阅读说明：本技术 水冷式马达驱动器一体机 (Water-cooled motor driver all-in-one machine ) 是由 林武辰 郭吉祥 施建仲 杨家祥 李翊猷 于 2019-06-05 设计创作，主要内容包括：一种水冷式马达驱动器一体机,包括一马达壳体以及一驱动器壳体。马达壳体包括一马达壳体内壁、一马达壳体外壁、一进水口、一散热流道以及一出水口。马达壳体内壁包围并容置一马达组件。马达壳体外壁包围马达壳体内壁,其中马达壳体外壁的外侧具有一第一连接面。进水口设置于马达壳体外壁。散热流道的一端连接于进水口,且接触并容置于马达壳体内壁与马达壳体外壁之间。出水口连接于散热流道的另一端并设置于马达壳体外壁。驱动器壳体容置一驱动器组件。驱动器壳体的外侧具有一第二连接面,且第二连接面连接并贴合第一连接面。(A water-cooled motor-driver all-in-one machine comprises a motor shell and a driver shell. The motor shell comprises a motor shell inner wall, a motor shell outer wall, a water inlet, a heat dissipation flow channel and a water outlet. The inner wall of the motor shell surrounds and accommodates a motor assembly. The outer wall of the motor shell surrounds the inner wall of the motor shell, wherein the outer side of the outer wall of the motor shell is provided with a first connecting surface. The water inlet is arranged on the outer wall of the motor shell. One end of the heat dissipation flow channel is connected to the water inlet and is in contact with and accommodated between the inner wall of the motor shell and the outer wall of the motor shell. The water outlet is connected with the other end of the heat dissipation flow channel and arranged on the outer wall of the motor shell. The driver housing houses a driver assembly. The outer side of the driver shell is provided with a second connecting surface, and the second connecting surface is connected with and attached to the first connecting surface.)

水冷式马达驱动器一体机

技术领域

本揭露主要关于一种水冷式马达及驱动器，尤指一种水冷式马达驱动器一体机。

背景技术

电动马达已广泛地应用于泵浦、液压机、或者汽车及摩托车等各式工具。一般而言，电动马达会产生大量的热量，故需利用一冷却系统进行散热。此外，电动马达一般是利用一个驱动器进行控制，且需要对电动马达以及驱动器供应大量的电力。因此，需要利用另一冷却系统对驱动器进行散热。

然而，另用两个冷却系统分别对电动马达以及驱动器进行散热，会导致制作成本增加且占用过多的体积。因此，虽然目前的电动马达及其冷却系统符合了其使用的目的，但尚未满足许多其他方面的要求。因此，需要提供电动马达及其冷却系统的改进方案。

发明内容

本揭露提供了一种水冷式马达驱动器一体机，可具有较小的体积、较少的制作成本，并可提升散热效率及功率密度。

本揭露提供了一种水冷式马达驱动器一体机，包括一马达壳体以及一驱动器壳体。马达壳体包括一马达壳体内壁、一马达壳体外壁、一进水口、一散热流道以及一出水口。马达壳体内壁包围并容置一马达组件。马达壳体外壁包围马达壳体内壁，且马达壳体外壁的外侧具有一第一连接面。进水口设于马达壳体外壁。散热流道一端连接于进水口，且接触并容置于马达壳体内壁与马达壳体外壁之间。出水口连接于散热流道另一端并设置于马达壳体外壁。驱动器壳体容置一驱动器组件。驱动器壳体的外侧具有一第二连接面，且第二连接面连接并贴合第一连接面。散热流道具有一冷却区段，且冷却区段对应第一连接面配置。

于一些实施例中，第一连接面及第二连接面均为平面，且散热流道的冷却区段对应于第一连接面为蜿蜒配置。

于一些实施例中，第二连接面为平面。散热流道的冷却区段对应于第一连接面为蜿蜒配置。散热流道的冷却区段的部分与第一连接面重叠。

于一些实施例中，水冷式马达驱动器一体机还包括一密封环，设置于第一连接面以及第二连接面之间。于一些实施例中，水冷式马达驱动器一体机还包括一导热材料，设置于第一连接面以及第二连接面之间。

于一些实施例中，水冷式马达驱动器一体机还包括一顶部，设置及覆盖于马达壳体内壁以及马达壳体外壁之上，且包围并容置一电连接器，其中电连接器电性连接于马达组件以及驱动器组件。

于一些实施例中，一冷却液体循环于散热流道内。

本揭露提供了一种水冷式马达驱动器一体机，包括一马达壳体内壁、一马达壳体外壁、一进水口、一散热流道以及一出水口。马达壳体内壁包围并容置一马达组件。马达壳体外壁包围马达壳体内壁。马达壳体外壁的外侧具有一容置槽，以容置一驱动器组件。进水口设置于马达壳体外壁。散热流道一端连接于进水口，接触并容置于马达壳体内壁与马达壳体外壁之间。出水口连接于散热流道另一端并设置于马达壳体外壁。

容置槽包括一连接面、一环状侧壁以及一盖板。连接面上贴附驱动器组件。环状侧壁连接于连接面。盖板连接于环状侧壁，并与连接面、环状侧壁共同包围驱动器组件。散热流道具有一冷却区段，且冷却区段对应连接面配置。

于一些实施例中，水冷式马达驱动器一体机还包括一密封环，设置于容置槽的环状侧壁以及盖板之间。

于一些实施例中，水冷式马达驱动器一体机还包括一顶部。顶部设置及覆盖于马达壳体内壁以及马达壳体外壁之上，且包围并容置一电连接器。电连接器电性连接于马达组件以及驱动器组件。于一些实施例中，顶部具有连通于容置槽的一容置空间，且电连接器设置于容置空间内。

于一些实施例中，一冷却液体循环于散热流道内。

综上所述，本揭露的水冷式马达驱动器一体机，可利用一个水冷系统同时对于马达组件以及驱动器组件进行散热，进而使得水冷式马达驱动器一体机可节省制作成本以及体积，且提升散热效率及功率密度。

附图说明

当结合附图阅读时，可从以下详细描述中良好地理解本揭露的各方面。应注意的是，根据本产业的一般作业，附图并未必按照比例绘制。事实上，可能任意的放大或缩小元件的尺寸，以做清楚的说明。

图1为本揭露的水冷式马达驱动器一体机的第一实施例的立体图；

图2为本揭露的水冷式马达驱动器一体机的第一实施例的分解图；

图3为本揭露的马达壳体的第一实施例的部分立体图；

图4为本揭露的马达壳体以及驱动器壳体的第一实施例的示意图；

图5为本揭露的水冷式马达驱动器一体机的第二实施例的分解图；

图6为本揭露的马达壳体以及驱动器壳体的第二实施例的示意图；

图7为本揭露的水冷式马达驱动器一体机的第三实施例的立体图；

图8为本揭露的水冷式马达驱动器一体机的第三实施例的分解图；

图9为本揭露的马达壳体以及驱动器壳体的第三实施例的示意图。

【符号说明】

水冷式马达驱动器一体机1

马达组件10

定子11

转子12

电连接器13

动力输出机构14

输出轴141

马达壳体20

底座21

马达壳体内壁22

马达壳体外壁23

第一连接面(连接面)231

容置槽232

环状侧壁233

第三连接口(连接口)234

顶部24

上本体241

容置空间2411

第一连接口2412

上盖板242

密封环25、26

盖板27

密封环28

驱动器组件30

驱动电连接器31

驱动器壳体40

本体部41

第二连接面411

容置空间412

第二连接口413

导线孔414

盖板42

密封环43

旋转轴AX1

延伸方向D1

法向D2

冷却液体L1

导热材料M1

容置空间S1

进水口T1

散热流道T2

输入区段T21

冷却区段T22

环绕区段T23

出水口T3

具体实施方式

以下的说明提供了许多不同的实施例、或是例子，用来实施本揭露的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本揭露，其仅作为例子，而并非用以限制本揭露。例如，第一特征在一第二特征上或上方的结构的描述包括了第一和第二特征之间直接接触，或是以另一特征设置于第一和第二特征之间，以致于第一和第二特征并不是直接接触。

此外，本说明书于不同的例子中沿用了相同的元件标号及/或文字。前述的沿用仅为了简化以及明确，并不表示于不同的实施例以及设定之间必定有关联。

于此使用的空间上相关的词汇，例如上方或下方等，仅用以简易描述附图上的一元件或一特征相对于另一元件或特征的关系。除了附图上描述的方位外，包括于不同的方位使用或是操作的装置。此外，附图中的形状、尺寸、以及厚度可能为了清楚说明的目的而未依照比例绘制或是被简化，仅提供说明的用。

图1为本揭露的水冷式马达驱动器一体机1的第一实施例的立体图。图2为本揭露的水冷式马达驱动器一体机1的第一实施例的分解图。水冷式马达驱动器一体机(水冷式马达系统)1包括一马达组件10、一马达壳体20、一驱动器组件30以及一驱动器壳体40。马达组件10设置于马达壳体20内。于本实施例中，马达组件10可为一电动马达。

马达组件10可包括一定子(stator)11、一转子(rotor)12、一电连接器13、以及一动力输出机构14。需说明的是本揭露以内转子式电动马达为例，故定子11可环绕转子12设置，但并非用以限制本揭露，例如外转子式电动马达亦可适用本揭露的架构。转子12可沿一旋转轴AX1相对于定子11旋转。于本实施例中，定子11可用以提供一磁力于转子12，且上述磁力可驱动转子12旋转。

电连接器13设置于马达壳体20内，且可电性连接于定子11。当透过电连接器13提供电力于定子11时，定子11产生磁力并驱动转子12旋转。动力输出机构14可连接于转子12。当转子12转动时，带动上述动力输出机构14作动。于本实施例中，动力输出机构14可包括一输出轴(shaft)141，当转子12转动时，转子12可驱动输出轴141转动。举例而言，输出轴141可连接一工具机或是交通工具，借以提供动力于工具机或是交通工具。于一些实施例中，输出轴141的转速可与转子12的转速相同或是不同。

驱动器组件30设置于驱动器壳体40内，且电性连接于电连接器13。驱动器组件30可经由电连接器13供应电力至马达组件10的定子11。此外，驱动器组件30可用以产生一控制讯号，用以控制马达组件10的启动、停止、旋转角度及/或转速，但并不以此为限。驱动器组件30所产生的控制讯号可经由电连接器13传输至马达组件10的定子11。

为本于本实施例中，马达壳体20包括一底座21、一马达壳体内壁22、一马达壳体外壁23以及一顶部24。动力输出机构14可设置于底座21内，且输出轴141的一部分可穿过底座21至马达壳体20外。马达壳体内壁22可设置于底座21之上。于本实施例中，延伸方向D1可平行于旋转轴AX1。于一些实施例中，马达壳体内壁22可与底座21一体成形，且可具有相同的材质。于一些实施例中，马达壳体内壁22以及底座21可由导热材质所制成，例如金属或陶瓷，但并不以此为限。

于本实施例中，马达壳体内壁22可包围并容置马达组件10。马达壳体内壁22可为一中空圆柱状结构，且可沿延伸方向D1延伸。马达壳体内壁22可定义并形成一容置空间S1。旋转轴AX1可通过容置空间S1的几何中心。马达组件10的定子11以及转子12可放置于容置空间S1内。此外，定子11可连接及固定于马达壳体内壁22的内侧，亦即容置空间S1外缘。因此，于本实施例中，马达组件10所产生的热可直接传递至马达壳体内壁22，借以对马达组件10进行散热。

马达壳体外壁23可设置于底座21上，且可包围马达壳体内壁22。于本实施例中，马达壳体外壁23可具有接触于驱动器壳体40的一第一连接面231。第一连接面231的切线方向可沿延伸方向D1延伸。于一些实施例中，马达壳体外壁23是可拆卸地设置于底座21及/或马达壳体内壁22之上，借以便利水冷式马达驱动器一体机1的组装及/或维修。马达壳体外壁23可由导热材质所制成，例如金属或陶瓷，但并不以此为限。于本实施例中，马达壳体内壁22所产生的热可间接传递至马达壳体外壁23，借以对马达组件10进行散热。

顶部24可设置及覆盖于马达壳体内壁22以及马达壳体外壁23之上。顶部24可为一中空结构，且包围并容置电连接器13。于一些实施例中，顶部24是可拆卸地设置及覆盖于马达壳体内壁22及/或马达壳体外壁23之上，借以便利水冷式马达驱动器一体机1的维修。于本实施例中，顶部24可包括一上本体241以及一上盖板242。上本体241内部包括一容置空间2411以及一第一连接口2412。电连接器13可放置于容置空间2411内，且第一连接口2412连通于容置空间2411。上盖板242是可拆卸地设置于上本体241之上，并覆盖容置空间2411。

驱动器壳体40设置并贴接于马达壳体20。驱动器壳体40内部可为一中空结构，并用以容纳驱动器组件30。驱动器壳体40可包括一本体部41、一盖板42以及一密封环43。本体部41的外侧具有一第二连接面411。第二连接面411连接并贴合马达壳体20的第一连接面231。第二连接面411可平行于第一连接面231，亦即第二连接面411的切线方向可沿延伸方向D1延伸。于本实施例中，第一连接面231以及第二连接面411可均为光滑平面，但并不以此为限。此外，第一连接面231接触至少70％以上的第二连接面411的面积，但并不以此为限。

于本实施例中，本体部41及/或盖板42可由导热材质所制成，例如金属或陶瓷，但并不以此为限。驱动器组件30连接并贴合本体部41中空结构内的对应位置，因此驱动器组件30所产生的热可直接传导至本体部41，且本体部41的热亦可经由第二连接面411以及第一连接面231直接传导至马达壳体外壁23。

于本实施例中，可还包括将一导热材料M1涂布于第一连接面231及/或第二连接面411之间。于部分实施例中，导热材料M1分布于至少70％以上第一连接面231及/或第二连接面411的面积。换句话说，第一连接面231经由导热材料M1间接接触于第二连接面411。于一些实施例中，可不需要导热材料M1，此时第一连接面231直接接触第二连接面411，如同前述。

于本实施例中，驱动器壳体40的本体部41可具有一容置空间412以及一第二连接口413。驱动器组件30可设置于容置空间412内。第二连接口413，形成于第二连接面411，且可连通于容置空间412。因此，于驱动器壳体40内的驱动器组件30配合的导线或讯号线(图未示)可经由第二连接口413以及马达壳体20的第一连接口2412，连接于顶部24内的电连接器13。

于本实施例中，马达壳体20可还包括一密封环25，设置于上本体241以及驱动器壳体40的本体部41的第二连接面411之间。密封环25可用以防止冷却液体L1(如图3及图4所示)或水等液体经由第一连接口2412流入顶部24内，借以防止电连接器13短路。此外，密封环25亦可用以防止冷却液体L1或水等液体经由驱动器壳体40的第二连接口413流入驱动器壳体40内，且以防止驱动器组件30短路。

驱动器壳体40的本体部41可还包括一或多个导线孔414。导线(图未示)可自驱动器壳体40外部经由导线孔414连接于驱动器组件30，用以供应驱动器电力于驱动器组件30。

驱动器壳体40的盖板42是可拆卸地设置于本体部41上，且覆盖容置空间412。密封环43设置于本体部41以及盖板42之间。密封环43可用以防止冷却液体L1及水等液体经由本体部41以及盖板42之间流入容置空间412内，且以防止驱动器组件30短路。

驱动器组件30可包括一驱动电连接器31，设置于盖板42上。驱动电连接器31可耦接于一外部控制设备(图未示)，并接收控制设备所传输的操作讯号。

图3为本揭露的马达壳体20的第一实施例的部分立体图。图4为本揭露的马达壳体20以及驱动器壳体40的第一实施例的示意图。如图2至图4所示，马达壳体20还包括一进水口T1、一散热流道T2以及一出水口T3。进水口T1连通并设置于马达壳体外壁23。散热流道T2一端连接于进水口T1。散热流道T2可接触并容置马达壳体内壁22及马达壳体外壁23之间。换句话说，散热流道T2可部分形成于马达壳体内壁22，或是部分形成于马达壳体外壁23。于一些实施例中，部分的散热流道T2形成于马达壳体内壁22，且部分的散热流道T2形成于马达壳体外壁23。于本实施例中，散热流道T2环绕设置于马达壳体内壁22的外表面。出水口T3连通并设置于马达壳体外壁23，且连接于散热流道T2另一端。

于本实施例中，进水口T1可经由一管路连接于一外部水泵(图未示)。外部水泵供应冷却液体L1进入进水口T1。冷却液体L1经由进水口T1流入至散热流道T2内并循环流动。于散热流道T2内的冷却液体L1经由出水口T3排出。出水口T3可经由另一管路连接回流至水泵，以使冷却液体L1循环流动于散热流道T2内。

于本实施例中，散热流道T2具有一输入区段T21、一冷却区段T22以及一环绕区段T23。输入区段T21连接于进水口T1以及冷却区段T22。输入区段T21可形成于马达壳体内壁22及/或马达壳体20之外(例如连接于水泵入水端的管路)。由于马达壳体内壁22可为一中空圆柱状结构，因此，输入区段T21可为弧形，但并不以此为限。

冷却区段T22对应马达壳体20的第一连接面231配置，且冷却区段T22的两端分别连接于输入区段T21以及环绕区段T23。于本实施例中，散热流道T2的冷却区段T22对应于第一连接面231为蜿蜒配置。此外，冷却区段T22与第一连接面231分离或保持一适当距离。冷却区段T22可沿着平行于第一连接面231的一平面延伸配置。换句话说，冷却区段T22可沿垂直于第一连接面231的一法向D2延伸配置。于本实施例中，第一连接面231的法向D2可垂直于延伸方向D1。此外，冷却区段T22于第一连接面231投影的一截面积大于50％的第一连接面231的面积。上述截面积于平行于第一连接面231的一平面上进行测量。

于本实施例中，由于冷却区段T22沿着第一连接面231蜿蜒配置并延伸，且冷却液体L1于冷却区段T22内循环流动，因此冷却液体L1可带走自驱动器壳体40传导至马达壳体外壁23的热量，进而对驱动器组件30进行散热。

环绕区段T23的两端分别连接于冷却区段T22以及出水口T3。环绕区段T23可形成于马达壳体内壁22及/或马达壳体20外壳。于本实施例中，环绕区段T23可为一螺旋形结构。环绕区段T23可环绕于旋转轴AX1，且螺旋式朝向延伸方向D1延伸。于本实施例中，环绕区段T23环绕至少两圈旋转轴AX1，亦即环绕至少两圈马达组件10的外侧。

于本实施例中，由于环绕区段T23沿着马达壳体内壁22螺旋状延伸，且冷却液体L1于环绕区段T23内循环流动，因此冷却液体L1可带走马达组件10传导至马达壳体内壁22以及马达壳体外壁23的热量，进而对马达组件10进行散热。此外，通过本揭露的马达壳体20以及驱动器壳体40的设计，使得驱动器组件30所产生的热可利用循环于马达壳体20内的冷却系统进行散热，不需要另外针对驱动器组件30配置另一冷却装置，进而可节省水冷式马达驱动器一体机1的制作成本。此外，本揭露的散热流道T2均可与马达壳体20表面贴接，而马达壳体20是由导热材质所制成，故可达到较佳散热效率。此外，此实施例为分体组装且各自独立，具有易于拆换、维修便利等优点。

图5为本揭露的水冷式马达驱动器一体机1的第二实施例的分解图。图6为本揭露的马达壳体20以及驱动器壳体40的第二实施例的示意图。第二实施例与第一实施例具有相似的结构，实质相同的部分将酌予简化说明。本实施例中，散热流道T2的冷却区段T22的部分可与第一连接面231重叠。换句话说，冷却区段T22可部分形成于第一连接面231。而驱动器壳体40的第二连接面411可覆盖于外露的冷却区段T22，且可与外露的冷却区段T22连接及贴合，进一步提高散热效率及功率密度。

因此，于本实施例中，外露的冷却区段T22(内的冷却液体L1)可直接接触驱动器壳体40，进而直接带走驱动器组件30传导至驱动器壳体40的热量。因此，可进一步增进冷却液体L1对于驱动器组件30的散热效能。

于一些实施例中，冷却区段T22的部分与第二连接面411重叠。换句话说，冷却区段T22可更深入地形成于第二连接面411。因此，可更增加重叠于第二连接面411的冷却区段T22(的冷却液体L1)对于驱动器壳体40的接触面积，借以进一步增进冷却液体L1对于驱动器组件30的散热效能。

于本实施例中，马达壳体20可还包括一密封环26，密封环26一侧设置于马达壳体外壁23的第一连接面231。密封环26另一侧可连接于驱动器壳体40的第二连接面411。借此设计，密封环26可用以防止冷却区段T22内的冷却液体L1经由第一连接面231以及第二连接面411之间的缝隙流出，保护马达组件10或驱动器组件30不致短路。第二实施例实施例与前述第一实施例类似，均为分体组装形式，其附加优点不再赘述。

图7为本揭露的水冷式马达驱动器一体机1的第三实施例的立体图。图8为本揭露的水冷式马达驱动器一体机1的第三实施例的分解图。图9为本揭露的马达壳体20以及驱动器壳体40的第三实施例的示意图。第三实施例与第一实施例具有相似的结构，实质相同的部分将酌予简化说明。于第三实施例中，水冷式马达驱动器一体机1可不包括驱动器壳体40。马达壳体内壁22包围并容置马达组件10。马达壳体外壁23包围马达壳体内壁22。

于本实施例中，马达壳体外壁23的外侧还具有一容置槽232，以容置驱动器组件30。容置槽232包括第一连接面(连接面)231、环状侧壁233以及盖板27，且驱动器组件30可贴附于第一连接面(连接面)231相对马达组件10的异侧上。环状侧壁233连接于第一连接面(连接面)231。于本实施例中，环状侧壁233可垂直或是大致垂直于第一连接面(连接面)231，并与第一连接面(连接面)231共同定义并形成容置槽232，以容置驱动器组件30。

于本实施例中，马达壳体外壁23可连接于顶部24。马达壳体外壁23可具有一第三连接口(连接口)234。第三连接口(连接口)234可连通于容置槽232。第三连接口(连接口)234可对应于第一连接口2412。换句话说，容置槽232可经由第三连接口(连接口)234以及第一连接口2412连通于容置空间2411。

马达壳体20可还包括一盖板27以及一密封环28。盖板27是可拆卸地设置及连接于环状侧壁233。盖板27与第一连接面(连接面)231、环状侧壁233共同定义容置槽232并包围驱动器组件30。密封环28设置于环状侧壁233以及盖板27之间。密封环28可用以防止冷却液体L1及水等液体经由环状侧壁233以及盖板27之间流入容置槽232内。

于本实施例中，由于驱动器组件30直接设置于马达壳体外壁23的容置槽232内，贴接第一连接面(连接面)231，因此驱动器组件30所产生的热量可直接传递于马达壳体外壁23，且可经由马达壳体20内的散热流道T2的冷却液体L1进行散热，进而可增进驱动器组件30的散热效率及功率密度。此外，于本实施例中，由于可不包括驱动器壳体40，因此可简化水冷式马达驱动器一体机1的组装及成本，且一体式非贴接设计除强化结构，亦收减少防水介面之效。此外，本实施例为一体式组装结构，具有可共用模具、减少材料及减少组装成本等优点。

上述已揭露的特征能以任何适当方式与一或多个已揭露的实施例相互组合、修饰、置换或转用，并不限定于特定的实施例。本揭露的一些实施例提供优于现有技术的优点，但应理解，其他实施例可提供不同的优点。于本揭露中不需要讨论所有的优点，并且并非所有实施例都需要特定的优点。多种优点可呈现于一些实施例中。

综上所述，本揭露的水冷式马达驱动器一体机，可利用一个水冷系统同时对于马达组件以及驱动器组件进行散热，进而使得水冷式马达驱动器一体机可节省制作成本以及体积，且提升散热效率及功率密度。

本揭露的实施例及其优点揭露如上，但应了解的是，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本揭露的精神和范围内，当可作更动、替代与润饰。此外，本揭露的保护范围并未局限于说明书内所述特定实施例中的制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，任何所属技术领域中具有通常知识者可从本揭露揭示内容中理解现行或未来所发展出的制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，只要可以在此处所述实施例中实施大抵相同功能或获得大抵相同结果皆可根据本揭露使用。因此，本揭露的保护范围包括上述制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤。另外，每一申请专利范围构成个别的实施例，且本揭露的保护范围也包括各个申请专利范围及实施例的组合。