专利名称：直线电动机冷却器的制作方法
技术领域：
本发明涉及直线运动的直线电动机，以及针对直线电动机特有的外形特点的冷却系统。
背景技术：
直线电动机取消了动力源与工作台之间的中间传动环节，直接产生高速运动和较大的推力，与回转电动机相比直线电动机更容易产生高热，直线电动机的温升会直接影响其快速响应性，限制其最大额定推力，并改变永磁体的工作点。并且由于直线电动机直接带动工作台运动，它的强磁场会吸入大量的磁性粉尘，为了防止粉尘的侵入，往往将直线电动机密封起来，因此其散热条件更为恶劣，空气自然对流冷却是远远不能满足大推力直线电动机的工作要求的，因此研制开发高效冷却系统以便降低直线电动机工作温度，变得异常重要与迫切。
目前，机床用永磁同步直线电动机冷却器的研究在国内尚属为数很少的几例之一，直接冷却电动机初级的国外代表性冷却方式主要是有以下两种1)、线接触冷却方法。见欧洲专利局专利DE19604643，1997-08-14，SCHWARZ GERD(DE)。由于冷却管与铁心是线接触，冷却接触面积受到了极大的限制，极大限制了该冷却系统的冷却效率。
2)、扩展线接触冷却方法。见欧洲专利局专利，JP11252863，1999-09-17，TAKEUCHIKATSUHIKO；WAKAZONO YOSHIO；IMANISHI KOZO。
这两种典型的冷却方式都没有最大最充分的利用电机的外表面积，并且存在装配工艺复杂的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制造简便、工艺性好、易于安装与拆卸、结构紧凑、冷却效率高的直线电动机液体冷却器。
本发明的特征在于该冷却器是一种整体式贴壁冷却器，由直接嵌套固定在直线电动机本体上的冷却水箱体、与所述冷却器相固定连接的冷却水箱盖以及制造而成的在所述冷却水箱体内部表面的供冷却液定向流动且连通的各式冷却回路组成。在所述的冷却水箱体和直线电动机本体的铁心叠片、线圈之间充填有导热性好的填充剂。在所述的冷却水箱体的底部，按照直线电动机铁心叠片和线圈体的形状，在所述冷却水箱体底部形成一个用于嵌套所述直线电动机的铁心叠片和线圈的空腔。所述冷却回路分布在所述冷却水箱体的顶部和侧面。
本发明的特征还在于该冷却器是一种分体式贴壁冷却器，由多个用冷却管道连通的冷却水箱体以及固定连接在所述各个冷却水箱体上的冷却水箱盖组成，所述各冷却水箱体分别直接安装在所述直线电动机本体的各个部分上，在各冷却水箱体的内部表面制作出供冷却液定向流动且用位于各冷却水箱体之间的冷却管道来连通的各式冷却回路。所述各冷却水箱体和直线电动机本体的叠片铁心、线圈之间填充有导热性好的填充剂。在所述的冷却器的底部，按照直线电动机各部分铁心叠片和线圈体的形状，形成用于嵌套所述直线电动机的铁心叠片和线圈的空腔。所述的冷却回路分布在所述各冷却水箱体的顶部和侧面。
根据本发明，冷却器的水箱象盒子一样紧紧包围着直线电动机的铁心叠片8和线圈11，将直线电动机铁心叠片8和线圈11产生的热量通过四周的冷却水箱中的冷却液最大限度的带走，见图3。
本发明中所涉及的电动机初级的表面积为0.46m2，电机的实际冷却面积为0.28m2，约为61％，也就是说，除了正对次级磁钢软铁的表面，电动机其他表面基本全部被冷却到。
实验数据在电机额定状态下进行堵转温升试验，即额定电流28.2A，对应出力状态为3000N，电机的最高稳定温度为66℃，很好的满足了大推力永磁同步直线电动机工作状态的需要。
图1整体式冷却器正视图；图2整体式冷却器仰视图；图3整体式冷却器A-A剖面图；图4上部与端部冷却水箱(对称1/4模型)；图5上部、端部与侧面冷却水箱(对称1/4模型)；图6本发明的纵剖视图。
部件编号说明1-底座2-次级磁钢3-盖板4-软铁垫条5-光栅连接板6-光栅尺保护壳7-冷却器冷却水箱体7A-上部冷却水箱7C-端部冷却水箱
7E-侧面冷却水箱8-铁心叠片9-冷却器冷却水箱盖10-联接螺栓11-线圈12-导热填充剂13a-冷却液进入口13b-冷却液出口14-导轨15-光栅读数头16-光栅尺17-联接螺栓发明实施例整体式冷却器方案整体式冷却器仅有一个冷却水箱，其冷却水箱体采用导热性良好的金属材料制造而成。在冷却水箱体的顶部和侧面制作出各种形状的、连通的、以供冷却液定向流动的冷却液流动回路，冷却液流动回路紧紧靠近铁心叠片8的侧面、铁心叠片8的顶部、线圈11的外侧，使得冷却液可以带走铁心叠片8和线圈11产生的热量，达到了均匀冷却整个直线电动机的目的。
整体式冷却器中的冷却液流动回路全部在冷却水箱体内部形成，容易保证回路的封闭性。按照直线电动机铁心叠片8和线圈11体的形状，在冷却器箱体底部制作出空腔以套装铁心叠片8和线圈11。由于整体式冷却器直接套装在直线电动机铁心叠片8和线圈11上，因此装卸简便，见图3。
整体式冷却器中的冷却液流动回路不受直线电动机本体部件的限制，冷却液流动回路可以保证有足够大的流动空间，因而无需对冷却液进行特别的过滤。冷却器采用导热性良好的填充剂12填充在铁心叠片8、线圈11和冷却器之间，以加强铁心叠片8、线圈11和冷却器之间的热量传输。
分体式冷却器方案分体式冷却器由多个冷却水箱构成，冷却器箱体采用导热性良好的金属材料制造而成，冷却水箱之间采用附加的冷却管道联接，形成各种形式的、连通的、以供冷却液定向流动的冷却回路。
根据直线电动机的需要决定应用多大冷却效率的冷却水箱。可以只安装上部冷却水箱；或者上部冷却水箱与端部冷却水箱均安装，如图4所示；或者上部冷却水箱(7A)与端部冷却水箱(7C)，连同侧面冷却水箱(7E)一起安装，如图5所示；按照直线电动机铁心叠片8和线圈体11的形状，冷却器底部是一个空腔以套装铁心叠片8和线圈11。套装后在铁心叠片8、线圈11和冷却器之间填充导热性良好的填充剂12，以加强铁心、线圈和冷却器之间的热量传输，见图3。
冷却液从冷却液进入口13a导入，通过冷却器水箱的冷却液流动回路，直接冷却铁心叠片8顶部、端部和线圈11的侧面，最后在冷却液进入口的同侧经过冷却液出口13b流出冷却器，见图1及图3。
本发明公开了一种直线电动机冷却装置，该装置包围了直线电动机的铁心叠片与线圈，最大程度地增大了电动机的有效冷却面积。参照说明书附图对该直线电动机用冷却装置进行详细的说明。
具有交变磁极的多个永久磁铁组成次级磁钢2，永久磁铁沿移动方向排成一列固定在底座1上。线圈11绕在硅钢叠片制成的铁心叠片8上，冷却器7嵌套在铁心叠片8和线圈11上，通过导热性良好的填充挤12冷却线圈11和铁心叠片8，并与盖板3连接，通过导轨14沿Z向作直线运动，由光栅读数头15和光栅尺16检测电动机初级的位置与速度，见图6。
铁心叠片线圈与冷却器的安装配合说明-冷却器外形说明铁心叠片8以及线圈11安装在冷却器的空腔之中，冷却器中可以预留出信号线电线等的出口，这样，整个冷却器与由铁心叠片8与线圈11构成的线圈组合体形成紧密的配合，直接套装在组合体上，冷却器四周与上部都留出了足够的冷却回路空间。这种方法本质上是采取冷却器包围铁心线圈组合体的方法。通过在冷却器的底部按照铁心线圈组合体的外形制作出合适的空腔，使得铁心和线圈组合体可以嵌套在此空腔中；冷却器箱体7中是内部回路。
由于冷却器是由导热性很好的金属材料制成，而线圈凹凸不平，很难与冷却器形成良好的接触，大大影响冷却效率。为此，本发明采用导热性良好的填充剂12，填充在铁心叠片11、线圈8和冷却器之间，如图3所示。
权利要求
1.直线电动机冷却器，其特征在于，该冷却器是一种整体式贴壁冷却器，由直接嵌套固定在直线电动机本体上的冷却水箱体、与所述冷却水箱体相固定连接的冷却水箱盖以及形成于在所述冷却水箱体内部表面的供冷却液定向流动且连通的各式冷却回路组成。
2.根据权利要求1所述的直线电动机冷却器，其特征在于，在所述的冷却水箱体和直线电动机本体的铁心叠片、线圈之间充填有导热性好的填充剂。
3.根据权利要求1，2所述的一种直线电动机冷却器，其特征在于，在所述的冷却水箱体的底部，按照直线电动机铁心叠片和线圈体的形状，在所述冷却水箱体底部形成一个用于嵌套所述直线电动机的铁心叠片和线圈的空腔。
4.根据权利要求1所述的一种直线电动机冷却器，其特征在于，所述冷却回路形成于在所述冷却水箱体的顶部和各个侧面。
5.直线电动机冷却器其特征在于，该冷却器是一种分体式贴壁冷却器，由多个用冷却管道连通的冷却水箱体以及固定连接在所述各个冷却水箱体上的冷却水箱盖组成，所述各冷却水箱体分别直接安装在所述直线电机本体的各个部分上，在各冷却水箱体的内部表面加工有供冷却液定向流动且用位于各冷却水箱体之间的冷却管道来连通的冷却回路。
6.根据权利要求5所述的直线电动机冷却器，其特征在于，所述各冷却水箱体和直线电动机本体的铁心叠片、线圈之间填充有导热性好的填充剂。
7.根据权利要求5所述的直线电动机冷却器，其特征在于，在所述的冷却器的底部，按照直线电动机各部分铁心叠片和线圈体的形状，形成用于嵌套所述直线电动机铁心叠片和线圈的空腔。
8.根据权利要求5所述的直线电动机冷却器，其特征在于，所述的冷却回路形成于在所述各冷却水箱体的顶部和各个侧面。
9.根据权利要求1或5中任何一项所述的直线电机冷却器，其特征在于，所述的冷却水箱体用导热性良好的金属材料制成。
全文摘要
本发明属于直线电动机冷却技术领域，其特征在于，该冷却器是一种整体式或分体式的贴壁冷却器，所述冷却器由内壁面带有供冷却液定向流动且连通的冷却回路的冷却水箱体以及冷却水箱盖构成，该冷却水箱嵌套装在直线电机铁心叠片及线圈的表面以完成对直线电动机的冷却，在冷却水箱体以及直线电动机铁心叠片、线圈间充填有导热性好的填充剂。本发明具有冷却效率好、制造简便、工艺性好、易于装卸、结构紧凑等优点。
文档编号H02K9/19GK1787342SQ200510086989
公开日2006年6月14日 申请日期2005年11月25日 优先权日2005年11月25日
发明者刘成颖, 王先逵, 赵彤, 孙洁, 吴丹, 郭瑶瑶, 周天丰 申请人:清华大学