利用涂层材料的冷却剂流分布制造技术

本公开涉及利用涂层材料的冷却剂流分布。公开了一种电机。所述电机包括定子芯，所述定子芯位于变速驱动桥壳体内并具有无通道的外表面部分。所述电机还包括：一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层，限定围绕定子芯的外周缠绕的边界；一个或更多个亲油或亲水涂层，位于边界内的一部分上，并被构造为引导冷却剂在边界内的亲油或亲水涂层上流动。

【技术实现步骤摘要】
利用涂层材料的冷却剂流分布
本公开涉及例如在电机和/或逆变器中使用涂层材料进行冷却剂流分布。
技术介绍
诸如电机和电力逆变器的电子装置的功率密度正在持续增大以满足降低重量和成本的目标。为了满足这些目标，提高电子装置的效率和性能通常是重要的。电机的性能和效率通常受到铜绕组的温度约束和/或应克服气隙中的摩擦损耗的最大电流的限制。对于电机热管理，在电机的端部绕组上保持均匀的冷却剂(例如，水/乙二醇、油或自动变速器流体)流动来消除局部热点会是重要的。电力逆变器的性能和效率通常受到绝缘栅双极晶体管(IGBT)和/或二极管的热约束的限制。对于逆变器热管理，可使用液体冷板来冷却逆变器内部的部件，诸如IGBT、二极管、焊料层(solderlayer)等。
技术实现思路
根据实施例，公开了一种电机。所述电机包括定子芯，所述定子芯位于变速驱动桥壳体内并具有无通道的外表面部分。所述电机还包括：一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层，限定围绕定子芯的外周缠绕的边界；一个或更多个亲油或亲水涂层，位于边界内的一部分上，并被构造为引导冷却剂在边界内的亲油或亲水涂层上流动。在一个或更多个实施例中，所述一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层可限定间隔开的至少两个边界线以引导冷却剂在至少一个直线冷却剂流动路径上流动。所述一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层可限定间断的边界以引导冷却剂在多个冷却剂流动路径上流动。进一步地，所述间断的边界可包括形成主冷却剂流动路径的间隔开的至少两个边界线以及位于所述主冷却剂流动路径的一部分中并形成一个或更多个次级冷却剂流动路径的至少一个边界，以将冷却剂引导至定子芯的目标区域。所述一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层可限定曲折的边界以引导冷却剂在曲折的冷却剂流动路径上流动。在一个或更多个实施例中，所述一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层分别可以是与油基冷却剂或水基冷却剂具有至少130度的接触角的超疏油或超疏水涂层。所述冷却剂可以是自动变速器流体。根据实施例，公开了一种电机。所述电机包括：定子芯，位于变速驱动桥壳体内并具有无通道的外表面部分；一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层。所述一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层限定围绕所述定子芯的外周缠绕的边界并被构造为引导冷却剂在边界内的一部分上流动。在一个或更多个实施例中，所述电机还可包括位于边界内的一部分上并被构造为在所述边界内引导冷却剂的一个或更多个亲油或亲水涂层。所述一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层可限定间隔开的至少两个边界线以引导冷却剂在所述外表面部分上的至少一个直线冷却剂流动路径上流动。所述一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层可限定间断的边界，所述间断的边界包括形成主冷却剂流动路径的间隔开的至少两个边界线以及位于所述主冷却剂流动路径的一部分中并在外表面部分上形成一个或更多个次级冷却剂流动路径的至少一个边界。进一步地，所述一个或更多个次级冷却剂流动路径可将冷却剂引导至所述定子芯的端部绕组。在一个或更多个实施例中，所述一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层可限定曲折的边界以引导冷却剂在所述外表面部分上的曲折的冷却剂流动路径上流动。所述一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层分别可以是与油基冷却剂或水基冷却剂具有至少130度的接触角的超疏油或超疏水涂层。所述冷却剂可以是自动变速器流体。根据实施例，一种方法包括：将一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层涂覆到定子芯的外表面部分。所述一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层限定围绕定子芯的外周缠绕的边界并且被构造为引导冷却剂在边界内流动。在一个或更多个实施例中，所述方法可以进一步包括：将一个或更多个亲油或亲水涂层涂覆到边界内的外表面部分以引导冷却剂在边界内流动。所述一个或更多个亲油或亲水涂层可以通过喷涂来涂覆。所述一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层可以通过喷涂来涂覆。所述一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层分别可以是与油基冷却剂或水基冷却剂具有至少130度的接触角的超疏油或超疏水涂层。附图说明图1A是示出电气化车辆的示例的示意图。图1B是示例性的电机的透视图。图2是具有至少130度的接触角的超疏水(或超疏油)涂层表面上的水(或油)的液滴的示意图。图3是在两个涂层边界之间形成的示例性的冷却剂通道的俯视图。图4是根据实施例的由(超)疏油或疏水涂层形成的冷却剂通道的图像。图5是具有电机的变速驱动桥壳体的透视图。图6A、图6B、图6C、图6D、图6E和图6F分别是可利用(超)疏油或疏水涂层形成的冷却剂通道的形状或图案的示例，包括直线的、多通道的、曲折的、具有次级流动的渐扩的、渐扩-渐缩的和中央供给的。图7A、图7B、图7C和图7D分别是具有形成冷却剂通道形状或图案的(超)疏油或疏水涂层的定子芯外表面的正视图，所述冷却剂通道形状或图案包括单个流动路径、多个流动路径、中央供给路径和具有次级流动的渐扩的。具体实施方式根据需要，在此公开本专利技术的详细实施例；然而，应当理解的是，所公开的实施例仅是本专利技术的示例，本专利技术可按照各种和替代的形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为教导本领域技术人员以多种形式应用本专利技术的代表性基础。一些电机(例如，用于混合动力车辆或电动车辆的电机)在恶劣条件下运行。恶劣条件可能包括温度、湿度、气流和碎片。恶劣条件可能归因于多个环境方面，而电机的需求(例如，对尺寸、配置、输入功率和输出功率的约束)可使所述多个环境方面进一步恶化。为了帮助减少在电机运行期间产生的热，可以使用冷却系统。冷却系统可以包括围绕电机的绕组和部件流动的流体。在一些情况下，流体与电机的绕组和部件接触。随后流体可以(例如)通过散热器来循环以从电机去除一些热。例如，在一些汽车系统中，电机利用自动变速器流体(ATF)进行冷却，ATF围绕绕组和部件循环，然后循环至散热器。通常，电机被构造成使得在定子和包含电机的变速驱动桥壳体之间形成间隙。该间隙由于热接触阻力而使电机最大温度增加。因此，减小间隙中的旋转阻力和摩擦是提高电机性能的重要方面。旋转阻力包括空气或其它液体与转子表面的摩擦。定子外表面和变速驱动桥之间的间隙可容纳冷却剂流以增加定子外表面上的热性能。根据本公开的一个或更多个实施例，通过涂覆包括“排斥”涂层和“润湿”涂层的先进涂层材料来降低阻力和摩擦。例如，排斥涂层包括疏油、超疏油、疏水和超疏水涂层。润湿涂层包括亲油、超亲油、亲水和超亲水涂层。排斥涂层和润湿涂层两者都可涂覆到电机以提高效率。先进的涂层成分将增大或减小ATF(或其它液体)与涂覆表面的接触角。图1A描绘了在此称为车辆的PHEV的示例的示意图。车辆12可包括机械地连接到混合动力变速器16的一个或更多个电机14。电机14能够作为马达或发电机运转。此外，混合动力变速器16可机械地连接到发动机18。混合动力变速器16还可机械地连接到驱动轴20，驱动轴20机械地连接到一组车轮22。电机14能够在发动机18开启或关闭时提供推进和减速的能力。电机14还可用作发电机并可通过回收在摩擦制动系统中通常将作为热损失掉的能量而提供燃料经济效益。由于混合动力电动车辆12可在某些状况下以电动模式或混合动力模式运转以减少车辆12的总燃料消耗，因此电机14还本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机，包括：定子芯，位于变速驱动桥壳体内，并具有无通道的外表面部分；一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层，限定围绕定子芯的外周缠绕的边界；一个或更多个亲油或亲水涂层，位于边界内的一部分上，并被构造为引导冷却剂在边界内的亲油或亲水涂层上流动。

【技术特征摘要】
2017.03.29 US 15/473,0541.一种电机，包括：定子芯，位于变速驱动桥壳体内，并具有无通道的外表面部分；一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层，限定围绕定子芯的外周缠绕的边界；一个或更多个亲油或亲水涂层，位于边界内的一部分上，并被构造为引导冷却剂在边界内的亲油或亲水涂层上流动。2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层限定间隔开的至少两个边界线以引导冷却剂在至少一个直线冷却剂流动路径上流动。3.根据权利要求1所述的电机，其中，所述一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层限定间断的边界以引导冷却剂在多个冷却剂流动路径上流动。4.根据权利要求3所述的电机，其中，所述间断的边界包括形成主冷却剂流动路径的间隔开的至少两个边界线以及位于所述主冷却剂流动路径的一部分中并形成一个或更多个次级冷却剂流动路径的至少一个边界，以将冷却剂引导至定子芯的目标区域。5.根据权利要求1所述的电机，其中，所述一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层限定曲折的边界以引导冷却剂在曲折的冷却剂流动路径上流动。6.根据权利要求1所述的电机，其中，所述一个或更多个图案化的疏油或疏水涂层分别是与油基冷却剂或水基冷却剂具有至少130度的接触角的超疏油或超疏水涂层。7.根据权利要求1所述的电机，其中，所述冷却剂是自动变速器流体。8.一种电机，...

【专利技术属性】
技术研发人员：成铭基，纪昌俊，迈克尔·W·德格内尔，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US