專利名稱：冷卻套的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機散熱技術(shù)，尤其涉及一種用于冷卻電機的冷卻套。
背景技術(shù)：
為了使電機維持在最佳效能、并延長其使用年限，電機在運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的熱量必須被適當排除。現(xiàn)有技術(shù)通常會在此類電機外部加裝冷卻管道，并以管道中的冷卻液與電機進行熱交換，達到散除電機廢熱的目的。圖1為現(xiàn)有的冷卻管道結(jié)構(gòu)圖。為了配合電機構(gòu)造，冷卻管道以螺旋狀延伸，圍繞大致呈圓柱體的電機(圖未示)。從圖中可了解到，冷卻管道在出入口附近(即圖中A部分與B部分)無法確實包覆電機外部，使得熱集中發(fā)生于上述兩區(qū)域，降低了整體的散熱效果。盡管某些現(xiàn)有技術(shù)能將管道延伸至完全覆蓋該兩區(qū)域，但由于流經(jīng)該區(qū)域的流體欠缺動能，故此設(shè)計實際上對散熱的幫助仍舊十分有限。除此之外，此螺旋形管道中的壓降小，經(jīng)由流體力學(xué)中的管道內(nèi)部流場原理可推導(dǎo)出小的壓降將對應(yīng)至小的熱對流系數(shù)，而小的熱對流系數(shù)即為造成散熱不良的一大因素。值得注意的是，為了配合電機的尺寸，冷卻管道的構(gòu)造上有著有限的尺寸及形態(tài)，此即意味管道散熱面積及冷卻液流量同樣受到限制。因此，如何在僅有有限散熱面積及流量的情況下設(shè)計出一種能夠達到更佳散熱效果的冷卻裝置，實乃目前一亟待解決的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過提升冷卻液的流速，克服有限的管道散熱面積及冷卻液流量對散熱效能的限制，提升冷卻效率，以達到更好的散熱效果。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提一種冷卻套，用以冷卻一電機。該冷卻套包括:一組或一組以上連續(xù)S型管道，包覆該電機，用以供冷卻液流通，各連續(xù)S型管至少包括:一順向管部及一逆向管部，分別沿平行且相反的圓周方向延伸；以及一轉(zhuǎn)折部，連接于該順向管部及逆向管部之間。本發(fā)明通過提升冷卻液的流速，克服有限的管道散熱面積及冷卻液流量對散熱效能的限制，提升了冷卻效率，達到了更好的散熱效果。


圖1為現(xiàn)有的冷卻管道結(jié)構(gòu)圖。圖2A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的冷卻套立體視圖。圖2B為將圖2A的冷卻套展開的示意圖。圖3A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的冷卻套立體視圖。圖3B為將圖3A的冷卻套展開的示意圖。圖4A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的冷卻套立體視圖。
圖4B為將圖4A的冷卻套展開的示意圖。圖5A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的冷卻套立體視圖。圖5B為將圖4A的冷卻套展開的示意圖。圖6A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的冷卻套立體視圖。圖6B為將圖6A的冷卻套展開的示意圖。圖7A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的冷卻套立體視圖。圖7B為將圖7A的冷卻套展開的示意圖。圖8為依據(jù)本發(fā)明一實施例的雙層冷卻套的側(cè)視圖。圖9為依據(jù)本發(fā)明一實施例的冷卻套立體視圖。其中，附圖標記說明如下:200 冷卻套；210 順向管部；220 逆向管部；230 轉(zhuǎn)折部；240 冷卻液入口；250 冷卻液出口 ；300 冷卻套；310 順向管部；320 逆向管部；330 轉(zhuǎn)折部；340 冷卻液入口；350 冷卻液出口 ；400 冷卻套；410 順向管部；420 逆向管部；430 轉(zhuǎn)折部；500 冷卻套；600 冷卻套；600E 連續(xù)S型管；6001 連續(xù)S型管；630E 轉(zhuǎn)折部；6IOE 順向管部；62OE 逆向管部；6301 轉(zhuǎn)折部；640E 冷卻液入口；6401 冷卻液入口；L 距離；700 冷卻套；710 順向管部；
720 逆向管部；730 轉(zhuǎn)折部；700R 連續(xù)S型管；700L 連續(xù)S型管；740 冷卻液入口；800 冷卻套；LI 內(nèi)層；L2 外層。
具體實施例方式下文為介紹本發(fā)明的最佳實施例。各實施例用以說明本發(fā)明的原理，但非用以限制本發(fā)明。本發(fā)明的范圍當以所附的權(quán)利要求項為準。圖2A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的冷卻套(cooling jacket)立體視圖。圖2B為將圖2A的冷卻套“攤平”后的示意圖，目的在方便讀者了解本發(fā)明冷卻套的構(gòu)造細節(jié)。雖然本發(fā)明的冷卻套是針對諸如高功率、高精度要求的馬達、發(fā)電機等電機(圖未示)的散熱所設(shè)計，然而本發(fā)明的應(yīng)用不必以此為限。如圖所示，除了冷卻液入口 240及冷卻液出口 250之外，本發(fā)明的冷卻套200尚包括一組連續(xù)S型管(其他數(shù)目的連續(xù)S型管的實施例將于后文再述)。該連續(xù)S型管完整包覆該電機，目的在供冷卻液流通于其中，借以通過冷卻液的流動帶走電機所散發(fā)的熱量，確保電機維持在正常工作溫度。一般而言，在一實施例中可使用溫度不高于電機正常工作溫度的液體作為冷卻液，而在液體的種類包括:水、潤滑油、50%乙二醇(ethylene glycol)與50%水的混合液、或是加入防凍劑的水,本發(fā)明不必以此為限。此外，冷卻套中的流體可被各種加壓馬達、泵驅(qū)動，由于該驅(qū)動裝置并非本發(fā)明的標的，故本發(fā)明的附圖不再加以繪示。本發(fā)明的目的在于克服有限的管道散熱面積及冷卻液流量對散熱效能的限制，而原理主要是通過提升冷卻液的流速(在具有相同驅(qū)動力的情況下)達成。后文將對此原理深入描述。比較圖1與圖2A，可了解到本發(fā)明的冷卻套與現(xiàn)有技術(shù)在構(gòu)造上相當不同?，F(xiàn)有技術(shù)的冷卻管道是呈一螺旋狀分布，而本發(fā)明的冷卻管道大體可視為連續(xù)的S型。為方便說明本發(fā)明構(gòu)造上的特征，本發(fā)明的冷卻套200的連續(xù)S型管可區(qū)分成下列三個部分:一順向管部210、一逆向管部220以及一轉(zhuǎn)折部230。其中，為了使電機受到完整的包覆，各個順向管部210與逆向管部220彼此平行排列，并分別沿著圓周方向圍繞。須注意到，此處所謂“平行”，按一般定義，不必限于直線的平行。此外，相對于起端而言，順向管部210與逆向管部220是沿著相反的圓周方向延伸(順向管部210沿著順時針方向延伸；而逆向管部220沿著逆時針方向延伸)，使得其管中的冷卻液以相反的方向流動。本發(fā)明的轉(zhuǎn)折部230連接于該順向管部210及逆向管部220之間，目的在使其中的冷卻液流動的方向轉(zhuǎn)彎180度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)最大的不同即在此轉(zhuǎn)折部230。在本發(fā)明中，流經(jīng)此轉(zhuǎn)折部230的冷卻液會出現(xiàn)大幅度的壓降，因此增加了流體流動的速度，使得流體的熱對流系數(shù)h值(W/m2k)進一步獲得提升。由于熱交換量與熱對流系數(shù)h值成正比，本發(fā)明的設(shè)計可大幅提升冷卻液與電機間的熱交換量，改善現(xiàn)有技術(shù)中螺旋型冷卻管道熱集中于管道出入口的問題(如圖1的A、B所示)ο
圖3A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的冷卻套立體視圖。圖3B是將圖3A的冷卻套“攤平”后的示意圖。在圖3B的實施例中，冷卻套300的連續(xù)S型管具有與圖2B的實施例大致相同的構(gòu)造，意即，同樣具有順向管部310、逆向管部320及轉(zhuǎn)折部330，然而與圖2B的實施例不同之處在于:此實施例中的連續(xù)S型管的各管具有不同尺寸的管徑。更明確地說，冷卻套300的連續(xù)S型管的各個順向管部/逆向管部的管徑大小由冷卻液入口 340至冷卻液出口 350逐漸縮減。在一般連續(xù)的長型冷卻管道中，冷卻液會逐漸吸收熱量而升溫，導(dǎo)致熱交換率逐漸衰減，而此實施例的目的即通過逐漸縮減管徑的方式增加流體的流速、提升其管徑末端的熱對流系數(shù)，以進一步減少熱集中于管徑末端的現(xiàn)象。必須說明的是，雖然此實施以逐漸遞減的管徑為例，然而在某些特殊的應(yīng)用上，可針對各種電機的發(fā)熱型態(tài)(即，熱集中常發(fā)生的區(qū)域)，對該連續(xù)S型管各部分的管徑做最佳化的設(shè)計，以盡可能維持穩(wěn)定、均衡的散熱效能。圖4A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的冷卻套立體視圖。圖4B為將圖4A的冷卻套”攤平”后的示意圖。圖4B的實施例的冷卻套400的連續(xù)S型管具有與圖4B的實施例大致相同的形狀與構(gòu)造，意即，同樣具有順向管部410、逆向管部420及轉(zhuǎn)折部430，然而與圖2B的實施例不同之處在于:此實施例中具有兩組連續(xù)S型管400L及400R。為方便說明，如圖所示，連續(xù)S型管400L及400R具有相同的尺寸(但個別的管長為圖2A及圖2B中連續(xù)S型管的一半)，并且分別覆蓋于電機的圓周的1/2。然而，在其他實施例中，兩連續(xù)S型管可分別覆蓋電機的不同部分且不必具有相同的尺寸。相較于圖2A及圖2B的實施例而言(假設(shè)兩者在入口的冷卻液有相同的溫度)，此實施例下的冷卻液是以較短的距離流出管道，進一步提升電機的整體均溫性能。此外，必須說明的是，本發(fā)明連續(xù)S型管的數(shù)量不必以此為限，在其他實施例中，冷卻套可具有兩組以上的連續(xù)S型管。舉例而言，當該連續(xù)S型管為N組，則各個連續(xù)S型管可分別覆蓋該電機的圓周的1/N。圖5A及圖5B即用以表示具有三組連續(xù)S型管的冷卻套500，由于其結(jié)構(gòu)特征已詳述于前文，故此處不再贅述。圖6A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的冷卻套立體視圖。圖6B是將圖6A的冷卻套“攤平”后的示意圖。與圖4A及圖4B相同的是，圖6A及圖6B的冷卻套600具有兩組連續(xù)S型管600E及6001。然而，本實施例的兩連續(xù)S型管600E及6001的轉(zhuǎn)折部630E及6301彼此具有不同的長度。如圖所示，連續(xù)S型管600E，其轉(zhuǎn)折部630E在自順向管部610E轉(zhuǎn)折90度后會沿著平行電機軸向的方向延伸一小段距離L，而后再轉(zhuǎn)折90度以接續(xù)該逆向管部620E。其中，該段距離L足以容納處于連續(xù)S型管6001的轉(zhuǎn)折部6301轉(zhuǎn)折于其中。在一較佳的實施例中，如圖所示，兩連續(xù)S型管600E及6001的冷卻液入口 640E及6401位于冷卻套600的相對的兩側(cè)，使得兩連續(xù)S型管600E及6001中的冷卻液以相反的方向流動。此做法的目的在使電機的散熱形態(tài)更為均勻，避免如現(xiàn)有技術(shù)的冷卻套般熱集中于冷卻管道末端的缺陷。圖7A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的冷卻套立體視圖。圖7B是將圖7A的冷卻套“攤平”后的示意圖。相似于圖4B實施例的形狀與構(gòu)造，圖7A及圖7B實施例的冷卻套700同樣具有兩組連續(xù)S型管700R及700L，而各個連續(xù)S型管700R及700L同樣具有順向管部710、逆向管部720及轉(zhuǎn)折部730。然而，與圖4B的實施例不同之處在于:本實施例的兩組連續(xù)S型管700R及700L彼此呈鏡像排列，其中兩組S型管道700R及700L的起端會合連通，并共用一冷卻液入口 740，而兩組S型管道700R及700L的終端亦會合連通，并共用一冷卻液出口 750。此實施例的優(yōu)點在于克服現(xiàn)有技術(shù)的螺旋型管道在冷卻液出入口附近出現(xiàn)熱集中的缺陷，并使電機的整體均溫性能更佳。圖8為依據(jù)本發(fā)明一實施例的雙層冷卻套的剖面示意圖。此實施例中的冷卻套800中具有較靠近電機的內(nèi)層LI以及位于其上的外層L2，而各層分別具有與前述任一實施例相同或近似的連續(xù)S型管，或為前述各種實施例的連續(xù)S型管的組合。不同層的連續(xù)型S型管分別圍繞具有不同半徑的圓周。在某些實施例中，各層可分別具有獨立的冷卻液入口及冷卻液出口，甚至可將不同層的冷卻液出入口分別設(shè)置于于冷卻套的相對的兩側(cè)，使得各層連續(xù)S型管的冷卻液以相反的方向流動，以解決現(xiàn)有技術(shù)熱集中的問題，并通過提升熱傳率的方式改善電機整體的熱性能。值得注意的是，為方便說明，此實施例以雙層冷卻套為例，然而在其他實施例中，冷卻套的層數(shù)不必以此實施例為限。值得注意的是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可依據(jù)本發(fā)明的精神，對前述實施例中的各種型態(tài)的冷卻套進行各種變更及組合，舉例而言，圖6A中互相纏繞的連續(xù)S型管型態(tài)，可與圖7A、圖7B中的鏡像排列且共用冷卻液出入口的連續(xù)S型管型態(tài)融合而產(chǎn)生另一種新型態(tài)的冷卻套，如圖9所示，此作法的目的除了能避免如現(xiàn)有技術(shù)的冷卻套般熱集中于冷卻管道兩端的缺陷，亦能有效改善冷卻管道整區(qū)的均溫性能，甚至均溫性能將比圖6A來的佳。然而，由于此類排列組合的型態(tài)不勝枚舉，故本文不再對其一一贅述。本發(fā)明雖以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可做些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視所附的權(quán)利要求范圍所界定的內(nèi)容為準。
權(quán)利要求
1.一種冷卻套，用以冷卻一電機，其特征在于，所述冷卻套包括: 一組或一組以上連續(xù)S型管道，包覆該電機，用以供冷卻液流通，各組所述連續(xù)S型管至少包括: 一順向管部及一逆向管部，分別沿平行且相反的圓周方向延伸；以及 一轉(zhuǎn)折部，連接于該順向管部及逆向管部之間。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻套，其中該一組或一組以上連續(xù)S型管的各順向管部及/或各逆向管部具有不均等的管徑。
3.如權(quán)利要求2所述的冷卻套，其中該一組或一組以上連續(xù)S型管的管徑由一冷卻液入口往一冷卻液出口遞減。
4.如權(quán)利要求1所述的冷卻套，其中該連續(xù)S型管為N組，分別覆蓋該電機的一部分。
5.如權(quán)利要求1所述的冷卻套，其中該連續(xù)S型管為N組，分別覆蓋該電機的圓周的1/N。
6.如權(quán)利要求1所述的冷卻套，其中該連續(xù)S型管為兩組，該兩組S型管道的起端會合并共用一冷卻液入口。
7.如權(quán)利要求1所述的冷卻套，其中該連續(xù)S型管為兩組，該兩組S型管道的終端會合并共用一冷卻液出口。
8.如權(quán)利要求1所述的冷卻套，其中該一組以上連續(xù)S型管道中任兩組連續(xù)S型管道的冷卻液具有相反的流動方向。
9.如權(quán)利要求1所述的冷卻套，其中該冷卻套包括一第一連續(xù)S型管道以及一第二連續(xù)S型管道，其中該第一連續(xù)S型管道的一第一順向管部、一第一逆向管部以及一第一轉(zhuǎn)折部圍繞該第二連續(xù)S型管道的一第二順向管部、一第逆向管部以及一第二轉(zhuǎn)折部。
10.如權(quán)利要求1所述的冷卻套，其中該一組或一組以上連續(xù)S型管分別圍繞具有不同半徑的圓周。
全文摘要
一種冷卻套，用以冷卻一電機。該冷卻套包括一組或一組以上連續(xù)S型管道，包覆該電機，用以供冷卻液流通，各連續(xù)S型管至少包括一順向管部及一逆向管部，分別沿平行且相反的圓周方向延伸；以及一轉(zhuǎn)折部，連接于該順向管部及逆向管部之間。本發(fā)明通過提升冷卻液的流速，克服有限的管道散熱面積及冷卻液流量對散熱效能的限制，提升了冷卻效率，達到了更好的散熱效果。
文檔編號H02K9/19GK103138486SQ201110376429
公開日2013年6月5日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者許宏成, 羅宏奇 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司