TWM505163U - 具雙重冷卻流道的電機外殼組件 - Google Patents

Description

具雙重冷卻流道的電機外殼組件

本新型關於一種外殼組件，尤指一種具雙重冷卻流道的電機外殼組件，其上的兩個冷卻流道允許冷卻流體分別從外殼組件的二端進入，再分別從外殼組件的兩端離開，故外殼組件每一端均能接收尚未與電機定子組熱源產生熱交換而溫度較低的冷卻流體，達到均勻冷卻效果。

電機為普遍運用的裝置，能夠作馬達以輸出動力，或是作為發電機而透過其他能量轉換的方式來提供電力。隨著電機應用效能的提升，其尺寸縮小，然而發熱功率密度也隨之增加。因此，對電機的冷卻能力要求亦相對提高，電機是否能夠受到良好冷卻以維持正常工作溫度，則直接相關於電機的散熱安排。一般而言，不同電機的操作設計，皆會使定、轉子組有電機損失，電機轉子損失會轉換成熱的形式，而產生的熱會傳遞至軸承上，軸承本身也因轉軸的高轉速而產生摩擦熱，過多的摩擦熱將使得軸承溫度過高而損壞，引發電機振動甚至損毀的問題。

電機在允許連續操作的設計條件下，其定子組中的銅線繞組溫度每提升10℃，使用的壽命便會下降一半。包覆在銅線外的絕緣漆則易因高溫產生的熱應力及熱疲勞造成脆化、裂解。

為了避免高溫導致電機零件壽命減短或損毀，通常會在電機上設置冷卻流道，並於冷卻流道中導入冷卻流體以對電機進行降溫。優異的冷卻流道排列佈置方式可提升電機的效率、性能及壽命，但過於複雜的流道反而使得製造的困難度增加及成本提高，不符合效益。

現有的電機冷卻流道安排大多只適用於特定類型的電機，例如空腔流道的應用的例子皆以冷卻較小型的電機為主，而應用至大型電機中，因發熱量提升，冷卻情況易因為流體形成的迴流區造成熱點，使電機於此局部產生溫度過高的情況。在冷卻條件不佳的情況下，此類空腔流道產生核沸騰的機會提升，因核沸騰產生的相變變化會使得電機產生氣爆、漏水、疲勞等的現象，造成電機應用的危險性也增加。此外，亦有螺旋流道之應用，此種冷卻流道普遍的應用在電機的冷卻中，螺旋流道是採一進流孔以及一出流孔的冷卻佈局，冷卻流體從電機的一端透過進流孔進入螺旋狀冷卻流道，再由電機另一端透過出流孔離開冷卻流道，且同時帶走電機上的高熱，藉此達到降溫效果。然而，冷卻流體在冷卻流道中流動的過程中會吸收熱量而逐步增高自身溫度，當冷卻流體到達出流孔時，溫度已高於冷卻流體尚未進入冷卻流道的溫度，因此，靠近出流孔的電機零件所獲得的冷卻效果遠不如靠近進流孔的電機零件的冷卻效果。電機的尺寸及長度過大則加劇螺旋流道對電機前後定子繞組冷卻不均勻的問題。

本新型創作人有鑑於傳統的電機冷卻流道僅允許冷卻流體從電機一端進入而導致電機另一端的冷卻效果較差的缺點，改良其不足與缺失，進而創作出一種雙重冷卻流道的電機外殼組件。

本新型主要目的在於提供一種具雙重冷卻流道的電機外殼組件，其上的兩個冷卻流道允許冷卻流體分別從外殼組件的二端進入，再分別從外殼組件的兩端離開，故外殼組件每一端均能接收尚未與電機定子組熱源產生熱交換而溫度較低的冷卻流體，達到均勻冷卻效果。

為達上述目的，令前述具雙重冷卻流道的電機外殼組件包括：

一殼體，呈圓柱狀，在殼體的外表面上形成有二相對稱的冷卻流道，自該殼體外表面前端沿伸到後端，且具有一入口端以及一出口端，其中一冷卻流道的入口端靠近殼體前端，且出口端靠近殼體後端，另一冷卻流道的入口端靠近殼體後端，且出口端靠近殼體前端；

一外殼套，呈圓柱狀，套設在殼體上且覆蓋該兩冷卻流道，在外殼套上設置有一前出流管以及一後出流管以分別與該兩冷卻流道的兩出口端相連通；

一前蓋板，設置在殼體前端，在前蓋板上設置有一與該殼體的其中一冷卻流道的入口端相連通的前進流管；以及

一後蓋板，設置在殼體後端，在後蓋板上設置有一與該殼體的另一冷卻流道的入口端相連通的後進流管。

藉由上述技術手段，本新型電機外殼組件的殼體具有兩個冷卻流道，其中一冷卻流道與前進流管及後出流管相連通，另一冷卻流道與後進流管與前出流管相連通，當進行冷卻時，可分別對前進流管與後進流管輸入兩份冷卻流體，該兩份冷卻流體分別自殼體的前端與後端分別進入兩冷卻流道，最後再分別自後出流管與前出流管流出殼體外。藉此，可達到兩份冷卻流體同時自電機外殼組件的前端與後端進入並且同時進行冷卻的狀況，由於電機外殼組件的前後兩端均同時接納尚未熱交換而升溫的冷卻流體，故電機外殼組件前後兩端處的銅線繞組、定子矽鋼片、轉軸、軸承等零件均能得到良好冷卻效果，避免電機其中一端接觸到已經升溫的冷卻流體而降低冷卻效率的問題。

所述殼體的各冷卻流道大致呈蛇形蜿蜒狀。

所述殼體的各冷卻流道具有複數相互平行的區段。

所述殼體的兩冷卻流道相互獨立而不相連通。

所述殼體的前端與後端分別貫穿形成有一連通孔，兩連通孔分別與兩冷卻流道的入口端相連通；前蓋板的頂端形成有一與前進流管相連通的前通孔，該前蓋板外側面形成有一與前進流管相連通的前冷卻通道，該前冷卻通道透過殼體的其中一連通孔與其中一冷卻流道的入口端相連通；一前通道壓蓋以可拆卸方式設置在該前蓋板上且覆蓋該前冷卻通道，在該前通道壓蓋上形成有一L形通道以與前通孔以及前冷卻通道相連通；該後蓋板頂端形成有一與後進流管相連通的後通孔，該後蓋板外側面形成有一與後進流管相連通的後冷卻通道，該後冷卻通道透過殼體的另一連通孔與另一冷卻流道的入口端相連通；一後通道壓蓋以可拆卸方式設置在後蓋板上且覆蓋該後冷卻通道，在該後通道壓蓋上形成有一L形通道以與後通孔以及後冷卻通道相連通。

所述前蓋板的前冷卻通道大致呈O形；所述後蓋板的後冷卻通道大致呈O形。

所述前蓋板上軸向貫穿形成一前軸孔；後蓋板上軸向貫穿形成一後軸孔；在該前通道壓蓋上軸向貫穿形成有一前組裝孔；以及在該後通道壓蓋上軸向貫穿形成有一後組裝孔。

本新型另一目的係提供一種雙重冷卻流道的電機外殼組件，其包括：

一殼體，呈圓柱狀，在殼體的外表面上形成有二相對稱的冷卻流道，自該殼體外表面前端沿伸到後端，且具有一入口端以及一出口端，其中一冷卻流道的入口端靠近殼體前端，且出口端靠近殼體後端，另一冷卻流道的入口端靠近殼體後端，且出口端靠近殼體前端；

一外殼套，呈圓柱狀，套設在殼體上且覆蓋該兩冷卻流道，在外殼套上設置有一前進流管以及一後進流管以分別與該兩冷卻流道的兩入口端相連通，在外殼套上設置有一前出流管以及一後出流管以分別與該兩冷卻流道的兩出口端相連通；

一前蓋板，設置在殼體前端；以及

一後蓋板，設置在殼體後端。

請參照圖1到圖3，本新型具雙重冷卻流道100的電機外殼組件的第1實施例可與一電機模組90組合成一電機。該電機模組90具有一銅線繞組91、一定子矽鋼片組92、鼠籠繞組93、一轉子矽鋼片組94以及一轉軸95。該銅線繞組91固定在定子矽鋼片組92上，該鼠籠繞組93固定在該轉子矽鋼片組94上，該轉軸95設置在該轉子矽鋼片組94中。

請進一步參照圖4，本新型具雙重冷卻流道100的電機外殼組件的第1實施例容納該電機模組90，且包括：一殼體10、一外殼套20、一前蓋板30、一前通道壓蓋50、一後蓋板40以及一後通道壓蓋60。

請進一步參照圖6、圖12與圖13，該殼體10呈圓柱狀，可容納該電機模組90，在殼體10的外表面上形成有二相對稱的冷卻流道100。各冷卻流道100大致呈蛇形蜿蜒狀，自該殼體10外表面前端沿伸到後端，且具有一入口端101、一出口端102、以及複數相互平行的區段。其中一冷卻流道100的入口端101靠近殼體10前端，且出口端102靠近殼體10後端，另一冷卻流道100的入口端101靠近殼體10後端，且出口端102靠近殼體10前端。此外，殼體10前端與後端上分別貫穿形成一連通孔105以與兩冷卻流道100的兩入口端101分別連通。再者，殼體10的兩冷卻流道100相互獨立而不相連通。

該外殼套20呈圓柱狀，套設在殼體10上且覆蓋該兩冷卻流道100，在外殼套20上設置有該前出流管22b以及一後出流管22a以分別與該兩冷卻流道100的兩出口端102相連通。

請進一步參照圖8與圖9，該前蓋板30設置在殼體10前端，在前蓋板30上設置有一與該殼體10的其中一冷卻流道100的入口端101間接相連通的前進流管31。在前蓋板30上軸向貫穿形成一前軸孔，該前軸孔內可設置有軸承以供安裝該轉軸95。此外，前蓋板30的頂端形成有一與前進流管31相連通的前通孔301，該前蓋板30外側面形成有一與前進流管31相連通且大致呈O形前冷卻通道300，該前冷卻通道300透過殼體10的連通孔105而與其中一冷卻流道100的入口端101相連通。

該前通道壓蓋50以可拆卸方式設置在該前蓋板30上且覆蓋該前冷卻通道300，在該前通道壓蓋50上形成有一L形通道500以與前通孔301以及前冷卻通道300相連通。此外，在該前通道壓蓋50上軸向貫穿形成有一前組裝孔55以供轉軸95通過。

請進一步參照圖10與圖11，該後蓋板40設置在殼體10後端，在後蓋板40上設置有一與該殼體10的另一冷卻流道100的入口端101間接相連通的後進流管41。在後蓋板40上軸向貫穿形成一後軸孔45，該後軸孔45內可設置有軸承以供安裝該轉軸95。此外，該後蓋板40頂端形成有一與後進流管41相連通的後通孔401，該後蓋板40外側面形成有一與後進流管41相連通且大致呈O形後冷卻通道400，該後冷卻通道400透過殼體10的另一連通孔105與另一冷卻流道100入口端101相連通。

請進一步參照圖5，該後通道壓蓋60以可拆卸方式設置在後蓋板40上且覆蓋該後冷卻通道400，在該後通道壓蓋60上形成有一L形通道600與後通孔401以及後冷卻通道400相連通。此外，在該後通道壓蓋60上軸向貫穿形成有一後組裝孔65以供轉軸95通過。

所述前蓋板30的前冷卻通道300；所述後蓋板40的後冷卻通道400大致呈O形。

請進一步參照圖14與15，本新型雙重冷卻流道100的電機外殼組件的第2實施例大致上與第1實施例相同，惟該前進流管31該後進流管41是設置於外殼套20上，並非分別設置於前蓋板30與後蓋板40上，且前蓋板30與後蓋板40分別不具O形前冷卻通道300與O形後冷卻通道400。

藉由上述技術手段，本新型具有下列優點：

1.本新型電機外殼組件的殼體10具有兩個冷卻流道100，其中一冷卻流道100與前進流管31及後出流管22a相連通，另一冷卻流道100與後進流管41與前出流管22b相連通，當進行冷卻時，可分別對前進流管31與後進流管41輸入兩份冷卻流體，該兩份冷卻流體分別從前蓋板的前進流管31與後進流管41注入，並且由自殼體10的前端與後端分別進入兩冷卻流道100，最後再分別自後出流管22a與前出流管22b流出殼體10外，如圖12與13或圖14與15所顯示。藉此，可達到兩份冷卻流體同時自電機外殼組件的前端與後端進入並且同時進行冷卻的狀況，由於電機外殼組件的前後兩端均同時接納尚未熱交換而升溫的冷卻流體，故電機外殼組件前後兩端處的銅線繞組、定子矽鋼片、轉軸、軸承等零件均能得到良好冷卻效果，避免電機其中一端接觸到已經升溫的冷卻流體而降低冷卻效率的問題。

2.本新型冷卻流道100採蛇形蜿蜒配置而具有複數平行區段，可增加冷卻流體覆蓋的區域，且可往殼體10軸向兩側方向延伸排列，不會因為傳統螺旋水道而受到螺距的製造限制導致產生有冷卻流體覆蓋不到的區域，本新型蛇形蜿蜒的冷卻流道100可輕易應用在不同長度或尺寸的電機上，大為提高電機外殼組件的應用性。

10‧‧‧殼體
100‧‧‧冷卻流道
101‧‧‧入口端
102‧‧‧出口端
105‧‧‧連通孔
20‧‧‧外殼套
22a‧‧‧後流出管
22b‧‧‧前流出管
30‧‧‧前蓋板
300‧‧‧前冷卻流道
301‧‧‧前通孔
31‧‧‧前進流管
35‧‧‧前軸孔
40‧‧‧後蓋板
400‧‧‧後冷卻流道
401‧‧‧後通孔
41‧‧‧後進流管
45‧‧‧後軸孔
50‧‧‧前通道壓蓋
500‧‧‧L形通道
55‧‧‧前組裝孔
60‧‧‧後通道壓蓋
600‧‧‧L形通道
65‧‧‧後組裝孔
90‧‧‧電機模組
91‧‧‧銅線繞組
92‧‧‧定子矽鋼片組
93‧‧‧鼠籠繞組
94‧‧‧轉子矽鋼片組
95‧‧‧轉軸

圖1為本新型應用於電機的立體外觀圖。

圖2為本新型應用於電機的前視圖。

圖3為本新型應用於電機的仰視剖面圖。

圖4為本新型應用於電機的側視剖面圖。

圖5為本新型應用於電機的另一側視剖面圖。

圖6為本新型殼體的立體外觀圖。

圖7為本新型殼體的俯視圖。

圖8為本新型前蓋板與前通道壓蓋的立體分解圖。

圖9為本新型前蓋板與前通道壓蓋的側視圖。

圖10為本新型後蓋板與後通道壓蓋的立體分解圖。

圖11為本新型後蓋板與後通道壓蓋的側視圖。

圖12為本新型第1實施例的流道展開示意圖。

圖13為本新型第1實施例的流道立體示意圖。

圖14為本新型第2實施例的流道展開示意圖。

圖15為本新型第2實施例的流道立體示意圖。

20‧‧‧外殼套

22a‧‧‧後流出管

22b‧‧‧前流出管

30‧‧‧前蓋板

31‧‧‧前進流管

40‧‧‧後蓋板

41‧‧‧後進流管

50‧‧‧前通道壓蓋

95‧‧‧轉軸

Claims (8)

1. 一種具雙重冷卻流道的電機外殼組件，其包括： 一殼體，呈圓柱狀，在殼體的外表面上形成有二相對稱的冷卻流道，自該殼體外表面前端沿伸到後端，且具有一入口端以及一出口端，其中一冷卻流道的入口端靠近殼體前端，且出口端靠近殼體後端，另一冷卻流道的入口端靠近殼體後端，且出口端靠近殼體前端； 一外殼套，呈圓柱狀，套設在殼體上且覆蓋該兩冷卻流道，在外殼套上設置有一前出流管以及一後出流管以分別與該兩冷卻流道的兩出口端相連通； 一前蓋板，設置在殼體前端，在前蓋板上設置有一與該殼體的其中一冷卻流道的入口端相連通的前進流管；以及 一後蓋板，設置在殼體後端，在後蓋板上設置有一與該殼體的另一冷卻流道的入口端相連通的後進流管。
2. 如請求項1所述具雙重冷卻流道的電機外殼組件，其中殼體的各冷卻流道大致呈蛇形蜿蜒狀。
3. 如請求項2所述具雙重冷卻流道的電機外殼組件，其中殼體的各冷卻流道具有複數相互平行的區段。
4. 如請求項1至3中任一項所述具雙重冷卻流道的電機外殼組件，其中殼體的兩冷卻流道相互獨立而不相連通。
5. 如請求項4所述具雙重冷卻流道的電機外殼組件，其中殼體的前端與後端分別貫穿形成有一連通孔，兩連通孔分別與兩冷卻流道的入口端相連通；前蓋板的頂端形成有一與前進流管相連通的前通孔，該前蓋板外側面形成有一與前進流管相連通的前冷卻通道，該前冷卻通道透過殼體的其中一連通孔與其中一冷卻流道的入口端相連通；一前通道壓蓋以可拆卸方式設置在該前蓋板上且覆蓋該前冷卻通道，在該前通道壓蓋上形成有一L形通道以與前通孔以及前冷卻通道相連通；該後蓋板頂端形成有一與後進流管相連通的後通孔，該後蓋板外側面形成有一與後進流管相連通的後冷卻通道，該後冷卻通道透過殼體的另一連通孔與另一冷卻流道的入口端相連通；一後通道壓蓋以可拆卸方式設置在後蓋板上且覆蓋該後冷卻通道，在該後通道壓蓋上形成有一L形通道以與後通孔以及後冷卻通道相連通。
6. 如請求項5所述具雙重冷卻流道的電機外殼組件，其中前蓋板的前冷卻通道大致呈O形；所述後蓋板的後冷卻通道大致呈O形。
7. 如請求項6所述具雙重冷卻流道的電機外殼組件，其中前蓋板上軸向貫穿形成一前軸孔；後蓋板上軸向貫穿形成一後軸孔；在該前通道壓蓋上軸向貫穿形成有一前組裝孔；以及在該後通道壓蓋上軸向貫穿形成有一後組裝孔。
8. 一種具雙重冷卻流道的電機外殼組件，其包括： 一殼體，呈圓柱狀，在殼體的外表面上形成有二相對稱的冷卻流道，自該殼體外表面前端沿伸到後端，且具有一入口端以及一出口端，其中一冷卻流道的入口端靠近殼體前端，且出口端靠近殼體後端，另一冷卻流道的入口端靠近殼體後端，且出口端靠近殼體前端； 一外殼套，呈圓柱狀，套設在殼體上且覆蓋該兩冷卻流道，在外殼套上設置有一前進流管以及一後進流管以分別與該兩冷卻流道的兩入口端相連通，在外殼套上設置有一前出流管以及一後出流管以分別與該兩水冷流道的兩出口端相連通； 一前蓋板，設置在殼體前端；以及 一後蓋板，設置在殼體後端。