[发明专利]一种用于超磁致伸缩换能器的集成散热结构

说明书

本发明涉及一种用于超磁致伸缩换能器的集成散热结构，该结构从两方面进行换能器的内部降温。一方面是减小发热，为了抑制永磁环的涡流损耗先将完整永磁环分割得到瓦片状永磁环，并将瓦片状永磁环涂覆绝缘漆；其次为了抑制3D打印铜合金骨架的涡流损耗在集成骨架的两端圆盘结构内部及中间圆管结构内部设计纵横交错的“十”字型细缝，并在左右骨架的表面涂覆绝缘漆。另一方面是增加传热，将永磁环放置结构和线圈缠绕结构集成为一个骨架，为了便于安装瓦片状的永磁环，该骨架分为左右可分开的两部分，左右骨架在瓦片状永磁环安装好后，通过上下两端的卯榫结构来装配成一个整体骨架；其次是在装配中会产生空气间隙的地方涂覆导热硅脂。

技术领域

本发明涉及一种用于超磁致伸缩换能器的集成散热结构，属于超磁致伸缩换能器技术领域。

背景技术

超磁致伸缩换能器在工作状态下进行电能-磁能-机械能的能量转换过程时，会不可避免地产生能量损耗，能量损耗的方式包括涡流损耗、电阻损耗、磁滞损耗等。损耗的能量无法向外输出，而是以热量的形式发散，不仅降低了器件整体的能量转换效率，而且导致换能器内部元件温度迅速升高。

换能器中的超磁致伸缩材料具有温度效应，在低温或高温下，材料的磁致伸缩系数都会随温度改变产生明显变化，只有在0～80℃的温度范围内，超磁致伸缩材料的磁致伸缩系数才比较稳定。此外永磁材料的磁性能也会因为高温环境而降低，因此为了使超磁致伸缩换能器达到较优的服役性能，需要对换能器内产生的涡流损耗等进行抑制，并采取相应措施对换能器进行散热优化，将换能器内部温度控制在合理范围，从而提高能量转换效率并稳定超磁致伸缩材料的磁致伸缩系数，使换能器能够高效稳定地工作。

由于换能器内部空间有限，无法添加额外的独立冷却系统，所以必须对换能器进行散热优化，增强换能器内部的热传导能力，避免核心驱动单元由于温度过高而导致性能降低。核心驱动单元温度过高的主要原因包括传统骨架导热系数不高，各部件之间存在空气间隙等。而3D打印铜合金技术的兴起为解决换能器内骨架导热系数低和各部分集成度不高的问题提供了新思路。

发明内容

本发明技术解决问题：解决了永磁环发热功率高的问题，提供将永磁环切割并涂覆绝缘漆的瓦片状永磁环，间接改善了核心驱动单元的散热；减少了涂覆绝缘漆后的3D打印铜合金骨架仍会因为涡流损耗产生的热量，将集成骨架的两端圆盘结构内部及中间圆管结构内部设计纵横交错的“十”字型细缝，通过抑制涡流损耗来减小发热；解决了传统散热结构集成度不高，永磁环放置结构和线圈缠绕结构之间存在不利于热量传导的间隙问题，提供将永磁环放置结构和线圈缠绕结构集成的整体骨架；克服了组装时的缝隙不利于热传导的问题，在装配中会产生空气间隙的地方通过涂覆导热硅脂来减小间隙，例如在组装时将驱动线圈与外套壳间的缝隙填充导热硅脂，实现高效的热传递。

本发明技术解决方案：一种用于超磁致伸缩换能器的集成散热结构，包括：顶部端盖、外套壳、底部端盖、驱动线圈、集成骨架、瓦片状永磁环、核心驱动单元；瓦片状永磁环贴合在集成骨架内壁上的瓦片状永磁环贴合槽内，左骨架和右骨架在贴合好瓦片状永磁环后通过各自的卯榫连接处自上而下错位装配，装配好后即为一个整体的骨架。

所述的集成骨架分为左骨架和右骨架，左骨架上的结构包括左骨架的第一卯榫连接处、左骨架的第二卯榫连接处、左骨架的第三卯榫连接处、左骨架的第四卯榫连接处、左骨架的瓦片状永磁环贴合槽、左骨架两端圆盘结构内部的“十”字型细缝、左骨架中间圆管结构内部的“十”字型细缝。

优选地，其中，左骨架两端圆盘结构内部的“十”字型细缝和左骨架中间圆管结构内部的“十”字型细缝的尺寸范围需要根据左骨架的整体尺寸和3D打印铜合金技术的打印精度来确定；可选地，左骨架两端圆盘结构内部的“十”字型细缝和左骨架中间圆管结构内部的“十”字型细缝均为1～2mm；优选地，细缝宽度为1～2mm即可达到减小涡流损耗的效果。