CN111687680A - 一种直线电机次级冷却装置和机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线电机次级冷却装置和机床，包括：端部组件，包括第一端部组件和第二端部组件，所述第一端部组件上设有冷却介质入口，所述第二端部组件上设有冷却介质出口；冷却管组件，连接于所述第一端部组件和第二端部组件之间，形成连通所述冷却介质入口和冷却介质出口的冷却介质通道，所述冷却管组件包括若干冷却管单元，所述冷却管单元能够拼接形成不同长度的冷却管。采用模块化、简洁化的设计思路，是一款可拼接、可通用的直线电机次级冷却装置，它通过安装在直线电机次级与机台之间，对次级冷却的同时，将热量与机台进行隔离，达到精密冷却电机次级的效果。配合电机初级的冷却***，可大幅提高电机***的冷却效果，进而提高设备精度。

Description

一种直线电机次级冷却装置和机床

技术领域

本发明用于直线电机领域，特别是涉及一种直线电机次级冷却装置和机床。

背景技术

与传统传动结构相比，直线电机在移动速度和定位精度上都更具优势，将是高精数控机床进给轴的首选。目前无论是电机伺服驱动器还是定位反馈信号元件或是电机结构本身，经过这些年的发展，已经达到了较高的技术水平，使得整个驱动***无论在运行的稳定性、运行的精度上都达到了一个较好的水平。但随着对机床加工精度要求的提高，任何影响机床整体加工精度的问题都被无限放大。由电机运行产生的温升(或其他情况引起的温升变化)引起的材料变形最终导致整个***加工精度降低的问题越来越受到重视，因此，需要对发热源进行精密冷却，最终达到提高机床加工精度的目的。

对直线电机而言，通常情况下都是初级与机床工作台连接在一起，次级与机座固定一起，电机通电运行后就将会产生热量，以往一般只考虑电机温升在制作材料绝缘等级规定的温度以内即可。而出于经济性考虑，电机的运行温度还是比较高的。如果电机安装在机床中，此时电机运行时的温度传到机床的机台中，将会引起机床整体不小的变形，最终结果导致加工零件的精度降低，无法达到高精度的加工要求。

因为电机主要产生热量的部分主要来源于初级，为了解决这一问题，目前通常采用加大直线电机初级冷却或是增加隔离冷却等手段进行热量隔离。通过这些手段可减少电机初级热量向机台的传递，使得机台温度在加工过程中不发生较大升高。

但试验发现，次级在运行时也会出现较高温度。一方面，由于次级采用永磁体提供磁场，永磁体属于导体，在工作中会产生涡流损耗；另一方面，电机在实际工作时，使用的环境、工况等因素对电机次级的温度也有影响。当电机长期高负载运行时，初级产生的热量有一部分将会通过气隙传递到次级上，使得电机次级温度升高。而次级通常都是直接与机台接触，热量将被传递到机床上，导致出现较大的温差，从而使得机床精度降低。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种直线电机次级冷却装置和机床，其能够安装在电机次级与机台之间，对次级冷却的同时，将热量与机台进行隔离，达到精密冷却电机次级的效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，一种直线电机次级冷却装置，包括：

端部组件，包括第一端部组件和第二端部组件，所述第一端部组件上设有冷却介质入口，所述第二端部组件上设有冷却介质出口；

冷却管组件，连接于所述第一端部组件和第二端部组件之间，形成连通所述冷却介质入口和冷却介质出口的冷却介质通道，所述冷却管组件包括若干冷却管单元，所述冷却管单元能够拼接形成不同长度的冷却管。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一端部组件和第二端部组件之间设有多个所述冷却管组件，所述第一端部组件和第二端部组件内部设有内部管道，多个所述冷却管组件通过所述内部管道实现并联或串联。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，还包括接头组件，相邻的所述冷却管单元通过所述接头组件拼接形成所述冷却管，所述冷却管通过所述接头组件与端部组件连接，所述接头组件包括：

公接头，具有插接头；

母接头，具有插接口；

其中，所述公接头的插接头***所述母接头的插接口实现连接。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述公接头和母接头的尾部均具有螺纹接口。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述公接头和母接头之间设有密封圈。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述冷却管组件包括多根所述冷却管，所述冷却管组件的冷却管分布在同一平面上。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述冷却管组件中多根所述冷却管通过支架连接。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述支架具有多个卡口，所述支架的多个卡口卡住多根所述冷却管，所述冷却管上开设嵌槽，所述卡口与所述嵌槽过盈配合。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述支架上开设连接孔。

第二方面，一种机床，包括：

直线电机，包括初级和次级；

机台；

第一方面中任一实现方式所述的直线电机次级冷却装置，所述直线电机次级冷却装置安装于所述次级和所述机台之间。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：采用模块化、简洁化的设计思路，是一款可拼接、可通用的直线电机次级冷却装置，它通过安装在直线电机次级与机台之间，对次级冷却的同时，将热量与机台进行隔离，达到精密冷却电机次级的效果。配合电机初级的冷却***，可大幅提高电机***的冷却效果，进而提高设备精度。

在实际运用中，不同的用户对电机运行的行程要求不一样，电机次级的拼接个数将不同，导致其冷却装置也将不同。本冷却装置采用模块化设计，通过单个冷却管单元拼接，实现与次级同等单元的拼接安装，解决不同长度的需求，即可根据次级安装行程不同，装置可灵活、快速的同等长度进行拼接。从而满足不同长度次级的安装需要，实现不同型号电机次级的配套使用需求，减少了产品型号规格。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明直线电机次级冷却装置的一个实施例结构示意图；

图2是图1所示的一个实施例与电机次级装配状态结构示意图；

图3是图1所示的一个实施例端部组件结构示意图；

图4是图1所示的一个实施例端部组件的内部管道结构示意图；

图5是图1所示的一个实施例冷却管组件结构示意图；

图6是图1所示的一个实施例接头组件结构示意图；

图7是图6中A-A处截面图；

图8是图1所示的一个实施例支架结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参见图1，本发明的实施例提供了一种直线电机次级冷却装置，包括端部组件1和冷却管组件2，端部组件1包括第一端部组件11 和第二端部组件12，第一端部组件11上设有冷却介质入口13，第二端部组件12上设有冷却介质出口14。冷却管组件2连接于第一端部组件11和第二端部组件12之间，形成连通冷却介质入口13和冷却介质出口14的冷却介质通道，第一端部组件11用于将经冷却介质入口13导入的冷却介质分流，进入冷却管组件2，第二端部组件12将冷却管组件2流出的冷却介质汇流，并经冷却介质出口14流出。

参见图2，使用时，安装在直线电机次级3与机台之间，冷却管组件2与电机次级3接触，让冷却液等冷却介质经冷却介质入口13、冷却管组件2和冷却介质出口14流过，即冷却介质流过电机次级3 周围，其作用是对电机次级3进行冷却并将热量与机床进行隔离，达到保护电机与防止热量向机台传递的目的。配合电机初级的冷却***，可大幅提高电机***的冷却效果，进而提高设备精度。

在实际运用中，不同的用户对电机运行的行程要求不一样，电机次级3的拼接个数将不同，导致其冷却装置也将不同。参见图1、图 2，冷却管组件2包括若干冷却管单元，冷却管单元能够按照次级3 的尺寸拼接形成不同的长度的冷却管。通过单个冷却管单元拼接，实现与次级3同等单元的拼接安装，解决不同长度的需求，即可根据次级安装行程不同，装置可灵活、快速的同等长度进行拼接。从而满足不同长度次级3的安装需要，实现不同型号电机次级3的配套使用需求，减少了产品型号规格。

为了提高冷却质量，冷却管单元采用导热性更强的材料制作，例如铜、铝等，更利于热量的传递，提高热量的传输速度，进一步提高冷却效率。

本发明的实施例采用模块化、简洁化的设计思路，是一款可拼接、可通用的直线电机次级3冷却装置。

参见图1、图2，第一端部组件11和第二端部组件12之间设有多个冷却管组件2，以增加冷却效果。参见图3、图4，第一端部组件11和第二端部组件12内部设有内部管道15，使第一端部组件11 和第二端部组件12的各个接口实现互通，多个冷却管组件2通过内部管道15实现并联或串联。第一端部组件11和第二端部组件12一方面起到导流作用，将冷却介质分配进入各冷却管组件2，另一方面，第一端部组件11和第二端部组件12也为冷却管组件2提供支撑，使冷却管组件2能够与电机次级3紧密贴合，改善散热效果。

冷却管单元之间、冷却管与端部组件1之间可采用螺纹连接、过盈配合连接等方式连接。在一些实施例中，参见图6、图7，冷却装置还包括接头组件4，接头组件4包括公接头41和母接头42，公接头41具有插接头43，母接头42具有插接口44，其中，插接头43和插接口44均不设置螺纹，公接头41的插接头43直接***母接头42 的插接口44实现连接。

参见图5，每个冷却管单元的一端设有公接头41，另一端设有母接头42，相邻的冷却管单元通过接头组件4拼接形成冷却管。参见图1、图3，公接头41和母接头42在端部组件1上按需设置，冷却管组件2通过接头组件4与端部组件1连接。本发明实施例的冷却装置采用开放式对接的连接形式，使冷却装置中的端部组件1与冷却管组件2或冷却管单元之间实现快速安装拼接，满足不同长度安装的需求。

公接头41和母接头42与冷却管与端部组件1之间可采用螺纹连接、过盈配合连接等方式连接，例如在图6、图7所示的实施例中，公接头41和母接头42的尾部均具有螺纹接口45，公接头41和母接头42通过螺纹接口45与对应的冷却管、端部组件1连接。其中，公接头41和母接头42的螺纹接口45完全相同，保证冷却管、端部组件1上能够按需连接公接头41或母接头42，提高装配便捷性。

另外为使这种对插式的安装方式能达到更好密封效果，公接头 41和母接头42之间设有密封圈46，密封圈46设置一个或多个，例如在图7所示的实施例中，公接头41和母接头42的密封处采用两个 O形圈进行独立的装配密封，相当于在转接头处进行了两次密封处理，降低了转接部位处发生泄漏的风险。即使出现行程长，接头增多的情况下也能保证良好的密封效果，保证***的稳定运行工作。

冷却管组件2包括一根或多个冷却管，冷却管可以是圆管也可以是方管或其它截面形状，例如在图1、图3所示的实施例中，冷却管为圆管，冷却管组件2包括多根冷却管，由于电机次级3大多具有平整的底面，冷却管组件2的冷却管分布在同一平面上，以此来为电极次级3提供平整的接触面，方便电极次级3的适配安装，并增加与电机次级3的接触面积，提升散热效果。

在一些实施例中，参见图5、图8，冷却管组件2中多根冷却管通过支架5连接。支架5将冷却管能与机台和次级3直接接触并对冷却管安装固定。在图5、图8所示的实施例中，支架5上开设连接孔 51，连接孔51用于连接机台或电机次级3。支架5具有多个卡口52，卡口52位于支架的两端或顶部或底部，支架5的多个卡口52卡住多根冷却管，冷却管上开设嵌槽21，卡口52与嵌槽21的形状相匹配，卡口52与嵌槽21过盈配合，装配后结构达到稳定状态。嵌槽21沿冷却管的长度方向设置多个，不同安装尺寸的次级3通过调整冷却管上的嵌槽21尺寸即可改变支架5的位置，此时可调整支架5的轴向安装尺寸，再调整端部组件1的接头位置，即可调整支架5的纵向尺寸，使其对应不同次级3的安装尺寸，即可实现不同次级3间的通用。

可以理解的是，支架5还可以采用开孔套接、设置卡扣卡接等方式与冷却管连接。

本发明的实施例还提供了一种机床，例如数控机床，机床包括直线电机、机台和以上任一实施例中直线电机次级3冷却装置，机台即机床的基座组件，直线电机设置于机台上，直线电机包括初级和次级 3，次级3固定，直线电机为机床提供移动速度更快、定位精度更高的进给。

其中，直线电机次级3冷却装置安装于次级3和机台之间，设计时冷却管直接与次级3接触，中间无需过渡零件直接与次级3接触，直接对次级3进行冷却，使得次级3产生的热量快速且有效的被带走。次级3热量无法积累，避免其向机台传递，冷却效率高。

工作时，冷却装置安装于电机次级3与机床工作机台之间，冷却装置的端部组件1、冷却管组件2装配后形成密闭的流道***，两端部组件1上的冷却介质入口13、冷却介质出口14与外部冷却机进行连接，当电机通电运行时，冷却机将冷却液由冷却介质入口13送入***，经过冷却装置后再由冷却介质出口14流回冷却机，流出的冷却液经过冷却后再由冷却介质入口13进入***，实现***循环。在冷却介质经过装置的冷却管组件2时，由于电机的次级3与冷却管直接接触，此时次级3产生的热量传递到冷却管上，由冷却液将热量带到***外部，实现对电机次级3冷却的目的，同时由于热量经过冷却管后，几乎无法再传送到机床的工作台上，起到了阻隔热量传递的作用。避免机床工作台变形影响零件的加工精度，是高精数控机床的可靠解决方案。

在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种直线电机次级冷却装置，其特征在于，包括：

端部组件，包括第一端部组件和第二端部组件，所述第一端部组件上设有冷却介质入口，所述第二端部组件上设有冷却介质出口；

冷却管组件，连接于所述第一端部组件和第二端部组件之间，形成连通所述冷却介质入口和冷却介质出口的冷却介质通道，所述冷却管组件包括若干冷却管单元，所述冷却管单元能够拼接形成不同长度的冷却管。

2.根据权利要求1所述的直线电机次级冷却装置，其特征在于，所述第一端部组件和第二端部组件之间设有多个所述冷却管组件，所述第一端部组件和第二端部组件内部设有内部管道，多个所述冷却管组件通过所述内部管道实现并联或串联。

3.根据权利要求1所述的直线电机次级冷却装置，其特征在于，还包括接头组件，相邻的所述冷却管单元通过所述接头组件拼接形成所述冷却管，所述冷却管通过所述接头组件与端部组件连接，所述接头组件包括：

公接头，具有插接头；

母接头，具有插接口；

其中，所述公接头的插接头***所述母接头的插接口实现连接。

4.根据权利要求3所述的直线电机次级冷却装置，其特征在于，所述公接头和母接头的尾部均具有螺纹接口。

5.根据权利要求3所述的直线电机次级冷却装置，其特征在于，所述公接头和母接头之间设有密封圈。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的直线电机次级冷却装置，其特征在于，所述冷却管组件包括多根所述冷却管，所述冷却管组件的冷却管分布在同一平面上。

7.根据权利要求6所述的直线电机次级冷却装置，其特征在于，所述冷却管组件中多根所述冷却管通过支架连接。

8.根据权利要求7所述的直线电机次级冷却装置，其特征在于，所述支架具有多个卡口，所述支架的多个卡口卡住多根所述冷却管，所述冷却管上开设嵌槽，所述卡口与所述嵌槽过盈配合。

9.根据权利要求7所述的直线电机次级冷却装置，其特征在于，所述支架上开设连接孔。

10.一种机床，其特征在于，包括：

直线电机，包括初级和次级；

机台；

权利要求1～9中任一项所述的直线电机次级冷却装置，所述直线电机次级冷却装置安装于所述次级和所述机台之间。

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