CN222633389U - 一种机壳组件及空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种机壳组件，用于压缩机技术领域，具体为一种机壳组件，包括同轴设置的外层水冷套、内层水冷套和电机壳体；内层水冷套套设在电机壳体上，外层水冷套套设在内层水冷套上，外层水冷套与内层水冷套过盈配合连接，内层水冷套与电机壳体固定连接。本申请的机壳组件通过将机壳设置为分体式的外层水冷套、内层水冷套和电机壳体，与整体铸造相比可以提高各组件的加工精度。本申请还提供了一种空气压缩机，包括上述机壳组件。

Description

一种机壳组件及空气压缩机

本申请要求于2023年11月09日提交中国专利局、申请号为202323030657.6、专利名称为“一种机壳组件、机壳组件加工方法及空气压缩机”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及压缩机技术领域，具体涉及一种机壳组件及空气压缩机。

背景技术

传统的高速空气压缩机的电机机壳在设计之初，对整体的冷却和气动性能验证采用的方案是整体铸造。铸造方式采用砂模铸造或者金属模铸造。砂模铸造的缺点是铸造后形位公差差别较大，很难保证尺寸精度，同时内部型面的表面粗糙度较差，只能达到Ra12.5级别。金属模铸造成本高，周期长，且最终脱模方案困难，铸造缺陷多。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供了一种机壳组件，通过将机壳设置为分体式的外层水冷套、内层水冷套和电机壳体，与整体铸造相比可以提高各组件的加工精度。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种机壳组件，包括：

同轴设置的外层水冷套、内层水冷套和电机壳体；

所述内层水冷套套设在所述电机壳体上，所述外层水冷套套设在所述内层水冷套上，所述外层水冷套与所述内层水冷套过盈配合连接，所述内层水冷套与所述电机壳体固定连接。

可选的，所述电机壳体的外周上设置有水道槽，所述水道槽和所述内层水冷套的内壁形成冷却水道。

可选的，所述外层水冷套上设置有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口分别与所述冷却水道的入口和出口相连通。

可选的，所述外层水冷套的轴向第一端上设置有外套找正线。

可选的，所述电机壳体的轴向第一端上设置有用于与所述外套找正线对正的机壳找正线。

可选的，所述内层水冷套的外周上设置有消旋叶片，相邻所述消旋叶片之间设置有气道。

可选的，所述消旋叶片在所述内层水冷套轴向第二端的端面上设置有焊接坡口。

可选的，所述焊接坡口的长度小于所述消旋叶片的端面的宽度。

可选的，所述内层水冷套的轴向第一端上设置有内套找正平面，所述内套找正平面为精铣所述外层水冷套时的参照平面。

本申请还提供了一种空气压缩机，包括所述机壳组件。

本申请提供的机壳组件，通过将机壳设置为分体式的外层水冷套、内层水冷套和电机壳体，与整体铸造相比可以提高各组件的加工精度；

本申请提供的空气压缩机，使用了上述机壳组件，能够提高空气压缩机的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请中已加工完成的机壳组件的立体示意图；

图2为图1中外层水冷套的立体示意图；

图3为图1中内层水冷套的立体示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为图1中电机壳体的立体示意图；

图6为外层水冷套的毛坯件示意图；

图7为内层水冷套的毛坯件示意图；

图8为电机壳体的毛坯件示意图；

图9为热装好后的外层水冷套和内层水冷套的示意图；

图10为图9中的组件经过精车加工后轴向第一端的示意图；

图11为图9中的组件经过精车加工后的立体示意图；

图12为已加工完成的机壳组件的轴向第一端的示意图；

图13为已加工完成的机壳组件的剖面图。

在图1-图13中：

1、外层水冷套；11、外层水冷套的轴向第一端；12、外层水冷套的轴向第二端；13、进水口；14、出水口；15、外套找正线；

2、内层水冷套；21、内层水冷套的轴向第一端；22、内层水冷套的轴向第二端；23、消旋叶片；231、焊接坡口；24、气道；25、内套找正平面；26、通孔；

3、电机壳体；31、电机壳体的轴向第一端；32、电机壳体的轴向第二端；33、水道槽；34、机壳找正线；35、机壳找正平面；

41、第一焊接缝；42、第二焊接缝。

具体实施方式

本申请提供了一种空气压缩机用机壳组件，通过将机壳设置为分体式的外层水冷套、内层水冷套和电机壳体，与整体铸造相比可以提高各组件的加工精度。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1-5所示，本申请的实施例提供了一种机壳组件，用于空气压缩机，该机壳组件包括：

同轴设置的外层水冷套1、内层水冷套2和电机壳体3，具体的，内层水冷套2套设在电机壳体3上，外层水冷套1套设在内层水冷套2上；

在图2-5中，外层水冷套1、内层水冷套2和电机壳体3的右端分别为外层水冷套的轴向第一端11、内层水冷套的轴向第一端21和电机壳体的轴向第一端31，外层水冷套1、内层水冷套2和电机壳体3的左端分别为外层水冷套的轴向第二端12、内层水冷套的轴向第二端22和电机壳体的轴向第二端32；

外层水冷套1与内层水冷套2过盈配合连接，内层水冷套2与电机壳体3固定连接。

本申请提供的机壳组件，通过将机壳设置为分体式的外层水冷套1、内层水冷套2和电机壳体3，与整体铸造相比可以提高各组件的加工精度。

如图2-5所示，在一种优选的实施例中，为了实现对机壳组件内电机等部件的冷却，在电机壳体3的外周上设置有水道槽33，水道槽33和内层水冷套2的内壁形成冷却水道，通过向冷却水道内注水形成持续不断地水流，从而持续带走电机壳体3及其内部电机等部件的热量，来达到冷却效果。

进一步，如图2-5所示，在一种优选的实施例中，外层水冷套1上设置有进水口13和出水口14，外层水冷套1的进水口13和出水口14分别通过内层水冷套2上的通孔26与冷却水道的入口和出口相连通(在将外层水冷套1与内层水冷套2热装过盈配合时，需要将外层水冷套1上的进水口13与出水口14与内层水冷套2上的两个通孔26对齐)，这样，可以将冷却水从外层水冷套1的进水口13引入，经过冷却水道再从出水口14排出，从而实现电机的冷却。

如图10-12所示，在一种优选的实施例中，外层水冷套1的轴向第一端上设置有外套找正线15，由于外层水冷套1上设置的进水口13和出水口14在装配时需要与冷却水道的入口和出口相对应，也即跟电机壳体3上水道槽33的位置相对应，因此在将外层水冷套1、内层水冷套2热装过盈配合之后，再将电机壳体3与前二者装配时，可以利用将外套找正线15与电机壳体3上的标记标线等对齐，从而将外层水冷套1上的进水口13与出水口14能与电机壳体3外周上设置的水道槽33的位置对齐。

进一步，如图10-12所示，在一种优选的实施例中，电机壳体的轴向第一端31上设置有用于与外套找正线15对正的机壳找正线34；因此在将外层水冷套1、内层水冷套2热装过盈配合之后，再将电机壳体3与前二者装配时，可以利用将外套找正线15与机壳找正线34对齐，从而将外层水冷套1上的进水口13与出水口14能与电机壳体3外周上设置的水道槽33的位置对齐。

如图3所示，在一种优选的实施例中，为了避免产生涡流，内层水冷套2的外周上设置有消旋叶片23，相邻消旋叶片23之间设置有气道24；

在一种优选的实施例中，如图4所示，消旋叶片23在内层水冷套2轴向第二端的端面上设置有焊接坡口231。

为防止内层水冷套2和外层水冷套1在焊接时发生轴向的相对窜动，在消旋叶片23较宽的尾部(即图4中左侧的端部)铣有焊接坡口231。

进一步，焊接坡口231的长度(图4中上下方向)小于消旋叶片23的端面的宽度(图4中上下方向)。

焊接坡口231不能铣至消旋叶片23侧壁，避免焊接熔液流入消旋气道24内，因此，将焊接坡口231的长度设置为小于消旋叶片23的尾部一侧端面的宽度。

如图10-11所示，在一种优选的实施例中，内层水冷套2的轴向第一端上设置有内套找正平面25，内套找正平面25为精铣外层水冷套1时的参照平面。

在内层水冷套2的轴向第一端上设置有内套找正平面25的目的是，由于后续加工外层水冷套1的外型特征时必须保证同内层水冷套2的消旋叶片23的相对位置，所以在消旋叶片23前端(也即内层水冷套2的轴向第一端)留有余量用于加工内套找正平面25，这样在外层水冷套1与内层水冷套2过盈配合装配之后，可以以内套找正平面25为参照，再进一步精铣外层水冷套1的各特征。

本申请还提供了一种用于机壳组件的加工方法，其加工步骤包括：

预加工外层水冷套1，即对图6的外层水冷套1的毛坯件进行预加工；

预加工内层水冷套2，即对图7的内层水冷套2的毛坯件进行预加工；

预加工电机壳体3，即对图8的电机壳体3的毛坯件进行预加工；

将预加工之后的外层水冷套1、内层水冷套2和电机壳体3进行组装和二次加工。

本申请提供的机壳组件加工方法，针对需要快速测试验证的多层复合式电机结构，采用分层加工的工艺方法，再将组件过盈装配和二次加工，一方面可以提高加工的公差等级、另一方面可以快速地响应试制过程，进行设计方案的快速迭代验证，实现项目的快速技术验证。

在一种优选的实施例中，预加工外层水冷套1的加工步骤包括：

对图6的外层水冷套1的毛坯件按外形特征进行粗车加工，并对外层水冷套1的毛坯件的两个端面和外周的尺寸预留余量，两个端面和外周的余量均按照2mm进行预留；

然后按照装配尺寸精加工外层水冷套1的内孔，该内孔用于后续同内层水冷套2的装配。

在一种优选的实施例中，对上述外层水冷套1的内孔的加工步骤包括：粗车、利用人工时效处理去除应力变形以及精车，这是为了控制零件的形变及外形余量的均匀性，以提高后续加工中心加工速度。

在一种优选的实施例中，预加工内层水冷套2的加工步骤包括：

对图7的内层水冷套2的毛坯件按外形特征进行粗车加工，并对内层水冷套2的毛坯件的两个端面和外周的尺寸预留余量，其中，内层水冷套2轴向第一端的端面留4mm余量，内层水冷套2轴向第二端的端面和外周均按2mm余量进行预留；

利用五轴加工中心在内层水冷套2的外周上按模型精铣消旋叶片23及气道24，消旋叶片23需铣至成品尺寸；

在内层水冷套2的轴向第一端铣出内套找正平面25；

按图纸尺寸精车内层水冷套2的外圆，由于内层水冷套2的外圆需同外层水冷套1的内孔过盈装配，所以必须保证过盈量。

在一种优选的实施例中，预加工电机壳体3的加工步骤包括：

对图8的电机壳体3的毛坯件按外形特征进行粗车加工，并对电机壳体3的毛坯件的两个端面和外周的尺寸预留余量，两个端面和外周的余量均按照2mm进行预留；

利用四轴加工中心在电机壳体3的外周上精铣加工水道槽33；

在电机壳体的轴向第一端31铣出机壳找正平面35；

根据机壳找正平面35精铣电机壳体3的内腔；

在电机壳体的轴向第一端31铣出机壳找正线34，用于后期装配时与外套找正线15对齐。

在一种优选的实施例中，将预加工之后的外层水冷套1、内层水冷套2和电机壳体3进行组装、二次加工的加工步骤包括：

利用热胀冷缩的原理，将外层水冷套1进行烘箱烘烤，使其内孔膨胀；

如图9所示，使用工装将内层水冷套2按照对应方向放入加热后的外层水冷套1的内孔以保证两者轴向的定位；

将热装好后的外层水冷套1和内层水冷套2在消旋叶片23的尾部的焊接坡口231处进行激光焊接；

以内层水冷套2的端面为基准，精车外层水冷套1两端的法兰端面，从而消除热装冷却过程中内层水冷套2和外层水冷套1的相对轴向窜动量；

以内套找正平面25为参考，精铣外层水冷套1的各特征；

精铣外层水冷套1的两端法兰，在外层水冷套1的轴向第一端铣出外套找正线15；

如图13所示，将外套找正线15和机壳找正线34对齐，并将电机壳体3同组装好后的外层水冷套1和内层水冷套2焊接为一个整体，具体的，对图13中第一焊接缝41和第二焊接缝42处进行焊接；

然后再精车电机壳体3，具体的：

精车电机壳体的轴向第一端31，也即定子装配端的端面及内孔；

精车电机壳体的轴向第二端32，也即电机壳体3的一级侧；

铣电机壳体3的两端孔及特征。

在一种优选的实施例中，将热装好后的外层水冷套1和内层水冷套2在消旋叶片23的焊接坡口231处进行焊接后，为了避免气密性能不达标进而导致后续与电机壳体3装配后整体气密性能不达标，还需对装配好的外层水冷套1和内层水冷套2进行气密性能测试。

具体的，在外层水冷套1的进水口13和出水口14处安装气密工装，对冷却水道的两处焊缝进行气密检测，如有泄漏可以及时补焊。

在一种优选的实施例中，在精车电机壳体3之后，还需对组装完成后的外层水冷套1、内层水冷套2和电机壳体3进行整体气密性能检测，尤其是对第一焊接缝41和第二焊接缝42处的气密性进行检测，具体的，在外层水冷套1的进水口13和出水口14处安装气密工装来检验是否有泄漏，如果有泄漏针对情况进行处理；气密工装必须可靠，不要伤及工件；排除由于加工去量造成的水道泄漏或气道24贯穿的问题。

本申请还提供了一种空气压缩机，包括上述机壳组件，能够提高空气压缩机的工作效率。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解或重新组合的。这些分解或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

应当理解，本申请实施例描述中所用到的限定词“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”和“第六”仅用于更清楚的阐述技术方案，并不能用于限制本申请的保护范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种机壳组件，其特征在于，包括：

同轴设置的外层水冷套、内层水冷套和电机壳体；

所述内层水冷套套设在所述电机壳体上，所述外层水冷套套设在所述内层水冷套上，所述外层水冷套与所述内层水冷套过盈配合连接，所述内层水冷套与所述电机壳体固定连接。

2.根据权利要求1所述的机壳组件，其特征在于，所述电机壳体的外周上设置有水道槽，所述水道槽和所述内层水冷套的内壁形成冷却水道。

3.根据权利要求2所述的机壳组件，其特征在于，所述外层水冷套上设置有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口分别与所述冷却水道的入口和出口相连通。

4.根据权利要求3所述的机壳组件，其特征在于，所述外层水冷套的轴向第一端上设置有外套找正线。

5.根据权利要求4所述的机壳组件，其特征在于，所述电机壳体的轴向第一端上设置有用于与所述外套找正线对正的机壳找正线。

6.根据权利要求5所述的机壳组件，其特征在于，所述内层水冷套的外周上设置有消旋叶片，相邻所述消旋叶片之间设置有气道。

7.根据权利要求6所述的机壳组件，其特征在于，所述消旋叶片在所述内层水冷套轴向第二端的端面上设置有焊接坡口。

8.根据权利要求7所述的机壳组件，其特征在于，所述焊接坡口的长度小于所述消旋叶片的端面的宽度。

9.根据权利要求8所述的机壳组件，其特征在于，所述内层水冷套的轴向第一端上设置有内套找正平面，所述内套找正平面为精铣所述外层水冷套时的参照平面。

10.一种空气压缩机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的机壳组件。