TWI533571B

TWI533571B - 棒狀馬達之線圈冷卻構造

Info

Publication number: TWI533571B
Application number: TW103139263A
Authority: TW
Inventors: 張宇榮; 范智凱; 黃聖勛
Original assignee: 大銀微系統股份有限公司
Priority date: 2014-11-12
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2016-05-11
Also published as: TW201618435A

Description

棒狀馬達之線圈冷卻構造

本發明係與電動機有關，特別是關於一種棒狀馬達之線圈冷卻構造。

馬達運轉時所產生之熱散溢係造成馬達溫昇之重要原因，倘使馬達長期處於高熱之狀態下，不僅線圈易因過熱而受損，亦會導致永久磁鐵之退磁現象，使得馬達之效能日漸降低，而為避免馬達之溫昇過度，透過傳導或對流之方式，以散逸由線圈通電後所產生熱能之習知技術，則迭有不同之具體構造被公開。

就習知之具體散熱技術而言：

係有如第一圖所示，在棒狀馬達之動子外殼(1)上，以多數之散熱孔道(2)供空氣之流動，俾以藉由動子之往復運動，使空氣得以在散熱孔道中持續流動，達到對流散熱之效果。

由於前述習知技術所採自然進氣之技術所得以達成之散熱效果有限，遂有如第二圖所示，將外部高壓氣體導入棒狀馬達之管狀動子(3)與棒狀定子(4)間氣隙(5)之技術，據以提高散熱之功效者。

更進一步而言，由於空氣之熱傳導率較低，選用熱傳導率較高之水作為對流之流體者，則為第三圖所示之習知技術，其主要係於棒狀馬達之管狀動子與棒狀定子間，夾設一中空之環狀部(6)，並使水體於該環狀部(6)之中空空間中流動，俾以可進一步地提高散熱之效果者。

就以公開之習知技術而言，其提高對流效果與熱傳導之技術手段，雖為適於棒狀馬達之散熱技術，惟由於其所提供之技術，有如第一圖僅於管狀線圈外側以外殼提供傳導及對流之散熱者，或如第二圖與第三圖僅著重管狀線圈內側環面提供散熱之路徑者，恐均有所偏，而未能使主要熱源之線圈獲得全面性之散熱功效，致使其所得以達成之散熱效果亦均未臻完善。

因此，本發明之主要目的係在提供一種棒狀馬達之線圈冷卻構造，其係使冷卻用之流體充盈於馬達線圈所在之空間中，而使線圈上之熱能得以經由周側之冷卻流體以散逸之，據以提高棒狀馬達於運轉時之散熱功效，確保馬達之使用壽命，並維持其效能者。

緣是，為達成上述之目的，本發明所提供棒狀馬達之線圈冷卻構造者，其主要之技術特徵係使冷卻用之流體，適當地充盈於馬達線圈所在之空間中，而使該冷卻流體得以儘可能地與各該線圈各個部位之表面接觸，使線圈上之熱能得以經由該冷卻流體而散逸者。

易言之，本發明所提供之棒狀馬達之線圈冷卻構造，於具體之構造上係包含了有一動子座，具有一管狀身部，一封閉之環狀容室，係同軸於身部管軸且設於該身部之管壁內；多數環狀線圈，係彼此串聯且同軸容置於該容室中；預定體積之冷卻流體，係位於各該線圈周側之空間中而充盈於該容室內。

其中，為使該容室之形成與封閉易於實施，於構造上，該身部係更包含有一內管，一同軸穿套於該內管外之管狀外殼，二端件，係分設於該外殼之管軸兩端上，並與該內管之管軸兩端抵接，俾以於該外殼內側環面與該內管之外側環面間，形成該容室之空間，並以各該端件封閉該容室。

其中，該身部係更包含有二環狀嵌槽，係彼此同軸地分設於各該端件之上，並與該內管之管軸兩端嵌接。

更進一步者，為提高該冷卻流體與位於該容室內之各該線圈表面之接觸，係可使該外殼之內徑大於各該線圈之外徑，或使該內管之外徑小於各該線圈之內徑，俾以各該線圈與該外殼或該內管間具有較大之空隙，以容許該冷卻流體之存在。

而具體地，所使用之冷卻流體係得以為空氣或油。

而當所使用之冷卻流體為油時，為避免滲漏，係需令該容室呈氣密狀態，而得以達成是項目的者，係可使該身部更包含有二第一密接環，分別夾設於該內管兩端與各該端件間，二第二密接環係分別夾設於該外殼兩端與各該端件間。

另外，為提高散熱之效率，係可令該冷卻流體為持續流動之狀態，為此，乃係使該動子座更包含有一入流流道與一出流流道，係彼此相隔開來地分設於該身部上，並與該容室連通，俾使該冷卻流體得由外部經由該入流流道進入該容室後，再經由該出流流道流出該容室。

其中，該入流流道與該出流流道係位於該身部之一側，鄰近於軸向兩端之位置上。

(1)‧‧‧動子外殼

(2)‧‧‧散熱孔道

(3)‧‧‧管狀動子

(4)‧‧‧定子

(5)‧‧‧氣隙

(6)‧‧‧環狀部

(10)‧‧‧棒狀馬達之線圈冷卻構造

(20)‧‧‧動子座

(21)‧‧‧身部

(22)‧‧‧容室

(211)‧‧‧內管

(212)‧‧‧外殼

(213)‧‧‧端件

(214)‧‧‧嵌槽

(215)‧‧‧第一密接環

(216)‧‧‧第二密接環

(23)‧‧‧入流流道

(24)‧‧‧出流流道

(30)‧‧‧線圈

(40)‧‧‧冷卻流體

第一圖係習知自然對流散熱之棒狀馬達剖視圖。

第二圖係習知強制對流散熱之棒狀馬達剖視圖。

第三圖係習知水冷式散熱之棒狀馬達剖視圖。

第四圖係本發明一較佳實施例之組合立體圖。

第五圖係本發明一較佳實施例之分解立體圖。

第六圖係本發明一較佳實施例沿第四圖6-6割線之剖視圖。

第七圖係本發明一較佳實施例沿第四圖7-7割線之剖視圖。

第八圖係本發明一較佳實施例沿第四圖8-8割線之剖視圖。

請參閱第四圖至第八圖所示，在本發明一較佳實施例中所提供棒狀馬達之線圈冷卻構造(10)者，其主要乃係包含了有一動子座(20)、多數環形線圈(30)以及冷卻流體(40)。

該動子座(20)係具有一具適當壁厚之管狀身部(21)，俾得以供同軸穿套於該定子上，一呈封閉狀之環狀容室(22)，係同軸於該身部(21)管軸且設於該身部(21)之管壁內；更進一步而言，該身部(21)係具有一內管(211)，係以如玻纖等複合材料所製成之薄壁狀管體，一管狀外殼(212)係同軸穿套於該內管(211)之周側，二環狀端件(213)則分別同軸地固接於該外殼(212)之管軸兩端，二環狀嵌槽(214)係分設於各該端件(213)上，並分別與該內管(211)之管軸兩端嵌接，而使各該端件(213)分別橋接固設於該外殼(212)兩端與該內管(211)兩端之間，據此，該容室(22)乃係介於該外殼(212)之內側環面與該內管(211)之外側環面間，並受各該端件(213)所封閉者。

各該環形線圈(30)係屬習知技術之範躊，是以於此對其具體詳細之構成不再贅述，惟與本發明主要技術特徵有關的是，各該環形線圈(30)係彼此串聯且同軸容置於該容室(22)中，並受有適當之定位而定位結合於該身部(21)之中；具體而言，各該環形線圈(30)之外徑係小於該外殼(212)之內徑，而內徑略大於該內管(211)之外徑，俾以於各該線圈(30)之周側儘其可能大存在可供容置該冷卻流體(40)之空間，同時，藉由各該端件(213)固接於該外殼(212)與該內管(211)之際，同時提供夾緊定位之力，使各該線圈(30)定位於該容室(22)之中。

該冷卻流體(40)則係充盈於該容室(22)內，而得與位於該容室(22)內之各該線圈(30)之表面直接接觸，俾以使各該線圈(30)之熱能得以直接傳導或幅射傳遞至該冷卻流體(40)，以達到降低各該線圈(30)溫度之目的者。

易言之，該棒狀馬達之線圈冷卻構造(10)之主要技術特徵乃係在提供得以同時容納各該線圈(30)與該冷卻流體(40)於其中之該容室(22)，俾以藉由適當體積而充盈於該容室(22)內部之該冷卻流體(40)，儘其可能地與各該線圈(30)各個部位之表面直接接觸，以獲得最大的接觸面積，來達到從各該線圈之全面進行冷卻之效果者，而具有不同熱傳導效率之不同種類之流體，諸如空氣或冷卻油等，則得以視實際棒狀馬達之熱散溢程度而被選用。

例如，當棒狀馬達之熱散溢較低時，僅以空氣作為冷卻流體而被封存於該容室(22)內，即已滿足，相對的，當熱散溢較高時，亦即各該線圈(30)之溫昇程度較劇烈時，則得以冷卻油等熱傳導效率較高之流體作為該冷卻流體(40)，並封存於該容室(22)內，此外，為再進一步提高散熱之功效，無論所選用之冷卻流體為何，均得以使其係於該容室(22)內與該容室外間循環流動，進而達到快速散熱之效果者。

因此，當該冷卻流體(40)所選用的是如冷卻油等有別於棒狀馬達運轉環境中之外部流體時，則需確保該容室(22)與外部間之隔絕，避免該冷卻流體(40)之滲漏，而為達成是項目的，乃係可使該身部(21)更包含有二第一密接環(215)，係分別夾設於該外殼(212)兩端與各該端件(213)間，二第二密接環(216)則係分別夾設於該內管(211)與各該端件(213)間，俾以使各該端件(213)與該外殼(212)及該內管(211)間之結合達到氣密之程度，避免存在於該容室(22)內部之該冷卻流體(40)產生滲漏現象。

再者，為使該冷卻流體(40)可於該容室(22)內外流動，係進一步地使該動子座(20)更包含有一入流流道(23)與一出流流道(24)，係分別設於該外殼(212)一側鄰近於管軸兩端之部位上，且與該容室(22)連通，據此，即得以管路(圖上未示)與外部之冷卻流體供應源連接，使該冷卻流體(40)得以自該入流流道(23)進入該容室(22)內，並自該出流流道(24)流出該容室(22)外，俾得使棒狀馬達在運轉時，儘可能地使位於該容室(22)內部之該冷卻流體(40)間之溫度，被維持於較低之溫度狀態下，以提高對各該線圈(30)之散熱功效。