CN104702048B - 一种电机隔热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机隔热装置。该装置包括基板、冷却管以及若干个隔热体，以隔热体的垂直高度方向为上下方向，每个隔热体的下表面与电机初级的上表面相连接，每个隔热体的上表面与基板下表面相连接；冷却管固定连接在基板下表面，并且盘绕在隔热体周围；每个隔热体的垂直高度均大于冷却管的垂直高度。与现有技术相比，该装置中由于隔热体与冷却管相分离，隔热体结构简单，易于制作，并且使装置厚度降低，从而增加了电机的安装稳定性；另外，该装置中电机初级产生的热量经隔热体直接传递至基板，再经冷却单元冷却，不仅具有较高的隔热效率，而且热量经基板传导后分散均匀，不易在局部产生积累而导致热量不均衡，提高了电机的工作精度。

Description

一种电机隔热装置

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种电机隔热装置。

背景技术

电机在运行过程中，电机初级通常会不断的产生热量。某些场合，电机初级直接与负载连接，导致电机初级的热量直接传导到负载上，从而使负载的温度升高，进而造成负载热变形。特别是在精度较高的自动化场合，负载温度的升高会导致热变形进而影响系统精度和系统运行性能。这种现象在直线电机直接驱动的高速高精运动系统中更为明显。

为此，本领域技术人员通常采用两种方法：(1)采用金属材料等热的良导体将电机初级产生的热量进行传导，然后通过热辐射或热量转换进行散热；(2)在电机初级中集成冷却管等冷却单元，直接将电机初级产生的热量进行散热。

这些方法在一定程度上可以降低电机初级热量对负载的影响，但随着运行时间的增加，电机初级因热量累积仍会影响负载。为解决电机初级热量累积问题，本领域技术人员通常在电机初级与工作台之间增加一个或一组隔热块，用于隔离电机初级产生的热量，从而消除电机初级热量累积对负载造成的影响。然而，随着运行时间的增加，隔热块也会因热量累积而影响负载。为此，本领域技术人员通常在隔热块上增开冷却管孔，冷却管经隔热块上的冷却管孔穿过隔热块，从而减少隔热块上累积的热量。例如，专利WO2003021756公开了一种电机隔热装置，包括基板以及与基板相连接的冷却单元，基板与电机初级之间设置若干个隔热体；沿隔热体垂直高度方向，各个隔热体的下端与电机初级表面直接相连，上端穿过基板上表面；并且，各个隔热体内部设置中空通道，冷却单元穿过相应的中空通道。由于该装置增加了隔热体，一方面有利于冷却单元的固定，另一方面有利于累积一定热量的隔热体通过冷却单元有效散热。但是，该装置存在如下不足：

(1)隔热体内部设置中空通道，冷却单元通过该中空通道穿过隔热体，一方面导致隔热体结构复杂，制备工艺难度增加，另一方面导致隔热体厚度增大，使电机初级与负载的间距增加，易降低电机初级安装结构的刚度和稳定性；

(2)该装置中，冷却单元穿过隔热体，隔热体穿过基板，因此隔热体与基板之间的接触面积有限，隔热体上累积的热量主要通过冷却单元进行冷却，基板对具有累积热量的隔热体几乎不具有冷却效果。这样，冷却系统需要对冷却单元提供足够大的冷却液流量和冷却液制冷功率，否则，一旦某个隔热体热量累积速度超过冷却单元散热能力时，易导致隔热体累积热量不易散失，易引起负载的局部温度升高和局部热变形，进而影响系统的运动精度和稳定性。所以，该装置配套的冷却单元往往需要维持较高的冷却液流量及制冷功率，以防止因电机初级局部热量过高而导致部分隔热体热量累积速度超过冷却单元散热能力。

为解决上述电机隔热装置的厚度较大问题、能耗较高问题以及隔热元件形状和工艺复杂问题，进而提高隔热装置的隔热均匀性和隔热效率，降低装置成本，增加隔热装置与电机初级、负载组成的移动部件的结构刚度，需要提供一种隔热元件形状与工艺简单、厚度较小、隔热效率和均匀性好的电机隔热装置。

发明内容

针对上述技术现状，本发明提供了一种电机隔热装置，该装置结构简单，厚度较小，能够有效隔绝电机初级产生的热量，并且隔热均匀性良好。

本发明的技术方案为：一种电机隔热装置，包括基板、冷却管以及若干个隔热体，其特征是：以隔热体的垂直高度方向为上下方向，每个隔热体的下表面与电机初级的上表面相接触，每个隔热体的上表面与基板下表面相接触；冷却管固定连接在基板下表面，并且盘绕在隔热体周围；每个隔热体的垂直高度均大于冷却管的垂直高度。

即，本发明将电机隔热装置中的隔热体与冷却管相分离，并且将冷却管直接固定连接在基板下表面，该结构的电机隔热装置具有如下有益效果：

(1)隔热体结构简单，降低了制作工艺难度，从而降低了成本；同时，由于隔热体与冷却管相分离，其厚度降低，从而增加了电机初级安装结构的刚度和稳定性；

(2)该结构中，隔热体并未穿过基板，而是与基板下表面紧密接触，同时，冷却管固定连接在基板下表面并盘绕在隔热体周围，该结构的散热方式为：电机初级产生的热量绝大部分被隔热体隔绝，少部分热量会在隔热体上累积，当隔热体上出现少量的热量累积后，隔热体会将累积的热量传导至基板，然后，一方面靠近隔热体的冷却管会及时对具有少量累积热量的基板局部相近区域进行冷却，这样，仅需维持较低的冷却液流量和制冷功率即可满足隔热体散热需求，因而能耗较低；另一方面因基板具有较大导热面积而对少量累积热量具有一定的散热作用，而且，基板还会将热量传导至某些热量累积偏低的隔热体附近的基板局部相近区域及该区域附近的冷却管局部，从而在一定程度上使各隔热体的温度保持近似相等，并能最大限度利用冷却管，因而具有较好的散热效果和散热均匀性。

本发明中，每个隔热体位于电机初级上表面与基板下表面之间，作为优选，每个隔热体的上表面与基板下表面固定连接，每个隔热体的下表面与初级上表面固定连接。

上述基板、隔热体与初级间的固定连接方式不限，包括通过第一紧固件进行固定连接。作为一种实现方式，所述的第一紧固件包括螺钉，优选为沉头螺钉，设置在基板上的基板第一安装通孔，设置在隔热体上的隔热体安装通孔，设置在初级上的初级螺纹孔，并且基板第一安装通孔、隔热体安装通孔与初级螺纹孔同轴，将螺钉穿过基板第一安装通孔、隔热体安装通孔后螺旋进初级螺纹孔，实现基板、隔热体与电机初级的压紧和固定连接。

在实际应用中，电机负载工作台往往与基板直接相连。进一步优选地，在所述的工作台与基板之间设置垫片，由于垫片的尺寸较小，结构相对简单，因而加工性好，精度易于保证，所以在工作台与基板之间设置垫片有利于降低对基板的形状精度要求。此时，所述的第一紧固件还可以包括设置在垫片上的垫片安装通孔以及设置在工作台上的工作台安装通孔，该垫片安装通孔与工作台安装通孔、基板第一安装通孔、隔热体安装通孔以及初级螺纹孔同轴，螺钉穿过工作台安装孔、垫片安装孔、基板第一安装孔与隔热体安装孔后螺旋进初级螺纹孔。

由于隔热体为若干个，在实际安装过程中，隔热体与基板、初级在上下位置易发生错位而引起安装困难。为此，作为优选，首先将基板与隔热体进行固定连接。所述的基板与隔热体的固定连接方式不限，包括通过第二紧固件进行固定连接。所述的第二紧固件包括螺钉，优选为沉头螺钉，设置在基板上的基板第二安装通孔，以及设置在隔热体上的螺纹孔，螺钉穿过基板第二安装通孔后螺旋进隔热体上的螺纹孔，使隔热体上表面紧贴在基板下表面，实现隔热体与基板的压紧固定。

本发明中，冷却管固定连接在基板下表面，该固定连接的实现方式不限，包括通过第三紧固件进行固定连接。作为一种实现方式，所述的第三紧固件包括至少一块固定板、若干螺钉以及与该螺钉相匹配的若干螺母；所述的冷却管位于基板下表面与固定板之间，固定板用于将冷却管贴紧在基板下表面；每块固定板至少设置一个安装通孔，与之相匹配，基板设置基板第三安装通孔，螺钉穿过基板上的基板第三安装通孔、固定板上的安装通孔后与螺母螺旋压紧，通过螺纹力将冷却管固定在固定板与基板下表面之间，实现冷却管与基板的下表面的固定紧密接触。

在实际安装过程中，为了进一步对齐各元件，本发明的电机隔热装置还包括定位板。该定位板可以是工作台的一部分，也可以作为单独零件固定安装于工作台上。定位板具有一个基准面，该定位板基准面与工作台下表面垂直。安装时，首先将基板侧面、电机初级侧面紧靠该定位板基准面，使基板与电机初级的侧面对齐，从而有利于各元件的定位。

本发明中，电机不限，可以是直线电机、旋转电机及其它特殊形状或用途电机。

所述隔热体的形状不限，包括长方体、圆柱形等。

作为优选，每个隔热体的垂直厚度相同。

作为优选，每个隔热体的上表面和下表面平行。

所述的基板厚度不限，作为优选，所述的基板的垂直厚度小于或等于每个隔热体的垂直厚度，而且在满足一定强度条件下应尽可能薄。

作为优选，所述的隔热体的最大垂直厚度和基板的垂直厚度之和是电机初级的垂直厚度的1/50～1/2。

作为优选，所述的冷却管采用铜管等。

作为优选，所述的隔热体采用隔热性性能较好的材料，进一步优选为隔热性、强度和加工性能均较好的材料，例如塑料等。

作为优选，所述的基板采用热的良导体材料，进一步优选为导热较好且易加工的材料，例如铝板等。

所述的冷却管的形状不限，与其长度方向垂直的截面为横截面，冷却管的横截面形状包括圆形、环形、矩形、梯形等。

在所述基板下表面，所述的冷却管围绕隔热体盘绕，具体盘绕形状不限。为了散热均衡，作为优选，所述的各隔热体在初级上表面呈规则分布。进一步优选，所述的冷却管均匀盘绕在各隔热体周围。

附图说明

图1是本发明实施例1中直线电机隔热装置的局部纵向切面结构示意图；

图2是本发明实施例1中直线电机隔热装置的另一纵向结构示意图；

图3是本发明实施例1中直线电机隔热装置中基板上表面的安装结构示意图；

图4是本发明实施例1中直线电机隔热装置中基板下表面的安装结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步说明，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

图1-4中的附图标记为：初级1、初级螺纹孔1-1、冷却管2、隔热体3、隔热体安装通孔3-1、基板4、基板第一安装通孔4-1、基板第二安装通孔4-2、沉头螺钉5、垫片6、初垫片安装通孔6-1、工作台7、工作台安装通孔7-1、固定板8、基板第三安装通孔8-1、沉头螺钉9、螺母10。

实施例1：

本实施例中，电机为直线电机。图1是该直线电机隔热装置的局部纵向切面示意图，该纵向切面垂直直线电机的初级运动平面。图2是该直线电机隔热装置的另一纵向切面示意图，该纵向切面垂直直线电机的初级运动平面，并且垂直图1中的纵向切面。图3是该直线电机隔热装置中基板的上表面安装结构图。图4是该直线电机隔热装置中基板的下表面安装结构图。

如图1至图4所示，该隔热装置包括基板4、冷却管2以及N个隔热体3，N为大于或等于1的整数。每个隔热体3与初级1相连接。以隔热体3的垂直高度方向为上下方向，每个隔热体3的下表面与初级1的上表面固定连接，并且各隔热体在初级1的上表面呈规则分布，每个隔热体3的上表面与基板4的下表面固定连接。如图4所示，冷却管2固定连接在基板4的下表面，并且蛇形盘绕在隔热体3的周围；每个隔热体3的垂直高度均大于冷却管2的垂直高度。

承载负载的工作台7位于基板4的上表面，二者之间设置与调整垫片6。调整垫片6的结构简单，尺寸较小，因而加工性好，精度易于保证，因此在工作台7与基板4的上表面之间设置调整垫片6有利于降低对基板4的形状精度要求，只需保证基板4的材料厚度均匀即可。当垫片6、隔热体3和基板4被压紧连接在电机初级1与工作台7之间时，因垫片6、隔热体3和基板4各自的厚度易于加工并保持均匀一致，所以工作台下表面与电机初级上表面易于保持平行，易于实现较高的安装精度。

本实施例中，采用第一紧固件将工作台7、垫片6、基板4、隔热体3与初级1固定连接在一起。该第一紧固件包括沉头螺钉，设置在工作台7上的工作台安装通孔7-1、设置在垫片6上的垫片安装通孔6-1、设置在基板4上的基板第一安装通孔4-1，设置在隔热体3上的隔热体安装通孔3-1，以及设置在初级上的初级螺纹孔1-1，并且工作台安装通孔7-1、垫片安装通孔6-1、基板第一安装通孔4-1、隔热体安装通孔3-1与初级螺纹孔1-1同轴，螺钉穿过工作台安装通孔7-1、垫片安装通孔6-1、基板第一安装通孔4-1、隔热体安装通孔3-1后螺旋进初级螺纹孔1-1，实现工作台7、垫片6、基板4、隔热体3与初级1的固定连接基板，从而使隔热体3的上表面与基板4的下表面固定连接、隔热体3的下表面与初级3的上表面固定连接。

为了防止各隔热体与基板、初级在上下位置发生错位而引起安装困难，本实施例中还采用第二紧固件将基板与隔热体进行固定连接。该第二紧固件包括沉头螺钉5，设置在基板4上的基板第二安装通孔4-2，以及设置在隔热体3上的螺纹孔3-2，沉头螺钉5穿过基板上的基板第二安装通孔4-2后螺旋进隔热体上的螺纹孔3-2，使隔热体上表面紧贴在基板下表面，实现隔热体与基板的压紧固定。

本实施例中采用第三紧固件将冷却管2固定连接在基板4的下表面。该第三紧固件包括至少一块固定板8、若干沉头螺钉9以及与该螺钉相匹配的若干螺母10；冷却管2位于基板4的下表面与固定板8之间，固定板用于将冷却管2贴紧在基板下表面；每块固定板8至少设置一个安装通孔8-1，与该第三安装通孔8-1相匹配，基板4上设置第三安装通孔4-3，沉头螺钉9穿过基板4上的冷却管安装通孔4-3、固定板8上的安装通孔8-1后与螺母10螺旋压紧，通过螺纹力将冷却管2固定在固定板8与基板4下表面之间，实现冷却管2与基板4的下表面的固定紧密接触。

本实施例中，每个隔热体3的形状为圆柱形，每个隔热体3的垂直厚度相同，每个隔热体3的上表面和下表面平行。

本实施例中，基板4的垂直厚度小于每个隔热体3的垂直厚度。

本实施例中，隔热体3的最大垂直厚度和基板4的垂直厚度之和是电机初级的垂直厚度的1/50～1/2。

本实施例中，冷却管2为铜管，每个隔热体3材料为隔热性、强度和加工性能均较好的塑料，基板4为导热较好且材料厚度均匀的铝板。调整垫片6采用导热性好且厚度均匀的铜片。

本实施例中，冷却管2的圆形长管，其横截面形状为圆形。如图4所示，冷却管2规则地蛇形盘绕在隔热体周围。

本实施例中，电机隔热装置还包括定位板11。定位板11可以是工作台的一部分，也可以作为单独零件固定安装于工作台上。定位板11具有一个基准面，该定位板基准面与工作台下表面垂直。实际安装过程中，首先将基板4的一侧面、初级1的一侧面紧靠该定位板基准面，使基板4与初级1的侧面对齐，从而有利于基板、初级等元件的定位。

本实施例中，由于冷却管2和隔热体3均与基板4紧密面接触，当隔热体3因热量累积而温度升高时，热量会经基板4传递至冷却管2，从而使隔热体3的温度基本与冷却管内冷却液的温度基本一致。由于冷却管2和基板4的导热性良好，隔热体3的隔热性良好，因而隔热效率较高。

由于基板4和冷却管2上分布若干个隔热体3，当某个或某几个隔热体3因直线电机初级1的短时局部温度升高而有温度高于其它隔热体3的倾向时，该隔热体3或这几个隔热体3的热量会经基板4传递至冷却管2，同时也会经基板4或冷却管2传递至温度较低的隔热体3，因而可以很好的实现均匀隔热。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种电机隔热装置，包括基板、冷却管以及若干个隔热体，其特征是：以隔热体的垂直高度方向为上下方向，每个隔热体的下表面与电机初级的上表面相接触，每个隔热体的上表面与基板下表面相接触；冷却管固定连接在基板下表面，并且盘绕在隔热体周围；每个隔热体的垂直高度均大于冷却管的垂直高度。

2.如权利要求1所述的电机隔热装置，其特征是：每个隔热体的上表面固定连接在基板下表面，每个隔热体的下表面固定连接在电机初级上表面。

3.如权利要求2所述的电机隔热装置，其特征是：通过第一紧固件将基板、隔热体与电机初级进行固定连接。

4.如权利要求3所述的电机隔热装置，其特征是：所述的第一紧固件包括螺钉，设置在基板上的基板第一安装通孔，设置在隔热体上的隔热体安装通孔，设置在电机初级上的初级螺纹孔，并且基板第一安装通孔、隔热体安装通孔与初级螺纹孔同轴，螺钉依次穿过基板第一安装通孔、隔热体安装通孔后螺旋进初级螺纹孔。

5.如权利要求1所述的电机隔热装置，其特征是：工作台位于基板上表面，工作台与基板之间设置垫片。

6.如权利要求3所述的电机隔热装置，其特征是：工作台位于基板上表面，工作台与基板之间设置垫片；所述的第一紧固件还包括设置在垫片上的垫片安装通孔，设置在工作台上的工作台安装通孔，垫片安装通孔、工作台安装通孔、基板第一安装通孔、隔热体安装通孔以及初级螺纹孔同轴，螺钉依次穿过工作台安装通孔、垫片安装通孔、基板第一安装通孔、隔热体安装通孔后螺旋进初级螺纹孔。

7.如权利要求1所述的电机隔热装置，其特征是：通过第二紧固件将基板与隔热体固定连接。

8.如权利要求7所述的电机隔热装置，其特征是：所述的第二紧固件包括螺钉，设置在基板上的基板第二安装通孔，以及设置在隔热体上的螺纹孔，螺钉穿过基板第二安装通孔后螺旋进隔热体上的螺纹孔。

9.如权利要求1所述的电机隔热装置，其特征是：冷却管通过第三紧固件固定连接在基板下表面。

10.如权利要求9所述的电机隔热装置，其特征是：所述的第三紧固件包括至少一块固定板、若干螺钉以及与该螺钉相匹配的若干螺母；所述的冷却管位于基板下表面与固定板之间，固定板用于将冷却管贴紧在基板下表面；每块固定板至少设置一个安装通孔，与之相匹配，基板设置基板第三安装通孔，螺钉穿过基板第三安装通孔、固定板上的安装通孔后与螺母螺旋压紧。

11.如权利要求1至10中任一权利要求所述的电机隔热装置，其特征是：与所述冷却管的长度方向垂直的截面为横截面，冷却管的横截面形状为圆形、矩形或梯形。

12.如权利要求1至10中任一权利要求所述的电机隔热装置，其特征是：所述的各隔热体在电机初级上表面呈规则分布。

13.如权利要求12所述的电机隔热装置，其特征是：在基板下表面，所述的冷却 管在隔热体周围呈规则盘绕。

14.如权利要求1至10中任一权利要求所述的电机隔热装置，其特征是：所述的隔热体的最大垂直厚度和基板的垂直厚度之和是电机初级的垂直厚度的1/50～1/2。

15.如权利要求1至10中任一权利要求所述的电机隔热装置，其特征是：所述的电机隔热装置还包括定位板，所述定位板具有一个基准面，该定位板基准面与工作台下表面垂直，安装时基板的一侧面、电机初级的一侧面紧靠所述定位板基准面。