直冷式伺服驱动单元及机床控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及机床控制系统技术领域，具体为一种直冷式伺服驱动单元及机床控制系统。


背景技术：

2.伺服驱动单元做为机床控制系统的主要器件，正常工作时装配于电气柜中，但做为功率器件，其热耗大，要求驱动单元本身有良好的散热性能，同时也需电气柜能及时排出热量，否则伺服驱动单元内主要发热器件模块内温度急骤上升，直至烧毁模块。
3.目前驱动单元常规散热方式为：模块紧贴在铝型材导热基板上，热量从模块传递到导热基板，接着热量通过导热基板传递至型材翅片上，然后风扇强迫风冷翅片，所有热量再通过对流传递至柜内空气中，小功率发热热量在小温升的情况可以通过电气柜壁传递至柜外，中小功率可以安装装热交换器换热勉强满足散热，中大功率必须安装空调(成本高)或柜体开进出风口并安装风扇强迫风冷电气柜(易污染柜内器件，时间长积尘散热变差)，不管哪种方式，要么体积大，要么成本高，性价比低。
4.现有两种常规散热方式为：一种是背吹风型，出风风向与导热基板垂直，进出口空气易混合，效果较差；第二种是上部抽风型，下进上出，风向与导热基板平行，不管方式一还是方式二，伺服驱动单元始终安装在电气柜内，热量直接散热至柜内，必须考虑冷却电气柜，否则柜内温升过高，模块温度相应升高，不仅会烧毁模块，也会大幅降低柜内电子器件使用寿命，特别对于中大功率伺服驱动单元，常规冷却效果差，必须加装空调，即使加装空调，也非直冷式散热，效率与性价比不高。目前中大功率伺服驱动单元，迫切需要一种新型散热方式，提高性价比。


技术实现要素：

5.本实用新型的首要目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种直冷式伺服驱动单元。
6.本实用新型的第二个目的在于提供一种机床控制系统。
7.为了实现首要目的，本实用新型提供如下技术方案：
8.一种直冷式伺服驱动单元，包括驱动单元主体、压缩机和冷凝器；所述驱动单元主体包括防护罩、控制板、导热基板、发热模块和铜管；所述控制板和所述导热基板安装在所述防护罩内；所述发热模块安装在所述导热基板上；所述铜管包括基部、第一连接部和第二连接部，所述基部敷设在导热基板内并与所述发热模块上下对应，所述第一连接部露出导热基板并连接所述压缩机，所述第二连接部露出导热基板并连接所述冷凝器；所述压缩机与所述冷凝器相连。
9.作为一种优选方案，所述第二连接部和所述冷凝器通过毛细管相连。
10.作为一种优选方案，所述毛细管和所述冷凝器之间设置过滤器。
11.作为一种优选方案，所述导热基板设置加厚区，所述铜管的基部敷设在所述加厚
区。
12.作为一种优选方案，所述温度电阻安装在所述导热基板上并与所述发热模块的位置上下对应，所述温度电阻与所述控制板电连接。
13.作为一种优选方案，所述导热基板设有一模块贴合面，用以安装所述发热模块，所述模块贴合面通过精加工制成。
14.作为一种优选方案，所述模块贴合面的平面度为0.01mm。
15.作为一种优选方案，所述模块贴合面的粗糙度为0.8μm。
16.为了实现第二个目的，本实用新型提供如下技术方案：
17.一种机床控制系统，其特征在于，包括如上所述的直冷式伺服驱动单元。
18.与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
19.1、本实用新型提供的直冷式伺服驱动单元包括驱动单元、压缩机、冷凝器，压缩机与冷凝器可选用空调用标准器件，价格便宜，因发热模块与制冷剂温差大，相同压缩机运行功率，传热效率比空调传热效率高得多，绿色环保；
20.2、发热模块热耗热量直接通过冷媒带至柜外冷凝器，通过冷凝器排放到大气中，电气柜内温度低，无需强迫风冷，电气柜可封闭设计，这样能保证电气柜内的长久清洁，延长柜内电子器件使用寿命，同时电气柜结构设计简单，降低电气柜的制作成本；
21.3、直冷式伺服驱动单元基板无翅片，因此，与用常规伺服驱动单元比，伺服驱动单元可降低整体高度，减小电气柜深度尺寸设计；
22.4、铜管敷设在导热基板所述加厚区，设置加厚区用以埋设铜管，无需做大整块基板的厚度，节省材料，相比常规设计散热器质量轻，通过温度电阻接入控制电路控制压缩机的运行制冷量，能始终确保模块在最佳温度下工作，保证了产品运行稳定，提高产品使用寿命；
23.5、导热基板的背部设置温度电阻，可控制压缩机运行时的制冷量，达到控制模块最佳工作温度的方式。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
25.图1是直冷式伺服驱动单元的立体图；
26.图2是直冷式伺服驱动单元的后视图；
27.图中：
28.1、驱动单元主体；11、导热基板；111、模块贴合面；112、加厚区；12、铜管；121、第一连接部；122、第二连接部；13、发热模块；14、温度电阻；2、压缩机；3、冷凝器；4、毛细管；5、过滤器。
具体实施方式
29.为便于更好地理解本实用新型的目的、结构、特征以及功效等，现结合附图和具体
实施方式对本实用新型作进一步说明。应注意的是，图中示出的特征不是必须按照比例绘制。此外，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
31.实施例
32.如图1-2，本实例提供一种直冷式伺服驱动单元，可被配置在机床数控系统中。直冷式伺服驱动单元包括配置在电气柜内的驱动单元主体1及配置在电气柜外的压缩机2和冷凝器3。其中，驱动单元主体1包括防护罩、控制板、导热基板11、发热模块13和铜管12；控制板和导热基板11安装在防护罩内；发热模块13安装在导热基板11上；铜管12包括基部、连接基部的第一连接部121和第二连接部122，铜管12内设置制冷剂。基部敷设在导热基板11内并与发热模块13上下对应，第一连接部121露出导热基板11并连接压缩机2，以供中温低压的气体流出。第二连接部122露出导热基板11并连接冷凝器3，以供低温低压的气液混合体留入基部；压缩机2与冷凝器3相连。
33.如图1，第二连接部122和冷凝器3通过毛细管4相连，毛细管4和冷凝器3之间设置过滤器5。
34.如图2，导热基板11设置加厚区112，铜管12的基部敷设在加厚区112。导热基板11采用铝合金压铸制作包敷铜管12，无需做大整块基板的厚度，其余位置可减薄轻量化设计，同等功率msh-450伺服驱动单元，常规设计散热器重量达11kg，仅在电气柜散热设计优良时，勉强能满足使用要求，且始终处在较高温度中工作，影响使用寿命；而直冷式发热基板重量为2.6kg，因散热效率高，通过温度电阻14接入控制电路控制压缩机2的运行制冷量，能始终确保模块在最佳温度下工作，保证了产品运行稳定，提高产品使用寿命。
35.如图2，驱动单元主体1还包括温度电阻14，温度电阻14安装在导热基板11上并与所述发热模块13上下对应，温度电阻14与控制板电连接。温度电阻14与控制电路连接，控制压缩机2的运行，达到精准控制发热模块最佳工作温度，保证发热模块的运行效率。
36.如图1，导热基板11设有一模块贴合面111，用以安装发热模块13，模块贴合面111与加厚区112上下对应。模块贴合面111通过精加工制成。本实施例中，模块贴合面111的平面度为0.01mm；模块贴合面111的粗糙度为0.8μm，利于降低接触热阻。
37.如图1-2，该直冷式伺服驱动单元的工作原理如下：
38.作业时，模块热量传递至导热基板11，导致铜管12温度升高，铜管12内制冷剂快速吸取热量汽化，压缩机2将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态，并送至柜外冷凝器3进行冷却，热量经冷凝器3排放至大气中，制冷剂经冷却后变成中温高压的液态制冷剂进入干燥瓶进行过滤与去湿，中温液态的制冷剂经毛细管或膨胀阀(节流部件)节流降压，变成低温
低压的气液混合体(液体多)，制冷剂经过导热基板11时吸收发热模块13热量而汽化，变成气态，然后再回到压缩机2继续压缩，继续循环进行制冷，同时通过检测模块温度，控制压缩机2的运行，从而精准控制模块最佳工作温度。
39.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。