[发明专利]一种电机冷却控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机冷却控制系统及控制方法。

背景技术

电机广泛应用于精密定位装置中，如光刻机上的工件台，但电机热耗会导致各种问题：如周边部件膨胀会造成对准误差；空气折射改变会导致精密测量系统的噪音；线圈电阻导致热量产生，而该热量又会进一步导致更大电阻。

由于光刻机领域对环境的要求尤其苛刻，故需保持电机外表恒温，温度偏差在0.1℃范围内，而针对动线圈电机，其热耗功率通常达2千瓦左右，故通常需要一种冷却装置，如图1所示，该装置包括一个和热源电机线圈直接接触的冷却元件，所述冷却元件具有导热不导电的作用，冷却元件与环境接触，其外表面保持恒温是冷却系统的主要控制目标，冷却元件中间配置可供冷却液流动的导管，冷却液的流动将电机产生的热量传递到系统之外，冷却液的属性、流速和流量将决定冷却效率。

所述冷却元件作为电机热源和环境的缓冲层，其基本热传导公式如下：

W＝CpρνAΔT，其中，W为热功耗，Cp为流体特定热参量，ρ为密度，ν为流速，A为冷却面，ΔT为冷却液升温。

目前，电机冷却控制系统为达到冷却效果，通常是把冷却液作为恒温控制对象，请继续参考图1，具体方法包括：使用冷却液通过围绕线圈的导管将热量吸收并带走，包括一个温度调节装置，用以调节冷却液的温度，使其到达电机的设定温度(比如:23℃)，一个压力调节装置，用以调节热动力在冷却液到达与该设定温度时对应的饱和压力，这意味着冷却液一旦吸收电机热量后,将达到沸点，冷却液处于沸点，意味着温度和压力处于热动力依赖关系状态，冷却液吸收电机热量后转换成分子间势能，温度保持恒定。但由于电机功率不断发生变化，热耗散随负载而变化，而冷却液物理属性限制了所能吸收的最大热量，由上述热传导公式可知，欲限制升温势必提高流量或降低功耗，提高流量的一个办法是提高流速，而冷却液流速如何适应热耗的动态变化是个需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机冷却控制系统及控制方法，以使得电机冷却控制系统中流速能够较好的适应电机负载和热量的变化。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电机冷却控制系统及控制方法，所述电机冷却控制系统包括：冷却元件、导管以及流量控制单元，所述冷却元件与电机线圈相接触，所述导管与所述冷却元件相连接，所述导管中设有流动的冷却液，所述流量控制单元对所述冷却液进行控制，所述电机线圈、冷却元件以及冷却液中分别设有第一、第二和第三温度传感器，所述第一、第二和第三温度传感器分别与所述流量控制单元相连。

较佳地，所述流量控制单元包括控制器、压力调节装置和温度调节装置，所述第一、第二和第三温度传感器以及压力调节装置和温度调节装置分别与所述控制器相连。

较佳地，还包括液泵，所述液泵与所述导管的一端相连。

较佳地，所述控制器与所述液泵相连。

本发明还提供了一种电机冷却控制控制方法，应用于如上所述的电机冷却控制系统，其步骤包括：

S1：所述第一、第二和第三温度传感器分别测量所述电机线圈、冷却元件以及冷却液的温度；

S2：计算S1步骤中所测的电机线圈、冷却元件以及冷却液三者温度的变化梯度；

S3：以S2步骤所得的变化梯度作为所述流量控制单元的输入参量；

S4：所述流量控制单元分别对冷却液进行流量、压力以及温度的调节；

S5：循环S1至S4的步骤，直至所述第一、第二和第三温度传感器所测的温度相同。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明提供的电机冷却控制系统及控制方法，该系统包括：冷却元件、导管以及流量控制单元，所述冷却元件与电机线圈相接触，所述导管与所述冷却元件相连接，所述导管中设有流动的冷却液，所述流量控制单元对所述冷却液进行控制，所述电机线圈、冷却元件以及冷却液中分别设有第一、第二和第三温度传感器，所述第一、第二和第三温度传感器分别与所述流量控制单元相连。本发明利用所述第一、第二和第三温度传感器分别对所述电机线圈、冷却元件以及冷却液中的温度进行测量，并利用三者之间的梯度差作为流量控制单元的输入参量，对所述冷却液进行闭环冷却，提高调节所述冷却液流速的时间提前量，从而提高电机的散热效果。

附图说明

图1是现有的电机冷却控制系统的框图；

图2是本发明一具体实施方式的电机冷却控制系统的框图；

图3是本发明实施例一的电机冷却控制系统的结构示意图；

图4是本发明实施例二的电机冷却控制系统的结构示意图；