TW202010222A - 部份遮擋式轉子組件 - Google Patents

Abstract

一種部份遮擋式轉子組件，包含一轉子本體、一第一擋板與一第二擋板。轉子本體，係開設有複數個自一第一端部延伸至一第二端部之內部流道，且第一端部與第二端部係具有複數個導流片。第一擋板，係設置於第一端部，並對應內部流道劃分出一第一通風區與一第一遮風區。第二擋板，係設置於第二端部，並對應第一遮風區與第一通風區分別劃分出一第二通風區與一第二遮風區。因此，在部份遮擋式轉子組件旋轉時，外部空氣係分別自第一通風區與第二通風區流動至第二遮風區與第一遮風區，藉以逸散部份遮擋式轉子組件產生之一熱能。

Description

部份遮擋式轉子組件

本發明係有關於一種轉子結構，尤其是指一種部份遮擋式之轉子組件。

馬達是一種藉由電磁感應，將電能轉換成動能的裝置，為現今社會中即為普遍且應用極為廣泛的電機，通常包含馬達框架與馬達核心組件，馬達核心組件又包含定子結構與轉子結構。在將電能轉換成動能的過程當中，電流會在定子繞組導通，藉以產生電流磁效應。然而，在導通的過程中，會因為線圈本身所包含的電阻，使得電流會有所損耗(例如為銅損跟鐵損)，進而產生多餘的熱能。這些熱能會對馬達內部的元件產生破壞，造成馬達無法正常運作。因此，如何將馬達產生多餘的熱能排除是一件極為重要的課題。

請一併第一圖至第三圖，其中，第一圖係顯示先前技術之轉子結構之立體圖；第二圖係顯示第一圖之A-A剖視圖；以及，第三圖係顯示先前技術之轉子結構之運轉狀態之溫度位階分佈圖。如圖所示，一種轉 子結構PA1，包含一轉子本體PA11與一擋板PA12。

轉子結構PA1係自一第一端部PAP1沿一延伸方向PAD延伸至第二端部PAP2，並開設有複數個沿第一端部PAP1沿延伸方向PAD延伸至第二端部PAP2之內部流道PAIT，且轉子結構PA1之第一端部PAP1係具有複數個導流片PA111。

擋板PA12，係設置於第一端部PAP1，並與導流片PA111相連結，且與任兩相鄰的導流片PA111形成一導流通道PAT，藉以形成複數個上述的導流通道PAT。

當馬達開始運作，使轉子結構PA1開始旋轉時，會因為導流片PA111的關係，而在第一端部PAP1產生一離心氣流PACF，使得第一端部PAP1形成一低壓帶。而氣流會自高壓帶流向低壓帶，因此，內部流道PAIT的空氣就會往第一端部PAP1移動，以形成一氣流PAF，間接造成了第二端部PAP2也形成低壓帶。此時，外界環境屬於高壓帶，故外界環境的空氣就會往第二端部PAP2移動，以形成氣流PAF。氣流PAF流經內部流道PAIT，可以將轉子結構PA1所產生的熱能帶走，藉以降低轉子結構PA1運轉時的溫度，避免溫度過高所造成的問題。

如第三圖所示，轉子結構PA1在運轉狀態下的溫度位階分佈圖。在此需說明的是，溫度位階是一種溫度區間的概念，每一個溫度位階都包含一個實際溫度區間，且溫度位階越高，表示所包含的實際溫度區間越高。例如：溫度位階1係指攝氏溫度11度至20度，則溫 度位階2則表示攝氏溫度21至30度…以此類推。

從圖式可以明顯看出，轉子結構PA1的溫度位階10，也就是溫度最高的地方，係分佈在轉子本體PA11的中心區域，且範圍幾乎佔了轉子本體PA11的三分之一。而溫度位階從溫度位階10的區域分別往第一端部PAP1與第二端部PAP2的方向遞減，也就是說，轉子結構PA1的溫度分佈是從中心的溫度最高分別往左右兩側遞減。

然而，氣流PAF皆是由第二端部PAP2往第一端部PAP1，即單向流動循環，在流動的過程中，氣流PAF會不斷吸收轉子結構PA1的熱能，因此，氣流PAF越往第一端部PAP1移動，其溫度會越高，容易造成進氣流處(即第二端部PAP2)的溫度較低，而出氣流處(即第一端部PAP1)溫度較高的問題。此外，若要使氣流PAF再次流進第二端部PAP2並往第一端部PAP1流動，便需要在馬達框架或是定子結構上開設通道，又稱風溝，以使氣流PAF自第一端部PAP1流出後，可以經由通道再次流進第二端部PAP2。而在馬達框架或是定子結構上開設通道將會提升製程上的難易度，也會造成製造成本的上升。而且，開設風溝也會佔據掉散熱鰭片的位置，馬達框架上需要移除散熱鰭片才可以開設風溝，便會因為減少散熱鰭片的數量、減少散熱面積，造成降低散熱效率的問題。

有鑒於在先前技術中，氣流在內部流道流動時會不斷吸收轉子結構的熱能，容易造成進氣流處的第二端部溫度較低，而出氣流處的第一端部溫度較高，導致溫度分佈不平均的問題，且若要使氣流再次循環流進第二端部，便需要在馬達框架或定子結構上開設通道(風溝)，不僅增加了製程的難易度，也會造成製造成本的上升。本發明之一主要目的係提供一種部份遮擋式轉子組件，用以解決先前技術中溫度分佈不平均與需要在馬達框架或定子結構上開設通道才能達成氣流再次循環的問題。

本發明為解決先前技術之問題，所採用之必要技術手段為提供一種部份遮擋式轉子組件，包含一轉子本體、一第一擋板與一第二擋板。

轉子本體，係開設有複數個自一第一端部延伸至一第二端部之內部流道，且第一端部與第二端部係具有複數個導流片，藉以在轉子本體旋轉時，在第一端部形成產生一第一離心氣流，並在第二端部形成產生一第二離心氣流。

第一擋板，係設置於第一端部，係對應於內部流道而劃分出一第一通風區與一第一遮風區，並在第一遮風區設置有一第一遮風結構，藉以允許一外部空氣經由第一通風區流入所對應之一部分之該些內部流道，並阻擋外部空氣經由第一遮風區流入所對應之另一部分之該些內部流道。

第二擋板，係設置於第二端部，係對應於 內部流道而劃分出一對應於第一遮風區之第二通風區與一對應於第一通風區之第二遮風區，並在第二遮風區設置有一第二遮風結構，藉以允許另一外部空氣經由該第二通風區流入所對應之上述另一部分之內部通道，並阻擋上述另一外部空氣經由該第二遮風區流入所對應之上述一部分之該些內部流道。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使部份遮擋式轉子組件中之導流片，係設置於第一端部之第一遮風區與第二端部之第二遮風區。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使部份遮擋式轉子組件中之第一擋板，在第一通風區設置有一第一導流阻擋結構，並開設有一第一通風口。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使部份遮擋式轉子組件中之第二擋板，在第二通風區設置有一第二導流阻擋結構，並開設有一第二通風口。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使部份遮擋式轉子組件中之第一遮風區，係劃分出複數個第一遮風子區域，且第一遮風結構係包含複數個對應第一遮風子區域之第一遮風子結構。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使部份遮擋式轉子組件中之第 二遮風區，係劃分出複數個對應該些第一遮風子區域之第二遮風子區域，且第二遮風結構包含複數個對應第二遮風子區域之第二遮風子結構。

承上所述，本發明所提供部份遮擋式轉子組件，利用第一擋板與第二擋板分別對應內部流道而劃分出相互對應的第一通風區與第二遮風區以及第一遮風區與第二通風區，藉以使得外部空氣係分別自第一端部的第一通風區流動至第二端部的第二遮風區與自第二端部的第二通風區流動至第一端部的第一遮風區，達到雙向流動循環的目的，藉以降低部份遮擋式轉子組件旋轉運作時的溫度，以延長部份遮擋式轉子組件的使用壽命。

PA1‧‧‧轉子結構

PA11‧‧‧轉子本體

PA111‧‧‧導流片

PA12‧‧‧擋板

PAF‧‧‧氣流

PACF‧‧‧離心氣流

PAD‧‧‧延伸方向

PAIT‧‧‧內部流道

PAP1‧‧‧第一端部

PAP2‧‧‧第二端部

PAT‧‧‧導流通道

1、1a、1b‧‧‧部份遮擋式轉子組件

11、11a‧‧‧轉子本體

111、111a‧‧‧導流片

12、12a、12b‧‧‧第一擋板

121‧‧‧第一遮風結構

121b1、121b2‧‧‧第一遮風子結構

122a、122b‧‧‧第一通風口

123a、123b1、123b2‧‧‧第一導流阻擋結構

13、13a、13b‧‧‧第二擋板

131‧‧‧第二遮風結構

131b1、131b2‧‧‧第二遮風子結構

132a、132b‧‧‧第二通風口

133a、133b1、132b2‧‧‧第二導流阻擋結構

A1、A2‧‧‧外部空氣

BA1‧‧‧第一遮風區

BA11a、BA11b‧‧‧第一遮風子區域

BA2‧‧‧第二遮風區

BA21a、BA21b‧‧‧第二遮風子區域

CF1‧‧‧第一離心氣流

CF2‧‧‧第二離心氣流

D‧‧‧延伸方向

IT、IT1、IT2‧‧‧內部流道

P1‧‧‧第一端部

P2‧‧‧第二端部

T‧‧‧導流通道

VA1‧‧‧第一通風區

VA11a、VA11b‧‧‧第一通風子區域

VA2‧‧‧第二通風區

VA21a、VA21b‧‧‧第二通風子區域

第一圖係顯示先前技術之轉子結構之立體圖；第二圖係顯示第一圖之A-A剖視圖；第三圖係顯示先前技術之轉子結構之運轉狀態之溫度位階分佈圖；第四圖係顯示本發明第一實施例所提供之部份遮擋式轉子組件之立體分解圖；第五圖係顯示本發明第一實施例所提供之部份遮擋式轉子組件之立體圖；第六圖係顯示第五圖之B-B剖視圖；第七圖係顯示本發明第一實施例所提供之部份遮擋式轉子組件之運轉狀態之溫度位階分佈圖； 第八圖係顯示本發明第二實施例所提供之部份遮擋式轉子組件之立體分解圖；第九圖係顯示本發明第二實施例所提供之部份遮擋式轉子組件之立體圖；第十圖係顯示本發明第三實施例所提供之部份遮擋式轉子組件之立體分解圖；以及第十一圖係顯示本發明第三實施例所提供之部份遮擋式轉子組件之立體圖。

請參閱第四圖至第五圖，其中，第四圖係顯示本發明第一實施例所提供之部份遮擋式轉子組件之立體分解圖；以及，第五圖係顯示本發明第一實施例所提供之部份遮擋式轉子組件之立體圖。如圖所示，一種部份遮擋式轉子組件1，包含一轉子本體11、一第一擋板12與一第二擋板13。

轉子本體11，係自一第一端部P1沿一延伸方向D延伸至一第二端部P2，亦開設複數個自第一端部P1沿延伸方向D延伸至第二端部P2之內部流道IT，且第一端部P1與第二端部P2係具有複數個導流片111。

第一擋板12，係設置於第一端部P1，並對應內部流道IT而劃分出一第一通風區VA1與一第一遮風區BA1，並在第一遮風區BA1設置有一第一遮風結構121，第一遮風結構121的用途是阻擋一外部空氣A1(標示於第六圖)經由第一遮風區BA1流入第一遮風區BA1 所對應到的內部流道IT。而第一通風區VA1因為沒有設置第一遮風結構121，故外部空氣A1不會受到阻擋，因此，外部空氣A1可以流入第一通風區VA1所對應到的內部流道IT。

如第五圖所示，第一遮風區BA1即為右半部受第一遮風結構121所遮擋的區域，而第一通風區VA1即為左半部沒有被第一遮風結構121所遮擋的區域。在第一實施例中，內部流道IT的數量共有十二個，第一遮風區BA1與第一通風區VA1係各自對應六個內部流道IT，可達到較佳的散熱效果。

第二擋板13，係設置於第二端部P2，亦對應內部流道IT而劃分出一第二通風區VA2與一第二遮風區BA2，並在第二遮風區BA2設置有一第二遮風結構131，其中，第二通風區VA2係對應第一遮風區BA1，而第二遮風區BA2係對應第一通風區VA1。第二遮風結構131係用以阻擋另一外部空氣A2(標示於第六圖)經由第二遮風區BA2流入所對應之內部流道IT。

第一擋板12、第二擋板13與各自接觸的任兩相鄰導流片111會形成一導流通道T，藉以形成複數個導流通道T(圖式僅標示其中一者)。

在此需說明的是，外部空氣實際上就是部份遮擋式轉子組件1所在環境的空氣，而在此使用外部空氣A1與另一外部空氣A2僅為了明確說明，外部空氣A1係指第一端部P1所在環境的空氣，而另一外部空氣A2係指第二端部P2所在環境的空氣。

接著，請一併參閱第四圖至第七圖，其中，第六圖係顯示第五圖之B-B剖視圖；以及，第七圖係顯示本發明第一實施例所提供之部份遮擋式轉子組件之運轉狀態之溫度位階分佈圖。

如第六圖所示，因為需要更詳細的說明，故在此內部流道IT以內部流道IT1與IT2表示。內部流道IT1係對應第一遮風區BA1與第二通風區VA2，內部流道IT2係對應第一通風區VA1與第二遮風區BA2。在馬達開始運轉，部份遮擋式轉子組件1隨之旋轉時，第一端部P1與第二端部P2的導流片111會各自產生一第一離心氣流CF1與一第二離心氣流CF2。在此需說明的是，導流片111的用意主要為導引或是產生氣流，類似一般電風扇扇葉的功能，又導流片111普遍係利用鋁材質所製成，故在業界又稱「鋁葉」、「轉子鋁葉」或是「轉子扇葉」。但不以此為限，只要可以導引或產生氣流，導流片111也可利用鐵、合金、白鐵、塑膠等材質製造而成。

當第一離心氣流CF1與第二離心氣流CF2經由導流通道T向外流出後，第一遮風區BA1與第二遮風區BA2係各自形成一低壓帶，周圍的外部空氣會往低壓帶流動，然而，第一遮風結構121會阻擋外部空氣自第一遮風區BA1流入，因此，與第一遮風區BA1相連通的第二通風區VA2週遭的外部空氣A2，會流入內部流道IT1，並持續流動至第一遮風區BA1，且同時吸收轉子本體11所產生的熱能，再變成第一離心氣流CF1向外流出。

與此同時，與第二遮風區BA2相連通的第 一通風區VA1週遭的外部空氣A1，會流入內部流道IT2，並持續流動至第二遮風區BA2，且同時吸收轉子本體11所產生的熱能，再變成第二離心氣流CF2向外流出。

因第一遮風區BA1與第二通風區VA2係對應相同的內部流道，且數量為六個，表示內部流道IT1總共有六個；第一通風區VA1與第二遮風區BA2係對應相同的內部流道，且數量為六個，表示內部流道IT2總共有六個。因此，在本實施例中，內部流道IT可以區分成兩種，一種是內部流道IT1，另一種是內部流道IT2。在內部流道IT1中，外部空氣A1係自第二端部P2流動至第一端部P1，而在內部流道IT2中，外部空氣A2係自第一端部P1流動至第二端部P2，可以達到雙向流通的功效，也不用在馬達框架或是定子結構上開設通道(風溝)，簡化了製程的複雜度，也降低了製造成本。

第七圖為本發明第一實施例的模擬分析結果，可一併比較第三圖，可以明顯看出，在本實施例的模擬資料中，部份遮擋式轉子組件1的溫度位階分佈圖，溫度位階較高的區域明顯減少(如溫度位階10)，且轉子本體11整體的溫度位階分佈區域普遍溫度位階皆下降，表示本實施例所提供之部份遮擋式轉子組件1可有效達到降低溫度的功效。

請參閱第八圖與第九圖，其中，第八圖係顯示本發明第二實施例所提供之部份遮擋式轉子組件之立體分解圖；以及，第九圖係顯示本發明第二實施例所提供之部份遮擋式轉子組件之立體圖。如圖所示，一種 部份遮擋式轉子組件1a，包含一轉子本體11a、一第一擋板12a與一第二擋板13a。

轉子本體11a與第一實施例中的轉子本體11大致相同，差異僅在於複數個導流片111a，在第一實施例中，為了避免導流片111產生離心氣流，使得第一通風區VA1與第二通風區VA2流入的外部空氣A1與A2被離心氣流所挾帶走，故導流片111僅設置於第一遮風區BA1與第二遮風區BA2。

在本實施例中，為了避免轉子本體11a兩端配重不均，故導流片111a係環設於第一端部P1與第二端部P2，亦即第一通風區VA1與第二通風區VA2也具有導流片111a。雖然可能牽引走部份本要流入第一通風區VA1與第二通風區VA2的外部空氣A1與A2，但是，可以確保轉子本體11a的兩端配重接近相同，運轉時不會因為配重不均而造成部份遮擋式轉子組件1a的損壞。

而第一擋板12a與第二擋板13a，亦會對應內部流道IT而劃分出相對應的第一遮風區BA1與第二通風區VA2以及相對應的第一通風區VA1與第二遮風區BA2。而與第一實施例的差異點以第二擋板13a舉例說明，第二擋板13a在第二遮風區BA2係設置有第二遮風結構131，並在第二通風區VA2開設有一第二通風口132a與具有一第二導流阻擋結構133a，第二通風口132a係用以供外部空氣A2(標示於第六圖)流入第二通風區VA2所對應的內部流道IT，而第二導流阻擋結構133a的用意係防止經由第二通風口132a流入的外部空氣A2受第二 端部P2的導流片111a導引，而無法流入內部流道IT。

同理，第一擋板12a中的第一遮風結構121、第一通風口122a與第一導流阻擋結構123a係各自與第二遮風結構131、第二通風口132a與第二導流阻擋結構133a相同。

最後，請參閱第十圖與第十一圖，其中，第十圖係顯示本發明第三實施例所提供之部份遮擋式轉子組件之立體分解圖；以及，第十一圖係顯示本發明第三實施例所提供之部份遮擋式轉子組件之立體圖。如圖所示，一種部份遮擋式轉子組件1b，包含一轉子本體11a、一第一擋板12b與一第二擋板13b。其中，轉子本體11a與第二實施例相同，故不多加贅述。

與前兩個實施例不同之處在於，第一通風區劃分成複數個第一通風子區域，在此為二個第一通風子區域VA11b與VA11a，第一遮風區係對應地劃分成第一遮風子區域BA11b與BA11a，同理，第二通風區與第二遮風區亦劃分成二個第二通風子區域VA21a與VA21b與二個第二遮風子區域BA21a與BA21b。以第一擋板12b舉例說明，第一擋板12b之第一遮風結構係包含複數個第一遮風子結構，在此為二第一遮風子結構121b1與121b2，第一遮風子結構121b1與121b2係對稱性地設置。並開設有一第一通風口122b，第一通風口122b亦成對稱性地開設。而第一遮風子結構121b1與121b2係會對應一部分的內部流道IT，較佳者為一半數量的內部流道IT；第一通風口122b係會對應剩餘部份的內部流道IT。此 外，第一通風口122b的周圍亦具有複數個第一導流阻擋結構123b1與123b2，其用途與第二實施例中的第一導流阻擋結構123a相同，故不多加贅述。

同理，第二擋板13b中的第二遮風子結構131b1、131b2、第二通風口132b、第二導流阻擋結構133b1與132b2，分別跟第一擋板12b中的第一遮風結構121b1、121b2、第一通風口122b、第一導流阻擋結構123b1與123b2相同，故不多加說明。而在第三實施例中，轉子本體11a兩端的配重會比第二實施例中更為平均，再度降低因為配重不均可能衍生出的問題。

綜上所述，相較於先前技術的轉子結構僅能單向流入氣流，且氣流不斷吸收轉子本體所產生的熱能，因此，當氣流流動至出氣流口時，溫度會較流入至進氣口時來的高，導致越接近出氣流口時的溫度會較高，散熱效果會較差。在本發明所提供之部份遮擋式轉子組件，利用第一擋板與第二擋板分別對應內部流道所劃分出的第一通風區、第一遮風區、第二通風區與第二遮風區，其中，第一通風區係對應第二遮風區，第一遮風區係對應第二通風區。因此，外部空氣係自第一通風區流動至第二遮風區，另一外部空氣係自第二通風區流動至第一遮風區，可達到不需在馬達框架與定子結構上開設通道(風溝)的情況下，即可雙向流動循環的目的，並達到更佳的散熱效果，也避免了前述開設風溝所造成的種種問題。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望 能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1‧‧‧部份遮擋式轉子組件

11‧‧‧轉子本體

111‧‧‧導流片

12‧‧‧第一擋板

121‧‧‧第一遮風結構

13‧‧‧第二擋板

BA1‧‧‧第一遮風區

BA2‧‧‧第二遮風區

IT‧‧‧內部流道

P1‧‧‧第一端部

P2‧‧‧第二端部

T‧‧‧導流通道

VA1‧‧‧第一通風區

VA2‧‧‧第二通風區

Claims (6)

1. 一種部份遮擋式轉子組件，包含：一轉子本體，係開設有複數個自一第一端部延伸至一第二端部之內部流道，且該第一端部與該第二端部係具有複數個導流片，藉以在該轉子本體旋轉時，在該第一端部產生一第一離心氣流，並在該第二端部產生一第二離心氣流；一第一擋板，係設置於該第一端部，係對應於該些內部流道而劃分出一第一通風區與一第一遮風區，並在該第一遮風區設置有一第一遮風結構，藉以允許一外部空氣經由該第一通風區流入所對應之一部分之該些內部通道，並阻擋該外部空氣經由該第一遮風區流入所對應之另一部分之該些內部通道；以及一第二擋板，係設置於該第二端部，係對應於該些內部流道而劃分出一對應於該第一遮風區之第二通風區與一對應於該第一通風區之第二遮風區，並在該第二遮風區設置有一第二遮風結構，藉以允許另一外部空氣經由該第二通風區流入所對應之上述另一部分之該些內部通道，並阻擋上述另一外部氣流經由該第二遮風區流入所對應之上述一部分之該些內部流道。
2. 如申請專利範圍第1項所述之部份遮擋式轉子組件，其中，該些導流片係設置於該第一端部之該第一遮風區與該第二端部之該第二遮風區。
3. 如申請專利範圍第1項所述之部份遮擋式轉子組件，其中，該第一擋板在該第一通風區設置有一第一導流阻擋結構，並開設有一第一通風口。
4. 如申請專利範圍第3項所述之部份遮擋式轉子組件，其中，該第二擋板在該第二通風區設置有一第二導流阻擋結構，並開設有一第二通風口。
5. 如申請專利範圍第1項所述之部份遮擋式轉子組件，其中，該第一遮風區係劃分出複數個第一遮風子區域，且該第一遮風結構係包含複數個對應該些第一遮風子區域之第一遮風子結構。
6. 如申請專利範圍第5項所述之部份遮擋式轉子組件，其中，該第二遮風區係劃分出複數個對應該些第一遮風子區域之第二遮風子區域，且該第二遮風結構包含複數個對應該些第二遮風子區域之第二遮風子結構。

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