[0001] 本发明涉及电机散热技术领域，具体涉及一种驱动器减速机电机一体化设备。

[0002] 随着电机行业不断发展，电机制造企业不断追求小体积，高功率密度，在电机设计中越来越多的采用高电磁负荷和热负荷的材料，电机运行时产生的损耗增加，导致电机整体温升过高或局部温升过高，不仅会降低电机的使用寿命，影响电机的效率、转矩等经济技术指标，还会引起电机结构部件严重变形，危及电机运行安全。为解决电机散热问题，现有的电机一般也是采用的内部散热风扇来实现电机散热降温。同时，与伺服电机配套的伺服电机驱动器类似于变频器，其作用于伺服电机，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统，一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位。驱动器在工作过程中也会散热出较大热量，一般由内部散热或者外部散热装置对伺服电机驱动器内部热量引导至外界避免元器件发生损坏。

[0003] 目前，常见的传统散热方式，电机和驱动器分别独立采用风冷，两者相互独立，虽然能够对电机和驱动器进行分别散热降温，但是也存在一些缺点：1、设备体积较大，占用空间大；2、风冷驱动器无防水、防尘功能，在灰尘较多的工况条件下无法使用；上述缺陷造成了现有产品无法满足空间小，需要高防水、防尘处理的应用场合。

[0004] 现有驱动器一般是通过在驱动器壳体内部设置散热风扇来引导热量至外界进行散热，并引入新的气流，通过内外气流交换流通实现散热，但通过散热风扇进行散热时，在散热风扇工作过程中由于空气流动会携带粉尘黏附在伺服电机驱动器进气口处或者进入内部空间，其次在散热风扇停止工作时粉尘也会由于外力作用黏附在伺服电机驱动器进气口、出气口或者内部空间，不仅会堵塞进气口降低空气流动量影响散热效果，且会导致伺服电机驱动器发热量增大甚至损坏。尤其是在灰尘较重的工况下，大量灰尘导致伺服电机驱动器进风口处积攒大量灰尘，导致内部进风量降低影响散热效果。但现有的伺服电机驱动器用散热装置在清理进风口积攒的灰尘时均需要停机，以避免灰尘跟随气流进入伺服电机驱动器内部造成内部元器件工作异常，但伺服电机驱动器停机会导致伺服系统停止工作，导致正常的生产操作过程中断，并造成工作效率下降。

[0033] 为使对本发明作进一步的了解，下面参照说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

[0034] 本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件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。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

[0035] 本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0036] 请参见图1和图2，如图所示，本发明的实施例提出了一种驱动器减速机电机一体化设备，该一体化设备包括电机2、散热底座1以及驱动器3，驱动器3通过散热底座1与电机2构成一体式结构。电机2的内部设有液冷散热模块，驱动器3内部不设置传统的风扇散热结构，驱动器3工作产生的热量经由散热底座1传递至电机2上，电机2通过其内部的液冷散热模块将驱动器3传递过来的热量及电机本身产生的热量转移带走，为电机2和驱动器3实现同步的散热降温。具体地，在本发明的实施例中，该散热底座1的第一热传导表面紧密贴合连接在电机2的液冷传导区段表面，驱动器3的底部热传递模块紧密贴合连接在散热底座1的第二热传递表面。驱动器3产生的热量由其底部热传递模块传导至第二热传递表面，并由第二热传递表面传递扩散到整个散热底座1上，其中，在电机2高负荷运转期间，驱动器3产生的95%以上的热量由第一热传递表面传递到电机2的液冷传导区段表面，并最终由电机2中的液冷散热模块传递出去。需要说明的是，本发明实施例中，电机2高负荷运转是指电机2工作在额定功率或额定功率以下持续运转两小时以上，或电机2实际输出功率超过其额定功率的情形。在上述高负荷运转情形下，驱动器3内部累计产生的热量大，同时电机2本身也产生了较多热量，此时电机2内部的液冷散热模块工作，将电机2产生的热量以及驱动器3在此之前产生绝大部分热量转移带走，为电机2和驱动器3同步实现高效降温，同时也避免了散热所需能耗的增加。

[0037] 进一步地，在本发明的优选实施例中，如图4所示，电机2包括导热性能良好的电机壳体21、设在电机壳体21内部的动力组件、与动力组件传动连接的减速机27，以及与减速机27传动连接的动力输出轴28。其中，电机壳体21中设有用于将液冷传导区段表面的热量进行强制转移的液冷散热结构，动力组件工作产生的热量可热传递到电机壳体21上，然后通过工作中的液冷散热结构将电机2工作产生的热量转移出去。驱动器3工作产生的热量通过其底部热传递模块传递到散热底座1上，并由散热底座1传递到电机壳体21中的液冷散热结构，以此将电机2和驱动器3工作产生的热量快速转移带走，实现电机2和驱动器3的高效散热降温。

[0038] 进一步地，在本发明的优选实施例中，如图4所示，液冷散热结构包括设在电机壳体21的周侧壁上的液冷流道，液冷流道以动力输出轴28的轴线为中心线，螺旋环绕式分布。如图1所示，电机壳体21的周侧壁在靠近电机尾端散热罩的一端设有与液冷流道相连通的冷却液输入管接口212，电机壳体21的周侧壁在靠近电机前端法兰盘的一端设有与液冷流道相连通的冷却液回流管接口213。外部的冷却液循环机通过冷却液输出管连接冷却液输入管接口212，冷却液回流管则连接冷却液回流管接口213，通过外部的冷却液循环机通过泵出冷却液，使冷却液在液冷流道中循环流道，从而带走电机2和驱动器3工作产生的热量。
在液冷散热结构工作时，外部的冷却液循环机开启，冷却液开始在液冷流道和外部的冷却液循环机之间循环流动，实现对电机2和驱动器3的高效快速散热降温。

[0039] 进一步地，在本发明的优选实施例中，如图4所示，电机壳体21的内部空间由动力腔室22和减速腔室23构成，其中，该动力组件设在动力腔室22中，减速机27设在减速腔室23中。具体地，在本发明的优选实施例中，动力组件包括固定在动力腔室22中的定子25和转子26，转子26上的转子轴两端分别转动连接在动力腔室22两端的转子轴安装座24上。在本发明的优选实施例中，该减速机27采用的是行星减速机，行星减速机作为一种现有的电机减速器，其具体结构在此不作赘述。为了实现电机2内部能够更快速高效地散热降温，如图4所示，液冷流道的流经区域覆盖动力腔室22和减速腔室23的周侧，动力组件工作产生的热量经动力腔室22的周侧传递到电机壳体21上，减速机27工作产生的热量经减速腔室23的周侧传递到电机壳体21上，然后在冷却液流经液冷流道的过程中，对热传递到电机壳体21上的热量进行快速地转移带走。

[0040] 在一些实施例中，如图4所示，该液冷流道为封闭结构的中置型液冷流道211，中置型液冷流道211预成型于电机壳体21的周侧壁基材中。也即，从电机壳体21的周侧壁上看，该中置型液冷流道211不显露出来，其封闭成型于电机壳体21的周侧壁基材中，此结构的中置型液冷流道211在电机壳体21上为预成型制成。

[0041] 在一些其他实施例中，如图5所示，该液冷流道为开放式结构的外置型液冷流道211a，外置型液冷流道211a预成型或二次加工成型于电机壳体21的周侧壁基材外表面。也即，从电机壳体21的周侧壁上看，该外置型液冷流道211a的槽道可见。此结构的外置型液冷流道211a可以是在该电机壳体21上预成型制成，也可以是对现有电机进行的二次加工改造制成。通过对现有电机的二次加工改造，在加工出该外置型液冷流道211a后，可以对改造后的现有电机进行散热功能的升级加强。为了对外置型液冷流道211a进行封闭，电机壳体21的周侧壁基材外表面设有套筒式结构的强散热衬套214，该强散热衬套214的内表面与电机壳体21的周侧壁基材外表面密封贴合连接，使得相邻的流道中的冷却液不会从电机壳体21的周侧壁外表面溢出。同时，对强散热衬套214与电机壳体21的两端位置进行密封焊接，加强该外置型液冷流道211a的密封结构，避免冷却液溢出。

[0042] 在本发明的优选实施例中，该电机壳体21的周侧壁基材热导率不低于80 W/(m·K)，而该强散热衬套214则采用热导率不低于237 W/(m·K)的金属导热材料。

[0043] 进一步地，在本发明的优选实施例中，如图6和图7所示，该驱动器3包括驱动器壳体31和设在驱动器壳体31中的驱动器电路板组件。其中，驱动器壳体31的底部成型有热传递模块安装口32和第一出线口33。热传递模块安装口32处安装有热传递底板35，该热传递底板35的底部表面与驱动器壳体31的底部表面平齐在一个平面，如此设计，可以使得驱动器3的底部与散热底座1的第二热传递表面实现完全贴合，以便两者之间热量更快地传递。连接驱动器3和电机2的导线则通过第一出线口33，使得两者之间的连接导线不外置露出。
为了实现散热功耗的进一步降低，如图11所示，热传递底板35的上表面成型有下沉槽351和倒置安装的处理器模块38，其中，该下沉槽351中设有触发式的自动散热半导体39。在电机2未高负荷运转时，电机壳体21内的液冷散热模块可根据情况选择工作或不工作，当检测到电机2未处于高负荷运转且电机壳体21内的液冷散热模块不工作时，自动散热半导体39触发启动，通过自动散热半导体39将驱动器3内部产生的前期热量带走，防止驱动器3内部热量蓄积升温。在本发明的实施例中，自动散热半导体39的冷端面向上侧电路板，热端则紧贴于下沉槽351中，下沉槽351中设有用于安装固定自动散热半导体39的固定架391。在自动散热半导体39工作时，冷端温度较低，热端温度相对较高，通过冷端对驱动器壳体31内部进行制冷，热端则将热量传递至整个热传递底板35上，再由热传递底板35传递至散热底座1上，并由散热底座1传递至电机壳体21上，由液冷流道中的冷却液转移带走。

[0044] 进一步地，在本发明的优选实施例中，如图8、图9和图10所示，驱动器电路板组件包括主电路板34、悬空设在主电路板34上方的副电路板36，功率模块等热量产生较多的电路元件设在该主电路板34上，其余外围电路元件则设在副电路板36上。如图10所示，主电路板34的周侧通过第一脚柱341固定在驱动器壳体21的底部壳体上，副电路板36通过第二脚柱361固定在主电路板34上。其中，副电路板36的面积小于主电路板34的面积，倒置安装的处理器模块38，其散热端通过散热硅脂与热传递底板35密贴连接，引脚端则电连接于主电路板34的下表面一侧，功率模块等热量产生较多的电路元件焊接固定在主电路板34的上表面一侧，通过该倒置安装结构，可以使得处理器模块38的热量更快传递出去。为避免主电路板34上的功率模块等电路元件产生的热量热辐射到副电路板36上，在主电路板34和副电路板36之间还设有中间隔热板37，该中间隔热板37通过第二脚柱361固定。其中，中间隔热板37的面积略大于副电路板36的面积，且小于主电路板34的面积。

[0045] 进一步地，在本发明的优选实施例中，如图12、图13、图14和图15所示，散热底座1上的第二热传导表面为铣平的驱动器导热安装面11，该驱动器导热安装面11与驱动器3的底部表面紧密贴合。散热底座1上的第一热传导表面为弧形结构，包括与电机壳体21的液冷传导区段表面紧密贴合连接的液冷导热部12、与电机尾端散热罩固定连接的后固定部13，以及与电机前端固定连接的前固定部14。其中，该驱动器导热安装面11在对应后固定部13的中心区域部位开设有贯通后固定部13的第二出线口15，连接驱动器3和电机2的导线依次通过第一出线口33和第二出线口15，使得两者之间的连接导线不外置露出，使两者之间的电路线实现封闭式安装。为了加强驱动器2的密封性能，如图12所示，该驱动器导热安装面11在其周沿开设有闭环的矩形密封槽16，矩形密封槽16中设有与驱动器壳体31底部密贴的矩形密封圈，第二出线口15位于矩形密封槽16围合区域的内部。通过矩形密封圈可以使驱动器3与散热底座1之间的安装面保持密封状态，避免水或灰尘从两者安装结合面之间的缝隙进入到驱动器3的底部开口中。作为本发明的一种优选实施方式，该矩形密封槽16的宽度设置为2mm，深度设置为1.5mm。

[0046] 进一步地，在本发明的优选实施例中，如图12和图13所示，该前固定部14的两侧向前延伸，成型有固定加强臂141，该固定加强臂141的末端成型有与电机前端轴罩相固定的固定脚142。前固定部14配合后固定部13将驱动器3牢牢地固定在电机2上，避免电机2工作产生振动将驱动器3振脱。如图13所示，该液冷导热部12成型有与电机壳体21的液冷传导区段表面相适配的第一弧面121，后固定部13成型有与电机尾端散热罩的圆周侧表面相适配的第二弧面131，固定脚142的下表面成型有与电机前端的圆周侧表面相适配的第三弧面1421。通过该第一弧面121、第二弧面131以及第三弧面1421，可以使驱动器3紧密贴合安装在电机2上，使电机与散热底座之间的安装结合面之间完全贴合，提高热传递效率。

[0047] 进一步地，在本发明的优选实施例中，如图13所示，为适应电机2的表面结构形态，该第一弧面121与第二弧面131之间成型有过渡衔接的后斜面台阶122，第一弧面121与第三弧面1421之间成型有过渡衔接的前斜面台阶123。如图14和图15所示，分别为散热底座1在前后端的正视图，其中，如图13所示，后斜面台阶122和前斜面台阶123的坡面朝向相对，可对散热底座提供防脱限位的作用，进一步地加强散热底座1与电机2之间的安装稳定性。如图12和图13所示，驱动器导热安装面11在矩形密封槽16围合区域的内部开设有贯通的第一驱动器安装孔17，该第一驱动器安装孔17在驱动器导热安装面11的一端孔口具有沉孔台阶。安装螺钉的螺帽沉设在该第一驱动器安装孔17的沉孔台阶中，通过设在第一驱动器安装孔17中的安装螺钉将驱动器3牢牢固定在散热底座1上。如图12和图13所示，驱动器导热安装面11在前后两侧沿分别开设有一列用于固定驱动器壳体的第二驱动器安装孔18，其中，该第二驱动器安装孔18位于矩形密封槽16围合区域的内侧边缘，通过布置在前后沿两组第二驱动器安装孔18中的安装螺丝可以将驱动器3的壳体周沿牢牢固定在驱动器导热安装面11上，避免驱动器3的壳体周沿与驱动器导热安装面11之间产生较宽的未闭合缝隙，提高了两者安装结合面之间的密封性。

[0048] 进一步地，在本发明的优选实施例中，如图13所示，散热底座1通过螺钉安装结构与电机2固定，该螺钉安装结构包括开设在驱动器导热安装面11在对应后固定部13位置处呈四角分布的后电机固定安装孔19，以及设在固定脚142上的前电机固定安装孔1422，其中，该后电机固定安装孔19为贯通孔。在一些实施例中，该散热底座1还可采用直接焊接的方式与电机2进行固定，散热底座1一般选用铝合金为主，也可选用铁材料。本发明通过散热底座可使驱动器与电机一体化，同时使驱动器具有防尘防水功能，安装方便，可进一步地减少安装空间，通过散热底座在驱动器和电机之间建立热传递桥梁，可实现驱动器的快速降温。需要说明的是，本发明的散热底座适用于具备液冷散热的电机与驱动器的结合，通过该散热底座建立的散热桥梁，可对驱动器进行缩简设计，即无需在驱动器的内部或外部另行设置诸如现有技术中的散热风扇、散热翅片散热结构。另外，特殊的一体式装配结构还可以为驱动器提供防水防尘功能，使得本发明的一体化设备可以应用于灰尘较重的工况条件下。

[0049] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内，本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。