CN107645213A - 用于电机的焊接的定子框架和相关的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接的电机定子框架和相应的制造方法。本发明涉及的电机定子框架(10)包括：铸铁制成的两个板(12)；连接两个板(12)的至少一个钢杆(14)，杆(14)具有两个端部，每个端部附接到板(12)中的一个；其特征在于，每个铸铁制成的板(12)具有接纳钢制成的插入件(22)的至少一个孔口(20)，杆(14)的、附接到板(12)的端部被焊接到所述插入件(22)。

Description

用于电机的焊接的定子框架和相关的制造方法

技术领域

本发明涉及电机的焊接的定子框架，该框架包括：

-铸铁制成的两个板；

-连接两个板的至少一个钢杆，该杆具有两个端部，每个端部附接到板中的一个。

该定子框架旨在接纳电机尤其是参与铁路车辆的推进的电机的转子。

背景技术

铁路车辆通常包括定位在转向架上并且驱动车轮的这种类型的多个电机。为此，电机将由车辆的发电机产生的或从供电电缆直接提供的电力转换成旋转运动。

这些电机通常由附接在定子框架中的旋转部分(转子)和固定部分(定子)组成，定子框架起到保护和隔离电机的作用并且接纳用于冷却电机的回路。

框架是金属壳体，为了最大的机械强度通常以铁合金例如铸铁或钢制成。已知用于制造这种电机框架的多种方法。

第一种方法包括通常利用铸铁来一体模制框架，铸铁在成本方面具有显著的优点。此外，一体的框架更加刚硬和结实。然而，由此获得的框架是沉重的和庞大的。

为了减小框架的质量(mass)，已知如何使用焊接在一起的多个部件尤其是包括利用平行杆连接的两个端板的结构。为了补偿这种结构的较低的耐受性，通常所有的部件均采用钢，这给出了使部件焊接到彼此的可能性，但是显著地增加了制造框架的成本。此外，由多个焊接部件组成的框架可能在由焊接区域的冷却产生的内部应力的作用下经受变形。这些变形可以反映在定子上，这可能因为形成热点或磁性不平衡而不利于电机的正确运行。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种电机定子框架，该电机定子框架更抗变形且成本更低，同时具有减小的体积。

为此，本发明涉及上述类型的电机框架，其特征在于，每个铸铁制成的板具有接纳钢插入件的至少一个孔口，杆的附接到板的端部被焊接到所述插入件。

这种框架相对于模制的铸铁框架在体积方面具有优点，因为不是一体制成，因此具有厚重减小的结构。该框架也比由焊接在一起的钢部件制成的框架昂贵，因为最厚重的部件如板是由铸铁制成的。

根据具体的实施例，根据本发明的电机的框架具有一个或多个以下特征，以下特征被单独采用或者根据任何技术上可能的组合被采用：

-孔口接纳穿过板的插入件，插入件具有能够接纳杆的中心贯通管道；

-每个杆的每个端部具有倒角边缘，并且每个插入件的每个中心管道具有至少一个倒角边缘；

-每个插入件的每个中心管道的倒角边缘位于板的外部面的侧面上，并且与杆的端部的倒角边缘形成凹口，将每个钢杆的每个端部连接到接纳该端部的插入件的焊缝在该凹口中生成；

-将每个杆的端部连接到插入件的焊缝基本上是平的，并且插入件和杆的端部与板的外部面是齐平的；以及

-每个杆的端部具有螺纹孔，该螺纹孔能够接纳螺钉以将端部凸缘附接到板上。

本发明还涉及用于制造电机定子框架的方法，该方法包括以下步骤：

-提供铸铁制成的两个板，该板具有内部面和外部面、以及接纳钢插入件的贯通孔口；

-提供至少一个钢杆；以及

-将每个杆的端部焊接到每个板的插入件中的一个。

根据具体的实施例，根据本发明的方法包括以下特征，以下特征被单独采用或者根据任何技术上可能的组合被采用：

-插入件具有中心贯通管道，并且该方法包括将杆的端部插入到插入件的中心管道中、但端部不会从板的外部面伸出的步骤；

-杆的端部具有倒角边缘并且插入件的中心管道具有位于板的外部面的侧面上的倒角边缘，倒角边缘和倒角边缘形成具有V形截面的凹口，将每个杆的每个端部结合到接纳该端部的插入件的焊缝在所述凹口中生成；以及

-该方法包括在每个杆的每个端部中钻螺纹孔的步骤以及通过移除从板伸出的多余材料而在板的外部面处对焊缝进行平整的步骤。

附图说明

通过阅读以下仅作为示例给出的并参照附图进行的描述，将会更好地理解本发明，在附图中：

-图1为根据本发明的电机框架的透视图；

-图2示出了图1的电机框架的第一插入件；

-图3示出了电机框架的第二插入件；

-图4为连接电机框架的板的杆的剖视图，

-图5为杆与插入件的焊缝的剖视图；以及

-图6为平整后的焊缝的第二图示。

具体实施方式

图1中所示的电机定子框架10包括基本平行的两个板12和连接两个板12的至少一个杆14。

两个板12进一步具有例如圆形的中心孔15，中心孔允许转子插入框架10中。

有利地，框架10包括通过夹紧在两个板12之间而组装的侧壁16并且该侧壁能够容纳和保护电机定子18。

板12以铸铁模制且基本上是平的，而且具有内部面19B和外部面19A。两个板12进一步包括至少一个在板12中所钻的贯通孔口20。

贯通孔口是指孔口20在其两个端部是敞开的并且通到板12的内部面19B和外部面19A。

根据第一实施例，孔口20包括与由孔口20所接纳的杆14具有相同截面的内部部段21A和具有比部段21A更大的截面的外部部段21B。内部部段21A和外部部段21B通过垂直于孔口20的轴线的横向表面21C连接。

每个孔口20接纳钢制成的用于附接杆14的插入件22。

孔口20的外部部段21B被用作插入件22的支座，该插入件与横向表面21C发生倚靠。

插入件22是钢制成的销，该销具有合适的形状以使其插入到铸铁板12的孔口20中，插入件22的外部轮廓与外部部段21B的内部轮廓配合。

因此，根据图1至图3中所示的实施例，插入件22具有与杆14的如图2中所示的圆形截面23A相对应的圆形拱冠截面或者具有与杆14的如图3中所示的长圆形截面23B相对应的长圆形拱冠截面。

插入件22的长度等于外部部段21B的长度，因此小于板12的厚度，即小于板12的内部面19B和外部面19A之间的距离。例如，插入件22的长度等于板12的厚度的一半。

插入件22进一步具有接纳钢杆14的中心贯通管道24。贯通管道24在插入件22(如图2中所示的插入件22)被插入到具有圆形截面的孔口20中的情况下具有圆形截面25A，或者在插入件22(如图3中所示的插入件22)被插入到具有长圆形(oblong)截面的孔口20中的情况下具有长圆形截面。

界定中心管道24的内部的边缘中的至少一个是倒角边缘26。倒角是指边缘26被拉下来并且形成连接与边缘26邻接的两个面的平的表面，并且与这两个面形成介于0和90°之间例如等于45°的补角。有利地，倒角边缘26在板12的外部面19A的、可找到插入件22的平面中延伸。根据未示出的其他实施例，倒角边缘26在板12的内部面19B的、容纳插入件22的平面中延伸，或者进一步地，界定中心管道24的两个边缘均被倒角。

钢制成的杆14是抽屉式的并且具有与图2中所示的插入件22的具有圆形截面25A的中心管道24相配合的圆形截面，或与具有图3中所示的相似截面25B的中心管道24相配合的长圆形截面。

杆14在其两个端部28处具有边缘30被倒角的面。倒角是指边缘30被拉下来并且形成连接与边缘30邻接的两个面的平的表面，并且与这两个面形成介于0和90°之间的补角。

杆14的每个端部28接合到如图4中所示的插入件22的中心管道24中。有利地，杆14的端部28在板12的外部面19A的平面中。

在插入件22的中心管道24的倒角边缘26位于板12的外部面19A的平面中的有利情况下，倒角边缘26和杆14的倒角边缘30配合以便形成具有如图4中所示的V形截面的凹口31。

有利地，杆14中的至少一个的每个端部28具有在杆14中所钻的螺纹孔32。该螺纹孔32能够接纳螺钉以附接封闭板12的圆形孔的端部凸缘，从而保护容纳在框架10中的转子。

杆14通过焊缝34保持接合到插入件22中。焊缝34是填充介于插入件22的中心管道24的倒角边缘26和杆14的端部28的倒角边缘30之间的凹口31的“V形”焊缝，如图5中所示的。

有利地，焊缝34被平整以便具有与由如图6中所示的杆14的端部28、插入件22和板12形成的表面齐平的平坦轮廓。

当凹口31位于外部面上时，焊缝34被定位在铸铁制成的板12的外部面上，这降低了在冷却期间框架10变形的风险。这种情况还通过允许从外侧更好地进入相关区域而简化了焊接方法。

现在将描述根据图1的实施例的用于制造框架10的方法。

该方法包括以下准备步骤：

-以铸铁模制两个板12，每个板具有内部面19B和外部面19A；

-在板12中钻至少一个孔口20，孔口20包括通过横向表面21C连接的内部部段21A和外部部段21B；

-提供具有适于每个孔口20的形状的钢插入件22，该钢插入件具有中心管道24，中心管道具有至少一个倒角边缘26；

-将插入件22引入到孔口20的支撑在横向表面21C上的外部部段21B中，倒角边缘26被定向成朝向板22的外部面19A；

-提供钢制成的至少一个杆14，该杆具有带倒角边缘30的两个端部28。

该方法然后包括用于将每个杆14的每个端部28引入到插入件22中的一个的中心管道24中的步骤。每个杆的端部28与板12的外部面19A对准，以便框架10具有外部平的表面。

然后，杆14通过焊缝34附接到插入件22，该焊缝在由插入件22的中心管道24的倒角边缘26与杆14的端部28的倒角边缘30形成的“V形”凹口31中生成。

然后，通过对焊缝34进行平整，即通过移除多余的材料使板12的外部面19A变平，以获得平坦的轮廓。

最后，该方法包括在至少一个杆14的每个端部28中钻螺纹孔32的步骤，螺纹孔32随后能够接纳用于附接端部凸缘的螺钉。

当仍然符合本发明时，可以修改上文所述的框架10和制造方法。

插入件22的孔口20的形状和杆14的形状也可以变化。

例如，根据另一个实施例，孔口20可以包括具有恒定截面的单个部段，并且插入件22可以在一个端部处具有位于外部表面上的肩部，该肩部能够支撑抵靠板12的外部面19A。有利地，外部面19A可以具有适于容纳插入件22的肩部的扩孔。

根据本发明的框架在成本方面具有显著的优点，因为框架的结构的主要部分以相对便宜的铸铁制成，并且就重量轻方面具有显著的优点，因为该框架的结构由两个通过连接件连接的板组成并且不以单个厚重的部件模制，最后在抗焊缝的冷却变形方面具有显著的优点。

Claims (10)

1.一种电机定子框架(10)，所述电机定子框架包括：

-铸铁制成的两个板(12)；

-钢制成的、连接两个板(12)的至少一个杆(14)，所述杆(14)具有两个端部(28)，每个端部附接到所述板(12)中的一个；

其特征在于，每个铸铁制成的板(12)具有至少一个孔口(20)，所述孔口接纳钢制成的插入件(22)，所述杆(14)的、附接到所述板(12)的所述端部(28)被焊接到所述插入件(22)。

2.根据权利要求1所述的框架(10)，其中，所述孔口(20)接纳穿过所述板(12)的所述插入件(22)，所述插入件(22)具有能够接纳所述杆(14)的中心贯通管道(24)。

3.根据权利要求2所述的框架(10)，其中，每个杆(14)的每个端部(28)具有倒角边缘(30)，并且其中，每个插入件(22)的每个中心管道(24)具有至少一个倒角边缘(26)。

4.根据权利要求3所述的框架(10)，其中，每个插入件(22)的每个中心管道(24)的所述倒角边缘位于所述板(12)的外部面(19A)的侧面上并且与所述杆(14)的所述端部(28)的所述倒角边缘(30)形成凹口(31)，将每个钢制成的杆(14)的每个端部(28)连接到接纳所述端部的插入件(22)的焊缝(34)在所述凹口中生成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的框架(10)，其中，将每个杆(14)的所述端部(28)连接到所述插入件(22)的所述焊缝(34)基本上是平的，并且其中，所述插入件(22)和所述杆(14)的所述端部(28)与所述板(12)的所述外部面(19A)是齐平的。

6.根据权利要求5所述的框架(10)，其中，每个杆(14)的所述端部(28)具有螺纹孔(32)，所述螺纹孔能够接纳螺钉以将端部凸缘附接到所述板(12)上。

7.一种用于制造根据权利要求1所述的框架(10)的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供铸铁制成的两个板(12)，所述板具有内部面(19B)和外部面(19A)、以及接纳钢插入件(22)的贯通孔口(20)，

-提供钢制成的至少一个杆(14)；

-将每个杆(14)的所述端部(28)焊接到每个所述板(12)的所述插入件(22)中的一个。

8.根据权利要求7所述的制造方法，其中，所述插入件(22)具有中心贯通管道(24)，所述方法包括将所述杆(14)的所述端部(28)插入到所述插入件(22)的所述中心管道(24)中、但所述端部(28)不会从所述板(12)的所述外部面(19A)伸出的步骤。

9.根据权利要求8所述的制造方法，其中，所述杆(14)的所述端部(28)具有倒角边缘(30)，并且其中，所述插入件(22)的所述中心管道(24)具有位于所述板(12)的所述外部面(19A)的侧面上的倒角边缘(26)，所述倒角边缘(30)和所述倒角边缘(26)形成具有V形截面的凹口(31)，将每个杆(14)的每个端部(28)连接到接纳所述端部的插入件(22)的焊缝(34)在所述凹口(31)中生成。

10.根据权利要求9所述的制造方法，所述制造方法包括在每个杆(14)的每个端部(28)中钻螺纹孔(32)的步骤以及通过移除从所述板(12)伸出的多余材料而在所述板(12)的所述外部面(19A)处对所述焊缝(34)进行平整的步骤。