卸更加便捷。

还需要说明的是，在本文中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请，在具体实施方式及应用范围上均会有不同形式的改变之处，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种用于机械关节电机的散热装置，其特征在于，包括套设于机械关节电机(6)的散热片(5)上的导气筒(1)；

所述导气筒(1)内形成有第一通道(2)，所述第一通道(2)内设有环形筒(9)，所述环形筒(9)具有孔径小于所述第一通道(2)的第二通道(3)，所述第一通道(2)和所述第二通道(3)，以及所述第一通道(2)与所述第二通道(3)之间的通道区域，供从所述散热片(5)吹出的风通过；

所述第二通道(3)内设有吹风组件，被配置为在所述散热片(5)吹出的风的驱动下转动，并向所述导气筒(1)的出风口吹风；

其中，所述吹风组件的吹风区域大小与所述第二通道(3)的孔径大小适配，且所述吹风组件的吹风方向与所述散热片(5)的吹风方向相同。

2.根据权利要求1所述的用于机械关节电机的散热装置，其特征在于，所述吹风组件包括：

风扇(4)，转动设置于所述环形筒(9)内，并与所述第二通道(3)的孔径适配，其中，所述风扇(4)的吹风方向与所述散热片(5)的吹风方向相同。

3.根据权利要求1所述的用于机械关节电机的散热装置，其特征在于，所述环形筒(9)与所述导气筒(1)的内壁通过若干个连接板(7)连接。

4.根据权利要求3所述的用于机械关节电机的散热装置，其特征在于，所述若干个连接板(7)间隔的均匀设置。

5.根据权利要求1所述的用于机械关节电机的散热装置，其特征在于，所述导气筒(1)与所述机械关节电机(6)的外侧面可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的用于机械关节电机的散热装置，其特征在于，所述导气筒(1)上设有与所述机械关节电机(6)的外侧面的形状适配的卡扣(8)，以使所述导气筒(1)与所述机械关节电机(6)卡接。

7.根据权利要求6所述的用于机械关节电机的散热装置，其特征在于，所述卡扣(8)的数量为多个，多个所述卡扣(8)环绕所述导气筒(1)的外侧面设置。

8.根据权利要求2所述的用于机械关节电机的散热装置，其特征在于，所述风扇(4)与所述环形筒(9)一体成型。

9.一种机械外骨骼装置，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的用于机械关节电机的散热装置。