一种机器人关节模组的散热结构的制作方法

本发明涉及机器人，具体是一种机器人关节模组的散热结构。

背景技术：

1、一体化关节模组是人形机器人、四足仿生机器人的核心动力单元，由电机、减速器、编码器、驱动器集成而成，直接决定机器人的负载能力、运动速度与持续工作时长，当前机器人行业快速发展，下游应用场景对关节模组的输出扭矩、峰值功率要求持续提升，模组内置电机长期高负载运行时会产生大量热量，若散热系统无法及时导出积聚热量，电机温升将快速达到保护阈值，触发降功率限流，造成输出扭矩大幅衰减，严重限制机器人整机承载与动态运动性能。

2、现有机器人关节散热方案多依靠金属外壳自然热传导散热，散热效率完全受壳体表面积、环境温度限制，部分改进型关节仅在外壳外侧增设简易散热筋片，仅能提升外壳表面被动散热能力，无法解决腔体内部积热问题，当机器人长时间高负载、连续作业时，内部温升会快速超标，高温会降低驱动电机绝缘层使用寿命，加速内部线缆老化、软化，存在短路故障风险，减速器润滑油脂受高温影响粘度下降、易挥发失效，齿轮副磨损加剧，直接缩短关节模组整体使用寿命。

3、因此，本发明提供一种机器人关节模组的散热结构，以解决上述问题。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、本发明提供一种机器人关节模组的散热结构，旨在解决背景技术中所提出的问题。

3、（二）技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机器人关节模组的散热结构，包括前盖、外壳、转轴、后盖、从动齿轮、主动齿轮、封盖和保护罩，所述前盖、外壳与后盖依次装配合围形成关节主体支撑壳体，所述前盖、外壳与后盖内部一体成型连通的环形贯穿水道，水道内部填充冷却液，所述转轴同轴穿设于外壳内部，所述转轴一端与电机传动连接，所述电机设置在外壳的内部，所述转轴延伸至后盖一侧的杆体分别同步连接主动齿轮与扇叶，所述后盖的一侧设置有安装腔体，所述主动齿轮与从动齿轮啮合传动并安装在安装腔体内，所述后盖设置与环形水道连通的冷却液进水口、出水口，所述封盖密封盖合在后盖外侧并与后盖围成密闭储液腔，所述保护罩覆盖于扇叶外侧。

5、作为本申请一种优选的技术方案，所述后盖内部设有轴承室，轴承室内装配支撑轴承，所述转轴穿过支撑轴承内圈后与主动齿轮紧固连接。

6、作为本申请一种优选的技术方案，所述封盖中心开设转轴过孔，所述转轴穿过转轴过孔后与扇叶紧固连接，所述电机驱动转轴同步带动主动齿轮、扇叶同步旋转。

7、作为本申请一种优选的技术方案，所述主动齿轮与从动齿轮组成齿轮水泵，所述主动齿轮啮合带动从动齿轮反向转动，齿轮水泵副运转将冷却液从出水口加压输送至进水口，驱动冷却液在前盖、外壳、后盖的环形水道内闭环循环流动。

8、作为本申请一种优选的技术方案，所述封盖外表面一体成型放射状散热鳞片，所述扇叶跟随转轴旋转形成定向气流，气流持续吹扫封盖外表面的放射状散热鳞片，对密闭储液腔内的冷却液强制风冷降温。

9、作为本申请一种优选的技术方案，所述保护罩表面均匀开设通风通孔，保护罩完全包覆扇叶外周，隔绝外部异物接触扇叶旋转区域。

10、作为本申请一种优选的技术方案，所述前盖、外壳与后盖之间装配处设置密封垫圈，防止环形水道内部冷却液渗漏。

11、作为本申请一种优选的技术方案，所述转轴与主动齿轮、扇叶均采用过盈配合实现刚性同步传动，保证三者转速完全一致。

12、作为本申请一种优选的技术方案，所述保护罩通过螺栓可拆卸固定于封盖外侧，便于后期对扇叶进行检修维护。

13、作为本申请一种优选的技术方案，所述后盖的进水口、出水口分别位于环形水道两端，进水口对应封盖储液腔，出水口对接齿轮水泵副的加压输出端。

14、（三）有益效果

15、本发明提供一种机器人关节模组的散热结构，并通过设置的前盖、外壳、转轴、后盖、从动齿轮、主动齿轮、封盖、扇叶、保护罩和电机配合使用，将液冷循环机构、风冷散热结构全部集成于关节模组内部，依靠模组自身电机输出动力同步驱动主动齿轮与从动齿轮组成的齿轮水泵与扇叶，无需额外配置外置水冷机组、独立驱动水泵与外接风扇供电线路，前盖、外壳与后盖内部一体成型连通式环形贯穿水道，水道紧贴电机发热腔体布置，冷却液可直接与电机高温壳体充分换热，相比传统外壳外表面自然散热、外置管路集中液冷，热量传导路径更短、换热面积更大，能够快速带走电机高负载运行产生的热量，后盖内主动齿轮、从动齿轮构成一体式齿轮水泵，直接由转轴取力驱动，电机运转即可同步带动冷却液闭环循环，电机转速越高、发热越大时，冷却液循环流速同步提升，散热强度随热负荷自适应匹配，控温效果更稳定，转轴同步联动扇叶旋转，气流持续吹扫封盖外侧放射状散热鳞片，对水道循环后的高温冷却液实施二次强制风冷降温，进一步提升液冷持续换热上限，保护罩可拆卸罩设于扇叶外侧，表面开设通风通孔，既保障风冷气流正常流通，又可隔离外部线缆、异物、人体肢体接触高速旋转的扇叶，提升设备使用安全性。

1.一种机器人关节模组的散热结构，包括前盖（1）、外壳（2）、转轴（3）、后盖（4）、从动齿轮（5）、主动齿轮（6）、封盖（7）和保护罩（9），其特征在于：所述前盖（1）、外壳（2）与后盖（4）依次装配合围形成关节主体支撑壳体，所述前盖（1）、外壳（2）与后盖（4）内部一体成型连通的环形贯穿水道，水道内部填充冷却液，所述转轴（3）同轴穿设于外壳（2）内部，所述转轴（3）一端与电机（10）传动连接，所述电机（10）设置在外壳（2）的内部，所述转轴（3）延伸至后盖（4）一侧的杆体分别同步连接主动齿轮（6）与扇叶（8），所述后盖（4）的一侧设置有安装腔体，所述主动齿轮（6）与从动齿轮（5）啮合传动并安装在安装腔体内，所述后盖（4）设置与环形水道连通的冷却液进水口、出水口，所述封盖（7）密封盖合在后盖（4）外侧并与后盖（4）围成密闭储液腔，所述保护罩（9）覆盖于扇叶（8）外侧。

2.根据权利要求1所述的一种机器人关节模组的散热结构，其特征在于：所述后盖（4）内部设有轴承室，轴承室内装配支撑轴承，所述转轴（3）穿过支撑轴承内圈后与主动齿轮（6）紧固连接。

3.根据权利要求2所述的一种机器人关节模组的散热结构，其特征在于：所述封盖（7）中心开设转轴过孔，所述转轴（3）穿过转轴过孔后与扇叶（8）紧固连接，所述电机（10）驱动转轴（3）同步带动主动齿轮（6）、扇叶（8）同步旋转。

4.根据权利要求3所述的一种机器人关节模组的散热结构，其特征在于：所述主动齿轮（6）与从动齿轮（5）组成齿轮水泵，所述主动齿轮（6）啮合带动从动齿轮（5）反向转动，齿轮水泵副运转将冷却液从出水口加压输送至进水口，驱动冷却液在前盖（1）、外壳（2）、后盖（4）的环形水道内闭环循环流动。

5.根据权利要求4所述的一种机器人关节模组的散热结构，其特征在于：所述封盖（7）外表面一体成型放射状散热鳞片，所述扇叶（8）跟随转轴（3）旋转形成定向气流，气流持续吹扫封盖（7）外表面的放射状散热鳞片，对密闭储液腔内的冷却液强制风冷降温。

6.根据权利要求5所述的一种机器人关节模组的散热结构，其特征在于：所述保护罩（9）表面均匀开设通风通孔，保护罩（9）完全包覆扇叶（8）外周，隔绝外部异物接触扇叶（8）旋转区域。

7.根据权利要求6所述的一种机器人关节模组的散热结构，其特征在于：所述前盖（1）、外壳（2）与后盖（4）之间装配处设置密封垫圈，防止环形水道内部冷却液渗漏。

8.根据权利要求7所述的一种机器人关节模组的散热结构，其特征在于：所述转轴（3）与主动齿轮（6）、扇叶（8）均采用过盈配合实现刚性同步传动，保证三者转速完全一致。

9.根据权利要求8所述的一种机器人关节模组的散热结构，其特征在于：所述保护罩（9）通过螺栓可拆卸固定于封盖（7）外侧，便于后期对扇叶（8）进行检修维护。

10.根据权利要求9所述的一种机器人关节模组的散热结构，其特征在于：所述后盖（4）的进水口、出水口分别位于环形水道两端，进水口对应封盖（7）储液腔，出水口对接齿轮水泵副的加压输出端。