CN103683634A - 具散热鳍片部的基座、成型方法、及具有该基座的马达 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种具散热鳍片部的基座、成型方法、及具有该基座的马达；其中，该基座是经由浇铸取代一个成型于一个模穴中的具预定升华温度材质的原形体而成型，该基座包括：一个预成型的散热组件，包括多个散热鳍片部及至少一个供至少部分埋设于该原形体中的组设部，以及一基座本体，具有一个封闭基部及一个嵌设夹置上述组设部的嵌夹部。藉此，预成型的散热组件可具有远低于浇铸方式所能成型的极薄厚度，直接埋设于基座中，使得散热面积大增，且预成型散热组件本身即可架构出风道，使得马达整体结构简化，大幅降低制造成本。

Description

具散热鳍片部的基座、成型方法、及具有该基座的马达

【技术领域】

本发明是关于一种散热基座，尤其是一种经由消失模铸造成型方法(Lost Foam Casting)所制成的一种具有散热鳍片部的基座，以及具有该基座的马达。

【背景技术】

随着全球蕴藏石油逐渐消耗，洁净能源愈发受重视。除原本在一般机具中常用马达作为动力输出的能量来源，目前连交通运输等工具都倾向改以电能驱动，逐步降低燃油引擎的比重。而无论马达、发光二极体灯具、半导体元件的处理器、各种的电子元件或电子装置，也随着性能日益增强而使得产生的热量随之爆增，因此，各式各样的散热装置与设备也不断地精进改良，才足以符合需求；尤其是例如电动车辆的马达，搭配良好的散热设备，除能有效控制操作环境温度，使其常保内部机件运作正常之外，对于性能输出甚至在后续动力提升上都有实质上的帮助。

低效率的散热设备，将使得上述马达内部机件或各部件长时间维持在高温环境，不但可能造成金属过度膨胀进而造成机件间隙的改变，就连负责润滑的机油也都会提前衰退丧失原有的润滑效果，甚至使得马达容易因为过热而损坏，造成使用上的危险，轻者造成马达的故障、耗损，缩短其使用寿命，重者则会造成马达的烧毁、报废；因此若能有效控制马达内部温度对于原有性能甚至后续动力提升上都极为重要。

传统而言，散热设备通常是包括一基座及设在基座上的多个散热片，为使马达运转时所产生的废热能够被顺利移走，通常会在马达外部加设数个散热鳍片，以将马达中的定子及转子产生的废热，被有效传导至散热鳍片表面，且为加强散热效果会额外加装散热风扇，利用散热风扇所产生的气流强制带走散热鳍片表面的废热。

简而言之，为提升散热设备的散热效果，通常通过增加散热设备表面积的方式来增加散热设备与外界空气间的热交换面积，然而一般的制造方法，无论是一般的镕铸、挤压成型、精密机械加工，散热鳍片都必须具有一定的厚度，才能支撑其自身而不致在加工过程中变形，目前常见的例如铝片，厚度往往在1mm以上，也就是，连同鳍片间的通气间隙计算，在例如一公分的宽度中，最多只能容纳五至六片散热鳍片，有时甚至只能装设三至四片，受到此种加工条件的限制，基座面积及其上的散热鳍片数量已经达到现有技术的极限，无法再进一步提升，使传统散热设备无法匹配上现代高速运转的马达或其他发热的元件装置，实有进一步加以改善的必要。

为提高散热装置散热的表面积，可以考虑增加鳍片数量、增加鳍片的延伸长度或增加鳍片的面积。然而，鳍片的长度或面积的尺寸，会受到空间的限制，而鳍片的数量，又受上述加工方法的限制。有鉴于此，本发明采用一种消失模铸造法制成散热基座，该方法通常是以发泡聚苯乙烯为原形体，以砂完整包覆原形体而构成砂模，继之以金属熔汤浇铸浇注入砂模时，瞬间使原形体气化，金属熔汤占据原形体的空间，待金属冷却成型后，由固态金属取代原形体位置，由于模型在浇铸时即被燃烧或直接气化，所以没有将模型取出的顾虑，因此便于制作复杂且精密的铸件；也就是说，有别于传统的铸造方式，该散热设备的优点为模型形状可更为复杂。

然而，即使是采用此种加工方式，单纯地使用消失模技术时，散热鳍片仍然如同上述，需要保持有一个特定厚度，藉以维持在浇铸前，原形体的结构完整。另方面，在浇铸的过程中，由于金属熔汤仍然有一定的黏滞性，一旦原形体的厚度过薄，即使原形体已经气化，金属熔汤仍无法顺利进入该极窄空间，而在成型的金属成品上形成气泡或缺口，构成明显而不可接受的瑕疵，产品良率因而大受影响，成本也会随良率不佳而骤增。因此，单纯将消失模铸造技术转用于本技术领域，并不能达成本发明的目标，必须再加以改进。

【发明内容】

本发明之一目的在于提供一种具多个散热鳍片部的基座，藉以大幅增加散热表面积，迅速携带热能向外排出，提升散热效率。

本发明的另一目的在于提供一种直接形成有散热风道的具多个散热鳍片部的基座。

本发明的又一目的在于提供一种经由埋入成型，使得采用消失模铸造技术产出的产品，良率极佳的具多个散热鳍片部的基座。

本发明的再一目的在于提供一种可以产出散热面积遽增、大幅增加散热效率的基座成型方法。

本发明的又另一目的在于提供一种直接形成有散热风道的基座成型方法。

本发明的又再一目的在于提供一种免除取出模型的繁复操作、且产出良率极佳的基座成型方法。

本发明的更加一目的在于提供一种大幅增加散热鳍片数目与散热面积的具多个散热鳍片部基座的马达，得以避免因过热而损毁马达内部组件，维持高功率马达最佳的运转效能，并延长马达的使用寿命。

本发明的又更增一目的在于提供一种具有简单结构且直接形成有风道的具多个散热鳍片部基座的马达，得以大幅提升产品良率且显著降低制造成本，有效提高产品市场竞争力。

为达上述目的，本发明提供一种具散热鳍片部的基座、成型方法、及具有该基座的马达；其中，该基座是经由浇铸取代一个成型于一个模穴中的具预定升华温度材质的原形体而成型，该基座包括：一个预成型的散热组件，包括多个散热鳍片部及至少一个供至少部分埋设于该原形体中的组设部，以及一基座本体，具有一个封闭基部及一个嵌设夹置上述组设部的嵌夹部。

而成型上述具有散热鳍片部的基座方法，包括下列步骤：a)将一个具有一预定升华温度材质构成、且嵌设有上述散热组件中至少一个组设部的原形体置入一个空腔；其中该预成型的散热组件具有一个预定熔点；b)以相变化温度高于上述原形体升华温度的型砂填满上述空腔而形成一个包覆上述原形体及上述散热组件的空间；c)加热一个熔融温度高于上述预定升华温度且低于上述型砂相变化温度的基础材质至熔融；d)将该基础材质浇铸进入该空间，使得该原形体升华；e)冷却该基础材质至温度低于该熔融温度，使得上述基础材质取代上述原形体，形成嵌夹有上述散热组件组设部的上述基座本体。

由于本发明所采用的散热组件是预先成型的，使得散热组件中的散热鳍片部不仅可以成型得非常薄，也可以密集分布，藉以大幅增加散热表面积，迅速携带热能向外排出，提升散热效率。尤其预成型的散热组件是经由埋入成型，消失模铸造仅针对原形体部分，预成型的散热组件与消失模技术所形成的基座本体结合良率极佳，结构简化，且由此大幅提升产品良率。

更进一步，由于散热鳍片的设计可以直接组合形成散热风道，使得采用此种基座结构制成的产品，结构相对简单、并且可以确保散热鳍片部与基座本体间的导热连结良好，使得散热效果明显较佳。协助构成的马达也可因而达成较佳散热效率，从而确保运作品质而延长使用寿命，尤其制造良率佳而结构简单，更可以大幅提升产品的市场竞争力。

【附图说明】

图1为本发明具散热鳍片部基座的成型方法第一较佳实施例的流程图。

图2为图1中制成具散热鳍片部的基座第一较佳实施例结构示意图。

图3及图4为图1实施过程的各步骤结构示意图。

图5为本发明第二较佳实施例的结构示意图。

图6为图5实施例的流程图。

图7为本发明第三较佳实施例的各散热片结构示意图。

图8为采用第三较佳实施例的马达结构示意图。

【主要元件符号说明】

基座1、1”                    基座本体11、11”

散热组件12、12’、12”        封闭基部111

嵌夹部112                     散热鳍片部121、121’、121”

组设部122、122’、122”       风道封闭部123”

封闭风道124”            空腔2

型砂21                   原形体3

基础材质4                马达8”

定子81”                 线圈82”

转子83”                 轴承部84”

步骤90、91、92、93、94、95、90’、91’、92’、93’、94’、95’

【具体实施方式】

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考说明书附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚呈现；此外，在各实施例中，相同的元件，将以相似的标号表示。

本发明是有关于一种具散热鳍片部的基座以及该基座的成型方法，图1为本发明基座成型方法较佳实施例的流程图，图2是依照图1流程制造而成的具散热鳍片部的基座成品结构，图3至图4则为制造流程中的结构示意图。在本例中，基座1如图2所示，主要包括一个基座本体11以及镶嵌于其上的散热组件12。

其中，基座本体11具有一圆形管体样态的封闭基部111，而在封闭基部111的外表面上则形成有内凹的嵌夹部112，用以嵌设及夹置预成型的散热组件12，上述散热组件12则是以如图2所示的环绕排列方式嵌置于基座本体11中；为便于说明起见，本例中是以一片长条铝合金薄片经由反复弯折而成的散热组件12为例，为便于说明，在此将被上述嵌夹部112所夹制固定的各弯折称为组设部122，位于每两个组设部122之间的直线延伸区段与弯折区段则定义为散热鳍片部121，用以承担与外部热交换的散热功效。此外，图3、4中，因封闭基部111被夸张地放大，故被绘示为平坦状。

本发明的基座成型方法主要是经由如图1的消失模铸造法(Lost FoamCasting)制成，如图1所示，首先于步骤90，先制作一个对应于上述基座本体形状的原形体3，再将散热组件12的至少一个组设部122嵌入原形体3；并如步骤91所述，将述嵌设有散热组件组设部122的原形体3，置入具有一个空腔2内；接着在步骤92，以相变化温度高于上述原形体3升华温度的型砂21填满空腔2的剩余部分，使得空腔2中除原形体3及散热组件12所占据的空间外，都被型砂布满，形成如图3所示，对应于该原形体3外观的砂模。

为使散热组件12的整体散热鳍片部121表面积增大，本例中是选用厚度例如为0.1mm的铝箔制造散热组件12，即使其结构强度并不强固，但仅需确保在制造过程中不致轻易形变。由于铝的熔点在摄氏660度左右，铝合金的熔点则视所掺入其他成分而定，一般可以高于660度，而上述发泡塑胶的升华温度远低于摄氏660度，因此在步骤93，以例如与散热组件12材质相似的铝合金作为基础材质而加热至熔融，并且浇铸进入原形体3所占空间，使空间内的原形体3因而迅速燃烧或是直接气化升华而消失于无形，甚至部分组设部122也随之熔融。

继而于步骤94冷却基础材质4一段时间，直到温度低于熔融温度，使得铝合金整体冷却凝固成固体后，使得基础材质4如图4所示，完全取代上述原形体3而与散热组件12彼此部分经由熔融与凝固完全整合，最后如步骤95所述，譬如通过震荡等方法移除砂模的型砂后，即可获得嵌夹有散热组件12的基座1。如熟悉本技术领域人士所能轻易理解，浇铸过程中，亦可透过排气的方式将模穴内的水蒸气、空气及升华后的发泡塑胶气体吸出，使该砂模内呈现极低压的近似真空状态，而得以获得具有高精度、高品质的铸件。

此外，预成型的散热组件亦可选择与基础材质相异、或熔点相异的材料；基础材质则是采用将来预形成该基座的材质，通常是选用热传导系数高的金属材质，如铜、铝等；而原形体则可根据实际需要，选取聚氨酯泡棉、多孔塑胶等基材。并且上述封闭基部并非意味基座本体必须形成一个封闭管状，而是相较于上方嵌夹部可能受组设部所截断而命名。

再者，如熟悉本技术领域者所能轻易理解，散热组件并非局限于图2的弯折造型，如图5的本发明第二较佳实施所示，改以多片铜箔为例，且每一铜箔被上述嵌夹部所夹制固定的两端分别被称为两个组设部122’，位于两个组设部122’之间的弯折区段则定义为散热鳍片部121’，用以承担与外部热交换的散热功效。为避免重复，本实施例与前一实施例相同步骤在此将不赘述。加以，为说明本发明所揭示的具散热鳍片部的基座并非局限于例如马达使用，故本实施例的基座本体直接被绘示为平坦状，而可以配合任何例如半导体元件或发光二极体模组等的组装需求。

图7及图8是本发明的第三较佳实施例，在此例中，散热组件12”是由多片独立的散热片所构成，每一散热片同样具有嵌设于基座的L型弯折的组设部122”，并且由组设部122”弯折延伸出直立的散热鳍片部121”，再由散热鳍片部121”的另一端弯折延伸出与组设部122”对应的L型风道封闭部123”，使得彼此相邻散热片，可以藉由各自的组设部122”、散热鳍片部121”与风道封闭部123”共同构成一个封闭风道124”，而各散热片相互略呈放射状地相互卡扣，使得散热组件12”本身即具有相当密集与大量的封闭风道124”。尤其在形成原形体过程中，更可藉由各组设部122”，共同围绕出一道挡墙，因此在如图6所示的步骤90’中，是先将已经环绕组装妥当的散热组件置放到一模具中，该模具已经具有对应于上述原形体及散热组件形状的模穴，再用例如发泡塑胶在特定的环境下发泡填满该模穴，并且由各组设部122”自然构成一个阻挡发泡塑胶的外框，让发泡塑胶涨满所有组设部122”间，构成本发明所称的原形体。

至于后续步骤中与前述实施例相同部分，仅以步骤91’至95’标示，并不再赘述，在本例中，各风道大致介于长方形与明显的扇形之间，并且因基座本体11”是经由取代原形体的发泡塑胶而成，使得例如为铝合金的基座本体也可以顺利充满于所有组设部122”下方的空间，不仅构成具有一圆形管体样态的封闭基部，而直接作为马达8”的外壳，更可以构成绝佳的热传导途径，让电流行经定子81”内的线圈82”或换相所发热能、以及转子83”快速旋转而在轴承部84”摩擦所发热能等，均可藉由本发明所揭示的基座1”，顺利被传导至所有散热鳍片；再进一步由马达外壳处直接由散热组件构成的多个封闭风道124”，施加强制气流，强迫进行热交换而迅速逸散，让马达运转不受环境温度严重上升而干扰，再由出风口的风扇(图未示)排除废热，保持良好的散热效率。当然，如熟悉本技术领域人士可以轻易理解，散热组件的形状亦可为正方形、长条形或圆形的管道，散热组件的材质可为铝、铜或铁等金属材料的基材，而实施方式如同前述实施例所述，不再另行赘述。

在实际应用上，由于预成型散热组件的组设部相对于以消失模铸造的基座本体嵌夹部，是经由嵌夹部由熔融而冷却凝固过程所固定组合的，彼此的热传导效果极佳，即使本发明所揭示的基座，整体是由至少两个部件构成，但热传导的散热效果毫不逊于单件成型的散热元件。另方面，经由此种制造方法，可以采用极薄的金属箔作为预成型散热组件，大幅提升与外部空气或其他流体接触的散热表面积，有效提升散热效率。加以，直接可以藉由散热组件形成封闭风道，能简化散热元件结构，显著提高产品良率而同时降低制造成本。并且经由风道导引气流朝一固定方向通过各个散热鳍片部，强制带走废热，有效降低本发明所揭示马达的操作温度，避免马达因过热产生损坏，延长马达的使用寿命，而值得一提的是，上述的散热组件可依马达规格大小增减数目，此种弹性化实施方式，可让本发明的实用经济效益更加显著与肯定。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围依说明书和权利要求书所界定者为准。

Claims (9)

1.一种具散热鳍片部的基座，是经由浇铸取代一个成型于一个模穴中的具预定升华温度材质的原形体而成型，该基座包括：

一个预成型的散热组件，包括多个散热鳍片部及至少一个供至少部分埋设于该原形体中的组设部；以及

一基座本体，具有一个封闭基部及一个嵌设夹置上述组设部的嵌夹部。

2.如权利要求1所述的基座，其中该预成型的散热组件为多个散热片，每一散热片分别包括一个上述组设部、一个上述散热鳍片部、及一个风道封闭部；以及每一前述风道封闭部是与该对应散热鳍片部、该对应组设部及一个相邻散热鳍片部共同构成有一个封闭风道。

3.如权利要求1所述的基座，其中该预成型的散热组件包括多个分别间隔连结上述散热鳍片部中两相邻者的组设部和封闭部。

4.一种成型具散热鳍片部的基座的方法，该基座包括一个预成型的散热组件及一个基座本体，该散热组件具有至少一个组设部，该方法包括下列步骤：

a）将一个具有一预定升华温度材质构成、且嵌设有上述散热组件中至少一个组设部的原形体置入一个空腔；其中该预成型的散热组件具有一个预定熔点；

b）以相变化温度高于上述原形体升华温度的型砂填满上述空腔而形成一个包覆上述原形体及上述散热组件的空间；

c）加热一个熔融温度高于上述预定升华温度且低于上述型砂相变化温度的基础材质至熔融；

d）将该基础材质浇铸进入上述空间，使得上述原形体升华；以及

e）冷却该基础材质至温度低于该熔融温度，使得上述基础材质取代上述原形体，形成嵌夹有上述散热组件组设部的上述基座本体。

5.如权利要求4所述的基座的成型方法，其中该步骤a)更包括下列次步骤：

a1）将上述散热组件中的上述至少一个组设部嵌入上述原形体；及

a2）将上述嵌设有上述散热组件组设部的原形体，置入上述空腔。

6.如权利要求4所述的基座的成型方法，更包括在步骤a)之前，将上述散热组件预先放入一个模具中，该模具具有一个对应于上述原形体及散热组件形状的模穴；及将上述具有该预定升华温度的原形体，发泡成型而填满上述模穴的步骤a3)。

7.一种依照上述权利要求4、5或6所述的基座的成型方法，更包括在该步骤e)之后，去除上述型砂的脱模步骤f)。

一种依照上述权利要求4、5、6或7所述的方法制成的具散热鳍片部的基座，包括上述预成型的散热组件及上述基座本体。

8.一种包括具散热鳍片部基座的马达，包括一组转子、一组定子；及一个包覆并导热接触上述转子和/或定子的马达壳体，其特征在于：

上述马达壳体是一个具散热鳍片部的基座，该基座包括。

9.一个预成型的散热组件，包括多个散热鳍片部及至少一个供至少部分埋 设于该原形体中的组设部；以及

一基座本体，具有一个封闭基部及一个嵌设夹置上述组设部的嵌夹部。 

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