一种用于平面电机的具有散热结构的模块化线圈阵列的制作方法

本发明涉及一种用于平面电机的具有散热结构的模块化线圈阵列，特别涉及模块化结构与连接方式；

背景技术：

永磁式平面电机的主要组成为磁钢和线圈，为实现大推力或大行程，往往需要使用多个磁钢与多个线圈，分别形成磁钢阵列与线圈阵列；除线圈本身之外，线圈阵列中还包含散热装置、电气连接件；现有平面电机中的线圈、散热装置和电气连接件均需要单独设计，散热装置多为多线圈共用的一体式结构，散热效果有限，电气连接件的种类、数量和布局方式需要在线圈数量确定后再进行规划；这使得当电机设计需求(通常为行程或推力需求)改变时，需要重新进行上述结构设计，增加设计难度和设计周期；在线圈阵列装配时，线圈引出线、传感器引线与散热水管等数量繁多，大大增加了装配调试难度；

综上，现有平面电机中，线圈阵列设计与装配难度均较大，极大地制约了平面电机的应用范围，因此需要在线圈阵列现有结构的基础上，提炼出一种阵列方式，在保证各线圈散热需求的基础上，降低其设计、装配成本，缩短相应电机的制造周期；

技术实现要素：

本发明旨在提供一种用于平面电机的具有散热结构的模块化线圈阵列，其优势在于可以提供一种便于安装与扩展的模块化的线圈结构，在保证其散热需求的基础上，解决平面电机中线圈阵列设计与装配难度大的问题；

本发明的技术方案如下：

一种用于平面电机的具有散热结构的模块化线圈阵列，其特征在于：线圈阵列中各线圈模块之间采用端部连接器或中间连接器连接，每个线圈模块包括上部和下部两部分；上部分包含散热罩、线圈、温度传感器、散热底座和母插接组件，所述的线圈安装在散热罩和散热底座之间，线圈通过涂抹导热材料分别与散热罩和散热底座接触；并通过拉紧螺钉与线圈和散热罩实现紧固定位；所述温度传感器布置在线圈下表面，并以导热胶实现定位固定；散热底座内设有冷却液流道和上部接线通道；温度传感器的引出线与线圈上的线圈引出线通过上部接线通道穿过散热底座连接在母插接组件上，该母插接组件安装在散热底座的底部；下部分包含公插接组件、定位销和固定底座；所述固定底座与散热底座通过定位销定位；所述冷却液流道设有两个流道外部端口，每个流道外部端口通过端部连接器或中间连接器连接，用以形成联通的流道。

优选地，在散热罩内部设有向下伸出的线圈上定位柱，散热底座通过拉紧螺钉与散热罩中的线圈上定位柱内的螺纹实现紧固定位。

优选地，在散热底座上设有向上伸出的线圈下定位柱，散热底座通过拉紧螺钉与散热底座上的线圈下定位柱内的螺纹实现紧固定位。

所述线圈采用圆形线圈、方形线圈或矩形线圈类型中的一个线圈，或采用一种类型中多个线圈的组合。

本发明所述的冷却液流道的结构形式为口字型流道、日字型流道、环形流道或一字型流道。

本发明所述的母插接组件和公插接组件各自的接头数目大于或等于5个。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：

本发明所述的线圈模块，采用统一的安装接口、冷却液流道接口及电气插接接口，能够实现按需选择、插接式装配，大大降低装配难度；线圈模块结构相同，能够实现互换通用，降低线圈阵列配置难度；此外，线圈模块采用散热罩的结构形式，能够降低线圈上表面温度，增强散热效果，提升电机承载能力，且模块中含有温度传感器，有利于散热效果和线圈寿命检测。

附图说明

图1为本发明所述模块化线圈阵列主要单元的示意图。

图2为本发明所述线圈模块上部的结构示意图。

图3为本发明所述线圈模块下部的结构示意图。

图4为本发明所述线圈模块上部的正视图。

图5为沿图4中路径A-A所取的剖视图。

图6为沿图5中路径B-B所取的剖视图。

图7为沿图5中路径C-C所取的剖视图。

图8表示多个线圈模块连接的示意图。

图9为多个线圈模块的冷却液通道和下部电气接线通道的示意图。

图10为另一种散热底座实施例的示意图。

图11为另一种散热底座实施例的冷却液流道剖面图。

图12a-12d分别表示散热底座中不同冷却液流道的结构形式。

图13a-13c分别表示不同的线圈结构形式。

图中：1－上部；11-散热罩；111-线圈上定位柱；12-线圈；121-线圈引出线；13-温度传感器；14-散热底座；141-冷却液流道；142-上部接线通道；143-线圈下定位柱；144-流道加工孔；145-第一流道外部端口；146-第二流道外部端口；15-母插接组件；16-拉紧螺钉；2-下部；21-固定底座；211-下部接线通道；22-公插接组件；23-定位销；3-端部连接器；4-中间连接器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理、结构和具体实施方式做进一步的说明；

图1为本发明所述模块化线圈阵列主要单元的示意图；线圈模块分为上部1和下部2两部分，端部连接器3和中间连接器4用于模块冷却液流道的引出或连接，其中上部1和下部2配套使用，端部连接器3和中间连接器4需根据实际需求选取；上部1的装配关系如图2所示，主要由散热罩11、线圈12、温度传感器13、散热底座14和母插接组件15组成；图4示出了完全装配的上部1的外形，图5至图7示出了其内部结构布局；线圈12安装在散热罩11中，线圈上表面和内外侧面与散热罩通过涂抹导热材料(如导热胶等)实现接触，线圈12下表面与散热底座14上表面同样通过涂抹导热材料实现接触，并通过拉紧螺钉16和线圈上定位柱111内的螺纹实现紧固定位；为避免散热底座14对测量数据的影响，温度传感器13用导热胶固定在线圈12下表面，不与散热底座14接触；散热底座14中布有冷却液流道141，流道集中在线圈下方区域内，利用流动的冷却液带走线圈中的热量，进而降低线圈温度；每个散热底座14上的冷却液流道141有第一流道外部端口145和第二流道外部端口146两个端口，用于流道的引出或连接，温度传感器13以及线圈引出线121通过上部接线通道142穿过散热底座14连接在母插接组件15上，冷却液流道141和上部接线通道142在结构上完全隔离；母插接组件15安装在散热底座底部，母插接组件下表面不突出于散热底座下表面；所有电气信号通过母插接组件15传递，因此母插接组件中的接头数量不得少于5个；图3示出了下部2的装配结构，包含固定底座21、公插接组件22和定位销23；公插接组件22安装在固定底座21中，其上端与母插接组件15配合，下端连接图中未示出的线缆，线缆通过下部接线通道211将电气信号传递出模块；定位销23用于散热底座14和固定底座21的定位，保证上部1和下部2的准确对接，同时也保证模块间组合时冷却液流道的对准和联通；

图8示出了多个模块组成行组件的情况；上部1和下部2一一对应，根据实际连接需求选择端部连接器3或中间连接器4对流道进行引出或连接，其中端部连接器3用于位于行组件两端的模块中冷却液流道141的引出，中间连接器4用于相邻两模块冷却液流道141的连接；端部连接器3或中间连接器4与第一流道外部端口145或第二流道外部端口146连接，连接处均以O型圈密封；模块间装配时，首先安装下部2，然后以定位销23和散热底座14的底面组成定位基准，用于定位上部1；各组件之间可以采用螺钉连接、胶接等常见紧固方式；

图9示出了多个线圈组成行组件时整体的冷却液通道和下部电气接线通道的示意图，整体的冷却液通道由冷却液流道141和中间连接器4内部的流道相互连接，由端部连接器3内的流道引出，一个行组件共用冷却液；对于二维的线圈阵列，可以由多个行组件组成；此时整体冷却液通道可以是各行冷却液通道串联或并联形式；冷却液通道总体位于接近线圈的靠上的部位，下部接线通道211位于模块下方，整体的电气接线通道、冷却液流道完全隔离；

图10至图11示出本发明所述的上部1中散热底座14的另一实例；向上伸出的线圈下定位柱143代替前述方案中线圈上定位柱111，以实现散热罩11、线圈12和散热底座14的定位紧固；散热底座14内的冷却液流道141采用钻孔加工的方式构造，便于小批量试制，成型后需要采用密封胶、堵头等零件封堵各流道加工孔144。

图12示出了散热底座14中的常见的流道结构形式；图12a为口字型流道，一种实例如图5所示；图12b为日字型流道；图12c为环形流道；图12d为一字型流道。

图13示出了常见的线圈结构形式；图13a为圆形线圈，一种实例在图2中示出；图13b为方形线圈；图13c为线圈采用多个矩形线圈的组合。