本发明涉及一种马达转轴系统。
背景技术：
欲使电动车动力系统朝向高输出功率密度发展，马达的散热能力的提升为关键技术之一。然而在马达系统中，马达转子由于其旋转特性，散热仅能通过内部气流的循环传导与轴承的传导。在容易产生大量热能的马达种类中，例如感应马达转子的散热问题更为严峻。目前也遭遇电动巴士马达因为转子不容易散热，在最大功率点操作时转子有过热的问题。另一种类如皮带启动电机(Belt Starter Generator,BSG)也有转子的温度过高的问题，也必须考量到转轴结构强度的需求。故需要建立高效率马达转子散热系统来解决上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种具有散热功能的马达转轴系统，使其可以将转子产生的热能通过气流导出，同时能够兼顾转轴的结构强度。
为实现上述目的，本发明一实施例提供一种具有散热功能的马达转轴系统，包含：一马达壳体；一定子，位于该马达壳体的内壁；一转轴，位于该马达壳体内，该转轴包含多个通孔，该多个通孔的其中一通孔沿着该转轴的轴向由该转轴的一第一端往该转轴的一第二端贯穿；一轴承，位于该马达壳体上，该轴承用以支撑该转轴；以及一转子，位于该转轴上，该转子与该定子之间具有一空隙。
其中，该多个通孔之间彼此互不相通。
其中，该多个通孔为圆通孔，该多个通孔在该第一端及该第二端处为圆形。
其中，该多个通孔为正六边形通孔，该多个通孔在该第一端及该第二端处为正六边形。
其中，该多个通孔互相堆叠，该多个通孔在该第一端及该第二端处为蜂巢排列。
其中，该多个通孔为三角形通孔，该多个通孔在该第一端及该第二端处为三角形。
其中，该马达转轴系统另包含：一第一离心扇，位于该第一端；以及一第二离心扇，位于该第二端。
其中，该第一离心扇的轴方向与该第二离心扇的轴方向相反。
其中，该马达转轴系统另包含：一第一涡壳，位于该马达壳体的一侧边，该第一涡壳靠近该第一端，该第一涡壳与该第一端之间具有一第一气室；以及一第二涡壳，位于该马达壳体的另一侧边，该第二涡壳靠近该第二端，该第二涡壳与该第二端之间具有一第二气室。
其中，该第一涡壳具有一排气口，该第二涡壳具有一进气口。
本发明的另一实施例提供一种具有散热功能的马达转轴系统，该马达转轴系统包含：一马达壳体；一定子，位于该马达壳体的内壁；一转轴，位于该马达壳体内，该转轴包含至少一气流通道，该至少一气流通道沿着该转轴的轴向由该转轴的一第一端往该转轴的一第二端贯穿；一轴承，位于该马达壳体上，该轴承用以支撑该转轴；以及一转子，位于该转轴上，该转子与该定子之间具有一空隙。
其中，该马达转轴系统另包含：一第一涡壳，位于该马达壳体的一侧边，该第一涡壳具有一排气口。
其中，该马达壳体具有一散热鳍片，其中该散热鳍片位于该马达壳体的外壁且环绕该定子。
其中，该马达转轴系统另包含：一盖体，连接该马达壳体，其中该盖体覆盖该散热鳍片，该盖体与该马达壳体之间具有一气流通道，该气流通道具有一进气口。
其中，该马达转轴系统另包含：一第二涡壳，位于该马达壳体的另一侧边，该第二涡壳的一进气口与该气流通道连通。
其中，该马达转轴系统另包含：一第一离心扇，位于该第一端；以及一第二离心扇，位于该第二端。
其中，该第一离心扇的轴方向与该第二离心扇的轴方向相反。
本发明的实施例提供的具有散热功能的马达转轴系统，负责将转子产生的热能通过气流导出，同时能够兼顾转轴的结构强度。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为根据一些实施例说明马达的剖面图。
图2a及图2b为根据一些实施例说明马达的示意图。
图3a至图3c为根据一些实施例说明转轴的示意图。
图4a至图4d为根据一些实施例说明转轴的形变量的折线图。
图5a及图5b为根据一些实施例说明转轴的通孔的示意图。
图6a及图6b为根据一些实施例说明马达的剖面图。
其中，附图标记：
15马达转轴系统 20马达壳体
21定子 22转轴
23多个通孔 24第一端
25第二端 26轴承
27转子 28空隙
30第一离心扇 31第二离心扇
33轴方向 34轴方向
35第一涡壳 36气室
37第二涡壳 38排气口
39进气口 40封壳
41中心 42折线
43折线 45实心转轴
46蜂巢转轴 47中空转轴
48点 49点
50点 51圆通孔
52三角形通孔 53马达转轴系统
54马达壳体 55转轴
56至少一气流通道 57第一端
58第二端 59散热鳍片
60盖体 61气流通道
62进气口 63第一涡壳
64排气口 65第二涡壳
66进气口 67第一离心扇
100马达 200马达。
具体实施方式
本发明为利用双离心扇产生喷射气流直接通过转轴的蜂巢结构的技术手段，达成马达转子冷却的功效，以解决马达转子散热困难的问题。
图1为根据一些实施例说明马达100的剖面图。在一实施例中，一种具有散热功能的马达转轴系统15，马达转轴系统15包含：一马达壳体20；一定子21，位于马达壳体20的内壁；一转轴22，位于马达壳体20内，转轴22包含多个通孔23，多个通孔23的其中一通孔沿着转轴22的轴向由转轴22的一第一端24往转轴22的一第二端25贯穿；一轴承26，位于该马达壳体20上，轴承26用以支撑转轴22；以及一转子27，位于转轴22上，转子27与定子21之间具有一空隙28。在一实施例中，多个通孔23之间彼此独立，互不相通。
定子21由定子铁芯、线圈绕组(未绘出)等部件组成所组成，定子21位于马达壳体20的内壁。转子27由转子铁芯(或磁极、磁扼)、线圈绕组(未绘出)等部件组成，转子环绕于转轴22上。马达100由轴承26及马达壳体20将定子21、以及转子27组装而成，使得转子27能在定子21中旋转。
在一实施例中，马达转轴系统15另包含一第一离心扇30，位于转轴22的第一端24；以及一第二离心扇31，位于转轴22的第二端25。第一离心扇30的轴方向33与第二离心扇31的轴方向34相反。第一离心扇30固定于转轴22的第一端24，第二离心扇31固定于转轴22的第二端31，故第一离心扇30、第二离心扇31、以及转轴22具有相同的旋转方向。
图2a及图2b为根据一些实施例说明马达100的示意图。在一实施例中，马达转轴系统15另包含一第一涡壳35，位于马达壳体20的一侧边，第一涡壳35靠近转轴22的第一端24，第一涡壳35与转轴22的第一端24之间具有一气室36。马达转轴系统15另包含一第二涡壳37，位于马达壳体20的另一侧边，第二涡壳37靠近第二端25，第二涡壳37与第二端25之间具有一气室。在一实施例中，第一涡壳35具有一排气口38，第二涡壳37具有一进气口39。第一涡壳35具有封壳40，封壳40盖住马达壳体20的侧边，使得第一涡壳35与第一离心扇30之间形成气室36。
转轴22的第一端24位于第一离心扇30的中心，转轴22具有多个通孔23。实际操作下，第一离心扇30、以及第二离心扇31随着转轴22旋转，第一离心扇30、以及第二离心扇31能推动气体流动并且产生喷射气流，空气由第二涡壳37的进气口39进入，第二离心扇31将空气导入转轴22的多个通孔23，第一离心扇30将多个通孔23内的空气抽出，空气由第一涡壳35的排气口38排出。第一离心扇30、以及第二离心扇31提供动力给空气，空气通过多个通孔23时，将转子27的热能带走，达成转子27散热。
图3a至图3c为根据一些实施例说明转轴22的示意图。在一实施例中，转轴22的多个通孔23为正六边形通孔，多个通孔23在转轴22的第一端24及第二端25处为正六边形。多个通孔23互相堆叠，多个通孔23形成蜂巢排列。在一实施例中，多个通孔23的每一个通孔的中心41到任一顶点的距离为长度d，转轴22具有一外径R，当长度d为转轴22的外径R的15～20％时，转子27能达到最佳的散热效果。
折线42为实心转轴在不同的马达输出功率(千瓦)下，其实心转轴的轴心温度(摄氏)的关系。随着马达输出功率升高，则实心转轴的轴心温度也升高。折线43具有蜂巢排列的多个通孔23的转轴22在不同的马达输出功率(千瓦)下，其转轴22的轴心温度(摄氏)的关系。在任一马达输出功率下，转轴22的轴心温度皆低于实心转轴的轴心温度。例如，在马达输出功率为160千瓦时，转轴22的轴心温度约为140度，实心转轴的轴心温度约为220度。整体而言，转轴22的轴心温度为降低20～30％的实心转轴的轴心温度。
图4a至图4d为根据一些实施例说明转轴的形变量的折线图。假设给予相同的转速与负载转矩，在运转一特定时间后，点48代表实心转轴45的形变量2.09*10-7m，点49代表蜂巢转轴46的形变量2.17*10-7m，点50代表中空转轴47的形变量3.8*10-7m。蜂巢转轴46的形变量接近实心转轴45的形变量，故蜂巢转轴46的结构强度或刚性接近实心转轴45，且蜂巢转轴46相较同样散热面积的中空转轴47，蜂巢转轴46的形变量降低96％，可证明蜂巢转轴46仍然具有接近实心转轴45的结构强度，并且还能降低转轴22的轴心温度。
图5a及图5b为根据一些实施例说明转轴的通孔的示意图。在一实施例中，转轴22的多个通孔23为圆通孔51，多个通孔23在第一端24及第二端25为圆形。在一实施例中，转轴22的多个通孔23为三角形通孔52，多个通孔23在第一端24及第二端25为三角形。
在一实施例中，转轴22的多个通孔23为采用金属钻洞工艺，由第一端24往第二端25钻洞，使得转轴22的两端贯通。
在一实施例中，转轴22先车铣为中空转轴，再将金属板冲压为长柱状蜂巢结构或三角形结构(例如触媒转化器的金属蜂巢结构)，将蜂巢结构或三角形结构置入且固定于中空转轴内，则得到具有多个通孔23的转轴22。
图6a及图6b为根据一些实施例说明马达200的剖面图。在一实施例中，一种具有散热功能的马达转轴系统53，马达转轴系统53包含：一马达壳体54；一定子(与定子21相似)，位于马达壳体54的内壁；一转轴55，位于马达壳体54内，转轴55包含至少一气流通道56，至少一气流通道56沿着转轴55的轴向由转轴55的一第一端57往转轴55的一第二端58贯穿；一轴承(与轴承26相似)，位于马达壳体54上，轴承用以支撑转轴55；以及一转子(与转子27相似)，位于转轴55上，转子与定子之间具有一空隙。
在一实施例中，马达壳体54另包含散热鳍片59，其中散热鳍片59位于马达壳体54的外壁且环绕定子。换言之，散热鳍片59靠近定子且分别位于马达壳体54的相反面上。在一实施例中，马达转轴系统53另包含一盖体60连接马达壳体54，其中盖体60覆盖散热鳍片59，盖体60与马达壳体54之间具有一气流通道61，气流通道61具有一进气口62。
在一实施例中，马达转轴系统53另包含一第一涡壳63，位于马达壳体54的一侧边，第一涡壳63具有一排气口64。马达转轴系统53另包含一第二涡壳65，位于马达壳体54的另一侧边，第二涡壳65的进气口66与气流通道61连通。
在一实施例中，马达转轴系统53另包含第一离心扇67，位于第一端57；以及第二离心扇(第二涡壳65内)，位于第二端58。并且，第一离心扇67的轴方向与第二离心扇的轴方向相反。
在实际操作下，转轴55带动第一离心扇67以及第二离心扇，第一离心扇67以及第二离心扇的旋转产生气流，空气由进气口62进入，空气经过气流通道61与散热鳍片59，随后空气进入进气口66，第二离心扇将空气导入转轴55的至少一气流通道56，空气由转轴55的第二端58进入，第一离心扇67将至少一气流通道56内的空气抽出，空气再由第一涡壳63的排气口64排出。因此，第一离心扇67、以及第二离心扇提供动力给空气，空气通过散热鳍片59并且带走定子的热能，空气经过转轴55的至少一气流通道56时，将转子的热能带走，达成转子散热。故马达转轴系统53能同时散热转子与定子。
在一实施例，本发明为一种马达散热装置，两个离心扇的转动与马达转轴同步并且产生气流，气流通过散热鳍片而带走定子产生的热能(次要的散热途径)，接着气流穿过转轴的通孔，通孔的蜂巢结构、圆孔、以及三角孔为热传导区(主要的散热途径)，负责将转子产生的热能透过气流导出，同时能够兼顾转轴的结构强度。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。