TWI683508B - 散熱模組及包含此散熱模組之馬達驅動器 - Google Patents

Abstract

一種馬達驅動器，其包含散熱模組、功率模組及控制板。散熱模組包含殼體、散熱器及轉接板。殼體為中空柱狀體。散熱器設置於殼體中，並包含容置空間。轉接板設置於殼體之一端，並與散熱器之一端連接，轉接板之一側包含凸出部，凸出部設置於容置空間中，而轉接板之另一側與馬達連接。功率模組設置於上述容置空間中。控制板設置於殼體之另一端。

Description

散熱模組及包含此散熱模組之馬達驅動器

本揭露係有關於一種散熱模組，特別是一種馬達驅動器之散熱模組。本揭露還涉及包含此散熱模組之馬達驅動器。

馬達驅動器用於與馬達連接，以驅動及控制馬達，故馬達驅動器的設計會直接影響馬達的效能；因此，如何改良馬達驅動器已成為了一個重要的課題。

又，馬達驅動器包含有電容器及功率板等電力電子元件，而這些元件容易產生大量的熱能；因此，馬達驅動器也需要提供散熱結構以排出這些元件產生的熱能。然而，現有的馬達驅動器之散熱結構由於無法有效地進行散熱，因此無法提供較佳的散熱效果。

此外，重量功率密度也是決定馬達驅動器的效能的另一個重要因素；如何設計馬達驅動器使馬達驅動器能夠在較小的體積及重量下能提升其輸出功率也為一個重要的課題。然而，由於結構上的限制，現有的馬達驅動器的重量功率密度始終無法有效地提升。

另外，由於現有的馬達驅動器大部採用水冷式散熱結構，因此結構上也具有較高的複雜度，故使其製程難度、保養成本及維修成本均大幅增加。

再者，馬達驅動器需要透過導電板與馬達之三相線圈連接；然而，由於結構上的限制，現有的馬達驅動器的導電板的長度無法有效地縮短，因此也會產生較高的雜散電感，進而影響馬達驅動器的效能。

因此，如何提出一種馬達驅動器，能夠有效改善習知技藝之馬達驅動器的各種限制已成為一個刻不容緩的問題。

有鑑於上述習知技藝之問題，本揭露之其中一目的就是在提供一種馬達驅動器，以解決習知技藝之馬達驅動器的各種限制。

根據本揭露之其中一目的，提出一種散熱模組，其包含含殼體、散熱器及轉接板。殼體為中空柱狀體。散熱器設置於殼體中，並包含容置空間。轉接板設置於殼體之一端，並與散熱器之一端連接，而轉接板之一側與馬達連接。

根據本揭露之其中一目的，再提出一種馬達驅動器，其包含散熱模組、功率模組及控制板。散熱模組包含殼體、散熱器及轉接板。殼體為中空柱狀體。散熱器設置於殼體中，並包含容置空間。轉接板設置於殼體之一端，並與散熱器之一端連接，而轉接板之另一側與馬達連接。功率模組設置於上述容置空間中。控制板設置於殼體之另一端。

以下將參照相關圖式，說明依本揭露之散熱模組及包含此散熱模組之馬達驅動器之實施例，為了清楚與方便圖式說明之故，圖式中的各部件在尺寸與比例上可能會被放大或縮小地呈現。在以下描述及/或申請專利範圍中，當提及元件「連接」或「耦合」至另一元件時，其可以直接連接或耦合至該另一元件或可存在介入元件；而當提及元件「直接連接」或「直接耦合」至另一元件時，不存在介入元件，用於描述元件或層之間之關係之其他字詞應以相同方式解釋。為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第1圖，其係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之爆炸圖。如圖所示，馬達驅動器1包含散熱模組11、功率模組12、控制板13以及風扇14。

散熱模組11包含殼體111、散熱器112及轉接板113。

殼體111為中空圓柱體。

散熱器112設置於殼體111中，並包含容置空間；在本實施例中，容置空間為三角柱狀體；而另一實施例中，容置空間也可為其它多角柱狀體或其它不同的幾合形狀。

轉接板113設置於殼體111之一端，而轉接板113之一側與散熱器112之一端連接。

功率模組12設置於散熱器112之容置空間中。

控制板13設置於殼體111之另一端。

風扇14設置於控制板13上，並固定於殼體上，且與散熱器112連接。

請參閱第2圖，其係為本揭露之一實施例之馬達驅動器與馬達之組合圖。如圖所示，轉接板113之另一側則與馬達M連接；因此，透過馬達驅動器1之各元件與轉接板113之特殊結構設計，使馬達驅動器1與馬達M能有效地整合以提供一個馬達驅動器1與馬達M的整合結構，因此可以達成機電一體化的目的。

以下將詳細描述馬達驅動器1之各元件以及轉接板113之結構設計。

請參閱第3圖，其係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之功率模組之爆炸圖。如圖所示，功率模組12包含電容器121、複數個功率板122及複數個導電板123。

電容器121為三角柱狀體，而電容器121之各個側邊包含複數個凸塊1211；在另一實施例中，電容器121也可為其它不同的幾合形狀。

而三個單相功率板122則分別設置於電容器121之側邊，且該些功率板122呈對稱設置，使該些功率板122之中心與電容器121之中心之距離相等；在本實施例中，該些功率板122對稱設置於電容器121之側邊以形成一三角形，且該些功率板122之中心與電容器121之中心之距離相等；在另一實施例中，該些功率板122也可對稱設置以形成一Y形，且該些功率板122之中心與電容器121之中心之距離也同樣相等；在又一實施例中，該些功率板122也可對稱設置以形成其它不同的幾何形狀。此外，各個功率板122包含複數個固定部1221，該些固定部1221分別設置於功率板122之一端及另一端；上方的該些固定部1221透過鎖固件D(如螺絲等)鎖固於對應的凸塊1211，而下方的固定部1221則用於固定導電板123。

該些導電板123分別與馬達M之三相線圈連接。

由上述可知，在本實施例中，電容器121為三角柱狀體，而該些功率板122分別設置於電容器121之三個側邊且呈對稱設置，使該些功率板122之中心與電容器121之中心之距離相等，並與馬達M之軸向平行，使該些功率板122能以最短的路徑與馬達M之三相線圈直接連接；因此，該些導電板123的長度可以大幅降低，使電流路徑縮短，因此可有效地降低雜散電感，使馬達驅動器1之效能提升。

當然，上述僅為舉例，功率模組12之結構及各元件之間的協同關係均可依實際需求變化，本揭露並不以此為限。

請參閱第4圖，其係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之散熱器之爆炸圖。如圖所示，散熱器112包含複數個散熱板1121，各個散熱板1121包含複數個散熱鰭片，以增加散熱板1121與空氣的接觸面積。

該些散熱板1121相互連接使散熱器112之中間形成容置空間；容置空間之幾何形狀則對應於功率模組12之幾何形狀。

請參閱第5圖及第6圖，其係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之散熱器、功率模組及殼體之組合圖。如第5圖所示，功率模組12設置於散熱器112之容置空間S中，使功率模組12之該些功率板122分別與散熱器112之該些散熱板1121接觸；而殼體111則套設於散熱器112以包覆散熱器112。

此外，殼體111包含複數個散熱孔1111，該些散熱孔1111設置於殼體111之底部並分別對應於該些散熱板1121。

另外，殼體111更包含複數個溝槽1112，該些溝槽1112設置於殼體111之內壁。

如第6圖所示，當散熱器112、功率模組12及殼體111組合後，而該些散熱板1121之散熱鰭片則分別嵌入該些溝槽1112，而散熱器112及功率模組12則可容置於殼體111中。

當然，上述僅為舉例，散熱器112、功率模組12及殼體111之組合方式及協同關係均可依實際需求變化，本揭露並不以此為限。

請參閱第7圖，其係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之散熱器及殼體之剖面圖。如圖所示，由於本實施例之殼體111之內壁包含該些溝槽1112，而該些溝漕1112分別對應於該些散熱板1121之散熱鰭片。

因此，當散熱器112、功率模組12及殼體111組合後，而該些散熱板1121之散熱鰭片能分別嵌入該些溝槽1112，使該些功率板122產生之熱能可以直接透過該些散熱板1121之散熱鰭片傳導至殼體111以進行散熱。

由上述可知，本實施例之散熱器112、功率模組12及殼體111以緊湊的結構結合，且殼體111也具有特殊的結構設計，因此可以大幅提升馬達驅動器1的散熱效果。

此外，散熱模組11、功率模組12、控制板13以及風扇14組合後，控制板13能覆蓋功率模組12但未覆蓋散熱模組11之散熱器112；其中，控制板13能完全覆蓋功率模組12，以隔離功率模組12與風扇14；因此，當風扇14啟動後，風扇14產生之氣流能直接經過散熱器112之散熱鰭片，並經由殼體111之底部之該些散熱孔1111排出，而風扇14產生之氣流中的水、灰塵及其它污染物也不會與功率模組12接觸，使功率模組12能保持清潔；透過此氣冷式散熱結構能有效地進行散熱，使馬達驅動器1的散熱效果能夠最佳化。

另外，此氣冷式散熱結構之設計簡單，因此能夠改善傳統水冷式散熱結構之複雜度高的問題，使馬達驅動器1的製程難度、保養成本及維修成本均能有效地降低。

當然，上述僅為舉例，散熱器112及殼體111之結構及協同關係均可依實際需求變化，本揭露並不以此為限。

值得一提的是，現有的馬達驅動器之散熱結構由於無法有效地進行散熱，因此無法提供較佳的散熱效果。相反的，根據本揭露之實施例，馬達驅動器將散熱器與功率模組整合，且採用特殊的氣冷式散熱結構，因此可以達到極佳的散熱效果，使功率模組產生的熱能可以有效地排出。

又，由於結構上的限制，現有的馬達驅動器的重量功率密度始終無法有效地提升。相反的，根據本揭露之實施例，馬達驅動器採用緊湊的結構設計以地將散熱器與功率模組整合，因此可大幅減少馬達驅動器之體積及重量，使馬達驅動器之重量功率密度能有效地提升。

另外，由於現有的馬達驅動器大多採用水冷式散熱結構，因此結構上也具有較高的複雜度，故使其製程難度、保養成本及維修成本均大幅增加。相反的，根據本揭露之實施例，馬達驅動器能透過簡單的氣冷式散熱結構，並有效地將散熱器與功率模組整合，故能大幅減少馬達驅動器結構的複雜度，使馬達驅動器的製程難度、保養成本及維修成本均能有效地降低。

此外，現有的馬達驅動器的導電板的長度無法有效地縮短，因此也會產生較高的雜散電感，進而影響馬達驅動器的效能。相反的，根據本揭露之實施例，馬達驅動器具有轉接板，且轉接板具有特殊的結構，使功率模組之導電板能直接透過轉接板與馬達之三相線圈連接，使導電板的長度有效地縮短，故可以大幅降低雜散電感，以提升馬達驅動器的效能。

請參閱第8圖，其係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之轉接板之爆炸圖。如圖所示，轉接板113之一側包含凸出部1131；在本實施例中，凸出部1131之幾何形狀呈三角形，並對應於容置空間S之幾何形狀、功率模組12之幾何形狀及控制板13之幾何形狀；在另一實施例中，凸出部1131也可為其它不同的幾合形狀。

當轉接板113與散熱器112結合後，凸出部1131位於散熱器112之容置空間S中；轉接板113之另一側則與馬達連接。

轉接板113更包含設置於轉接板113之底部之複數個穿孔1132；如第9圖所示，功率模組12之該些導電板123分別穿過該些穿孔1132與馬達之三相線圈連接。由於功率模組12之該些功率板122分別設置於功率模組12之電容器121之三個側邊且呈對稱設置，使該些功率板122之中心與電容器121之中心之距離相等，並與馬達M之軸向平行，使功率模組12之該些功率板122能透過該些穿孔1132以最短的路徑與馬達M之三相線圈直接連接，故該些導電板123的長度可以大幅降低，以有效地降低雜散電感；因此，透過上述的結構，可使馬達驅動器1的效能提升。

另外，轉接板113更包含位於凸出部1131上的複數個凹槽1133及複數個絕緣塊1134，該些凹槽1133設置於凸出部1131上，並分別對應於轉接板113底部之該些穿孔1132；該些凹槽1133分別用於設置該些絕緣塊1134。

此外，轉接板113更包含感測器1135及中央孔洞1136，感測器1135設置於轉接板113之另一側且感測器1135之位置對應於中央孔洞1136；感測器1135可為角度感知器(resolver)或其它感測元件。

當然，上述僅為舉例，轉接板113之結構可依實際需求變化，本揭露並不以此為限。

請參閱第9圖及第10圖；第9圖為本揭露之一實施例之馬達驅動器之散熱器及轉接板之組合圖，第10圖為本揭露之一實施例之馬達驅動器之連結結構示意圖。如第9圖所示，散熱器112之各個散熱板1121能透過鎖固件D(如螺絲等)鎖固於凸出部1131之對應的側邊，使散熱器112能穩定的固定於轉接板113上。

如第10圖所示，感測器1135之訊號線W能穿過中央孔洞1136連接至功率板122以連接至控制板13，使感測器1135的訊號能夠透過上述的結構傳遞至控制板13。

當然，上述僅為舉例，散熱器112及轉接板113之組合方式及協同關係均可依實際需求變化，本揭露並不以此為限。

請參閱第11圖，其係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之轉接板與馬達之組合圖，並請同時參閱第3圖及第11圖。如第11圖所示，轉接板113能透過鎖固件D鎖固於馬達M之一端，而功率模組12之該些導電板123則能穿過轉接板113之底部之該些穿孔1132與馬達M之三相線圈連接；功率模組12及導電板123之結構及位置則如第3圖及第11圖所示。

當然，上述僅為舉例，轉接板113與馬達M之組合方式及協同關係均可依實際需求變化，本揭露並不以此為限。

由上述可知，馬達驅動器1具有轉接板113，且轉接板113具有特殊的結構，使各元件可以透過轉接板113相互整合；透過上述的結構，馬達驅動器1與馬達M可以透過最佳的方式進行整合，使馬達驅動器1及馬達均可以發揮最佳的效能。

請參閱第12圖，其係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之轉接板與馬達之散熱結構之示意圖，並請同時參閱第1圖及第5圖。如第12圖所示，由於控制板13之幾何形狀對應於容置空間S之幾何形狀及功率模組12之幾何形狀，故控制板13能覆蓋設置於散熱器112中央的功率模組12；其中，容置空間S、功率模組12、風扇14及溝槽1112之結構及位置則如第1圖及第5圖所示；因此，當風扇14啟動後，風扇14產生之氣流能直接通過散熱器112之散熱鰭片，並經由殼體111之底部之該些散熱孔1111排出，如圖中之箭頭A所示；此氣冷式散熱結構能有效地進行散熱，使馬達驅動器1能達到極佳的散熱效果。

此外，如同前述，功率模組12之該些功率板122分別與散熱器112之該些散熱板1121接觸，而殼體111則套設於散熱器112以包覆散熱器112，且該些散熱板1121之散熱鰭片則分別嵌入殼體111內壁之該些溝槽1112；因此，該些功率板122產生之熱能可以直接透過該些散熱板1121之散熱鰭片傳導至殼體111以進行散熱，故可進一步增加馬達驅動器1的散熱效果。

當然，上述僅為舉例，馬達驅動器1之散熱結構可依實際需求變化，本揭露並不以此為限。

綜上所述，根據本揭露之實施例，馬達驅動器具有轉接板，且轉接板具有特殊的結構，其可有效結合馬達驅動器與馬達以提供一個馬達驅動器與馬達的整合結構，因此能夠達成機電一體化的目的。

又，根據本揭露之實施例，馬達驅動器具有轉接板，且轉接板具有特殊的結構，使功率模組之導電板能直接透過轉接板與馬達之三相線圈連接，使導電板的長度有效地縮短，故可以大幅降低雜散電感，以提升馬達驅動器的效能。

此外，根據本揭露之實施例，馬達驅動器將散熱器與功率模組整合，且採用特殊的氣冷式散熱結構，因此可以達到極佳的散熱效果，使功率模組產生的熱能能有效地排出。

另外，根據本揭露之實施例，馬達驅動器能透過簡單的氣冷式散熱結構，並有效地將散熱器與功率模組整合，故能大幅減少馬達驅動器結構的複雜度，使馬達驅動器的製程難度、保養成本及維修成本均能有效地降低。

再者，根據本揭露之實施例，馬達驅動器採用緊湊的結構設計以地將散熱器與功率模組整合，因此可大幅減少馬達驅動器之體積及重量，使馬達驅動器之重量功率密度能有效地提升。

可見本揭露在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請  貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。其它任何未脫離本揭露之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應該包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧馬達驅動器 11‧‧‧散熱模組 111‧‧‧殼體 1111‧‧‧散熱孔 1112‧‧‧溝槽 112‧‧‧散熱器 1121‧‧‧散熱板 113‧‧‧轉接板 1131‧‧‧凸出部 1132‧‧‧穿孔 1133‧‧‧凹槽 1134‧‧‧絕緣塊 1135‧‧‧感測器 1136‧‧‧中央孔洞 12‧‧‧功率模組 121‧‧‧電容器 1211‧‧‧凸塊 1221‧‧‧固定部 122‧‧‧功率板 123‧‧‧導電板 13‧‧‧控制板 14‧‧‧風扇 S‧‧‧容置空間 M‧‧‧馬達 D‧‧‧鎖固件 W‧‧‧訊號線 A‧‧‧箭頭

第1圖 係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之爆炸圖。

第2圖 係為本揭露之一實施例之馬達驅動器與馬達之組合圖。

第3圖 係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之功率模組之爆炸圖。

第4圖 係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之散熱器之爆炸圖。

第5圖及第6圖 係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之散熱器、功率模組及殼體之組合圖。

第7圖 係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之散熱器及殼體之剖面圖。

第8圖 係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之轉接板之爆炸圖。

第9圖 係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之散熱器及轉接板之組合圖。

第10圖 係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之連結結構示意圖。

第11圖 係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之轉接板與馬達之組合圖。

第12圖 係為本揭露之一實施例之馬達驅動器之轉接板與馬達之散熱結構之示意圖。

1‧‧‧馬達驅動器

11‧‧‧散熱模組

111‧‧‧殼體

112‧‧‧散熱器

113‧‧‧轉接板

12‧‧‧功率模組

13‧‧‧控制板

14‧‧‧風扇

S‧‧‧容置空間

Claims (24)

1. 一種散熱模組，包含：一殼體，係為一中空柱狀體；一散熱器，係設置於該殼體中，並包含一容置空間；以及一轉接板，係設置於該殼體之一端，並與該散熱器之一端連接，該轉接板之一側係用於連接一馬達，該轉接板之另一側包含一凸出部，該凸出部設置於該容置空間中。
2. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組，其中該凸出部之幾何形狀呈一多角形，並對應於該容置空間之幾何形狀。
3. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組，其中該轉接板更包含複數個穿孔，用於使複數導電板分別透過該些穿孔與該馬達之一三相線圈連接。
4. 如申請專利範圍第3項所述之散熱模組，其中該轉接板之該凸出部包含複數個凹槽，該些凹槽分別對應於該些穿孔並分別用於設置複數個絕緣塊。
5. 如申請專利範圍第4項所述之散熱模組，其中各個該絕緣塊與對應的各該導電板係透過一鎖固件固定於該凸出部上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組，其中該轉接板更包含一感測器及一中央孔洞，該感測器設置於該轉接板之該一側且該感測器之一訊號線穿過該中央孔洞。
7. 如申請專利範圍第1項所述之散熱模組，其中該散熱器更包含複數個散熱板，該些散熱板相互連接使該散熱器之中間形成該容置空間。
8. 如申請專利範圍第7項所述之散熱模組，其中該殼體之內壁係包含複數個溝槽，該些散熱板之散熱鰭片分別嵌入該些溝槽。
9. 如申請專利範圍第7項所述之散熱模組，其中該殼體係包含複數個散熱孔，該些散熱孔設置於該殼體之底部並分別對應於該些散熱板。
10. 一種馬達驅動器，包含：一散熱模組，係包含一殼體，係為一中空柱狀體；一散熱器，係設置於該殼體中，並包含一容置空間；以及一轉接板，係設置於該殼體之一端，並與該散熱器之一端連接，而該轉接板之一側係用於連接一馬達；一功率模組，係設置於該容置空間中；以及一控制板，係設置於該殼體之另一端。
11. 如申請專利範圍第10項所述之馬達驅動器，其中該轉接板之另一側包含一凸出部，該凸出部設置於該容置空間中。
12. 如申請專利範圍第11項所述之馬達驅動器，其中該凸出部之幾何形狀呈一多角形，並對應於該容置空間之幾何形狀、該功率模組之幾何形狀及該控制板之幾何形狀。
13. 如申請專利範圍第10項所述之馬達驅動器，其中該功率模組係包含複數個導電板，係與該馬達之一三相線圈連接。
14. 如申請專利範圍第10項所述之馬達驅動器，其中該功率模組係包含一電容器及複數個功率板，該些功率板分別設置於該電容器之側邊並與該散熱器之內壁接觸。
15. 如申請專利範圍第14項所述之馬達驅動器，其中該些功率板呈對稱設置使該些功率板之中心與該電容器之中心之距離相等。
16. 如申請專利範圍第11項所述之馬達驅動器，其中該轉接板更包含複數個穿孔，該些導電板分別透過該些穿孔與該馬達之該三相線圈連接。
17. 如申請專利範圍第16項所述之馬達驅動器，其中該凸出部包含複數個凹槽，該些凹槽分別對應於該些穿孔並分別用於設置複數個絕緣塊。
18. 如申請專利範圍第17項所述之馬達驅動器，其中各個該絕緣塊與對應的該導電板係透過一鎖固件固定於該凸出部上。
19. 如申請專利範圍第10項所述之馬達驅動器，其中該轉接板更包含一感測器及一中央孔洞，該感測器設置於該轉接板之該一側且該感測器之一訊號線穿過該中央孔洞與該控制板連接。
20. 如申請專利範圍第10項所述之馬達驅動器，其中該散熱器更包含複數個散熱板，該些散熱板相互連接使該散熱器之中間形成該容置空間。
21. 如申請專利範圍第20項所述之馬達驅動器，其中該殼體之內壁係包含複數個溝槽，該些散熱板之散熱鰭片分別嵌入該些溝槽。
22. 如申請專利範圍第20項所述之馬達驅動器，其中該殼體係包含複數個散熱孔，該些散熱孔設置於該殼體之底部並分別對應於該些散熱板。
23. 如申請專利範圍第10項所述之馬達驅動器，更包含一風扇，係設置於該控制板上，並與該散熱器連接。
24. 如申請專利範圍第10項所述之馬達驅動器，其中該控制板覆蓋該功率模組但未覆蓋該散熱器。

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