TWI484735B - 直驅式馬達冷卻結構 - Google Patents

Description

直驅式馬達冷卻結構

本發明是有關於一種馬達冷卻結構，特別是有關於可直接於馬達內部熱源進行熱交換之一種直驅式馬達冷卻結構。

目前直驅式馬達結構中，通常具有複數固定不動之固定物件如定子、軸承。與相對高速旋轉之轉動物件如轉子、主軸，藉由兩者之運動產生動能。然而固定物件與轉動物件必然因運動而產生熱源。

馬達溫升的原因眾多，例如馬達自身的損失，如鐵損、銅損、機械損、渦流損等。亦有因使用或運行不當所導致，例如過載使用、超時運行、起動與停止頻繁、電壓過高、環境溫度、電容匹配不當等等。而最常見的係電流於線圈中流動時因阻抗，而產生熱源，再經由線圈繞行之構件如定子因熱傳導效應而影響其它構件。例如高速運動之主軸則會因熱源而增加軸承滾動摩擦之熱源。又或磁極則會因熱源而產生熱騷動(thermal agitation)，造成磁損。

由上述可知，熱源除了會干擾馬達相關構件之運行外，其熱源產自馬達本身內部，更容易蓄積於馬達殼體內部。如此惡性循環如無法有效的排除， 馬達除了因熱損失而造成能源浪費外，更可能因高溫使得馬達構件產生燒毀的危險。

為此業界亦曾提出不少解決方案，例如我國專利申請第96210913號、第96206928號、第95208570號、第92132826號等，諸多習知前案所示之馬達散熱結構。上述習知前案多藉由馬達轉動一扇葉的方式來加速空氣對流，進而造成馬達散熱目的，然而其缺點在於：

1.扇葉會耗損馬達動能，減少實質的動力輸出。再者扇葉轉動時所造成的噪音會與馬達轉速呈正比。

2.藉由空氣的流動作為冷卻，其氣流路徑往往會通過馬達內部，當馬達使用一段時間後，整個流動路徑容易累積灰塵，影響馬達運轉。造成空氣流量減少，散熱效果降低，如此惡性循環，導致每隔一段時間就必需要拆機清理灰塵，否則馬達容易壽命降低或積熱損壞，造成維護保養方面的困擾。

3.藉由氣流散熱必須要在通風的環境下，通風不佳的環境勢必難以適用。再者，尚必需注意空氣品質，因為空氣品質決定拆機保養之次數。

有鑑於氣流散熱上的缺失，亦有業界提出以冷卻液作為散熱之解決方案，例如我國專利公告第 I367622號，其係一種具有熱交換流道的馬達。由摘要欄位「有一種具有熱交換流道的馬達，包含一驅動單元、一殼體單元，及一熱交換流道。該驅動單元包括一定子及一轉子。該殼體單元包括一散熱壁、一第一殼蓋，及一第二殼蓋，該散熱壁具有相反設置的一第一端部及一第二端部，該第一、二殼蓋是分別密合於該第一、二端部並與該散熱壁共同包覆該驅動單元。該熱交換流道包括一輸入埠、一輸出埠、多數相間隔的軸向路徑，及多數相間隔的橫向路徑，該等軸向路徑是穿設於該散熱壁，該等橫向路徑是分佈於該第一端部與該第一殼蓋之間，以及該第二端部與該第二殼蓋之間交替排列地連接兩相鄰的軸向路徑」。揭示內容可知，習知熱交換流道前案，針對氣流散熱所產生的缺失提出解決方案。但習知熱交換流道馬達前案，係將熱交換流道設於內、外殼體之間，不但造成體積的增加，殼體的熱源係經多層熱傳導後所致，相對的，其熱交換後亦需多層反饋才能達到熱源核心，其熱交換效益明顯不佳且緩慢。

有鑑於習知各式散熱方案仍未臻完善，且為使馬達工作穩定之確保，以及作動精準度之維持，其馬達作動時所產生之熱源，實有其改善之必要。

有鑑於上述習知技藝之問題與缺失，本發明之目的其中之一，就是在於提供一種直驅式馬達冷卻結構。藉以改善直驅式馬達作動時所產生之熱源。

根據本發明之目的，提出一種直驅式馬達冷卻結構，其包括有一定子、一前轉接板、一後轉接板、複數圓棒及至少一冷卻管。其中，定子係由複數矽鋼片組成，且定子橫向貫設有複數冷卻管穿置孔及圓棒穿置孔。配合複數圓棒穿銜設置於相對應之圓棒穿置孔。再將前、後轉接板設置於定子前後兩側，利用鎖固元件分別自前、後轉接板之前、後透孔穿入，並鎖設於圓棒兩端之圓棒鎖孔，以限位上述構件。另將冷卻管依序穿銜冷卻管穿置孔後，將冷卻管末段設置於前轉接板之限位槽。藉以提供冷卻液於冷卻管中流動，並與馬達內部熱源進行熱交換，藉此維持直驅式馬達之工作溫度者。

承上所述，本發明之直驅式馬達冷卻結構，藉由貫穿且圍繞各矽鋼片之冷卻管，快速且大範圍的傳遞冷卻液於直驅式馬達內部之定子，使冷卻液於繞行的途中與馬達核心熱源作熱交換，俾以維持直驅式馬達之工作溫度，避免高溫影響直驅式馬達之運作者。

以下進一步說明本發明之直驅式馬達冷卻結構 實施例。請參照相關圖式與說明，為便於理解本發明實施方式，以下相同元件係採相同符號標示說明。

請參閱第1至4圖，第1圖係為本發明之直驅式馬達冷卻結構實施例示意圖、第2圖係為本發明之直驅式馬達冷卻結構分解示意圖、第3圖係為本發明之直驅式馬達冷卻結構前視圖、第4圖係為本發明之直驅式馬達冷卻結構第3圖I-I剖線剖面圖及第5圖係為本發明之直驅式馬達冷卻結構第3圖II-II剖線剖面圖。圖中，直驅式馬達冷卻結構，其包括有一定子1、一前轉接板2、一後轉接板3、複數圓棒4及至少一冷卻管5。其中，定子1係由複數矽鋼片11組成，且定子1橫向貫設有複數冷卻管穿置孔12及圓棒穿置孔13。配合複數圓棒4穿銜設置於相對應之圓棒穿置孔13。再將前、後轉接板2、3設置於定子1前後側，利用鎖固元件分別自前、後轉接板2、3之第一、二容槽21、31中之部份前、後透孔211、311穿入，並鎖設於圓棒4兩端之圓棒鎖孔41，以限位上述複數矽鋼片11。再將冷卻管5藉其撓性依序穿銜冷卻管穿置孔12及部份前、後透孔211、311後，將冷卻管5末段51、51’設置於前轉接板2之限位槽22，配合套接件6連接冷卻管5末段51、51’，提供冷卻裝置冷卻液供應管連接(圖中未繪出)。

如是結構者，冷卻液自冷卻管5一未段51進入，藉由冷卻管5大範圍的繞行定子1各矽鋼片11， 使冷卻液於繞行的途中與馬達內部核心熱源作熱交換，再將熱交換後之冷卻液由冷卻管5另一未段51’輸出，而供後端連接之冷卻裝置對冷卻液進行處理(圖中未繪出)。藉此以快速且直接的將馬達內部核心之熱源帶離馬達內部，以維持直驅式馬達之工作溫度者。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧定子

11‧‧‧矽鋼片

12‧‧‧冷卻管穿置孔

13‧‧‧圓棒穿置孔

2‧‧‧前轉接板

21‧‧‧第一容槽

211‧‧‧前透孔

3‧‧‧後轉接板

31‧‧‧第二容槽

311‧‧‧後透孔

4‧‧‧圓棒

5‧‧‧冷卻管

51、51’‧‧‧末段

6‧‧‧套接件

第1圖 本發明之直驅式馬達冷卻結構實施例示意圖。

第2圖 本發明之直驅式馬達冷卻結構分解示意圖。

第3圖 本發明之直驅式馬達冷卻結構前視圖。

第4圖 本發明之直驅式馬達冷卻結構第3圖I-I剖線剖面圖

第5圖 本發明之直驅式馬達冷卻結構第3圖II-II剖線剖面圖

1‧‧‧定子

2‧‧‧前轉接板

21‧‧‧第一容槽

3‧‧‧後轉接板

5‧‧‧冷卻管

6‧‧‧套接件

Claims (5)

1. 一種直驅式馬達冷卻結構，其包括：一定子，係由複數矽鋼片組成，且該定子軸向貫穿設有複數冷卻管穿置孔及複數圓棒穿置孔；一前轉接板，係設置於該定子之一前側，該前轉接板設有複數第一容槽，並於各該第一容槽設有複數前透孔，而各該前透孔與各該圓棒穿置孔及各該冷卻管穿置孔對應；一後轉接板，係設置於該定子之一後側，該後轉接板設有複數第二容槽，並於各該第二容槽設有複數後透孔，且各該後透孔與各該圓棒穿置孔及各該冷卻管穿置孔對應；複數圓棒，各該圓棒係設置於對應之各該圓棒穿置孔，各該圓棒兩端分別設有一圓棒鎖孔，且該圓棒鎖孔與各該前透孔其中之一及各該後透孔其中之一相對應，配合至少一鎖固元件自對應之各該前透孔其中之一與對應之各該後透孔其中之一穿入鎖合；以及至少一冷卻管，藉其撓性依序穿銜於各該冷卻管穿置孔及各該前及各該後透孔。
2. 如申請專利範圍第1項所述之直驅式馬達冷卻結構，其中各該第一容槽其中之一，其一側緣開設有複數限位槽，提供該冷卻管之一末段設置於各該限 位槽其中之一。
3. 如申請專利範圍第2項所述之直驅式馬達冷卻結構，其中該冷卻管末段，進一步提供複數套接件連接。
4. 如申請專利範圍第1項所述之直驅式馬達冷卻結構，其中該冷卻管之一外側與各該冷卻管穿置孔之間，進一步充填有一金屬填充劑。
5. 如申請專利範圍第4項所述之直驅式馬達冷卻結構，其中該金屬填充劑得為一錫金屬。