TWI488409B - 定子模組及其磁力產生構件 - Google Patents

Description

定子模組及其磁力產生構件

本提案係關於一種定子模組及其磁力產生構件，特別是具有散熱功能之定子模組及其磁力產生構件。

隨著科技的進步，伺服馬達不管是在傳統產業或科技產業方面都扮演的相當重要的角色。此外，伺服馬達係朝向小體積、大功率與低成本方向邁進，已成為了必然的趨勢。目前，大扭力伺服馬達在加工機設備上是越來越被廣泛應用，因此大扭力伺服馬達之需求也越來越被重視。進一步來說，大扭力伺服馬達會被應用的最大理由在於其不需要藉由增設一減速裝置來增加其扭力輸出，如此可節省減速裝置的成本與降低設備所需的體積。

此外，由於馬達的輸出扭力與輸入的電流有相當大的關聯性，因為若要輸出大扭力，則需要輸入大電流。然而，在對馬達輸入大電流的同時，必須要考量散熱問題。當輸入電流越大時，則馬達繞線所產生的熱能也會相對性提高，進而使馬達溫度上昇幅度增加。若馬達是安裝在加工機設備上，則馬達溫度會影響加工件溫度造成加工件產生熱變形。因此，為了將馬達的溫度做控管，一般是需要增加一散熱系統在馬達系統上。

目前伺服馬達所採用的散熱系統是一外接的冷卻水路，藉由冷卻水路內的冷卻流體以移除馬達所產生的熱能。然而，上述的散熱方式係在馬達內部溫度上昇後，才透過馬達本身材料熱傳導而將內部的熱傳遞至冷卻水路，再使用冷卻流體將熱帶走。進一 步來說，目前的散熱方式是必須等到馬達本身與冷卻水路之間具有相當程度的溫差後，才能夠透過冷卻流體傳遞大量的熱能出來。如此一來，若馬達本身內部溫度上昇速度過快，則冷卻水路來不及透過熱傳遞將熱能帶出，使得馬達內部溫度過高而超過馬達材料可用的耐溫範圍，進而造成馬達損毀。

本提案在於提供一種定子模組及其磁力產生構件，藉以能夠及時地移除馬達內部的熱能。

本提案所揭露之磁力產生構件包含一導磁體及一導電管體。導電管體圈繞於該導磁體，導電管體內具有一通道，通道具有一出口及一入口，且導電管體具有一電流輸入部及一電流輸出部。

本提案所揭露之定子模組，包含一導磁體及多個導電管體。導磁體包含一基部以及自基部一側突出的多個齒部。這些導電管體圈繞於這些齒部。每一導電管體內具有一通道，通道具有一出口及一入口，且每一導電管體具有一電流輸入部及一電流輸出部。

本提案所揭露之定子模組，包含一導磁體、多個導電管體、一冷卻系統及一供電系統。導磁體包含一基部以及自該基部一側突出的多個齒部。這些導電管體圈繞於這些齒部，每一導電管體內具有一通道，通道具有一出口及一入口，且每一導電管體的相對二端分別有一電流輸入部及一電流輸出部。冷卻系統連接出口及入口。供電系統電性連接這些導電管體的這些電流輸入部及該些電流輸出部。

根據上述本提案所揭露之定子模組及其磁力產生構件，係藉 由導電管體之中空的設計，使導電管體除了可供電流流通而產生磁場外，更可供冷卻流體流通而將導電管體因通電所產生的熱量及時地移除，以提升定子模組及其磁力產生構件的整體散熱效率。

有關本提案的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

請參照第1圖至第3圖，第1圖係為根據本提案一實施例之定子模組的結構組合示意圖，第2圖係為根據本提案一實施例之定子模組的結構分解示意圖，第3圖係為根據本提案一實施例之定子模組的單一磁力產生構件的結構示意圖。

本提案之定子模組10可運用於伺服馬達，但不以此為限。定子模組10包含一導磁體11、多個導電管體12、二流體管路13a/13b、冷卻系統14及一供電系統15。

導磁體11的材質可以是但不限於一矽鋼材料。導磁體11包含一基部111以及自基部111一側突出的多個齒部112。詳細來說，基部111大致為一環型體，基部111具有一環形內壁面1111。這些齒部112係突出於環形內壁面1111，且這些齒部112係繞著一中心軸A而環狀排列。

更進一步來說，在本實施例中，這些齒部112係以組合的方式而可拆卸地裝設於基部111。舉例來說，可藉由齒部112設置卡合凸塊1120，而於基部111設置卡合凹槽1110，利用齒部112的卡合凸塊1120組裝於基部111的卡合凹槽1110以達到結合之目的，但上述的組裝方式非用以限定本提案。並且，上述的基部111 也可以是由多個基部單元透過上述的拼裝方式而組裝構成，但不以此為限。

這些導電管體12之材質可以是但不限於一銅材。這些導電管體12分別對應圈繞於這些齒部112。進一步來說，每一齒部112上環繞有一個導電管體12，每一導電管體12皆為一中空管體，且每一導電管體12內具有一通道121。通道121具有相對的一出口1212及一入口1211，通道121可供一冷卻流體流通，使冷卻流體經由出口1212及入口1211而進出導電管體12，以對導電管體12進行降溫。此外，每一導電管體12的相對二端分別有一電流輸入部1201及一電流輸出部1202，電流輸入部1201及電流輸出部1202電性連接供電系統15。供電系統15用以提供一電流進出電流輸入部1201及電流輸出部1202，以使電流沿著導電管體12流動而令齒部112產生磁場。進一步來說，單一導磁體11的齒部112與單一導電管體12的組合，可視為定子模組10的單位磁力產生構件。

由於上述齒部112係以拼裝的方式裝設於基部111，故導電管體12可先行繞設於齒部112後，在令齒部112裝設於基部111。如此，可使定子模組10的組裝較為便利。

需注意的是，為了使圖示清楚表達特徵，上述本實施之圖示係簡化供電系統15僅電性連接於其中一導電管體12。但就實際而言，供電系統15係電性連接所有的導電管體12，這些導電管體12彼此間可皆為並聯的電性連接關係，或是這些導電管體12構成多組並聯之電性連接關係的導電管體組，且每組導電管體組包含多個串聯之電性連接關係的導電管體12。需注意的是，上述各導 電管體12之間的電性連接型態(並、串聯)非用以限定本提案，熟悉此項技藝者可根據實際需求而進行調整。

此外，上述導電管體12環繞於齒部112的圈數可以是僅是一圈或一圈以上，而本實施例之導電管體12環繞於齒部112的圈數係以四圈為例，但不以此為限。熟悉此項技藝者可根據實際磁場的大小需求而彈性調整導電管體12環繞於齒部112的圈數。

本實施例之二流體管路13a/13b可皆為一環形體。流體管路13a具有多個分歧管路131a以及三個連接管路132a，另一流體管路13b則具有多個分歧管路131b以及三個連接管路132b。流體管路13a的這些分歧管路131a連接上述每一導電管體12的出口1212，而流體管路13b的這些分歧管路131b則連接上述每一導電管體12的入口1211。此外，流體管路13a的這些連接管路132a以及流體管路13b的這些連接管路132b係連接於冷卻系統14，冷卻系統14用以提供上述的冷卻流體，使冷卻流體經由流體管路13b而分別流入每一導電管體12內的通道121而進行吸熱。接著，冷卻流體由每一導電管體12內的通道121而流出至流體管路13a進行匯集後，再流回冷卻系統14，以完成單一次的冷卻循環運作。

更詳細來說，這些導電管體12內的通道121之間係透過流體管路13a/13b的設置而為並聯配置的水路連接關係。如此一來，可確保流經某一導電管體12內的冷卻流體將直接流回冷卻系統14進行降溫，以避免冷卻流體在未降溫的狀態下即再度流至其他導電管體12內而造成散熱效果不佳的問題。

此外，上述本實施例係以流體管路13a及流體管路13b各一 的情況為例，單一流體管路13a及單一流體管路13b的設置在於簡化水路之設計，但流體管路的數量非用以限定本提案。舉例來說，在其他實施例中，定子模組10也可以包含多個流體管路13a及多個流體管路13b，多個流體管路13a平均分配連接於這些出口1212，而多個流體管路13b平均分配連接這些入口1211。上述的設計依舊可達成本案的功效。

此外，為了確保定子模組10的組裝安全性，在本實施例中，定子模組10更可包含多個絕緣管16。每一絕緣管16銜接於其中一流體管路13a/13b與其中一導電管體12之間。進一步來說，每一導電管體12的出口1212及入口1211係分別透過絕緣管16而連接於流體管路13a的分歧管路131a以及流體管路13b的分歧管路131b。如此一來，導電管體12將可與流體管路13a/13b達成電性絕緣，以避免導電管體12上的電流傳導至流體管路13a/13b而造成漏電的問題。

此外，上述冷卻系統14所提供的冷卻流體可以使用非導電性的流體，例如冷卻流體可以是但不限於純水、油或空氣。由於冷卻流體為非導體，因此也可避免導電管體12上的電流透過冷卻流體而傳導至流體管路13a/13b而造成漏電的問題。

此外，在其他實施例中，若選用的冷卻流體為導體，則可於通道121的內壁面上鍍一層絕緣層，以避免導電管體12上的電流傳導至冷卻流體而造成漏電的問題。

根據上述本實施例之定子模組，由於導電管體12可供電流流通而產生磁場，使導電管體12具有一般馬達線圈的功效。並且， 導電管體12本身為中空管體而可供冷卻流體流通，以使電流流通導電管體12時所產生的熱量能夠及時地移除，藉此以提升定子模組10的散熱效率。

請接著參照第4圖，第4圖係為根據本提案另一實施例之定子模組的單一磁力產生構件的結構示意圖。

本實施例與第3圖實施例相似，因此只針對相異處加以說明。本實施例的齒部112與導電管體12之間更可設置有一導熱膠17。導熱膠17黏附並熱接觸於齒部112及導電管體12，導熱膠17可用以使導電管體12牢固地固定於齒部112，並可同時提升齒部112與導電管體12之間的熱傳導效果，以提升定子模組10的整體散熱效率。

根據上述實施例之定子模組及其磁力產生構件，係藉由導電管體之中空的設計，使導電管體除了可供電流流通而產生磁場外，更可供冷卻流體流通而將導電管體因通電所產生的熱量及時地移除，以提升定子模組及其磁力產生構件的整體散熱效率。

雖然本提案以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本提案，任何熟習相像技藝者，在不脫離本提案之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本提案之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧定子模組

11‧‧‧導磁體

111‧‧‧基部

1110‧‧‧卡合凹槽

1111‧‧‧環形內壁面

112‧‧‧齒部

1120‧‧‧卡合凸塊

12‧‧‧導電管體

1201‧‧‧電流輸入部

1202‧‧‧電流輸出部

121‧‧‧通道

1211‧‧‧入口

1212‧‧‧出口

13a‧‧‧流體管路

131a‧‧‧分歧管路

132a‧‧‧連接管路

13b‧‧‧流體管路

131b‧‧‧分歧管路

132b‧‧‧連接管路

14‧‧‧冷卻系統

15‧‧‧供電系統

16‧‧‧絕緣管

17‧‧‧導熱膠

第1圖係為根據本提案一實施例之定子模組的結構組合示意圖。

第2圖係為根據本提案一實施例之定子模組的結構分解示意 圖。

第3圖係為根據本提案一實施例之定子模組的單一磁力產生構件的結構示意圖。

第4圖係為根據本提案另一實施例之定子模組的單一磁力產生構件的結構示意圖。

10‧‧‧定子模組

11‧‧‧導磁體

111‧‧‧基部

112‧‧‧齒部

12‧‧‧導電管體

1201‧‧‧電流輸入部

1202‧‧‧電流輸出部

13a‧‧‧流體管路

131a‧‧‧分歧管路

132a‧‧‧連接管路

13b‧‧‧流體管路

131b‧‧‧分歧管路

132b‧‧‧連接管路

14‧‧‧冷卻系統

15‧‧‧供電系統

16‧‧‧絕緣管

Claims (18)

1. 一種磁力產生構件，包含：一導磁體；一導電管體，圈繞於該導磁體，該導電管體內具有一通道，該通道具有相對的一出口及一入口，且該導電管體具有一電流輸入部及一電流輸出部；以及二流體管路，其中一該流體管路連接該導電管體的該出口，另一該流體管路連接該導電管體的該入口。
2. 如請求項1所述之磁力產生構件，更包含一導熱膠，熱接觸於該導磁體及該些導電管體。
3. 如請求項1所述之磁力產生構件，更包含二個絕緣管，該導電管體的該出口及該入口係分別透過該二絕緣管而連接於該二流體管路。
4. 如請求項1所述之磁力產生構件，更包含至少二流體管路及一冷卻系統，其中一該流體管路連接該導電管體的該出口，另一該流體管路連接該導電管體的該入口，該冷卻系統連接該二流體管路。
5. 如請求項1所述之磁力產生構件，更包含一供電系統，電性連接該導電管體的該電流輸入部及該電流輸出部。
6. 一種定子模組，包含：一導磁體，包含一基部以及自該基部一側突出的多個齒部；多個導電管體，圈繞於該些齒部，每一該導電管體內具有 一通道，該通道具有一出口及一入口，且每一該導電管體具有一電流輸入部及一電流輸出部；以及二流體管路，其中一該流體管路連接該些導電管體的該些出口，另一該流體管路連接該些導電管體的該些入口。
7. 如請求項6所述之定子模組，更包含多個絕緣管，每一絕緣管銜接於其中一該流體管路與其中一該導電管體之間。
8. 如請求項6所述之定子模組，更包含一冷卻系統，連接該二流體管路。
9. 如請求項6所述之定子模組，更包含一供電系統，電性連接該些導電管體的該些電流輸入部及該些電流輸出部。
10. 如請求項6所述之定子模組，更包含一導熱膠，熱接觸於該些齒部及該些導電管體。
11. 如請求項6所述之定子模組，其中該些齒部可拆卸地裝設於該基部。
12. 如請求項6所述之定子模組，其中該基部具有一環形內壁面，該些齒部係突出該環形內壁面。
13. 一種定子模組，包含：一導磁體，包含一基部以及自該基部一側突出的多個齒部；多個導電管體，圈繞於該些齒部，每一該導電管體內具有一通道，該通道具有一出口及一入口，且每一該導電管體的相對二端分別有一電流輸入部及一電流輸出部；一冷卻系統，連接該出口及該入口；以及 一供電系統，電性連接該些導電管體的該些電流輸入部及該些電流輸出部。
14. 如請求項13所述之定子模組，更包含至少二流體管路，連接於該導電管體與該冷卻系統之間，且其中一該流體管路連接該些導電管體的該些出口，另一該流體管路連接該些導電管體的該些入口。
15. 如請求項14所述之定子模組，更包含多個絕緣管，每一絕緣管銜接於其中一該流體管路與其中一該導電管體之間。
16. 如請求項13所述之定子模組，更包含一導熱膠，熱接觸於該些齒部及該些導電管體。
17. 如請求項13所述之定子模組，其中該些齒部可拆卸地裝設於該基部。
18. 如請求項13所述之定子模組，其中該基部具有一環形內壁面，該些齒部係突出該環形內壁面。