[發明專利]超精密直線電機的冷卻結構

有效

• 申請號: 201210404823.1
• 申請日: 2012-10-23
• 公開（公告）號: CN102882314A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 李立毅;潘東華;熊思亞;周悅;唐勇斌;陳啟明;郭慶波
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02K9/00
• 分類號: H02K9/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及一種超精密直線電機的冷卻結構，屬于直線電機技術領域。

背景技術

超精密直線電機是保障超精密伺服系統運行的執行機構。隨著納米技術與生物技術的發展，對超精密直線電機的推力密度及推力精度要求逐步提高，由此帶來了電機繞組電流密度的增加，銅耗隨之增加。由于目前超精密位置伺服系統采用激光位移傳感器，因此，對環境溫度的恒溫性有較高的要求，而超精密伺服系統由于集成密度較高，在運行過程中，采用的超精密直線電機很難避免會對外界散熱，而采用激光位移傳感器的超精密位置伺服系統要求系統各部件與環境熱交換趨向于零。目前大部分的直線電機很難達到這一要求。

目前對超精密直線電機已提出的水冷卻結構：

直線電機為了減小推力波動，采用了無鐵心結構，以消除常規電機的齒槽定位力及磁阻力，但是若具有相同的推力密度，電機的繞組所通電流密度勢必要高于有鐵心直線電機，銅耗勢必增大。為了確保電機的可靠運行及減少電機對外界散熱，提出了一種雙邊表貼式冷卻結構如圖9所示，其繞組通過支撐結構A固定，再在其上下表面安裝水冷卻板B，來對繞組實現冷卻，圖中C表示水冷卻的進水口，D表示水冷卻的出水口。

對這種雙邊表貼式冷卻結構進行實驗測試的結果表明，電機的側面溫升較高。其采用的上、下兩片水冷卻板B，僅對電機初級的上下表面的溫升抑制較為明顯，其側面的較高溫升，將與環境產生熱交換。

發明內容

本發明的是為了解決現有直線電機的雙邊表貼式冷卻結構的側面溫升高，易與環境產生熱交換的問題，提供一種超精密直線電機的冷卻結構。

本發明所述超精密直線電機的冷卻結構，它包括繞組支撐部和繞組，繞組固定在繞組支撐部表面，它還包括導熱部，該導熱部設置在繞組的外側表面上并與繞組支撐部固定連接。

所述導熱部為銅箔圈，該銅箔圈與繞組的外側輪廓相適應，并套接固定在繞組的外側表面上。

所述導熱部為由多個銅箔分段分散排布組成的銅箔導熱圈，該銅箔導熱圈與繞組的外側輪廓相適應，每個銅箔分段均固定在繞組的外側表面上。

繞組支撐部上具有多個銅箔預留槽，每個銅箔預留槽用于固定一個銅箔分段。

所述組成銅箔導熱圈的多個銅箔分段等間距排布。

所述銅箔分段還可以為C形銅箔分段，該C形銅箔分段的與開口側相對的側壁外表面與繞組的外側表面固定。

所述導熱部、繞組支撐部與繞組相互之間采用結構膠粘接固定。

本發明的優點是：本發明在不改變電機的現有結構情況下，通過增加銅箔的形式，增加了繞組熱源向冷卻結構的導熱路徑，使冷卻板對熱源進行有效的冷卻，它不僅抑制繞組溫升提高電機繞組中所通電密，實現了電機推力的進一步提高，同時，銅箔阻斷了熱源通過電機側面向外界釋放熱量的路徑，抑制了電機與外界的熱交換。因此，在直線電機中采用該結構可提高超精密直線電機的推力密度，并且不改變電機外界環境溫度，為電機的精確位置檢測提供了必要條件。

本發明在不改變電機體積的前提下，通過增加導熱支路的方法將繞組側面熱量盡可能多的導向冷卻板，實現了對繞組側表面進行熱屏蔽的功能。

附圖說明

圖1為本發明實施方式二的結構示意圖；

圖2為實施方式二中銅箔圈與繞組的固定關系示意圖；

圖3為本發明實施方式三的結構示意圖；

圖4為實施方式三中銅箔導熱圈與繞組的固定關系示意圖；

圖5為本發明實施方式六的結構示意圖；

圖6為實施方式六中銅箔導熱圈與繞組的固定關系示意圖；

圖7為普通直流直線電機截面的熱網絡分布圖；

圖8為采本發明所述冷卻結構的直流直線電機截面的熱網絡分布圖；

圖9為現有直線電機的雙邊表貼式冷卻結構的示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結合圖1至圖6說明本實施方式，本實施方式所述超精密直線電機的冷卻結構，它包括繞組支撐部1和繞組2，繞組2固定在繞組支撐部1表面，它還包括導熱部，該導熱部設置在繞組2的外側表面上并與繞組支撐部1固定連接。

具體實施方式二：下面結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一的進一步說明，所述導熱部為銅箔圈31，該銅箔圈31與繞組2的外側輪廓相適應，并套接固定在繞組2的外側表面上。