CN111009980B - 具有外接气流产生元件的转子结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有外接气流产生元件的转子结构，包含转子本体、第一外接气流产生元件与第二外接气流产生元件。转子本体，是自第一端部沿延伸方向延伸至第二端部，并开设有多个沿延伸方向延伸的转子内部通道。第一外接气流产生元件，是对应转子内部通道划分出至少一第一出风区与至少一第一进风区。第二外接气流产生元件，是对应第一出风区与第一进风区分别划分出至少一第二进风区与至少一第二出风区。因此，在转子结构旋转时，外部空气是分别自第一进风区与第二进风区流动至第二出风区与第一出风区，藉以耗散转子本体所产生的热能。

Description

具有外接气流产生元件的转子结构

技术领域

本发明涉及一种转子结构，尤其涉及一种具有外接气流产生元件的转子结构。

背景技术

马达是一种通过电磁感应，将电能转换成机械能再转换成动能的装置，在现今社会中颇为普遍且应用极为广泛。马达通常包含马达框架、转子结构与定子结构。在马达将电能转换成动能的过程中，电流会在定子结构上的定子绕组导通，藉以产生电流磁效应。然而，在导通的过程中，会因为线圈本身所包含的电阻，使得电流会有所损耗，进而产生多余的热能。若这些热能累积过多或温度过高就有可能会对马达内部的元件产生破坏，造成马达无法正常运作。因此，如何将马达产生多余的热能排除是一件极为重要的课题。

请一并参阅图1至图3，其中，图1是显示先前技术的转子结构的立体图；图2是显示图1的A─A剖视图；以及，图3是显示先前技术的转子结构的运转状态的温度位阶分布图。如图所示，一种转子结构PA1，包含转子本体PA11与气流产生元件PA12。

转子本体PA11是自第一端部PAP1沿延伸方向PAD延伸至第二端部PAP2，并开设有多个也从第一端部PAP1沿延伸方向PAD延伸至第二端部PAP2的内部流道PA111，在此仅标示其中两者，实际上内部流道PA111是环设于转子本体PA11内部，通常数量超过两个。气流产生元件PA12，是设置于第一端部PAP1。

当马达开始运作，使转子结构PA1开始旋转时，气流产生元件PA12会在第一端部PAP1产生离心气流PACF，使得第一端部PAP1形成低压带。而气流会自高压带往低压带流，因此，内部流道PA111的空气就会往第一端部PAP1流动，形成气流PAF，便使得第二端部PAP2也形成低压带。此时，外界环境相较于第二端部PAP2属于高压带，故外界环境的空气就会往第二端部PAP2移动，以形成气流PAF。气流PAF流经内部流道PA111可以将转子结构PA1所产生的热能带走，藉以降低转子结构PA1运转时的温度，避免温度过高所衍生出的种种问题。

如图3所示，转子结构PA1在运转状态下的温度位阶分布图。在此需说明的是，温度位阶是一种温度区间的概念，每一个温度位阶都包含一个实际温度区间，且温度位阶越高，表示所包含的实际温度区间越高。例如：温度位阶1是表示摄氏温度11度至20度，则温度位阶2则表示摄氏温度21度至30度…以此类推。

从图3中可以明显看出，转子结构PA1的温度位阶10，也就是温度最高的地方，大致分布在转子本体PA11的中心区域，且范围几乎占了转子本体PA11的三分之一。而温度位阶从温度位阶10的区域分别往第一端部PAP1与第二端部PAP2的方向递减，也就是说，转子结构PA1的温度分布为中心的温度最高分别往左右两侧递减，而左右两侧的温度最低。

气流PAF皆是由第二端部PAP2往第一端部PAP1流动，即单向流动，若可以使气流PAF在内部流道PA111达到双向流动，就理论上来说应可以达到降低温度的功效。此外，若要使气流PAF再次流进第二端部PAP2并往第一端部PAP1流动，便需要在马达框架或是定子结构上开设通道，又称风沟，以使气流PAF自第一端部PAP1流出后，可以经由风沟再次流回第二端部PAP2，达成内循环。然而，开设风沟势必会增加制程的难易度、造成制造成本的上升，而且，最重要的在马达框架上开设风沟需要移除散热鳍片，移除散热鳍片后的空间才可以开设风沟，而移除散热鳍片会造成散热面积的减少，导致散热效率降低等问题。

此外，先前技术中也有其他转子结构是没有气流产生元件，而仅在转子本体的一端设置有导流片，通常导流片是采用铝材质，故又称铝叶。导流片的功用与气流产生元件相同，会使气流往导流片所在的一端移动，故与上述先前技术存在着相同的问题。

发明内容

有鉴于在先前技术中，气流在内部流道仅能单向流动，造成散热效果不彰、温度过高等问题，且若要使气流在马达内部达成内循环，便需要在马达框架或定子结构上开设风沟，减少散热鳍片的数量、减少散热面积，导致散热效果降低等问题。本发明的主要目的是提供一种具有外接气流产生元件的转子结构，以在马达框架与定子结构上不开设风沟的情况下，也可使气流在内部流道双向流动，达到降低转子结构温度的功效。

本发明为解决先前技术的问题，所采用的必要技术手段为提供一种具有外接气流产生元件的转子结构，包含转子本体、第一外接气流产生元件与第二外接气流产生元件。转子本体，是开设有多个自第一端部延伸至第二端部之转子内部通道，且受操作地沿旋转方向旋转。

第一外接气流产生元件，是设置于第一端部，对应转子内部通道而划分出至少一第一出风区与至少一第一进风区，并在转子本体旋转时产生至少一自第一出风区流出的第一离心气流，并在至少一第一出风区设置有至少一第一遮挡结构，藉以在转子本体旋转时，阻挡外部空气经由至少一第一出风区进入至少一第一出风区所对应的一部分的转子内部通道，并允许外部空气经由至少一第一进风区流入所对应的另一部分的转子内部通道。

第二外接气流产生元件，是设置于第二端部，对应转子内部通道而划分出至少一对应于第一出风区的第二进风区与至少一对应于第一进风区的第二出风区，并在转子本体旋转时产生自第二出风区流出的第二离心气流，并在至少一第二出风区设置有至少一第二遮挡结构，藉以在转子本体旋转时，阻挡另一外部空气经由至少一第二出风区进入所对应的上述另一部分的转子内部通道，并允许上述另一外部空气经由至少一第二进风区进入所对应的上述一部分的转子内部通道。

在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的附属技术手段为使具有外接气流产生元件的转子结构中的转子本体，其组成材料包含铜与铝中的一者。

在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的附属技术手段为使具有外接气流产生元件的转子结构中的至少一第一出风区与至少一第二进风区，是对应该些转子内部通道中的一半。

在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的附属技术手段为使具有外接气流产生元件之转子结构中的至少一第二出风区与至少一第一进风区，是对应该些转子内部通道中的另一半。

在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的附属技术手段为使具有外接气流产生元件的转子结构中的至少一第一出风区与至少一第一进风区的数量总和，是偶数个。

在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的附属技术手段为使具有外接气流产生元件的转子结构中的第一外接气流产生元件，是离心扇。

在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的附属技术手段为使具有外接气流产生元件的转子结构中的第二外接气流产生元件，是离心扇。

承上所述，本发明所提供的具有外接气流产生元件的转子结构，利用第一外接气流产生元件与第二外接气流产生元件，划分出第一出风区、第一进风区、第二出风区与第二进风区，使得部份转子内部通道内的气流是自第二进风区往第一出风区流动，另一部分转子内部通道内的气流是自第一进风区往第二出风区流动，达到转子内部通道内的气流双方向流动的效果，进而达到降低转子本体温度的功效。

附图说明

图1是显示先前技术的转子结构的立体图；

图2是显示图1的A─A剖视图；

图3是显示先前技术的转子结构的运转状态的温度位阶分布图；

图4是显示本发明第一实施例所提供的具有外接气流产生元件的转子结构的立体分解图；

图5是显示本发明第一实施例所提供的具有外接气流产生元件的转子结构的立体图；

图6是显示图5的B─B剖视图；

图7是显示本发明第一实施例所提供的具有外接气流产生元件的转子结构在运转状态下的温度位阶分布图；

图8是显示本发明第二实施例所提供的具有外接气流产生元件的转子结构的立体分解图；

图9是显示本发明第二实施例所提供的具有外接气流产生元件的转子结构的立体图。

附图标记说明:

PA1：转子结构；

PA11：转子本体；

PA111：内部流道；

PA12：气流产生元件；

PACF：离心气流；

PAD：延伸方向；

PAF：气流；

PAP1：第一端部；

PAP2：第二端部；

1、1a：具有外接气流产生元件的转子结构；

11、11a：转子本体；

111、111a、111b、111c：转子内部通道；

12、12a：第一外接气流产生元件；

121、122、121a：第一遮挡结构；

13、13a：第二外接气流产生元件；

131、132、131a：第二遮挡结构；

AO1、AO2、AO5：第一出风区；

AI1、AI2、AI5：第一进风区；

AO3、AO4、AO6：第二出风区；

AI3、AI4、AI6：第二进风区；

D：延伸方向；

F1、F2：气流；

FC1：第一离心气流；

FC2：第二离心气流；

P1：第一端部；

P2：第二端部。

具体实施方式

请参阅图4至图6，其中，图4是显示本发明第一实施例所提供的具有外接气流产生元件的转子结构的立体分解图；图5是显示本发明第一实施例所提供的具有外接气流产生元件的转子结构的立体图；以及，图6是显示图5的B─B剖视图。如图所示，一种具有外接气流产生元件的转子结构1，包含转子本体11、第一外接气流产生元件12与第二外接气流产生元件13。

转子本体11，是自第一端部P1沿延伸方向D延伸至第二端部P2，并开设有多个自第一端部P1沿延伸方向D延伸至第二端部P2的转子内部通道111，并且在马达运转时，会沿顺时钟方向或逆时钟方向旋转。在本实施例中，转子本体11的组成材料包含铜，又称铜棒形式的转子，但不以此为限，转子本体11也可包含铝，又称铸铝形式的转子。

第一外接气流产生元件12，是设置于第一端部P1，并对应转子内部通道111划分出多个第一出风区与多个第一进风区，在此为二第一出风区AO1、AO2与二第一进风区AI1、AI2，且在第一出风区AO1、AO2分别设置有二第一遮挡结构121、122，第一遮挡结构121、122是呈中空结构，并且与转子内部通道111中的至少一者相互连通。

第二外接气流产生元件13，是设置于第二端部P2，并对应转子内部通道111划分出多个第二进风区与多个第二出风区，在此为二第二进风区AI3、AI4与二第二出风区AO3、AO4，且在第二出风区AO3、AO4分别设置有二第二遮挡结构131、132(标示于图6)，第二遮挡结构131、132也呈中空结构。在此需说明的是，第二进风区AI3、AI4是与第一出风区AO1、AO2相对应，第二出风区AO3、AO4是与第一进风区AI1、AI2相对应，第二遮挡结构131、132所连通对应到的转子内部通道111也会与第一遮挡结构121、122所连通对应的不同。简单来说，一个转子内部通道111只会与第一遮挡结构121、122、第二遮挡结构131、132中的一者连通。

在本实施例中，第一外接气流产生元件12与第二外接气流产生元件13是分别为离心扇，但不以此为限。

请参阅图6，为了更详细的说明，将转子内部通道111区分成转子内部通道111a与111b，转子内部通道111a是对应第一出风区AO1与第二进风区AI3，并且与第一遮挡结构121相连通；转子内部通道111b是对应第二出风区AO4与第一进风区AI2，并且与第二遮挡结构132相连通。在马达运作时，转子结构1是开始旋转，因此带动第一外接气流产生元件12与第二外接气流产生元件13分别产生第一离心气流FC1与第二离心气流FC2。

当第一离心气流FC1自第一外接气流产生元件12流出后，第一出风区AO1是形成低压带，周围的外部空气会开始往低压带移动。然而，第一遮挡结构121会阻挡外部空气自第一出风区AO1流入，因此，与第一出风区AO1相连通的转子内部通道111a的空气也会往第一出风区AO1移动产生气流F1。当转子内部通道111a的空气往第一出风区AO1移动时，转子内部通道111a又形成低压带，故周围的空气会开始往低压带移动，而第一遮挡结构121会阻挡外部空气自第一出风区AO1流入，因此，与转子内部通道111a相连通的第二进风区AI3周围的另一外部空气会流入转子内部通道111a，形成气流F1。而气流F1会自第二进风区AI3经由转子内部通道111a流动至第一出风区AO1，且同时吸收转子本体11所产生的热能，并通过第一外接气流产生元件12形成第一离心气流FC1而向外流出。

同理，第二外接气流产生元件13产生第二离心气流FC2向外流出后，也会在转子内部通道111b产生另一气流F2，并自第一进风区AI2流动至第二出风区AO4，且同时吸收转子本体11所产生的热能。最后，在通过第二外接气流产生元件13形成第二离心气流FC2向外流出。

此外，其他转子内部通道111，不论是对应第一出风区AO2与第二进风区AI4或是对应第二出风区AO3与第一进风区AI1，皆会利用相同的原理有相同的运作，故不多加赘述。

在本实施例中，转子内部通道111可以区分成两种，一种是连通第一出风区AO1、AO2，并且使气流往第一出风区AO1、AO2流动，另一种是连通第二出风区AO3、AO4，并且使气流往第二出风区AO3、AO4流动。因此，相较于先前技术，所有内部流道PA111的气流PAF皆往气流产生元件PA12移动，在本实施例中，可以达到气流在转子内部通道111双向流通的结果。

请一并参阅图3至图7，图7是显示本发明第一实施例所提供的具有外接气流产生元件的转子结构在运转状态下的温度位阶分布图。图7为本发明第一实施例的模拟分析结果。如图7的模拟数据所示，具有外接气流产生元件的转子结构1的温度位阶分布图，相较于图3，温度位阶较高的区域明显减少(如温度位阶10)，且转子本体11整体的温度位阶分布区域普遍温度位阶皆下降，表示本实施例所提供的具有外接气流产生元件的转子结构1可有效达到降低转子本体11温度的功效。

请参阅图8与图9，其中，图8是显示本发明第二实施例所提供的具有外接气流产生元件的转子结构的立体分解图；以及，图9是显示本发明第二实施例所提供的具有外接气流产生元件的转子结构的立体图。如图所示，一种具有外接气流产生元件的转子结构1a，包含转子本体11a、第一外接气流产生元件12a与第二外接气流产生元件13a。

转子本体11a与转子本体11大致相同，是自第一端部P1沿延伸方向D延伸至第二端部P2，并开设有多个自第一端部P1沿延伸方向D延伸至第二端部P2的转子内部通道111c。而造成转子本体11a与转子本体11结构上的些许差异在于，转子本体11a采用铝材质，又称铸铝形式的转子。

第一外接气流产生元件12a与第一外接气流产生元件12大致相同，会对应转子内部通道111c划分出第一出风区与第一进风区，差异在于在本实施例中，仅划分出第一出风区AO5与第一进风区AI5。同理，第二外接气流产生元件13a，对应转子内部通道111c也仅划分出第二出风区AO6与第二进风区AI6，其中，第二出风区AO6是对应第一进风区AI5，且第二进风区AI6是对应第一出风区AO5。

因此，在本实施例中，可视为将转子内部通道111c分成左右两半部，左半部的转子内部通道111c连通第二出风区AO6与第一进风区AI5，空气是自第一进风区AI5流入形成气流(如图6的气流F2)，往第二出风区AO6流动并吸收转子本体11a旋转所产生的热能，最后通过第二外接气流产生元件13a的呈中空状的第二遮挡结构131a形成第二离心气流(如图6的第二离心气流FC2)，而向外流出。同理，右半部的转子内部通道111c连通第一出风区AO5与第二进风区AI6，气流(如图6的气流F1)会自第二进风区AI6流动至第一出风区AO5，并通过第一外接气流产生元件12a的呈中空状的第一遮挡结构121a产生第一离心气流(如图6的第一离心气流FC1)，而向外流出。

在本实施例中，气流仍可在转子内部通道111c内双向流通，因此，也可达到与第一实施例相同的降低温度的功效。

综上所述，相较于先前技术中，气流在内部流道中仅能单方向的往气流产生元件移动并向外流出，本发明所提供的具有外接气流产生元件的转子结构，可以将转子内部通道分成两种，一种转子内部通道内的气流是往第一气流产生元件移动，另一种转子内部通道内的气流是往相反于第一气流产生元件的第二气流产生元件移动，在转子内部通道达到双方向的流动，并达到降低转子本体温度的功效。此外，在本发明搭配定子结构与马达框架使用时，也不用在马达框架开设风沟，进而避免造成散热鳍片的数量减少、散热面积减少，导致降低散热效果的问题。

通过以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所附权利要求的范畴内。

Claims (7)

1.一种具有外接气流产生元件的转子结构，包含：

转子本体，是自第一端部沿延伸方向延伸至第二端部，并开设有多个自所述第一端部沿所述延伸方向延伸至所述第二端部的转子内部通道，且所述转子本体沿旋转方向旋转；

第一外接气流产生元件，是设置于所述第一端部，对应所述多个转子内部通道而划分出至少一第一出风区与至少一第一进风区，并在所述转子本体旋转时产生至少一自所述至少一第一出风区流出的第一离心气流，并在所述至少一第一出风区设置有至少一第一遮挡结构，藉以在所述转子本体旋转时，阻挡外部空气经由所述至少一第一出风区进入所述至少一第一出风区所对应的部分的所述多个转子内部通道，并允许所述外部空气经由所述至少一第一进风区流入所对应的另一部分的所述多个转子内部通道；以及

第二外接气流产生元件，是设置于所述第二端部，对应所述多个转子内部通道而划分出至少一对应于所述至少一第一出风区的第二进风区与至少一对应于所述至少一第一进风区的第二出风区，并在所述转子本体旋转时产生至少一自所述至少一第二出风区流出的第二离心气流，并在所述至少一第二出风区设置有至少一第二遮挡结构，藉以在所述转子本体旋转时，阻挡另一外部空气经由所述至少一第二出风区进入所对应的上述另一部分的所述多个转子内部通道，并允许上述另一外部空气经由所述至少一第二进风区进入所对应的上述部分的所述多个转子内部通道。

2.根据权利要求1所述的具有外接气流产生元件的转子结构，其中，所述转子本体的组成材料包含铜与铝中的一者。

3.根据权利要求1所述的具有外接气流产生元件的转子结构，其中，所述至少一第一出风区与所述至少一第二进风区是对应所述多个转子内部通道中的一半。

4.根据权利要求3所述的具有外接气流产生元件的转子结构，其中，所述至少一第二出风区与所述至少一第一进风区是对应所述多个转子内部通道中的另一半。

5.根据权利要求1所述的具有外接气流产生元件的转子结构，其中，所述至少一第一出风区与所述至少一第一进风区的数量总和是偶数个。

6.根据权利要求1所述的具有外接气流产生元件的转子结构，其中，所述第一外接气流产生元件是离心扇。

7.根据权利要求1所述的具有外接气流产生元件的转子结构，其中，所述第二外接气流产生元件是离心扇。

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