CN113224912A - 马达闭循环散热结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种马达闭循环散热结构，设置于一马达，所述马达具有一壳体，所述马达闭循环散热结构包括:多个导热组件，多个所述导热组件管的两端分别定义为吸热端与冷却端，多个所述导热组件的所述吸热端连接马达的一定子，且多个所述导热组件的所述冷却端穿过马达的壳体，且延伸到壳体的外侧；及一散热装置，设置于所述马达的所述壳体的外侧，多个所述导热组件的冷却端连接所述散热装置。

Description

马达闭循环散热结构

技术领域

本发明涉及一种马达闭循环散热结构，特别是涉及一种使用于电动马达上，用以使马达降温的马达闭循环散热结构。

背景技术

现有的车辆多数采用内燃机作为动力来源，然而由于石化燃料在未来将逐渐枯竭的问题，以及因石化燃料造成空气污染以及二氧化碳排放的问题，使得电动车辆逐渐地受到重视且在市场上普及。

电动车辆是以马达取代内燃机作为动力来源，过去的电动车辆受限于电池蓄电量，以及马达输出功率等因素，使得电动车辆的续航力以及动力性能比不上内燃引擎车辆，而使得电动车辆不易受到市场接受。然而，近年来，由于电池技术以及马达技术的进步，使得电动车辆的续航力以及动力性能已经超越了内燃引擎，而使得电动车辆在市场上逐渐普及。然而，随着电动车辆马达输出功率提升，使得马达运转产生更多的热度，因此使得马达散热也必须随着提升。

马达运转时产生的热度主要来自于定子绕组流过电流时产生的铜损，交变磁通经过定子铁心产生的铁心损失，以及转子旋转时本身的风阻损失及轴承的摩擦损失。现有的马达散热技术，大致上包括:被动气冷散热、强制风冷散热、水冷散热等方式。其中被动风冷散热为在马达壳体设置散热鳍片，且使得气流通过散热鳍片以达到降温的目的。强制风冷散热技术为设置风扇强制气流通过马达，以达到散热目的。而水冷散热则是将马达封装于壳体中，且将冷却流体通过壳体以达到降温散热目的。

现有的各种马达散热方式虽然对于增进马达散热有一定效果，然而却各自有不同的缺点。例如:被动风冷散热仅能够从马达外表降温，而无法有效地将马达内部的定子及转子的温度降低；强制风冷技术需设置大型的风扇，使得马达体积增加，且造成噪音增加的问题；而水冷散热技术的构造复杂，而使其成本昂贵且不适合使用于小型的电动车辆。此外，在部分的风冷散热的马达散热结构中，必须于马达壳体设置通风孔，也将会破坏马达的密封性，而使得水分杂质容易进入到马达壳体内，而增加了马达线圈短路损毁的风险。

由于以上问题，使得现有马达散热结构存有相当多缺陷，因此如何通过结构改良，以提升马达散热效果已成为该项事业的重要课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有马达散热效果不足的缺点提供一种马达闭循环散热结构。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种马达闭循环散热结构，其中所述马达具有一壳体，以及设置于所述壳体内的一定子，和穿设于所述定子内部的一转子，所述马达闭循环散热结构包括:多个导热组件，多个所述导热组件管的两端分别定义为吸热端与冷却端，多个所述导热组件的所述吸热端连接所述定子，且多个所述导热组件的所述冷却端穿过所述马达的所述壳体，且延伸到所述壳体的外侧；及一散热装置，设置于所述壳体的外侧，多个所述导热组件的冷却端连接所述散热装置。

本发明一优选实施例，其中所述定子具有一铁心，所述铁心环绕于所述转子的外侧，所述铁心朝向所述转子的一侧形成多个绕线部，多个线圈卷绕设置于多个所述绕线部上；所述铁心相对于所述绕线部的一侧形成一外侧部，多个所述导热组件的所述吸热端连接所述铁心的所述外侧部。

本发明一优选实施例，其中所述铁心具有多个铁心模块，多个所述铁心模块组合成环形，且环绕于所述转子的外侧；每一所述铁心模块分别具有一所述绕线部，且每一所述铁心模块相对于所述绕线部的一侧分别形成所述外侧部。

本发明一优选实施例，其中所述铁心的外侧部设置多个衔接槽，多个所述导热组件的所述吸热端连接所述衔接槽；所述壳体在相对于所述转子的一转轴的一端具有一端板，多个所述导热组件的所述冷却端穿过所述端板且延伸到所述端板的外侧，所述散热装置设置于所述端板的外侧，且多个所述导热组件的所述冷却端连接所述散热装置。

本发明的有益效果，在于能够通过导热组件将马达内部定子的热量传导到壳体外侧的散热装置进行散热，因此达到快速降温，避免马达内部积热的目的。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与图式，然而所提供的图式仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为一具有本发明马达闭循环散热结构一具体实施例的立体组合示意图。

图2为本发明马达闭循环散热结构的立体分解示意图。

图3为本发明马达闭循环散热结构的组合剖面示意图。

图4为本发明马达闭循环散热结构使用的定子与导热组件的立体组合示意图。

图5为本发明马达闭循环散热结构使用的铁心模块和导热组件的部分分解示意图。

图6为本发明使用的铁心模块的剖面示意图。

图7为本发明马达闭循环散热结构第二实施例使用的铁心模块和导热组件的剖面示意图。

图8为本发明第二实施例的铁心模块的组合示意图。

图9为本发明第三实施例的铁心模块的立体示意图。

图10为本发明第三实施例的铁心模块的立体分解示意图。

图11为本发明第三实施例的铁心模块的剖面示意图。

图12为本发明第三实施例的铁心模块沿着图11的XII-XII线所取的剖面示意图。

图13及图14为本发明马达闭循环散热结构第四实施例的组合剖面示意图。

图15为本发明马达闭循环散热结构第五实施例的组合剖面示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际体积的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者讯号，但这些组件或者讯号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一讯号与另一讯号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包含相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。

[第一实施例]

如图1至图3所示，为一种具有本发明的马达闭循环散热结构的马达1，其中所述马达包括一壳体10，以及设置于壳体10内的定子20以及转子30，以及连接于定子20的多个导热组件40和散热装置50。其中定子20设置于壳体10内部，转子30穿设于定子内侧，当电流通过定子20的线圈时能够产生转动磁场，并与转子30间产生转矩，而驱动转子30旋转。多个导热组件40的一端连接定子20，且导热组件40相对于定子20的一端穿出于壳体10的一端板11的外侧，并且连接散热装置50，因此通过多个导热组件40能够将马达1内部的积热快速地传导到散热装置50，而使得马达1运转时不易过热。

如图4至图6所示，定子20具有一铁心21，铁心21环绕于转子30的外侧，且铁心21朝向转子30一侧的方向形成多个绕线部224，每一绕线部224的两侧设置两个绕线槽221，并且在绕线槽221中绕设有线圈，而形成电枢。每一绕线部224还设置有绝缘套24，所述绝缘套24设置于铁心模块22的绕线部224和线圈23之间，用以避免线圈23直接接触铁心21。如图4至图6所示，每一铁心模块22相对于转子30的方向的一侧具有一外侧部222，铁心模块22的外侧部222凸出于线圈23上方，并且设置一沿着铁心21的纵轴方向从外侧部222的前端朝向后端延伸的衔接槽223。

特别说明，本实施例中，定子20的铁心21是采用由多个铁心模块22组合成的组合式结构，然而，铁心21采用组合式的模块化结构仅为本发明其中一可行实施例，在本发明其他实施例中，铁心21亦可采用整体式的结构。

此外，在定子20的铁心21的外侧和壳体10内侧壁之间的间隙可以进一步设置导热胶或填充导热膏，使得定子20的热量能够通过导热胶或导热膏传导到壳体10，以辅助将马达内部的定子20及转子的热量传导到壳体10以进行散热。

每一铁心模块22分别连接至少一导热组件40，每一导热组件40的两端分别具有一吸热端41及一冷却端42，其中导热组件40的吸热端41系穿入于铁心22的衔接槽223中，并且导热组件40的吸热端41的外侧壁通过焊接或黏合方式结合于衔接槽223的内侧壁，或者是通过涂抹导热胶或散热膏方式，而使得导热组件40和衔接槽223相互衔接，而使得铁心21的温度能够传导到导热组件40的吸热端41。

更详细地说，本实施例中，导热组件40的吸热端41的断面呈圆形，因此衔接槽223的形状也同样呈圆形，并且衔接槽223的直径略大于导热组件40吸热端41的直径，而使得导热组件40的吸热端41能够插入于衔接槽223中。并且，本实施例中，衔接槽223是沿着铁心21的纵轴方向贯穿设置于铁心21的外侧部222，并且导热组件40的吸热端41的长度与衔接槽223的长度接近，以增加导热组件40和铁心21接触的长度。

如图3所示，每一导热组件40的冷却端42从壳体10的内部穿过马达的一端板11，且延伸到端板11的外侧。散热装置50设置于端板11的外侧，且多个导热组件40的冷却端42连接于散热装置50。更详细地说，本实施例中，导热组件40为热导管或者为铜金属柱体或金属杆体。当导热组件40为热导管时，热导管的工作原理，是在吸热端41吸收热能之后，使得导热组件40内部在吸热端41的工作流体蒸发成为汽相，并经由导热组件40中心的空间传输到冷却端42，使得热能被汽化的工作流体携带到冷却端42，并在冷却端42使得工作流体冷凝形成液相，再通过毛细作用使得液相的工作流体被传输回到吸热端，如此工作流体循环不停，热量就持续由高温的吸热端传递至低温的冷却端42。因此通过导热组件40的作用，使得定子20的温度能够迅速地被传送到散热装置50，而使得马达1内部的热量能够直接地传导到马达壳体10外侧的散热装置50，而能够避免马达1内部积热的情形产生。

特别说明，本实施例中，马达1壳体10的端板11上设置有多个和导热组件40相对应的导热组件穿孔111，各个导热组件40从导热组件穿孔111中穿过。并且导热组件穿孔111和各个导热组件40之间通过适合的密封技术手段加以密合，例如：在导热组件穿孔111和导热组件40之间注入黏胶，或者设置密封垫圈而形成密封状态。因此，使得马达1的壳体10不会因为设置导热组件40而破坏密封性。

并且，如图3所示，本实施例中，散热装置50系配置于马达1相对于转子30的转轴31的一侧，亦即散热装置50是被配置于和马达1的动力输出侧相反的一侧边，以避免散热装置50和马达1的转轴31，以及连接于转轴31的传动系统产生干涉。并且，本发明的每一导热组件40的吸热端41以及冷却端42，分别安排成和马达1的转子30和定子20的中心轴线大致上平行，因此使得导热组件40内部的工作流体在吸热端41及冷却端42之间的流动路径的转折变小，以提高热交换的效率。

特别说明，本实施例中，虽然揭露转子30的转轴31仅突出于壳体10的单独一侧，然而在本发明其他实施例，转子30的转轴31亦可突出于壳体10的两侧。

[第二实施例]

如图7及图8所示，为本发明第二实施例所采用的铁心模块22的结构。本发明第二实施例的基本结构和第一实施例相似，因此相似技术特征不再重复介绍。

本发明第二实施例的铁心模块22相较于第一实施例的不同点，在于本实施例的衔接槽223a为设置于铁心21的外侧部222的外侧面的一凹槽，衔接槽223a朝向相对于转子30方向的一侧形成开放状态，并且衔接槽223a的宽度和导热组件40的吸热端41的半径配合，而使得导热组件40的吸热端41能够从衔接槽223a的开口部嵌入于衔接槽223a中。本实施例揭露了导热组件40和定子20的连接方式不限于第一实施例揭露的方式，而能够依照实际需求变化为其他等效结构。

[第三实施例]

如图9至图12所示，为本发明第三实施例。本实施例所采用的铁心21的各个绕线部224分别设置有两绕线槽221、两绝缘套24、一线圈23。本实施例的特点之一，在于铁心21的每一绕线部224还设置一包覆胶体25，所述包覆胶体25包覆于线圈23的外侧，而且填充于线圈23的内侧和绕线槽221之间的间隙。包覆胶体25能够选用绝缘的导热胶所制成，而具有绝缘性，且具有良好导热性。因此通过包覆胶体25使得线圈23内侧面和铁心21之间形成绝缘，同时使得线圈23的热量能够通过包覆胶体25传导到铁心21，因此使得线圈23不容易产生过热情形。

绝缘套24设置在绕线部224的外侧，并介于线圈23的内侧和绕线槽221之间。绝缘套24的功用为使得线圈23和绕线部224之间形成绝缘，并且使得线圈23和绕线槽221之间保持间距，以形成容置导热胶25的间隙。特别说明，为使得包覆胶体25能够填充于线圈23内侧和铁心21的绕线槽221之间的间隙，本实施例采用的绝缘套24系仅设置于铁心21的两端，并且两绝缘套24的总合长度短于绕线槽221在铁心21的纵轴方向的长度，因此使得两绝缘套24之间保持一间距，而使得铁心21的绕线槽221只有两端部分地被绝缘套24所覆盖，且绕线槽221在两绝缘套24之间的部位未被绝缘套所遮蔽。并且，线圈23绕线时会缠绕过两绝缘套24，由于绝缘套24本身具有厚度，因此两绝缘套24形成线圈23和绕线槽221之间的间隔物，而使得线圈23的最内侧部分和绕线槽221未被绝缘套24遮蔽的部位保持一间隙，而使得包覆胶体25能够填充在线圈23内侧和绕线槽221之间的间隙。

特别说明，绝缘套24除了本实施例所采用的两件式的组合式结构外，也可以采用一体成型的结构，例如，绝缘套24能够采用射出包覆方式设置于绕线部224的外侧，并且在绝缘套24上设置多个对应于绕线槽的缺口，而使得绕线槽221仅有局部区域被绝缘套24所遮蔽，而使得导热胶25能够填充于线圈23内侧绕线槽221未被绝缘套24遮蔽的部位之间的间隙中。

本实施例的有益效果，在于定子20的线圈23的热量能够通过包覆胶体25传导到铁心21，并且铁心21的热度再经由导热组件40传递到外部的散热装置50，因此能够更有效地降低马达1内部温度。

[第四实施例]

如图13所示，为本发明马达闭循环散热结构的第四实施例。本实施例的不同点，在于导热组件40的冷却端42是连接于一导热块52，再通过导热块52连接其他散热装置或热传导装置。例如：本实施例中，导热组件40的冷却端42系连接一导热块52，并且导热块52再与另一散热装置53接触。所述导热块52能够为高导热金属(如：铜、铝)制成的块状体，因此使得导热组件40的冷却端42的热量能够传导到导热块52，再经由导热块52传导到散热装置53，并经由散热装置53散热。

特别说明，本实施例中，散热装置53能够为一水冷散热器，散热装置53的本体由高导热金属制成，且内部设置冷却流道54，冷却流道53的入口和出口分别连接一进口管55和一出口管56，使得冷却流体能够通过冷却流道54，而使得散热装置53冷却。当然，本实施例的散热装置53并不限于水冷散热器，而能够为其他类型的散热器，或者导热块52不直接和散热装置或散热器连接，而是经由另一导热装置将导热块52的热量传导到另一散热器进行散热。

此外，如图14所示实施例，揭露了导热块52连接了一散热装置57，本实施例的散热装置57具有多个散热鳍片571，导热块52的热量能够传递到散热装置57，再经由散热鳍片571散热。

本实施例的有益效果，在于导热组件40不直接连接散热装置，而是经由导热块52间接地连接散热装置或者是其他导热装置，因此使得散热装置不需直接连接于马达1，而使得马达1的空间配置更具有弹性。

[第五实施例]

如图15所示，为本发明第五实施例，本实施例中所揭露的散热结构和前述各实施例的主要不同，在于还包括一导热构件58，并且导热组件40是经由导热构件58连接定子20，使得定子20的热量经由导热构件58传导到导热组件40，再经由导热组件40将热量传导到散热装置50以进行散热。

本实施例中，导热构件58为采用高导热金属(如：铜或铝)制成的金属架体，导热构件58的一端连接于铁心21的外侧面，且导热构件58的另一端连接各个导热组件40的吸热端41，因此使得定子20的热量能够通过导热构件58传导到导热组件40。

本实施例的定子20是通过导热构件58连接导热组件40，因此使得马达内部的定子20以及导热组件40的空间配置得以简化，并且减少导热组件40的弯曲，以达到简化构造以及组装程序的目的。同时通过导热构件58，能够将多个铁心模块22和同一导热组件40连接，而达到减少导热组件40数量的目的。

[发明有益效果]

综上所述，本发明实施例的有益效果，在于能够通过导热组件40将马达10内部定子20的热量传导到壳体10外侧的散热装置50进行散热，因此达到快速降温，避免马达1内部积热的目的。并且，本发明采用的导热组件40能够通过密封空间内的流体以液汽相变化的闭循环而传递热量，且马达1的壳体10能够维持密封状态，因此达到闭循环降温的目的。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的申请专利范围，所以凡是运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种马达闭循环散热结构，其中，所述马达具有一壳体，以及设置于所述壳体内的一定子，和穿设于所述定子内部的一转子，其特征在于，所述马达闭循环散热结构包括:

多个导热组件，多个所述导热组件的两端分别定义为吸热端与冷却端，多个所述导热组件的所述吸热端连接所述定子，且多个所述导热组件的所述冷却端穿过所述马达的所述壳体，且延伸到所述壳体的外侧；及

一散热装置，设置于所述壳体的外侧，多个所述导热组件的冷却端连接所述散热装置。

2.如权利要求1所述的马达闭循环散热结构，其特征在于，所述定子具有一铁心，所述铁心环绕于所述转子的外侧，所述铁心朝向所述转子的一侧形成多个绕线部，多个线圈卷绕设置于多个所述绕线部上；所述铁心相对于所述绕线部的一侧形成一外侧部，多个所述导热组件的所述吸热端连接所述铁心的所述外侧部。

3.如权利要求2所述的马达闭循环散热结构，其特征在于，所述铁心具有多个铁心模块，多个所述铁心模块组合成环形，且环绕于所述转子的外侧；每一所述铁心模块分别具有一所述绕线部，且每一所述铁心模块相对于所述绕线部的一侧分别形成所述外侧部导热组件吸热端。

4.如权利要求2或3所述的马达闭循环散热结构，其特征在于，多个所述导热组件为热导管，所述铁心的外侧部设置多个衔接槽，多个所述导热组件的所述吸热端连接所述衔接槽；所述壳体在相对于所述转子的一转轴的一端具有一端板，多个所述导热组件的所述冷却端穿过所述端板且延伸到所述端板的外侧，所述散热装置设置于所述端板的外侧，且多个所述导热组件的所述冷却端连接所述散热装置。

5.如权利要求4所述的马达闭循环散热结构，其特征在于，每一所述衔接槽为沿着所述铁心的纵轴方向设置于所述铁心的所述外侧部，每一所述导热组件的所述吸热端以及所述冷却端安排成和所述转子的中心轴线相平行。

6.如权利要求4所述的马达闭循环散热结构，其特征在于，所述铁心的外侧和所述壳体的内侧壁之间充填有导热胶或导热膏。

7.如权利要求4所述的马达闭循环散热结构，其特征在于，多个所述导热组件的所述冷却端连接一导热块，且通过所述导热块连接所述散热装置。

8.如权利要求4所述的马达闭循环散热结构，其特征在于，所述铁心的多个所述绕线部分别具有一包覆胶体，所述包覆胶体包覆所述绕线部和所述线圈的外侧，且填充于所述线圈的内侧和所述绕线部之间的间隙。

9.如权利要求8所述的马达闭循环散热结构，其特征在于，每一所述绕线部上还分别设置至少一绝缘套，至少一所述绝缘套环绕于所述绕线部的外侧，且局部地遮蔽所述绕线槽，而使得所述线圈的内侧面和所述绕线槽未被所述绝缘套遮蔽的部位之间保持一间隙。

10.如权利要求2或3所述的马达闭循环散热结构，其特征在于，还包括一导热构件，所述导热构件连接于所述铁心和多个所述导热组件的所述吸热端之间，而使得所述铁心的热量能够通过所述导热构件传导到多个所述导热组件的所述吸热端。

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