CN113452203B - 无刷马达总成 - Google Patents

Abstract

一种无刷马达总成，包含一马达本体、一电路板与多个电子元件，所述电路板设置于所述马达本体，所述电路板具有相背对的一第一面与一第二面，所述第一面朝向所述马达本体，所述第二面具有多个导热线路。所述多个电子元件包括多个功率开关元件，所述多个功率开关元件设置于第二面。第二面上另设置多个散热块，各所述功率开关元件与各所述散热块连接于各所述导热线路，使各所述功率开关元件散发的热能经由各所述导热线路传导到各所述散热块。藉此，可减少无刷马达总成整体之体积。

Description

无刷马达总成

技术领域

本发明与无刷马达有关；特别是指一种直流无刷马达总成。

背景技术

已知目前许多电动机械、电动工具所使用之动力马达，大多系以直流无刷马达(Brushless DC motor，BLDCM)为主，而选用直流无刷马达的原因在于直流无刷马达具有较高之转矩对转动惯量比、且无有刷马达之缺点(例如：电刷磨耗、换向火花及噪音过大等)。

直流无刷马达系通过多个开关元件进行不同相位的切换，在直流无刷马达运转的过程中，由于所述多个开关元件为功率晶体管，且必需在导通、截止状态重复切换，因此，开关元件的散热问题是亟待改善的问题。

现有的作法是在开关元件上叠置一散热块，让散热块贴靠在开关元件的表面，前述之作法虽可达到散热之效果，但散热块叠在开关元件后，将会使得总厚度增加，导致直流无刷马达整体的体积无法减小。

发明内容

有鉴于此，本发明之目的在于提供一种无刷马达总成，可让整体体积减小，并提供良好的散热效果。

缘以达成上述目的，本发明提供的一种无刷马达总成，包含一马达本体与一电路板，其中所述电路板设置于所述马达本体，所述电路板具有相背对的一第一面与一第二面，所述第一面朝向所述马达本体，所述第二面具有多个导热线路；所述第二面上设置有多个功率开关元件及多个散热块，各所述功率开关元件与各所述散热块连接于各所述导热线路，使各所述功率开关元件散发的热能经由各所述导热线路传导到各所述散热块。

本发明之效果在于，功率开关元件与散热块并列设置在电路板的第二面，可以改善现有的功率开关元件与散热块相叠造成的总厚度增加的缺失，减小无刷马达总成整体的体积。

附图说明

图1为本发明一优选实施例之无刷马达总成的立体图。

图2为上述优选实施例之无刷马达总成的部分分解立体图。

图3为上述优选实施例之无刷马达总成的后视图。

图4为上述优选实施例之电路板第一面的正视图。

图5为上述优选实施例之电路板第二面的正视图。

图6为一示意图，揭示散热块和功率开关元件设置于电路板。

图7为一示意图，揭示导热垫覆盖散热块。

图8为图3之8-8方向局部剖视图。

具体实施方式

为能更清楚地说明本发明，兹举优选实施例并配合附图详细说明如后。请参图1至图8所示，为本发明一优选实施例之无刷马达总成，包含一马达本体10、一电路板20及多个电子元件，其中：

所述马达本体10包括一定子组12、一转子(未图示)、一转轴14，其中所述定子组12包括一定子铁芯122、多个定子线圈124、一前绝缘端板126与一后绝缘端板128，所述多个定子线圈124设置于所述定子铁芯122中，所述前绝缘端板126与所述后绝缘端板128分别设置于所述定子铁芯122的两端，所述前绝缘端板126与所述后绝缘端板128分别构成所述定子组12的一前端与一后端。所述前绝缘端板126还结合一前盖30。

所述转子具有磁性且位于所述定子铁芯122中，所述转轴14结合于所述转子且一部分位于所述定子组12中，所述转轴14的前端穿出所述前绝缘端板126及所述前盖30，所述转轴14的后端穿出所述后绝缘端板128且设有一轴承32。

所述电路板20设置于所述马达本体10，本实施例中，所述电路板20系设置于所述马达本体10的后绝缘端板128。所述电路板20具有一第一面202与一第二面204，所述第一面202朝向所述后绝缘端板128，所述第二面204背对所述第一面202。

所述第一面202与所述第二面204分别供所述多个电子元件设置。本实施例中，所述第一面202与所述第二面204具有多个讯号传导线路(未图示)，所述多个讯号传导线路供电性连接所述多个电子元件，作为各所述电子元件的讯号传导路径。此外，所述第二面204上还具有多个导热线路204a(参照图6)。讯号传导线路及导热线路204a系以铜箔为例。

所述多个电子元件包括多个功率开关元件40，所述多个功率开关元件40可例如是MOSFET，所述多个功率开关元件40设置于所述第二面204上且分别连接于所述多个导热线路204a上，各所述功率开关元件40可直接接触各所述导热线路204a或通过导热件连接导热线路204a，导热件可例如是焊锡、导热膏或导热胶。所述第二面204上还设置有多个散热块50，且所述多个散热块50分别连接于所述多个导热线路204a上，各所述散热块50可直接接触各所述导热线路204a或通过导热件连接导热线路204a。请配合图6，在垂直于所述第二面204的方向上，各所述散热块50的厚度T1大于各所述功率开关元件40的厚度T2。

散热块50的材质为金属，例如是铜。各所述散热块50的散热面积大于各所述功率开关元件40的散热面积。各所述功率开关元件40散发的热能一部分经由各所述导热线路204a传导到各所述散热块50且通过散热块50散热，另一部分的热能由功率开关元件40本身散热。散热块50上亦可具有多个凹槽，以增加散热面积。

由于电路板上的功率开关元件40与散热块50并列设置在电路板20的第二面204，可以改善现有的功率开关元件与散热块相叠造成的总厚度增加的缺陷，因此，可以减小无刷马达总成整体的体积，特别是在无刷马达总成轴向上的长度可以减小。实务上，所述电路板20亦可装设于所述马达本体10的侧边，亦即在定子铁芯122的径向外围，电路板20的第一面202朝向定子铁芯122，藉此，无刷马达总成于径向上的长度可以减小。

请配合图4与图5，本实施例中，所述电路板20具有一内圈部20a、一外圈部20b及一侧部20c。图4与图5中以点划线作为所述内圈部20a与所述外圈部20b的分界。所述内圈部20a设有一穿孔201a，且所述转轴14及所述轴承32穿过所述穿孔201a。所述外圈部20b环绕所述内圈部20a。所述多个功率开关元件40位于所述外圈部20b。所述多个散热块50大部分位于所述外圈部20b，少部分位于所述内圈部20a，但不以此为限，亦可所有的散热块50皆位于外圈部20b。所述侧部20c连接于所述外圈部20b，且侧部20c上设置有一电连接器60供连接至外部的一控制装置。所述多个电子元件包括一微控制器42设置于第二面204且位于外圈部20b与所述侧部20c的交界处。

所述多个电子元件包括至少一个驱动元件，驱动元件44设置于所述电路板20的第二面204且位于所述内圈部20a，本实施例中，至少一个驱动元件44的数量为多个。第一面202于所述内圈部20a亦设置有一驱动元件44。所述多个驱动元件44分别电性连接所述多个功率开关元件40。驱动元件44可例如是闸极驱动元件，用以接收微控制器42发送的控制讯号以驱动所述多个功率开关元件40的闸极，使各别的功率开关元件40导通或截止。各驱动元件44所产生的热能小于各功率开关元件40产生的热能。

所述多个电子元件还包括多个霍尔感测元件46，所述多个霍尔感测元件46设置于电路板20的第一面202且位于所述内圈部20a，所述多个霍尔感测元件46供感测所述转子之转动。各霍尔感测元件46产生的热能小于各驱动元件44及各功率开关元件40。

藉由将产生较多的热能的功率开关元件40配置于更靠近外部的外圈部20b，让功率开关元件40产生的热能较易散出至外部。

为了保护电路板20及电子元件，本实施例中无刷马达总成还包括一后盖70，所述后盖70结合于所述定子组12的后绝缘端板128且具有一内侧面702，所述电路板20位于所述后盖70的内侧面702与所述后绝缘端板128之间，所述内侧面702朝向所述电路板20的第二面204。所述后盖70可为金属材质，以增加散热效果。所述后盖70具有一外周缘部704，所述外周缘部704位于所述电路板20之外圈部20b之外围，所述外周缘部704具有多个散热口704a。散热口704a连通所述后盖70的内部与外部。功率开关元件40所产生的热能亦可通过散热口704a散出。所述后盖70具有一容槽706，所述容槽706自所述内侧面702凹入且供所述轴承32抵接。

所述电路板20系通过多个电线80连接到所述多个定子线圈124，本实施例中，电线80数量为三条，分别是对应三相的定子线圈124。所述多个电线80一端焊接结合于所述电路板20且绕经第二面204穿入定子铁芯122中而连接定子线圈124，各所述电线80的一部分显露于各所述散热口704a中。藉此，让电线产生的热能亦可经由散热口704a散出于外。

在所述后盖70与所述电路板20之间还可设置一导热垫90，所述导热垫90为电绝缘材质且具有可挠性，例如导热硅胶垫。所述导热垫90设置于所述后盖70与所述电路板20之间，所述导热垫90具有一第一导热面902与一第二导热面904，所述第一导热面902连接于所述后盖70的内侧面702，第一导热面902可直接接触并贴靠于内侧面702或通过导热件(导热膏或导热胶)贴靠于所述内侧面702。所述第二导热面904背对所述第一导热面902且连接于所述多个散热块50，第二导热面904可直接接触并贴靠于散热块50或通过导热件(导热膏或导热胶)贴靠于散热块50。导热垫90可有效地将散热块50产生的热能传导到后盖70，由后盖70散出。本实施例中，导热垫90未接触功率开关元件40及其它电子元件，避免导热垫90又将热能传导至电路板20之第二面204的功率开关元件40及其它电子元件。此外，在功率开关元件40与导热垫90之间具有一间隙G，所述间隙G可形成与外部连通的气流通道，让电路板20之第二面204的功率开关元件40及其它电子元件可经由所述间隙G散热。

以上所述仅为本发明优选可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为之等效变化，理应包含在本发明之专利范围内。

附图标记说明

[本发明]

10：马达本体

12：定子组

122：定子铁芯

124：定子线圈

126：前绝缘端板

128：后绝缘端板

14：转轴

20：电路板

20a：内圈部

20b：外圈部

20c：侧部

201a：穿孔

202：第一面

204：第二面

204a：导热线路

30：前盖

32：轴承

40：功率开关元件

42：微控制器

44：驱动元件

46：霍尔感测元件

50：散热块

60：电连接器

70：后盖

702：内侧面

704：外周缘部

704a：散热口

706：容槽

80：电线

90：导热垫

902：第一导热面

904：第二导热面

G：间隙

T1：厚度

T2：厚度

Claims (7)

1.一种无刷马达总成，包含：

一马达本体；

一电路板，设置于所述马达本体，所述电路板具有相背对的一第一面与一第二面，所述第一面朝向所述马达本体，所述第二面具有多个导热线路；及

多个功率开关元件与多个散热块；

各所述功率开关元件通过焊锡连接各所述导热线路，各所述散热块通过焊锡连接各所述导热线路，使得各所述功率开关元件及各所述散热块于所述电路板的第二面呈并列，且各所述功率开关元件及各所述散热块于无刷马达总成的轴向上不相叠，使各所述功率开关元件散发的热能经由各所述导热线路传导到各所述散热块；

所述马达本体包括有一定子组及一转轴，所述定子组具有一前端与一后端，所述转轴位于所述定子组中且穿出所述前端与所述后端；所述电路板设置于所述后端，且所述第一面朝向所述后端；

所述电路板具有一内圈部及一外圈部，所述内圈部具有一穿孔，且所述转轴穿过所述穿孔；所述外圈部环绕所述内圈部；所述多个功率开关元件位于所述外圈部；

所述第二面在所述内圈部设置有至少一个驱动元件，所述至少一个驱动元件供驱动所述多个功率开关元件；

其中，各所述驱动元件所产生的热能小于各所述功率开关元件产生的热能，且所述多个功率开关元件呈环形排列。

2.如权利要求1所述的无刷马达总成，其特征在于，包含一后盖，结合于所述定子组的后端，所述后盖具有一内侧面，所述电路板位于所述后盖的内侧面与所述后端之间，所述内侧面朝向所述电路板的第二面。

3.如权利要求2所述的无刷马达总成，其特征在于，包含一导热垫，设置于所述后盖与所述电路板之间，所述导热垫具有相背对的一第一导热面与一第二导热面，所述第一导热面连接于所述后盖的内侧面，所述第二导热面连接于所述多个散热块。

4.如权利要求3所述的无刷马达总成，其特征在于，所述导热垫的第二导热面与各所述功率开关元件之间具有一间隙。

5.如权利要求2所述的无刷马达总成，其特征在于，所述后盖具有一外周缘部，所述外周缘部位于所述外圈部之外围，所述外周缘部具有多个散热口。

6.如权利要求5所述的无刷马达总成，其特征在于，包含有多个电线，所述多个电线一端连接所述定子组的多个定子线圈，所述多个电线绕经所述电路板的第二面且结合于所述电路板上，且所述多个电线的一部分分别显露于所述多个散热口。

7.如权利要求1所述的无刷马达总成，其特征在于，所述第一面在所述内圈部设置有多个霍尔感测元件；所述马达本体包括一转子，所述转子具有磁性，所述多个霍尔感测元件供感测所述转子之转动。