TWI536717B - 馬達散熱裝置 - Google Patents

Description

馬達散熱裝置

本發明係有關一種馬達散熱裝置，特別是指應用於工業用馬達的散熱裝置。

根據經濟部能源局的統計資料顯示，2010年台灣電力的消費統計，工業用電量約佔總消費電力的52.3%，相對於2009年49.7%之消費量，比例明顯增加，超過總消費電力的一半。另依據歐盟與美國能源部(DOE)的研究指出，工業馬達動力系統其用電量約佔有65%~70%的工業用電力，因此要提高工業能源效益和生產力，使用高效率馬達動力設備於相關的系統中，為非常具有貢獻潛力的因素。

一般而言，馬達溫度的上昇會造成馬達壽命減少，此係導因於高溫下定子線圈絕緣材料容易劣化，引起線圈燒毀或欠相，因而導致馬達滾珠軸承內潤滑油的液化、蒸發而熔解，進而造成轉動軸承卡死。

針對習知馬達因散熱不佳造成壽命減少而進行改善的前案，有在扇葉的基座邊緣設置有複數的凹槽，當基座一端連接至一馬達，並藉由馬達運轉帶動設置於基座外側之複數扇葉旋轉產生風力時，馬達運轉所產生之熱量可透過基座所設置之複數凹槽散出，藉此達到散熱之目的。

另有一種利用散熱風扇和導風罩的散熱裝置，如圖式第1圖 所示，在散熱風扇的背板5上設置複數個葉片51，複數個葉片51突出於背板5周緣，複數個葉片51和背板5中心處凸出部之間形成有空間；導風罩6的開孔為橫豎交錯的孔槽61。惟以上所述的習知散熱裝置，對於增加風量和降低馬達溫度的散熱作用，亦未見明顯改善習知風扇散熱之功效。

本發明提供了一種馬達散熱裝置，特別適用於工業用的馬達散熱。本發明的特徵在於散熱風扇係採離心式與外圍軸流式扇葉排列構造，因此，具有徑向氣流加速與軸向氣流引導作用。本發明的散熱風扇更可配合使用一導流風罩，導流風罩的結構上設有複數個開孔，複數個開孔係呈現一渦卷徑向式與同心圓長條狀，且具有導角結構用以引導外氣。

本發明的馬達散熱裝置，係安裝於一馬達，其包含有一散熱風扇以及一導流風罩。其中，散熱風扇具有一背板以及複數片扇葉，複數片扇葉係以散熱風扇為中心且以放射狀排列形成在背板的一面；導流風罩具有進風口，而進風口面上開設有複數個孔槽。

於一實例中，複數片扇葉更分別包含一延伸葉片，延伸葉片係由形成於背板一面的複數片扇葉，延伸設置超出於背板，延伸葉片葉面構造朝向軸流方向形成彎曲狀。

於一實施例中，複數片扇葉可以未延伸超出背板和延伸葉片以交錯的方式排列設置。且背板可為一斜向錐形板。

於一實施例中，導流風罩的複數孔槽的排列方式係依照散熱風扇的旋轉方向配合複數片扇葉的結構開設，且孔槽中央呈渦捲徑向式排列，孔槽表面設有導角，以減少風阻。外側以同心圓長條狀軸流形式的結 構排列分布，愈往同心圓外側，長條狀軸流形式的結構愈長。

因此，本發明的馬達散熱裝置可大量引入空氣，達到增加進風量的效果，可顯著提升風扇進風量與馬達散熱的功效。

1‧‧‧馬達散熱裝置

10‧‧‧散熱風扇

11‧‧‧背板

12‧‧‧扇葉

121‧‧‧延伸葉片

20‧‧‧導流風罩

21‧‧‧進風口

22‧‧‧孔槽

30‧‧‧馬達

31‧‧‧散熱鰭片

32‧‧‧流道

5‧‧‧背板

51‧‧‧葉片

6‧‧‧導風罩

61‧‧‧孔槽

第1圖為習知的散熱裝置構造示意圖。

第2圖為本發明散熱裝置組合構造示意圖。

第3圖為本發明散熱風扇構造示意圖。

第4圖為本發明導流風罩構造示意圖。

第5圖為本發明與習知散熱裝置性能比較圖。

附件為本發明與習知散熱裝置溫度場分布比較圖。

為了詳細說明本發明的結構、組合和特徵，以下茲列舉具體實施例配合圖式說明，以使所屬技術領域中具有通常知識者可以明瞭本發明的技術內容。惟所舉實施例僅作為說明範例之用，而非在於限定本發明。

請參閱圖式第2圖所示，為本發明的馬達散熱裝置1裝設在一馬達30的組合示意圖，其係包含一散熱風扇10以及一導流風罩20。再如第3圖所示，其中，散熱風扇10具有一背板11、以及複數片扇葉12和位於扇葉12外端的複數外圍部葉片121；其中，複數片扇葉12以離心徑向排列的結構設置於背板11的一面，即扇葉12以散熱風扇10為中心呈放射狀排列形成在背板11的一面，背板11可為一斜向錐形板結構。

前述的複數片扇葉12亦可延伸設置超出於背板11的一面，形成一延伸葉片121，延伸葉片121葉面朝向軸流方向形成彎曲狀。

前述的複數片扇葉12可以未延伸超出背板11和延伸葉片121交錯的方式排列設置。

請再參閱第4圖係有關本發明導流風罩的示意圖，如圖所示，導流風罩20具有進風口21，進風口21面上開設有複數個孔槽22，孔槽22的排列方式依照散熱風扇10的旋轉方向係配合複數片扇葉12的結構，且孔槽22中央呈渦捲徑向式排列，外側以同心圓軸流形式的長條狀結構分布，愈往同心圓外側，長條狀軸流形式的結構愈長，且孔槽22表面設有導角(圖中未示)，以減少風阻。

藉由本發明的馬達散熱裝置1，利用散熱風扇10搭配使用導流風罩20，可以有效提升氣流增壓與外圍軸向氣流增量的作用，且導流風罩20之孔槽22結構配合散熱風扇扇葉12的設計，可以顯著引入大量的空氣至馬達30的複數個散熱鰭片31間的流道32(請見第2圖)進行散熱，對於引入風量的增加與散熱均有明顯的改善。

以下再就依本實施方式所做的數據實驗，加以分析及說明本發明散熱裝置相較於習用散熱技術，具有更佳的散熱功效。依據本實施方式的馬達散熱裝置，在以下的實驗條件下：紊流模式：k-ε model

邊界條件：大氣進出口邊界

風扇轉速：3600rpm

旋轉模式：MRF

格網數：275萬

收歛條件：10^-6 經過ANSYS-Fluent模擬之後，得到如圖式第5圖所示本發明與習知散熱裝置的性能比較圖，即本發明的散熱裝置風量較習知散熱裝置的風量增加，且馬達溫度降低。

再如附件所示，為本發明與習用散熱裝置的溫度場比較圖，由圖中可知本發明的溫度場分較習知散熱裝置的溫度分布為佳，可有效降低馬達溫度。

由以上的實驗分析和比較可知，本發明的散熱風扇與導流風罩設計，不僅結構新穎，且具有以下的進步功效：

1.散熱風扇採用內圈徑向外圍軸向之葉形，可增加吸入靜壓與外圍風量。

2.導流風罩採中心渦卷徑向，外圍同心圓條狀排列，增加導流功效。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之構成、特點以及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之一具體實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

1‧‧‧馬達散熱裝置

10‧‧‧散熱風扇

20‧‧‧導流風罩

30‧‧‧馬達

31‧‧‧散熱鰭片

32‧‧‧流道

Claims (6)

1. 一種馬達散熱裝置，係安裝於一馬達，其包含有一散熱風扇以及一導流風罩；其特徵在於：該散熱風扇具有一背板以及複數片扇葉，該複數片扇葉係以該散熱風扇為中心且以放射狀排列形成在該背板的一面，更分別包含一延伸葉片，該延伸葉片係由形成於該背板一面的該複數片扇葉，延伸設置超出於背板，該延伸葉片葉面構造朝向軸流方向形成彎曲狀；該導流風罩具有進風口，而該進風口面上開設有複數個孔槽者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之馬達散熱裝置，其中，該複數片扇葉可以未延伸超出該背板和延伸葉片以交錯的方式排列設置。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之馬達散熱裝置，其中，該背板為一斜向錐形板。
4. 如申請專利範圍第3項所述之馬達散熱裝置，其中，該導流風罩的複數孔槽的排列方式係依照該散熱風扇的旋轉方向配合該複數片扇葉的結構開設，且該孔槽中央呈渦捲徑向式排列，外側以同心圓長條狀分布。
5. 如申請專利範圍第4項所述之馬達散熱裝置，其中，該外側以同心圓長條狀軸流形式的結構排列，愈往同心圓外側，該長條狀軸流形式的結構愈長。
6. 如申請專利範圍第5項所述之馬達散熱裝置，其中，該孔槽表面設有導角，以減少風阻。