机器人驱动器散热装置的制作方法

本实用新型属于散热器技术领域，具体地来说，是一种机器人驱动器散热装置。

背景技术：

作为高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物，机器人能够自动执行各种操作，适应各种恶劣的工作环境，为释放人类工作负担、提高生产效率带来了很大的效益，因而被广泛应用于生产和生活的各个领域。

随着机器人技术的不断发展，机器人的功能日益强大，满足各种复杂的应用需求。随之而来的问题是，机器人的内部构造日益复杂，发热部件越来越多。迅速增加的发热量造成机器人内部的环境温度居高不下，严重影响机器人的正常工作。

其中，驱动器是热量最为集中的部位之一。驱动器用于对机器人实现伺服驱动与控制，内部装有大量的电子电气器件，发热量极大，却又对工作温度环境十分敏感。

为了解决驱动器的散热问题，业界提出了一些解决方案，如采用散热风扇、风道排热等方式。散热风扇噪音很大，散热效果有限；风道设置造成驱动器体积庞大，影响机器人的结构灵活性，散热速度缓慢。现有的散热方案均存在显著的不足，已难以满足日益增加的散热需要。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种机器人驱动器散热装置，具有散热效率高、噪音小的优点，并有效压缩驱动器的外形尺寸与触感，避免烫伤风险。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种机器人驱动器散热装置，包括：

隔热壳体，用于形成驱动器的裸露外表；

吸热器件，设置于所述驱动器的内部并贯穿所述驱动器的非裸露外表，用于吸收所述驱动器的热量；

相变式导热管，设置于所述驱动器外部并与所述吸热器件连接，用于实现所述吸热器件与所述机器人底座之间的热传导。

作为上述技术方案的改进，所述机器人底座设有水冷单元，用于形成机器人的散热终端。

作为上述技术方案的进一步改进，所述吸热器件为翅片式散热器，所述翅片式散热器具有复数个散热翅片。

作为上述技术方案的进一步改进，所述翅片式散热器具有外延导热端，所述外延导热端贯穿所述驱动器的非裸露外表并与所述相变式导热管相接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述吸热器件与所述驱动器的热源器件形成紧贴式安装结构。

作为上述技术方案的进一步改进，所述相变式导热管包括导热管体及密封于所述导热管体内部的相变介质。

作为上述技术方案的进一步改进，所述导热管体具有蒸发端与冷凝端，所述相变介质于所述蒸发端与所述冷凝端之间相变流动，所述蒸发端与所述吸热器件连接，所述冷凝端与所述机器人底座连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述相变介质为相变液体，所述相变液体于所述蒸发端蒸发，并于所述冷凝端冷凝。

作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动器的非裸露外表由隔热材料制成，用于隔绝所述驱动器的内外热交换。

作为上述技术方案的进一步改进，所述隔热壳体远离所述驱动器的一侧表面保持常温。

本实用新型的有益效果是：

(1)具有隔热壳体，使驱动器的裸露外表保持常温可触，避免使用者发生烫伤，提高使用安全性，并保证热传递方向的一致性而提高散热控制精度；

(2)通过设置于驱动器内部的吸热器件吸收驱动器的热量，并由设置于驱动器外部的相变式导热管予以热量传导，使热交换无需于驱动器内部发生，有效地压缩驱动器的外形尺寸；

(3)采用相变式导热方式，具有远胜金属导热、风道传热的导热效率，有效地改善散热效果，保证驱动器内热源器件的良好工作环境，热量由机器人底部散失，避免热伤害。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施例1提供的机器人驱动器散热装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1提供的机器人驱动器散热装置的吸热器件的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-机器人驱动器散热装置，110-隔热壳体，120-吸热器件，121-散热翅片，130-相变式导热管，131-导热管体，131a-蒸发端，131b-冷凝端，132-相变介质，140-水冷单元，200-驱动器，210-热源器件，220-非裸露外表，300-机器人底座。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对机器人驱动器散热装置进行更全面的描述。附图中给出了机器人驱动器散热装置的优选实施例。但是，机器人驱动器散热装置可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对机器人驱动器散热装置的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在机器人驱动器散热装置的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，本实施例公开一种机器人驱动器散热装置100，包括隔热壳体110、吸热器件120与相变式导热管130，用于实现对驱动器200的高效静音散热，并使驱动器200的裸露外表保持温度稳定，避免对使用者造成烫伤而具有良好的使用安全性。

隔热壳体110用于形成驱动器200的裸露外表，以便操作者可直接接触隔热壳体110而对驱动器200进行操控握持，避免发生烫伤。驱动器200的裸露外表，是指可与人体发生直接接触的表面。可以理解，隔热壳体110可直接用于安装驱动器200的热源器件210，亦可安装于装有热源器件210的安装支架的外部而对之形成保护。

可以理解，隔热壳体110具有良好的隔热性，可采用绝热塑料、玻璃纤维、真空板等隔热材料制成，于驱动器200的工作温度范围内具有较佳的绝热性。

在驱动器200的正常工作过程，隔热壳体110的温度不发生剧烈波动，保证操作者的安全触碰操作。示范性地，隔热壳体110远离驱动器200的一侧表面保持常温。可以理解，常温也叫一般温度或室温，是指人体可触碰的安全温度。例如，常温可定义为25℃。

吸热器件120设置于驱动器200的内部并贯穿驱动器200的非裸露外表220，用于吸收驱动器200的热量。吸热器件120具有良好的导热性，以实现热量的快速传递。

示范性地，吸热器件120由导热材料制成，如导热塑料、金属等类型。示范性地，吸热器件120为金属制件，尤其可采用铜、铝等导热性能出众的金属材料，获得突出的导热性。

吸热器件120可采用的结构方式众多，包括散热器、散热片等各种类型。请参阅图2，示范性地，吸热器件120为翅片式散热器，具有复数个散热翅片121。散热翅片121设置于吸热器件120的表面，用于增大吸热器件120的换热表面积，增强吸热器件120的吸热能力。示范性地，散热翅片121为金属片。进一步地，复数个散热翅片121彼此平行，形成复数个完整的导热通道，进一步增强导热性能。

示范性地，吸热器件120与驱动器200的热源器件210形成紧贴式安装结构。其目的在于，增加吸热器件120与热源器件210的作用面积，缩短热传导路径，增强散热能力。

可以理解，热源器件210数量与类型众多，于工作过程持续发热。热源器件210根据功能需要而组成相应的电路结构，实现驱动器200的伺服控制功能。

换言之，驱动器200主要对机器人的伺服电机等执行元件进行控制，以位置、速度和力矩等控制方式实现高精度的传动定位，精确执行相应动作。可见地，功能愈复杂、精度愈高，驱动器200的结构愈复杂，而热原器件210的数量与发热量愈加庞大。

常见地，热源器件210主要包括逻辑器件与功率器件。逻辑器件包括CPU、芯片等类型，功率器件包括IGBT、MOSFET等类型。其中，功率器件的发热量更为显著，是最为主要的发热源。

补充说明，驱动器200的非裸露外表220，是指驱动器200用于与机器人的其他部件连接的表面，具有隐藏式构造，不与人体发生直接接触。驱动器200的非裸露外表220与裸露外表(隔热壳体110)包围而形成驱动器200的完整外表。

相应地，驱动器200的非裸露外表220可由不同类型的材料制成，或导热或绝热。示范性地，驱动器200的非裸露外表220由隔热材料制成，用于隔绝驱动器200的内外热交换，使驱动器200的内部热量仅由吸热器件120予以传导，进一步保证热传导的定向性与可控性。

相变式导热管130设置于驱动器200的外部并与吸热器件120连接，用于实现吸热器件120与机器人底座300之间的热传导。其目的在于，一方面，将主要的热交换场所转移至驱动器200的外部，以压缩驱动器200的结构尺寸，提高结构紧凑性；另一方面，以相变方式实现吸热器件120与机器人底座300之间的高效热量传递，具有远胜金属传导、风冷等方式的热传导效率；第三方面，通过机器人底座300进行内外的热量传导，可避免对环境或操作人员造成热辐射伤害或烫伤风险。

相变式导热管130是一种热管技术，通过相变介质132的相变实现热量传导，具有显著突出的导热效率。例如，相变介质132由液相转换为气相时，需要大量吸热，从而吸取热源的热量；相变介质132由气相转换为液相，释放可观的热量，实现另端的热量散失。

顾名思义，相变式导热管130具有管状构造，两端保持封闭。示范性地，相变式导热管130包括导热管体131及密封于导热管体131内部的相变介质132。导热管体131保持密封，形成密封内腔。相变介质132可流动地保持于密封内腔之中，以相变方式于导热管体131的两端之间实现热量传导。

示范性地，导热管体131具有蒸发端131a与冷凝端131b，相变介质132于蒸发端131a与冷凝端131b之间相变流动。其中，蒸发端131a与吸热器件120连接，实现良好的热量交换；冷凝端131b与机器人底座300连接，实现良好的热量交换。

可以理解，吸热器件120与蒸发端131a的连接部位于驱动器200的外部，更具体地，位于驱动器200的非裸露外表220的外部，以保证驱动器200的结构小巧。

导热管体131的结构方式众多，包括直管、L型管、U型管、螺旋管等结构类型。可以理解，导热管体131纵贯机器人内部，可靠地连接驱动器200与机器人底座300。

示范性地，导热管体131的中间管段(位于蒸发端131a与冷凝端131b之间)与机器人之间具有良好的绝热性，避免对机器人的其他部位造成热伤害。例如，导热管体131的中间管段采用绝热材料或包覆绝热表层，用以隔绝传导过程中，相变介质132与机器人之间可能发生的热交换，保证机器人的部件安全。

示范性地，相变介质132为相变液体。相变液体于常温下保持液态，受热时升温而蒸发。较常见地，相变液体包括水、乙醇等类型。简述相变液体的相变过程如下：

相变液体于蒸发端131a吸取吸热器件120的热量，升温至沸点而蒸发转换为气相；由于蒸发端131a与冷凝端131b之间的温度差异，于蒸发端131a与冷凝端131b之间的管路中，气相状态的相变介质132定向流动而趋近冷凝端131b；于冷凝端131b冷凝，气相状态的相变介质132受冷而重新冷凝为液相，于相变过程大量释放热量，以便机器人底座300的散热终端予以散失。

可以理解，机器人底座300可以是用于承载机器人的整体结构。机器人底座300的形式可以是安装底座，亦可以是可供行走的足部结构。由于机器人底座300不与操作人员发生直接接触，可有效地避免热伤害。且机器人底座300空间充足，易于布置散热终端。补充说明，机器人可以是机械臂、仿人机器人等各种机器人类型。

示范性地，机器人底座300设有水冷单元140，用于形成机器人的散热终端。所谓散热终端，即实现机器人与外界的集中式热量交换，将机器人的发热量一并带走。

一般地，水冷单元140包括循环水道，循环水道连接由水泵，由水泵驱动而实现冷却水于循环水道中的水循环。循环水道与冷凝端131b的作用部设有冷却管，以吸取冷凝端131b释放的热量。冷却管的结构形式众多，可包括蜿蜒U型、L型、直管等类型。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。