TWI664796B

TWI664796B - 電動機

Info

Publication number: TWI664796B
Application number: TW106139345A
Authority: TW
Inventors: 古煥隆; 李少愉; 謝士鍇; 朱高弘; 田慶金
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2019-07-01
Also published as: CN109787420A; US20190149013A1; TW201919311A

Abstract

一種電動機，其包含有：一定子外殼；一轉子組，其係設於該定子外殼的內部；一定子組，其係設於該定子外殼的內部，並且位於該轉子組的周側；至少一控制室，其係位於該定子外殼的至少一側；以及至少一驅控器，其係設於該控制室。

Description

電動機

一種電動機，尤指一種具有更大的設計彈性、提高散熱效率、使電子元件之品質具有可靠性與降低電路收到的雜訊信號之電動機結構。

電動車輛，例如電動機車、電動汽車，被要求提高動力系統的功率密度，就是要求輸出功率提高同時縮小使用空間。為了讓使用空間能越小越好，使得機電一體化之結構，就是將電動機本體與其驅控器硬體整合為一體，以利於縮小整體使用空間，其係成為國內外先進電動車輛使用之電動機產品的發展趨勢。

現有的機電一體化之結構具有三種形式：一、徑向外表面一體式，其係將驅控器裝設於電動機之定子殼的徑向外表面；二、軸向內表面一體式，其係將驅控器裝設於電動機之定子殼體的軸向空間；三、軸向外面一體式，其係將驅控器裝設於電動機之定子殼體外的軸向空間，驅控器係遠離負載輸出端的一面。

上述之第一種形式為徑向安裝，會增加電動機的徑向之寬度或高度。上述之第二種與第三種形式為軸向安裝，會增加電動機的軸向長度。

機電一體化的主要目地是要縮小整體佔用空間，並提高功率密度，而空間縮小會使得組裝空間很緊迫，會有設計困難、組裝困難、散熱困難、組裝品質下降、高溫干擾電子元件、高電磁輻射干擾控制電路的問題。

本發明係一種電動機，其包含有：一定子外殼；一轉子組，其係設於該定子外殼的內部；一定子組，其係設於該定子外殼的內部，並且位於該轉子組的周側；至少一控制室，其係位於該定子外殼的至少一側；以及至少一驅控器，其係設於該控制室。

本發明係一種電動機，其包含有：一定子外殼；一轉子組，其係設於該定子外殼的內部；一定子組，其係設於該定子外殼的內部，並且位於該轉子組的周側；至少一控制室，其係位於該定子外殼的至少一側；至少一驅控器，其係設於該控制室；以及至少一控制室蓋，其係封閉該控制室。

10‧‧‧外殼

100‧‧‧第一控制室

101‧‧‧第二控制室

102‧‧‧前軸承

11‧‧‧冷卻出道

12‧‧‧冷卻入道

13‧‧‧後軸承座

130‧‧‧後軸承

14‧‧‧第二控制室蓋

140‧‧‧第二散熱鰭片組

15‧‧‧第一控制室蓋

150‧‧‧電力輸入接頭

151‧‧‧第一散熱鰭片組

16‧‧‧心軸

17‧‧‧第二驅控器

18‧‧‧第一驅控器

180‧‧‧電容模組

181‧‧‧功率模組

182‧‧‧電流感測器

183‧‧‧導電片

19‧‧‧轉子組

190‧‧‧轉子冷卻通道

20‧‧‧定子組

21‧‧‧定子外殼

210‧‧‧定子冷卻通道

22‧‧‧冷卻扇葉

30‧‧‧外殼

300‧‧‧控制室

301‧‧‧前軸承

31‧‧‧控制室蓋

32‧‧‧驅控器

33‧‧‧轉子組

330‧‧‧轉子冷卻通道

34‧‧‧心軸

35‧‧‧定子外殼

350‧‧‧定子冷卻通道

36‧‧‧定子組

37‧‧‧後軸承座

370‧‧‧後軸承

38‧‧‧冷卻扇葉

第1圖為本發明之一種電動機之第一實施例之局部立體分解示意圖。

第2圖為本發明之電動機之第一實施例之剖面分解示意圖。

第3圖為本發明之電動機之第一實施例之局部立體分解示意圖。

第4圖為本發明之電動機之第一實施例之剖面分解示意圖。

第5圖為本發明之電動機之第一實施例之剖面分解示意圖。

第6圖為本發明之電動機之第二實施例之剖面分解示意圖。

第7圖為本發明之電動機之第二實施例之剖面分解示意圖。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，所屬技術領域中具有通常知識者可由本說明書所揭示之內容，輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。

請配合參考第1圖、第2圖與第3圖所示，本發明係一種電動機之第一實施例，其包含有一外殼10、一冷卻出道11、一冷卻入道12、一後軸承座13、一第一控制室蓋15、一第二控制蓋14、一心軸16、一第一驅控器18、一第二驅控器17、一轉子組19、一定子組20、一定子外殼21與一冷卻扇葉22。

外殼10具有一第一控制室100與一第二控制室101。冷卻出道11與冷卻入道12係設於外殼10。第一控制室100與第二控制室101之間具有可供導線通過之孔。

後軸承座13設於外殼10的一端部。後承軸座13具有一後軸承130。

請配合參考第4圖與第5圖所示，第一控制室蓋15係設於外殼10的一側，以封閉第一控制室100。第一控制蓋15具有一第一散熱鰭片組151。第一控制室蓋15更具有至少一電力輸入接頭150。

第二控制室蓋14係設於外殼10的另一側，以封閉第二控制室101。第二控制室蓋14具有一第二散熱鰭片組140。

定子外殼21係設於外殼10的內部。定子外殼21具有至少一定子冷卻通道210。定子冷卻通道210係耦接冷卻出道11與冷卻入道12。定子冷卻通道210可為水冷通道、液冷通道或氣冷通道。上述之第一控制室100與第二控制室101係位於定子外殼21的徑向側面。

定子外殼21、第一控制室蓋15與第二控制室蓋14之材質為金屬或含金屬之材料。

定子組20係設於定子外殼21的內部。轉子組19係設於心軸16，轉子組19與心軸16係設於定子外殼21的內部。轉子組19具有至少一轉子冷卻通道190。轉子冷卻通道190可為可為水冷通道、液冷通道或氣冷通道。

定子冷卻通道210、定子組20、轉子組19與心軸16係依序由外至內於定子外殼21中設置。心軸16的一端係耦接後軸承130。心軸16的另一端係突出於定子外殼20與外殼10的外部，並且於該突出端耦接有一前軸承102。

冷卻扇葉22係設於定子外殼21的內部，冷卻扇葉22係耦接心軸16突出外殼10的一端，以使冷卻扇葉22被心軸16所帶動。

第一驅控器18係設於第一控制室100，第一驅控器18係電性連接電力輸入接頭150。第一驅控器18具有一電容模組180、一功率模組181、一電流感測模組182與一導電片183。導電片183係偶接定子組20。

第一驅控器18係可固定於定子外殼21，或者如本實施例，第一驅控器18係固定於第一控制室蓋15。

第二驅控器17係設於第二控制室101。第二驅控器17係電性連接第一驅控器18。第二驅控器17具有一控制模組。若更進一步論述，控制模組係以導線電性連接功率模組181與電流感測模組182。該導線包覆有防電磁波材料或電絕緣導熱膠。

第二驅控器17係可固定於定子外殼21，或者如本實施例，第二驅控器17係固定於第二控制室蓋14。

請再配合參考第1圖至第5圖所示，冷卻入道12係可提供冷卻水、冷卻空氣或冷卻液體給定子冷卻通道210，以冷卻運轉中的定子組20。經過熱交換的冷卻水、冷卻空氣或冷卻液體可由冷卻出道11流出至外殼10的外部。

因冷卻扇葉22係被心軸16所驅動，心軸16係被轉子組19所驅動，冷卻扇葉22係可提供冷空氣給轉子冷卻通道190，以降溫運轉中的轉子組19，或者直接提供冷空氣給轉子組19與定子組20，以降溫運轉中的轉子組19與定子組20。

若轉子冷卻通道190為液冷通道，則轉子冷卻通道190可耦接上述之冷卻出道11與冷卻入道12，以使來自冷卻入道12之冷卻液體可流入轉子冷卻通道190，再由冷卻出道11流出。

電力輸入接頭150係耦接一電源，以使第一驅控器18運轉。運轉中的第一驅控器18所產生的熱能可由第一散熱鰭片組151排出至外殼10的外部，以降低第一驅控器18的溫度。同理，運轉中的第二驅控器17所產生的熱能可由第二散熱鰭片組140排出至外殼10的外部，以降低第二驅控器17的溫度。

請配合參考第6圖與第7圖所示，本發明之一種電動機之第二實施例，其包含有一外殼30、至少一控制室蓋31、至少一驅控器32、一轉子組33、一心軸34、一定子外殼35、一定子組36、一後軸承座37與一冷卻扇葉38。

外殼30具有至少一控制室300。控制室蓋31係設於外殼30的一側，以封閉控制室300。控制室蓋31具有一散熱鰭片組310。

後軸承座37係設於外殼30的一端。後軸承座37具有一後軸承370。

驅控器32係設於控制室300中。該控制室300中具有填充物。該填充物可為電絕導熱膠。驅控器32具有複數個電路模組，該些電路模組可為上述之第一實施例所論述的電容模組、功率模組、電流感測模組或控制模組。

於一實施例中，驅控器32係固定於控制室蓋31，並於控制室300中具有電絕導熱膠或防電磁波材料。

於一實施例中，驅控器32係固定於定子外殼35，並且位於定子外殼35之徑向側面。控制室300中具有電絕導熱膠或防電磁波材料。

於一實施例中，驅控器32係位於控制室300與控制室蓋31之間。控制室300中具有電絕導熱膠或防電磁波材料。

定子外殼35係設於外殼30的內部。定子外殼35具有至少一定子冷卻通道350。轉子組33係設於心軸34。定子組36係設於轉子組33的周側。

定子冷卻通道350、定子組36、轉子組33與心軸34係依序由外而內於定子外殼35中設置。轉子組33係設於心軸34。轉子組33具有至少一轉子冷卻通道330。心軸34的一端係耦接後軸承370。轉子34的另一端係突出定子外殼35與外殼30的外部，並於該突出端耦接有一前軸承301。

綜合上述，本發明係將電路模組(上述之第一驅控器或驅控器)與控制模組(上述之第二驅控器或驅控器)分開且遠離，其係設置於定子外殼的控制室內，不僅讓控制模組不會受到定子組的電磁波干擾，更讓工作溫度差異大與散發電磁輻射量不同的電路模組不會相互干擾。以有效提高電動機的整體空間佈置之緊湊程度，又避免其中產生的品質下的問題。

本發明係將定子外殼的徑向側面設有至少一控制室，其係讓定子外殼的形狀能夠對稱，以減少空間的浪費比率。若控制室為複數個，該些控制室可用於容納不同性質、不同工作溫度的電路模組，並讓驅控器之電路模組或控制模組能分開安裝，以形成各自全週屏蔽，藉以降低電子元件之熱損壞與電磁雜訊干擾率。

本發明之電動機的形狀對稱，故不會往某一方向偏凸太大尺寸，所以有利於產品應用空間之設置。

本發明之複數個控制室的設計，因能將驅控器之不同性質與不同工作溫度之電路模組分為不同個體，並分別安裝於不同的控制室中，可有效地降低電路模組或控制模組受到電磁波雜訊干擾與熱干擾，因此能夠提高驅控器之可靠度與控制品質，亦能針對高溫之功率模組單獨設計不同的冷卻裝置，以提高散熱效率。

以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本發明之特點及功效，而非用於限定本發明之可實施範疇，於未脫離本發明上揭之精神與技術範疇下，任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

Claims

一種電動機，其包含有：一定子外殼；一轉子組，其係設於該定子外殼的內部；一定子組，其係設於該定子外殼的內部，並且位於該轉子組的周側；至少一控制室，其係位於該定子外殼的徑向側面，該控制室中設有填充物；以及至少一驅控器，其係設於該控制室。
如申請專利範圍第1項所述之電動機，其中該控制室為複數個。
如申請專利範圍第1項所述之電動機，其更具有至少一控制室蓋，該控制室蓋係封閉該控制室。
如申請專利範圍第3項所述之電動機，其中該控制室蓋具有一散熱鰭片組。
如申請專利範圍第3項所述之電動機，其中該驅控器固定於該控制室蓋。
如申請專利範圍第1項所述之電動機，其更具有一心軸與一冷卻扇葉，該轉子組係設於該心軸，該轉子組具有至少一轉子冷卻通道，該冷卻扇葉係耦接該心軸的一端。
如申請專利範圍第6項所述之電動機，其中該轉子冷卻通道為液冷通道或氣冷通道。
如申請專利範圍第1項所述之電動機，其中該驅控器係固定於該定子外殼。
如申請專利範圍第1項所述之電動機，其中該定子外殼具有至少一定子冷卻通道。
如申請專利範圍第9項所述之電動機，其中該定子冷卻通道為水冷通道、液冷通道或氣冷通道。
如申請專利範圍第1項所述之電動機，其中該驅控器具有複數個電路模組。
如申請專利範圍第1項所述之電動機，其中該填充物為電絕緣導熱膠。
如申請專利範圍第1項所述之電動機，其中該控制室為複數個，該些控制室之間具有可供導線通過之孔。
如申請專利範圍第3項所述之電動機，其中該定子外殼與該控制室蓋之材質為金屬或含金屬之材料。
一種電動機，其包含有：一定子外殼；一轉子組，其係設於該定子外殼的內部；一定子組，其係設於該定子外殼的內部，並且位於該轉子組的周側；至少一控制室，其係位於該定子外殼的徑向側面，該控制室中設有填充物；至少一驅控器，其係設於該控制室；以及至少一控制室蓋，其係封閉該控制室。
如申請專利範圍第15項所述之電動機，其中該控制室為複數個。
如申請專利範圍第15項所述之電動機，其中該控制室蓋具有一散熱鰭片組。
如申請專利範圍第15項所述之電動機，其中該驅控器固定於該控制室蓋。
如申請專利範圍第15項所述之電動機，其更具有一心軸與一冷卻扇葉，該轉子組係設於該心軸，該轉子組具有至少一轉子冷卻通道，該冷卻扇葉係耦接該心軸的一端。
如申請專利範圍第19項所述之電動機，其中該轉子冷卻通道為液冷通道或氣冷通道。
如申請專利範圍第15項所述之電動機，其中該驅控器係設於固定於該定子外殼。
如申請專利範圍第15項所述之電動機，其中該定子外殼具有至少一定子冷卻通道。
如申請專利範圍第22項所述之電動機，其中該定子冷卻通道為水冷通道、液冷通道或氣冷通道。
如申請專利範圍第15項所述之電動機，其中該驅控器具有複數個電路模組。
如申請專利範圍第15項所述之電動機，其中該填充物為電絕緣導熱膠。
如申請專利範圍第15項所述之電動機，其中該控制室為複數個，該些控制室之間具有可供導線通過之孔。
如申請專利範圍第15項所述之電動機，其中該定子外殼與該控制室蓋之材質為金屬或含金屬之材料。