CN112566968B - 一种旋转电机的定子的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题是提供一种可高填充填料的发泡树脂组合物以及使用该组合物的电气设备。本发明的电气设备使用了以下树脂组合物,该树脂组合物的特征在于,含有(A)微胶囊发泡剂和(B)硬度低于发泡剂的填料。
Description
技术领域
本发明涉及树脂组合物和树脂片,尤其涉及使用该树脂组合物的定子和使用该定子的旋转电机。
背景技术
以往,在电气设备、特别是旋转电机的线圈固定中,从浸渍性和粘合力的观点出发,广泛使用的是液态环氧树脂和不饱和聚酯树脂(例如,参照专利文献1)。然而,涂布液态树脂需要专用的装置,并且在涂布时会产生流挂和附着到不必要的部位等诸多操作性问题。另一方面,近年来,作为解决这些问题的方法之一,已经研究了使用发泡树脂的线圈固定法(例如,参照专利文献2、3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2015-19457号公报
专利文献2:日本专利特开2013-103964号公报
专利文献3:日本专利特开2018-21203号公报
发明内容
本发明要解决的课题
在专利文献2的技术中,尽管通过应用发泡树脂解决了涂布时的流挂等液态树脂存在的问题,但由于树脂中会产生气泡,因此存在强度和热传导率降低等新问题。在专利文献3 的技术中,通过添加耐热性填料来抑制强度和热传导率的降低。然而,许多耐热性填料具有高硬度,在与树脂混合时,存在发泡剂被压碎因而发泡度不足的问题。
用以解决课题的手段
本发明涉及的树脂组合物,其特征在于,是含有微胶囊发泡剂和硬度低于发泡剂的填料,以及由该树脂组合物固定的线圈和具有该线圈的电气设备。
发明效果
根据本发明,可以提供操作性、强度、导热性优良的树脂组合物以及使用了该组合物的电气设备。
附图说明
[图1]显示本实施方式涉及的旋转电机10的结构的截面图。
[图2]本实施方式涉及的旋转电机10的定子20的整体斜视图。
[图3]图2的虚线A所包围的部分,是定子线圈60周边的放大截面图。
符号说明
10…旋转电机、11…转子、12…转子铁芯、13…旋转轴、15…槽、18…永磁体、20…定子、 21…定子铁芯、50…外壳、60…定子线圈、61…焊接相反侧线圈端、62…焊接侧线圈端、 130…液冷夹套、144…轴承、145…轴承、150…冷媒储存空间、153…冷媒通道、154…冷媒出口、155…冷媒出口、300…绝缘纸、301…槽衬、601…树脂组合物、701…气泡、702…填料、RF…冷媒
具体实施方式
本发明人为了解决上述问题而进行了锐意研究,结果发现,树脂中含有(A)微胶囊发泡剂和(B)硬度低于发泡剂的填料的树脂组合物较为理想。以下详细说明本发明实施方式涉及的树脂组合物。
(热固性树脂组合物的组成)
(A)微胶囊发泡剂没有特别限定,例如,只要是具有丙烯酸树脂包裹挥发性溶剂的核壳结构的结构即可。合成方法也没有特别限定,可以应用界面聚合法、原位(in situ)法等。
(B)硬度低于发泡剂的填料,可举出石墨、滑石粉、石膏、云母、氮化硼、大理石、聚乙烯、聚苯乙烯、各种液晶树脂等块状物。其中,从混合时微胶囊破损少的观点来看,优选莫氏硬度小于3的填料。
作为含有这些成分的树脂母料,热塑性树脂、热固性树脂均可使用,但基于耐热性和强度的观点,更优选热固性树脂。作为热固性树脂,可举出环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、聚氨酯树脂等,基于耐热性的观点,优选环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂。
环氧树脂没有特别限定,可举出双酚A型、双酚F型、二聚酸改性双酚A型等双酚型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型、甲酚酚醛清漆型等酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、三苯甲烷型环氧树脂等。这些环氧树脂可以只使用一种,也可以适当混合使用两种以上。另外,作为环氧树脂的固化剂,可举出酸酐、苯酚、苯酚酚醛清漆、二氰二胺等。
不饱和聚酯树脂没有特别限定,可以通过:将由二元酸和多元醇得到的缩聚物溶解于自由基聚合性单体而得到。作为用作不饱和聚酯树脂原料的二元酸,可使用马来酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、衣康酸酐等α,β-不饱和二元酸、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、卤化邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸、六氢间苯二甲酸、六氢对苯二甲酸、琥珀酸、丙二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、1,10-癸烷二甲酸、2,6-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸、2,3-萘二甲酸、2,3-萘二甲酸酐、4,4′- 联苯二甲酸以及它们的二烷基酯等的饱和二元酸等。但是,并不特别限定于这些化合物。这些二元酸等可以只使用一种,也可以适当混合使用两种以上。
作为可用作不饱和聚酯树脂原料的多元醇类,可使用乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、双酚A和环氧丙烷或环氧乙烷的加合物、丙三醇、三羟甲基丙烷、1,3-丙二醇、1,2-环己二醇、1,3-环己二醇、1,4-环己二醇、对二甲苯二醇、双环己基-4,4-二醇、2,6-癸二醇、三(2-羟乙基)异氰酸酯等。但是,并不特别限定于这些化合物。也可以使用乙醇胺等氨基醇类。这些多元醇可以只使用一种,也可以适当混合两种以上。还可根据需要将二环戊二烯类化合物纳入树脂骨架中。
作为可用作乙烯基酯树脂原料的环氧化合物,可使用在分子中具有至少两个环氧基的化合物。作为这样的环氧化合物,可使用例如双酚A、双酚F、双酚S等双酚类与环氧氯丙烷的缩聚反应得到的环氧双酚型缩水甘油醚型环氧树脂,苯酚、甲酚、双酚等苯酚类与福尔马林的缩聚物之酚醛清漆(Novolac)与环氧氯丙烷的缩聚反应得到的酚醛清漆型缩水甘油醚型环氧树脂,四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸和环氧氯丙烷的缩聚反应得到的缩水甘油酯型环氧树脂,4,4-双酚、2,6-萘二醇、加氢双酚或二醇类与环氧氯丙烷的缩聚反应得到的缩水甘油醚型环氧树脂,由乙内酰脲或氰尿酸与环氧氯丙烷的缩聚反应得到的含胺缩水甘油醚型环氧树脂等。但是,并不特别限定于这些化合物。这些环氧化合物可以只使用一种,也可以适当混合使用两种以上。
作为可用作乙烯基酯树脂原料的不饱和一元酸,可使用例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等。另外,也可以使用马来酸、衣康酸等的半酯等。但是,并不特别限定于这些。这些不饱和一元酸可以只使用一种,也可以适当混合使用两种以上。
也可根据需要,向上述的树脂组合物中添加其他任意成分。作为任意成分,可举出例如,自由基聚合性单体、聚合引发剂、固化促进剂、阻聚剂、粘接力促进剂等。
自由基聚合单体可举出有,苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基萘、α-甲基苯乙烯、乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、丙烯腈、烯丙醇、烯丙基苯醚、(甲基)丙烯酸酯、乙酸乙烯酯、乙烯基吡咯烷酮、(甲基)丙烯酰胺、马来酸二酯、富马酸二酯等。但是,并不特别限定于这些化合物。优选使用苯乙烯、乙烯基甲苯、(甲基)丙烯酸酯(例如,甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯)。作为(甲基)丙烯酸酯,可举出例如,(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯酯、 (甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基) 丙烯酸异冰片酯、甲氧基化环三烯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯氧基乙基酯、(甲基)丙烯酸-2-羟乙基酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙基酯、(甲基)丙烯酸-3-羟丙基酯、(甲基)丙烯酸-4-羟丁基酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、烷氧基聚丙二醇(甲基) 丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙基酯、(甲基) 丙烯酸缩水甘油酯、己内酯改性四糠基(甲基)丙烯酸酯、乙氧基羰基甲基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基卡必醇丙烯酸酯、1,4-丁二醇(甲基)丙烯酸酯、丙烯腈-丁二烯-甲基丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯、2-甲基丙烯酰氧乙基异氰酸酯、2-甲基丙烯酰氧乙氧基乙基异氰酸酯等具有异氰酸基的(甲基)丙烯酸酯,2-(0-[1-甲基亚丙基胺基] 羧氨基)乙基甲基丙烯酸酯、2-(1’-[2、4二甲基吡唑基]羧氨基)乙基甲基丙烯酸酯等具有潜热性异氰酸衍生基团的(甲基)丙烯酸酯。这些化合物可以只使用一种,也可以适当混合使用两种以上。优选不会阻碍光聚合引发剂的分解、反应性高的(甲基)丙烯酸酯类。
聚合引发剂可使用过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化新癸酸叔戊酯、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化异丁酸叔戊酯、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、异丙苯过氧化氢、1,1-二叔丁基过氧化环己烷、2,2-二(叔丁基过氧化)丁烷、过氧化氢叔丁基、过氧化碳酸二(仲丁基)酯、过氧化甲乙酮等。这些化合物可以只使用一种,也可以适当混合使用两种以上。在这些化合物中,基于固化温度的观点,优选1,1-二叔丁基过氧化环己烷等1小时半衰期温度在100℃~150℃范围内的化合物。
作为固化促进剂,可举出环烷酸或辛酸的金属盐(钴、锌、锆、锰、钙等金属盐)。这些可以只使用一种,也可以适当混合两种以上。
作为阻聚剂,可举出氢醌、对叔丁基邻苯二酚、连苯三酚等醌类。这些可以只使用一种,也可以适当混合两种以上。
作为粘接力促进剂,可举出对苯乙烯三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三乙氧基硅烷等。这些可以只使用一种,也可以适当混合两种以上。
(树脂组合物的制造方法)
上述的树脂组合物是将(A)微胶囊发泡剂和(B)硬度低于发泡剂的填料、用作母料的环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、其他成分均匀搅拌混合制成。另外,根据需要也可以添加溶剂。
上述的树脂组合物可用于电气设备的部件粘合,例如,旋转电机的定子绕组的紧固用途。
(树脂组合物的组成例)
接着,对由(A)微胶囊发泡剂和(B)硬度低于发泡剂的填料构成的树脂组合物的组成例进行例示。但是,并不限定于以下所示的组成例。
组成例1是将双酚A型环氧树脂JER 1004(三菱化学公司制)90重量份、多官能酸酐RIKACID TMEG-S(新日本理化公司制)10重量份、热膨胀性微胶囊(KUREHA公司制) 10重量份、氮化硼30重量份混合,作为树脂组合物。
组成例2是将双酚A型环氧树脂JER 1004(三菱化学公司制)90重量份、多官能酸酐RIKACID TMEG-S(新日本理化公司制)10重量份、热膨胀性微胶囊(KUREHA公司制) 10重量份、云母50重量份混合,作为树脂组合物。
组成例3是将双酚A型环氧树脂JER 1004(三菱化学公司制)90重量份、多官能酸酐RIKACID TMEG-S(新日本理化公司制)10重量份、热膨胀性微胶囊(KUREHA公司制) 10重量份、液晶性树脂粉碎物30重量份混合,作为树脂组合物。
(热固性树脂组合物的比较例)
接下来,显示的是热固性树脂的组成的比较例。在比较例中,改为添加低硬度的填料氧化铝。
比较例中,将双酚A型环氧树脂JER 1004(三菱化学公司制)90重量份、多官能酸酐RIKACID TMEG-S(新日本理化公司制)10重量份、热膨胀性微胶囊(KUREHA公司制) 10重量份、氧化铝50重量份混合,作为树脂组合物。
(树脂组合物的效果)
为了确认所制造的树脂组合物的效果,对树脂组合物的发泡状态进行评价。在组成例 1~3中,在加热条件下可以发泡5倍。另一方面,在比较例中,在相同条件下,极限是3倍发泡。这可以认为是在比较例中,发泡剂在混炼时被粉碎的缘故。综上所述,通过使用本实施例,能够兼顾发泡倍率和填料的高填充。
(使用热固性树脂组合物的旋转电机)
以下说明使用了上述热固性树脂组合物的旋转电机的实施例。以下说明的实施方式只不过是一例,并不限定于这些实施例。另外,在以下的说明中,作为旋转电机的一个例子,使用的是用于混合动力汽车的电动机。在以下的说明中,“轴向”指沿着旋转电机的旋转轴的方向。另外,“周向”指沿着旋转电机的旋转方向的方向。“径向”指以旋转电机的旋转轴为中心时的动径方向(半径方向)。“内周侧”指径向内侧(内径侧),“外周侧”指其反方向,即径向外侧(外径侧)。
图1显示的是本实施方式涉及的旋转电机10的结构的截面图。
旋转电机10由外壳50、定子20、定子铁芯21、定子线圈60、转子11构成。
定子20被固定在外壳50的内周侧。转子11被支承在定子20的内周侧上并可以旋转。
外壳50通过碳钢等铁系材料的切削,或铸钢、铝合金的铸造,或通过冲压成形而形成圆筒状。壳体50构成电动机的外罩,也称为框体或框架。
壳体50外周侧固定有液冷夹套130。液冷夹套130的内周壁与外壳50的外周壁构成油等液态冷媒RF的冷媒通道153,该冷媒通道153被形成为不漏液。液冷夹套130容纳轴承144和轴承145,也称为轴承架。在直接液体冷却的情况下,冷媒RF通过冷媒通道153,从冷媒出口154和冷媒出口155向定子20流出,以冷却定子20。冷媒储存空间150与冷媒通道153连通并存储冷媒RF。
转子11由转子铁芯12和旋转轴13构成。转子铁芯12由硅钢板薄板层叠而制成。旋转轴13被固定在转子铁芯12的中心。旋转轴13由安装在液冷夹套130上的轴承144和轴承145支承并可旋转,在定子20内的规定位置处,在与定子20相对的位置处旋转。此外,转子11上设置有永磁体18和终端环(未图示)。
焊接侧线圈端62是配置为连接多个定子线圈60的焊接部侧的定子线圈60的一部分。焊接相反侧线圈端61是隔着定子20并且被配置在与焊接部相对的一侧上的定子线圈60的一部分。
图2是本实施方式涉及的旋转电机10的定子20的整体斜视图。
定子20由定子铁芯21和定子线圈60构成。另外,定子20由定子铁芯21和卷绕在设置于上述定子铁芯内周部的多个槽15中的定子线圈60构成。
定子铁芯21由硅钢板薄板层叠而成。定子线圈60被卷绕在设置于定子铁芯21内周部的多个槽15中。如图1所示,来自定子线圈60的热量通过定子铁芯21被传热到外壳50,通过在液冷夹套130内流通的冷媒RF进行散热。
为了使定子线圈60之间绝缘,在定子线圈60之间环状地配置有绝缘纸300。为了使焊接部之间绝缘,在焊接部之间环状配置有绝缘纸300。
另外,各个槽15设置有槽衬301,对定子铁芯21与定子线圈60进行电绝缘。槽衬301呈B字形或S字形以包裹铜线。
组装旋转电机10时,预先将定子20插入外壳50的内侧,安装在外壳50的内周壁上,然后,在定子20内插入转子11。接着,以轴承144及轴承145嵌合于旋转轴13的方式组装于液冷夹套130。
图3是图2的虚线A所包围的部分,是定子线圈60周边的放大截面图。
定子线圈60是截面近似矩形形状的导体(本实施例中为铜线)。通过使用截面近似矩形形状的线圈导体,提高槽内的占积率,进而提高旋转电机10的效率。
在定子线圈60上涂布含有(A)微胶囊发泡剂和(B)硬度低于发泡剂的填料的树脂组合物601。涂布后,将定子线圈60插入槽15中,采用感应加热和/或通电加热,对树脂组合物601进行加热、固化。
另外,将树脂组合物601预先涂布在槽衬302上,插入槽15。然后,插入定子线圈60,采用感应加热和/或通电加热,对树脂进行加热、固化。图3显示的是加热后的定子线圈60和树脂组合物601的状态。定子线圈60被包含气泡701和填料702的树脂组合物601固定。
通过使用本树脂组合物,可以防止使用传统的液体清漆时出现的流挂和附着到不必要部位,从而改善电机制造时的操作性。另外,由于填料可以高填充,所以比起传统的发泡树脂组合物,容易提高热传导率,对电机的冷却有效果。
以上对永磁体式旋转电机进行了说明,但本实施方式的特征是与定子的线圈绝缘有关,因此即使转子不是永磁体式,对电感式、同步磁阻、爪式磁极等也可以适用。另外,在绕组方式中是波绕方式,但如果是具有同样特征的绕组方式,也能够适用。另外,用内转型进行了说明,外转型也同样适用。
另外,本发明并不限定于上述的实施例,包括各种变形例。例如,上述的实施例是为了易于理解地说明本发明而进行的详细说明,并不限定于一定要具备所说明的全部结构。此外,实施例的结构中的一部分可以被添加、删除或替换为其他结构。
Claims (1)
1.一种旋转电机的定子的制造方法,其特征在于,
将涂布有树脂组合物的槽衬分别插入形成在定子铁芯内周部的多个槽中,所述树脂组合物含有热固性树脂母料、微胶囊发泡剂和硬度低于该微胶囊发泡剂的填料,所述热固性树脂母料为环氧树脂、不饱和聚酯树脂或乙烯基酯树脂,
在插入所述槽中的所述槽衬内插入定子线圈,
通过对所述定子线圈进行感应加热和/或通电加热,对所述树脂母料进行加热、固化,将所述定子线圈固定在所述槽内。
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GR01 | Patent grant | ||
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