TWI803089B - 馬達轉子冷卻系統 - Google Patents

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蔡憲旻
周沐賢
鄭哲明
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台達電子工業股份有限公司
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一種馬達轉子冷卻系統包含轉子結構、第一端板以及第二端板。轉子結構包含轉子矽鋼片、磁石以及轉軸所組成。第一端板設置於轉子矽鋼片的第一端，第一端板凹設至少一第一形狀油槽及一第二形狀油槽。第二端板設置於轉子矽鋼片的第二端，第二端板凹設第一形狀油槽及第二形狀油槽。第一端板之第一形狀油槽通過磁石槽連通至第二端板之第二形狀油槽形成第一冷卻油路。第一端板之第二形狀油槽通過磁石槽連通至第二端板之第一形狀油槽形成第二冷卻油路。

Description

馬達轉子冷卻系統
本發明關於一種馬達轉子結構，特別是關於一種馬達轉子冷卻系統。
習知車用馬達利用轉子矽鋼片與其轉軸的間隙構築出冷卻油路。然而，這種習知冷卻油路有冷卻效果較差以及溫度分佈不均的缺點。有鑑於此，馬達製造廠商積極找尋方案能改善冷卻油路，更有效的提高馬達的性能。
本發明提出一種馬達轉子冷卻系統，解決先前技術的問題。
根據本發明之一實施例，一種馬達轉子冷卻系統包含轉子結構、第一端板以及第二端板。轉子結構包含轉子矽鋼片、磁石以及轉軸所組成。轉軸內設有轉軸油路且轉軸另設有與轉軸油路連通之一轉軸進油口與一轉軸出油口。轉子矽鋼片設置有磁石槽以容置磁石。第一端板設置於轉子矽鋼片的第一端，第一端板凹設至少一第一形狀油槽及一第二形狀油槽。第一端板具有至少一第一出油口連通至第一形狀油槽。第二端板設置於轉子矽鋼片的第二端，第二端板凹設至少一第一形狀油槽及一第二形狀油槽。第二端板具有至少一第二出油口連通至第一形狀油槽。第一端板之第一形狀油槽通過磁石槽連通至第二端板之第二形狀油槽形成第一冷卻油路。第一端板之第二形狀油槽通過磁石槽連通至第二端板之第一形狀油槽形成第二冷卻油路。
綜上所述，本發明之馬達轉子冷卻系統透過第一、二端板上不同形狀的油槽與貫穿轉子矽鋼片的複數條磁石槽而構成複數條不同的冷卻油路，藉以使整體馬達轉子能夠冷卻的更有效率且更均勻。
以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描述，並對本發明之技術方案提供更進一步的解釋。
為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施例，圖式中相同之號碼代表相同或相似之元件。另一方面，眾所周知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本發明造成不必要的限制。於實施方式與申請專利範圍中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或複數個。
請參照第1、2圖，第1圖繪示本發明第一實施例的馬達轉子冷卻系統的爆炸圖，第2圖係繪示本發明實施例之馬達轉子冷卻系統的立體圖。第1圖之馬達轉子冷卻系統100a組合後即得到第2圖之馬達轉子冷卻系統100。馬達轉子冷卻系統100a包含一轉子結構110、一第一端板106以及一第二端板108等元件所組成。轉子結構110包含轉子矽鋼片112、磁石114以及轉軸104所組成。磁石114係沿軸向AD內嵌於轉子矽鋼片112內。第一端板106設置於轉子矽鋼片112的第一端112a，第二端板108設置於轉子矽鋼片112的第二端112b。轉軸104由一內軸104a與一外軸104b所組成，轉軸104穿設於轉子矽鋼片112的軸孔112c、第一端板106的軸孔106g以及第二端板108的軸孔108g。
請參照第3圖，其繪示本發明實施例之轉子矽鋼片的第一端面或第二端面的端面圖。轉子矽鋼片112設置有沿軸向的磁石槽113以容置磁石114。磁石槽113包含尺寸較大的磁石槽113a用以容置尺寸較大的磁石114a以及尺寸較小的磁石槽113b用以容置尺寸較小的磁石114b。磁石槽113的截面積大於磁石114的截面積，因此會有沒有容置磁石的部分磁石槽(例如磁石槽113c)，可用以作為穿越轉子矽鋼片內的冷卻油路。流動於磁石槽113c的冷卻流體可直接接觸磁石114與轉子矽鋼片112的內壁。在本發明的實施例中，使用較靠近軸孔的磁石槽113c，使磁石槽113c中的冷卻流體較不易從層疊轉子矽鋼片的縫隙中漏出。
請同時參閱第4、5圖，第4圖繪示本發明第一實施例之馬達轉子冷卻系統的剖面圖，第5圖繪示本發明第一實施例的馬達轉子冷卻系統的流體示意圖，此圖已將轉子矽鋼片、磁石與第一、二端板均移除以突顯流體的流動方式。轉軸104內有轉軸油路，例如轉軸油路109a位於內軸104a之內部，轉軸油路109b位於內軸104a與外軸104b之間。當冷卻系統的流體(例如冷卻油)從轉軸進油口105a進入轉軸油路109a，經內軸104a的通孔104a1及通孔104a2進入轉軸油路109b，再經轉軸出油口105b流出外軸104b。接著，經轉軸出油口105b輸出的流體會依第5圖中的箭頭方向流經第一、二端板以及磁石槽以形成第一冷卻油路107a與第二冷卻油路107b。
請同時參照第5～9圖，第6、8圖分別繪示本發明第一實施例第一、二端板的平面圖(面向轉子矽鋼片的視圖)，第7、9圖分別繪示本發明第一實施例的轉子矽鋼片第一、二端的端面圖。第一端板106用以設置於轉子矽鋼片112的第一端112a上，第一端板106凹設至少一第一形狀油槽106a及一第二形狀油槽106b。第一端板106具有至少一第一出油口106c連通至第一形狀油槽106a。第二端板108用以設置於轉子矽鋼片112的第二端112b，第二端板108凹設至少一第一形狀油槽108a及一第二形狀油槽108b，第二端板108具有至少一第二出油口108c連通至第一形狀油槽108a。第一冷卻油路107a從轉軸出油口105b依序連通至第二形狀油槽108b、磁石槽113c、第一形狀油槽106a以及第一出油口106c。第二冷卻油路107b從轉軸出油口105b依序連通至第二形狀油槽106b、磁石槽113c、第一形狀油槽108a以及第二出油口108c。在本發明第一實施例中，第一端板106之第一、二形狀油槽所構成的整體形狀與第二端板108之第一、二形狀油槽所構成的整體形狀實質上相同。在本發明第一實施例中，第一端板106具有二個第一出油口106c，第二端板108具有二個第二出油口108c，二個第一出油口106c之間的連線L1垂直於二個第二出油口108c之間的連線L2。在本發明第一實施例中，馬達轉子冷卻系統100a共形成二個第一冷卻油路107a與二個第二冷卻油路107b，使馬達轉子能夠冷卻的更有效率且更均勻。
請同時參照第2、10圖，第10圖繪示本發明第二實施例的馬達轉子冷卻系統的爆炸圖。第10圖之馬達轉子冷卻系統100b組合後即得到第2圖之馬達轉子冷卻系統100。馬達轉子冷卻系統100b與馬達轉子冷卻系統100a均包含一轉子結構110、一第一端板106以及一第二端板108等元件所組成，在組合後的外觀上並無明顯差異，兩者主要差異在於內部冷卻油路的設計不同。以下將詳述馬達轉子冷卻系統100b的冷卻油路設計。
請同時參照第11、12圖，第11圖係繪示本發明第二實施例的馬達轉子冷卻系統的剖面圖，第12圖係繪示本發明第二實施例的馬達轉子冷卻系統的流體示意圖，此圖已將轉子矽鋼片、磁石與第一、二端板均移除以突顯流體的流動方式。轉軸104內有轉軸油路，轉軸油路109a位於內軸104a之內部，轉軸油路109b位於內軸104a與外軸104b之間。當冷卻系統的流體(例如冷卻油)從轉軸進油口105a進入轉軸油路109a，經內軸104a的通孔104a1以及通孔104a2進入轉軸油路109b，再經轉軸出油口105c流出外軸104b。轉子矽鋼片112還包含一軸向凹槽112d，軸向凹槽位112d沿軸向AD延伸於轉子矽鋼片112的第一端112a與第二端112b之間。軸向凹槽112d與外軸104b之間形成一軸向油路通道109c。轉軸油路109b經由轉軸出油口105c連通至軸向油路通道109c。接著，轉軸出油口105c所輸出的流體會依第12圖中的箭頭方向流經第一、二端板以及磁石槽以形成第一冷卻油路107c與第二冷卻油路107d。
請同時參照第12～16圖，第13、15圖分別繪示本發明第二實施例第一、二端板的平面圖(面向轉子矽鋼片的視圖)，第14、16圖分別繪示本發明第二實施例的轉子矽鋼片第一、二端的端面圖。第一端板106用以設置於轉子矽鋼片112的第一端112a上，第一端板106凹設一第一形狀油槽106d、一第二形狀油槽106e及至少一第三形狀油槽106h。第一端板106具有至少一第一出油口106f連通至第一形狀油槽106d。第二形狀油槽106e連通至軸向凹槽112d。第二端板108用以設置於轉子矽鋼片112的第二端112b，第二端板108凹設一第一形狀油槽108d、一第二形狀油槽108e及至少一第三形狀油槽108h，第二端板108具有至少一第二出油口108f連通至第一形狀油槽108d。第二形狀油槽108e連通至軸向凹槽112d。第一冷卻油路107c從轉軸出油口105c依序連通至第二形狀油槽106e、磁石槽113c、第三形狀油槽108h、磁石槽113c、第三形狀油槽106h、磁石槽113c、第三形狀油槽108h、磁石槽113c、第一形狀油槽106d以及第二出油口106f。第二冷卻油路107d從轉軸出油口105c依序連通至第二形狀油槽108e、磁石槽113c、第三形狀油槽106h、磁石槽113c、第三形狀油槽108h、磁石槽113c、第三形狀油槽106h、磁石槽113c、第一形狀油槽108d以及第二出油口108f。在本發明第二實施例中，第一端板106之第一、二及/或三形狀油槽所構成的整體形狀與第二端板108之第一、二及/或三形狀油槽所構成的整體形狀彼此呈鏡像對稱。在本發明第二實施例中，當第一端板106與第二端板108組裝於轉子矽鋼片的二端後，第一端板106之第一出油口106f的位置與第二端板108之第二出油口108f的位置偏移180度（參照第12圖）。在本發明第二實施例中，馬達轉子冷卻系統100b共形成一個第一冷卻油路107c與一個第二冷卻油路107d使馬達轉子能夠冷卻的更有效率且更均勻。
本發明之馬達轉子冷卻系統透過第一、二端板上不同形狀的油槽與貫穿轉子矽鋼片的複數條磁石槽而構成複數條不同的冷卻油路，藉以使整體馬達轉子能夠冷卻的更有效率且更均勻。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，於不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:馬達轉子冷卻系統 100a:馬達轉子冷卻系統 100b:馬達轉子冷卻系統 104:轉軸 104a:內軸 104a1:通孔 104a2:通孔 104b:外軸 105a:轉軸進油口 105b:轉軸出油口 105c:轉軸出油口 106:第一端板 106a:第一形狀油槽 106b:第二形狀油槽 106c:第一出油口 106d:第一形狀油槽 106e:第二形狀油槽 106f:第一出油口 106g:軸孔 106h:第三形狀油槽 107a:第一冷卻油路 107b:第二冷卻油路 107c:第一冷卻油路 107d:第二冷卻油路 108:第二端板 108a:第一形狀油槽 108b:第二形狀油槽 108c:第二出油口 108d:第一形狀油槽 108e:第二形狀油槽 108f:第二出油口 108g:軸孔 108h:第三形狀油槽 109a:轉軸油路 109b:轉軸油路 109c:軸向油路通道 110:轉子結構 112:轉子矽鋼片 112a:第一端 112b:第二端 112d:軸向凹槽 112c:軸孔 113:磁石槽 113a:磁石槽 113b:磁石槽 113c:磁石槽 114:磁石 114a:磁石 114b:磁石 AD:軸向
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖係繪示本發明第一實施例的馬達轉子冷卻系統的爆炸圖； 第2圖係繪示本發明實施例之馬達轉子冷卻系統的立體圖； 第3圖係繪示本發明實施例之轉子矽鋼片的端面圖； 第4圖係繪示本發明第一實施例之馬達轉子冷卻系統的剖面圖； 第5圖係繪示本發明第一實施例的馬達轉子冷卻系統的流體示意圖； 第6圖係繪示本發明第一實施例的馬達轉子冷卻系統的第一端板平面圖(面向轉子矽鋼片的視圖)； 第7圖係繪示本發明第一實施例的轉子矽鋼片第一端的端面圖； 第8圖係繪示本發明第一實施例的馬達轉子冷卻系統的第二端板平面圖(面向轉子矽鋼片的視圖)； 第9圖係繪示本發明第一實施例的轉子矽鋼片第二端的端面圖； 第10圖係繪示本發明第二實施例的馬達轉子冷卻系統的爆炸圖； 第11圖係繪示本發明第二實施例的馬達轉子冷卻系統的剖面圖； 第12圖係繪示本發明第二實施例的馬達轉子冷卻系統的流體示意圖； 第13圖係繪示本發明第二實施例的馬達轉子冷卻系統的第一端板平面圖(面向轉子矽鋼片的視圖)； 第14圖係繪示本發明第二實施例的轉子矽鋼片第一端的端面圖； 第15圖係繪示本發明第二實施例的馬達轉子冷卻系統的第二端板平面圖(面向轉子矽鋼片的視圖)；以及 第16圖係繪示本發明第一實施例的轉子矽鋼片第二端的端面圖。
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100a:馬達轉子冷卻系統
104:轉軸
104a:內軸
104b:外軸
105b:轉軸出油口
106:第一端板
106g:軸孔
108:第二端板
108g:軸孔
110:轉子結構
112:轉子矽鋼片
112a:第一端
112b:第二端
112c:軸孔
114:磁石
AD:軸向

Claims (13)

  1. 一種馬達轉子冷卻系統，包含：一轉子結構，包含轉子矽鋼片、磁石以及轉軸所組成，該轉軸內設有轉軸油路且該轉軸另設有與該轉軸油路連通之一轉軸進油口與一轉軸出油口，該轉子矽鋼片設置有磁石槽以容置該磁石；一第一端板，設置於該轉子矽鋼片的第一端，該第一端板凹設至少一第一形狀油槽及一第二形狀油槽，該第一端板具有至少一第一出油口連通至該第一形狀油槽；一第二端板，設置於該轉子矽鋼片的第二端，該第二端板凹設至少一該第一形狀油槽及一該第二形狀油槽，該第二端板具有至少一第二出油口連通至該第一形狀油槽，其中該第一端板之該第一形狀油槽通過該磁石槽連通至該第二端板之該第二形狀油槽形成第一冷卻油路，該第一端板之該第二形狀油槽通過該磁石槽連通至該第二端板之該第一形狀油槽形成第二冷卻油路。
  2. 如請求項1所述之馬達轉子冷卻系統，其中該第一端板之該第一、二形狀油槽所構成的整體形狀與該第二端板之該第一、二形狀油槽所構成的整體形狀實質上相同。
  3. 如請求項1所述之馬達轉子冷卻系統，其中該轉軸出油口連通至該第一端板之該第二形狀油槽。
  4. 如請求項1所述之馬達轉子冷卻系統，其中該轉軸出油口連通至該第二端板之該第二形狀油槽。
  5. 如請求項1所述之馬達轉子冷卻系統，其中該第一端板具有二個該第一出油口，該第二端板具有二個該第二出油口，二個該第一出油口之間的連線垂直於二個該第二出油口之間的連線。
  6. 如請求項1所述之馬達轉子冷卻系統，其中該第一端板之該第一、二形狀油槽所構成的整體形狀與該第二端板之該第一、二形狀油槽所構成的整體形狀呈鏡像對稱。
  7. 如請求項6所述之馬達轉子冷卻系統，其中該轉子矽鋼片還包含一軸向凹槽，該軸向凹槽延伸於該轉子矽鋼片的該第一端與該第二端之間，該軸向凹槽與該轉軸之間形成一軸向油路通道。
  8. 如請求項7所述之馬達轉子冷卻系統，其中該轉軸出油口位於該第一端板與該第二端板之間，並經過該軸向油路通道連通至該第一端板的該第二形狀油槽或該第二端板的該第二形狀油槽。
  9. 如請求項6所述之馬達轉子冷卻系統，其中該第一端板之該第一出油口的位置與該第二端板之該第二出油口的位置偏移180度。
  10. 如請求項6所述之馬達轉子冷卻系統，其中該第一端板還凹設至少一第三形狀油槽，該第二端板還凹設至少一該第三形狀油槽，該第一端板之該第一、二、三形狀油槽所構成的整體形狀與該第二端板之該第一、二、三形狀油槽所構成的整體形狀呈鏡像對稱。
  11. 如請求項1所述之馬達轉子冷卻系統，其中該轉軸包含一內軸與一外軸，該轉軸出油口位於該外軸。
  12. 如請求項1所述之馬達轉子冷卻系統，其中該磁石槽的截面積大於該磁石的截面積。
  13. 如請求項1所述之馬達轉子冷卻系統，其中該磁石槽未容置該磁石的部分用以作為該轉子矽鋼片內的冷卻油路。
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