直線電機(jī)高效熱控技術(shù)解析與分享

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，直線傳動(dòng)模組廣泛應(yīng)用于電子與半導(dǎo)體設(shè)備、精密數(shù)控機(jī)床、高端醫(yī)療器械等領(lǐng)域。直線模組包括直線電機(jī)和控制器，而直線電機(jī)具有高精度、長行程、高負(fù)載和高速度等特點(diǎn)。

直線電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其內(nèi)部電流通過電機(jī)繞組會產(chǎn)生歐姆熱，同時(shí)機(jī)械摩擦和內(nèi)部電阻也會造成熱量。這些熱量如果不能及時(shí)散發(fā)，會導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)部溫度急劇上升，進(jìn)而影響電機(jī)的性能和壽命。因此，直線電機(jī)的熱管理技術(shù)不僅關(guān)乎電機(jī)的安全運(yùn)行，還直接影響其工作效率和使用壽命。

目前直線電機(jī)主要采用自然風(fēng)冷和液冷，其原理是電機(jī)繞組通過絕緣層和鐵芯等將熱量傳至外殼，再由空氣或液態(tài)工質(zhì)將熱量耗散，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，但缺點(diǎn)非常明顯。一是在液冷散熱因散熱路徑長會造成電機(jī)內(nèi)部局部溫度高、溫差較大，大部分時(shí)候造成反效果；二是載制冷劑泄露風(fēng)險(xiǎn)大，有安全隱患；三是風(fēng)冷效果不明顯，存在散熱不均勻等風(fēng)險(xiǎn)。

（1）不能對遠(yuǎn)離液冷板的部分進(jìn)行有效冷卻，同時(shí)電機(jī)內(nèi)部形成較大的溫差。電機(jī)內(nèi)部溫度不均勻，無論是間接液冷還是制冷工質(zhì)直冷，是電直線電機(jī)壽命的衰減及異常發(fā)熱的主要成因。

（2）散熱路徑長，熱阻較大，直線電機(jī)長期運(yùn)行過程中熱量易堆積，甚至出現(xiàn)“燒機(jī)”現(xiàn)象。

（3）無法防止與抑制直線電機(jī)異常發(fā)熱。直線電機(jī)高溫環(huán)境工作、供電電壓超出/低于額定電壓、內(nèi)外部短路等，都會引發(fā)直線電機(jī)的異常溫升。如果電機(jī)內(nèi)部熱量無法有效散發(fā)，局部溫度高于電機(jī)內(nèi)部的破壞溫度會導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行效率低，甚至是“燒機(jī)”。傳統(tǒng)的直線電機(jī)熱管理技術(shù)由于無法有效散發(fā)電機(jī)內(nèi)部異常發(fā)熱，造成嚴(yán)重的安全問題。

在高精密數(shù)控機(jī)床的直線電機(jī)中，暢能達(dá)采用液冷散熱方案，成功地將50W功率下的電機(jī)最高溫度降低了42.5℃，由125℃降至82.5℃。這一方案不僅提高了電機(jī)的散熱效率，還使得在同等溫度下電機(jī)的功率可以翻倍（100W）。該方案采用超薄均熱板技術(shù)，通過內(nèi)部形成的氣液相變循環(huán)，將繞組組件在工作時(shí)產(chǎn)生的歐姆熱均勻傳遞至液冷板中帶走，從而實(shí)現(xiàn)了高效散熱。

直線電機(jī)的熱管理技術(shù)是確保其安全運(yùn)行和延長使用壽命的關(guān)鍵。通過合理選擇散熱方式、選用高效的散熱材料、設(shè)計(jì)合理的熱管理系統(tǒng)以及引入智能化控制策略，可以有效解決直線電機(jī)的散熱問題。