TWI680629B - 馬達及其散熱裝置 - Google Patents

Abstract

本案係關於一種馬達，包括定子、轉子、複數散熱器及散熱裝置。定子具有殼體部，殼體部具有第一表面、第二表面及複數側壁，而每一散熱器係分別設置於殼體部的不同側壁；散熱裝置包括導風罩及複數第一風扇，導風罩係由馬達的底部套設於馬達，且導風罩具有導風主板及複數導風側板，每一導風側板係分別由導風主板的不同側邊往同一方向垂直延伸，且每一導風側板係與複數散熱器之一對應設置，以及至少一導風側板上具有至少一孔洞，孔洞之數量與第一風扇之數量相同，第一風扇係一對一地容設於相對應之孔洞。

Description

馬達及其散熱裝置

本案係關於一種馬達，尤指一種以矽鋼片沖壓形成馬達外殼與定子之一體化結構以大幅提升散熱效果的馬達及其散熱裝置。

馬達運用於工業中，係大量地被應用為驅動源。隨著科技的發展，馬達的散熱問題日益重要，特別是在許多設備需求為減少佔用空間的方向上，改進散熱問題遂成為產業重點之一。

一般而言，馬達的熱傳導路徑可參考第1圖，其中第1圖係顯示習用馬達一視角之截面示意圖。如第1圖所示，習用馬達1的熱傳導路徑由內而外為：由線圈11傳遞至定子12，再由定子12傳遞至馬達外殼13，再配合風扇吹風將熱帶離系統。其中，由於馬達各部件之間皆存在接觸面，故當然伴隨接觸熱阻，其阻礙熱傳導至外殼的效率，使得內部線圈溫度無法有效降低，進而影響整體馬達效率。

在一些應用情境中，習用馬達配合風扇將熱帶離系統之示意圖可參考第2圖並配合第1圖，其中第2圖係顯示習用馬達另一視角之截面示意圖。如第1圖及第2圖所示，習用馬達1的散熱設計上通常係於習用馬達1後方裝設風罩21 及風扇22，對馬達外殼13進行吹或吸風，以期能將熱帶離系統，然此種方式不僅散熱效果不佳，更因風罩21及風扇22大量佔用習用馬達1後方空間，使得馬達整體體積增加，卻未伴隨散熱效率的提升。

故此，如何發展一種可減少接觸熱阻、有效提升風扇使用效率並縮減風扇安裝空間之馬達及其適用之散熱裝置，實為目前尚待解決的問題。

本案之主要目的為提供一種馬達及其散熱裝置，俾解決並改善前述先前技術之至少一個問題與缺點。

本案之另一目的為提供一種馬達及其散熱裝置，藉由馬達無外加式外殼的設計，線圈產生之熱可直接傳遞至定子並由鏤空區域散去，不僅不存在習用馬達常見的馬達外殼與定子間的接觸熱阻，有效提升熱傳效率，同時更降低材料成本。

本案之另一目的為提供一種馬達及其散熱裝置，透過散熱裝置之引入，設置於導風主板之主風扇可直接對鏤空區域進行散熱，且設置於導風側板之側風扇亦可直接對定子之側壁進行散熱。此外，由於結構使主風扇以及側風扇散熱之風路彼此獨立且隔離，可避免風路相會造成的能量損失，並進一步地提升風扇使用效率，增加馬達整體散熱面積。

為達上述目的，本案之一較佳實施態樣為提供一種馬達，包括：一定子、一轉子、複數散熱器及一散熱裝置，定子具有一中空部、一線圈部及一殼體部，其中殼體部具有一第一表面、一第二表面及複數側壁，第一表面與第二表面分別為定子的前、後表面；中空部係貫穿殼體部而位於殼體部的中央，線圈部環設於中空部內及殼體部內側之間，且與殼體部直接接觸，而每一散熱 器係分別設置於殼體部的不同側壁；轉子具有一轉軸，係設置於中空部內；散熱裝置包括導風罩及複數第一風扇，導風罩係由馬達的底部套設於馬達，導風罩具有導風主板及多個導風側板，導風主板鄰設於第二表面，每一導風側板係分別由導風主板的不同側邊往同一方向垂直延伸，且每一導風側板係與複數散熱器之一對應設置，以及至少一導風側板上具有至少一孔洞，孔洞之數量與第一風扇之數量相同，第一風扇係一對一地容設於相對應之孔洞。

為達上述目的，本案之另一較佳實施態樣為提供一種馬達，包括：一定子、一轉子及一散熱裝置。定子具有中空部、線圈部及殼體部，殼體部具有第一表面、第二表面、複數側壁及複數鏤空區域，第一表面與第二表面分別為定子的前、後表面；中空部係貫穿殼體部而位於殼體部的中央，線圈部環設於中空部內及殼體部內側之間，且與殼體部直接接觸；複數鏤空區域分別形成於二相鄰側壁之第一表面及第二表面的角落，且每一鏤空區域具有複數貫穿第一表面及第二表面的鏤空穿孔；轉子包括一轉軸，係設置於該中空部內；散熱裝置包括導風罩及複數主風扇，其中導風罩係由馬達的底部套設於馬達，且導風罩具有一導風主板及複數導風側板，每一導風側板係分別由導風主板的不同側邊往同一方向垂直延伸；導風主板鄰設於第二表面且具有複數開口，複數開口係分別對應於複數鏤空區域；主風扇之數量與開口之數量相同，且每一主風扇係一對一地容設於對應之開口。

為達上述目的，本案之又一較佳實施態樣為提供一種散熱裝置，適用於具有一定子之一馬達，定子具有複數個鏤空區域，該散熱裝置包括導風罩及複數主風扇，導風罩包含一導風主板及複數導風側板，每一導風側板係分別由導風主板的不同側邊往同一方向垂直延伸，且導風主板具有複數開口，複 數開口係分別對應於複數鏤空區域，以及主風扇的數量與開口之數量相同，且每一主風扇係一對一地容設於對應之開口。

1‧‧‧習用馬達

11‧‧‧線圈

12‧‧‧定子

13‧‧‧馬達外殼

21‧‧‧風罩

22‧‧‧風扇

3‧‧‧馬達

31‧‧‧定子

310‧‧‧中空部

311‧‧‧線圈部

312‧‧‧殼體部

3120‧‧‧鏤空區域

3121‧‧‧實心區域

31200‧‧‧鏤空穿孔

313‧‧‧散熱器

32‧‧‧轉子

322‧‧‧轉軸

4‧‧‧散熱裝置

40‧‧‧導風罩

41‧‧‧導風主板

410‧‧‧開口

42‧‧‧第二風扇

43‧‧‧導風側板

430‧‧‧孔洞

44‧‧‧第一風扇

50‧‧‧導風罩

51‧‧‧導風主板

510‧‧‧開口

53‧‧‧導風側板

530‧‧‧孔洞

54‧‧‧第一風扇

S1‧‧‧第一表面

S2‧‧‧第二表面

W1‧‧‧第一側壁

W2‧‧‧第二側壁

W3‧‧‧第三側壁

W4‧‧‧第四側壁

第1圖係顯示習用馬達一視角之截面示意圖。

第2圖係顯示習用馬達另一視角之截面示意圖。

第3圖係顯示本案較佳實施例之馬達之結構示意圖。

第4圖係顯示第3圖所示之A-A截面圖。

第5圖係顯示本案較佳實施例之導風罩之結構示意圖。

第6A圖係顯示本案馬達之定子之前方一視角之示意圖。

第6B圖係顯示本案馬達之定子之後方一視角之示意圖。

第7圖係顯示第3圖所示之馬達之後視示意圖。

第8圖係顯示第3圖所示之馬達安裝側風扇後之側視示意圖。

第9圖係顯示本案另一較佳實施例之導風罩之結構示意圖。

第10圖係顯示第4圖所示馬達改用第9圖所示之導風罩之截面示意圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。

請參閱第3圖、第4圖、第5圖、第6A圖、第6B圖及第7圖，其中第3圖係顯示本案較佳實施例之馬達之結構示意圖，第4圖係顯示第3圖所示之A-A 截面圖，第5圖係顯示本案較佳實施例之導風罩之結構示意圖，第6A圖係顯示本案馬達之定子之前方一視角之示意圖，第6B圖係顯示本案馬達之定子之後方一視角之示意圖，以及第7圖係顯示第3圖所示之馬達之後視示意圖。如第3圖、第4圖、第5圖、第6A圖、第6B圖及第7圖所示，本案較佳實施例之馬達3係包括定子31、轉子32及散熱裝置4。

轉子32具有轉軸322；定子31具有中空部310、線圈部311及殼體部312。殼體部312可由矽鋼片製成，殼體部312具有第一表面S1、第二表面S2、實心區域3121及複數個鏤空區域3120，第一表面S1與第二表面S2分別為定子31的前、後表面且相互平行，複數個鏤空區域3120於本實施例中可為四組，且分別位於殼體部312的四個角落；中空部310貫穿定子31的殼體部312而位於殼體部312的中央312，且中空部310內可供轉子32設置，線圈部11環設於殼體部312的內側且位於轉子32及殼體部312之間，線圈部311與殼體部312直接接觸，以直接實現熱傳導。

請再參閱第6A圖、第6B圖並配合第4圖。在一些實施例中，本案馬達3之定子31具有第一側壁W1、第二側壁W2、第三側壁W3及第四側壁W4，第一側壁W1、第二側壁W2、第三側壁W3及第四側壁W4係與第一表面S1及第二表面S2相垂直，第一側壁W1係與第三側壁W3平行，且第二側壁W2係與第四側壁W4平行。

根據本案之構想，定子31可進一步包括複數個散熱器313，於本實施例中，考量殼體部312的其中一側壁係作為放置馬達3時的放置面，因此，僅於殼體部312的第一側壁W1、第二側壁W2、第三側壁W3及第四側壁W4的其中之三設置有散熱器313，並藉由這三個側壁設有散熱器313以提升熱自線圈部311經由殼體部312傳遞至散熱片313之熱傳效率。

根據本案之構想，本案散熱裝置4包括導風罩40、複數個側風扇(以下稱第一風扇44)及至少一個主風扇(以下稱第二風扇42)。第一風扇44係對應設置於散熱器313上，每一散熱器313上係設置至少一個第一風扇44，於本實施例中每一散熱器313上係設置兩個第一風扇44；第二風扇42係設置於殼體部312的第二表面S2上，於本實施例中，相對於第二表面S2上四個角落的鏤空區域3120分別設置有一個第二風扇42，亦即在第二表面S2的四個角落位置共設置四個第二風扇42，以使每一第二風扇42產生的氣流可分別流經所對應之鏤空區域3120；於其他實施例中，上述四個第二風扇42亦可以一個較大尺寸的風扇作為替代，而上述大尺寸風扇係近乎設置於整個第二表面S2上。

於本實施例中，導風罩40係包含一個導風主板41及由該導風主板41的其中三個側邊垂直延伸的三個導風側板43，導風罩40係由馬達3的底部(相當於殼體部312的第二表面S2)套設於馬達3，導風罩40的導風主板41係鄰設於第二表面S2且具有複數個開口410，複數個開口410位置分別對應於複數個第二風扇42及複數個鏤空區域3120。第二風扇42之數量與開口410之數量相同，且複數個第二風扇42係一對一地容設於複數個開口410。

請參閱第8圖並配合第5圖及第6A圖，其中第8圖係顯示第3圖所示之馬達安裝側風扇後之側視示意圖。如第5圖、第6A圖及第8圖所示，導風罩40的每一個導風側板43係與散熱器413之一對應設置。於本實施例中，三個導風側板43中之其中兩個相對應之導風側板43具有至少一孔洞430，每一個孔洞430之數量與第一風扇44之數量相同，且散熱器413上之每一第一風扇44係一對一地容設於對應之導風側板43的孔洞430之一。較佳地，每一個第一風扇42及每一第二風扇44皆為一軸流扇，但不以此為限。

根據本案之構想，本案之核心技術特徵係提供一種馬達外殼與定子一同沖壓成形的馬達，或稱不具馬達外殼之馬達，由於一體化結構及一體化製造的緣故，能大幅降低材料成本。此外，本案之定子31與散熱器313亦可為一矽鋼一體化結構，即定子31及散熱器313係以同一矽鋼片以沖壓之方式一體成形。當然，散熱器313亦可為外加式，例如鋁擠型散熱器，其中每一散熱器313包括複數個散熱鰭片，並於散熱器313與定子31的接觸面塗佈散熱膏，以降低接觸熱阻，由於定子31本身仍為一矽鋼一體化結構，其熱傳效果雖可能不及前述完全一體成形者，然實質上仍遠優於習用馬達，不僅增加馬達整體散熱面積，更可有效提升風扇使用效率且達到較佳之散熱能力。

請再參閱第6A圖及第6B圖。在一些實施例中，本案之定子31之殼體部312之鏤空區域3120較佳係分別形成於第一側壁W1及第二側壁W2相鄰之相鄰之第一表面及第二表面的角落、第二側壁W2及第三側壁W3相鄰之相鄰之第一表面及第二表面的角落、第三側壁W3及第四側壁W4相鄰之相鄰之第一表面及第二表面的角落以及第四側壁W4及第一側壁W1相鄰之相鄰之第一表面及第二表面的角落，並分別與散熱裝置第二風扇42以及導風主板41上之開口410相對應。更進一步地，每一個鏤空區域3120較佳係具有複數個鏤空穿孔31200，且每一個鏤空穿孔31200係貫穿殼體部312的第一表面S1及第二表面S2。藉此，得以構成一完整風路，風流係受第二風扇42之吸力或吹力沿轉軸322之延伸方向於定子31之殼體部312之四個側壁相接的四個角落流經鏤空區域3120之各個鏤空穿孔31200，以將線圈部311產生之熱有效散去，藉此，可以有效地提升熱傳效率。

另一方面，參考第8圖並配合第4圖可知，第一風扇44的風路係散熱裝置吹向散熱器413，再沿散熱器413，以及散熱器413設置之第一側壁W1、第二側壁W2、第三側壁W3或第四側壁W4側向吹出，其風路與前述流經鏤空區域 之風路係彼此獨立及隔離，不會有相互干擾的情形，即不會因風路相會而造成能量損失。

請參閱第9圖及第10圖，其中第9圖係顯示本案另一較佳實施例之導風罩之結構示意圖，以及第10圖係顯示第4圖所示馬達改用第9圖所示之導風罩之截面示意圖。如第9圖及第10圖所示，本案另一較佳實施例之導風罩50係包括導風主板51及複數個導風側板53，其與第5圖前述實施例之導風主板41及導風側板43相仿，亦具有複數個開口510，故不多行贅述。惟此實施例中，導風側板53之數量係以三個為佳，且三個導風側板53係分別對應於定子31之第一側壁W1、第二側壁W2、第三側壁W3設置，且每一導風側板53上皆具有二個孔洞530。此外，第一風扇54係容設於每一個孔洞530中，俾對定子31有效進行散熱。至於第四側壁W4，其主要係應用並設置於一平面上，故該側不配置導風側板，可使本案之馬達應用於多種不同產品中，同時亦可有效縮減產品體積。

綜上所述，本案提供一種馬達及其適用之散熱裝置，俾解決並改善先前技術之問題與缺點。本案藉由馬達無外加式外殼的設計，線圈產生之熱可直接傳遞至定子並由鏤空區域散去，不僅不存在習用馬達常見的馬達外殼與定子間的接觸熱阻，有效提升熱傳效率，更降低材料成本。同時，透過散熱裝置之引入，設置於導風主板之主風扇可直接對鏤空區域進行散熱，且設置於導風側板之側風扇亦可直接對定子之側壁進行散熱。此外，由於結構使主風扇以及側風扇散熱之風路彼此獨立且隔離，可避免風路相會造成的能量損失，並進一步地提升風扇使用效率，增加馬達整體散熱面積。

縱使本發明已由上述之實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

Claims (12)

1. 一種馬達，包括：一定子，具有一中空部、一線圈部及一殼體部，其中該殼體部具有一第一表面、一第二表面及複數側壁，該第一表面與該第二表面分別為該定子的前、後表面；該中空部係貫穿該殼體部而位於該殼體部的中央，該線圈部環設於該中空部內及該殼體部內側之間，且與該殼體部直接接觸；複數散熱器，係分別設置於該殼體部的不同該側壁；一轉子，包括一轉軸，該轉子設置於該中空部內；以及一散熱裝置，包括：一導風罩，係由該馬達的底部套設於該馬達，係包含：一導風主板，鄰設於該第二表面；以及複數導風側板，係分別由該導風主板的不同側邊往同一方向垂直延伸，且各該導風側板係與複數該散熱器之一對應設置，以及該至少一導風側板上具有至少一孔洞；以及至少一第一風扇，該第一風扇之數量係與該孔洞之數量相同，且該第一風扇係一對一地容設於相對應之該孔洞。
2. 如申請專利範圍第1項所述之馬達，其中該複數側壁包括一第一側壁、一第二側壁、一第三側壁及一第四側壁，其中該第一側壁、該第二側壁、該第三側壁及該第四側壁係與該第一表面及該第二表面相垂直，該第一側壁係與該第三側壁平行，且該第二側壁係與該第四側壁平行。
3. 如申請專利範圍第2項所述之馬達，其中該些散熱器係分別設置於相互平行之該第一側壁及該第三側壁。
4. 如申請專利範圍第2項所述之馬達，其中該些散熱器係分別設置於該第一側壁、該第二側壁、該第三側壁及該第四側壁其中之三。
5. 散熱裝置如申請專利範圍第2項所述之馬達，其中該殼體部更具有一實心區域及複數鏤空區域，該複數鏤空區域分別形成於相鄰該第一側壁及該第二側壁之該第一表面及該第二表面的角落、相鄰該第二側壁及該第三側壁之該第一表面及該第二表面的角落、相鄰該第三側壁及該第四側壁之該第一表面及該第二表面的角落以及相鄰該第四側壁及該第一側壁之該第一表面及該第二表面的角落，其中各該鏤空區域具有複數鏤空穿孔，且各該鏤空穿孔係貫穿該第一表面及該第二表面。
6. 如申請專利範圍第5項所述之馬達，其中該導風主板更具有至少一開口。
7. 如申請專利範圍第6項所述之馬達，其更包含一第二風扇，係設置於該第二表面上，該第二風扇之數量與該開口之數量相同，且該第二風扇係一對一地容設於該開口。
8. 如申請專利範圍第6項所述之馬達，其更包含複數第二風扇，係設置於該第二表面上，該第二風扇之數量與該開口之數量相同，且該第二風扇係一對一地容設於該開口，複數第二風扇的位置分別對應於複數鏤空區域。
9. 如申請專利範圍第7或8項所述之馬達，其中該些第一風扇及該些第二風扇為一軸流扇。
10. 如申請專利範圍第1項所述之馬達，其中各該散熱器包括複數散熱鰭片。
11. 如申請專利範圍第1項所述之馬達，其中該定子與該散熱器為一矽鋼一體化結構。
12. 一種馬達，包括：一定子，具有一中空部、一線圈部及一殼體部，其中該殼體部具有一第一表面、一第二表面、複數側壁及複數鏤空區域，該第一表面與該第二表面分別為該定子的前、後表面；該中空部係貫穿該殼體部而位於該殼體部的中央，該線圈部環設於該中空部內及該殼體部內側之間，且與該殼體部直接接觸，該複數鏤空區域分別形成於該二相鄰側壁之該第一表面及該第二表面的角落，且各該鏤空區域具有複數貫穿該第一表面及該第二表面的鏤空穿孔；一轉子，包括一轉軸，該轉子設置於該中空部內；以及一散熱裝置，包括：一導風罩，係由該馬達的底部套設於該馬達，係包含：一導風主板，鄰設於該第二表面且具有複數開口，其中該複數開口係分別對應於該複數鏤空區域；以及複數導風側板，係分別由該導風主板的不同側邊往同一方向垂直延伸；以及複數主風扇，該複數主風扇之數量與該複數開口之數量相同，且該複數主風扇係一對一地容設於該複數開口。