CN115378174A - 直线电机线圈绕组、其制造方法以及直线电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直线电机线圈绕组、其制造方法以及直线电机，直线电机线圈绕组包括铁芯、绝缘骨架、绝缘导热片以及漆包线。所述铁芯具有多个接触面；所述绝缘骨架套设于所述铁芯上，所述绝缘骨架具有绕线部，所述绕线部上设置有一个或多个散热区，所述散热区暴露出所述铁芯的部分接触面；所述绝缘导热片设置于所述铁芯暴露出所述散热区的接触面上；所述漆包线缠绕于所述绝缘骨架的绕线部上以形成线圈。本发明的直线电机线圈绕组，能够有效提高线圈绕组的导热速度，大大提升其导热效率。

Description

直线电机线圈绕组、其制造方法以及直线电机
技术领域
本发明是关于电机冷却技术，特别是关于一种直线电机线圈绕组、直线电机线圈绕组的制造方法以及直线电机。
背景技术
目前，直线电机在自动化、机床等领域应用越来越广泛，直线电机主要由动子部分(初级，也可以称之为线圈)和定子部分(次级，也可以称之为磁板)搭配使用。动子部分为电机本体，内部是由若干个线圈绕组模组组成的，线圈绕组的发热和散热情况直接影响整个电机的性能，因此怎样让线圈进行更好的散热是一个关键问题。
现有的直线电机线圈绕组主要是通过在铁芯(冲片组)上套入塑料骨架进行绕线和导热的，但是塑料的导热系数比较差，不能进行快速导热，导致直线电机线圈绕组的导热效率低，导热效果差。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直线电机线圈绕组，其能够有效提高线圈绕组的导热速度，大大提升其导热效率。
为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种直线电机线圈绕组，包括铁芯、绝缘骨架、绝缘导热片以及漆包线。所述铁芯具有多个接触面；所述绝缘骨架套设于所述铁芯上，所述绝缘骨架具有绕线部，所述绕线部上设置有一个或多个散热区，所述散热区暴露出所述铁芯的部分接触面；所述绝缘导热片设置于所述铁芯暴露出所述散热区的接触面上；所述漆包线缠绕于所述绝缘骨架的绕线部上以形成线圈。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述散热区的面积大于或等于所述绕线部表面积的1/2。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述绝缘导热片的形状大小与所述散热区的形状大小一致。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述绝缘导热片的外表面与该绝缘导热片所处的绕线部的表面齐平，或，所述绝缘导热片的外表面凸于该绝缘导热片所处的绕线部的表面。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述绝缘导热片的厚度大于或等于所述绝缘骨架的侧壁的厚度。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述绝缘骨架为一体注塑成型。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述绝缘骨架的侧壁的厚度为0.5-1mm。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述绝缘导热片至少包括一层石墨层、一层金属层以及包覆所述金属层和所述石墨层设置绝缘层。
在上述技术方案中，所述石墨层和金属层的层数可以为多层，其可以根据绝缘导热片的厚度需要组合叠加。同时，为了进一步提高导热效果，所述绝缘导热片贴合所述铁芯的一侧，其绝缘层内的第一层结构优选为石墨层。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述绝缘导热片还包括设置于所述绝缘层外侧的导热黏胶层，所述导热黏胶层仅设置于所述绝缘导热片与所述铁芯相接触的表面上。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述铁芯由若干硅钢片堆叠设置而成，所述铁芯包括底座以及形成于所述底座上的支撑部，所述绝缘骨架的绕线部套设于所述铁芯的支撑部上，所述散热区开设于所述绝缘骨架在所述硅钢片堆叠方向的两侧，所述绝缘导热片设置于所述铁芯在所述硅钢片堆叠方向两侧的接触面上。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述绝缘骨架还包括形成于所述绕线部下方的安装部，所述安装部的高度大于或等于所述铁芯底座的高度。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述绝缘骨架一体注塑成型。
本发明的实施例提供了一种直线电机线圈绕组的制造方法，包括：
在铁芯表面粘贴绝缘导热片；
将粘贴有绝缘导热片的铁芯进行注塑，形成包裹于铁芯上的绝缘骨架，所述绝缘骨架暴露出所述绝缘导热片；
于所述绝缘骨架上缠绕漆包线形成线圈，所述线圈覆盖所述绝缘导热片设置。
本发明的实施例还提供了一种直线电机，包括上述的直线电机线圈绕组。
与现有技术相比，本发明实施方式的直线电机线圈绕组，能有效提高漆包线到铁芯的导热速度，且结构稳定。
本发明实施方式的直线电机线圈绕组，有效的利用绝缘导热片，将绝缘骨架的表面大部分区域进行了替换，既保留了绝缘骨架的外型，方便进行漆包线进行缠绕定位，又使得漆包线与铁芯之间的传热由原本导热系数差的塑料骨架转变为高导热的绝缘导热片，大大提高了直线电机线圈绕组的导热效率。
本发明实施方式的直线电机线圈绕组，采用一体成型的绝缘骨架，可以根据需要适时调整绝缘骨架的薄度，更有利于传热。
附图说明
图1是现有技术中的直线电机的结构示意图；
图2是现有技术中的直线电机的线圈绕组的结构示意图；
图3是现有技术中的直线电机的线圈绕组的结构分解图；
图4是本发明一实施方式的直线电机线圈绕组的结构示意图；
图5是本发明一实施方式的直线电机线圈绕组的结构分解图；
图6是本发明一实施方式的直线电机线圈绕组的绝缘骨架示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1至图3所示，直线电机的动子部分一般是由线圈底板10、线圈绕组20、灌封环氧树脂30以及线缆40等几大部分组成，而线圈绕组20则由铁芯21(冲片组-硅钢片叠加)、塑胶绝缘骨架22以及漆包线23组成。
现有技术中的线圈绕组20，其主要散热方式是固体或流体热量传递散热。例如，漆包线23上产生的热量通过塑胶绝缘骨架22传导到铁芯21上，然后通过铁芯21锁在线圈底板10上，线圈底板10内部有冷却流道，通过冷却流道内的冷却液将热量传导出去。亦是例如，在铁芯21的底部预留管路空间，在铁芯21的底部预埋冷却管；或者在铁芯21的中心横穿设置冷却管，让冷却管来回经过多个线圈绕组20，以将热量传导出去。
但是上述这些方式，基本上都是需要先把漆包线23通电后产生的热量传导到铁芯21上，然后再将铁芯21上的热量通过其它冷却结构传导走。由于漆包线23不能直接绕制在铁芯21上，因此需要一个塑胶绝缘骨架22进行绕线定位，同时使漆包线23和铁芯21隔离，也能防止铁芯21磨损漆包线23上的绝缘漆而造成短路。
市面上用于缠绕漆包线23的定位骨架基本都是塑料的，可以有效的进行绝缘，但是塑料的导热系数比较差，不能进行快速导热，且很多塑料骨架都是做成成品后套在铁芯21上的，有的是采用整体骨架套的方式，有的是采用左右两半塑胶骨架套的方案。由于塑料骨架是单独成型的，因此塑料壁厚也相对比较厚，也会影响到导热效率。铁芯21是由硅钢片一片一片冲压叠加在一起形成的，整体的外形尺寸也不是很稳定，与套进去的塑料骨架不能密闭结合，中间也会产出间隙、气隙等影响到导热效果。
为了解决上述技术问题，本发明创造性的提出了一种直线电机线圈绕组，利用绝缘导热片，将绝缘骨架的表面大部分区域进行了替换，既保留了绝缘骨架的外型，方便进行漆包线进行缠绕定位，又使得漆包线与铁芯之间的传热由原本导热系数差的塑料骨架转变为高导热的绝缘导热片，大大提高了直线电机线圈绕组的导热效率。
如图4至图5所示，本发明一实施方式提供了一种直线电机线圈绕组，包括铁芯21、绝缘骨架22、绝缘导热片24以及漆包线23。
铁芯21由若干个T型硅钢片堆叠设置而成，铁芯21包括底座211以及形成于底座211上的支撑部212。支撑部212具有在沿硅钢片堆叠方向两侧相对设置的两个接触面2121，接触面2121用于粘贴绝缘导热片24。
绝缘骨架22套设于铁芯21上。如图6所示，绝缘骨架21包括包裹铁芯21支撑部212设置的绕线部221以及形成于绕线部221下方的安装部222，支撑部212与绕线部221一体注塑成型。安装部222的高度大于或等于铁芯21底座211的高度。绝缘骨架22优选为塑胶绝缘骨架，绝缘骨架22的绕线部221被构造成一环状结构，该环状结构具有与铁芯21的两个接触面2121相贴合的两个侧表面，每个侧表面上均开设有贯穿绝缘骨架22绕线部221的散热区223，散热区223暴露出铁芯21的接触面。优选的，散热区223的总面积大于或等于绕线部221的表面积的1/2。绕线部221的上下两端均形成有延伸的限位部224，限位部224用于限制漆包线23在上下方向上的移动。
在其他实施例中，绝缘骨架22绕线部221的其他位置同样可以开设有散热区223，以暴露铁芯21的其他接触面，进一步增强导热散热能力。
如图4所示，绝缘导热片24设置于散热区223内且粘贴于铁芯21暴露出散热区223的接触面上，绝缘导热片24的形状大小与散热区223的形状大小一致，使得绝缘导热片24可以完全覆盖散热区223暴露出的铁芯接触面，绝缘导热片24的厚度大于或等于散热区223的厚度(即绝缘骨架22的侧壁的厚度)。绝缘导热片24的外表面与该绝缘导热片所处的绕线部223的表面齐平，或者绝缘导热片24的外表面凸于该绝缘导热片所处的绕线部223的表面，使得后续漆包线23绕上去的时候，大部分面积是与绝缘导热片24可以直接接触，提高导热散热能力。
在本实施例中，绝缘导热片24包括至少一层石墨层、一层金属层以及包覆金属层和石墨层设置绝缘层。石墨层和金属层的层数可以为多层，其可以根据绝缘导热片24的厚度需要组合叠加。同时，为了进一步提高导热效果，绝缘导热片24贴合铁芯21的一侧，其绝缘层内的第一层结构始终为石墨层。绝缘导热片24还包括设置于绝缘层外侧的导热黏胶层，导热黏胶层仅设置于绝缘导热片24与铁芯21相接触的表面上，绝缘导热片24通过导热黏胶层与铁芯21的接触面粘连。石墨层为人工石墨，其具有一定厚度，该厚度小于绕线部221侧表面的厚度；金属层为铜箔；绝缘层为绝缘pc板。绝缘导热片24的总厚度还可以通过调节各个层的厚度来进行组合定制，且能根据不同的需要调整绝缘导热片24的导热系数和绝缘耐压等级。
漆包线23缠绕于绝缘骨架22的绕线部221上以形成线圈。其中，漆包线23优选为铜漆包线，铜漆包线经多圈绕制于塑料绝缘骨架22上后形成覆盖绝缘导热片24的线圈。
本发明的绝缘导热片24的导热效率为常规塑料骨架22的几倍、甚至几十倍，本发明将该绝缘导热片24替换绝缘骨架22的表面大部分区域，既保留了绝缘骨架22的外型，方便进行漆包线23进行缠绕定位，又使得漆包线23与铁芯21之间的传热由原本导热系数差的塑料骨架22转变为高导热的绝缘导热片24，大大提高了直线电机线圈绕组的导热效率。
本发明的实施例提供了一种直线电机线圈绕组的制造方法，包括：在铁芯21表面粘贴绝缘导热片24；将粘贴有绝缘导热片24的铁芯21进行注塑，形成包裹于铁芯上的绝缘骨架22，所述绝缘骨架22暴露出所述绝缘导热片24；于所述绝缘骨架22上缠绕漆包线23形成线圈，所述线圈覆盖所述绝缘导热片24设置。
在本实施例中，一片一片的硅钢片叠加成一个完整的铁芯21后，在铁芯21沿硅钢片叠加方向的左右两个大长面上贴上一层薄薄的、由复合高导热绝缘材料制成的绝缘导热片24，然后将贴好绝缘导热片24的铁芯21，整体进行注塑，形成塑料绝缘骨架22包裹在铁芯21上，且注塑时需保证绝缘导热片24的外表面与绝缘骨架22的外表面(绕线部的侧表面)是齐平的，或者，绝缘导热片24的外表面要略微凸于绝缘骨架22的外表面(绕线部的侧表面)。当然，绝缘导热片24与绝缘骨架22的厚度越薄，导热散热效果就越好，但是由于注塑成型工艺限制，绝缘骨架22的壁厚一般也要做到0.5～1mm，否则无法完全包覆铁芯21，注塑的时候容易缺料，可能造成安全隐患。
本发明直线电机线圈绕组，有效的利用绝缘导热片24将塑料骨架22的外表面(绕线部的侧表面)大部分进行了替换，既保留了塑料骨架22的外型，方便进行漆包线23缠绕定位用，又保证了漆包线23与铁芯21之间的传热材料基本变成了高导热的绝缘导热片24，且一体成型的塑料骨架22可以把导热面(绕线部的侧表面)的壁厚做的比较薄，更有利于传热。
本发明的实施例还提供了一种直线电机，包括上述的直线电机线圈绕组。
与现有技术相比，本发明实施方式的直线电机线圈绕组，能有效提高漆包线到铁芯的导热速度，且结构稳定。
本发明实施方式的直线电机线圈绕组，有效的利用绝缘导热片，将绝缘骨架的表面大部分区域进行了替换，既保留了绝缘骨架的外型，方便进行漆包线进行缠绕定位，又使得漆包线与铁芯之间的传热由原本导热系数差的塑料骨架转变为高导热的绝缘导热片，大大提高了直线电机线圈绕组的导热效率。
本发明实施方式的直线电机线圈绕组，采用一体成型的绝缘骨架，可以根据需要适时调整绝缘骨架的薄度，更有利于传热。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种直线电机线圈绕组，其特征在于，包括：
铁芯，具有多个接触面；
绝缘骨架，套设于所述铁芯上，所述绝缘骨架具有绕线部，所述绕线部上设置有一个或多个散热区，所述散热区暴露出所述铁芯的部分接触面；
绝缘导热片，设置于所述铁芯暴露出所述散热区的接触面上；以及
漆包线，缠绕于所述绝缘骨架的绕线部上以形成线圈。
2.如权利要求1所述的直线电机线圈绕组，其特征在于，所述散热区的面积大于或等于所述绕线部表面积的1/2。
3.如权利要求1所述的直线电机线圈绕组，其特征在于，所述绝缘导热片的形状大小与所述散热区的形状大小一致。
4.如权利要求1所述的直线电机线圈绕组，其特征在于，所述绝缘导热片的外表面与该绝缘导热片所处的绕线部的表面齐平，或，所述绝缘导热片的外表面凸于该绝缘导热片所处的绕线部的表面。
5.如权利要求1所述的直线电机线圈绕组，其特征在于，所述绝缘导热片至少包括一层石墨层、一层金属层以及包覆所述金属层和所述石墨层设置绝缘层。
6.如权利要求5所述的直线电机线圈绕组，其特征在于，所述绝缘导热片还包括设置于所述绝缘层外侧的导热黏胶层。
7.如权利要求1所述的直线电机线圈绕组，其特征在于，所述铁芯由若干硅钢片堆叠设置而成，所述铁芯包括底座以及形成于所述底座上的支撑部，所述绝缘骨架的绕线部套设于所述铁芯的支撑部上，所述散热区开设于所述绝缘骨架在所述硅钢片堆叠方向的两侧，所述绝缘导热片设置于所述铁芯在所述硅钢片堆叠方向两侧的接触面上。
8.如权利要求7所述的直线电机线圈绕组，其特征在于，所述绝缘骨架还包括形成于所述绕线部下方的安装部，所述安装部的高度大于或等于所述铁芯底座的高度。
9.一种直线电机线圈绕组的制造方法，其特征在于，包括：
在铁芯表面粘贴绝缘导热片；
将粘贴有绝缘导热片的铁芯进行注塑，形成包裹于铁芯上的绝缘骨架，所述绝缘骨架暴露出所述绝缘导热片；
于所述绝缘骨架上缠绕漆包线形成线圈，所述线圈覆盖所述绝缘导热片设置。
10.一种直线电机，其特征在于，包括如权利要求1～8任一所述的直线电机线圈绕组。
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CN117895676A (zh) * 2023-12-29 2024-04-16 比亚迪股份有限公司 定子铁芯、定子组件、直线电机、悬架装置及车辆

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