CN111146894B - 一种组合式碳纤维复合材料吸振电机外壳及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合式碳纤维复合材料吸振电机外壳，包括外壳、底座、连接环、衬套和短销，所述外壳和底座均为碳纤维复合材料制成，该外壳连接在底座上，外壳为圆筒形，外壳的两端均设有衬套，并通过连接环固定，连接环与外壳之间通过短销连接，所述连接环和衬套均为金属制成。减轻电机运行过程中的振动，通过阻尼性能良好的碳纤维复合材料电机外壳替代传统的金属外壳，同时为了避免碳纤维复合材料散热性能的不足，配合金属衬套进行电机内部散热，以提升电机运行的平稳性。

Description

一种组合式碳纤维复合材料吸振电机外壳及其制作方法
技术领域
本发明属于复合材料零件设计领域，尤其涉及一种组合式碳纤维复合材料吸振电机外壳及其制作方法。
背景技术
传统电机外壳材料是铸铁或铝合金，具有容纳支撑定子和转子等零件的功能，本发明外壳提供了吸振新功能。
电动机常作为机电系统的动力源，其运行时产生的振动会传递至系统其他结构，从而引起整个系统的振动和噪声问题。在整个电动机结构当中，电机外壳是电机与基础直接相连的部分，不仅起着支撑铁芯、绕组、端盖等部件的作用，同时也是电机振动传递路径上的主要结构，因此对电机外壳进行减振设计可抑制电机运行时振动的传递，从而减小整个系统的振动，维持系统稳定。
目前电机外壳大都采用铸铁、铝合金等金属材料铸造而成，但由于金属材料自身的阻尼性能有限，并不能起到很好的吸收振动能量的作用。CFRP是一种新型的结构和功能复合材料，不仅力学性能优异，具有比模量、比强度高、轻质高强的特点，同时由于材料自身的阻尼特性，主要包括基体自身和增强纤维的固有粘弹性阻尼、界面相引起的阻尼、层间剪切引起的阻尼、热弹性阻尼等，使其具有优异的阻尼性能，其阻尼是金属材料的几十到几百倍，可用来制备有减振要求的结构件。
但碳纤维复合材料导热性能较差，而电机在高速运转过程中会产生大量热量导致温升，从而影响电机的使用寿命。因此，为了利用复合材料的强度与阻尼特性，同时避免其散热性能的不足，需要寻求一种组合式的复合材料电机外壳结构来综合满足电机的使用性能要求。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种组合式碳纤维复合材料吸振电机外壳及其制作方法，减轻电机运行过程中的振动，通过阻尼性能良好的碳纤维复合材料电机外壳替代传统的金属外壳，同时为了避免碳纤维复合材料散热性能的不足，配合金属衬套进行电机内部散热，以提升电机运行的平稳性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种组合式碳纤维复合材料吸振电机外壳，包括外壳、底座、连接环、衬套和短销，所述外壳和底座均为碳纤维复合材料制成，该外壳连接在底座上，外壳为圆筒形，外壳的两端均设有衬套，并通过连接环固定，连接环与外壳之间通过短销连接，所述连接环和衬套均为金属制成。
在上述技术方案中，所述外壳外壁上设有至少一个用于引出定子绕组线的出线孔。
在上述技术方案中，所述短销的数量为3-5个。
在上述技术方案中，所述连接环与外壳之间设有胶粘剂。
在上述技术方案中，所述连接环朝外的一面设有均布的若干螺纹孔，用于与端盖的连接。
在上述技术方案中，所述底座包括底板和竖板，竖板的数量为2，竖板呈竖直的状态连接在底板上，底板上设有多个用于连接固定的螺栓孔。
一种组合式碳纤维复合材料吸振电机外壳的制作方法：包括以下步骤：
1)底板上开设两个相同的阶梯槽，阶梯槽的深度为1mm，宽度分别为3mm和6mm，竖板一侧设有宽1mm，深3mm的开口槽，通过胶接法将竖板连接在底板上，并通过填料法将其进一步加固，并在底板上开设4个与基座连接的螺栓孔；
2)将圆筒状的外壳通过胶接法与竖板固定连接，并在外壳两端处各开设3个均匀的销孔；
3)将衬套通过胶接法连接在外壳的两端，并通过连接环和短销固定。
在上述技术方案中，所述竖板和底板之间通过填料法将其进一步加固。
本发明的有益效果是：
1、通过应用阻尼性能良好碳纤维复合材料，且以胶接作为主要的连接方式，提升了电机外壳的整体减振效果；
2、所用碳纤维复合材料中增加树脂含量(40％以上)，进一步提高阻尼性能；
3、采取内嵌金属衬套的方式，保证电机的装配和散热性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中底座的结构示意图。
其中：1、外壳，2、底座，3、连接环，4、衬套，5、短销，6、出线孔，7、螺纹孔，21、底板，22、竖板，23、螺栓孔。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示的一种组合式碳纤维复合材料吸振电机外壳，包括外壳1、底座2、连接环3、衬套4和短销5，所述外壳1和底座 2均为碳纤维复合材料制成，该外壳1连接在底座上，外壳1为圆筒形，外壳1的两端均设有衬套4，并通过连接环3固定，连接环3与外壳1之间通过短销5连接，所述连接环3和衬套4均为金属制成。外壳为空心圆柱结构，衬套与机壳部分通过胶接加短销连接的形式固定在一起，在其端面内环处设置倒角方便进行电机定子的装配，衬套外环表面与碳纤维复合材料机壳内环表面完全贴合，能够尽可能地使碳纤维复合材料外壳在温升时所受应力均匀。
在上述技术方案中，所述外壳1外壁上设有至少一个用于引出定子绕组线的出线孔6。
在上述技术方案中，所述短销5的数量为3-5个。
在上述技术方案中，所述连接环3与外壳1之间设有胶粘剂。
在上述技术方案中，所述连接环3朝外的一面设有均布的若干螺纹孔7，用于与端盖的连接，以避免在碳纤维复合材料机壳上钻孔造成其性能损失。
在上述技术方案中，所述底座2包括底板21和竖板22，竖板22 的数量为2，竖板22呈竖直的状态连接在底板21上，底板21上设有多个用于连接固定的螺栓孔23。
一种组合式碳纤维复合材料吸振电机外壳的制作方法：包括以下步骤：
1)底板上开设两个相同的阶梯槽，阶梯槽的深度为1mm，宽度分别为3mm和6mm，竖板一侧设有宽1mm，深3mm的开口槽，通过胶接法将竖板连接在底板上，并通过填料法将其进一步加固，并在底板上开设4个与基座连接的螺栓孔；
2)将圆筒状的外壳通过胶接法与竖板固定连接，并在外壳两端处各开设3个均匀的销孔；
3)将衬套通过胶接法连接在外壳的两端，并通过连接环和短销固定。与电机的端盖通过螺栓进行连接时会承受一定的预紧力，另外电机的外壳应具有一定的轴向刚度以保证电机在运转时不会过分变形，因此利用3个周向分布的短销以增加连接环与外壳部分的连接刚度与强度；
在上述技术方案中，所述竖板和底板之间通过填料法将其进一步加固，以保证底座具有足够的强度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种组合式碳纤维复合材料吸振电机外壳，其特征是：包括外壳、底座、连接环、衬套和短销，所述外壳和底座均为碳纤维复合材料制成，该外壳连接在底座上，外壳为圆筒形，外壳的两端均设有衬套，并通过连接环固定，所述衬套设置在外壳内侧，连接环设置在外壳外侧，连接环与外壳、衬套之间通过短销连接，所述连接环和衬套均为金属制成，所述连接环与外壳之间设有胶粘剂，衬套与机壳部分通过胶接连接的形式固定在一起，外环表面与碳纤维复合材料机壳内环表面完全贴合，所述底座包括底板和竖板，竖板的数量为2，竖板呈竖直的状态连接在底板上，底板上设有多个用于连接固定的螺栓孔。
2.根据权利要求1所述的组合式碳纤维复合材料吸振电机外壳，其特征是：所述外壳外壁上设有至少一个用于引出定子绕组线的出线孔。
3.据权利要求1所述的组合式碳纤维复合材料吸振电机外壳，其特征是：所述短销的数量为3-5个。
4.根据权利要求1所述的组合式碳纤维复合材料吸振电机外壳，其特征是：所述连接环朝外的一面设有均布的若干螺纹孔，用于与端盖的连接。
5.一种如权利要求1所述组合式碳纤维复合材料吸振电机外壳的制作方法：包括以下步骤：
1）底板上开设两个相同的阶梯槽，阶梯槽的深度为1mm，宽度分别为3mm和6mm，竖板一侧设有宽1mm，深3mm的开口槽，通过胶接法将竖板连接在底板上，并在底板上开设4个与基座连接的螺栓孔；
2）将圆筒状的外壳通过胶接法与竖板固定连接，并在外壳两端处各开设3个均匀的销孔；
3）将衬套通过胶接法连接在外壳的两端，并通过连接环和短销固定。
6.根据权利要求5所述的组合式碳纤维复合材料吸振电机外壳的制作方法，其特征是：所述竖板和底板之间通过填料法将其进一步加固。
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