TWM559543U - 感應電機定子的封裝結構 - Google Patents

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馬繼飛
羅康君
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Abstract

感應電機定子的封裝結構包括一機殼、一定子、一第一絕緣層以及一第二絕緣層。該定子是設置於該機殼內。該定子包括一定子鐵芯，以及一定子繞組環繞該定子鐵芯。該第一絕緣層是由一第一絕緣材料形成且直接覆蓋於該定子繞組。該第二絕緣層是由一第二絕緣材料形成且覆蓋於該第一絕緣層。其中該第一絕緣材料的收縮率小於該第二絕緣材料的收縮率。

Description

感應電機定子的封裝結構
本創作是關於一種感應電機定子的封裝結構，尤指一種能改善電機定子的散熱效果及封裝強度的封裝結構。
習知感應電機定子的封裝方法是將絕緣材料覆蓋於定子繞組以在定子繞組上形成絕緣層。定子繞組上的絕緣層的功用是能夠保護定子繞組，並使得定子繞組的導電部位與定子鐵芯間絕緣，進而讓感應電機定子能夠正常地運作。但絕緣層容易在感應電機運作期間產生斷裂而脫落。絕緣層的碎片會在感應電機轉子高速轉動下與轉子及定子互相摩擦而導致感應電機燒毀。因此，習知感應電機定子的封裝方法不但無法完全讓絕緣層發揮功效，而且還會使感應電機失效的時間提早。
本創作提供一種感應電機定子的封裝結構，包括一機殼、一定子、一第一絕緣層及一第二絕緣層，該定子設置於該機殼內。該定子包括一定子鐵芯及一定子繞組，該定子繞組環繞該定子鐵芯。該第一絕緣層是由一第一絕緣材料形成且直接覆蓋於該定子繞組。該第二絕緣層是由一第二絕緣材料形成且覆蓋於該第一絕緣層。其中該第一絕緣材料的收縮率小於該第二絕緣材料的收縮率。
請參考第1圖。第1圖是本創作感應電機定子封裝前的示意圖。如第1圖所示，本創作感應電機定子120包括一定子鐵芯130以及一定子繞組140。定子繞組140是環繞於定子鐵芯130上。當感應電機的定子120設置於感應電機的機殼110內後，本創作感應電機定子的封裝方法可以對感應電機的定子120進行封裝。
請同時參考第2圖及第3圖。第2圖是本創作感應電機定子的封裝方法形成第一絕緣層前的示意圖。第3圖是本創作感應電機定子的封裝方法形成第一絕緣層後的示意圖。如圖所示，本創作感應電機定子的封裝方法會將第一上灌封模具210及第一下灌封模具220安裝於定子120內。之後，定子120、機殼110、第一上灌封模具210及第一下灌封模具220會一起放入密封容器230內。密封容器230具有一注入孔240以及一抽氣孔250。注入孔240是用以連接至一絕緣材料注入裝置(圖未示)，而抽氣孔250是用以連接至一抽真空系統(圖未示)。本創作感應電機定子的封裝方法會先啟動抽真空系統以經由抽氣孔250讓整個密封容器230形成一真空狀態，之後經由密封容器230中的注入孔240將一第一絕緣材料灌入機殼110內。第一絕緣材料進入機殼110後會經由第一上灌封模具210及第一下灌封模具220導引覆蓋於定子繞組140以形成一第一絕緣層150，且第一絕緣層150是直接覆蓋於定子繞組140上。之後，本創作感應電機定子的封裝方法將定子120、機殼110、第一上灌封模具210及第一下灌封模具220一起從密封容器230中取出，並放入烘箱中加熱以使第一絕緣層150固化。當第一絕緣層150固化後，第一上灌封模具210及第一下灌封模具下部220即可以移除。
請同時參考第4圖及第5圖。第4圖是本創作感應電機定子的封裝方法形成第二絕緣層前的示意圖。第5圖是本創作感應電機定子的封裝方法形成第二絕緣層後的示意圖。如圖所示，當第一絕緣層150固化後，本創作感應電機定子的封裝方法會將第二灌封模具310安裝於定子120內。之後，定子120、機殼110、第二灌封模具310會一起放入密封容器230內。接下來，本創作感應電機定子的封裝方法會啟動抽真空系統250以經由抽氣孔250讓整個密封容器230形成一真空狀態，之後經由密封容器230中的注入孔240將一第二絕緣材料灌入機殼110內。第二絕緣材料進入機殼110後會經由第二灌封模具310的導引覆蓋於第一絕緣層150上，以形成一第二絕緣層160。之後，本創作感應電機定子的封裝方法將定子120、機殼110及第二灌封模具310一起從密封容器230中取出，並放入烘箱中加熱以使第二絕緣層160固化。當第二絕緣層160後，第二灌封模具310即可以移除。
請參考第6圖。第6圖是本創作感應電機定子封裝完成後的示意圖。如圖所示，感應電機定子封裝完成後的封裝結構包括機殼110、定子120、第一絕緣層150以及第二絕緣層160。其中，第一絕緣層150是由第一絕緣材料所形成且直接覆蓋於定子繞組140上，第二絕緣層160則是由第二絕緣材所料形成且覆蓋於第一絕緣層150上。在本創作中，第一絕緣材料的收縮率是小於第二絕緣材料的收縮率。舉例來說，第一絕緣材料可以為矽膠(收縮率約0.2%)，第二絕緣材料可以為環氧樹脂(收縮率約2%)。由於第一絕緣層150是直接覆蓋在定子繞組140上，使用收縮率小的矽膠能夠減小第一絕緣層150與定子繞組140的接觸面之間在固化過程中所產生的應力，以避免在固化過程中損害到定子繞組140。另外，環氧樹脂的機械強度較矽膠的機械強度強，因此環氧樹脂可以在固化後保護矽膠，以避免第一絕緣層150在感應電機運作期間產生斷裂而脫落。再者，由於矽膠的熱導率(2.8W/mk)較環氧樹脂的熱導率(2.12W/mk)高，因此矽膠形成的第一絕緣層150亦能夠提高定子120的散熱效果。
另一方面，在本創作中，第一絕緣材料灌入機殼110內的體積大於第二絕緣材料灌入機殼110內的體積。較佳地，第一絕緣材料和第二絕緣材料灌入機殼110內的體積比大致為7：3。由於灌入機殼110內的絕緣材料的重量會直接影響到感應電機的重量，使用比重小的絕緣材料能夠減小感應電機的重量。舉例來說，當第一絕緣材料為矽膠(比重約4.2)且第二絕緣材料為環氧樹脂(比重約14)時，相較於全部使用環氧樹脂灌入機殼來形成絕緣層的感應電機的重量，本創作使用體積比7：3的矽膠與環氧樹脂灌入機殼來形成絕緣層的感應電機的重量可以減少約百分之49。
另外，在本創作感應電機定子的封裝結構中，第二絕緣層160的厚度大於2毫米。較佳地，第二絕緣層160的厚度為3至5毫米。
請參考第7圖。第7圖是本創作感應電機定子的封裝方法的流程圖。本創作感應電機定子的封裝方法的流程400如下列步驟：
步驟410：設置一感應電機的定子於一機殼內，其中該定子包括一定子鐵芯以及一定子繞組環繞該定子鐵芯；
步驟420：灌入一第一絕緣材料於該機殼內以形成一第一絕緣層，其中該第一絕緣層直接覆蓋於該定子繞組；以及
步驟430：灌入一第二絕緣材料於該機殼內以形成一第二絕緣層，其中該第二絕緣層覆蓋於該第一絕緣層。
另外，本創作感應電機定子的封裝方法並不一定要依照以上順序，且其他步驟也可以介於上述步驟之間。
相較於先前技術，本創作感應電機定子的封裝方法是以收縮率小的第一絕緣材料來形成第一絕緣層，由於第一絕緣層是直接覆蓋在定子繞組上，使用收縮率小的第一絕緣材料能夠避免在固化過程中損害定子繞組。再者，本創作採用的第二絕緣材料的機械強度較第一絕緣材料的機械強度強，因此第二絕緣材料在固化後所形成的第二絕緣層能夠保護第一絕緣層，以避免第一絕緣層在感應電機運作期間產生斷裂而脫落。另一方面，第一絕緣材料的熱導率也較大，能夠提高定子的散熱效果。故本創作感應電機定子的封裝方法能改善電機定子的散熱效果及封裝強度。
110‧‧‧機殼
120‧‧‧定子
130‧‧‧定子鐵芯
140‧‧‧定子繞組
150‧‧‧第一絕緣層
160‧‧‧第二絕緣層
210‧‧‧第一上灌封模具
220‧‧‧第一下灌封模具
230‧‧‧密封容器
240‧‧‧注入孔
250‧‧‧抽氣孔
310‧‧‧第二灌封模具
400‧‧‧流程圖
410至430‧‧‧步驟
第1圖是本創作感應電機定子封裝前的示意圖。 第2圖是本創作感應電機定子的封裝方法形成第一絕緣層前的示意圖。 第3圖是本創作感應電機定子的封裝方法形成第一絕緣層後的示意圖。 第4圖是本創作感應電機定子的封裝方法形成第二絕緣層前的示意圖。 第5圖是本創作感應電機定子的封裝方法形成第二絕緣層後的示意圖。 第6圖是本創作感應電機定子封裝完成後的示意圖。 第7圖是本創作感應電機定子的封裝方法的流程圖。

Claims (4)

  1. 一種感應電機定子的封裝結構，包括： 一機殼； 一定子，設置於該機殼內，該定子包括： 一定子鐵芯：以及 一定子繞組環繞該定子鐵芯； 一第一絕緣層，由一第一絕緣材料形成且直接覆蓋於該定子繞組；以及 一第二絕緣層，由一第二絕緣材料形成且覆蓋於該第一絕緣層； 其中該第一絕緣材料的收縮率小於該第二絕緣材料的收縮率。
  2. 如請求項1所述的封裝結構，其中該第一絕緣材料為矽膠。
  3. 如請求項2所述的封裝結構，其中該第二絕緣材料為環氧樹脂。
  4. 如請求項1所述的封裝結構，其中該第二絕緣層的厚度大於2毫米。
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