CN110707870B - 变频器整合马达 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种变频器整合马达,包含其一外框、一马达本体、一端盖、一风扇、一变频器及一热传模块。马达本体容置于外框内而围设形成一散热风道,端盖对接闭合马达本体,且端盖与马达本体的外形相连续。风扇与马达本体连动旋转。变频器设置于外框的一外侧面。热传模块设置在端盖及风扇之间且热传模块热连接变频器,变频器通过热传模块传热至端盖及风扇之间且风扇驱动气流穿过热传模块热交换后沿端盖的外表面流入散热风道。因此,不需要再对应变频器附挂设置另外的风扇。
Description
技术领域
本发明涉及变频器整合马达,特别涉及一种简化变频器散热结构的变频器整合马达。
背景技术
以往常见的电驱动力输出装置为三向交流感应马达,其依据通电与否作为开关机制,其无法改变电压/频率比、载波频率比、转速等参数。因此,为提升马达稳定性、增加运转效率必须搭配对应的变频器作为驱动设备,其变频器组一般整合于一电控箱,并配置电路至马达。一般而言,马达在厂房内,电控箱则在厂房外,此配置耗费大量的配线资材以及配线作业时间。
IMD(Integrated motor drive)***的概念将马达与变频器整合,藉此简化马达与驱动***的零配件数量、简化马达与驱动***的安装复杂度,改善了前述的缺点。马达在运作中产生大量热能,一般藉由同轴连动的风扇散热,但变频器工作亦产生热能需要另外配置风扇散热。因此,现有的IMD散热结构体积尚难称精减,额外的风扇也需要对应配置控制器并且耗费额外的能源。
有鉴于此,本发明人遂针对上述现有技术,特潜心研究并配合学理的运用,尽力解决上述的问题点,即成为本发明人改良的目标。
发明内容
有鉴于上述现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种减化变频器散热结构的变频器整合马达。
本发明提供一种变频器整合马达,其包含一外框、一马达本体、一端盖、一风扇、一变频器及一热传模块。马达本体容置于外框内,马达本体包含穿设在外框内的一罩壳以及穿设在罩壳内的一旋转轴杆,罩壳与外框之间相互间隔配置而且罩壳围设形成一散热风道,旋转轴杆的二端分别形成穿出罩壳的一输出轴以及一连动轴。端盖套接连动轴,端盖对接闭合罩壳,且端盖与罩壳的外形相连续。风扇设置于连动轴而且与旋转轴杆连动旋转。变频器设置于外框的一外侧面,变频器包含一马达控制电路板。热传模块设置在端盖及风扇之间且热传模块热连接马达控制电路板,马达控制电路板通过热传模块传热至端盖及风扇之间且风扇驱动气流穿过热传模块热交换后沿端盖的外表面流入散热风道。
本发明的变频器整合马达,其热传模块与端盖可以一体相连接。热传模块与端盖可以相互分离配置,且热传模块与端盖之间形成一断热间隙。
本发明的变频器整合马达,其热传模块包含连接外框且热连接马达控制电路板的一导热座及以自导热座延伸至端盖及风扇之间的多个鳍片。鳍片相互平行间隔配置。各鳍片可以配合端盖的外形渐缩延伸。各鳍片的末端较佳地延伸不超过旋转轴杆。鳍片围绕旋转轴杆配置。各鳍片可以分别延伸至端盖并且一体连接端盖。各鳍片可以分别与端盖相互分离配置,且各鳍片的末端与端盖之间分别形成一断热间隙。端盖呈锥状且端盖自罩壳向风扇渐缩延伸,端盖与导热座之间围设形连通散热风道的一压缩风道,且鳍片容置在压缩风道之内。
本发明的变频器整合马达,其马达控制电路板的上设置有一晶体管,且热传模块连接马达控制电路板的位置对应晶体管。热传模块包含一热扩散组件,热扩散组件连接在导热座与晶体管之间且热扩散组件沿导热座的表面延伸。热扩散组件可以包含一金属片,且金属片的二面分别热连接导热座与晶体管。热扩散组件可以包含一均温板,且均温板的二面分别热连接导热座与晶体管。热扩散组件可以包含一热管,热管具有一蒸发段,晶体管热连接蒸发段。热管的蒸发段形成于热管的中段,且热管的二端分别形成一冷凝段,各冷凝段分别热连接导热座。
本发明的变频器整合马达,其罩壳的外侧可以延伸出多个鳍片,鳍片相互间隔配置且鳍片位于散热风道内。罩壳上的鳍片可以分别接续热传模块的各鳍片延伸配置。罩壳内设置有环绕旋转轴杆排列配置的多个马达定子,各马达定子分别接触罩壳的内壁而热连接罩壳外侧的鳍片。
本发明的变频器整合马达具有热传模块,且其藉由热传模块能够将设置在马达本体一侧的变频器的发热传递至风扇的气流通过路径之内,因此不需要再对应变频器附挂设置另外的风扇。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述,但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1及图2本发明第一实施例的变频器整合马达的示意图;
图3本发明第一实施例的变频器整合马达的部分结构的立体示意图;
图4本发明第一实施例的变频器整合马达的部分结构的立体分解示意图;
图5本发明第一实施例的变频器整合马达中的热传模块的立体分解示意图;
图6本发明第一实施例的变频器整合马达中的热传模块的热连接配置示意图;
图7本发明第一实施例的变频器整合马达的另一态样示意图;
图8及图9本发明第二实施例的变频器整合马达的示意图。
其中,附图标记
100 外框
200 马达本体
201a 散热风道
201b 散热风道
210 罩壳
211 鳍片
220 旋转轴杆
221 输出轴
222 连动轴
230 马达定子
240 马达转子
300 端盖
400 风扇
500 变频器
510 马达控制电路板
520 晶体管
600 热传模块
601 压缩风道
602 通口
603 断热间隙
610 安装座
620 导热座
621 鳍片
630 热扩散组件
630a 热扩散板
630b 热管
631b 蒸发段
632b 冷凝段
具体实施方式
参阅图1至图6,本发明的第一实施例提供一种变频器整合马达,包含其一外框100、一马达本体200、一端盖300、一风扇400、一变频器500及一热传模块600。
于本实施例中,外框100较佳地为二端开放的方形筒体,外框100的一端用于连接接受变频器整合马达输出动力的装置(例如泵、压缩机、叶轮…等)。
马达本体200容置于外框100内,马达本体200包含一罩壳210、一旋转轴杆220、多个马达定子230以及多个马达转子240。
于本实施例中,罩壳210较佳地为圆筒体,罩壳210穿设在外框100内且罩壳210的二端分别与外框100的二端开口对应配置,而且罩壳210围设形成至少一散热风道201a/201b。于本实施例中,一部分的散热风道201a由罩壳210与外框100之间相互间隔配置而围设形成,另一部分的散热风道201b则由罩壳210本身围设形成于其内。罩壳210的外侧延伸出多个鳍片211,鳍片211相互间隔配置且鳍片211位于罩壳210外的散热风道201a内;罩壳210的内壁面上则设置有环绕旋转轴杆220排列的多个马达定子230,各马达定子230分别接触罩壳210的内壁而热连接(thermal connect)罩壳210外侧的鳍片211。旋转轴杆220穿设在罩壳210内且较佳地与罩壳210共轴配置。旋转轴杆220的二端分别形成穿出罩壳210的一输出轴221以及一连动轴222。输出轴221用于输出动力。马达转子240环绕旋转轴杆220排列附设在旋转轴杆220上且马达定子230环绕马达转子240。
端盖300套接连动轴222,且端盖300对接闭合罩壳210,且端盖300与罩壳210的外形较佳地相连续。端盖300呈锥状且端盖300自罩壳210向风扇400渐缩延伸。
风扇400设置于连动轴222而且与旋转轴杆220连动旋转。变频器500设置于外框100的一外侧面,变频器500包含一马达控制电路板510。马达控制电路板510的上设置有一晶体管520(具体而言为一绝缘栅双极晶体管,Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)。
热传模块600设置在端盖300及风扇400之间,外框100与热传模块600的外形相连续,热传模块600与风扇400的外形相连续,变频器500与外框100及热传模块600的外形相连续。
热传模块600热连接马达控制电路板510,且热传模块600连接马达控制电路板510的位置对应晶体管520。
热传模块600包含一安装座610以及一导热座620,安装座610固定连接在外框100对应连动轴222的一端且环绕端盖300的至少一部分。于本实施例中,外框100环绕端盖300的一部分,安装座610环绕端盖300的另一部分,外框100与安装座610的外形相连续,端盖300与导热座620之间围设形成连通散热风道201a/201b的一压缩风道601,压缩风道601自风扇400向罩壳210渐缩延伸且散热风道201a/201b与压缩风道601的外形较佳地相连续,风扇400驱动气流通过渐缩的压缩风道601而被压缩加速,而后进入散热风道201a/201b以提高气流与罩壳210之间的热对流效率。导热座620设置于安装座610内侧且介于安装座610与端盖300之间,且导热座620可以藉由接触方式的直接连接或是间接连接的方式热连接马达控制电路板510。于本实施例,安装座610较佳地贯穿开设有一通口602以供导热座620通过通口602热连接马达控制电路板510。
导热座620延伸出多个鳍片621至端盖300及风扇400之间而容置在压缩风道601之内,且鳍片621相互平行间隔配置。于本实施例中,各鳍片621分别与端盖300相互分离配置,较佳地,各鳍片621的末端与端盖300之间分别间形成一断热间隙603。
热传模块600可以选择性地更包含一热扩散组件630,热扩散组件630连接在导热座620与晶体管520之间且热扩散组件630沿导热座620的表面延伸,藉此将晶体管520构成的点热源的发热扩散至导热座620上的各处。相较于将点热源输入导热座620后再藉由导热座620扩散,其能够更均匀地扩散热能。热扩散组件630可以包含至少一热管630b(heatpipe),于本实施例中,依据晶体管520发热量的需求较佳地设置有三个热管630b,各热管630b分别具有一蒸发段631b,蒸发段631b露出在安装座610的通口602,晶体管520藉由直接连接或是间接连接而热连接蒸发段631b。于本实施例中,热管630b的蒸发段631b较佳地形成于热管630b的中段,且热管630b的二端分别形成一冷凝段632b,藉此能够将热能由热管630b的各中段向热管630b的二端散。蒸发段631b、冷凝段632b分别热连接导热座620,因此热能够均匀分散后再输入导热座620,避免热能集中于热源(晶体管520)对应位置处的鳍片621。本发明不限定热扩散组件630的形式,例如于本实施例中,热扩散组件630也可以包含一热扩散板630a,热扩散板630a可以是一金属片,且金属片的二面分别热连接导热座620与晶体管520,于本实施例中金属片的二面分别直接连接热管630b及晶体管520。再者,热扩散板630a也可以是一均温板(vapor chamber),且均温板的二面分别热连接导热座620与晶体管520。
马达控制电路板510通过热传模块600传热至端盖300及风扇400之间且风扇400驱动气流穿过热传模块600热交换后沿端盖300的外表面流入散热风道201a/201b。于本实施例中,热传模块600与端盖300相互分离配置且热传模块600与端盖300之间形成一断热间隙603以阻断热能传递至端盖300,藉此将热能留置在压缩风道601***空气流较大的区域。再者,在旋转轴杆220的相对于热源所在侧的另一侧可以选择性地设置鳍片621以增加热交换面积,但本实施例中热传模块600的各鳍片621对应一部分的散热风道201b配置,因此各鳍片621的末端延伸不超过旋转轴杆220以减少压缩风道601中的气流阻力,且较佳地罩壳210上的鳍片211对应另一部分的散热风道201a配置而与热传模块600的鳍片621在散热风道201a/201b与压缩风道601相连而成的流道中相互错开,因此气流只通过罩壳210上的鳍片211与热传模块600的鳍片621的其中之一,藉此减少流场阻力以及在散热风道201a/201b或压缩风道601中的流场周向上维持风压平均分布,因此避免气流旋转撞击鳍片211/621表面而增加阻力,同时增加气流与罩壳210上的鳍片211的温差以增加流场下游的热换效率。
参阅图7,热传模块600的各鳍片621可以配合端盖300的锥状外形渐缩延伸而在有限的空间中增加鳍片621与气流的热交换面积。于本实施例中,罩壳210上的鳍片211用于发散马达定子230内的热能,故其为放射状延伸配置;热传模块600的鳍片621用于将外框100以外的热能导入压缩流道内,因此依据其热传的需求方向配置为互平行延伸,因此将罩壳210上的鳍片211与热传模块600的鳍片621为相互分离配置以避免气流通过不同配置方式的鳍片211/621增加流场阻力。但本发明不以此为限,罩壳210上的鳍片211也可以配置为互平行延伸且也可以分别接续热传模块600的各鳍片621延伸配置。
参阅图8及图9,本发明的第二实施例提供一种变频器整合马达,包含其一外框100、一马达本体200、一端盖300、一风扇400、一变频器500及一热传模块600。其中外框100、马达本体200、风扇400及变频器500如同前述第一实施例,故于此不再赘述。本实施例与第一实施例主要不同之处在于热传模块600与端盖300为一体相连接,其具体结构说明于后。
热传模块600包含连接外框100且热连接马达控制电路板510的一导热座620及以自导热座620延伸至端盖300及风扇400之间的多个鳍片621。热传模块600的至少一部分鳍片621分别自导热座620延伸至端盖300并且与端盖300一体连接。鳍片621围绕旋转轴杆220配置,而且热传模块600的各鳍片621可以配合端盖300的锥状外形渐缩延伸,除了如第一实施例所述可以在有限的空间中增加鳍片621与气流的热交换面积,更可避免在热传模块600与端盖300之间形成凹入的缺口或是倒勾的外形而更易于加工。
当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (19)
1.一种变频器整合马达,其特征在于,包含:
一外框;
一马达本体,容置于该外框内,该马达本体包含穿设在该外框内的一罩壳以及穿设在该罩壳内的一旋转轴杆,该罩壳与该外框之间相互间隔配置,而罩壳围设形成一散热风道,该旋转轴杆的二端分别形成穿出该罩壳的一输出轴以及一连动轴;
一端盖,套接该连动轴,该端盖对接闭合该罩壳,且该端盖与该罩壳的外形相连续;
一风扇,设置于该连动轴而且与该旋转轴杆连动旋转;
一变频器,设置于该外框的一外侧面,该变频器包含一马达控制电路板;及
一热传模块,设置在该端盖及该风扇之间且该热传模块热连接该马达控制电路板,该马达控制电路板通过该热传模块传热至该端盖及该风扇之间且该风扇驱动气流穿过该热传模块热交换后沿该端盖的外表面流入该散热风道,
其特征在于,该热传模块包含连接该外框且热连接该马达控制电路板的一导热座及以自该导热座延伸至该端盖及该风扇之间的多个鳍片。
2.根据权利要求1所述的变频器整合马达,其特征在于,该热传模块与该端盖一体相连接。
3.根据权利要求1所述的变频器整合马达,其特征在于,该热传模块与该端盖相互分离配置,且该热传模块与该端盖之间形成一断热间隙。
4.根据权利要求1所述的变频器整合马达,其特征在于,该多个鳍片相互平行间隔配置。
5.根据权利要求1所述的变频器整合马达,其特征在于,各该鳍片配合该端盖的外形渐缩延伸。
6.根据权利要求1所述的变频器整合马达,其特征在于,各该鳍片的末端延伸不超过该旋转轴杆。
7.根据权利要求1所述的变频器整合马达,其特征在于,该多个鳍片围绕该旋转轴杆配置。
8.根据权利要求1所述的变频器整合马达,其特征在于,各该鳍片分别延伸至该端盖并且一体连接该端盖。
9.根据权利要求1所述的变频器整合马达,其特征在于,各该鳍片分别与该端盖相互分离配置,且各该鳍片的末端与该端盖之间分别形成一断热间隙。
10.根据权利要求1所述的变频器整合马达,其特征在于,该端盖呈锥状且该端盖自该罩壳向该风扇渐缩延伸,该端盖与该导热座之间围设形成连通该散热风道的一压缩风道,且该多个鳍片容置在该压缩风道之内。
11.根据权利要求1所述的变频器整合马达,其特征在于,该马达控制电路板的上设置有一晶体管,且该热传模块连接该马达控制电路板的位置对应该晶体管。
12.根据权利要求11所述的变频器整合马达,其特征在于,该热传模块包含一热扩散组件,该热扩散组件连接在该导热座与该晶体管之间且该热扩散组件沿该导热座的表面延伸。
13.根据权利要求12所述的变频器整合马达,其特征在于,该热扩散组件包含一金属片,且该金属片的二面分别热连接该导热座与该晶体管。
14.根据权利要求12所述的变频器整合马达,其特征在于,该热扩散组件包含一均温板,且该均温板的二面分别热连接该导热座与该晶体管。
15.根据权利要求12所述的变频器整合马达,其特征在于,该热扩散组件包含一热管,该热管具有一蒸发段,该晶体管热连接该蒸发段。
16.根据权利要求15所述的变频器整合马达,其特征在于,该热管的该蒸发段形成于该热管的中段,且该热管的二端分别形成一冷凝段,各该冷凝段分别热连接该导热座。
17.根据权利要求1所述的变频器整合马达,其特征在于,该罩壳的外侧延伸出多个鳍片,该多个鳍片相互间隔配置且该多个鳍片位于该散热风道内。
18.根据权利要求17所述的变频器整合马达,其特征在于,该罩壳上的该多个鳍片分别接续该热传模块的各该鳍片延伸配置。
19.根据权利要求17所述的变频器整合马达,其特征在于,该罩壳内设置有环绕该旋转轴杆排列配置的多个马达定子,各该马达定子分别接触该罩壳的内壁而热连接该罩壳外侧的该多个鳍片。
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