直线电机及其冷却装置的制作方法

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种直线电机及其冷却装置。

背景技术：

直线电机可将电能转化成直线机械运动，广泛应用于机械加工领域。直线电机具有结构简单、质量轻、维护简单等优点。随着技术的发展，对直线电机的运行速度要求也越来越高。而速度越快，线圈绕组的温升也越高，进而导致直线电机的安全系数降低。

因此，对直线电机进行设计冷却装置很有必要。目前，常用的冷却方式是采用直接在安装动子的板体上加工冷却气路，利用高速气流来带走动子产生的热量。但是，利用这种方式得到的气路精度不高，且气流的方向具有随机性，从而不能确保气流的稳定，散热效果有限。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有直线电机散热效果较差的问题，提供一种散热效果较好的直线电机及其冷却装置。

一种冷却装置，包括：

板体，其一端设置有进气口，板体上开设有贯穿所述板体的安装孔；及

冷却气块，其上设置有第一出气道及第二出气道，气体经所述第一出气道及所述第二出气道射出均可形成扇形出气面；

其中，所述冷却气块安装于所述安装孔内，所述第一出气道与所述第二出气道均与所述进气口连通，且所述第一出气道及所述第二出气道形成的出气面分别位于所述板体的两侧。

在其中一个实施例中，所述板体为碳纤维板。

在其中一个实施例中，所述板体的内部开设有导气管，所述导气管的一端与所述进气口连通，另一端的开口位于所述安装孔的侧壁并与所述第一出气道及所述第二出气道连通。

在其中一个实施例中，还包括密封圈，所述密封圈夹持于所述冷却气块与所述导气管开口的边缘之间。

在其中一个实施例中，所述冷却气块上设置有凸起，所述安装孔的内壁设置有相匹配的凹槽，所述凸起与所述凹槽卡合，以将所述冷却气块固定于所述安装孔内。

在其中一个实施例中，所述第一出气道包括多个并列设置的第一出气管，且所述多个第一出气管呈扇形排布，所述第二出气道包括多个并列设置的第二出气管，且所述多个第二出气管呈扇形排布。

在其中一个实施例中，所述第一出气道形成的出气面与所述第二出气道形成的出气面相互倾斜。

在其中一个实施例中，所述多个第一出气管在所述多个第二出气管所在平面的投影，与所述多个第二出气管相互重叠。

在其中一个实施例中，所述第一出气管及所述第二出气管的横截面呈圆形，且所述进气口的横截面面积大于或等于所述多个第一出气管与所述多个第二出气管横截面面积之和。

一种直线电机，包括：

定子、动子；及

如上述优选实施例中任一项所述的冷却装置，所述动子固定于所述板体远离所述进气口的一端并与所述第一出气道及所述第二出气道相对设置，所述动子可伸缩地安装于所述定子内，且所述进气口位于所述定子外。

上述直线电机及其冷却装置，冷却气体可通过进气口输送至冷却气块，并通过冷却气块的第一出气道及第二出气道射出，从而在板体的两侧形成冷却气流。通过冷却气块，可对冷却气体的气流方向进行控制，从而保证冷却气流的稳定性。而且，由于冷却气流的出气面呈扇形并分布于板体两侧，故冷却气流可全方位的覆盖动子，从而可迅速将动子产生的热量导出。因此，上述直线电机及其冷却装置散热效果更好。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中直线电机的结构示意图；

图2为图1所示直线电机中板体的剖面图；

图3为图1所示直线电机中冷却气块的结构示意图；

图4为图3所示冷却气块的透视图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以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本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

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。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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明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，不是旨在于限制本发明。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。

请参阅图1及图2，本发明较佳实施例中的直线电机10包括冷却装置100、定子101及动子102。其中，冷却装置100包括板体110及冷却气块120。

定子101及动子102可由金属成型。具体的，定子101内设置有磁体，动子102上设置有线圈。线圈通电，可使动子102相对于定子101伸缩。

板体110一端设置有进气口111。冷却气体可经进气口111导入冷却装置100中，冷却气体可以是压缩空气。板体110上开设有贯穿板体110的安装孔113。动子102固定于板体110上，以使板体110可随动子102一起伸缩。进一步的，进气口111位于定子101外。因此，可便于冷却气体接入。

具体在本实施例中，板体110为碳纤维板。碳纤维板具有强度高、质量轻等特性，而采用碳纤维板做板体110可使得直线电机10同样具有强度高、质量轻的优点。

请一并参阅图3及图4，冷却气块120上设置有第一出气道121A及第二出气道121B。具体的，冷却气块120可由高分子材料赛钢(POM)制成。气体经第一出气道121A及第二出气道121B射出均可形成扇形出气面。

其中，冷却气块120安装于安装孔113内，第一出气道121A与第二出气道121B均与进气口111连通，且第一出气道121A及第二出气道121B形成的出气面分别位于板体110的两侧。而且，动子102与第一出气道121A及第二出气道121B相对设置。因此，冷却气体经第一出气道121A及第二出气道121B射出形成的出气面能有效地覆盖动子102的表面。

在本实施例中，冷却气块120上设置有凸起123，安装孔113的内壁设置有相匹配的凹槽(图未示)。凸起123与凹槽卡合，以将冷却气块120固定于安装孔113内。

当冷却气块120损坏，或者第一出气道121A及第二出气道121B被堵塞时，需要对冷却气块120进行拆换。而凸起123与凹槽配合的方式可方便对冷却气块120进行拆装，从而便于更换冷却气块120。

具体的，冷却气体经进气口111进入冷却气块120后，从第一出气道121A与第二出气道121B射出便可在板体110的两侧形成出气面。通过冷却气块120，可对冷却气体的气流方向进行控制，从而保证冷却气流的稳定性。而且，由于出气面呈扇形并分布于板体110两侧，故冷却气流可全方位的覆盖动子102，从而可迅速将动子102产生的热量导出。

在本实施例中，板体110的内部开设有导气管115，导气管115的一端与进气口111连通，另一端的开口位于安装孔113的侧壁并与第一出气道121A及第二出气道121B连通。

具体的，冷却气块120内设置有连通第一出气道121A及第二出气道121B的管路(图未标)，且该管路的开口与导气管115的开口对接。将导气管115开设于板体110内部，可防止冷却气流的输送过程被外界环境干扰，从而进一步保证冷却气流的稳定性。

可以理解，在其他实施例中，进气口111与第一出气道121A及第二出气道121B还可通过外接的管道等方式实现连通。

进一步的，在本实施例中，冷却装置100还包括密封圈130。密封圈130夹持于冷却气块120与导气管115开口的边缘之间。因此，密封圈130能防止冷却气体从冷却气块120与导气管115的接合处泄漏，从而保持冷却气体的压力，以进一步保证冷却气流的稳定性。

在本实施例中，第一出气道121A包括多个并列设置的第一出气管1212A，且多个第一出气管1212A呈扇形排布。第二出气道121B包括多个并列设置的第二出气管1212B，且多个第二出气管1212B呈扇形排布。

具体的，多个第一出气管1212A设置于同一平面，且位于边缘的一个或多个第一出气管1212A相对于彼此倾斜以呈扇形排列，从而使得第一出气道121A可形成扇形的出气面。第二出气道121B的结构与第一出气道121A相同。因此，第一出气道121A及第二出气管1212B均为多股通道，从而使从第一出气道121A及第二出气管1212B射出的冷却气流也呈多股气流。此时，多股冷却气流与动子102的接触面积更大，故散热效果也更好。

需要指出的是，在其他实施例中，第一出气道121A及第二出气道121B不限于为上述构造。例如，第一出气道121A及第二出气道121B的构造还可为扇形扁平状的出气通道，能实现出气面呈扇形即可。

进一步的，在本实施例中，多个第一出气管1212A在多个第二出气管1212B所在平面上的投影，与多个第二出气管1212B相互重叠。

具体的，多个第一出气管1212A及多个第二出气管1212B在板体110上的正投影重叠。因此，从多个第一出气管1212A射出的形成多股气流与从多个第二出气管1212B射出的形成多股气流分别位于动子102的两侧，且相对于动子102对称。因此，可使得冷却气流的流动方向更稳定，进一步提升散热效果。

在本实施例中，第一出气管1212A及第二出气管1212B的横截面呈圆形，且进气口111的横截面面积大于或等于多个第一出气管1212A与多个第二出气管1212B横截面面积之和。

由于第一出气管1212A及第二出气管1212B的横截面呈规则的圆形。因此，从其中射出的冷却气体气流会更平稳，不会形成扰流。

而根据气体流量公式可知：在流量一定时，气体的流速与通道的横截面积成反比。由于冷却气体的进气面积大于或等于出气面积。因此，冷去气体从第一出气管1212A及第二出气管1212B射出的压力不会减弱，从使得冷却气流的流速更快、更稳定。

在本实施例中，第一出气道121A形成的出气面与第二出气道121B形成的出气面相互倾斜。

具体的，多个第一出气管1212A所在的平面与多个第二出气管1212B所在的平面呈60度的夹角。更具体的，冷却气块120长度在70至90毫米范围之内，第一出气管1212A与多个第二出气管1212B的直径在0.4至0.6毫米范围之内。而且，第一出气管1212A与多个第二出气管1212B的数量在20只30个之间。

可以理解，以上参数可根据直线电机100的尺寸大小，以及对散热效果的不同要求进行调整。

上述直线电机10及其冷却装置100，冷却气体可通过进气口111输送至冷却气块120，并通过冷却气块120的第一出气道121A及第二出气道121B射出，从而在板体110的两侧形成冷却气流。通过冷却气块120，可对冷却气体的气流方向进行控制，从而保证冷却气流的稳定性。而且，由于冷却气流的出气面呈扇形并分布于板体110两侧，故冷却气流可全方位的覆盖动子102，从而可迅速将动子102产生的热量导出。因此，上述直线电机10及其冷却装置100散热效果更好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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