CN105743269B - 一种液冷式电机外壳冷却道的密封结构及其密封方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电机的制造领域，公开了一种液冷式电机外壳冷却道的密封结构，包括壳体，壳体内设有连续U形冷却道，壳体两端位于连续U形冷却道的内侧方均设有与壳体一体成型的环形阻挡凸起；壳体两端位于阻挡凸起的外侧方设有环形的密封块；密封块与阻挡凸起、密封块与壳体均焊接。本发明还公开了一种液冷式电机外壳冷却道的密封方法，该方法步骤依次包括于外壳的两端分别加工一个环形台阶，形成壳体和阻挡凸起；设计环形密封块；将密封块套于环形阻挡凸起的外侧，并将密封块与环形阻挡凸起，以及密封块与壳体密封焊接。本发明提供的密封结构和密封方法实施后，电机外壳内侧无焊缝，壳体内侧无漏液的可能，因漏液而导致的安全事故发生率低。

Description

一种液冷式电机外壳冷却道的密封结构及其密封方法

技术领域

本发明属于电机的制造领域，具体涉及一种液冷式电机外壳冷却道的密封结构及其密封方法。

背景技术

电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，其主要作用是为各种电器或机械提供动力，如在电动汽车领域，电机可产生驱动转矩，作为电动汽车前进的动力源。电机在运行的过程中，会产生较多的热量，该热量若不及时地转移走，会导致电机温度的升高，最后导致电机寿命缩短，甚至直接导致电机在运行的过程中因温度过高而烧毁。目前，为了电机能更好地散热，通常会于壳体内设置冷却道，电机运行时，持续地向冷却道内通入冷却液，将电机运行产生的热量及时地传递走。

现有电机外壳的冷却道通常为连续U形冷却道，如图1所示，连续U形冷却道1包括一组沿轴向设置于壳体侧壁内的通道，相邻的通道之间交叉式地通过设置于壳体端部上的凹槽连通，即第一条通道和第二条通道于左端连通，形成一个U形结构，第二条通道和第三条通道于右端连通，形成一个U形结构，第三条通道与第四条通道于左端连通，形成一个U形结构，以此类推，形成一条连续U形的冷却道，再于侧壁上设置分别连通冷却道两端的进口和出口。为了避免冷却液体从电机外壳的端部流出，电机外壳制造时，最后还会于壳体的端部对冷却道进行密封，形成一条完整独立的冷却道。

如图2所示，目前，电机外壳冷却道的密封方法通常是采用一块环形的密封板5，该密封板5的内径与壳体2的内径相等，外径与壳体2的外径相等，将密封板5的一端表面与壳体2的端部贴合，再于两者内外两侧的贴合缝处进行焊接，实现将冷却道的密封。目前，对于两者内侧的贴合缝，由于空间的限制，通常都是进行弧焊，而弧焊的焊缝处易形成气孔等缺陷，导致冷却液漏液，尤其是朝向电机内侧的漏液，冷却液与电机内的零部件接触，极容易引起安全事故。另外，电机内的转子与壳体2内壁的距离非常短，几乎处于接触的状态，因此，为了保证转子的顺利旋转，必须增加电机外壳内侧的精度，这就须要对内侧的焊缝进行车削加工，而车削加工会使得焊缝处的气孔等缺陷更容易暴露，从而引起漏液率的增高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液冷式电机外壳冷却道的密封结构，以解决现有密封结构中壳体内侧有焊缝，容易向内侧漏液、导致安全事故的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下基础方案：一种液冷式电机外壳冷却道的密封结构，包括壳体，壳体内设有连续U形冷却道，壳体两端位于连续U形冷却道的内侧方均设有环形的阻挡凸起，阻挡凸起与壳体同轴，且两个阻挡凸起均与壳体一体成型；壳体两端位于阻挡凸起的外侧方设有环形的可将连续U形冷却道密封的密封块；密封块与阻挡凸起之间、密封块与壳体之间均焊接。

采用本方案中的一种液冷式电机外壳冷却道的密封结构，壳体两端设有环形的阻挡凸起，阻挡凸起与壳体一体成型，从而连续U形冷却道内的冷却液不会从阻挡凸起与壳体的连接处泄漏出至壳体内侧，阻挡凸起位于连续U形冷却道的内侧方，此处内侧方是指连续U形冷却道靠近壳体内壁的一侧，即阻挡凸起的横向坐标位于连续U形冷却道与壳体内壁之间。密封块用于封堵连续U形冷却道的端部，密封块位于阻挡凸起的外侧方，即密封块套于阻挡凸起外侧，从而密封块与阻挡凸起的贴合缝方向和壳体轴线方向一致。因此，阻挡凸起与密封块之间的焊缝位于壳体的端部，一方面便于焊接操作；另一方面，焊缝位于端部，而壳体的内侧没有焊缝，避免了焊缝对转子的旋转造成影响，因此，无需对焊缝处进行车削加工，也就不会导致因车削加工而引起漏液；另外，焊缝位于端部，即焊缝处有漏液，泄漏出的冷却液也不易进入至壳体内部，对电机的零部件造成影响，也就避免了因漏液而导致的安全事故的发生。

由上述所得，本发明的密封结构不易漏液，因漏液而导致的安全事故的发生率低。

以下是基于上述基础方案的优选方案：

优选方案一：所述阻挡凸起与密封块之间的焊接为搅拌摩擦焊接。搅拌摩擦焊接即为利用工件端面的相互运动、相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速固化、完成焊接的一种焊接方式。搅拌摩擦焊接的强度损失小，焊缝处的强度大，不易裂开，因此，阻挡凸起与密封块之间采用搅拌摩擦焊可进一步避免漏液。搅拌摩擦焊接过程通常需要将摩擦焊机的搅拌头垂直伸入至两个平整端面贴合处，再利用搅拌头肩部与平整端面的摩擦生热，使得搅拌头前面的材料发生高度的塑性变形，随着搅拌头的移动，高度塑性变形的材料逐渐沉积在搅拌头的背后，形成搅拌摩擦焊的焊缝。然而，现有的密封结构中，由于密封块与壳体的贴合缝位于壳体的内侧，不便于搅拌头的插入，无法进行搅拌摩擦焊接，但本发明中的所述贴合缝位于壳体的端部，便于搅拌摩擦焊接的操作。

优选方案二：基于基础方案或优选方案一，所述密封块与壳体之间的焊接为搅拌摩擦焊接。进一步避免冷却液从壳体的外侧泄露。

优选方案三：基于优选方案二，所述阻挡凸起的壁厚至少有3mm。小于3mm不便于搅拌摩擦焊接。

优选方案四：基于优选方案二，所述阻挡凸起的轴向高度为13-18mm。从而保证阻挡凸起与密封块之间的焊接强度。

本发明的另一目的在于提供一种液冷式电机外壳冷却道的密封方法，以解决现有密封方法密封后壳体内侧有焊缝，容易向内侧漏液、导致安全事故的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下基础方案：一种液冷式电机外壳冷却道的密封方法，所述方法依次包括以下步骤：

1)于外壳两端分别加工一个朝向外侧的、且与外壳同轴的一级环形阶梯，再于台阶上交叉式地加工连通相邻两条通道的凹槽，形成完整的连续U形冷却道，即形成完整的壳体和阻挡凸起；

2)设计环形密封块，密封块的内径比环形阻挡凸起的外径大0-2mm；

3)将所述密封块套于环形阻挡凸起的外侧；

4)将密封块与环形阻挡凸起进行密封焊接，将密封块与壳体于连续U形冷却道的外围进行密封焊接。

上述基础方案中：

步骤1)，环形台阶是指台阶呈环状，台阶朝向外侧是指台阶靠近壳体的外壁，形成环形阻挡凸起，可以阻挡冷却液向壳体内侧流动，而由一个完整的外壳加工成壳体和环形阻挡凸起，即环形阻挡凸起与壳体一体成型，可避免冷却液从阻挡凸起与壳体的连接处泄漏出至壳体内侧；

步骤2)，设计密封块，用于封堵连续U形冷却道，将密封块的内径设计成比环形阻挡凸起的外径大0-2mm，一方面便于将密封块套于阻挡凸起外侧，另一方面便于后续密封块与阻挡凸起的焊接；

步骤3)，将密封块与阻挡凸起密封焊接，将密封块与壳体密封焊接，一方面可以将密封块固定于阻挡凸起和壳体上，另一方面可封堵密封块与阻挡凸起之间的缝隙，以及封堵密封块与壳体之间的缝隙，避免冷却液从缝隙中泄漏出，其中密封焊接是指环绕着环形阻挡凸起或密封块进行焊接，形成环形的焊缝，将环形阻挡凸起与密封块之间的缝隙，以及壳体与密封块之间的缝隙完全密封。

采用上述基础方案的方法，密封块与阻挡凸起之间的焊缝朝向壳体的端部，即壳体内侧没有焊缝，一方面便于焊接操作，另一方面，焊缝位于端部不会对转子的旋转造成影响，因此，无需对焊缝处进行车削加工，也就不会导致因车削加工而引起的漏液；另外，焊缝位于端部，即焊缝处有漏液，泄漏出的冷却液也不易进入至壳体内部、对电机的零部件造成影响，也就避免了因漏液而导致的安全事故的发生。因此，本发明的密封方法密封的电机外壳冷却道不易漏液，因漏液而导致的安全事故的发生率低。

以下是基于上述基础方案的优选方案：

优选方案一：基于基础方案，步骤2)中设计的环形密封块的高度与所述环形阻挡凸起的高度相等，步骤4)中，将密封块与环形阻挡凸起进行密封搅拌摩擦焊接。将环形密封块的高度设计成与阻挡凸起的高度相等，便于搅拌摩擦焊接的操作，而搅拌摩擦焊接强度损失小，焊缝处的强度大，不易裂开，因此，阻挡凸起与密封块之间采用搅拌摩擦焊可进一步避免漏液。

优选方案二：基于基础方案或优选方案一，步骤2)中设计的环形密封块的外径与所述壳体的外径相等，步骤3)中将密封块与壳体于连续U形冷却道的外围进行密封搅拌摩擦焊接。进一步避免冷却液从壳体的外侧泄露。

优选方案三：基于优选方案一，步骤2)中设计的密封块的内径比环形阻挡凸起的外径大0-1mm。便于搅拌摩擦焊接的进行，焊接效果好。

附图说明

图1为连续U形冷却道的结构示意图；

图2为现有液冷式电机外壳冷却道的密封结构的结构示意图；

图3为本发明实施例一种液冷式电机外壳冷却道的密封结构的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：连续U形冷却道1、壳体2、阻挡凸起3、密封块4、密封板5。

如图3所示，一种液冷式电机外壳冷却道的密封结构，包括圆筒状的壳体2，壳体2的内径为176mm，壳体2的外径为220mm，壳体2内设有连续U形冷却道1，壳体2两端位于连续U形冷却道1的内侧均设有环形的阻挡凸起3，两个阻挡凸起3均与壳体2一体成型，阻挡凸起3的内径与壳体2的内径相等，均为176mm，阻挡凸起的外径为190mm，阻挡凸起3的高度为15mm。

壳体2两端位于阻挡凸起3的外侧设有环形的可将连续U形冷却道1密封的密封块4，即密封块4套于阻挡凸起3外侧，且密封块4的内径为190.5mm，外径为220mm，高度为15mm，密封块4的端部与壳体2的端部相抵；阻挡凸起3与密封块4之间通过搅拌摩擦焊连接；壳体2端部与密封块4端部之间通过搅拌摩擦焊连接。

上述液冷式电机外壳冷却道的密封方法，依次包括以下步骤：

1)于外壳两端分别铣削一个朝向外侧的、且与外壳同轴的环形台阶，再于台阶上交叉式地加工连通相邻两条通道的凹槽，即于左端铣削出连通第一通道和第二通道的凹槽，于右端铣削出连通第二通道和第三通道的凹槽，于左端铣削出连通第三通道和第四通道的凹槽，以此类推，最后形成完整的连续U形冷却道1，即形成完整的壳体2和阻挡凸起3，其中从纵向来看，外壳没有被铣削的纵段为壳体2，被铣削的纵段剩下的那部分为阻挡凸起3；

2)设计一个环形的密封块4，将该密封块4的高度、内径、外径都设计成符合上述密封结构的要求；

3)将步骤2)中的密封块4套于阻挡凸起3的外侧，使密封块4的端部与壳体2的端部相抵；

4)将摩擦焊机的搅拌头伸入至密封块4与阻挡凸起3之间的缝隙中进行密封搅拌摩擦焊接，即将密封块4与阻挡凸起3之间的缝隙全部焊接，形成环形的焊缝；另将摩擦焊机的搅拌头伸入至壳体2和密封块4之间的缝隙中进行密封搅拌摩擦焊接，即完成电机外壳冷却道的密封。

实验：

取五个图2所示的现有密封结构，分别为对比例1、2、3、4、5，且对比例1、2、3、4、5中冷却道密封时，壳体的内侧采用弧焊连接，壳体的外侧采用搅拌摩擦焊连接，另取五个图3所示的本实施例密封结构，分别为实施例1、2、3、4、5，其中两种密封结构中的壳体的尺寸相等，壳体的材质均为铝材6061，密封块的材质亦为铝材6061。向十个密封结构中的冷却道灌满水并密封，静置2h，观察十个密封结构的漏水情况，结果如表1所示：

表1

项目	漏水情况	项目	漏水情况
				对比例1	壳体内侧漏水、外侧未漏水	实施例1	壳体内、外侧均未漏水
对比例2	壳体内侧漏水、外侧未漏水	实施例2	壳体内、外侧均未漏水
				对比例3	壳体内侧、外侧均漏水	实施例3	壳体内、外侧均未漏水
对比例4	壳体内侧漏水、外侧未漏水	实施例4	壳体内、外侧均未漏水
				对比例5	壳体内侧漏水、外侧未漏水	实施例5	壳体内、外侧均未漏水

由表1可得，由于本发明的密封结构壳体内侧无焊缝，无需对焊缝进行车削加工，整个密封结构不易漏水，由漏水导致的安全事故发生率低。

对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (5)

1.一种液冷式电机外壳冷却道的密封结构，包括壳体，壳体内设有连续U形冷却道，其特征在于，壳体两端位于连续U形冷却道的内侧方均设有环形的阻挡凸起，阻挡凸起与壳体同轴，且两个阻挡凸起均与壳体一体成型；壳体两端位于阻挡凸起的外侧方设有环形的可将连续U形冷却道密封的密封块；密封块与阻挡凸起之间、密封块与壳体之间均焊接，且所述密封块与所述阻挡凸起之间的贴合缝方向与所述壳体轴线方向一致；所述密封块与阻挡凸起之间的焊接为搅拌摩擦焊接；所述密封块与壳体之间的焊接为搅拌摩擦焊接。

2.根据权利要求1所述的一种液冷式电机外壳冷却道的密封结构，其特征在于，所述阻挡凸起的壁厚至少有3mm。

3.根据权利要求1所述的一种液冷式电机外壳冷却道的密封结构，其特征在于，所述阻挡凸起的轴向高度为13-18mm。

4.一种如权利要求1所述的液冷式电机外壳冷却道的密封方法，其特征在于，所述方法依次包括以下步骤：

1)于外壳两端分别加工一个朝向外侧的、且与外壳同轴的环形台阶，再于台阶上交叉式地加工连通相邻两条通道的凹槽，形成完整的连续U形冷却道，即形成完整的壳体和阻挡凸起；

2)设计环形密封块，密封块的内径比环形阻挡凸起的外径大0-2mm，环形密封块的高度与所述环形阻挡凸起的高度相等，环形密封块的外径与所述壳体的外径相等；

3)将所述密封块套于环形阻挡凸起的外侧；

4)将密封块与环形阻挡凸起进行搅拌摩擦焊接，将密封块与壳体于连续U形冷却道的外围进行搅拌摩擦焊接。

5.如权利要求4所述的液冷式电机外壳冷却道的密封方法，其特征在于，步骤2)中设计的密封块的内径比环形阻挡凸起的外径大0-1mm。