CN2523102Y - 外转子式直流无刷马达冷却装置 - Google Patents

Abstract

一种外转子式直流无刷马达冷却装置，其中包括：一定子，具有一支撑主轴、若干矽钢片组与线圈组；以及一转子，该转子可旋转地套设于定子的支撑主轴外侧，其具有一环状的磁铁环，磁铁环的磁场可与线圈组的磁场相互作用而带动该转子旋转；其特征在于：转子内部设置有若干叶片，可产生气流以使得定子各部位的温度平均；以及支撑主轴的一端的中央设置有一流体通道，用以导引冷却流体进入马达的内部空间，藉由冷却流体吸收马达内部热能后，再经由排出通道将冷却流体送出，而将马达冷却。

Description

外转子式直流无刷马达冷却装置

技术领域

本实用新型涉及外转子式马达，特别是一种直流无刷马达。

背景技术

如图7所示，是一种现有的外转子式直流无刷马达的构造，其中该马达的内部系为一定子1(不动部份)该定子1包括：一矽钢片组2，该矽钢片组之上缠绕若干线圈组3，中间有一固定不动的支撑主轴4；而定子1的外部为转子5(转动部份)该转子5具有一壳体6，壳体6内贴有多片磁铁，形成磁铁环7；该壳体6与支撑主轴4套合处设有二轴承8，以使得转子5可以绕主轴4旋转。同时其外侧设有若干肋9以帮助散热。外转子式直流无刷马达，一般设有若干相位感知装置10，可使用霍尔效应识别码(Hall Effective IC)作为马达转动时参考位置讯号的提供。若一直流无刷马达有3个相位(亦有3个Hall Effective IC)，每相位间的间隔为电气角120度，则该若干线圈组3的连接线路与相位感知讯号10连接线路系穿过支撑定子的支撑主轴4的轴心，从主轴的某一端通过，到达马达外部。

要驱动此种马达需另有一驱控器，利用脉冲宽度调变(Pulse WidthModulation简称PWM)的原理作换相的动作，将外部电源供给的电力透过驱控器的调配，分别导入马达的3组U，V，W相位的线圈组3，这些线圈组3也缠绕在矽钢片组2上，有电流通过，跟外转子上的磁铁环7产生电感、电动势及感应磁场，迫使马达的外转子转动，通常导入的电流越大，马达产生的扭矩也越大(相对转速也提高)，可作的功也越大(功等于力矩乘以转速)，而马达输出的扭矩所作的功除以输入马达的电源的瓦特数，即是此马达的效率。

马达的效率不能达到百分之百，主要是马达有所谓的铁损(矽钢片组2导磁时的能量损失)、磁损(线圈组3内部阻抗)、磨擦损(轴承、油封)及风损(马达转动时，切割风所造成的阻抗)；而这些阻抗所造成的能量损失再加上马达转动时所作的功，约等于输入电源的能量总合。

这些能量的损失，在马达内部就产生热，然而习用技术处理散热的方法，仅仅是利用外转子5外部的肋9及表面积，在转动的过程，作热对流的动作，将热散布于大气中；但若热散布效果不良，则必须减低输入电源的电量，相对的马达能够输出的功(扭力)也就减少，来保护马达内部的机件(因温度升高时轴承会润滑不良、钢线圈绝缘会破坏，磁铁会消磁等)；否则热散不出去，温度持续上升，整个马达就会因机件过热损坏。

发明内容

本实用新型的目的是要提供一种外转子式直流无刷马达的冷却装置，即利用强制散热方式带走马达内部热量，达到使马达内部冷却的目的。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种外转子式直流无刷马达冷却装置，包括有：

一定子，具有一支撑主轴，及若干矽钢片组与线圈组；以及

一转子，系可旋转地套设于该定子外侧，该转子具有一环绕前述矽钢片组与线圈组的磁铁环，该磁铁环的磁场系可与前述线圈组的磁场相互作用而带动该转子旋转；

其特征在于：

该支撑主轴的一端的中央设置有一用以导引冷却流体进出该马达的中央，藉以冷却该马达的流体通道。以及

该流体通道中央设置有一柱塞，该柱塞二侧与该流体通道的壁面分别保留一间隙，而形成一进入通道与一排出通道；该进入通道与该排出通道靠近该定子中央的部份的末端设置有一连接孔，且该连接孔系与该马达的内部连通，使冷却流体可以进入到该马达内部空间，或是从该马达的内部空间进入到该排出通道；在该流体通道末端连接有一管接头，使冷却流体可输入到该进入通道，并使得前述冷却流体进入该马达内部后，可从该排出通道排出；

该进入通道与排出通道靠近该定子中央的一端分别设置有一开口，以供前述的冷却流体进入或排出该进入通道与排出通道；

所述定子中央设置有一密闭的冷却室，该进入通道与排出通道的开口系与该定子中央设置的密闭冷却室连接，而使得前述冷却流体可以经由进入通道与排出通道进出该冷却室，而形成一冷却流体循环的回路；

所述壳体系为一中空壳体，且该进入通道与排出通道的开口系连通到该转子内部的空间，而使得冷却流体经由进入通道进入该壳体内部后，再从该排出通道排出；

该转子内部设置有复数个叶片，该复数个叶片是在转子旋转时，随转子旋转带动气流以冷却该定子上的矽钢片组与线圈组。

本实用新型由于在其外转子内部里面，接近内部定子上的前、后绕线线圈处，都有若干个突起的叶片，在外转子转动时，其激起的风力，吹拂线圈，使线圈上的高热，可均匀散布于马达内部各零件上，不致使其内部零件有产生极端高热的地方。同时在该马达的支撑主轴其一端设置一流体通道，藉由该流体通道将冷却流体导入到马达内部，以冷却流体带走马达内部热量后，再从该流体通道排出，因而可达到冷却马达内部的目的。

由于本实用新型马达的散温效果的提升，而使得马达设计时，可以不须籍由降低马达功率的方式来防止马达过热，因此可以达到增加马达运转功率的功效，因此特别适用在需要长时间以高功率运转的场合使用。

附图说明：

图1  为本实用新型第一实施例的组合剖面图；

图2  为本实用新型第一实施例所用的定子的剖面图；

图3  为本实用新型第一实施例所用的转子的剖面图；

图4  为本实用新型第二实施例的组合剖面图；

图5  为本实用新型第二实施例所用的定子的剖面图；

图6  为本实用新型应用为电动机车驱动装置的具体应用实施例的构造示意图；

图7  为习用的外转子无刷直流马达的组合剖面图。

件号说明：

1   定子           2   矽钢片组    3   线圈组

4   支撑主轴       5   转子        6   壳体

7   磁铁环         8   轴承        9   肋

10  感知装置       20  定子        21  矽钢片组

22  线圈组         23  支撑主轴    24  支撑架

25  第一通道       26  第二通道    261 进入通道

262 排出通道       27  柱塞        28  冷却室

281、282连接孔                     283 盖板

284 螺帽           285 密封环      30  转子

31  壳体           32  磁铁环      33  轴承

40  管接头         50  叶片        60A、60B连接孔

70  后车架         71  后叉架      80  后车轮

81  轮毂

具体实施方式

如图1所示，本实用新型主要包括：一定子20，其上设有若干矽钢片组21，且于矽钢片组21外侧绕设有若干线圈组22，且于其中央设置有一支撑主轴23，该支撑主轴23的二端系分别利用一支撑架24加以固定；及一转子30，系可旋转地设置在该定子20的外侧，该转子30包括：一外壳31，概呈圆筒状，其内侧面设置有一磁铁环32，该磁铁环32系环绕在该若干矽钢片组21的外侧，该壳体31与支撑主轴23套合位置设置有二轴承33，而使得该壳体31可以环绕支撑主轴23旋转。

线圈组22通电后可产生磁场，并与磁铁环32的磁场互斥，而产生一扭矩，而使得壳体31产生旋转。

本实用新型特征系在于该转子30的内部与定子20的内部设置有冷却装置，以达到强制冷却马达运转时产生的热量的目的，藉以使得马达不至于因为内部零件过热而使其功率受到限制。

如图1及图2所示系本实用新型的冷却装置，支撑主轴23的一端设有第一通道25，用以作为线圈组22与外界连接线的走线通路，另一端设有第二通道26用以作为冷却装置的工作流体的进出通道。

如图1-3所示系为本实用新型的第一实施例，其中冷却装置与马达内部(内定子与外转子)空间不相流通，而仅是利用将冷却流体导引进入到定子20内部将定子内部热量带走来达到冷却目的。

如图2所示，该支撑主轴23的第二通道26的末端外部设有一管接头40，用以将冷却流体导引进出第二通道26。该第二通道26内部设有一长条形柱塞27，该柱塞27的二侧与第二通道26保有一间隙，因此形成一进入通道261与一排出通道262，同时于该定子20的中央位置设置有一冷却室28，且该进入通道261与排出通道262位于靠近该定子20中央的一端分别设置有一连接孔281、282。该连接孔281的一端系与进入通道261连接，另一端则与该冷却室28连接，因此使得冷却流体可以经由该进入通道261与连接孔281进入到冷却室28内部；而该连接孔282的二端则分别与排出通道262与冷却室28连接，用以使得冷却室28内的冷却流体可以从该排出通道262排出。

冷却室28系为一个设置在定子20中央的凹槽，系位于矽钢片组21的内侧，而且于其开口位置设置有一盖板283，该支撑主轴23的底端锁合一螺帽284，该螺帽284可将盖板283迫紧抵压于该定子20的端面，且于该盖板283与定子20端面之间设置有若干密封环285，因此可藉由盖板283将冷却室28密封。

藉由进入通道261、排出通道262、连接孔281、282与冷却室28，可以构成一个密闭的回路装置。管接头40可与供应冷却流体的循环装置(图中未示)连接，而使得冷却流体可经由上述进入通道261进入到冷却室28中，然后再经由排出通道262排出，而使得冷却流体进入到定子20的中央，并藉由工作流体将定子20中央的热量带走，而使得定子20与矽钢片组21、线圈组22等零组件的温度降低。

如图1所示，该转子30的壳体31的内部还进一步设置若干叶片50，该叶片50系可于转子30旋转时，带动其内部的空气，而使得气流朝向线圈组22与矽钢片组1吹拂，藉以使得线圈组22与矽钢片组21的热量可以随著气流均匀地散布在马达内部的其他零组件上。

本实用新型第一实施例的冷却装置系为密闭的装置，因此可以避免冷却流体与马达内部的其他零组件接触，因此适合用在冷却流体会对马达零件及运转产生影响的用途上。

如图4所示系为本实用新型的第二实施例，其中冷却装置系与马达内部的空间相互连通，其中该马达的构造与第一实施例的马达大致相同，其同样具有定子20、矽钢片组21、线圈组22、支撑主轴23、转子30、管接头40、叶片50等元件。且于支撑主轴23的一端设置有第二通道26，于第二通道26内设置一柱塞27，藉由柱塞27将第二通道26分隔为一进入通道261与一排出通道262，以供冷却流体流通。

其与第一实施例不同处系在于其冷却装置的回路系与马达的转子30的壳体31内部空间系相互连通，因此使得冷却流体可以进入到壳体31内部的空间，而能够直接冷却马达的矽钢片组21、线圈组22等容易产生高热的元件。

如图4及图5所示，第二实施例与第一实施例的不同点，系在于该支撑主轴23于其靠近中央的一端设置有一连接孔60A与一连接孔60B。该连接孔60A系从该进入通道261的末端贯穿到支撑主轴23的外侧面，而该连接孔60B则系从排出通道262的末端贯穿到支撑主轴23的外侧面，因此藉由该连接孔60A与连接孔60B，可以使得冷却流体从进入通道261进入到壳体31内部空间后，且在壳体31内部对流后，再从连接孔60B排入到排出通道262中，因此能够藉由冷却流体将马达内部的热能带走，而达到降温的目的。

本实用新型籍由以上元件的组合，其可藉由冷却装置达到强制散热的目的，且其藉由壳体31内部的叶片50可以达到使得马达内部各部位的温度均匀，而防止部份零件温度过高的情形，因此可以有效地达到保护马达内部零件不至于因为温度过高而受破坏的目的，而且还可以使得该种外转子式直流无刷马达的散温效果提升，而使得马达设计时，可以不须籍由降低马达功率的方式来防止马达过热，因此可以达到增加马达运转功率的功效。

由于本实用新型的冷却装置具有散热效果佳，且可有效提升马达运转功率的功效，因此特别适合用在需要长时间以高功率运转的场合使用。如图6所示，即为本实用新型应用在电动机车的驱动装置的实施例，其中定子20系装置在一个电动机车的后车架70的后叉架71上，而该转子30则系装置在该电动机车的后车轮80的轮毂81的中央，因此当该转子30旋转时，可以带动后车轮80一起旋转，而产生驱动机车行进的动力。而该定子20的支撑主轴23末端的管接头40系与机车的冷却风扇连接，因此可以藉由冷却风扇强制将空气输送进入到马达的内部，而达到强制冷却的目的。

Claims (6)

1.一种外转子式直流无刷马达冷却装置，包括有：

一定子，具有一支撑主轴，及若干矽钢片组与线圈组；以及

一转子，系可旋转地套设于该定子外侧，该转子具有一环绕前述矽钢片组与线圈组的磁铁环，该磁铁环的磁场系可与前述线圈组的磁场相互作用而带动该转子旋转；

其特征在于：

该支撑主轴的一端的中央设置有一用以导引冷却流体进出该马达的中央，藉以冷却该马达的流体通道。

2.如权利要求1所述外转子式直流无刷马达冷却装置，其特征在于：该流体通道中央设置有一柱塞，该柱塞二侧与该流体通道的壁面分别保留一间隙，而形成一进入通道与一排出通道；该进入通道与该排出通道靠近该定子中央的部份的末端设置有一连接孔，且该连接孔系与该马达的内部连通，使冷却流体可以进入到该马达内部空间，或是从该马达的内部空间进入到该排出通道；在该流体通道末端连接有一管接头，使冷却流体可输入到该进入通道，并使得前述冷却流体进入该马达内部后，可从该排出通道排出。

3.如权利要求2所述外转子式直流无刷马达冷却装置，其特征在于：该进入通道与排出通道靠近该定子中央的一端分别设置有一开口，以供前述的冷却流体进入或排出该进入通道与排出通道。

4.如权利要求3所述外转子式直流无刷马达冷却装置，其特征在于：所述定子中央设置有一密闭的冷却室，该进入通道与排出通道的开口系与该定子中央设置的密闭冷却室连接，而使得前述冷却流体可以经由进入通道与排出通道进出该冷却室，而形成一冷却流体循环的回路。

5.如权利要求3所述外转子式直流无刷马达冷却装置，其特征在于：所述壳体系为一中空壳体，且该进入通道与排出通道的开口系连通到该转子内部的空间，而使得冷却流体经由进入通道进入该壳体内部后，再从该排出通道排出。

6.如权利要求1所述外转子式直流无刷马达冷却装置，其特征在于：该转子内部设置有复数个叶片，该复数个叶片是在转子旋转时，随转子旋转带动气流以冷却该定子上的矽钢片组与线圈组。

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