TWI786747B - 馬達及馬達定子 - Google Patents

Abstract

一種馬達定子包含鐵芯、第一髮夾形導線、第二髮夾形導線及溫度感測器。鐵芯為環型並包含插入側與延伸側，以定義轉子容納空間。複數插槽並在圓周方向環繞轉子容納空間，各插槽沿鐵芯的徑向延伸。複數插槽包括溫度感測器容置槽，在鐵芯之插入側，溫度感測器容置槽的徑向長度大於複數插槽除溫度感測器容置槽外其他者徑向長度。第一髮夾形導線位於溫度感測器容置槽遠離轉子容納空間的一端，第二髮夾形導線位於溫度感測器容置槽內，溫度感測器位於第一髮夾形導線與第二髮夾形導線之間。

Description

馬達及馬達定子

本發明關於一種髮夾形導線定子及其馬達。

習知馬達的運作控制受限於溫度感測器的量測偏差，只能抓一個較大的假設溫差當作溫度保護，往往在馬達運作控制上過於保守。習知的馬達定子無適當的溫度感測器容置空間，使溫度感測器能較準確的量測到馬達運作時的熱點。有鑑於此，馬達製造廠商積極找尋方案能減少馬達運作時量測的溫差，更有效的控制馬達運作與提高馬達的性能。

有鑑於此，本發明之一目的在於提出一種可解決上述問題的馬達定子。馬達定子包含鐵芯、複數個插槽、第一髮夾形導線、第二髮夾形導線及溫度感測器。鐵芯為環型並用以定義轉子容納空間於鐵芯的中心，其中鐵芯包含插入側與延伸側。複數個插槽位於鐵芯上，在圓周方向上環繞轉子容納空間，每一插槽沿鐵芯的徑向延伸遠離轉子容納空間，並用以供多層髮夾形導線從插入側置入插槽並從延伸側穿出。複數個插槽的其中至少一者為一溫度感測器容置槽，其中在鐵芯之插入側，溫度感測器容置槽在鐵芯的徑向長度上大於複數個插槽除溫度感測器容置槽外其他之一者在鐵芯的徑向長度。第一髮夾形導線位於溫度感測器容置槽遠離轉子容納空間的一端，第二髮夾形導線位於溫度感測器容置槽內且相鄰第一髮夾形導線。溫度感測器位於溫度感測器容置槽內且被容置於第一髮夾形導線與第二髮夾形導線之間。

本發明的另一個面向提供一種馬達，馬達包含轉子、鐵芯、第一髮夾形導線及溫度感測器。鐵芯定義轉子容納空間，用以容置轉子。複數個插槽位於鐵芯上，以圓周方向上環繞轉子容納空間，每一插槽徑向地延伸，用以容納多層髮夾形導線，其中複數個插槽的其中至少一者為溫度感測器容置槽。第一髮夾形導線位於溫度感測器容置槽內，其中第一髮夾形導線具有彎折部、第一軸向延伸部及第二軸向延伸部，彎折部連接第一軸向延伸部及第二軸向延伸部。溫度感測器相鄰第一髮夾形導線之第一軸向延伸部，其中第一軸向延伸部相較於第二軸向延伸部於鐵芯的徑向上遠離轉子容納空間。

本發明的另一個面向提供一種馬達定子，馬達定子包含環型鐵芯、複數個插槽、第一髮夾形導線及溫度感測器。複數個插槽位於鐵芯上，徑向地向鐵芯外環周延伸，複數個插槽的至少一者為溫度感測器容置槽，溫度感測器容置槽包含軸向相鄰的第一槽空間與第二槽空間，其中第一槽空間之徑向長度大於第二槽空間之徑向長度。第一髮夾形導線包含第一軸向延伸部配置於第一槽空間以及第二軸向延伸部配置於第二槽空間，第一軸向延伸部與第二軸向延伸部相連。溫度感測器配置於第一槽空間，溫度感測器相較第一軸向延伸部於徑向較遠離鐵芯外環周。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、其技術手段、及其產生的功效，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。附圖僅例示性地描述本發明的特徵和細節，用以解釋發明原理，不限制發明的範圍。一些習知慣用的結構與元件在圖式中以簡單示意的方式繪示。

請參考第1圖，馬達10包括馬達定子100及馬達轉子(無繪示)設置於馬達定子100之中，該馬達定子100配置以通電激磁並驅動馬達轉子轉動。當馬達10運作時，馬達定子100與馬達轉子的溫度會顯著提高，即使馬達10受到冷卻（例如使用液冷系統冷卻馬達10），馬達10內部仍會有許多無法即時降溫的熱點（例如馬達定子100內部無法即時降溫的熱點）。若馬達10運作時無法量測這些熱點的實際溫度，將不利於即時冷卻馬達10並可能對馬達10的運作性能產生負面影響。

請同時參考第1圖及第2圖，馬達定子100包括鐵芯110、複數個插槽120、多層的髮夾形導線140及溫度感測器150。鐵芯110為環型並用以定義轉子容納空間S於鐵芯110的中心，其中鐵芯110包含插入側111（或稱為第一側）與延伸側113（或稱為第二側）。複數個插槽120位於鐵芯110上，其中插槽120沿著軸向Y延伸並穿過鐵芯110，複數個插槽120在圓周方向R上間隔排列並環繞轉子容納空間S，每一插槽120沿鐵芯110的徑向X延伸遠離轉子容納空間S。換言之，插槽120沿著徑向X並朝向鐵芯110的外環周115延伸，插槽120用以供多層的髮夾形導線140從插入側111進入插槽120並從延伸側113穿出。複數個插槽120的至少一者為溫度感測器容置槽120a。

請參考第3圖，在鐵芯110之插入側111，溫度感測器容置槽120a的徑向長度大於其他種類的插槽120的徑向長度。例如，溫度感測器容置槽120a在鐵芯110上的徑向長度L2大於除溫度感測器容置槽120a外的其他插槽120在鐵芯110上的徑向長度L1。因此，溫度感測器容置槽120a的尺寸大於其他的插槽120，使得溫度感測器容置槽120a具有空間容納多層的髮夾形導線140及溫度感測器150。由於溫度感測器150是設置在溫度感測器容置槽120a槽內於鐵芯110上的髮夾形導線140之間，當馬達10運轉時，溫度感測器150可以較直接且精準地偵測馬達10的內部溫度。

請同時參考第3圖及第4圖，在本發明的一些實施方式中，髮夾形導線140包括第一髮夾形導線140a及第二髮夾形導線140b。第一髮夾形導線140a包括第一軸向延伸部143a及第二軸向延伸部145a，其中第一軸向延伸部143a及第二軸向延伸部145a沿著軸向Y延伸。第一軸向延伸部143a相較於第二延伸部145a較接近插入側111而較遠離延伸側113，且第一軸向延伸部143a相較於第二延伸部145a於徑向較接近鐵芯110的外環周115，使得溫度感測器150可配置於第一髮夾形導線140a及相鄰的第二髮夾形導線140b之間的空間，藉以較精準地偵測馬達10運轉時的內部溫度。此外，第二髮夾形導線140b可以是沿著軸向Y延伸的準直導線。在某些實施方式中，第二髮夾形導線140b是彎曲導線，以便於第一髮夾形導線140a與第二髮夾形導線140b之間共同容置溫度感測器150。

在本發明的一些實施方式中，第一髮夾形導線140a包括彎折部141a連接於第一軸向延伸部143a及第二軸向延伸部145a之間。第一軸向延伸部143a相較於第二軸向延伸部145a沿著徑向X移位並在軸向Y上錯開。溫度感測器150位於第一髮夾形導線140a與第二髮夾形導線140b之間，以便於第一髮夾形導線140a與相鄰的第二髮夾形導線140b共同容置溫度感測器150。溫度感測器150於軸向Y上鄰近第二軸向延伸部145a。在本發明的一些實施方式中，可經由彎折部141a不同的彎曲程度來配置第一軸向延伸部143a及第二軸向延伸部145a的相對位置，以便於在第一髮夾形導線140a與第二髮夾形導線140b之間形成適合的空間容納溫度感測器150。由於溫度感測器容置槽120a中用於配置溫度感測器150的內部空間可經由不同彎折部141a的型態而有所不同，因此可以有多種尺寸和種類的溫度感測器150供選擇，用以較精準的偵測馬達10的溫度。甚至，可以經由不同型態的彎折部141a來設定第一軸向延伸部143a的配置(e.g.傾斜角度和位置)，使第一髮夾形導線140a與第二髮夾形導線140b可較穩固地容置溫度感測器150。

在本發明的一些實施方式中，溫度感測器150相鄰或直接接觸第一髮夾形導線140a之第一軸向延伸部143a，第一軸向延伸部143a與溫度感測器150沿著徑向X並排，其中第一軸向延伸部143a相較於第二軸向延伸部145a於鐵芯110的徑向X上遠離轉子容納空間S。舉例來說，第一髮夾形導線140a位於溫度感測器容置槽120a最遠離轉子容納空間S的一端，第二髮夾形導線140b位於溫度感測器容置槽120a內且相鄰於第一髮夾形導線140a，而溫度感測器150位於溫度感測器容置槽120a內且容置於第一髮夾形導線140a與第二髮夾形導線140b之間。換言之，第一髮夾形導線140a之第一軸向延伸部143a相較於第二髮夾形導線140b於徑向X較接近鐵芯110的外環周115。

在本發明的一些實施方式中，第一髮夾形導線140a可以為中性導線或終端導線。中性導線或終端導線鄰近溫度感測器150，且相較於其他導線，中性導線及終端導線相對地電壓較低，對於溫度感測器150的絕緣破壞風險較低，產品的可靠度也會因此提升。

在本發明的一些實施方式中，第二髮夾形導線140b沿著軸向Y準直延伸並相鄰或接觸第一髮夾形導線140a的第二軸向延伸部145a，其中溫度感測器150的容置空間的區域相鄰彎折部141a和/或第一軸向延伸部143a。溫度感測器150接觸第一軸向延伸部143a和第二髮夾形導線140b的至少一者，以直接偵測馬達10的內部溫度。在本發明的一些實施方式中，第二髮夾形導線140b、溫度感測器150及第一軸向延伸部143a依序沿著鐵芯110的徑向X排列。當馬達10運轉時，第二髮夾形導線140b及第一軸向延伸部143a在徑向X上夾持於溫度感測器150的兩側，進而避免溫度感測器150震動而干擾溫度感測。

在本發明的一些實施方式中，第一軸向延伸部143a突出於插入側111，而第二軸向延伸部145a突出於延伸側113，其中溫度感測器容置槽120a位於插入側111的口徑大於溫度感測器容置槽120a位於延伸側113的口徑，以便於第一髮夾形導線140a、第二髮夾形導線140b及溫度感測器150從插入側111置入並固定於溫度感測器容置槽120a內。具體而言，溫度感測器容置槽120a在插入側111的徑向長度L3大於溫度感測器容置槽120a在延伸側113的徑向長度L4，以便於第一髮夾形導線140a、第二髮夾形導線140b及溫度感測器150可同時從鐵芯110之插入側111進入鐵芯110並固定於溫度感測器容置槽120a內。於一應用例子，由於溫度感測器容置槽120a在延伸側113的口徑及長度L4小於插入測111的口徑及長度L3，可以將鐵芯110的延伸側113朝向地面，使插入側111較延伸側113遠離地面，藉重力將第一髮夾形導線140a、第二髮夾形導線140b及溫度感測器150在組裝後卡固於溫度感測器容置槽120a內。

請參照第3圖，在本發明的一個或多個實施方式中，馬達定子100包括熱收縮膜F，其中熱收縮膜F配置以包覆溫度感測器150、第一髮夾形導線140a的一部份(例如，第一軸向延伸部143a的一部份)及第二髮夾形導線140b的一部分，以便於第一髮夾形導線140a、第二髮 夾形導線140b及溫度感測器150插入溫度感測器容置槽120a。於一應用例子，熱收縮膜F先包覆並熱縮固定第一髮夾形導線140a、第二髮夾形導線140b及溫度感測器150，接著將並排固定的第一髮夾形導線140a、第二髮夾形導線140b及溫度感測器150從鐵芯110之插入側111置入溫度感測器容置槽120a。熱收縮膜F有助於較快速且準確地將溫度感測器150組裝於溫度感測器容置槽120a內。因熱收縮膜F可將溫度感測器150固定於第一髮夾形導線140a及第二髮夾形導線140b之間而設置於溫度感測器容置槽120a內，馬達10運轉時可避免溫度感測器150在鐵芯110內震動而對溫度感測產生負面影響。

在本發明的另外一些實施方式中，可以利用固定膠P將溫度感測器150、第一髮夾形導線140a及第二髮夾形導線140b固定於溫度感測器容置槽120a中。具體而言，固定膠P可填入於溫度感測器容置槽120a內溫度感測器150與髮夾形導線140之間的間隙。固定膠P用以將第一髮夾形導線140a、第二髮夾形導線140b及溫度感測器150彼此黏著固定，可避免馬達10運轉時震動對溫度感測產生負面影響。

請參考第4圖，溫度感測器容置槽120a包含第一槽空間121a與第二槽空間123a，第一槽空間121a與第二槽空間123a沿著軸向Y相鄰並相互連通。其中第一槽空間121a之徑向長度L3大於第二槽空間123a之徑向長度L4，且第一槽空間121a的空間尺寸大於第二槽空間 123a的空間尺寸。第一軸向延伸部143a及溫度感測器150配置於第一槽空間121a內，且溫度感測器150相較第一軸向延伸部143a於徑向X較遠離鐵芯110的外環周115。第二軸向延伸部145a配置於第二槽空間123a內，其中第二軸向延伸部145a及溫度感測器150沿著軸向Y相鄰。第一槽空間121a與第二槽空間123a在溫度感測器容置槽120a內形成階梯形內壁。在本發明的一些實施方式中，第一髮夾形導線140a可沿著階梯形內壁共形地延伸，而形成第一軸向延伸部143a與第二軸向延伸部145a。第一軸向延伸部143a在徑向X可支撐溫度感測器150的側面，第二軸向延伸部145a在軸向Y可支撐溫度感測器150的底部，當馬達10運作或運送而產生震動時，可使得溫度感測器150在鐵芯110內具有較優異的穩定度。

請參考第3圖至第7圖，馬達定子100更包括絕緣結構160，用以包覆於第一髮夾形導線140a及第二髮夾形導線140b之外，使彼此電性絕緣且絕緣於鐵芯110。絕緣結構160包括R形絕緣體161(請參考第6圖)及B形絕緣體163(請參考第7圖)。R形絕緣體161與B形絕緣體163彼此沿著軸向Y連接，可以是一體成形或非一體成形的結構。在第一槽空間121a內，R形絕緣體161同時包覆於第一髮夾形導線140a之第一軸向延伸部143a及第二髮夾形導線140b，且藉以將第一及第二髮夾形導線140a、140b與其他的髮夾形導線140隔離。在第二槽空 間123a內，B形絕緣體163包覆於第一髮夾形導線140a之第二軸向延伸部145a及第二髮夾形導線140b，並藉以將第一及第二髮夾形導線140a、140b與其他的髮夾形導線140隔離。

在本發明的一個或多個實施方式中，馬達定子100包括絕緣結構160及U形絕緣體170，絕緣結構160包括R形絕緣體161。R形絕緣體161包括封閉部161a及開放部161b，其中封閉部161a環繞兩個髮夾形導線140，開放部161b與U形絕緣體170共同環繞溫度感測器150、第一髮夾形導線140a(例如，第一髮夾形導線140a的第一軸向延伸部143a)及第二髮夾形導線140b(例如，第二髮夾形導線140b的一部分)，以容納第一髮夾形導線140a、第二髮夾形導線140b及溫度感測器150，故R形絕緣體161將第一及第二髮夾形導線140a、140b與其他的髮夾形導線140分隔。相較於只容置兩個髮夾形導線140，容置第一髮夾形導線140a、第二髮夾形導線140b及溫度感測器150所佔用的空間較大，因此配置距離可相互調整的開放部161b以及U形絕緣體170，用以包覆第一髮夾形導線140a、第二髮夾形導線140b及溫度感測器150。根據第一髮夾形導線140a、第二髮夾形導線140b及溫度感測器150的空間尺寸，調整開放部161b及U形絕緣體170的相對位置，亦可容納並提供多種尺寸的溫度感測器150絕緣及隔溫效果。

在本發明的一個或多個實施方式中，溫度感測器 150大致為矩形，第一髮夾形導線140a也具有矩形截面，第一髮夾形導線140a可較緊密地直接熱接觸溫度感測器150，藉此增加接觸面積並增強溫度感測的靈敏度，但本發明並不以此為限，其他種髮夾形導線與溫度感測器相互對應的形狀與截面亦可實施。

綜上所述，本發明所提供馬達的溫度感測器容置於溫度感測器容置槽，馬達具有尺寸不同的溫度感測器容置槽以有效容置溫度感測器及多層的髮夾形導線。藉此，在馬達運作時，溫度感測器可較精準的量測熱點的實際溫度，可有利於控制馬達的溫度並對馬達的運作性能產生正面影響。本發明不同實施方式僅作為實例來呈現，廣度和範圍不應受上述描述所限。

10:馬達

100:馬達定子

110:鐵芯

111:插入側

113:延伸側

115:外環周

120:插槽

120a:溫度感測器容置槽

121a:第一槽空間

123a:第二槽空間

140:髮夾形導線

140a:第一髮夾形導線

141a:彎折部

143a:第一軸向延伸部

145a:第二軸向延伸部

140b:第二髮夾形導線

150:溫度感測器

160:絕緣結構

161:R形絕緣體

161a:封閉部

161b:開放部

163:B形絕緣體

170:U形絕緣體

F:熱收縮膜

P:固定膠

R:圓周方向

S:轉子容納空間

X:徑向

Y:軸向

L1,L2,L3,L4:徑向長度

第1圖繪示本發明實施例之馬達的立體示意圖； 第2圖繪示本發明實施例之馬達定子的上視示意圖； 第3圖繪示第2圖中方框處的放大圖； 第4圖繪示本發明實施例之馬達定子的剖面圖； 第5圖繪示本發明實施例之絕緣結構的立體示意圖； 第6圖為根據第5圖的截面線6-6的剖面圖；以及 第7圖為根據第5圖的截面線7-7的剖面圖。

10:馬達

100:馬達定子

110:鐵芯

111:插入側

113:延伸側

115:外環周

140:髮夾形導線

R:圓周方向

S:轉子容納空間

X:徑向

Y:軸向

Claims (20)

1. 一種馬達定子，包含：一鐵芯，該鐵芯為環型並用以定義一轉子容納空間於該鐵芯的中心，其中該鐵芯包含一插入側與一延伸側；複數個插槽，位於該鐵芯上，且在圓周方向上環繞該轉子容納空間，每一該插槽沿該鐵芯的徑向延伸遠離該轉子容納空間，並用以供多層髮夾形導線從該插入側置入該插槽並從該延伸側穿出；該些個插槽的其中至少一者為一溫度感測器容置槽，其中在該鐵芯之該插入側，該溫度感測器容置槽在該鐵芯的徑向長度上大於該些個插槽除該溫度感測器容置槽外其他之一者在該鐵芯的徑向長度；一第一髮夾形導線，位於該溫度感測器容置槽遠離該轉子容納空間的一端；一第二髮夾形導線，位於該溫度感測器容置槽內且相鄰該第一髮夾形導線；以及一溫度感測器，位於該溫度感測器容置槽內且被容置於該第一髮夾形導線與該第二髮夾形導線之間。
2. 如請求項1所述之馬達定子，其中該第一髮夾形導線具有一彎折部，使得該第一髮夾形導線及該第二髮夾形導線之間形成該溫度感測器的容置空間。
3. 如請求項1所述之馬達定子，其中該第一髮 夾形導線包括一彎折部、一第一軸向延伸部及一第二軸向延伸部，該彎折部連接於該第一軸向延伸部及該第二軸向延伸部之間，使得該第一軸向延伸部相較於該第二軸向延伸部徑向移位並提供該溫度感測器的容置空間。
4. 如請求項3所述之馬達定子，其中該溫度感測器熱接觸該彎折部或該第一軸向延伸部。
5. 如請求項3所述之馬達定子，更包括：一熱收縮膜，其中該熱收縮膜包覆該溫度感測器及該第一軸向延伸部的一部份；或一固定膠，該固定膠填入該溫度感測器容置槽包覆該溫度感測器及該第一軸向延伸部的一部份。
6. 如請求項3所述之馬達定子，更包括一R形絕緣體，其中該R形絕緣體相鄰於該第一髮夾形導線的該第一軸向延伸部及該第二髮夾形導線。
7. 如請求項1所述之馬達定子，更包括一R形絕緣體及一U形絕緣體，該R形絕緣體包括一封閉部及一開放部，其中該R形絕緣體的該開放部與該U形絕緣體共同環繞該溫度感測器及該第一髮夾形導線及該第二髮夾形導線。
8. 如請求項1所述之馬達定子，其中該溫度感測器容置槽在該插入側的徑向長度大於該溫度感測器容置槽在該延伸側的徑向長度。
9. 如請求項1所述之馬達定子，其中該第一髮夾形導線為一中性導線。
10. 一種馬達，包含：一轉子；一鐵芯，定義一轉子容納空間，用以容置該轉子；複數個插槽位於該鐵芯上，以圓周方向上環繞該轉子容納空間，每一該插槽徑向地延伸，用以容納多層髮夾形導線，其中該些個插槽的其中至少一者為一溫度感測器容置槽；一第一髮夾形導線，位於該溫度感測器容置槽內，其中該第一髮夾形導線具有一彎折部、一第一軸向延伸部及第二軸向延伸部，該彎折部連接第一軸向延伸部及該第二軸向延伸部；以及一溫度感測器，相鄰該第一髮夾形導線之該第一軸向延伸部，其中該第一軸向延伸部相較於該第二軸向延伸部於該鐵芯的徑向上遠離該轉子容納空間。
11. 如請求項10所述之馬達，其中該馬達更包括一第二髮夾形導線位於該溫度感測器容置槽內，該第二 髮夾形導線沿著軸向延伸並相鄰於該第一髮夾形導線的第二軸向延伸部，其中該馬達更包括該溫度感測器的容置空間位於該第二髮夾形導線與該第一髮夾形導線的第一軸向延伸部之間。
12. 如請求項11所述之馬達，其中該溫度感測器的容置空間的一區域相鄰該彎折部。
13. 如請求項10所述之馬達，更包括：一熱收縮膜，其中該熱收縮膜包覆該溫度感測器及該第一髮夾形導線的一部份；或一固定膠，該固定膠填入該溫度感測器容置槽包覆該溫度感測器及該第一軸向延伸部的一部份。
14. 如請求項10所述之馬達，其中該鐵芯包含一第一側與一第二側，該第一軸向延伸部突出於該第一側，該第二軸向延伸部突出於該第二側，其中該溫度感測器容置槽位於該第一側的口徑大於該溫度感測器容置槽位於該第二側的口徑。
15. 如請求項11所述之馬達，更包括一R形絕緣體，其中該R形絕緣體相鄰該第一髮夾形導線的該第一軸向延伸部及該第二髮夾形導線。
16. 如請求項11所述之馬達，更包括一R形絕緣體及一U形絕緣體，該R形絕緣體包括一封閉部及一開放部，其中該U形絕緣體與R形絕緣體的該開放部共同環繞該溫度感測器及該第一髮夾形導線及該第二髮夾形導線。
17. 如請求項10所述之馬達，其中該溫度感測器為矩形，該第一髮夾形導線具有一矩形截面以緊密接觸該溫度感測器。
18. 一種馬達定子，包含：一環型鐵芯；複數個插槽，位於該鐵芯上，徑向地向該鐵芯的外環周延伸，該些個插槽的至少一者為一溫度感測器容置槽，該溫度感測器容置槽包含軸向相鄰的第一槽空間與第二槽空間，其中該第一槽空間之徑向長度大於該第二槽空間之徑向長度；一第一髮夾形導線，包含一第一軸向延伸部配置於該第一槽空間，以及一第二軸向延伸部配置於該第二槽空間，該第一軸向延伸部與該第二軸向延伸部相連；以及一溫度感測器，配置於該第一槽空間，該溫度感測器相較該第一軸向延伸部於徑向較遠離該鐵芯外環周。
19. 如請求項18所述之馬達定子，更包含複數 個第二髮夾形導線，其中該第一髮夾形導線之第一軸向延伸部相較於該些第二髮夾形導線於徑向較接近該鐵芯外環周。
20. 如請求項19所述之馬達定子，其中該溫度感測器於軸向鄰近該第一髮夾形導線之第二軸向延伸部。

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