CN111226377B - 电机及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机，包括布置在壳体(10)中的定子(2)和转子(3)，该壳体包括第一面，该第一面设有肋(4，14)并且旨在与冷却流体接触，电机(1)设有封闭结构(6)，该封闭结构以密封方式紧固于壳体(10)的第一面，以便与壳体(10)的第一面一起限定了空间，该空间形成用于马达(1)的冷却流体的回路(5)，该封闭结构通过焊接和/或钎焊和/或压接而紧固于该壳体(10)的第一面、并且包括至少一个盖(6)，其特征在于，封闭结构(6)通过焊接和/或钎焊和/或压接而仅在所述肋处紧固于壳体(10)。

Description

电机及其制造方法

本发明涉及一种电机及其制造方法。

更特别地，本发明涉及一种电机、特别是电动马达，该电机包括布置在壳体中的定子和转子，该壳体包括第一面，该第一面设有肋并且旨在与用于使该电机冷却的流体接触，该电机设有封闭结构，该封闭结构以密封方式紧固于该壳体的第一面，以便与该壳体的第一面一起限定了空间，该空间形成用于使该马达冷却的流体的回路的空间，该封闭结构通过焊接和/或钎焊和/或压接而紧固于该壳体的第一面、并且包括至少一个盖。

已知提供了一种用于使电动马达(特别是马达的定子)冷却的回路，参见例如EP2680408 A1。

已知的解决方案(参见图1)使得包围转子3和定子12的壳体10具有形成一个或多个螺旋通道的肋4。壳体10的带肋面通过封闭结构(盖6、管7、8)以密封方式被封闭，以便在马达周围形成冷却回路5。在图1的构造中，壳体10由多个部分构成，这些部分通过螺钉紧固连接而被接合在一起并且用弹性体O形圈9、13密封。这种解决方案具有许多缺点，包括：

-与一体式系统相比，螺钉紧固的部件的机械强度低，

-需要壳体10的厚度相对很大，以便允许将螺钉2和密封件13容纳在其中，同时使得能够安装管状盖6，

-需要将具有高导热率的材料用于壳体10，以便限制马达定子的温度。具体地，壳体10的较大的厚度必须通过更高的导热率来补偿，

-壳体10受到冷却流体或包围壳体的体积中的环境的腐蚀的风险。这种风险与选择具有高导热率的材料(例如，铝合金)有关，

-马达腔体与包围壳体10的体积之间通过密封件13泄漏的风险，

-密封件随时间推移老化的风险、以及因此为维护而不得不拆卸系统的风险。

在图2的构造中，马达壳体10由已经通过焊接或钎焊接合在一起的多个部分构成。这种解决方案的缺点是：

-为了使壳体10在几何结构上稳定，在焊接后可能需要进行热处理，

-在焊接后需要执行精加工操作，以便确保壳体10的正确的几何结构以及马达定子2与壳体10之间的正确安装。

具体地，这种马达结构的制造(焊接)会产生壳体10的变形，这不利于定子12与壳体10之间的精确的相对尺寸。

在图3的构造中，马达壳体10是一体式的，并且包括冷却回路5的通道的部件16被插入到所述壳体10中。在壳体10与部件16之间流动的流体通过密封件9与马达腔体封离。这种解决方案的缺点是：

-马达腔体与冷却流体之间泄漏的风险，

-密封件9随着时间的推移老化的风险、以及因此为维护而不得不拆卸系统的风险。

另一种解决方案(图中未示出)包括在图3的构造中用焊接料或钎焊料来代替O形圈。这种解决方案的缺点是：

-由于缺陷焊缝而与腐蚀或疲劳有关的在马达腔体与冷却流体之间的泄漏的风险，

-在焊接或钎焊后需要执行精加工操作，以便确保壳体的正确的几何结构以及马达定子12与部件6之间的正确安装。

本发明的目的是弥补以上提出的现有技术的所有或一些缺点。

为此，根据本发明的、在其他方面也符合以上前序部分中给出的一般定义的电机的实质性特征在于，该封闭结构通过焊接和/或钎焊和/或压接而仅在所述肋处紧固于壳体。

因此，这个结构使得可以将与焊接和/或钎焊相关的变形局限在对于壳体的几何结构的配合而言不太重要的区域中。本发明可以使用可以由低导热率的材料(例如不锈钢)制成的一体式壳体(由一个部件制成的壳体)。

这种结构使得可以增加装置的稳固性和使用寿命。另外，这种解决方案使得可以降低马达组件及其壳体的复杂性并因此降低成本和制造时间。

此外，本发明的实施例可以具有以下特征中的一个或多个：

-该电机具有在电机的方向上延伸的多个肋，并且该封闭结构通过焊接和/或钎焊和/或压接而紧固于端肋、即位于该多个肋的在该方向上的两端处的肋，

-这些肋各自具有下端和上部终端，该下端固定于该壳体，该封闭结构被焊接和/或钎焊和/或压接到该上部终端，

-这些肋具有的几何结构、特别是厚度和高度使得这些肋的柔性大于固定有这些肋的壳体的主体的其余部分的柔性，

-这些肋具有的柔性、即以牛顿为单位的每单位变形力的以mm为单位的变形度是该壳体的主体的其余部分的柔性至少两倍、优选地五倍大，

-这些肋具有的厚度或宽度是该壳体的主体的其余部分的厚度或宽度的二分之一到四分之一，

-这些肋具有的厚度是该定子的横向尺寸或外径的0.5％至5％之间，

-这些肋具有的高度是这些肋的厚度的两倍到二十倍之间，

-该封闭结构包括至少一根管，该管被焊接到这些肋和/或被焊接到该盖，并且形成用于冷却流体的入口或出口，

-该电机在该封闭结构与该壳体之间没有机械密封系统或螺钉紧固系统，

-该冷却回路包含传热液体，

-这些肋在该壳体的第一面中围绕该壳体的纵向轴线形成一个或多个螺旋槽或一个或多个非螺旋圆形槽。

本发明还涉及一种用于制造根据以上或以下特征中任何一个特征的电机、特别是马达的方法，该电机包括布置在壳体中的定子和转子，该壳体包括第一面，该第一面设有肋并且旨在与用于使该电机冷却的流体接触，该方法包括以下步骤：将密封的封闭结构紧固于该壳体的第一面，以便与该壳体的该第一面一起限定用于使该马达冷却的流体的回路，其中，该封闭结构包括至少一个盖，并且该封闭结构通过焊接紧固于该壳体的第一面并且仅紧固于所述肋、特别是紧固于端肋，即位于该多个肋的两端处的肋。

根据其他可能的特定特征：

-在将该封闭结构焊接到该壳体的第一面的步骤结束时，该方法不具有以下中的至少一个步骤：对该壳体进行精加工操作以便校正该壳体的变形，以及对该壳体进行热处理，旨在使该壳体在几何结构上稳定。

本发明还可以涉及包括以上或以下特征的任何组合的任何替代装置或方法。

通过阅读以下参考附图的描述，其他特定的特征和优点将变得显而易见，在附图中：

-图1至图3示出了示意性局部截面视图，展示了电机的已知几何结构的三个示例，

-图4示出了示意性局部截面视图，展示了本发明的第一示例性实施例，

-图5示出了示意性局部截面视图，展示了本发明的第二示例性实施例，

-图6示出了可以应用本发明的马达的结构的示例的局部分解立体视图，

-图7示出了电机的细节的示意性局部截面，展示了可能的几何结构变型(肋，紧固)。

图4中展示的电机1(特别是电动马达)包括布置在壳体10中的定子12和转子3。定子12关于纵向轴线11布置在转子3周围。

壳体10的形状优选地是轴对称的(关于轴线11对称)并且例如是管状的和圆筒状的形状，并且围绕定子12(关于纵向轴线11)布置。壳体10优选地是一体式金属部件(即，不是由多个接合在一起的部分构成的部件)。

例如，定子12可以借助于过盈配合或中间元件被装配在壳体10中以便减小接触电阻(例如，导热油脂或粘合剂)。

壳体10具有外面(朝向马达的外部旋转的面)以及与定子12接触的内面。

壳体10的外面旨在与用于使电机1冷却的流体接触。

该外面设置有肋4、14，这些肋例如形成用于该冷却流体的一个或多个通道。电机1还包括封闭结构6，该封闭结构以密封方式紧固于壳体10(紧固于肋4处的外面)。这个封闭结构6与壳体10的这个面一起限定了用于使马达1冷却的流体的密封回路5。这个封闭结构通过焊接紧固于壳体10并且包括至少一个盖6(包围壳体10的管状壁或套筒)。

这个通过焊接料和/或钎焊料接合到壳体10的盖6(或套筒)可以由单个部件或多个外壳制成，以便使其更容易地装配在壳体10周围。

这个封闭结构还包括入口管7和出口管8，该入口管和出口管用于在由肋4所限定的通道的回路的两端之间的冷却流体。

封闭结构6可以由通过焊接和/或钎焊和/或压接而接合在一起的多个部件构成。

用于在回路5的入口和出口处送入和排空冷却流体这些部件7、8可以替代性地通过集成在壳体10和/或盖6中的通道来实现。

根据该解决方案的一个特定特征，封闭结构6通过焊接和/或钎焊(和/或压接)而紧固于壳体10，但仅在所述肋4、14处。

优选地，封闭结构6通过焊接和/或钎焊而仅在限定回路5的端肋14处紧固于壳体10。换句话说，当存在多个肋4、14时，如图所展示的，在(优选地仅在)位于连续的肋的两端并且围绕其余肋4的肋14处执行紧固。在仅在回路的两端处有几个肋14(它们之间没有肋4)的情况下，将封闭结构6(通过焊接、钎焊等)紧固于这些肋14(并且仅紧固于这些肋)。

例如，封闭结构6在纵向轴线11的方向上紧固于第一个肋14和最后一个肋14处。

当然，也可以在位于端肋14之间的肋4处提供附加焊接/钎焊。

因此，仅在肋14处或在壳体10的唇部处将盖6(以及可选地将管7、8)焊接或钎焊到壳体10。

焊接方法可以有利地是激光型或电子束型的，但是可以使用任何其他焊接或钎焊方法。

盖6可以有利地通过压接方法接合到壳体10的唇部14。

这些肋14是焊接或钎焊支撑件，并且因此使得可以将与焊接方法相关的变形局限在这些肋14中和部件6中，而不会引起壳体10的其他部分的任何变形。

这些肋14各自具有下端和上部终端，该下端固定于壳体10，封闭结构6被焊接或钎焊和/或压接到该上部终端。如图7所展示的，在穿过纵向轴线11的纵向平面上的截面中，肋4、14可以具有除平行六面体齿之外的任何其他形状，例如尤其是倒L形、托架形或T形。

因此，仅在壳体10的相对更柔性的部分处实现焊接或钎焊，这使得可以限制由于焊接或钎焊过程而导致的变形，而不会影响壳体10的其余部分的相对尺寸。

具体地，这些肋14优选地具有几何结构、特别是厚度和高度使得这些肋的柔性大于固定有这些肋的壳体10的主体的其余部分的柔性。

因此，可以设想能够防止壳体10的其余部分在焊接或钎焊阶段后变形的任何其他肋14的几何结构。在冷却流体与壳体10周围的体积之间存在由于焊接或钎焊而泄漏的风险；这对马达无害，并且易于检测和维修。

这种结构使得可以省去根据现有技术的(一个或多个)机械密封件的存在。

例如，肋14具有的柔性、即以牛顿为单位的每单位变形力的以mm为单位的变形度是该壳体10的主体的其余部分的柔性的至少两倍、优选地五倍大。

例如，肋14具有的厚度或宽度(在平行于纵向轴线11的方向上)是壳体10的主体的其余部分的厚度或宽度的二分之一到四分之一。

因此，例如，焊接或钎焊有封闭结构6的肋14的宽度(或截面)是其附接的壳体10的主体的部分的宽度或截面的至少二分之一(并且优选地是三分之一到四分之一)。

例如，肋14具有的厚度在定子12的外径的0.5％至5％之间。

类似地，例如，肋14具有的高度(垂直于纵向轴线11)在其厚度的两倍到二十倍之间。

与已知解决方案相比，这种结构/构造具有许多优点、特别是以下优点中的所有优点或一些优点：

-马达腔体与冷却流体之间的泄漏风险几乎为零，因为其是设有这种密封的一体式部件(壳体10)，

-马达腔体与壳体10周围的体积之间的泄漏风险几乎为零，因为其是设有这种密封的一体式部件，

-该解决方案使得可以不使用螺钉紧固组件或密封件，

-可能没有机械密封件，并且导致无需维护，

-结构的使用寿命增加(典型地增加几十年)，

-鉴于结构的简单性，本发明非常可靠，

-该解决方案使得可以省去在焊接或钎焊后的热处理，以使壳体在几何结构上稳定，

-该解决方案使得可以省去在焊接后的精加工操作，以便确保壳体的正确几何结构，

-该解决方案使得可以将不易氧化的不锈钢类型的材料用于壳体和其他部件，

-使用不易氧化的材料可使溶液接受多种冷却流体，

-该解决方案使得可以通过限制定子与冷却流体之间的材料的厚度来限制定子的温度，

-壳体10的一体式设计允许电机具有高耐压性，

-设计和制造的简单性使得可以限制制造时间和成本。

在图5的实施例变型中，限定冷却回路5的通道的肋4、14位于壳体10的朝向马达1的内部旋转的面上。封闭盖6被插在壳体10与定子12之间。回路5的入口7和出口8可以位于壳体10的外面上。

为了相同的优点，这种变型还仅在肋/唇部14处提供焊接和/或钎焊。这种解决方案的唯一可能的缺点是在马达腔体与冷却流体之间的由于焊缝的潜在泄漏风险。与图4中的变型相比，这种潜在的泄漏对马达1不利，并且更难以检测和维修。

本发明不仅结构简单且便宜，而且使得可以有效地使电动马达定子2冷却、同时彼此隔开以下体积：马达腔体、冷却流体、壳体10周围的体积。

冷却回路5可以包含例如水。水经由入口管7进入并且例如关于纵向轴线11而成螺旋形地在定子10与封闭结构6之间流动。

这种螺旋流动可以通过对壳体10的相应面进行螺旋加工而实现。当水在定子10与封闭结构6之间通过时，水通过对流在壳体10处吸热并且通过穿过壳体10的传导而在马达定子12处吸热。水最终经由出口管8离开。

当然，冷却流体可以是水或任何其他能够传输热量的液体或气体或两相混合物。

流体与壳体10之间的热交换可以是沸腾。

唇部/肋4、14的几何结构不限于所描述的示例，前提是其能实现在焊接阶段期间不使壳体10变形的功能。

形成肋4、14并用于流体的流动的加工螺旋线可以通过螺旋地缠绕在壳体10上的形状(例如，管、平板翼型元件)来实现。另外，这个螺旋线也可能不存在(例如，不具有螺旋线的单个通道或多个通道)。

Claims (18)

1.一种电机，该电机包括布置在壳体(10)中的定子(12)和转子(3)，该壳体(10)包括第一面，该第一面设有肋(4，14)并且旨在与用于使该电机(1)冷却的流体接触，该电机(1)设有封闭结构(6)，该封闭结构以密封方式紧固于该壳体(10)的第一面，以便与该壳体(10)的第一面一起限定了空间，该空间形成用于使该电机(1)冷却的流体的回路(5)，该封闭结构通过焊接和/或钎焊和/或压接而紧固于该壳体(10)的第一面、并且包括至少一个盖，其特征在于，该封闭结构(6)通过焊接和/或钎焊和/或压接而仅在所述肋处紧固于该壳体；并且其特征在于，这些肋(4，14)具有的几何结构使得这些肋的柔性大于固定有这些肋的壳体(10)的主体的其余部分的柔性，以防止壳体的其余部分在焊接或钎焊或压接阶段后变形。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，该电机具有在该电机的方向(11)上延伸的多个肋，并且其特征在于，该封闭结构(6)通过焊接和/或钎焊和/或压接而紧固于端肋，所述端肋即位于该多个肋的在该方向(11)上的两端处的肋。

3.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，这些肋(4，14)各自具有下端和上部终端，该下端固定于该壳体(10)，该封闭结构(6)被焊接和/或钎焊和/或压接到该上部终端。

4.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，这些肋(4，14)具有的柔性、即以牛顿为单位的每单位变形力的以mm为单位的变形度是该壳体(10)的主体的其余部分的柔性的至少两倍。

5.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，这些肋具有的厚度或宽度是该壳体(10)的主体的其余部分的厚度或宽度的二分之一至四分之一。

6.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，这些肋(4，14)具有的厚度是该定子(12)的横向尺寸或外径的0.5％至5％之间。

7.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，这些肋具有的高度是这些肋的厚度的两倍到二十倍。

8.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，该封闭结构包括至少一根管(7，8)，该管被焊接到这些肋和/或被焊接到该盖，并且形成用于冷却流体的入口或出口。

9.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，该电机在该封闭结构(6)与该壳体(10)之间没有机械密封系统或螺钉紧固系统。

10.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，该冷却回路(5)包含传热液体。

11.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，这些肋(4，14)在该壳体(10)的第一面中围绕该壳体(10)的纵向轴线(11)形成一个或多个螺旋槽或一个或多个非螺旋圆形槽。

12.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机是电动马达。

13.如权利要求1所述的电机，其特征在于，这些肋(4，14)具有的厚度和高度使得这些肋的柔性大于固定有这些肋的壳体(10)的主体的其余部分的柔性。

14.如权利要求4所述的电机，其特征在于，这些肋(4，14)具有的柔性是该壳体(10)的主体的其余部分的柔性的五倍大。

15.一种用于制造如权利要求1至14中任一项所述的电机的方法，该电机包括布置在壳体(10)中的定子(12)和转子(3)，该壳体(10)包括第一面，该第一面设有肋并且旨在与用于冷却该电机(1)的流体接触，该方法包括以下步骤：将密封的封闭结构(6)紧固于该壳体(10)的第一面，以便与该壳体(10)的该第一面一起限定用于使该电机(1)冷却的流体的回路(5)，其中，该封闭结构包括至少一个盖，并且该封闭结构通过焊接而紧固于该壳体(10)的第一面并且仅紧固于所述肋(4，14)。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在将该封闭结构焊接到该壳体(10)的第一面的步骤结束时，该方法不具有以下中的至少一个步骤：对该壳体(10)进行精加工操作以便校正该壳体(10)的变形、以及对该壳体(10)进行热处理，旨在通过焊接而使该壳体(10)在几何结构上稳定。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述电机是马达。

18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，该封闭结构紧固于端肋，所述端肋即位于该多个肋的两端处的肋。

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