CN103166375A - 具有气水冷却功能的电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有气水冷却功能的电机，其包含一壳体、一输出轴、一转子单元、一定子单元，转子单元包括一扇叶装置、一第一轴套以及一第二轴套、一转子铁芯以及一磁铁、一板体、一第一押板以及一第二押板、多个弹性件及调温器，当调温器感测壳体内的温度低于一预设温度时，板体覆盖于第一轴套的通孔，当调温器感测壳体内的温度到达预设温度时，调温器驱动板体移动使第一轴套的通孔呈开放状态，进气口、第一押板的通孔、板体与输出轴的间距、第一轴套的通孔、扇叶装置、第二轴套的通孔、第二押板的通孔及出气口形成通路，且通路与气冷却器连通。

Description

具有气水冷却功能的电机

技术领域

本发明涉及一种具有气水冷却功能的电机，尤其是涉及一种具有一独特具输送流体功能之的转子机构，能配合电机的各种不同负载情况，提供最恰当的冷却所需功，一方面需能满足充分冷却电机定子组与转子的要求，一方面能提高冷却系统本身消耗能量的使用效率，节约不必要的功率消耗的具有气水冷却功能的电机。

背景技术

由于稀土材料科学的进步，以很小体积的永久磁铁就能产生很大的磁场作用，使得电机的开发越来越朝向高功率密度的方向发展，也就是说单位体积与重量下其产生的功率越来越大，此时使用线圈产生的电磁场也相对要提高功率，亦即经过线圈的电流或电压提高，虽然一般线圈的绕线使用低电阻的良导电材料如铜线材料，但是仍然有很小的电阻抗，此微小的电阻抗在大电流的作用下仍然会产生功率损耗是为铜损，而且此铜损会以热能的形态散发出现。

一般线圈是装设于定子上，定子受到电磁场作用会产生涡电流，此涡电流在电阻抗相对高的铁材料中会产生功率损耗是为铁损，此铁损也以热的形态散发，虽然一般定子会以硅钢片材料制作，以最好的引导电磁场又能降低其涡电流的作用，但是在电流快速变化方向或电流频率很高又是大能量的电磁场变化的情况下，此铁损会产生相当份量的热能量，此一热量会累加于铜损的热量上，更加强线圈本身的温度过热现象。

此铜损与铁损产生的热量如果不能快速传导出去，将会累积让线圈的温度越来越高，对线圈的漆包线形成热冲击，高温不仅会加速线圈导线之间的电绝缘漆老化劣化，如果温度超过电绝缘漆能承受的温度，一般为130~160°C左右，电绝缘漆将被打穿，造成线圈短路烧毁并失效，因此高功率电机需要特别要求加强定子组的散热能力；一般是以良导热材料如铝材制造定子座，并以冷却水强制流经定子座内部的水道，利用冷却水带走定子座的热。

一般永久磁铁装设于转子上，并以硅钢片包含住永久磁铁，此硅钢片的目的为能最好的引导磁场的磁通量，同时避免电磁场在导电体上产生涡电流，但是在大功率电机之中，因电流快速变化方向或电流频率很高又是大能量的电磁场变化的情况下，此铁损也会产生相当份量的热能量，此热量很难传递到定子座上再传递到外界，因此会累积于转子上，当转子的温度过高时，会造成永久磁铁过热退磁的伤害，其承受高温的能力随永久磁铁的材料而异，一般材料的永久磁铁能承受温度约80°C左右，若使用特殊材料的永久磁铁能承受温度到120~150°C左右；由于转子是旋转运动件，其热量的散发很难以水冷方式为之，故一般以气冷方式冷却转子，将冷气风扇装置于转子轴心的一端，将温度低的空气由转子的一端经由转子本身的孔隙及定子与转子之间的间隙，吹过转子并排放出电机外界，将转子的热量经由空气带走。

以上现有技术对于高功率电机的散热方式是，以强制水冷经过定子座内的水道，及以强制气冷经过转子的气隙，两者同时实施，以保证电机工作温度不会过高。

在此一现有技术之下，不论是水冷系统或气冷系统都需要消耗功率，来完成强制冷却的功效；由于电机的热损耗最大时其能量可能达到电机总能量的5%~15％，由于冷却系统需保证在最恶劣的状况时，电机不会有温度过高而损坏的情形发生，也就是说冷却系统需要带走至少15%的热量，对于高功率的电机其热损值高，无法以自然冷却的方法降低温度到预定值，需要使用强制冷却方式，也就是说需要以风扇或水泵带走热量，此时冷却系统本身也会耗损大量的功率以维持本身的运作，此一冷却所需要的功率通常会占据至少5%电机的总功率，尤其是高功率电机本身工作的总能量非常大，其冷却系统所消耗的能量所占百分比虽然不高，但是数值仍然是非常大。

当电机在低功率工作时，如果此一冷却系统本身消耗的功率没有随着工作状况下降，则其冷却所占用的功率与电机的功率比就会大幅提高，成为一种长时期的能量浪费；因此如何最有效益的让电机维持适当的工作温度，成为高功率电机的一项技术题目。

就现有专利而言，例如，美国专利US 6514052B2、US 6515383及中国台湾专利TW M350612，均为强制气冷的电机，其冷却风扇为同轴装设于转子轴上与转子同步旋转，此种冷却系统于该电机高负载但低转速时不能提供足够的冷却能力，在该电机低负载但高转速时却又提供太大的冷却能力。

其次，例如美国专利US 7768166，其为强制水冷外转子电机，并另以电动马达带动风扇吹动空气进出电机内部达到冷却功能者。

其次，例如美国专利US 7948125，其为液冷式电机，另以泵让冷却液进出电机的定子座内部水道与转子内部液道，达到液冷功效。

其次，例如中国台湾专利TW I336749，其为定子座内部的转子兼作为液体泵，其定子座内部流动的液体同时冷却转子与定子座。

其次，例如中国台湾专利TW M399544，其为全浸泡油冷式电机，将电机内部充满冷却用油液，并另以泵让冷却油液进出电机内部循环，并以马达带动风扇冷却热交换器的降低冷却油的温度。

上述现有专利分别为水冷式、气冷式及油冷式，上述现有专利并无法配合各种不同负载情况而提供最恰当的冷却所需功，即使在不必要冷却的工作情况，如环境温度很低或该电机工作于高速低负载时，也无法调整冷却用电控马达的转速或完全关闭该冷却用电控马达，形成不必要的功率消耗。

此外，例如，中国台湾专利TW I303513、TW 449643、TW 20119193，虽然都揭露于电机同时设置有水冷及气冷双重冷却系统的技术手段，但是其水冷及气冷冷却系统都是同步进行，并无法配合各种不同负载情况而提供最恰当的冷却所需功，当不必要冷却的工作情况，如环境温度很低或该电机工作于高速低负载时，也无法调整冷却用电控马达的转速或完全关闭该冷却用电控马达，形成不必要的功率消耗。

发明内容

有鉴于现有技术的缺失，本发明的目的在于提出一种具有气水冷却功能的电机，能配合电机的各种不同负载情况，提供最恰当的冷却所需功，一方面需能满足充分冷却电机定子组与转子的要求，一方面能提高冷却系统本身消耗能量的使用效率，节约不必要的功率消耗。

为达到上述目的，本发明提出一种具有气水冷却功能的电机，包含：

一壳体，其具有一内部空间以及至少一散热水道，该散热水道连接一水冷却器，该壳体的该内部空间连接一气冷却器；

一输出轴，穿设于该壳体的该内部空间；

一转子单元，设置于该壳体的该内部空间，该转子单元包括：

一扇叶装置，套设于该输出轴外；

一第一轴套以及一第二轴套，套设于该输出轴外，且该叶扇装置夹设于该第一轴套与该第二轴套间，该第一轴套与该第二轴套分别设有至少一通孔；

一板体，套设于该输出轴外，该板体设置于该第一轴套相对于设有该扇叶装置的一面，该板体可平行于该输出轴的轴向于一关闭位置以与一开放位置间移动，该板体与该输出轴间具有一间距；

一转子铁芯以及一磁铁，该转子铁芯套设于该扇叶装置、该第一轴套、该第二轴套与该板体外，该磁铁嵌设于该转子铁芯内；

一第一押板以及一第二押板，套设于该输出轴外，该叶扇装置、该第一轴套、该第二轴套、该板体、该转子铁芯与该磁铁夹设于该第一押板与该第二押板间，该第一押板与该第二押板中心与该输出轴间分别具有一间距；

多个弹性件，设置于该板体与该第一押板间；

多个调温器，设置于该板体与该第一轴套间，该多个调温器用以感测该壳体内的温度，每一该调温器可平行于该输出轴的轴向于一第一位置与一第二位置间移动，当该调温器感测该壳体内的温度低于一预设温度时，该调温器位于该第一位置且该板体位于该关闭位置，该板体覆盖于该第一轴套的通孔，该第一轴套的通孔呈封闭状态，当该调温器感测该壳体内的温度到达该预设温度时，该调温器位于该第二位置且该调温器驱动该板体移动至该开放位置，该第一轴套的通孔呈开放状态，且该进气口、该第一押板与该输出轴间的间距、该板体与该输出轴间的间距、该第一轴套的通孔、该扇叶装置、该第二轴套的通孔、该第二押板与该输出轴间的间距以及该出气口形成一相连通的通路，且该通路与该气冷却器连通；以及

一定子单元，设置于该壳体的该内部空间，且该定子单元套设于该转子单元外。

为使贵审查委员对于本发明的结构目的和功效有更进一步的了解与认同，兹配合图示详细说明如后。

附图说明

图1是本发明实施例的组合结构示意图，且板体位于关闭位置；

图2是本发明实施例的部分组合结构示意图，且板体位于关闭位置；

图3是图2实施例的分解结构示意图；

图4是本发明实施例的部分组合结构示意图，且板体位于开放位置；

图5是本发明实施例的组合结构示意图，且板体位于开放位置；

图6是本发明另一实施例的组合结构示意图；

图7是图6实施例的控制系统架构示意图；

图8是图7实施例的控制方法流程图；

图9是图6实施例另一控制系统架构示意图；

图10是图9实施例的控制方法流程图；

图11是本发明又一实施例的组合结构示意图。

主要元件符号说明

1-壳体

11-外侧面

12-内侧面

13-内部空间

14-进水口

15-出水口

16-进气口

17-出气口

2-水冷却器

3-气冷却器

3A-空气过滤器

4-输出轴

41-前轴承

42-后轴承

5-转子单元

51-扇叶装置

511-扇叶

512-外套管

52-第一轴套

521、531-通孔

522-凹槽

53-第二轴套

54-板体

55-转子铁芯

56-磁铁

57-第一押板

571-凸缘

572-螺栓组

573-凹槽

58-第二押板

59-弹性件

60-调温器

7-定子单元

71-定子铁芯

72-绕线

8-冷却系统电子自动控制单元(Electric Control Unit-ECU)

9-电动风扇

C1、C2-参考值

D1、D2、D3-间距

M1-气冷风扇马达

M2-水冷却器风扇马达

M3-气冷却器风扇马达

M21-冷却水泵马达

P21-电动冷却水泵

T0-环境大气温度

T1-电机定子绕线温度

T1’-电机内部空气温度

T2-电机线圈温度

T2’-电机定子温度

T3-电机冷却水出水口温度

具体实施方式

以下将参照随附的附图来描述本发明为达成目的所使用的技术手段与功效，而以下附图所列举的实施例仅为辅助说明，以利贵审查委员了解，但本案的技术手段并不限于所列举附图。

请参阅图1至图3所示，本发明所提供的具有气水冷却功能的电机，其主要包括一壳体1、一输出轴4、一转子单元5以及一定子单元7。壳体1具有一外侧面11以及一内侧面12，内侧面12围设形成一内部空间13，在外侧面11与内侧面12之间形成至少一散热水道(图中未示出)，壳体1具有一进水口14以及一出水口15，进水口14与出水口15与散热水道相连通，且进水口14与出水口15连接一水冷却器2，水冷却器2具有一水冷却器风扇马达M2，水冷却器2引进外部空气air作为冷却水冷却器2之用。此外，壳体1设有一进气口16以及一出气口17，进气口16与出气口17与壳体1的内部空间13相连通，且进气口16与出气口17连接一气冷却器3，气冷却器3具有一气冷却器风扇马达M3，气冷却器3引进外部空气air作为冷却气冷却器3之用，气冷却器3所采用的气冷介质可为干燥空气或为绝缘流体。输出轴4穿设于壳体1的内部空间13，在输出轴4与壳体1之间设有前轴承41及后轴承42支撑。定子单元7设置于壳体1的内部空间13，且定子单元7套设于转子单元5外，定子单元7包括一定子铁芯71，定子铁芯71以硅钢片堆叠而成，定子铁芯71具有齿槽用以提供设置绕线72，绕线72提供通以电流产生磁场，以推动转子单元5旋转。

转子单元5设置于壳体1的内部空间13且套设于输出轴4外，转子单元5包括一扇叶装置51、一第一轴套52、一第二轴套53、一板体54、一转子铁芯55、一磁铁56、一第一押板57、一第二押板58、多个弹性件59以及多个调温器60。

扇叶装置51、第一轴套52、第二轴套53固定套设于输出轴4外。扇叶装置51包括一扇叶511以及一外套管512，扇叶511固定套设于输出轴4外，外套管512套设于扇叶511外，叶扇装置51夹设于第一轴套52与第二轴套53间，在第一轴套52与第二轴套53上分别设有至少一通孔521、531，通孔521、531的形式没有限定，本实施例的通孔521、531呈弧形，除此之外，也可依所需设计呈现其他形状，原则在于与输出轴4的轴向大致平行且贯穿第一轴套52与第二轴套53。板体54设置于第一轴套52相对于设有扇叶装置51的一面，板体54中心与输出轴4间具有一间距D1，使板体54枢接套设于输出轴4外，在本实施例中，在第一押板57朝向板体54的一面设有一凸缘571，凸缘571抵靠于第一轴套52，板体54位于凸缘571所围设形成的空间内。板体54可平行于输出轴4的轴向于一关闭位置与一开放位置间移动，图1所示板体54位于关闭位置，此时板体54覆盖于第一轴套52的通孔521，上述间距D1的尺寸形状没有限定，其设计原则在于可使板体54顺利移动于关闭位置与开放位置间，且当板体54位于关闭位置时，板体54可完全覆盖第一轴套52的通孔521。

转子铁芯55以硅钢片堆叠而成，转子铁芯55套设于扇叶装置51、第一轴套52、第二轴套53与板体54外，在转子铁芯55四周设有置入槽(图中未示出)以提供置入磁铁56；第一押板57与第二押板58套设于输出轴4外，在第一押板57与第二押板58中心与输出轴4间具有一间距D2、D3，间距D2、D3的尺寸形状没有限定，视实际所需而设计。

弹性件59设置于板体54与第一押板57间，在第一押板57具有凹槽573，弹性件59设置于凹槽573内，且弹性件59抵靠于板体54与第一押板57。调温器60设置于板体54与第一轴套52间，在第一轴套52上具有凹槽522，调温器60设置于凹槽522内。本发明的弹性件59与调温器60的数量以及所设置的位置没有限定，但以数量相同设置多个且位置相对应设置为佳，例如，可设置四个弹性件59与四个调温器60，而第一押板57与第一轴套52则分别设置四个凹槽573、522，且四个凹槽573、522以输出轴的轴心为中心，环绕且等角(九十度)设置，且凹槽573、522的位置相互对应，第一押板57的每一凹槽573设有一弹性件59，第一轴套52每一凹槽522设有一调温器60，如此，可使四个弹性件59与调温器60相互对应设置于板体54的相对两面。

调温器60用以感测壳体1内的温度，本发明所采用的调温器60种类没有限定，一般业者所采用的调温器(或称为节温器，thermostat)种类包括折盒式、蜡丸式以及双金属热偶弹簧式。以折合式调温器而言，其利用薄铜片折盒搭配乙醚以及活门，当温度变化时，乙醚体积产生变化，可推动活门开关。同理，蜡丸式以及双金属热偶弹簧式都是利用温度高低变化，使蜡丸或弹簧产生体积变化，进而驱动活门开关。本发明的调温器60可依实际所需选择采用的调温器种类。当机壳1内的温度产生变化时，调温器60可平行于输出轴4的轴向于一第一位置与一第二位置间移动，图1所示调温器60位于第一位置，换言之，当调温器60位于第一位置时，板体54位于关闭位置且板体54覆盖于第一轴套52的通孔521。而当调温器60位于第二位置时(如图4所示)，板体54位于开放位置。如前所述，本发明的弹性件59与调温器60以数量相同设置多个且位置相对应设置为佳，其作用在于可提供板体54相对两面平均作用力，使板体54平稳移动于关闭位置与开放位置之间。

此外，在第二轴套53与第二押板58之间设有螺丝帽及防松垫片组581固定结合于第一押板57与第二押板58设有多组螺栓组572，将叶扇装置51、第一轴套52、第二轴套53、板体54、转子铁芯55、磁铁56多个弹性件59以及多个调温器60确实定位于第一押板57与第二押板58之间。

请参阅图1及图2所示，当壳体1内的温度低于一预设温度时，调温器60内缩于第一轴套52的凹槽522内(亦即调温器60位于第一位置)，弹性件59的弹力作用于板体54，可使板体54贴靠于第一轴套52，且板体54覆盖于第一轴套52的通孔521(亦即板体54位于关闭位置)。由于壳体1内的温度低于预设温度，因此只有水冷却器2作用，而气冷却器3并不启动。在水冷却器2与进水口14之间设有一电动冷却水泵P21，电动冷却水泵P21具有一冷却水泵马达M21，冷却水经由电动冷却水泵P21进入进水口14之后，可流入壳体1的散热水道，再由出水口15流出，再流回水冷却器2循环使用。由于定子单元7贴靠于机壳1，因此水冷却器2主要针对定子单元7进行冷却。

请参阅图4及图5所示，当壳体1内的温度到达所预设温度时，表示壳体1内的温度过高，此时，调温器60会伸出第一轴套52的凹槽522(亦即调温器60位于第二位置)，且调温器60将板体54推送至开放位置，弹性件59则被压缩于第一押板57的凹槽573内，第一轴套52的通孔521呈开放状态。如图5所示，进气口16、第一押板57与输出轴4间的间距D2、板体54与输出轴4间的间距D1、第一轴套52的通孔521、扇叶装置51、第二轴套53的通孔531、第二押板58与输出轴4间的间距D3以及出气口17形成一相连通的通路，且该通路与气冷却器3连通，此时气冷却器3被启动，冷却气由进气口16进入壳体1之后，可依序流经间距D2、间距D1、通孔521、扇叶装置51、通孔531、间距D3，最后由出气口17流出，再流回气冷却器3循环使用。在气冷却器3作动时，水冷却器2也同时作动，因此可发挥水冷与气冷双重冷却效果，水冷却器2针对定子单元7，而气冷却器3针对转子单元5，因此可确保定子单元7、转子单元5都不致过热，使整体电机获得最佳的冷却效果，可在最佳温度下工作。当壳体1内的温度下降至预设温度时，调温器60会再退回第一轴套52内，而板体54通过弹性件59的推力，可再度封闭第一轴套52的通孔521，亦即图1、图2所示状态。

请参阅图6所示，本实施例是以图1实施例为基础，本实施例的特点在于，水冷却器2与气冷却器3电连接一冷却系统电子自动控制单元(ElectricControl Unit-ECU)8，由冷却系统电子自动控制单元8控制水冷却器2与气冷却器3启动及关闭，同时，在壳体1内设有一电动风扇9，气冷风扇9具有一气冷风扇马达M1，气冷风扇9设置于靠近出气口17的位置。通过冷却系统电子自动控制单元8、气冷风扇9、水冷却器2与气冷却器3的设置，可构成一智慧型气水并用的冷却系统，以最佳散热效率达到电机组的最高额定功率。请参阅图7至图10所示二种控制系统及控制方法，以详细说明本发明所提供的具有气水冷却功能的电机可通过冷却系统电子自动控制单元8进行智慧型自动控制。

请参阅图7及图8所示设置有本发明的具有气水冷却功能的电机的冷却系统及控制方法的实施例一示意图，该冷却系统需控制三个冷却用马达的开关时机及转速变化，以获得最有效的能源使用效率，此三个马达分别为气冷风扇马达M1、冷却水泵马达M21以及水冷却器风扇马达M2，必须说明的是，上述气冷风扇马达M1设置于机壳1内，冷却水泵马达M21设置于电动冷却水泵P21，水冷却器风扇马达M2设置于水冷却器2。同时侦测四点温度，包括电机内部空气温度T1、电机线圈温度T2、电机冷却水出水口温度T3、环境大气温度T0；输入温度值用以提供控制器计算冷却用马达的开关时机，三个马达的控制能分别操纵，此三个马达皆分别可以为定转速或可变转速者，控制此三个马达的策略方式有很多可能性，并且能以不同的控制策略产生不同的控制逻辑。

以图7所示以量测四点温度点作控制策略的实施例说明其控制方法：

环境大气温度T0为参考值，此参考点可视所实际情况而取消不用。

电机内部空气温度T1用以控制气冷风扇马达M1，主要用以带走转子的热量，避免转子上的永久磁铁因为温度过高而退磁，因此需设定一内部空气最高温度参考值C1的设定，此一温度参考值随着永久磁铁及其可能使用的粘着胶的耐热能力而改变，也会随着量测点作变更，设定参考值C1用以作最佳而有效的保护永久磁铁，由于转子是旋转运动件，不易量测即时温度，因此以转子周围的空气反应转子的温度，并以冷却空气的输出端的空气温度代替转子的温度为最佳；控制上当电机内部空气温度T1值大于C1值之时，控制器会启动气冷风扇马达M1，将大气温度吸入电机内部，用以冷却电机的转子，同时也会带走电机定子的温度，当电机内部空气温度T1越来越高，则气冷风扇马达M1其转速能控制越来越快，以带走更多的热量。

电机线圈温度T2用以控制电机定子线圈的温度，电机定子线圈也有一定子最高温度参考值C2的设定，此参考值C2会随所使用线圈的绝缘材料抗热特性而变，也会随着量测点作变更，设定参考值C2用以作最佳而有效的保护线圈，当电机线圈温度过高超过极限时会烧破电线的绝缘层，造成线圈短路而全部烧毁，因此当电机线圈温度T2超过定子最高温度参考值C2时，冷却水泵马达M21会启动，利用冷却水带走电机的热量，当电机线圈温度T2越来越高时，冷却水泵马达M21的转速会越来越快，以带走更多的热量。

电机冷却水出水口温度T3用以控制冷却水温度，由于冷却水能带走电机热量，在电机输出功率低的时候，电机线圈散发的热损失较少，此时冷却水温度未必会上升太多，但是当电机输出功率够高的时候，冷却水温度会上升，当电机冷却水出水口温度T3上升超过一冷却水最高温度参考值C3的设定值时，水冷却器风扇马达M2会启动，用以将冷却水温度下降才能有效的带走电机定子的热量，此电机冷却水出水口温度T3的量测点以靠近电机水套的冷却水出口为较佳，如果电机冷却水出水口温度T3越来越高，则水冷却器风扇马达M2转速会越来越快，以更好的降低冷却水温度；经由以上的控制机构及控制策略，能够让整个冷却系统在最需要冷却的时候，才提供强制冷却功能，而且提供冷却功能所需要的能量值能达到最少的需求，当全电机系统在不需强制冷却的时候，例如在低功率高转速的时候，整个冷却系统不会提供过多的能量去带走热量，因此整体的冷却系统能节约功率，也就相当于整体电机系统能节约能量。上述关于温度的感测以及控制马达开启或关闭的程序，可通过冷却系统电子自动控制单元8进行智慧型自动控制。

请参阅图9及图10所示设置有本发明的具有气水冷却功能的电机的冷却系统及控制方法的实施例二示意图，该冷却系统需控制三个冷却用马达的开关时机及转速变化，以获得最有效的能源使用效率，此三个马达分别为气冷却器风扇马达M3、冷却水泵马达M21以及水冷却器风扇马达M2；同时侦测三点温度，包括电机内部空气温度T1、电机定子温度T2’、环境大气温度T0。

以图8所示以量测三点温度点作控制策略的实施例说明其控制方法：

环境大气温度T0为参考值，此参考点可视所实际情况而取消不用。

电机内部空气温度T1用以控制转子的温度，其安装位置与控制细节与上述图7实施例的电机内部空气温度T1的安装方式相同。

电机定子温度T2’的量测用以控制电机定子的温度，此时也需设定一个定子最高温度参考值C2，此参考值C2会随所使用线圈的绝缘材料抗热特性而变，也会随着量测点作变更，设定参考值C2用以作最佳而有效的保护线圈，当电机定子温度T2’大于定子最高温度参考值C2时，冷却水泵马达M21会启动，同时水冷却器风扇马达M2也会启动，此系统其冷却水泵马达M21与水冷却器风扇马达M2同时启动，其目的是能快速的带走电机定子水套的热量，适用于功率非常高或环境大气温度非常高的情况。同理，上述关于温度的感测以及控制马达开启或关闭的程序，可通过冷却系统电子自动控制单元8进行智慧型自动控制。

请参阅图11所示本发明又一实施例的组合结构示意图，本实施例是以图6实施例为基础，本实施例在壳体1内设有一电动风扇9，气冷风扇9具有一气冷风扇马达M1，水冷却器2连接一电动冷却水泵P21，水冷却器2具有一水冷却器风扇马达M2，电动冷却水泵P21具有一冷却水泵马达M21，水冷却器2引进外部空气air作为冷却水冷却器2之用，冷却水经由电动冷却水泵P21流入进水口14。本实施例与图6的差异在于，本实施例以空气过滤器(air filter)3A替代图6的气冷却器3。由空气过滤器3A引进外部空气air作为冷却气，并将冷却气由进气口16输入壳体1内，最后由出气口17流出。由出气口17流出的热气直接排出，不再回收使用。同样地，本实施例的水冷却器2与空气过滤器3A电连接一冷却系统电子自动控制单元8，由冷却系统电子自动控制单元8控制水冷却器2与空气过滤器3A启动及关闭。通过冷却系统电子自动控制单元8、气冷风扇9、水冷却器2与空气过滤器3A的设置，可构成一智慧型气水并用的冷却系统，以最佳散热效率达到电机组的最高额定功率。

本实施例所采用的空气过滤器3A也可替代图1、图5的气冷却器3，实施于图1、图5的架构，且本实施例的控制系统及控制方法，与图7至图10所示的控制系统与方法相同。

综上所述，为了改善高功率电机的散热问题，本发明提供的具有气水冷却功能的电机，其具有一独特具输送流体功能之的转子机构，同时采用强制气冷与水冷两种散热系统以冷却该电机，气冷介质可为干燥空气或为绝缘流体(以气或空气为简称)，以至少一电控马达水泵及冷却水箱构成强制水冷系统，再外加并联(或串联)一电动叶扇输送空气，并加一空气冷却器及一冷却系统电子自动控制单元(Electric Control Unit-ECU)，成为智慧型气水并用的冷却系统，以降低高功率电机的定子及转子温度，避免该电机过热，同时为了提高冷却所消耗功的使用效率，能控制冷却系统的各冷却用电控马达的启动时机与所需转速，让该任一冷却用电控马达能配合该电机的各种不同负载情况，提供最恰当的冷却所需功；在不必要冷却的工作情况，如环境温度很低或该电机工作于高速低负载时，能各别调整冷却用电控马达的转速或完全关闭该冷却用电控马达，以最佳散热效率达到电机组的最高额定功率，最后达到提升高功率电机整体工作效率的益处。

以上所述的仅为本发明的实施例而已，当不能以之限定本发明所实施的范围。即大凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内，谨请贵审查委员明鉴，并祈惠准，是所至祷。

Claims (9)

1.一种具有气水冷却功能的电机，其包含：

壳体，其具有一内部空间以及至少一散热水道，该散热水道连接一水冷却器，该壳体的该内部空间连接一气冷却器；

输出轴，穿设于该壳体的该内部空间；

转子单元，设置于该壳体的该内部空间，该转子单元包括：

扇叶装置，套设于该输出轴外；

第一轴套以及第二轴套，套设于该输出轴外，且该叶扇装置夹设于该第一轴套与该第二轴套间，该第一轴套与该第二轴套分别设有至少一通孔；

板体，套设于该输出轴外，该板体设置于该第一轴套相对于设有该扇叶装置的一面，该板体可平行于该输出轴的轴向于一关闭位置以与一开放位置间移动，该板体与该输出轴间具有一间距；

转子铁芯以及一磁铁，该转子铁芯套设于该扇叶装置、该第一轴套、该第二轴套与该板体外，该磁铁嵌设于该转子铁芯内；

第一押板以及第二押板，套设于该输出轴外，该叶扇装置、该第一轴套、该第二轴套、该板体、该转子铁芯与该磁铁夹设于该第一押板与该第二押板间，该第一押板与该第二押板中心与该输出轴间分别具有一间距；

多个弹性件，设置于该板体与该第一押板间；

多个调温器，设置于该板体与该第一轴套间，该多个调温器用以感测该壳体内的温度，每一该调温器可平行于该输出轴的轴向于一第一位置与一第二位置间移动，当该调温器感测该壳体内的温度低于一预设温度时，该调温器位于该第一位置且该板体位于该关闭位置，该板体覆盖于该第一轴套的通孔，该第一轴套的通孔呈封闭状态，当该调温器感测该壳体内的温度到达该预设温度时，该调温器位于该第二位置且该调温器驱动该板体移动至该开放位置，该第一轴套的通孔呈开放状态，且该进气口、该第一押板与该输出轴间的间距、该板体与该输出轴间的间距、该第一轴套的通孔、该扇叶装置、该第二轴套的通孔、该第二押板与该输出轴间的间距以及该出气口形成一相连通的通路，且该通路与该气冷却器连通；以及

定子单元，设置于该壳体的该内部空间，且该定子单元套设于该转子单元外。

2.如权利要求1所述的具有气水冷却功能的电机，其中该扇叶装置包括扇叶以及外套管，该扇叶套设于该输出轴外，该外套管套设于该扇叶外。

3.如权利要求1所述的具有气水冷却功能的电机，其中该第一押板具有多个凹槽，该多个凹槽以该输出轴的轴心为中心，环绕且等角设置于该第一押板朝向该板体之面，在每一该凹槽内设有一该弹性件。

4.如权利要求1所述的具有气水冷却功能的电机，其中该第一轴套具有多个凹槽，该多个凹槽以该输出轴的轴心为中心，环绕且等角设置于该第一轴套朝向该板体之面，在每一该凹槽内设有一该调温器。

5.如权利要求1所述的具有气水冷却功能的电机，其中该多个弹性件与该多个调温器的数量相同，该多个弹性件以该输出轴的轴心为中心，环绕且等角设置，该多个弹性件与该多个调温器的位置相互对应设置于该板体的相对两面。

6.如权利要求1所述的具有气水冷却功能的电机，其中该第一押板朝向该板体的一面设有一凸缘，该凸缘抵靠于该第一轴套，该板体位于该凸缘所围设形成的空间内。

7.如权利要求1所述的具有气水冷却功能的电机，其中该壳体具有外侧面以及内侧面，该内侧面围设形成该内部空间，在该外侧面与该内侧面之间形成该至少一散热水道，该壳体具有至少一进水口以及至少一出水口，该进水口与该出水口与该散热水道相连通，且该进水口与该出水口连接该水冷却器。

8.如权利要求1所述的具有气水冷却功能的电机，其中该壳体设有至少一进气口以及至少一出气口，该进气口与该出气口与该内部空间相连通，且该进气口与该出气口连接该气冷却器。

9.如权利要求1所述的具有气水冷却功能的电机，其中该水冷却器与该气冷却器电连接一冷却系统电子自动控制单元(Electric ControlUnit-ECU)，由该冷却系统电子自动控制单元控制该水冷却器与该气冷却器启动及关闭。

Images