CN110247517B

CN110247517B - 编码器和电机组件

Info

Publication number: CN110247517B
Application number: CN201810195181.6A
Authority: CN
Inventors: 张利光; 邹玲玲; 王小勇; 王胜友
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2038-03-09
Also published as: CN110247517A

Abstract

本发明提供了一种编码器，所述编码器具有圆筒状的外壳，所述外壳具有一圆周面，所述圆周面上涂布有散热涂层。此外，本发明还提供了采用所述编码器的电机组件。本发明的设计可以有效提高编码器的散热效率，提高使用寿命。

Description

编码器和电机组件

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其涉及一种改进了编码器散热能力的编码器及其电机组件。

背景技术

在工业电机领域，编码器被安装于伺服电机上。在伺服电机高速运行时，编码器的温度会很高。过高的编码器温度会损坏编码器或降低编码器的使用寿命。因此，编码器的散热是业界关注的一个技术问题。

发明内容

本发明对编码器和电机组件的相关部件做出了改进，通过将散热和吸热涂层涂布于合适的部位以提供设置于电机组件内的编码器的额外的散热路径。

根据本发明的一个方面，提供了一种编码器，所述编码器具有圆筒状的外壳，所述外壳具有一圆周面，所述圆周面上涂布有散热涂层。上述散热材料有助于提高编码器整体的散热效率。

根据一个实施例，在上述的编码器中，所述编码器的外壳还具有一与所述圆周面相接的顶部，且所述顶部上也涂布有所述散热涂层。通过在同罩壳相对的部位上涂布专门的散热材料，同时相应地在罩壳上的相应部位涂布吸热材料，可以显著提高从编码器到罩壳的热传导，提高编码器的散热效率。

根据一个实施例，在上述的编码器中，所述散热涂层是深色漆层或者导热硅脂。

根据一个实施例，在上述的编码器中，所述散热涂层的黑体辐射率在0.9ε～0.94ε之间并在0.5～13.5μm的红外波长波段下辐射能量。

根据本发明的另一方面，提供了一种电机组件，包括：

电机；

编码器，设置于所述电机的一侧并具有圆筒状的外壳，所述外壳具有一圆周面；

罩壳，同所述编码器相对设置并具有与所述外壳的所述圆周面相对的环形内壁，

其中，所述圆周面上涂布有散热涂层和/或所述环形内壁上涂布有吸热涂层。

根据一个实施例，在上述的电机组件中，所述散热涂层是深色漆层或者导热硅脂。

根据一个实施例，在上述的电机组件中，所述散热涂层的黑体辐射率在0.9ε～0.94ε之间并在0.5～13.5μm的红外波长波段下辐射能量。

根据一个实施例，在上述的电机组件中，所述吸热涂层在70℃下的传导系数大于或等于45W/(m·K)，且所述吸热涂层的黑体热辐射率在0.9ε～0.94ε之间。上述的散热材料和吸热材料的黑体热辐射率相当甚至相同，如此可以高效地将编码器上产生的热量通过热辐射传导至罩壳，以利于散热。

根据一个实施例，在上述的电机组件中，所述罩壳进一步包括：

第一叶片组，从所述环形内壁向外辐射延伸；

间隔片，与所述环形内壁以及第一叶片组的一侧相接；

延伸段，设置于所述间隔片的同连接所述环形内壁的一侧相对的另一侧；以及

第二叶片组，从所述延伸段向外辐射延伸。罩壳的特殊形状设计增加了罩壳整体的散热面积。

根据一个实施例，在上述的电机组件中，所述罩壳整体呈截顶圆锥状，且所述罩壳的锥底外缘处设置有多个通孔，且所述罩壳借助穿过所述多个通孔的螺钉固定于所述电机的一侧。

根据一个实施例，在上述的电机组件中，进一步包括：

风扇，设置于所述电机组件的一端并与所述罩壳的延伸段和第二叶片组相对。

根据一个实施例，在上述的电机组件中，所述编码器的外壳还具有一与所述圆周面相接的顶部，所述顶部上也涂布有所述散热涂层，且所述间隔片中的同所述顶部相对的部分涂布有所述吸热涂层。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1示出了根据本发明的编码器和罩壳的一个实施例的局部剖视图。

图2示出了根据本发明的电机组件的一个实施例的剖视图。

图3a和图3b示出了罩壳的一个实施例的示意图。

附图标记说明：

10 编码器

20 电机

30 端盖

40 罩壳

50 风扇

101 外壳

102 圆周面

103 顶部

201 转轴

401 环形内壁

402 第一叶片组

403 间隔片

404 延伸段

405 第二叶片组

406 通孔

具体实施方式

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

参考附图来更详细地讨论本发明的基本原理和优选实施例。首先参考图1和图2，根据本发明的编码器10设置于电机组件中，该编码器10内的转子(未图示)同电机20的转轴201相连接，并随着转轴201旋转。此外，编码器10具有圆筒状的外壳101。该外壳101具有一圆周面102。其中，该圆周面102上涂布有一散热涂层。通常，编码器10的热量源自上述转轴201的高速旋转以及编码器10本身的工作热量。因此，上述散热材料有助于提高编码器整体的散热效率。

此外，编码器10的外壳101还具有一与圆周面102相接的顶部103(例如图1中的外壳的最右侧)。该顶部103上也可以涂布有散热涂层。如以下将更详细地讨论的，编码器10的外壳101的圆周面102和顶部103是容纳于同本发明的罩壳40中的部位，它们同罩壳40相对。因此，通过在同罩壳40相对的部位上涂布专门的散热材料，同时相应地在罩壳40上的相应部位涂布吸热材料，可以显著提高从编码器10到罩壳40的热传导，提高编码器10的散热效率。

例如，上述的散热涂层可以是深色漆层或者导热硅脂。此外，散热涂层的黑体辐射率优选在0.9ε～0.94ε之间，例如0.92ε，且该散热涂层能够在0.5～13.5μm的红外波长波段下辐射能量。

在图2所示的电机组件中，电机20的一侧设置有端盖30。在某些实施例中，该端盖30也可以同电机20的外壳一体成型，以作为电机外壳的一部分。电机20的转轴201穿过该端盖30连接至编码器10内的转子。编码器10的圆筒状外壳101固定于端盖30上，例如通过螺钉固定这两者，或者该圆筒状外壳101也可以固定于其他静止的部件(例如罩壳40)上。在电机20运行时，电机20将带动编码器10内的转子旋转，同时圆筒状外壳101将保持相对静止。此外，本发明的电机组件还提供了同编码器10相对设置的罩壳40，例如在该实施例中罩壳40固定于端盖30。如图3a所示该罩壳40具有与编码器10的外壳101的圆周面102相对的环形内壁401。该环形内壁401适于容纳编码器10的外壳101，如图1所示的那样。

特别是，根据本发明，编码器10的外壳101的圆周面102上涂布有散热涂层，和/或罩壳40的环形内壁401上涂布有吸热涂层。例如，该吸热涂层在70℃下的传导系数大于或等于45W/(m·K)，例如达到50W/(m·K)，且该吸热涂层的黑体热辐射率在0.9ε～0.94ε之间，例如0.92ε。上述的散热材料和吸热材料的黑体热辐射率相当甚至相同，如此可以高效地将编码器10上产生的热量通过热辐射传导至罩壳40，以利于散热。

此外，在编码器10的外壳101的表面涂布散热涂层和/或在罩壳40的环形内壁401上涂布吸热涂层还可以使得编码器外径和罩壳内径的差，即编码器的外壳和罩壳的环形内壁之间的间距，减小。更小的间距可以进一步提高两者之间的传热效果。

以下结合图3a和图3b来详细讨论罩壳40。罩壳40的特殊形状设计增加了罩壳40整体的散热面积。除了环形内壁401之外，罩壳40还包括：第一叶片组402、间隔片403、延伸段404和第二叶片组405。

在图3a和图3b所示的实施例中，罩壳40整体呈截顶圆锥状。容纳编码器10的环形内壁401处为截面积较大的锥底，用以给第一叶片组402的散热叶片提供较大的空间，另一侧为锥顶。罩壳40的锥底外缘处设置有多个通孔406，且罩壳40借助穿过多个通孔406的螺钉固定于端盖30。

第一叶片组402从环形内壁401向外辐射延伸至上述锥底外缘处。由于该锥底的截面积较大，第一叶片组402的散热叶片可以得到较大的散热表面积。间隔片403与环形内壁401以及第一叶片组402的一侧相接。该间隔片403的中的同编码器10的顶部103相对的部分可以涂布有吸热涂层，相应的，编码器10的外壳101的顶部103上也可以涂布有散热涂层，以增加编码器10和罩壳40之间的辐射热传导面积。

此外，延伸段404设置于间隔片403的同连接环形内壁401的一侧相对的另一侧。第二叶片组405从延伸段404向外辐射延伸。由于罩壳40的整体形状的约束，第二叶片组405的每个叶片的表面积小于第一叶片组402中的叶片，但可以通过增加第二叶片组405中的叶片的数量来增加第二叶片组405的整体散热表面积。

根据以上结构，编码器10上所产生的热量可以依次传导至外壳101和罩壳40。然后，利用罩壳40上的第一叶片组402、间隔片403、延伸段404和第二叶片组405所形成的较大的散热面积来辅助散热，提高散热效率。此外，如图2所示，在电机组件的右侧，即与罩壳40的延伸段404和第二叶片组405相对的一侧，可以进一步设置一个风扇50，用以帮助对罩壳40进行散热。

综上，本发明的编码器和电机组件通过多重散热设计的组合可以实现较佳的散热效果，显著降低编码器的工作温度，提高编码器的使用寿命。此外，上述技术方案的实施所需的成本较低，具有较高的成本优势。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims

1.一种电机组件，其特征在于，包括：

电机(20)；

编码器(10)，设置于所述电机的一侧并具有圆筒状的外壳(101)，所述外壳具有一圆周面(102)；

罩壳(40)，同所述编码器相对设置并具有与所述外壳的所述圆周面相对的环形内壁(401)，

其中，所述圆周面上涂布有散热涂层和/或所述环形内壁上涂布有吸热涂层，

其中，所述罩壳(40)进一步包括：

第一叶片组(402)，从所述环形内壁(401)向外辐射延伸；

间隔片(403)，与所述环形内壁以及第一叶片组的一侧相接；

延伸段(404)，设置于所述间隔片的同连接所述环形内壁的一侧相对的另一侧；以及

第二叶片组(405)，从所述延伸段向外辐射延伸，

其中，所述编码器(10)的外壳(101)还具有一与所述圆周面(102)相接的顶部(103)，所述顶部上也涂布有所述散热涂层，且所述间隔片(403)中的同所述顶部相对的部分涂布有所述吸热涂层，

其中，所述散热涂层的黑体辐射率在0.9ε～0.94ε之间并在0.5～13.5μm的红外波长波段下辐射能量，且所述吸热涂层在70℃下的传导系数大于或等于45W/(m·K)，且所述吸热涂层的黑体热辐射率在0.9ε～0.94ε之间。

2.如权利要求1所述的电机组件，其特征在于，所述散热涂层是深色漆层或者导热硅脂。

3.如权利要求1所述的电机组件，其特征在于，所述罩壳(40)整体呈截顶圆锥状，且所述罩壳的锥底外缘处设置有多个通孔(406)，且所述罩壳借助穿过所述多个通孔的螺钉固定于所述电机(20)的一侧。

4.如权利要求1所述的电机组件，其特征在于，进一步包括：

风扇(50)，设置于所述电机组件的一端并与所述罩壳(40)的延伸段(404)和第二叶片组(405)相对。