定子用散热盖、包括该散热盖的定子组件及马达的制作方法

1.本发明涉及散热盖，具体地说，涉及结合于马达定子的散热盖。


背景技术：

2.马达是将电能转换为机械能的装置。马达的通常结构是在外壳内部包括定子和转子的结构，定子结合在外壳内侧，定子通过在由多个芯体层叠的圆柱形定子芯体缠绕线圈实现。另外，转子配置在定子内侧，与定子的内侧面间隔预定距离配置，并且在转子芯体的外周面沿着圆周方向配置永久磁铁，以与通过施加电流在定子线圈产生的电磁力产生反应。另外，具有在转子中心设置旋转轴，用于将转子的旋转力传递至外部，在旋转轴的两端部被固定并支撑在外壳两侧部是通常结构。
3.通常，对于随着马达的驱动产生的热，通过配置在外壳内部的冷却工具、配置在外壳与定子外侧面之间的冷却工具等执行散热。然而，结合于定子芯体的绕组线圈的两端配置成比定子芯体更加向外部凸出而放置于空气中，从而利用如上所述的冷却工具的散热结构难以将在结合于定子芯体的绕组线圈产生的热或者传递至绕组线圈的热全部快速传递至冷却工具侧，因此可导致驱动时出现电磁力损失及马达的驱动效率降低的问题。


技术实现要素：

4.(要解决的问题)
5.本发明是考虑到如上所述的问题而提出的，目的在于提供一种定子组件用散热盖、具有该散热盖的定子组件及马达，增加散热路径，所述散热路径可向外部传递在马达内部的定子线圈产生的热或者传递至定子线圈的热，并且可提高散热效率。
6.另外，本发明的另一目的在于，提供如下的定子组件用散热盖：非常轻易结合于实现的定子芯体，从而提高散热特性，同时可将因为具备该散热盖而产生的制造时间或者成本增加最小化。
7.进一步地，本发明的其他一目的在于，提供如下的定子组件用散热盖：结合于定子芯体之后具有优秀的机械强度、粘合强度和耐热性，因此在马达运行中产生的振动、高热下也具有优秀的耐久性，进而可长时间表现预期的效果。
8.再则，本发明的其他一目的在于，提供如下的定子组件用散热盖：绝缘特性优秀，因此即使在绕组线圈末端省略单独的绝缘涂层，也可通过散热盖实现绝缘特性。
9.(解决问题的手段)
10.为了解决上述课题，本发明提供一种定子组件，包括：定子，包括定子芯体与绕组线圈，所述定子芯体为圆柱形并且具有贯通口，以使两端与外部连通，所述绕组线圈的一部分相比于所述定子芯体的两侧末端以定子芯体轴方向更加向外部凸出，而剩余部分位于定子芯体内部；及散热盖，分别配置在定子芯体的两端部，以在内部容纳所述绕组线圈的凸出的一部分来接触于所述定子芯体的外部面。
11.根据本发明的一实施例，所述绕组线圈可以是由导电性线材缠绕而成，或者在贯
通定子芯体两端地沿着定子芯体圆周方向配置的多个狭槽紧固及相互连接多个发夹而成。
12.另外，所述散热盖可具有散热外装材料与散热填充材料，所述散热外装材料成型成具有容纳绕组线圈的凸出的一端部的容纳部，所述散热填充材料填充散热外装材料与容纳的绕组线圈之间的空间。
13.另外，在所述散热外装材料中，在中心部形成贯通口，该贯通口与所述定子芯体的贯通口相对应，并且可沿着圆周方向配置前端开放的容纳部，使所述容纳部与绕组线圈的凸出的一端部相对应。
14.另外，所述散热外装材料可以是由具有第一固化基础树脂及第一散热填料的外装材料树脂组合物固化而成。
15.另外，所述散热填充材料可以是在绕组线圈容纳于散热外装材料之后固化具有第二固化基础树脂及第二散热填料的散热填充组合物而成。
16.另外，所述散热外装材料可以是，依据ks m 3015的拉伸强度在2.5
㎏
f/mm2以上、弯曲强度在7.0
㎏
f/mm2以上、izod冲击强度在11kj/
㎡
以上。
17.另外，所述散热外装材料可以是，绝缘电阻在1.0
×
10
13
ω以上、耐电弧性在180秒以上、热变形温度可在190℃以上。
18.另外，所述散热填充材料可以是，依据astm d 257的体积电阻在2
×
10
11
ω
·
㎝
以上、依据astm 149的绝缘击穿强度在9kv/
㎜
以上、依据astm e 1530的导热系数在0.5w/mk以上。
19.另外，所述散热盖可通过紧固部件固定于所述定子芯体。
20.另外，本发明提供一种马达定子组件用散热盖，结合于定子芯体的一端部，以对于缠绕于马达的定子芯体的绕组线圈进行散热，具有：散热外装材料，成型成具有容纳绕组线圈的一端部的容纳部；散热填充组合物，配置在所述容纳部，以在容纳绕组线圈的一端部之后填充所述散热外装材料与所述绕组线圈之间的空间。
21.根据本发明的一实施例，所述散热填充组合物包含第二固化基础树脂，所述第二固化基础树脂可处于未固化或者部分固化的状态。
22.另外，本发明提供一种马达，包括：本发明的定子组件；转子，容纳于所述定子组件的定子芯体内侧贯通口；及外壳，容纳定子组件，以与所述定子组件的定子芯体的外周面接触，并且在与定子芯体外周面相对应的区域具有冷却通道。
23.根据本发明的一实施例，所述定子组件内散热盖的外部面至少一部分可接触于所述外壳。
24.(发明的效果)
25.本发明的散热盖为，增加散热路径，所述散热路径可向外部传递在马达内部的定子线圈产生的热或者传递至定子线圈的热，并且可提高散热效率。另外，非常轻易结合于结合绕组线圈的定子芯体，从而可节省工艺时间与成本。进一步地，结合于定子芯体之后具有优秀的机械强度、粘合强度、耐热性，从而在马达运行中产生的振动、高热下也具有优秀耐久性，因此可以长时间达到目标效果。再则，具有优秀的绝缘特性，因此具有即使在绕组线圈的末端未进行单独的绝缘涂层处理，也可通过散热盖的封盖达成绝缘特性的优点，这种优点在采用发夹式绕组线圈的马达上尤其实用。
附图说明
26.图1作为普通马达的旋转轴方向的剖面的部分模式图，是示出在定子产生的热的移动路径的图；
27.图2作为本发明的一实施例的马达的旋转轴方向的剖面的部分模式图，是示出在定子产生的热的移动路径的图；
28.图3是本发明的一实施例的马达的旋转轴方向的剖面的部分模式图；
29.图4是本发明的一实施例的定子用散热盖的立体图及边界线x-x'的剖面模式图；
30.图5是本发明的一实施例的定子组件的部分剖面扩大图；
31.图6是本发明的一实施例的定子组件的立体图及边界线x-x'的剖面模式图；
32.图7是图6的定子组件的边界线y-y'的剖面模式图；及
33.图8是本发明的一实施例的定子用散热盖的立体图及边界线x-x'的剖面模式图。
34.最佳具体实施方式
35.以下，参照附图详细说明本发明的实施例，以使在本发明所属技术领域中具有普通知识的人员可容易实施。本发明可实现为各种不同的形态，不限于在此说明的实施例。为了明确说明本发明，在附图中省略与说明无关的部分，在说明书全文中对于相同或者类似的构件赋予相同的附图标记。
36.参照图1进行说明，通常的马达10具有定子组件3与转子2，所述定子组件3配置在外壳4内侧，所述转子2间隔地配置在定子组件3内侧。在对马达10施加电流时，在结合于定子芯体3a的绕组线圈3b除了电磁力以外还产生热t，所述热t通过配置在外壳4的冷却通道4a经过各种路径t1、t2、t4进行散热。据此，在绕组线圈3b中，与定子芯体3a的内侧相对应的部分(图1的a)顺利散热，因此很少出现散热的问题。然而，相当于超出定子芯体3a的两侧末端向外部凸出的绕组线圈3b部分(图1的e)的绕组线圈3b的两侧末端处于直接暴露在空气中并且并未与可传导热的任何物体接触的状态，因此在绕组线圈3b的两侧末端发热或者向末端传递的热只能通过向空气中释放的传热路径t3散热。此时，从绕组线圈3b向空气中散发热的效率非常低，因此绕组线圈3b末端部分几乎不散热，而是可增加热积累，据此可形成在无法通过绕组线圈3b进行正常散热的情况下一部分热重新传递至定子芯体3a侧的热传递路径t4，这种热传递路径t4增加定子组件3的热积累，因此可存在引起降低马达效率的担忧。
37.据此，如图2所示，本发明用散热盖140封盖定子组件130的绕组线圈132的两侧末端部分来实现马达100，据此通过散热盖140可向空气高效率散发在绕组线圈132两侧末端部分的热。另外，据此减少使绕组线圈132末端的热重新向定子芯体131侧传递的热传递路径t4的热流动，进而可减少在定子芯体131及在与定子芯体131相对应的部分结合的绕组线圈132的热积累。另外，实现为使散热盖140的外部面一部分与外壳180接触时，生成绕组线圈132末端的热直接通过散热盖140传递至外壳180的热传递路径t5，据此可大幅度提高马达的散热特性。
38.参照图2及图3进行说明，本发明的一实施例的马达100具有：定子组件160，接触并配置于外壳180内侧面；转子120，间隔地容纳于定子组件160的定子芯体131内侧贯通口；旋转轴110，压入转子120中心；其中，在所述外壳180中，在与定子芯体131外周面相对应的区域的一部分或者全部可具有冷却通道180a。
39.对于本发明的实施例的马达100可无限制使用于公知技术领域的马达，举一示例可适用于在混合动力汽车或者电动汽车中将电能作为驱动力获取的驱动马达(电动马达)。
40.另外，对于配置在所述马达100的外壳180、转子120、旋转轴110，可直接采用或者可适当变形采用配置在公知的马达的外壳、转子、旋转轴结构。举一示例，所述转子120可以是适用于在转子芯体插入永久磁铁的永磁体型同步马达的转子，或者可以是适用于在转子芯体缠绕转子线圈的绕线式励磁同步马达的转子。
41.另外，参照图3至图8，所述定子组件160、160’包括定子130、130’及散热盖140、150、150’，所述散热盖140、150、150’结合于所述定子130、130’的两侧末端。
42.所述定子130、130’具有：定子芯体131、131’，形成为圆柱形并且具有贯通口，以使两端与外部连通；及绕组线圈132、132’，配置在所述定子芯体131、131’的内侧；与所述绕组线圈132、132’的两侧末端部相当的一部分相比于定子芯体131、131’的两侧末端沿着定子芯体131、131’轴方向更加向外部凸出，而剩余部分位于定子芯体131、131’内侧。
43.所述定子芯体131、131’的材料、形状、大小可采用常规马达的定子芯体的材料、形状、大小，从而对此本发明没有特别限制。另一方面，根据绕组线圈132、132’类型，定子芯体131、131’的具体形状可有所不同，举一示例，如图3所示，在导电性线材缠绕于定子芯体131形成绕组线圈132的情况下，在所述定子芯体131的内侧可具有以旋转轴110方向并列形成的多个凹槽，以使导电性线材插入于定子芯体131内侧之后进行缠绕。另外，如图5所示，与配置在发夹绕组马达的定子130’相同，绕组线圈132'通过发夹的相互连接形成绕组线圈132'的情况下，定子芯体131’可具有贯通定子芯体131’两端的多个狭槽，所述多个狭槽可以是沿着圆周方向间隔预定间距形成的一组狭槽以定子芯体131’的半径方向形成多层而成。
44.另外，如上所述，所述绕组线圈132可以是在导电性线材缠绕于定子芯体131内侧而成，或者也可使在配置在定子芯体131’的多个狭槽紧固多个发夹之后将紧固于任意一个狭槽的相互不同的发夹末端通过焊接等相互连接也可形成绕组线圈132’。绕组线圈132、132’的具体形状、材料、大小等可采用在公知的马达采用的定子用绕组线圈的形状、材料、大小，因此本发明对此没有特别限制。
45.如上述实现的定子130、130’中，在旋转轴方向两端凸出暴露绕组线圈132、132’的末端部，散热盖140、150、150’分别配置在定子芯体131、131’的两端部，以在内部容纳绕组线圈132、132’的凸出的末端部来与所述定子芯体131、131’的外部面接触。
46.此时，如图3及图6所示，所述散热盖140、150、150’的与定子芯体131、131’接触的所述外部面可以是定子芯体131、131’的两端部面。或者，如图5所示，定子芯体131的端部面可与接连于所述端部面的外部面的一部分接触。
47.另外，散热盖140、150、150’通过配置在内部的散热填充材料142、152可固定在定子芯体131、131’。或者，如图5所示，散热盖140’还具有紧固部件190，通过紧固部件190固定在定子芯体131，进而可实现定子组件160’，据此在对运行马达时产生的振动、冲击等，可更加提高散热盖140’与定子芯体131之间的结合。此时，所述紧固部件190为公知的紧固部件的情况下，可无限制使用，例如可以是螺栓与螺母。
48.结合于所述定子芯体131的散热盖140、150、150’可具有散热外装材料141、151及散热填充材料142、152，所述散热外装材料141、151成型成具有容纳绕组线圈132、132’的凸
出的一端部的容纳部p1、p2，所述散热填充材料142、152填充散热外装材料141、151与容纳的绕组线圈132、132’、132”之间的空间。
49.在所述散热外装材料141、151中，在中心部形成与所述定子芯体131、131’的贯通口相对应的贯通口，并且可沿着圆周方向配置前端开放的容纳部p1、p2，以与绕组线圈132、132’的凸出的一端部相对应。另一方面，图7示出了将用4个发夹形成一层的一组绕组线圈132’、132”容纳于一个容纳部p2的散热盖150，但是也可与图7不同，在散热盖形成的容纳部可形成分别个别容纳形成一组的4个发夹的容纳部。
50.所述散热外装材料141、151为具有散热功能的现有的散热塑料类的情况下可无限制使用。但是，优选为，适用环境保障马达即绕组线圈132、132’、132”在高热的情况下具有散热特性、高热下也不会出现收缩、变形、划痕的耐热性、绝缘特性、在因为马达的驱动产生振动的情况下也防止损坏或裂纹的机械强度。据此，所述散热外装材料141、151为，依据ks m 3015的拉伸强度在2.5
㎏
f/mm2以上，更加优选为3～6
㎏
f/mm2；弯曲强度在7.0
㎏
f/mm2以上，更加优选为8.0～12.0
㎏
f/mm2；izod冲击强度为11kj/
㎡
以上，更加优选为可以是13～18kj/
㎡
。另外，所述散热外装材料141、151为，绝缘电阻在1.0
×
10
13
ω以上，更加优选为在1.0
×
10
14
ω以上；耐电弧性在180秒以上；热变形温度可在190℃以上。
51.所述散热外装材料141、151只要实现为具备如上所述的水平或者可表现出这以上的物理性质，可无限制使用，举一示例可以是由具有第一固化基础树脂及第一散热填料的外装材料树脂组合物固化而成的。所述外装材料树脂组合物的基本组合物可无限制地使用通常称为团状模塑料组合物(bmc)的组合物。举一示例，所述第一固化基础树脂可以是不饱和聚酯、环氧树脂、丙烯酸树脂、尼龙树脂、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、硅树脂、聚氨酯树脂等的一种或者这些混合物或者这些中的两种以上的共聚物。举优选的一示例，所述第一固化基础树脂可以是不饱和聚酯。以外装材料树脂组合物总重量为准可包含10～20重量％的所述第一固化基础树脂，但是不限于此，而是具体根据基础树脂种类、目标物理性质水平可进行适当改变。
52.另外，所述第一散热填料可采用绝缘性填料，以实现散热特性的同时可具有绝缘特性。举一示例，所述第一散热填料可包含碳化硅、氧化镁、二氧化钛、二氧化硅、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氧化铝、二氧化硅、氧化锌、钛酸钡、钛酸锶、氧化铍、滑石及氧化锰中的一种以上，更具体地说，可以是滑石。以外装材料树脂组合物总重量为准可包含50～80重量％的所述第一散热填料，优选为可包含60～68重量％，据此更加有利于达到上述的散热外装材料的机械、电、热特性。
53.另外，除了上述的第一固化基础树脂、第一散热填料以外，所述外装材料树脂组合物还可包含低收缩剂。所述低收缩剂负责在高温下将散热外装材料的扭曲、收缩等的形状变形最小化的功能，以外装材料树脂组合物总重量为准可含有9～12重量％的所述低收缩剂。但是，如果在含量低于9重量％时，在高温下散热外装材料出现形状变形以及因此存在在散热外装材料与定子芯体之间出现间隙的担忧，因此可降低散热特性。另外，如果低收缩剂含量超出12重量％时，防止收缩效果提高得微小，而且其他成分，例如第一散热填料等的成分含量相对减少，因此很难达到其他成分的目标效果。
54.另外，所述外装材料树脂组合物还含有增强剂，以加强散热外装材料的机械性强度、绝缘性，举一示例，所述增强剂可以是玻璃纤维。以外装材料树脂组合物总重量为准可
含有8～11重量％的所述玻璃纤维。另外，如果含量不足8重量％时，通过增强剂可能难以加强机械强度、提高绝缘特性。另外，如果玻璃纤维含量超过11重量％时，机械性强度改善效果提高得微小，而且相对减少其他成分含量，因此可能难以达到其他成分的目标效果。
55.另外，外装材料树脂组合物除了上述的成分以外还可包含在团状模塑料组合物常规添加的添加剂，诸如固化剂、脱模剂、增稠剂和颜料等，对于所述各个添加的具体种类及其含量，可根据目标进行适当改变，因此对此本发明没有特别限制。
56.在上述的散热外装材料141、151的内部可配置散热填充材料142、152，所述散热填充材料142、152填充散热外装材料141、151与绕组线圈132、132’、132”的凸出的末端部分之间的空间。所述散热填充材料142、152提供散热外装材料141、151与绕组线圈132、132’、132”之间的热传递路径，并且负责将散热盖140、150、150’固定在定子130、130’一端的功能。所述散热填充材料142、152可以是通过散热填充组合物142a、152a形成的。所述散热填充组合物142a、152a可包含第二固化基础树脂及第二散热填料。另外，在结合于定子130、130’之前处于独立物体状态的散热盖140、150、150’配置的散热填充组合物可处于未固化的a阶段状态或者部分固化的b阶段状态。具有这种未固化或者部分固化状态的散热填充组合物142a、152a的散热盖140、150、150’结合于定子130、130’的一端之后根据第二固化树脂的固化类型进行热处理及/或者光照射，以进行固化的同时可形成为散热填充材料142、152。
57.所述第二固化基础树脂为固化性树脂的情况下可无限制使用，举一示例可以是环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂及硅树脂中的任意一种，更加具体地说，可以是环氧树脂、不饱和聚酯树脂。另外，以散热填充组合物142a、152a总重量为准可包含10～70重量％的所述第二固化基础树脂，但是不限于此，而是可根据具体的基础树脂种类、目标的物理性质水平进行适当改变。
58.另外，所述第二散热填料可无限制使用公知的散热填料，绝缘特性与散热特性全部具备为佳，举一示例可包含碳化硅、氧化镁、二氧化钛、二氧化硅、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氧化铝、氢氧化铝、二氧化硅、氧化锌、钛酸钡、钛酸锶、氧化铍及氧化锰中的一种以上，举更具体的一示例，可以是氢氧化铝。以散热填充组合物142a、152a总重量为准可包含20～80重量％的所述第二散热填料，更优选为，可包含45～68重量％的所述第二散热填料，但是不限于此，而是可根据具体的散热填料的种类、形成外装材料基体的固化树脂的种类、目标物理性质水平可进行适当改变。
59.另外，所述散热填充组合物142a、152a除了第二固化基础树脂、第二散热填料以外还可包含固化剂、增稠剂、填料、增强剂等的添加剂，对于所述各个添加的具体种类及含量，可根据目标进行适当改变，对此本发明没有特别限制。
60.由上述的散热填充组合物142a、152a固化而成的散热填充材料142、152为，依据astm d 257的体积电阻在2
×
10
11
ω
·
㎝
以上、依据astm 149的绝缘击穿强度在9kv/
㎜
以上、依据astm e 1530的导热系数可在0.5w/mk以上，据此可同时具有优秀的绝缘特性与导热系数特性。
具体实施方式
61.通过以下的实施例将更加详细说明本发明，但是不得由以下的实施例限定本发明
的范围，而是应解释为是用于帮助理解本发明。
62.(实施例1)
63.为了制造散热外装材料，准备散热外装材料形成组合物，所述散热外装材料形成组合物包含作为第一固化基础树脂的不饱和聚酯树脂14重量％、作为第一散热填料的滑石65重量％、低收缩剂10重量％、作为增强剂的玻璃纤维10重量％、固化剂0.6重量％及脱模剂0.4重量％，之后将散热外装材料形成组合物注入于按照定子芯体的外径、内径及绕组线圈的大小设计的模具，以120℃温度进行成型，进而制造了如图4所示的形状的散热外装材料。
64.在制造出的散热外装材料内，在容纳部p1的侧面与下部面将散热填充组合物处理成预定厚度，之后以85℃处理4小时，进而制造了b阶段状态。此时，散热填充组合物是使用了将含有作为第二固化基础树脂的环氧树脂45重量％、作为第二散热填料的氢氧化铝55重量％的第一剂与作为固化剂的第二剂以1:0.4的重量比的含量制备的。之后，在铜材料的绕组线圈安装在定子芯体的定子两端组装具有已准备好的散热外装材料与散热填充材料的散热盖，之后在90℃下进行3小时的热处理固化散热填充剂，进而制造了在两端固定散热盖的定子。
65.此时，对于在实施例1制造的散热外装材料及散热填充材料测量出具有如下表1的物理性质值。
66.(表1)
[0067][0068]
(比较例1)
[0069]
准备了在向外部凸出的绕组线圈未进行任何处理的定子。
[0070]
(实验例1)
[0071]
在恒温恒湿室中，对于实施例及比较例的定子的绕组线圈施加1小时的10a的电流，在1小时之后测量定子的左侧末端、右侧末端及中心部外部面的温度。
[0072]
具体地说，在定子的定子芯体外部面设置散热片，之后用相同的夹具加压散热片，以使定子芯体外部面与散热片之间的界面没有缝隙。此时，在定子芯体外部面以预定厚度覆盖具有1.8w/mk的导热系数的tim，以使tim位于芯体外部面与散热片接触面之间。另外，散热片的长度比定子芯体长向外部凸出的绕组线圈的长度左右，使用具有该长度的散热片，在实施例1的情况下，如图2所示，使散热外装材料的外部面接触散热片，在比较例1的情况下，如图1所示，散热片与绕组线圈之间没有接触点。
[0073]
在如上述实现的两个试样绕组线圈施加1小时的10a的电流，在1小时之后测量温度，并在下表2示出。
[0074]
(表2)
[0075][0076]
通过表1以可确认到：组装实施例1的散热盖的定子的情况下，相比于没有散热盖的比较例1达到了约15％水平的低温度，据此确认到了对于在定子产生的热可进行非常有效的散热。
[0077]
以上，对本发明的一实施例进行了说明，但是本发明的思想不限于在本说明书提出的实施例，理解本发明的思想的所属领域的技术人员在相同的思想范围内通过构件的附加、改变、删除、增加等可容易提出其他实施例，而且这也包括在本发明的思想范围内。