专利名称：马达或驱动主轴的冷却系统结构及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种马达或驱动主轴降温用的冷却系统结构及其制造方法， 具体而言是指一种直接在铸造相关组件的同时，先行埋设冷却管路，改变习 式以铸造相关组件后再二次加工冷却流道所衍生的二次加工程序及止密与相 互配合的精度问题，进而降低制造成本，提升冷却效果。
背景技术：
马达或驱动主轴主要是由固定不转动的定子与相对旋转的转子所组成， 如马达的内衬体与转子及驱动主轴的轴套与轴杆，由于其主要以高速旋转运 动为主，同时因轴杆刚性与精度的要求或培林问题，使其摩擦力增大，再加 上马达的热量，因而造成其产生高温，如未能将此高热散出，则容易造成热 膨胀，进一步会破坏其零组件的使用寿命或完全无法运转使用，因此有关马 达或驱动主轴的散热与降温功效，是其结构设计很重要的一环，而业界也开 发有多种不同的散热、降温结构。如台湾专利公告第216953号的"立式综合加工机主轴的热管冷却装置"、 公告第345998号的"高速主轴冷却回路构造"、公告第477262号的"工具机 主轴心轴冷却装置"、公告第520680号的"主轴的相变化快速散热装置"、公 告第549375号的"主轴高速散热装置"、公告第563606号的"加工机主轴"、 公告第573576号的"主轴轴承套筒快速散热结构"及公告第M247333号的"内 藏马达主轴的气冷回路结构"等专利前案。然而不论是前述专利前案及现有的马达或驱动主轴的散热、冷却装置， 其设计重点均着重于如何提升其散热效果，因此其结构设计除了部分是在壳 体或轴体的内、外缘面组设散热鳍片外，大部分是在壳体或轴体的内、外缘 面以加工技术形成凹陷状回路，再在回路中注入冷却介质，以利用冷却介质 将热源带走，达到降温的目的，由于凹陷状回路形成于壳体或轴体的内、外 缘面，因此其具有一定的加工难度，且容易产生不合格品，造成其制造成本 居高不下的现象，同时需在加工的回路周缘与端部进行防漏处理，以防止冷 却介质外泄，此一防漏处理也会提高其制造及止密的成本。再者，冷却回路属于壳体或轴体的一部分，因此其材质与壳体或轴体相 同，在考量结构强度下， 一般其热传导性较差，也因此降低其冷却效果，反 之如选用传导性较佳的材料制成壳体或轴体，则可能影响到结构强度，形成 另一种困扰。发明内容本发明人针对上述马达或驱动主轴的冷却结构所面临的问题深入探讨， 并积极寻求解决之道，经过长期努力的研究与发展，终于成功的开发出一种 马达或驱动主轴为降低制造成本的冷却系统结构，以克服以往冷却结构高制 造成本的问题。本发明的主要目的在于提供一种马达或驱动主轴为降低制造成本及技术 的冷却系统结构，由此简化制造的难度并降低不合格率及有效解决止密的问 题。本发明另一目的在于提供一种马达或驱动主轴为降低冷却系统制造 成本的方法，由此提高其加工效率，进一步降低其制造成本。为此，本发明主要通过下列技术手段，来具体实现前述的目的与效能本发明提供一种马达为降低制造成本的冷却系统结构，该马达的本体由 一内部设置转子的内衬体、外壳体所构成，且内衬体外缘设有一外壳体，并 在外壳体两端分设有第一、二盖体，且本体内预先埋设有一冷却系统；该冷却系统的材质熔点高于本体的材质熔点，其中冷却系统在内衬体外 缘设有一环绕的冷却管，其次内衬体外缘在冷却管上方跨设有一轴向延伸的 回流管，并以铸模技术使外壳体一体包覆于内衬体与冷却管、回流管外；冷却系统并于第一、二盖体铸模成型时，在对应轴承的内凸缘内分别预 先埋设有一环绕的冷却管，其中设于第一盖体的冷却管具有外露连通冷却介 质源的注入端口，且第一盖体内另埋设有一对应外壳体回流管的输出管，其 中输出管外露的端口还连通冷却介质源。所述马达为降低制造成本的冷却系统结构，其中冷却系统的冷却管以铜 管为主，而外壳体则为铝质或铸铁材料为主。所述马达为降低制造成本的冷却系统结构，其中外壳体在对应冷却管与 回流管间端面分别形成有一沉孔，供套设一O形环，以相对第一、二盖体产 生防漏效果。本发明还提供一种驱动主轴为降低制造成本的冷却系统结构，该驱动主 轴的轴套或轴承座所形成的衬套外周缘，螺旋环绕一具有注入端口的冷却管，且冷却管另端并弯折一具有输出端口的回流段，且冷却管的熔点高于外壳体 的浇铸材质。所述驱动主轴为降低制造成本的冷却系统结构，其中冷却系统的冷却管 以铜管为主，而所述外壳体则为铝或铸铁材质。基于此，本发明的一种马达、驱动主轴为降低冷却系统制造成本的方 法包括有一形成内衬体以硅钢片组成或模铸形成一内衬体，该内衬体可供 穿设一高速旋转的转体；一环绕冷却管将冷却管以螺旋方式环设于内衬体的外缘；一模铸外壳体将环绕有螺旋状冷却管的内衬体置于外壳体模具内， 并利用模铸技术将内衬体与冷却管埋设于外壳体内，其中冷却管与回流 管的熔点高于外壳体的熔点。所述马达、驱动主轴为降低冷却系统制造成本的方法，其中冷却系 统的冷却管以铜管为主，而外壳体则为铝或铸铁材质。另外，环绕冷却 管步骤并于冷却管外缘另设有一供冷却介质回流的回流管。所述马达、驱动主轴为降低冷却系统制造成本的方法，其中，模铸 外壳体步骤之后增加一模铸盖体步骤，将对应外壳体冷却管的冷却管分 别预先埋设于壳体的模具内，冷却管分别弯折环绕于盖体对应轴承的内 部凸缘处，且利用模铸技术将冷却管埋设于第一、二盖体内，同时使第 一、二盖体的冷却管可盖应外壳体的冷却管，以形成马达定体的盖体或 驱动主轴的轴承座。由此，通过前述技术手段的展现，本发明有效简化其制造与加工的难度， 同时减少不合格品的产生，并降底其制造成本，增加其附加价值，并提升其 经济效益。
图l:为本发明制造方法的流程方块示意图；图2:为本发明马达实施例的立体分解示意图，其揭示主要构成要件的 样态及其相对关系；图3:为本发明马达实施例的立体外观示意图； 图4:为本发明马达实施例的外壳体局部放大示意图； 图5:为本发明马达实施例的第一盖体外观示意图； 图6:为本发明马达实施例的第二盖体外观示意图；图7:为本发明驱动主轴实施例的立体外观示意图；图8:为本发明驱动主轴实施例内轴体环绕冷却管的外观示意图。图号说明(1)本体(2)冷却系统(10)内衬体(11)夕卜壳体(13)沉孔(14)O形环(15)第一盖体(151)培林座(16)第二盖体(20)冷却管(21)入水口(22)出水口(23)回流管(24)出水口(30)冷却管(31)入水口(32)出水口(33)回流管(40)冷却管(41)入水口(42)出水口(51)衬套(50)轴套(61)注入端口(60)冷却管(65)回流段(66)输出端口具体实施方式
为进一步了解本发明的构成、特征及其它目的，以下举本发明的若干较 佳实施例，并配合附图详细说明如后，同时让熟悉该项技术领域者能够具体 实施，但以下所述，仅在于说明本发明的较佳实施例，并非用以限制本发明 的范围，故凡有以本发明的精神为基础，而为本发明任何形式的修饰或变更， 都仍应属于本发明意图保护的范畴。本发明是一种马达或驱动主轴为降低制造成本及技术的冷却系统结构及其制造方法，关于本发明较佳实施例的制造方法，请配合参看图l、 2所示， 本发明在马达或驱动主轴的本体1内埋设一冷却系统2，其至少包括一 形成内衬体
10、 一环绕冷却管20、 30、 40及一模铸外壳体11等步骤， 接下来以马达为较佳实施例详细说明本发明的制造流程，其中马达的本 体I包含有一内衬体IO (在此其也就是硅钢片组)、 一外壳体ll及两盖 体15、 16，而冷却系统2以模铸技术埋设于外壳体11与两盖体15、 16内；A、 形成内衬体以硅钢片组成或模铸形成一内衬体10，该内衬体 10可供穿设一高速旋转的转体；B、 环绕冷却管如图2 6所示，将冷却系统2的冷却管30以螺 旋方式环设于内衬体10的外缘，且冷却管30外缘另设有一供冷却介质回流的回流管33;C、 模铸外壳体如图2所示，将环绕有螺旋状冷却管30、回流管 33的内衬体10置于外壳体11模具内，并利用模铸技术将内衬体10与 冷却管30、回流管33埋设于外壳体11内，其中冷却管30与回流管33 的熔点高于外壳体11的熔点，本发明冷却管30与回流管33的实施状态 以铜管为实施例(其熔点约为1084°C)，而外壳体11则以铝或铸铁为实 施例(铝熔点约为66(TC、而铸铁约为113CTC)，虽然铸铁熔点从数据上 略高于铜，然而实际的试验上，在铸铁离开熔炉与空气接触后即开始降 温，且又经过与砂模的接触，实际温度会降到约卯0多度左右，且该部 分经过申请人的实际验证过，并未对铜管有所损伤；D、 模铸盖体如图1、 2及5、 6所示，两盖体15、 16分别被定义 为第一盖体15与第二盖体16，将冷却管20、 40分别预先埋设于第一、 二盖体15、 16的模具内，并使冷却管20、 40分别弯折环绕于第一、二 盖体15、 16对应轴承的内部凸缘处，且利用模铸技术将冷却管20、 40 埋设于第一、二盖体15、 16内，同时使第一、二盖体15、 16的冷却管 20、 40对应外壳体11的冷却管30与回流管33，且其中第一盖体15的 冷却管20具有连通冷却介质源的入水口 21与回流管23;由此，冷却系统2可让外壳体11的冷却管30与回流管33与第一、 二盖体15、 16的冷却管20、 40形成完整的循环回路，并配合第一盖体 15的冷却管30的入水口 21与回流管23，组构成一马达或驱动主轴的冷 却系统结构。本发明马达实施例的具体结构，请参阅图2所示，该本体l主要由一作 为定子的内衬体10所构成，该内衬体10内设有高速旋转的转子，且内衬体 lO外缘设有一外壳体ll，并在外壳体ll两端分设有第一、二盖体15、 16， 且本体1内预先埋设有一冷却系统2，该冷却系统2的材质熔点高于本体1 的材质熔点，本发明冷却系统2以铜和铝为例，铜的熔点为1084°<:而铝为660 'C，因此即可使用铜金属为冷却系统2的管材，而以铝金属为外壳体11或盖 体15、 16的材质，以达到所需求的功效，如前述本案发明人也大胆尝试以铸铁搭配铜管为例，实际验证上并不影响铜管的完整性。其次，请配合参看图2 6所示，由于马达构造上主要分为第一盖体15、 外壳体11及第二盖体16三个部分，而冷却系统2则可依需求，横跨设置于 上述三大部分，其主要设于内衬体10的外缘及第一盖体15与第二盖体16 的培林座体内，而该冷却系统2为一呈螺旋环绕的冷却管20、 30、 40的型态， 其中，该第一盖体15的冷却管20环绕于该培林座151内，且所述冷却管20 一端为冷却液的入水口 21，另端出水口 22则连通至外壳体11的冷却管30 的入水口 31上。该冷却管30也环绕在该内衬体10外围，并将其出水口 32对应在该第二 盖体16的培林座161内的冷却管40的入水口 41处，使冷却液进入第二盖体 16内以冷却因培林162转动摩擦所产生的热能，在传导至培林座161时，能 被冷却液所吸收而经由出水口 42带离该第二盖体16。第二盖体16出水口 42所流出的冷却液，则直接由管路穿过第二盖体16 侧缘，引导回流至冷冻设备(图未示)形成一个冷却循环系统外，也可继续经 由埋设在外壳体11内的回流管33，经第一盖体15内回流管23的出水口 24 ， 引导回流至冷冻设备(图中未示)，形成一个更大的冷却循环回路系统。另请参阅图4所示，为使第一盖体15、外壳体11及第二盖体16间的贴 合过程不至于造成管路间冷却液的泄漏问题，特在以浇铸而成的外壳体11 上及其管路的端面处，都设有一沉孔13以置入一 0形环14，使各管路在对 接时具有防漏止密的功效。另外，当本发明运用于驱动主轴的实施例时，如图7、 8所示，该驱动主 轴的轴套50或轴承座形成的衬套51,其外周缘螺旋环绕一具有注入端口 61 的冷却管60，且冷却管60另端弯折有一具有输出端口66的回流段65,而冷 却管60则在上述元件浇铸前，事先埋设在铸模内，且冷却管60在浇铸过程 中不会因为其浇铸材料所熔化破坏。经由上述的说明，可以理解到，由于本发明是在模铸时将预先形成的螺 旋状冷却管环绕于马达或驱动主轴内，相较于现有技术，不仅大幅降低制造 难度，且不容易产生不合格品，同时无需进行防漏处理，故可降低其制造成 本，同时提高其散热与冷却的功效。综上所述，本发明具有上述众多的实用价值，因此本发明确实为一新颖 进步的创作，在相同的技术领域中未见相同或近似的产品公开使用。
权利要求
1. 一种马达的冷却系统结构，其特征在于，该马达的本体由一内部设置转子的内衬体、外壳体构成，且内衬体外缘设有一外壳体，并在外壳体两端分设有第一、二盖体，且本体内预先埋设有一冷却系统；该冷却系统的材质熔点高于本体的材质熔点，冷却系统在内衬体外缘设有一环绕的冷却管，内衬体外缘在冷却管上方跨设有一轴向延伸的回流管，外壳体通过铸模技术一体包覆于内衬体与冷却管、回流管外；冷却系统还在第一、二盖体铸模成型时，在其培林座内预先埋设有一环绕的冷却管，其中设于第一盖体的冷却管具有外露连通冷却液的入水口，且第一盖体内另埋设有一对应外壳体回流管的出水口，其中出水口外露的端口还连通冷却介质源。
2 .根据权利要求1所示的马达的冷却系统结构，其特征在于，所述冷却 系统的冷却管为铜管，而所述外壳体则为铝质或铸铁材料。
3 .根据权利要求1所示的马达的冷却系统结构，其特征在于，外壳体在 对应冷却管与所述回流管间端面分别形成有一沉孔，供套设一 O形环。
4. 一种驱动主轴的冷却系统结构，其特征在于，该驱动主轴的轴套或 轴承座所形成的衬套外周缘，螺旋环绕一具有注入端口的冷却管，且冷却管 另端并弯折一具有输出端口的回流段，且冷却管的熔点高于外壳体的浇铸材 质。
5. 根据权利要求4所示的驱动主轴的冷却系统结构，其特征在于，冷却系统的冷却管以铜管为主，而所述外壳体则为铝或铸铁材质。
6. —种马达、驱动主轴的降低冷却系统制造成本的方法，其特征在于一形成内衬体以硅钢片组成或模铸形成一内衬体，该内衬体供穿 设一高速旋转的转体；一环绕冷却管将冷却管以螺旋方式环设于内衬体的外缘；一模铸外壳体将环绕有螺旋状冷却管的内衬体置于外壳体模具内， 并利用模铸技术将内衬体与冷却管埋设于外壳体内，其中冷却管与回流 管的熔点高于外壳体的熔点。
7 .根据权利要求6所示马达、驱动主轴的降低冷却系统制造成本的方法，其特征在于，所述冷却系统的冷却管为铜管，而外壳体则为铝或铸
8 .根据权利要求6所示马达、驱动主轴的降低冷却系统制造成本的 方法，其特征在于，冷却管外缘另设有一供冷却介质回流的回流管。
9 .根据权利要求6所示马达、驱动主轴的降低冷却系统制造成本的 方法，其特征在于，模铸外壳体步骤之后增加一模铸盖体的步骤，将对应 外壳体的冷却管分别预先埋设于壳体的模具内，冷却管分别弯折环绕于 盖体对应轴承的内部凸缘处，且利用模铸技术将冷却管埋设于第一、二 盖体内，同时第一、二盖体的冷却管盖应外壳体的冷却管。
全文摘要
本发明涉及一种马达或驱动主轴为降低制造成本及技术的冷却系统结构及其制造方法，特别是指一种简化制造流程与难度、且减少不合格率的马达或驱动主轴冷却系统结构及其制造方法，利用包含有形成内衬体、环绕冷却管及模铸外壳体等步骤，在马达或驱动主轴的外壳体内利用铸造技术埋设有一冷却管，该冷却管以环绕布置于邻近转子或转轴的内缘，且冷却管的熔点高于外壳体，又冷却管具有注入端口与输出端口，使冷却液在冷却管内循环流动，通过上述设计，利用冷却管回路内的冷却液，使马达或驱动主轴旋转所产生的高温，可以有效被带出体外，使其有效简化其制造与加工的难度，进而减少不合格品的产生，从而降低其制造成本，增加其附加价值并提升其经济效益。
文档编号F04D29/58GK101230867SQ200710036729
公开日2008年7月30日 申请日期2007年1月23日 优先权日2007年1月23日
发明者萧如文 申请人:萧如文;彭昭群