本發(fā)明屬于機(jī)床的零件直線電機(jī)冷卻，具體涉及一種高精度數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)直驅(qū)式散熱裝置。

背景技術(shù)：

1、數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)是一種用于高精度加工的先進(jìn)驅(qū)動裝置，它通過電磁原理將電能直接轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的線性運(yùn)動，不再依賴傳統(tǒng)的傳動裝置如絲杠和齒輪。相對于傳統(tǒng)機(jī)床，這種技術(shù)不僅能提供更高的傳動效率和更快的響應(yīng)速度，還能顯著提高加工精度。然而，直線電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中會產(chǎn)生大量熱量，過熱往往會導(dǎo)致電機(jī)性能下降，影響響應(yīng)速度和加工精度，由于電流流過電機(jī)線圈產(chǎn)生的焦耳熱和鐵心中的磁滯損耗，其溫度影響直線導(dǎo)軌、光柵尺等誤差敏感元件，并造成結(jié)構(gòu)熱變形，影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度，如果直線電機(jī)無法得到快速散熱，進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度就無法得到保證。因此，必需對直線電機(jī)進(jìn)行有效的降溫處理，以防止電機(jī)過熱對性能的負(fù)面影響。

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，直線電機(jī)的散熱通常采用被動散熱方式，如使用散熱片或通風(fēng)結(jié)構(gòu)自然散熱，或者在直線電機(jī)上搭建水冷設(shè)備進(jìn)行散熱。然而直線電機(jī)運(yùn)動時(shí)的自然散熱無法降低動子發(fā)熱對其定位精度的影響，而以水為冷卻介質(zhì)的散熱方案成本較高，需要引入外接的水管，由于直線電機(jī)動子高速直線移動，而外接水管的根部不能移動，會造成外接水管的頻繁擺動，尤其是工作臺空間有限，外接水管的往復(fù)彎曲程度很大，在搭建和使用的過程中容易出現(xiàn)冷卻水泄露的情況。雖然這些方法能夠在一定程度上降低表面溫度，但由于熱量聚集和維護(hù)成本較高等問題，無法滿足高負(fù)載、高速度情況下長時(shí)間工作的散熱需求。

3、隨著工業(yè)自動化水平的提高和加工精度要求的不斷升級，傳統(tǒng)散熱方法已無法滿足現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床在高速、高負(fù)載條件下的散熱需求。因此，亟需一種高效、動態(tài)的散熱方案，以確保直線電機(jī)在極端工作狀態(tài)下的穩(wěn)定性和可靠性，從而延長其使用壽命，提高整體加工能力和精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和問題，本發(fā)明提供一種高精度數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)直驅(qū)式散熱裝置，旨在提高高精度數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)的散熱效率，防止電機(jī)過熱導(dǎo)致性能下降，確保高速運(yùn)動時(shí)保持精度和穩(wěn)定性，通過動態(tài)散熱機(jī)制實(shí)現(xiàn)熱量的快速管理。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題的方案是：采用一種高精度數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)直驅(qū)式散熱裝置，安裝于基座和電機(jī)動子之間，包括散熱板，散熱板固定于電機(jī)動子上側(cè)，其中，散熱板包括外殼和多個(gè)過風(fēng)單元，在矩形的外殼前后端面并列設(shè)置有一系列圓孔套，在外殼的每對圓孔套內(nèi)壁中分別固定有環(huán)形的軸套定位架；所述過風(fēng)單元包括芯管，在芯管的兩端固定有封口罩，封口罩匹配套裝于外殼端口的圓孔套內(nèi)，在芯管的兩端分別設(shè)置有轉(zhuǎn)套環(huán)槽和磁環(huán)槽，所述轉(zhuǎn)套環(huán)槽分別套裝于相應(yīng)的軸套定位架內(nèi)，從而每個(gè)過風(fēng)單元的芯管能夠彼此獨(dú)立轉(zhuǎn)動，在所述磁環(huán)槽內(nèi)套固有環(huán)磁環(huán)，在芯管的中段密封固定有密封外管，密封外管與芯管的側(cè)壁之間區(qū)域被圍成密封的環(huán)形密封腔，在環(huán)形密封腔內(nèi)密封填充有相變材料，芯管的中心為過氣通道，外殼與芯管之間區(qū)域被圍成密封的循環(huán)腔，循環(huán)腔內(nèi)填充有流體導(dǎo)熱介質(zhì)；在兩根平行的直線導(dǎo)軌的內(nèi)側(cè)分別安裝磁性方向一致的翻轉(zhuǎn)磁體，相鄰各翻轉(zhuǎn)磁體的磁性方向相反。

3、優(yōu)選地，在芯管的側(cè)壁設(shè)置有一系列導(dǎo)熱片，導(dǎo)熱片同時(shí)位于環(huán)形密封腔和過氣通道內(nèi)。

4、優(yōu)選地，在軸套定位架與轉(zhuǎn)套環(huán)槽之間套裝有耐磨套，同時(shí)安裝有密封環(huán)。

5、優(yōu)選地，在封口罩內(nèi)套裝有導(dǎo)氣錐環(huán)。

6、優(yōu)選地，還包括工作臺，在工作臺的上部兩側(cè)固定有所述直線導(dǎo)軌，兩側(cè)直線導(dǎo)軌分別匹配安裝有導(dǎo)軌滑塊，所述基座的周邊下部分別與每個(gè)導(dǎo)軌滑塊的上部固定在一起，在工作臺的中部上側(cè)固定有電機(jī)定子，在兩側(cè)導(dǎo)軌滑塊之間固定有所述電機(jī)動子。

7、優(yōu)選地，在導(dǎo)軌滑塊內(nèi)設(shè)置內(nèi)腔，從循環(huán)腔側(cè)壁的接口引出導(dǎo)熱管，連通于前后導(dǎo)軌滑塊的內(nèi)腔中。

8、優(yōu)選地，當(dāng)電機(jī)動子的左右兩側(cè)各具有兩個(gè)導(dǎo)軌滑塊時(shí)，每側(cè)的兩個(gè)導(dǎo)軌滑塊的內(nèi)腔之間通過連通管連通，此時(shí)從循環(huán)腔側(cè)壁的前后接口分別引出導(dǎo)熱管，前后兩個(gè)導(dǎo)熱管分別連通于前后導(dǎo)軌滑塊的內(nèi)腔中，前后導(dǎo)軌滑塊之間通過連通管連通。

9、優(yōu)選地，在散熱板的上表面固定有隔熱板，隔熱板固定于基座的下方。

10、優(yōu)選地，將所述芯管分為前后兩段，且中部通過套接部密封連接在一起，從而前后兩段能夠相對伸縮。在外殼的中部內(nèi)壁固定有環(huán)形的彈簧座，由分別在前后兩段芯管的內(nèi)端壁與彈簧座之間，套裝有彈簧。

11、優(yōu)選地，前后兩段芯管可以分別獨(dú)立轉(zhuǎn)動或者連體轉(zhuǎn)動，需要連體轉(zhuǎn)動時(shí)，在封口罩的外管側(cè)壁設(shè)置有導(dǎo)向孔，內(nèi)管端部固定有導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿套裝于相應(yīng)的導(dǎo)向孔內(nèi)。

12、本發(fā)明的有益效果：

13、該裝置綜合利用了氣流冷卻、相變吸熱、運(yùn)動翻轉(zhuǎn)等特點(diǎn)，利用跟隨電機(jī)動子移動而產(chǎn)生的經(jīng)過過氣通道的氣流，對環(huán)形密封腔內(nèi)上層相變材料冷卻形成固態(tài)，再借助于定位的磁翻轉(zhuǎn)作用，實(shí)現(xiàn)環(huán)形密封腔內(nèi)上下層固液換位，實(shí)現(xiàn)環(huán)形密封腔的下層不斷被置換為固態(tài)，而環(huán)形密封腔上層的液態(tài)不斷變?yōu)楣虘B(tài)的循環(huán)過程，進(jìn)而通過相變材料對電機(jī)動子降溫和恒溫功能。使得機(jī)床在高速、高精度工作條件下的熱管理更加有效和精確。

14、1.?動態(tài)散熱機(jī)制：散熱裝置通過在電機(jī)動子快速移動時(shí)利用氣流的通過，結(jié)合相變材料的應(yīng)用，能夠迅速吸收并釋放熱量，確保在機(jī)床高速運(yùn)作時(shí)保持電機(jī)在安全溫度范圍內(nèi)，從而提升機(jī)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。

15、2.?磁性翻轉(zhuǎn)效應(yīng)：設(shè)置磁環(huán)體和翻轉(zhuǎn)磁體，通過磁場作用實(shí)現(xiàn)芯管的瞬間翻轉(zhuǎn)，從而持續(xù)優(yōu)化相變材料的位置。這種翻轉(zhuǎn)機(jī)制允許固態(tài)和液態(tài)材料在溫度梯度中交替，最大化地利用相變材料的特性進(jìn)行熱量管理。

16、3.?模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：通過設(shè)置導(dǎo)軌滑塊及其內(nèi)部的冷卻通道，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動部件即導(dǎo)軌滑塊的同步降溫，這在高速運(yùn)作時(shí)尤為重要，能夠防止部件因熱膨脹導(dǎo)致的運(yùn)動精度下降。

17、4.?全方位熱隔離與傳導(dǎo)：通過在散熱板上安裝隔熱板，增強(qiáng)機(jī)床不同部位之間的熱隔離，減少不必要的熱量傳遞。此外，彈簧座、導(dǎo)向孔等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增強(qiáng)了整個(gè)散熱系統(tǒng)的承載能力和靈活性。

18、5.?多材料聯(lián)合應(yīng)用：使用正十八烷、飽和烷烴等相變材料結(jié)合導(dǎo)熱管和流體導(dǎo)熱介質(zhì)，通過精巧的腔體設(shè)計(jì)，使熱量傳遞更具方向性，提升了整體散熱效率。

技術(shù)特征：

1.一種高精度數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)直驅(qū)式散熱裝置，安裝于基座（1）和電機(jī)動子（6）之間，包括散熱板（3），散熱板（3）固定于電機(jī)動子（6）上側(cè)，其特征在于，散熱板（3）包括外殼（311）和多個(gè)過風(fēng)單元，在矩形的外殼（311）前后端面并列設(shè)置有一系列圓孔套，在外殼（311）的每對圓孔套內(nèi)壁中分別固定有環(huán)形的軸套定位架（312）；所述過風(fēng)單元包括芯管（301），在芯管（301）的兩端固定有封口罩（302），封口罩（302）匹配套裝于外殼（311）端口的圓孔套內(nèi)，在芯管（301）的兩端分別設(shè)置有轉(zhuǎn)套環(huán)槽（303）和磁環(huán)槽（304），所述轉(zhuǎn)套環(huán)槽（303）分別套裝于相應(yīng)的軸套定位架（312）內(nèi)，從而每個(gè)過風(fēng)單元的芯管（301）能夠彼此獨(dú)立轉(zhuǎn)動，在所述磁環(huán)槽（304）內(nèi)套固有磁環(huán)體（309），在芯管（301）的中段密封固定有密封外管（305），密封外管（305）與芯管（301）的側(cè)壁之間區(qū)域被圍成密封的環(huán)形密封腔（314），在環(huán)形密封腔（314）內(nèi)密封填充有相變材料，芯管（301）的中心為過氣通道（316），外殼（311）與芯管（301）之間區(qū)域被圍成密封的循環(huán)腔（315），循環(huán)腔（315）內(nèi)填充有流體導(dǎo)熱介質(zhì)；在兩根平行的直線導(dǎo)軌（10）的內(nèi)側(cè)分別安裝磁性方向一致的翻轉(zhuǎn)磁體（7），相鄰各翻轉(zhuǎn)磁體（7）的磁性方向相反。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)直驅(qū)式散熱裝置，其特征在于，在芯管（301）的側(cè)壁設(shè)置有一系列導(dǎo)熱片（306），導(dǎo)熱片（306）同時(shí)位于環(huán)形密封腔（314）和過氣通道（316）內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)直驅(qū)式散熱裝置，其特征在于，在軸套定位架（312）與轉(zhuǎn)套環(huán)槽（303）之間套裝有耐磨套（307），同時(shí)安裝有密封環(huán)（308）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)直驅(qū)式散熱裝置，其特征在于，在封口罩（302）內(nèi)套裝有導(dǎo)氣錐環(huán)（310）。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)直驅(qū)式散熱裝置，其特征在于，還包括工作臺（5），在工作臺（5）的上部兩側(cè)固定有所述直線導(dǎo)軌（10），兩側(cè)直線導(dǎo)軌（10）分別匹配安裝有導(dǎo)軌滑塊（8），所述基座（1）的周邊下部分別與每個(gè)導(dǎo)軌滑塊（8）的上部固定在一起，在工作臺（5）的中部上側(cè)固定有電機(jī)定子（4），在兩側(cè)導(dǎo)軌滑塊（8）之間固定有所述電機(jī)動子（6）。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高精度數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)直驅(qū)式散熱裝置，其特征在于，在導(dǎo)軌滑塊（8）內(nèi)設(shè)置內(nèi)腔，從循環(huán)腔（315）側(cè)壁的接口（92）引出導(dǎo)熱管（9），連通于前后導(dǎo)軌滑塊（8）的內(nèi)腔中。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高精度數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)直驅(qū)式散熱裝置，其特征在于，當(dāng)電機(jī)動子（6）的左右兩側(cè)各具有兩個(gè)導(dǎo)軌滑塊（8）時(shí)，每側(cè)的兩個(gè)導(dǎo)軌滑塊（8）的內(nèi)腔之間通過連通管（91）連通，此時(shí)從循環(huán)腔（315）側(cè)壁的前后接口（92）分別引出導(dǎo)熱管（9），前后兩個(gè)導(dǎo)熱管（9）分別連通于前后導(dǎo)軌滑塊（8）的內(nèi)腔中，前后導(dǎo)軌滑塊（8）之間通過連通管（91）連通。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)直驅(qū)式散熱裝置，其特征在于，在散熱板（3）的上表面固定有隔熱板（2），隔熱板（2）固定于基座（1）的下方。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)直驅(qū)式散熱裝置，其特征在于，將所述芯管（301）分為前后兩段，且中部通過套接部（320）密封連接在一起，從而前后兩段能夠相對伸縮；在外殼（311）的中部內(nèi)壁固定有環(huán)形的彈簧座（317），由分別在前后兩段芯管（301）的內(nèi)端壁（318）與彈簧座（317）之間，套裝有彈簧（319）。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高精度數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)直驅(qū)式散熱裝置，其特征在于，前后兩段芯管（301）可以分別獨(dú)立轉(zhuǎn)動或者連體轉(zhuǎn)動，需要連體轉(zhuǎn)動時(shí)，在封口罩（302）的外管側(cè)壁設(shè)置有導(dǎo)向孔（321），內(nèi)管端部固定有導(dǎo)向桿（322），導(dǎo)向桿（322）套裝于相應(yīng)的導(dǎo)向孔（321）內(nèi)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種高精度數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)直驅(qū)式散熱裝置，散熱板包括外殼和多個(gè)過風(fēng)單元，在外殼前后端面并列設(shè)置一系列圓孔套，在每對圓孔套內(nèi)壁中固定有軸套定位架，過風(fēng)單元的芯管兩端固定有封口罩，封口罩匹配套裝于外殼端口的圓孔套內(nèi)，在芯管的兩端分別設(shè)置有轉(zhuǎn)套環(huán)槽和磁環(huán)槽，轉(zhuǎn)套環(huán)槽套裝于軸套定位架內(nèi)，磁環(huán)槽內(nèi)套固環(huán)磁環(huán)，在芯管中段密封固定有密封外管形成環(huán)形密封腔，在環(huán)形密封腔內(nèi)密封填充有相變材料，外殼與芯管之間圍成的循環(huán)腔內(nèi)填充有流體導(dǎo)熱介質(zhì)，在直線導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)分別安裝磁性方向一致的翻轉(zhuǎn)磁體。該裝置綜合利用了氣流冷卻、相變吸熱、運(yùn)動翻轉(zhuǎn)特點(diǎn)，使得機(jī)床在高速、高精度工作條件下的熱管理更加有效和精確。

技術(shù)研發(fā)人員：李莉,劉華,張軍,楊忠慶,徐文斌,郭俊輝,吳志川
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西佳時(shí)特?cái)?shù)控股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19