[發明專利]用于電系統的電絕緣熱傳導涂層及其沉積方法

有效

• 申請號: 201810153907.X
• 申請日: 2018-02-22
• 公開（公告）號: CN108448775B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 尹衛軍;A.R.杜加爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02K3/34
• 分類號: H02K3/34;H02K9/22
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 萬欣;譚祐祥

本發明涉及用于電系統的電絕緣熱傳導涂層及其沉積方法，具體而言，涉及一種電機，其包括具有沿軸向方向延伸的轉子芯的轉子組件和包繞轉子組件且與轉子組件同軸的定子組件。定子組件包括定子芯，該定子芯具有槽，該槽沿徑向方向延伸到定子芯的內表面中且從定子芯的第一端部表面沿軸向延伸至定子芯的第二端部表面。定子組件包括，設置在定子芯的相應槽內的定子線圈繞組，以及設置在定子芯和定子線圈繞組之間的第一電絕緣保形涂層。保形涂層包括浸漬有有效量(高于浸透閾值)的熱傳導陶瓷材料的聚合物基質，該熱傳導陶瓷材料越過第一涂層的厚度形成連續熱路徑。

技術領域

本文公開的本主題涉及電機(electric machine)，諸如電生成器(electricgenerator)和馬達，且更特別地，涉及改進電機的定子和/或轉子的電絕緣和熱耗散(heatdissipation)。

背景技術

某些電機(諸如電生成器和馬達)通常使用轉子和定子的組合來將旋轉能轉換成電能且反之亦然。生成器可包括帶槽的芯(例如，磁芯)，其具有設置在其槽中的電導體(例如，線圈繞組)，且芯或電導體與彼此電絕緣以防止導體接地至芯。例如，絕緣材料(諸如聚合物膜和絕緣紙)可用作槽襯套和/或接地壁絕緣件以提供在電機中的帶槽的芯和線圈繞組之間的電絕緣。然而，帶有良好介電性質的材料通常表現較差的熱傳導性，其阻礙了熱從定子/轉子的耗散。該較差熱耗散可導致功率生成效率和/或功率密度的降低，這是生成器的關鍵性能參數。

發明內容

在下面概述在范圍上與原始請求保護的發明相稱的某些實施例。這些實施例不意在限定請求保護的發明的范圍，而是這些實施例僅意在提供本發明的可能形式的簡要概述。事實上，本發明可包含與下文闡述的實施例類似或不同的多種形式。

在一種實施例中，電機包括具有沿軸向方向延伸的轉子芯的轉子組件和包繞轉子組件且與轉子組件同軸的定子組件。定子組件包括定子芯，該定子芯具有槽，該槽沿徑向方向延伸到定子芯的內表面中且從定子芯的第一端部表面沿軸向延伸至定子芯的第二端部表面。定子組件包括，設置在定子芯的相應槽內的定子線圈繞組，以及設置在定子芯和定子線圈繞組之間的第一電絕緣保形涂層(conformal coating)。保形涂層包括浸漬有有效量(高于浸透閾值(percolation threshold))的熱傳導陶瓷材料的聚合物基質，該熱傳導陶瓷材料越過第一涂層的厚度形成連續熱路徑。

在另一實施例中，一種制造電機的方法包括，經由電泳過程使用涂層漿(coatingslurry)保形地涂覆電機的定子組件的一部分，其中涂層漿包括裝載有熱傳導陶瓷材料的聚合物前體，且其中該部分包括定子芯、定子線圈或其組合的一部分。該方法包括，固化涂覆漿的聚合物前體，以將熱傳導陶瓷材料裝固在聚合物基質內，以在定子組件的部分上形成保形涂層。該方法還包括，將定子線圈裝載到定子芯的槽中，以形成定子組件，其中保形涂層使定子組件的定子線圈與定子芯電隔離，且其中有效量(高于浸透閾值)的熱傳導陶瓷材料存在于保形涂層中以越過保形涂層的厚度形成連續熱路徑。

在另一實施例中，電機構件包括沿構件的外表面的至少一部分設置的電泳沉積的保形涂層。保形涂層電絕緣且熱傳導，且包括按體積浸漬有大約6%至大約60%的熱傳導陶瓷材料的聚合物基質，該熱傳導陶瓷材料在涂層內形成連續熱路徑，其中熱傳導陶瓷材料的量至少部分地取決于熱傳導陶瓷材料的縱橫比和/或對準(alignment)。

實施方案1. 一種電機，包括：

轉子組件，其具有沿軸向方向延伸的轉子芯；

定子組件，其包繞所述轉子組件且與所述轉子組件同軸，包括：

定子芯，所述定子芯具有槽，該槽沿徑向方向延伸到所述定子芯的內表面中且從所述定子芯的第一端部表面沿軸向延伸至所述定子芯的第二端部表面；以及

定子線圈繞組，其設置在所述定子芯的相應槽中；以及