用于电系统的电绝缘热传导涂层及其沉积方法技术方案

本发明专利技术涉及用于电系统的电绝缘热传导涂层及其沉积方法，具体而言，涉及一种电机，其包括具有沿轴向方向延伸的转子芯的转子组件和包绕转子组件且与转子组件同轴的定子组件。定子组件包括定子芯，该定子芯具有槽，该槽沿径向方向延伸到定子芯的内表面中且从定子芯的第一端部表面沿轴向延伸至定子芯的第二端部表面。定子组件包括，设置在定子芯的相应槽内的定子线圈绕组，以及设置在定子芯和定子线圈绕组之间的第一电绝缘保形涂层。保形涂层包括浸渍有有效量(高于浸透阈值)的热传导陶瓷材料的聚合物基质，该热传导陶瓷材料越过第一涂层的厚度形成连续热路径。

【技术实现步骤摘要】
用于电系统的电绝缘热传导涂层及其沉积方法
本文公开的本主题涉及电机(electricmachine)，诸如电生成器(electricgenerator)和马达，且更特别地，涉及改进电机的定子和/或转子的电绝缘和热耗散(heatdissipation)。
技术介绍
某些电机(诸如电生成器和马达)通常使用转子和定子的组合来将旋转能转换成电能且反之亦然。生成器可包括带槽的芯(例如，磁芯)，其具有设置在其槽中的电导体(例如，线圈绕组)，且芯或电导体与彼此电绝缘以防止导体接地至芯。例如，绝缘材料(诸如聚合物膜和绝缘纸)可用作槽衬套和/或接地壁绝缘件以提供在电机中的带槽的芯和线圈绕组之间的电绝缘。然而，带有良好介电性质的材料通常表现较差的热传导性，其阻碍了热从定子/转子的耗散。该较差热耗散可导致功率生成效率和/或功率密度的降低，这是生成器的关键性能参数。
技术实现思路
在下面概述在范围上与原始请求保护的专利技术相称的某些实施例。这些实施例不意在限定请求保护的专利技术的范围，而是这些实施例仅意在提供本专利技术的可能形式的简要概述。事实上，本专利技术可包含与下文阐述的实施例类似或不同的多种形式。在一种实施例中，电机包括具有沿轴向方向延伸的转子芯的转子组件和包绕转子组件且与转子组件同轴的定子组件。定子组件包括定子芯，该定子芯具有槽，该槽沿径向方向延伸到定子芯的内表面中且从定子芯的第一端部表面沿轴向延伸至定子芯的第二端部表面。定子组件包括，设置在定子芯的相应槽内的定子线圈绕组，以及设置在定子芯和定子线圈绕组之间的第一电绝缘保形涂层(conformalcoating)。保形涂层包括浸渍有有效量(高于浸透阈值(percolationthreshold))的热传导陶瓷材料的聚合物基质，该热传导陶瓷材料越过第一涂层的厚度形成连续热路径。在另一实施例中，一种制造电机的方法包括，经由电泳过程使用涂层浆(coatingslurry)保形地涂覆电机的定子组件的一部分，其中涂层浆包括装载有热传导陶瓷材料的聚合物前体，且其中该部分包括定子芯、定子线圈或其组合的一部分。该方法包括，固化涂覆浆的聚合物前体，以将热传导陶瓷材料装固在聚合物基质内，以在定子组件的部分上形成保形涂层。该方法还包括，将定子线圈装载到定子芯的槽中，以形成定子组件，其中保形涂层使定子组件的定子线圈与定子芯电隔离，且其中有效量(高于浸透阈值)的热传导陶瓷材料存在于保形涂层中以越过保形涂层的厚度形成连续热路径。在另一实施例中，电机构件包括沿构件的外表面的至少一部分设置的电泳沉积的保形涂层。保形涂层电绝缘且热传导，且包括按体积浸渍有大约6%至大约60%的热传导陶瓷材料的聚合物基质，该热传导陶瓷材料在涂层内形成连续热路径，其中热传导陶瓷材料的量至少部分地取决于热传导陶瓷材料的纵横比和/或对准(alignment)。实施方案1.一种电机，包括：转子组件，其具有沿轴向方向延伸的转子芯；定子组件，其包绕所述转子组件且与所述转子组件同轴，包括：定子芯，所述定子芯具有槽，该槽沿径向方向延伸到所述定子芯的内表面中且从所述定子芯的第一端部表面沿轴向延伸至所述定子芯的第二端部表面；以及定子线圈绕组，其设置在所述定子芯的相应槽中；以及第一电绝缘保形涂层，其设置在所述定子芯和所述定子线圈绕组之间，其中所述保形涂层包括浸渍有高于浸透阈值的有效量的热传导陶瓷材料的聚合物基质，所述热传导陶瓷材料越过所述第一涂层的厚度形成连续热路径。实施方案2.根据实施方案1所述的电机，其特征在于，所述转子芯包括：槽，其沿径向方向延伸到所述转子芯的外表面中且从所述转子芯的第一端部表面沿轴向延伸至所述转子芯的第二端部表面；转子线圈绕组，其设置在所述转子芯的槽中；以及第二电绝缘保形涂层，其设置在所述转子芯和所述转子线圈绕组之间，其中所述保形涂层包括浸渍有高于浸透阈值的有效量的热传导陶瓷材料的聚合物基质，所述热传导陶瓷材料越过所述第二涂层的厚度形成连续热路径。实施方案3.根据实施方案1所述的电机，其特征在于，所述第一涂层具有在大约0.025毫米(mm)到大约0.5mm之间的厚度且大致没有孔隙或裂缝。实施方案4.根据实施方案1所述的电机，其特征在于，所述第一涂层具有至少3瓦特每米开尔文(W/mK)的热传导性。实施方案5.根据实施方案1所述的电机，其特征在于，所述聚合物基质包括液晶聚合物、热塑性聚合物、有机单体或低聚体、或其组合，且其中所述热传导陶瓷材料按体积包括大约6%至大约60%的第一涂层，其中所述热传导陶瓷材料的量至少部分地取决于所述热传导陶瓷材料的纵横比和/或对准。实施方案6.根据实施方案5所述的电机，其特征在于，所述热传导陶瓷材料包括氮化铝、氮化硼、钻石、氧化铝、或其组合。实施方案7.根据实施方案1所述的电机，其特征在于，所述热传导陶瓷材料包括具有大于大约500:1的高纵横比的第一颗粒。实施方案8.根据实施方案7所述的电机，其特征在于，所述热传导陶瓷材料还包括具有小于大约500:1的纵横比的第二颗粒。实施方案9.根据实施方案1所述的电机，其特征在于，所述第一电绝缘保形涂层设置在所述槽的表面、所述定子芯的第一端部表面和第二端部表面、所述定子线圈绕组、或其组合上。实施方案10.根据实施方案1所述的电机，其特征在于，所述电机是电生成器或电马达。实施方案11.根据实施方案8所述的电机，其特征在于，所述电机是车辆或飞行器的电生成器。实施方案12.一种制造电机的方法，包括：经由电泳过程使用涂层浆保形地涂覆所述电机的定子组件的一部分，其中所述涂层浆包括装载有热传导陶瓷材料的聚合物前体，且其中所述部分包括定子芯、定子线圈、或其组合的一部分；固化涂覆浆的聚合物前体，以将所述热传导陶瓷材料装固在聚合物基质内，以在所述定子组件的部分上形成保形涂层；以及将所述定子线圈装载到所述定子芯的槽中，以形成所述定子组件，其中所述保形涂层使所述定子组件的定子线圈与定子芯电隔离，且其中高于浸透阈值的有效量的热传导陶瓷材料存在于所述保形涂层中以越过所述保形涂层的厚度形成连续热路径。实施方案13.根据实施方案12所述的方法，其特征在于，所述方法包括：经由电泳过程利用涂层材料保形地涂覆所述电机的转子组件的一部分，其中所述部分包括转子芯、转子线圈、或其组合的一部分；固化所述涂层材料的聚合物前体，以将所述热传导陶瓷材料装固在聚合物基质内，以在所述转子组件的部分上形成第二保形涂层；以及将所述转子线圈装载到所述转子芯的槽中，以形成所述转子组件，其中所述第二保形涂层使所述转子组件的转子线圈与转子芯电隔离，且其中高于浸透阈值的有效量的热传导陶瓷材料存在于所述第二保形涂层中以越过所述第二保形涂层的厚度形成连续热路径。实施方案14.根据实施方案13所述的方法，其特征在于，所述方法包括，组合所述定子组件和所述转子组件，以形成生成器或马达。实施方案15.根据实施方案13所述的方法，其特征在于，所述定子组件的部分包括所述槽、所述定子芯的第一端部表面和第二端部表面、或其组合。实施方案16.根据实施方案13所述的方法，其特征在于，所述定子组件的部分包括线圈绕组。实施方案17.根据实施方案13所述的方法，其特征在于，所述保形涂层具有在大约0.025毫米(mm)到大约0.5mm之间的厚度且在固化之后大致本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机，包括：转子组件，其具有沿轴向方向延伸的转子芯；定子组件，其包绕所述转子组件且与所述转子组件同轴，包括：定子芯，所述定子芯具有槽，该槽沿径向方向延伸到所述定子芯的内表面中且从所述定子芯的第一端部表面沿轴向延伸至所述定子芯的第二端部表面；以及定子线圈绕组，其设置在所述定子芯的相应槽中；以及第一电绝缘保形涂层，其设置在所述定子芯和所述定子线圈绕组之间，其中所述保形涂层包括浸渍有高于浸透阈值的有效量的热传导陶瓷材料的聚合物基质，所述热传导陶瓷材料越过所述第一涂层的厚度形成连续热路径。

【技术特征摘要】
2017.02.16 US 15/4348931.一种电机，包括：转子组件，其具有沿轴向方向延伸的转子芯；定子组件，其包绕所述转子组件且与所述转子组件同轴，包括：定子芯，所述定子芯具有槽，该槽沿径向方向延伸到所述定子芯的内表面中且从所述定子芯的第一端部表面沿轴向延伸至所述定子芯的第二端部表面；以及定子线圈绕组，其设置在所述定子芯的相应槽中；以及第一电绝缘保形涂层，其设置在所述定子芯和所述定子线圈绕组之间，其中所述保形涂层包括浸渍有高于浸透阈值的有效量的热传导陶瓷材料的聚合物基质，所述热传导陶瓷材料越过所述第一涂层的厚度形成连续热路径。2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子芯包括：槽，其沿径向方向延伸到所述转子芯的外表面中且从所述转子芯的第一端部表面沿轴向延伸至所述转子芯的第二端部表面；转子线圈绕组，其设置在所述转子芯的槽中；以及第二电绝缘保形涂层，其设置在所述转子芯和所述转子线圈绕组之间，其中所述保形涂层包括浸渍有高于浸透阈值的有效量的热传导陶瓷材料的聚合物基质，所述热传导陶瓷材料越过所述第二涂层的厚度形成连续热路径。3.根据权利要求1所述的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹卫军，AR杜加尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US