DE102018114246A1 - Housing with at least one cooling water channel and method for its production - Google Patents

Housing with at least one cooling water channel and method for its production Download PDF

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Abstract

Es wird ein Gehäuse vorgeschlagen, dass insbesondere für wassergekühlte Elektromotoren geeignet ist. Das Gehäuse umfasst ein erstes Gehäuseteil, welches durch Gießen hergestellt wurde und ein zweites Gehäuseteil, welches durch Umformen hergestellt wurde. Beide Gehäuseteile werden durch Rührreibschweißen dichtend miteinander verbunden, so dass auf einfache Weise ein oder mehrere Kühlwasserkanäle ausgebildet werden können.A housing is proposed that is particularly suitable for water-cooled electric motors. The housing comprises a first housing part, which was produced by casting and a second housing part, which was produced by forming. Both housing parts are connected to each other by friction stir welding, so that one or more cooling water channels can be formed in a simple manner.

Description

Im Rahmen der Elektromobilität werden immer höhere Leistungsdichten bei Elektromotoren gefordert. Die beim Betrieb der Elektromotoren anfallende Abwärme kann am besten durch ein flüssiges Medium (Kühlwasser) abgeführt werden.As part of electromobility, ever higher power densities are demanded for electric motors. The waste heat generated during operation of the electric motors can best be dissipated using a liquid medium (cooling water).

Stand bisheriger Entwicklung sind Gehäuse von Elektromotoren mit Wasserkühlung, die vollständig aus einem oder mehreren Gussteilen bestehen.The current state of development is the housing of electric motors with water cooling, which consist entirely of one or more cast parts.

Wenn das Motorgehäuse aus einem Gussteil besteht, dann können der oder die Kühlkanäle nur mit Hilfe von verlorenen Kernen eingebracht werden. Das ist sehr aufwändig und nur bedingt großserientauglich. Trotz des großen Aufwands, sind die Querschnitte der Kühlkanäle fertigungsbedingt relativ groß. Dadurch ist das Kühlwasservolumen im Gehäuse relativ groß. In Folge dessen ist der Wärmeübergang vom Motorgehäuse auf das Kühlwasser nicht optimal und das große Kühlwasservolumen vergrößert das Systemgewicht.If the motor housing consists of a cast part, then the cooling channel (s) can only be introduced with the help of lost cores. This is very complex and only partially suitable for large-scale production. Despite the great effort, the cross-sections of the cooling channels are relatively large due to the manufacturing process. As a result, the cooling water volume in the housing is relatively large. As a result, the heat transfer from the motor housing to the cooling water is not optimal and the large cooling water volume increases the system weight.

Wenn die Einzelteile des Gehäuses im Druckguss-Verfahren hergestellt werden, dann bestehen mehr Freiheitsgrade bei der Gestaltung und Dimensionierung der Kühlwasserkanäle. Allerdings sind Druckgussteile mit komplexer Geometrie teuer in der Herstellung und die Einzelteile müssen anschließend flüssigkeitsdicht miteinander verbunden werden.If the individual parts of the housing are manufactured using the die-casting process, there are more degrees of freedom in the design and dimensioning of the cooling water channels. However, die-cast parts with complex geometries are expensive to manufacture and the individual parts must then be connected to one another in a liquid-tight manner.

Ein alternatives Herstellungsverfahren zum Erzeugen von Kühlwasserkanälen im Motorgehäuse sind eingegossene Rohre, welche die späteren Kühlkanäle bilden. Auch dieses Verfahren ist sehr aufwändig und nur bedingt großserientauglich.An alternative manufacturing method for creating cooling water channels in the motor housing are cast-in pipes, which form the later cooling channels. This process is also very complex and only suitable for large series to a limited extent.

Es besteht daher ein Bedarf an Motorgehäusen mit Wasserkühlung, insbesondere für Elektromotoren oder Generatoren, die kostengünstig, gut automatisierbar und in großen und größten Stückzahlen wirtschaftlich herstellbar sind.There is therefore a need for motor housings with water cooling, in particular for electric motors or generators, which are inexpensive, easy to automate and can be economically produced in large and large quantities.

Elektromotoren oder Generatoren werden nachfolgend unter dem Oberbegriff „elektrische Maschine“ zusammengefasst. Im Zusammenhang mit der Elektromobilität werden Elektromotoren während der Rekuperation auch als Generatoren eingesetzt. Auch wenn im Zusammenhang mit der Erfindung zur sprachlichen Vereinfachung oft nur von einem Elektromotor die Rede ist, so sind immer auch Generatoren umfasst.Electric motors or generators are summarized below under the generic term "electrical machine". In connection with electromobility, electric motors are also used as generators during recuperation. Even if only one electric motor is mentioned in connection with the invention to simplify the language, generators are always included.

Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Gehäuse umfassend ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil, wobei das erste Gehäuseteil durch Gießen hergestellt ist, wobei das zweite Gehäuseteil durch Umformen hergestellt ist, wobei das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil mindestens einen Kühlwasserkanal begrenzen und wobei das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil durch mindestens eine Schweißnaht, welche durch Rührreibschweißen erzeugt wurde, dichtend miteinander verbunden sind.The above object is achieved according to the invention by a housing comprising a first housing part and a second housing part, the first housing part being produced by casting, the second housing part being produced by shaping, the first housing part and the second housing part delimiting at least one cooling water channel and wherein the first housing part and the second housing part are sealingly connected to one another by at least one weld seam, which was produced by friction stir welding.

Auf diese Weise ist es möglich, die Vorteile des Gießens ohne (verlorenen bzw. Sand-) Kern, nämlich eine komplexe Geometrie relativ kostengünstig und prozesssicher in großen Stückzahlen herstellen zu können, auszunutzen. Bei dem erfindungsgemäßen Motorgehäuse werden die späteren Kühlkanäle als Vertiefungen in das erste Gehäuseteil eingegossen. Das zweite Gehäuseteil, welches erfindungsgemäß durch Umformen hergestellt wird und eine relativ einfache Geometrie aufweist, wird auf das erste Gehäuseteil aufgesetzt und mit diesem dichtend durch Rührreibschweißen verbunden.In this way it is possible to take advantage of casting without (lost or sand) core, namely to be able to produce a complex geometry in large numbers relatively inexpensively and reliably. In the motor housing according to the invention, the later cooling channels are cast into the first housing part as depressions. The second housing part, which is produced according to the invention by shaping and has a relatively simple geometry, is placed on the first housing part and connected to it in a sealing manner by friction stir welding.

Zum Gießen des ersten Gehäusteils, zum Beispiel im Druckgußverfahren, können durchaus Schieber oder andere beweglich Teile eingesetzt werden. Diese beweglichen werden nicht bei jedem neuen Gußteil ersetzt, sondern werden vielfach wiederverwendet, im Gegensatz zu einem verlorenen Kern. Dadurch entstehen geschlossene und bei Bedarf sehr kleine Kühlkanäle mit der gewünschten Geometrie. Es ist auch möglich die Kühlkanäle durch spanende Bearbeitung (Fräsen, Drehen, ...) in das erste Gehäuseteil einzubringen.
Der Aufwand zur Herstellung dieser Kühlkanäle ist vergleichsweise gering. Fertigungstechnisch ist das erfindungsgemäße hybride Motorgehäuse besonders vorteilhaft, weil es kostengünstig und prozesssicher hergestellt werden kann.
To cast the first housing part, for example in the die casting process, slides or other movable parts can be used. These movable ones are not replaced with every new casting, but are often reused, in contrast to a lost core. This creates closed and, if necessary, very small cooling channels with the desired geometry. It is also possible to insert the cooling ducts into the first housing part by machining (milling, turning, ...).
The effort to manufacture these cooling channels is comparatively low. In terms of production technology, the hybrid motor housing according to the invention is particularly advantageous because it can be produced inexpensively and reliably.

Weil das zweite Gehäuseteil durch Umformen hergestellt wird, sind die Kosten für die Herstellung des zweiten Gehäuseteils vergleichsweise gering. Beispielsweise kann ein zweites Gehäuseteil durch einen Blechzuschnitt, der abgekantet oder gebogen ist, hergestellt werden. Es ist aber auch möglich, das zweite Gehäuseteil durch Ablängen eines extrudierten Rohres oder eines anderen extrudierten Hohlprofils herzustellen.Because the second housing part is produced by reshaping, the costs for producing the second housing part are comparatively low. For example, a second housing part can be produced by cutting a sheet metal that is folded or bent. However, it is also possible to produce the second housing part by cutting an extruded tube or another extruded hollow profile to length.

Das zweite Gehäuseteil kann auch aus einem Blech durch Tiefziehen oder durch Fließpressen hergestellt werden. All diese Umformverfahren sind seit Jahrzehnten bewährt und können insbesondere bei großen und größten Stückzahlen mit geringen Kosten und hoher Prozesssicherheit hergestellt werden.The second housing part can also be produced from sheet metal by deep drawing or by extrusion. All of these forming processes have been tried and tested for decades and can be produced in particular in large and large quantities with low costs and high process reliability.

Das Rührreibschweißen als zentrales Verfahren zum Fügen dieser beiden Gehäuseteile hat im Zusammenhang mit der Erfindung den besonderen Vorteil, dass die Schweißnähte flüssigkeitsdicht sind. Bei herkömmlichen Schweißverbindungen, wie z.B. Schutzgasschweißen, ist dies nicht der Fall. Außerdem ist der Wärmeeintrag in die Gehäuseteile und damit auch deren Verzug beim Rührreibschweißen vergleichsweise gering.Friction stir welding as the central method for joining these two housing parts has the particular advantage in connection with the invention that the weld seams are liquid-tight. This is not the case with conventional welded connections, such as inert gas welding. In addition, the heat input into the housing parts and so that the delay in friction stir welding is comparatively low.

Durch die Kombination der Vorteile eines gegossenen ersten Gehäuseteils, eines durch Umformen hergestellten zweiten Gehäuseteils und des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens ist es möglich, prozesssicher, kostengünstig eine optimale Geometrie der Kühlkanäle bereitzustellen, so dass das Gewicht des erfindungsgemäßen Gehäuses und das Volumen der in dem Gehäuse ausgebildeten Kühlwasserkanäle minimiert wird. Beide Aspekte sind vor dem Hintergrund der Forderung nach einem möglichst geringen Systemgewicht von großer Bedeutung.By combining the advantages of a cast first housing part, a second housing part produced by shaping and the welding method according to the invention, it is possible to provide an optimal geometry of the cooling channels in a process-reliable, cost-effective manner, so that the weight of the housing according to the invention and the volume of the cooling water channels formed in the housing is minimized. Both aspects are of great importance against the background of the demand for the lowest possible system weight.

Das erste und das zweite Gehäuseteil können auch aus verschiedenen Werkstoffen, wie zum Beispiel einem einer Al-Guß-Legierung und einer Al-Knetlegierung bestehen.The first and the second housing part can also consist of different materials, such as an aluminum casting alloy and an aluminum wrought alloy.

Besonders geeignet für die Herstellung im Druckgußverfahren sind folgende Legierungen; SilOMg(Fe); Sil2(Fe); Si9Cu3(Fe); Si12Cu1(Fe) und Al Mg9.The following alloys are particularly suitable for production in the die casting process; SilOMg (Fe); SIL2 (Fe); Si9Cu3 (Fe); Si12Cu1 (Fe) and Al Mg9.

Das erste Gehäuseteil kann bevorzugt aus Al-Legierungen, mit beispielsweise 6-14 Gewichts-Prozenten Silizium; 0-2 Gewichts-Prozenten Magnesium, gefertigt werden. Weitere mögliche Hauptlegierungselemente sind Kupfer, Eisen, Mangan. Generell gilt, dass bei dem ersten Gehäuseteil der Aluminiumanteil maximal etwa 95% ist und der Siliziumanteil meist über 5% liegt.The first housing part can preferably be made of Al alloys, for example 6-14 percent by weight silicon; 0-2 percent by weight magnesium. Other possible main alloying elements are copper, iron, manganese. In general, the aluminum portion of the first housing part is a maximum of about 95% and the silicon portion is usually over 5%.

Bei der Knetlegierung ist der Aluminiumanteil meist über 90% insbesondere über 95% insbesondere über 97%. Der Siliziumanteil ist hier meist deutlich unter 5% insbesondere unter 2%.In the wrought alloy, the aluminum content is usually over 90%, in particular over 95%, in particular over 97%. The silicon content is usually well below 5%, especially below 2%.

Bei der Gusslegierung gilt, dass diese ungewollt meist einen gewissen Wasserstoffanteil haben und daher z.B. nicht oder nur sehr miserabel mit Schmelzschweißprozessen gefügt werden können, da es sonst zu Porenbildung kommt. Diese Poren treten bei der Anwendung des Rührreibschweiß-Verfahrens nicht auf, so dass die Schweißnaht flüssigkeitsdicht ist.The rule for cast alloys is that they usually have a certain amount of hydrogen unintentionally and therefore e.g. cannot be joined, or only very poorly, with fusion welding processes, otherwise pores will form. These pores do not occur when using the friction stir welding process, so that the weld seam is liquid-tight.

Als Gießprozesse sind besonders geeignet der Druckguss und der Kokillenguss (low pressure die casting).Die casting and permanent mold casting (low pressure die casting) are particularly suitable as casting processes.

Das erste und das zweite Gehäuseteil können auch aus sehr verschiedenen Werkstoffen, wie zum Beispiel einem Eisengusswerkstoff und einer Al-Knetlegierung bestehen.The first and the second housing part can also consist of very different materials, such as an iron casting material and an aluminum wrought alloy.

Magnesiumdruckguss für das erste Gehäuseteil in Kombination mit Aluminiumblech (zweites Gehäusteteil) ist auch geeignet, wenn ein besonders leichtes Gehäuse gefordert ist.Magnesium die casting for the first housing part in combination with aluminum sheet (second housing part) is also suitable if a particularly light housing is required.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil mindestens bereichsweise konzentrisch/koaxial zueinander angeordnet und die mindestens eine durch Rührreibschweißen hergestellte Schweißnaht hat eine geschlossene Form, zum Beispiel die Form eines Kreises. Dann ist das Herstellen der mindestens einen Schweißnaht fertigungstechnisch am Einfachsten zu realisieren. In der Regel muss die mindestens eine Schweißnaht eine geschlossene Form haben, d. h. beim Herstellen der Schweißnaht wird der Anfangspunkt der Schweißnaht erneut erreicht und „überschweißt“. Dann ist sichergestellt, dass zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil keine Flüssigkeit aus dem oder den Kühlkanälen austreten kann. In der Regel sind bei einem erfindungsgemäßen Motorgehäuse mindestens zwei Schweißnähte vorhanden. Eine an dem ersten Ende des zweiten Gehäuseteils und eine zweite am entgegengesetzten Ende des zweiten Gehäuseteils.In a further advantageous embodiment of the invention, the first housing part and the second housing part are arranged at least in regions concentrically / coaxially with one another and the at least one weld seam produced by friction stir welding has a closed shape, for example the shape of a circle. Then the production of the at least one weld seam is easiest to implement in terms of production technology. As a rule, the at least one weld seam must have a closed shape, i. H. when the weld seam is made, the starting point of the weld seam is reached again and "overwelded". It is then ensured that no liquid can escape from the cooling channel or channels between the first housing part and the second housing part. As a rule, at least two weld seams are present in a motor housing according to the invention. One at the first end of the second housing part and a second at the opposite end of the second housing part.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die mindestens eine durch Rührreibschweißen hergestellte Schweißnaht als Überlapp-Naht ausgebildet ist. Dann können kleinere Fertigungstoleranzen sowohl bei dem ersten Gehäuseteil als auch bei dem zweiten Gehäuseteil ohne Qualitätsverlust kompensiert werden. Das ist vor allem von Vorteil, weil das erste Gehäuseteil als Gussteil ausgebildet ist und aus Kostengründen nach dem Gießen möglichst wenig spanend nachbearbeitet werden soll.It has proven to be advantageous if the at least one weld seam produced by friction stir welding is designed as an overlap seam. Then smaller manufacturing tolerances can be compensated for in both the first housing part and the second housing part without loss of quality. This is particularly advantageous because the first housing part is designed as a cast part and, for reasons of cost, should be machined as little as possible after casting.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das erste Gehäuseteil im Bereich der mindestens einen Schweißnaht einen Steg aufweist. Dieser Steg verläuft entlang der späteren Schweißnaht und stellt eine Materialanhäufung dar, die so geformt und dimensioniert ist, dass günstige technologische Voraussetzungen für das Verbinden der beiden Gehäuseteile durch Rührreibschweißen vorliegen. Die dadurch beim Gießen des ersten Gehäuseteils möglicherweise entstehenden Mehrkosten sind sehr gering.It has proven to be advantageous if the first housing part has a web in the region of the at least one weld seam. This web runs along the later weld seam and represents an accumulation of material that is shaped and dimensioned in such a way that favorable technological conditions exist for connecting the two housing parts by friction stir welding. The additional costs that may arise when casting the first housing part are very low.

Das Werkzeug zum Rührreibschweißen wird in der Regel durch das zweite Gehäuseteil auf dem zweiten Gehäuseteil angesetzt und durchstößt dann das zweite Gehäuseteil und dringt in den Steg des ersten Gehäuseteils ein.The friction stir welding tool is generally attached to the second housing part by the second housing part and then pierces the second housing part and penetrates into the web of the first housing part.

Um die Kostenvorteile des erfindungsgemäßen Gehäuses bestmöglich zu realisieren, ist vorgesehen, dass die Wandstärke des zweiten Gehäuseteils konstant ist. Dabei ist dieser Begriff so zu verstehen, dass beispielsweise durch Tiefziehen aus einem Blechzuschnitt hergestelltes zweites Gehäuseteil eine weitestgehend konstante Wandstärke aufweist. In order to realize the cost advantages of the housing according to the invention in the best possible way, it is provided that the wall thickness of the second housing part is constant. This term is to be understood in such a way that, for example, the second housing part produced by deep drawing from a sheet metal blank has a largely constant wall thickness.

Wenn nämlich die Wandstärke des zweiten Gehäuseteils stark variiert, dann ist es in der Regel nicht mehr möglich, das zweite Gehäuseteil aus Halbzeugen, wie Blechen, extrudierten Rohren oder Ähnlichem kostengünstig und prozesssicher herzustellen. If the wall thickness of the second housing part varies greatly, it is generally no longer possible to produce the second housing part from semi-finished products, such as sheet metal, extruded pipes or the like, cost-effectively and reliably.

Das zweite Gehäuseteil kann ein Blechzuschnitt, insbesondere ein einfach oder mehrfach gebogener Blechzuschnitt, sein. Das zweite Gehäuseteil kann auch durch Tiefziehen, Fließpressen oder Drücken hergestellt werden. Es ist ebenso möglich und in vielen Fällen vorteilhaft, das zweite Gehäuseteil aus einem extrudierten Halbzeug herzustellen.The second housing part can be a sheet metal blank, in particular a single or multiple bent sheet metal blank. The second housing part can also be produced by deep drawing, extrusion or pressing. It is also possible and in many cases advantageous to produce the second housing part from an extruded semi-finished product.

Um die Steifigkeit des erfindungsgemäßen Gehäuses zu erhöhen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil zusätzlich zu den durch Rührreibschweißen hergestellten Schweißnähten, welche der Abdichtung der Kühlkanäle dienen, an weiteren Stellen miteinander zu verbinden. Dabei können Schrauben, Nieten, aber auch das Schweißen eingesetzt werden. Dabei können auch andere Schweißverfahren als das Rührreibschweißen, beispielsweise das Schutzgasschweißen, eingesetzt werden.In order to increase the rigidity of the housing according to the invention, the invention provides for the first housing part and the second housing part to be connected to one another at additional points in addition to the weld seams produced by friction stir welding, which serve to seal the cooling channels. Screws, rivets, but also welding can be used. Welding methods other than friction stir welding, for example inert gas welding, can also be used.

Durch diese zusätzlichen Verbindungen zwischen erstem Gehäuseteil und zweitem Gehäuseteil erhöht sich die Steifigkeit des Motorgehäuses, so dass eine noch leichtere Konstruktion bei gleicher Festigkeit und Belastbarkeit realisierbar ist.These additional connections between the first housing part and the second housing part increase the rigidity of the motor housing, so that an even lighter construction can be realized with the same strength and load capacity.

Um sicherzustellen, dass die mindestens eine durch Rührreibschweißen hergestellte Schweißnaht dicht ist und eine geschlossene Form, beispielsweise in Form eines Kreises aufweist, ist an dem Ende der mindesten einen Schweißnaht eine Materialanhäufung vorgesehen, die an den Steg in dem ersten Gehäuseteil anschließt. Nachdem die in sich geschlossenen Rührreibschweißnaht fertiggestellt wurde, wird das Rührreibschweißwerk aus der geschlossenen Schweißnaht herausgeführt und in die Materialanhäufung geführt. Das Austrittsloch des Werkzeugs zum Rührreibschweißen liegt im Bereich dieser Materialanhäufung und nicht im Bereich der geschlossenen flüssigkeitsdichten Schweißnaht.In order to ensure that the at least one weld seam produced by friction stir welding is tight and has a closed shape, for example in the form of a circle, a material accumulation is provided at the end of the at least one weld seam which adjoins the web in the first housing part. After the self-contained friction stir weld has been completed, the friction stir welding unit is led out of the closed weld seam and guided into the material accumulation. The exit hole of the friction stir welding tool lies in the area of this material accumulation and not in the area of the closed, liquid-tight weld seam.

Die Vorteile der Erfindung werden ebenfalls verwirklicht durch ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses nach einem der vorhergehenden Abschnitte, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

  • Herstellen des ersten Gehäuseteils durch Gießen,
  • Herstellen des zweiten Gehäuseteils durch Umformen,
  • und Verbinden des ersten Gehäuseteils und des zweiten Gehäuseteils durch Rührreibschweißen, so dass sie mindestens einen Kühlwasserkanal begrenzen.
The advantages of the invention are also realized by a method for producing a housing according to one of the preceding sections, the method comprising the following steps:
  • Producing the first housing part by casting,
  • Producing the second housing part by forming,
  • and connecting the first housing part and the second housing part by friction stir welding so that they delimit at least one cooling water channel.

Unter den Oberbegriff fallen Tiefziehen, Extrudieren, Biegen und anderes mehr. Nach dem Umformen und vor dem Verschweißen beider Gehäuseteile, können noch weitere Bearbeitungsschritte, wie Stanzen, Bohren, Schneiden etc., durchgeführt werden.The generic term includes deep drawing, extruding, bending and more. After forming and before welding both housing parts, further processing steps such as punching, drilling, cutting etc. can be carried out.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens eine in sich geschlossene Schweißnaht durch Rührreibschweißen hergestellt und, nachdem dies erfolgt ist, wird im weiteren Verlauf des Schweißvorgangs das Werkzeug zum Rührreibschweißen so geführt, dass es die in sich geschlossene Schweißnaht verlässt. Dadurch wird das verfahrensbedingte Austrittsloch des Werkzeugs zum Rührreibschweißen aus der in sich geschlossenen Schweißnaht heraus verlagert. In Folge dessen kann das Austrittsloch die Dichtheit der Verbindung zwischen erstem Gehäuseteil und zweitem Gehäuseteil nicht beeinträchtigen.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, at least one self-contained weld seam is produced by friction stir welding and, after this has been done, the tool for friction stir welding is guided in the further course of the welding process such that it leaves the self-contained weld seam. As a result, the process-related exit hole of the friction stir welding tool is shifted out of the self-contained weld seam. As a result, the exit hole cannot impair the tightness of the connection between the first housing part and the second housing part.

Eine fertigungstechnisch besonders vorteilhafte Form der Schweißnaht sieht vor, dass die Schweißnaht koaxial zu einer Längsachse eines Stators einer elektrischen Maschine, der später in das Gehäuse eingebaut wird, angeordnet ist. Dann nämlich ist es möglich, das Gehäuseteil, welches später den Stator aufnimmt, auf einem Dorn, welcher etwa den Durchmesser des späteren Stators hat, aufzunehmen und die Gehäuseteile durch eine Drehung dieses Dorns relativ zu dem radial zugestellten Werkzeug zum Rührreibschweißen zu bewegen.A form of the weld seam which is particularly advantageous in terms of production engineering provides that the weld seam is arranged coaxially with a longitudinal axis of a stator of an electrical machine, which is later installed in the housing. Then it is then possible to receive the housing part, which later receives the stator, on a mandrel, which has approximately the diameter of the later stator, and to move the housing parts by rotating this mandrel relative to the radially supplied tool for friction stir welding.

Es versteht sich von selbst, dass sowohl das erste Gehäuseteil als auch das zweite Gehäuseteil bei Bedarf nach dem Gießen bzw. nach dem Umformprozess durch spanende Bearbeitung noch weiter bearbeitet werden können. Aus Kostengründen wird man jedoch bestrebt sein, diese spanende Bearbeitung auf ein Minimum zu reduzieren.It goes without saying that both the first housing part and the second housing part can be further machined if necessary after the casting or after the shaping process. For cost reasons, however, efforts will be made to reduce this machining to a minimum.

Eine weitere sehr günstige Variante besteht darin, das zweite Gehäuseteil auf der Innenseite des ersten Gehäuseteils anzuordnen. Dies hat den Vorteil, dass die Außenseite des ersten Gehäuseteils (und damit auch des ganzen Gehäuses) nicht zylindrisch sein muss sondern an der Außenseite Krafteinleitungspunkte wie Flansche, Konsolen, Verdickungen, Rippen etc. angebracht werden können.Another very favorable variant consists in arranging the second housing part on the inside of the first housing part. This has the advantage that the outside of the first housing part (and thus also the entire housing) does not have to be cylindrical, but instead force points such as flanges, brackets, thickenings, ribs etc. can be attached to the outside.

Gleichzeitig ergibt sich der Vorteil, dass das zweite Gehäuseteil ein extrudiertes und bevorzugt kalibriertes Rohr sein kann, so dass aufgrund der kleinen Toleranzen keine oder nur eine minimale Nachbearbeitung im Inneren des Gehäuses notwendig ist, um die engen Toleranzen zum Aufnehmen des Stators einzuhalten.At the same time, there is the advantage that the second housing part can be an extruded and preferably calibrated tube, so that, due to the small tolerances, no or only minimal reworking inside the housing is necessary to comply with the tight tolerances for mounting the stator.

Bei dieser Variante sind zum Herstellen der Nuten zum bilden des Wassermantels unter Umständen aufgrund des sich ergebenden Hinterschnitts im Bereich der späteren Kühlwasserkanäle teilbare Kerne notwendig. Es ist jedoch auch möglich, die Nuten durch spanende Bearbeitung (Drehen. Fräsen, ..) herzustellen.In this variant, to produce the grooves for forming the water jacket, dividable cores may be necessary due to the resulting undercut in the area of the later cooling water channels. However, it is also possible to produce the grooves by machining (turning, milling, ..).

Alternativ dazu können in das Gussteil Längsnuten eingebracht werden, bei denen sich kein Hinterschnitt ergibt. Um dennoch einen flüssigkeitsdichten und gleichzeitig durchströmbaren Wassermantel zu ermöglichen, kann ein zweites Gehäuseteil zum Einsatz kommen, das vorne und ggf. hinten lokal aufgeweitet wird.As an alternative to this, longitudinal grooves can be introduced into the casting, in which there is no undercut. In order to nevertheless enable a water-tight and at the same time flowable water jacket, a second housing part can be used, which is locally expanded at the front and possibly at the rear.

Um eine gleichmäßige Verteilung des Kühlfluids im Motorengehäuse zu gewährleisten und gleichzeitig eine gute Herstellbarkeit der Kühlkanäle zu ermöglichen sind unter anderem folgende Varianten möglich:

  • Eingängige schraubenförmige Kühlwasserkanäle.
In order to ensure a uniform distribution of the cooling fluid in the motor housing and at the same time to enable the cooling ducts to be manufactured easily, the following variants are possible:
  • Catchy helical cooling water channels.

Mehrgängige schraubenförmige Kühlwasserkanäle, wobei eine Verbindung an dem der Anschlüsse entgegenliegenden Ende der Helix zwischen den beiden Spiralen für das Fluid vorliegt. Bei dieser Variante kann der Anschluss für Zu- und Ablauf auf der gleichen Seite angeordnet sein.Multi-course helical cooling water channels, wherein there is a connection at the end of the helix opposite the connections between the two spirals for the fluid. In this variant, the connection for inlet and outlet can be arranged on the same side.

Mäanderförmige Kühlkanäle mit Längsnuten, die an den Enden zumindest teilweise verbunden sind.Meandering cooling channels with longitudinal grooves that are at least partially connected at the ends.

Eine weitere Variante besteht darin, dass das Motorengehäuse aus fertigungstechnischen Gründen nur partiell gekühlt wird. Dies bietet die Möglichkeit, Konsolen, Verdickungen, Verrippungen und Krafteinleitungspunkte in den Gusskörper zu integrieren. Die Bereiche zwischen diesen Formelementen beinhalten dann die zunächst noch offenen Kühlkanäle. Diese werden über ein oder mehre ggf. entsprechend gebogene(s) Blech(e) abgedeckt und durch Schweißen zu einem Bauteil gefügt.Another variant is that the motor housing is only partially cooled for manufacturing reasons. This offers the possibility of integrating consoles, thickening, ribbing and force application points into the cast body. The areas between these shaped elements then contain the cooling channels which are initially still open. These are covered over one or more, if necessary, appropriately bent sheet metal (s) and joined to a component by welding.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous refinements of the invention can be found in the following drawing, its description and the patent claims.

Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All of the features disclosed in the drawing, its description and the patent claims can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.

Figurenlistelist of figures

Es zeigen:

  • 1 bis 8 Ausführungsformen erfindungsgemäßer Gehäuse.
Show it:
  • 1 to 8th Embodiments of the housing according to the invention.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In den Figuren wird vereinfacht und auf das Wesentliche beschränkt ein erfindungsgemäßes Gehäuse 1 dargestellt. Das Gehäuse 1 ist Teil einer elektrischen Maschine. Deren Hauptbaugruppen, nämlich der Stator und der Rotor sowie dessen Lagerung im Gehäuse, sind in den Figuren nicht dargestellt. Das erfindungsgemäße Gehäuse 1 umfasst ein erstes Gehäuseteil 3, welches durch Gießen hergestellt wurde, und ein zweites Gehäuseteil 5, welches durch Umformen hergestellt wurde. Im Inneren des ersten Gehäuseteils 3 ist ein vergleichsweise langer zylindrischer Abschnitt 7 ausgebildet, welcher den Stator (nicht dargestellt) aufnimmt. Eine Mittelachse des zylindrischen Abschnitts 7, der in der Regel mit der Drehachse des Rotors (nicht dargestellt) zusammenfällt, ist durch eine strichpunktierte Linie 9 angedeutet.In the figures, a housing according to the invention is simplified and limited to the essentials 1 shown. The housing 1 is part of an electrical machine. Their main assemblies, namely the stator and the rotor, as well as their storage in the housing, are not shown in the figures. The housing according to the invention 1 comprises a first housing part 3 , which was produced by casting, and a second housing part 5 , which was produced by forming. Inside the first housing part 3 is a comparatively long cylindrical section 7 formed, which receives the stator (not shown). A central axis of the cylindrical section 7 , which usually coincides with the axis of rotation of the rotor (not shown) is by a dash-dotted line 9 indicated.

An dem in 1 oberen Ende ist ein Steg 11 ausgebildet. In entsprechender Weise ist am unteren Ende des ersten Gehäuseteils ein Steg 11 ausgebildet. Das zweite Gehäuseteil 5 und das erste Gehäuseteil 3 werden im Bereich der Stege 11 miteinander durch Rührreibschweißen miteinander dichtend verbunden.On the in 1 upper end is a footbridge 11 educated. In a corresponding manner, there is a web at the lower end of the first housing part 11 educated. The second housing part 5 and the first housing part 3 are in the area of the webs 11 connected to each other in a sealing manner by friction stir welding.

Links oben in der 1 ist schematisch ein Werkzeug zum Rührreibschweißen 15 dargestellt. Das Werkzeug zum Rührreibschweißen 15 umfasst u.a. einen Stift 17, der während des Schweißvorgangs rotiert, das zweite Gehäuseteil 5 durchdringt und so tief in den Steg 11 des ersten Gehäuseteils 3 eindringt, dass eine Schulter 19 des Werkzeugs 15 während des Schweißvorgangs auf dem zweitem Gehäuseteil 5 aufliegt. Die Schulter 19 bewirkt eine Glättung der Schweißnähte 13.1 und 13.2. Das Werkzeug 15 zum Rührreibschweißen ist nicht Teil des Gehäuses 1 und dient nur zur Erläuterung des Schweißverfahrens.Top left in the 1 is schematically a tool for friction stir welding 15 shown. The tool for friction stir welding 15 includes a pen 17 , which rotates during the welding process, the second housing part 5 penetrates and so deep into the jetty 11 of the first housing part 3 penetrates that one shoulder 19 of the tool 15 during the welding process on the second housing part 5 rests. The shoulder 19 causes the welds to be smoothed 13.1 and 13.2 , The tool 15 for friction stir welding is not part of the housing 1 and only serves to explain the welding process.

Die erste Rührreibschweißnaht 13.1 wird hergestellt, indem beispielsweise das erste Gehäuseteil 3 und das zweite Gehäuseteil 5 in der dargestellten Lage relativ zueinander positioniert werden und anschließend eine Drehung um mindestens 360°, bevorzugt jedoch mehr als 360°, um die Mittelachse 9 des zylindrischen Abschnitts ausführen. Wenn die Gehäuseteile 3 und 5 um 360° gedreht wurden, während das Werkzeug 15 zum Rührreibschweißen rotiert, dann entsteht eine geschlossene Schweißnaht 13.1, die in diesem Fall die Form eines Kreises hat. Der Mittelpunkt des Kreises fällt mit der Mittelachse 9 zusammen, wenn die der Steg 11 und das zweite Gehäuseteil 5 konzentrisch zur Mittelachse 9 angeordnet sind.The first friction stir weld 13.1 is manufactured by, for example, the first housing part 3 and the second housing part 5 are positioned relative to each other in the position shown and then a rotation of at least 360 °, but preferably more than 360 °, about the central axis 9 of the cylindrical section. If the housing parts 3 and 5 were rotated 360 ° while the tool 15 rotated for friction stir welding, then a closed weld seam is created 13.1 which in this case has the shape of a circle. The center of the circle coincides with the central axis 9 together when the the jetty 11 and the second housing part 5 concentric to the central axis 9 are arranged.

Es versteht sich von selbst, dass nicht nur kreisförmige geschlossene Schweißnähte hergestellt werden können, sondern auch andere, nicht kreisförmige, aber geschlossene Schweißnähte in ähnlicher Weise hergestellt werden können, wenn die Geometrie von erstem Gehäuseteil 3 und zweitem Gehäuseteil 5 dies notwendig machen sollten.It goes without saying that not only circular closed weld seams can be produced, but also other, non-circular, but closed weld seams can be produced in a similar manner if the geometry of the first housing part 3 and second housing part 5 should make this necessary.

Das erste Gehäuseteil 3 weist bei diesem Ausführungsbeispiel eine schrauben- oder wendelförmige Vertiefung 21 auf, die zusammen mit dem zweiten Gehäuseteil 5 einen ebenfalls schraubenförmigen Kühlwasserkanal 23 begrenzen. Dann tritt das Kühlwasser (nicht dargestellt beispielsweise am unteren Ende, d.h. in der Nähe der Schweißnaht 13.2, in den Kühlwasserkanal 23 ein, strömt durch den Kühlwasserkanal 23 und tritt am oberen Ende, d.h. in der Nähe der Schweißnaht 13.1, wieder aus. Auf dem Weg durch den Kühlwasserkanal 23 nimmt das Kühlwasser die in das Gehäuse 1 von der elektrischen Maschine eingeleitete Wärme auf und führt sie ab.The first housing part 3 has a helical or helical recess in this embodiment 21 on that together with the second housing part 5 an also helical cooling water channel 23 limit. Then the cooling water (not shown, for example at the lower end, ie near the weld seam) 13.2 , in the cooling water channel 23 flows through the cooling water channel 23 and occurs at the top, ie near the weld 13.1 , out again. On the way through the cooling water channel 23 the cooling water takes the in the housing 1 heat introduced and removed by the electrical machine.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf diese Form eines wendelförmigen Kühlwasserkanals 23 beschränkt. Wichtig im Zusammenhang mit der Erfindung ist festzuhalten, dass die geometrisch relativ kompliziert geformte Vertiefung 21 Teils des durch Gießen hergestellten ersten Gehäuseteils 3 ist und das zweite Gehäuseteil 5 bei diesem Ausführungsbeispiel ein Abschnitt eines durch Extrudieren hergestellten Rohrs sein kann.Of course, the invention is not based on this form of a helical cooling water channel 23 limited. It is important to note in connection with the invention that the geometrically relatively complicated shaped depression 21 Part of the first housing part produced by casting 3 is and the second housing part 5 in this embodiment may be a section of a tube made by extrusion.

Eine gesonderte Abdichtung zwischen den verschiedenen Gängen des wendelförmigen Kühlwasserkanals 23 ist in der Regel nicht nötig, da sie allenfalls einen sehr geringen negativen Effekt auf die Kühlwirkung haben. Es ist aber ohne weiteres möglich, diese Leckagen zu unterbinden, beispielsweise dadurch, dass das erste Gehäuseteil 3 im Bereich des wendelförmigen 25 Stegs einen geringfügig größeren Durchmesser hat als im Bereich der Stege 11, so dass sich eine Presspassung zwischen dem Innendurchmesser des zweiten Gehäuseteil 5 und dem wendelförmigen Steg 25 ergibt.A separate seal between the different aisles of the helical cooling water channel 23 is usually not necessary, as they have a very slight negative effect on the cooling effect. However, it is easily possible to prevent these leaks, for example by the fact that the first housing part 3 has a slightly larger diameter in the area of the helical web than in the area of the webs 11 , so that there is an interference fit between the inner diameter of the second housing part 5 and the helical bridge 25 results.

Alternativ können das erste Gehäuseteil 3 und das zweite Gehäuseteil 5 entlang des wendelförmigen Stegs 25 punktuell oder in Form einer Wendel miteinander verschweißt werden. Es ist auch möglich, in eine Nut (nicht dargestellt) des Stegs 25 eine Dichtschnur einzulegen (nicht dargestellt) oder den möglicherweise entstehenden Spalt zwischen dem wendelförmigen Steg 25 und dem Innendurchmesser des zweiten Gehäuseteil 5 durch ein geeignetes Dichtmittel abzudichten.Alternatively, the first housing part 3 and the second housing part 5 along the helical footbridge 25 can be welded together at points or in the form of a helix. It is also possible in a groove (not shown) of the web 25 insert a sealing cord (not shown) or the gap that may arise between the helical web 25 and the inner diameter of the second housing part 5 to seal with a suitable sealant.

Wenn das erste Gehäuseteil 3 und das zweite Gehäuseteil 5 durch das Werkzeug 15 zum Rührreibschweißen miteinander verbunden werden, wird in einer bevorzugten Ausführungsform ein Dorn in das Innere des ersten Gehäuseteils 3 eingeführt. Das Gehäuseteil 3 wird in dem zylindrischen Bereich 7 auf dem Dorn 16 positioniert und gespannt. Der Dorn 16 ist so gestaltet, dass die Außenkontur des Dorns zumindest im Bereich der Schweißnaht weitestgehend der Innenkontur des innenliegenden Gehäuseteils entspricht.If the first housing part 3 and the second housing part 5 through the tool 15 are connected to each other for friction stir welding, in a preferred embodiment, a mandrel in the interior of the first housing part 3 introduced. The housing part 3 is in the cylindrical area 7 on the thorn 16 positioned and excited. The thorn 16 is designed in such a way that the outer contour of the mandrel largely corresponds to the inner contour of the inner housing part, at least in the area of the weld seam.

Der Dorn 16 verfügt über eine stabile Drehlagerung und ist mit einem NC-Drehantrieb ausgestattet, so dass die Gehäuseteile 3 und 5 relativ zu dem Werkzeug 15 gedreht werden können. Die Rotationsachse des Dorns sowie die Mittlachse des Motorengehäuses fallen näherungsweise zusammen. Die Halterung der Gehäuseteile durch den Dorn 16 kann durch weitere (aktive) Spann- und Haltevorrichtungen (nicht dargestellt) ergänzt werden, insbesondere um ein Wegdrehen unter der Vorschubkraft zu vermeiden.The thorn 16 has a stable rotary bearing and is equipped with an NC rotary drive, so that the housing parts 3 and 5 relative to the tool 15 can be rotated. The axis of rotation of the mandrel and the central axis of the motor housing coincide approximately. The holder of the housing parts by the mandrel 16 can be supplemented by further (active) clamping and holding devices (not shown), in particular to avoid turning away under the feed force.

In der 2 ist das Ausführungsbeispiel gemäß 1 mit einem solchen Dorn 16 dargestellt. Auch hier ist wieder das Werkzeug 15 zum Rührreibschweißen dargestellt.In the 2 is the embodiment according to 1 with such a thorn 16 shown. Here is the tool again 15 shown for friction stir welding.

In der 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gehäuses dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist an dem ersten Gehäuseteil 3 ein Flansch 27 ausgebildet. Dieser Flansch 27 kann beispielsweise dazu dienen, das Gehäuse 1, welches später zu einem Elektromotor komplettiert wird, mit einem Getriebe (nicht dargestellt) oder anderen Bauteilen zu verbinden.In the 3 a second embodiment of a housing according to the invention is shown. In this embodiment is on the first housing part 3 a flange 27 educated. This flange 27 can serve, for example, the housing 1 , which is later completed to an electric motor, with a gear (not shown) or other components.

Selbstverständlich ist es auch möglich, den Flansch 27 so weiter zu bilden, dass er Teil eines Getriebegehäuses ist, wie 7 zeigt. Das ist eine Frage der Funktionsintegration der Baugruppen „Elektrische Maschine“ und „Getriebe“.Of course it is also possible to use the flange 27 so that it is part of a gearbox, like 7 shows. This is a question of the functional integration of the "electrical machine" and "gearbox" modules.

Zwischen dem Flansch 27 und dem zylindrischen Bereich des ersten Gehäuses ist ein kegelstumpfförmiger Abschnitt 29 an dem ersten Gehäuseteil 3 ausgebildet. In entsprechender Weise ist auch an dem zweiten Gehäuseteil 5 ein komplementärer kegeliger Abschnitt 31 ausgebildet. Die Schweißnaht 13.2 liegt bei diesem Ausführungsbeispiel im Bereich der kegeligen Abschnitte 29 und 31 des ersten Gehäuseteils 3 bzw. des zweiten Gehäuseteils 5.Between the flange 27 and the cylindrical portion of the first housing is a frusto-conical section 29 on the first housing part 3 educated. A corresponding manner is also on the second housing part 5 a complementary tapered section 31 educated. The weld 13.2 is in this embodiment in the region of the tapered sections 29 and 31 of the first housing part 3 or the second housing part 5 ,

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zu der Schweißnaht 13.1 im Bereich der Stirnseite des ersten Gehäuseteils 3 und einem Boden 33 des zweiten Gehäuseteils 5 eine weitere optionale Schweißnaht 13.3 vorgesehen. In der 3 ist das Gehäuse 1 mit weiteren Schweißnähten 13.1 und 13.4 versehen worden. Die Schweißnaht 13.1 entspricht der Schweißnaht 13.1 der 1. Die optionale(Längs-)Schweißnaht 13.4 ist als unterbrochene Linie dargestellt. Sie stellt eine Längsschweißnaht dar, die das erste Gehäuseteil 3 und das zweite Gehäuseteil 5 in axialer Richtung miteinander verbindet. In vielen Anwendungen ist die Schweißnaht 13.4 nur dort ausgebildet, wo auch die wendelförmigen Stege 5 und 20 in dem ersten Gehäuseteil 3 vorhanden sind.In this embodiment, in addition to the weld 13.1 in the area of the end face of the first housing part 3 and a floor 33 of the second housing part 5 another optional weld 13.3 intended. In the 3 is the housing 1 with additional welds 13.1 and 13.4 been provided. The weld 13.1 corresponds to the weld 13.1 of the 1 , The optional (longitudinal) weld 13.4 is shown as a broken line. It represents a longitudinal weld, which is the first housing part 3 and the second housing part 5 connects with each other in the axial direction. The weld seam is used in many applications 13.4 only formed where the helical webs are 5 and 20 in the first housing part 3 available.

Wenn das erste Gehäuseteil 3 einen in axialer Richtung durchgehenden Längssteg (nicht dargestellt) hat, dann kann die Schweißnaht 13.4 als durchgehende Längsschweißnaht ausgebildet sein.If the first housing part 3 has a longitudinal web (not shown) which is continuous in the axial direction, then the weld seam 13.4 be designed as a continuous longitudinal weld.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das zweite Gehäuseteil 5 topfartig geformt. Es kann beispielsweise durch Tiefziehen, Drücken oder Fließpressen hergestellt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel können Längentoleranzen und/oder oder Durchmessertoleranzen gut ausgeglichen werden. Auch hier wird während des Schweißvorgangs ein zylindrischer Dorn (nicht dargestellt) in das Innere des ersten Gehäuseteils 3 eingeführt. Das erste Gehäuseteil 3 und das zweite Gehäuseteil 5 werden auf diese Weise zentriert und relativ zu dem nicht dargestellten Werkzeug 15 zum Rührreibschweißen gedreht.In this embodiment, the second housing part 5 shaped like a pot. It can be produced, for example, by deep drawing, pressing or extrusion. In this exemplary embodiment, length tolerances and / or diameter tolerances can be compensated well. Here too, a cylindrical mandrel (not shown) is inserted into the interior of the first housing part during the welding process 3 introduced. The first housing part 3 and the second housing part 5 are centered in this way and relative to the tool, not shown 15 rotated for friction stir welding.

Bei allen erfindungsgemäßen Schweißvorgängen kommt es auf eine Relativbewegung des Werkzeugs 15 zum Rührreibschweißen und der Gehäuseteile 3 und 5 an. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass während des Schweißvorgangs die Gehäuseteile 3 und 5 feststehen und das Werkzeug 15 die gewünschte Relativbewegung ausführt.In all welding processes according to the invention there is a relative movement of the tool 15 for friction stir welding and the housing parts 3 and 5 on. Of course, it is also possible that the housing parts during the welding process 3 and 5 stand firm and the tool 15 executes the desired relative movement.

Der in der 3 untere Teil des Gehäuses 1 ist nicht geschnitten, sondern in einer Seitenansicht dargestellt, so dass man die Schweißnaht 13.2 an der Oberfläche des kegeligen Abschnitts 31 des zweiten Gehäuseteils gut sehen kann.The Indian 3 lower part of the housing 1 is not cut, but shown in a side view, so that you can see the weld 13.2 on the surface of the conical section 31 of the second housing part can be seen well.

In dieser Seitenansicht ist das Ende der Schweißnaht 13.2 dargestellt. Nachdem die Schweißnaht 13.2 als geschlossener Kreis fertiggestellt wurde, wird das Werkzeug 15 zum Rührreibschweißen (nicht dargestellt) bzw. das Gehäuse 1 so bewegt, dass sich die Schweißnaht an einem Ende 37 aus der kreisförmigen Schweißnaht 13 herausbewegt (in der 3 schräg nach unten), so dass sich das unvermeidbare Austrittsloch 39 des Werkzeugs 15 außerhalb des kreisförmigen Teils der Schweißnaht 13.2 befindet. Dadurch ist unter allen Umständen eine dichte Schweißnaht 13.2 gewährleistet. Um das Ende 37 der Schweißnaht 13.2 wie dargestellt realisieren zu können, sollte dort sowohl am ersten Gehäuseteil 3 als auch am zweiten Gehäuseteil 5 eine Materialanhäufung vorhanden sein. Eine solche Materialanhäufung ist in der Regel auch bei den anderen Schweißnähten 13.1, 13.3 und 13.4 vorhanden, jedoch in den Figuren nicht dargestellt.In this side view is the end of the weld 13.2 shown. After the weld 13.2 the tool was completed as a closed circle 15 for friction stir welding (not shown) or the housing 1 so that the weld seam moves at one end 37 from the circular weld 13 moved out (in the 3 diagonally downwards) so that the inevitable exit hole 39 of the tool 15 outside the circular part of the weld 13.2 located. This means that there is a tight weld seam under all circumstances 13.2 guaranteed. At the end 37 the weld 13.2 To be able to realize as shown, should be on the first housing part 3 as well as on the second housing part 5 there is an accumulation of materials. Such accumulation of material is usually also the case with the other welds 13.1 . 13.3 and 13.4 available, but not shown in the figures.

In der 4 ist ein Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Gehäuses dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel verlaufen die Kühlwasserkanäle 23 in axialer Richtung. Entsprechend sind die Vertiefungen 21 in dem ersten Gehäuseteil 3 als Axialnuten ausgebildet. Das zweite Gehäuseteil 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein gebogener Blechzuschnitt, der zu einem Rohr gebogen wurde. An der Stoßstelle, die sich ebenfalls in Längsrichtung des zweiten Gehäuseteils 5 erstreckt, wird das zweite Gehäuseteil 5 mit dem ersten Gehäuseteil 3 im Bereich eines Stegs 11 dichtend miteinander verbunden. Die Schweißnaht 13.4 verbindet nicht nur die Gehäuseteile 3 und 5, sondern dichtet auch das zweite Gehäuseteil 5 zur Umgebung hin ab.In the 4 a section of another embodiment of a housing according to the invention is shown. In this embodiment, the cooling water channels run 23 in the axial direction. The recesses are corresponding 21 in the first housing part 3 designed as axial grooves. The second housing part 5 is a bent sheet metal blank in this embodiment, which was bent into a tube. At the joint, which is also in the longitudinal direction of the second housing part 5 extends, the second housing part 5 with the first housing part 3 in the area of a footbridge 11 sealed together. The weld 13.4 not only connects the housing parts 3 and 5 , but also seals the second housing part 5 to the surroundings.

Nicht dargestellt ist in der 4 ein Verteiler, über den das Kühlwasser, das von einem zentralen Eingang (nicht dargestellt) in das Gehäuse 2 eingespeist wird, auf die insgesamt fünf in axialer Richtung verlaufenden Kühlwasserkanäle verteilt wird. Auch ein Sammler, welcher das aus den Kühlwasserkanälen 23 austretende Kühlwasser sammelt und einem zentralen Auslass zuführt, ist nicht dargestellt. Is not shown in the 4 a manifold through which the cooling water flows from a central entrance (not shown) into the housing 2 is fed, is distributed over a total of five cooling water channels running in the axial direction. Also a collector, which from the cooling water channels 23 leaking cooling water collects and feeds a central outlet is not shown.

Den bislang dargestellten Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass das erste Gehäuseteil innen angeordnet ist und das zweite Gehäuseteil 5 außen am ersten Gehäuseteil 3 angeordnet ist.The exemplary embodiments shown so far have in common that the first housing part is arranged on the inside and the second housing part 5 outside of the first housing part 3 is arranged.

Anhand der 5 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das zweite Gehäuseteil 5 innen angeordnet ist. Dieses Ausführungsbeispiel weist dennoch eine Vielzahl von Übereinstimmungen mit dem ersten Ausführungsbeispiel auf, so dass auf deren Beschreibung verwiesen wird. Wie aus der 5 ersichtlich, sind die Vertiefungen 21 am Innendurchmesser des ersten Gehäuseteils 3 ausgebildet. Das ist gießtechnisch etwas schwieriger zu realisieren, weil ein bevorzugt mehrfach wiederverwendbarer Schieber oder ein anderes bewegliches Teil verwendet werden muss, der oder das radial nach innen eingezogen werden kann, so dass das gegossene Teil 3 und der Kern nach dem Gießen voneinander getrennt werden können. Dies ist jedoch fertigungstechnisch durchaus zu beherrschen. Eine Alternative besteht darin, die Nuten durch spanenden Bearbeitung nach dem Gießen in das erste Gehäuseteil 3 einzubringen.Based on 5 An embodiment is shown in which the second housing part 5 is arranged inside. This exemplary embodiment nevertheless has a large number of correspondences with the first exemplary embodiment, so that reference is made to the description thereof. As from the 5 the recesses are visible 21 on the inside diameter of the first housing part 3 educated. This is a little more difficult to achieve in terms of casting technology, because a preferably reusable slide or other movable part must be used that can be drawn in radially inwards, so that the cast part 3 and the core can be separated from each other after casting. However, this can be mastered in terms of manufacturing technology. An alternative is to cut the grooves by machining after casting in the first housing part 3 contribute.

Die Stege 11 bzw.25 sind ähnlich ausgebildet wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Allerdings sind sie am Innendurchmesser des ersten Gehäuseteils 3 und nicht, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, am Außendurchmesser des ersten Gehäuseteils 3 ausgebildet.The bridges 11 respectively. 25 are formed similarly to the first embodiment. However, they are on the inside diameter of the first housing part 3 and not, as in the first embodiment, on the outer diameter of the first housing part 3 educated.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden das zweite Gehäuseteil 5 und das erste Gehäuseteil 3 ebenfalls auf einem zylindrischen Dorn (nicht dargestellt) aufgenommen und um die Mittelachse 9 gedreht. Das Werkzeug 15 zum Rührreibschweißen durchdringt beim Eintauchen in die Gehäuseteile zunächst das außen angeordnete erste Gehäuseteil 3 im Bereich des Stegs 11 und dringt dann teilweise in das zweite Gehäuseteil 5 ein.In this embodiment, the second housing part 5 and the first housing part 3 also recorded on a cylindrical mandrel (not shown) and around the central axis 9 turned. The tool 15 for friction stir welding, it first penetrates the first housing part arranged on the outside when immersed in the housing parts 3 in the area of the footbridge 11 and then partially penetrates into the second housing part 5 on.

In der 5 wurde durch unterbrochene Linien der wendelförmige oder schraubenförmige Verlauf des Kühlwasserkanals 23 durch unterbrochenen Linien (ohne Bezugszeichen) angedeutet.In the 5 the helical or helical course of the cooling water channel was shown by broken lines 23 indicated by broken lines (without reference numerals).

In der 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gehäuses 1 dargestellt, bei dem der Kühlwasserkanal 23 bzw. der Steg 21 der mäanderförmig ausgebildet ist. In dieser Darstellung ist nur das zweite Gehäuseteil 5 im Schnitt dargestellt. Das erste Gehäuseteil 3 ist in einer Seitenansicht dargestellt. Das Kühlwasser (nicht dargestellt) tritt an einem Einlass 41 in den Kühlwasserkanal 23 und strömt dann durch den mäanderförmigen Kühlwasserkanal 23, bis es schließlich an einem Auslass 43 wieder aus dem Gehäuse 1 austritt.In the 6 is a further embodiment of a housing according to the invention 1 shown, in which the cooling water channel 23 or the footbridge 21 which is meandering. In this illustration, only the second housing part is 5 shown in section. The first housing part 3 is shown in a side view. The cooling water (not shown) enters an inlet 41 in the cooling water channel 23 and then flows through the meandering cooling water channel 23 until it's finally at an outlet 43 back out of the case 1 exit.

In der 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gehäuses 1 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurden das erste Gehäuseteil 3 eines Elektromotors und ein Getriebegehäuse 45 zu einem durch Gießen hergestellten Bauteil integriert.In the 7 is a further embodiment of a housing according to the invention 1 shown. In this embodiment, the first housing part 3 of an electric motor and a gear housing 45 integrated into a component produced by casting.

An das Getriebegehäuse 45 ist ein zweites Getriebegehäuseteil 47 mit Hilfe eines Flansches 49 und mehreren Schrauben 51 angeflanscht. Dieses Ausführungsbeispiel dient lediglich zur Verdeutlichung einer möglichen Funktionsintegration von Elektromotor und Getriebe.To the gearbox 45 is a second gear housing part 47 with the help of a flange 49 and several screws 51 flanged. This exemplary embodiment only serves to illustrate a possible functional integration of the electric motor and transmission.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 ist das zweite Gehäuseteil als extrudiertes Strangpressprofil ausgebildet. Es hat einen rohrförmigen Grundkörper an dem vier Rippen 53 angeformt sind. An diesen Rippen 53 können Befestigungsbohrungen 55 vorhanden sein, so dass das Gehäuse 1 und mit ihm der gesamte Elektromotor an den Rippen 53 befestigt werden kann.In the embodiment according to 8th the second housing part is designed as an extruded extruded profile. It has a tubular body on the four ribs 53 are molded. On these ribs 53 can mounting holes 55 be present, so the housing 1 and with it the entire electric motor on the ribs 53 can be attached.

Insbesondere um die Schweißnähte 13.1 und 13.2 zu ermöglichen, können die durch Extrusion hergestellten Rippen durch Stanzen oder spanende Bearbeitung insbesondere an den Enden entfernt werden.Especially around the welds 13.1 and 13.2 To enable, the ribs produced by extrusion can be removed by punching or machining, especially at the ends.

Claims (17)

Gehäuse, insbesondere für Elektro-Motoren, umfassend ein erstes Gehäuseteil (3) und ein zweites Gehäuseteil (5), wobei das erste Gehäuseteil (3) durch Gießen hergestellt ist, wobei das zweite Gehäuseteil (5) durch Umformen hergestellt ist, wobei das erste Gehäuseteil (3) und das zweite Gehäuseteil (5) mindestens einen Kühlwasserkanal (23) begrenzen, und wobei das erste Gehäuseteil (3) und das zweite Gehäuseteil (5) durch mindestens eine durch Rührreibschweißen erzeugte Schweißnaht (13) dichtend miteinander verbunden sind.Housing, in particular for electric motors, comprising a first housing part (3) and a second housing part (5), the first housing part (3) being produced by casting, the second housing part (5) being produced by shaping, the first The housing part (3) and the second housing part (5) delimit at least one cooling water channel (23), and the first housing part (3) and the second housing part (5) are sealingly connected to one another by at least one weld seam (13) produced by friction stir welding. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (3) und das zweite Gehäuseteil (5) mindestens bereichsweise koaxial zueinander angeordnet sind, und dass die mindestens eine durch Rührreibschweißen hergestellte Schweißnaht (13.1, 13.2, 13.3) näherungsweise die Form eines Kreises hat und/oder geschlossen ist.Housing after Claim 1 , characterized in that the first housing part (3) and the second housing part (5) are arranged at least in regions coaxially to one another, and that the at least one weld seam (13.1, 13.2, 13.3) produced by friction stir welding has approximately the shape of a circle and / or closed is. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine durch Rührreibschweißen hergestellte Schweißnaht (13) als Überlapp-Naht ausgebildet ist.Housing after Claim 1 or 2 , characterized in that the at least one weld seam (13) produced by friction stir welding is designed as an overlap seam. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (3) im Bereich der mindestens einen Schweißnaht (13) einen Steg (11) aufweist.Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the first housing part (3) has a web (11) in the region of the at least one weld seam (13). Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandstärke des zweiten Gehäuseteils (5) konstant ist.Housing according to one of the preceding claims, characterized in that a wall thickness of the second housing part (5) is constant. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (5) ein Blechzuschnitt, insbesondere ein einfach oder mehrfach gebogener Blechzuschnitt ist.Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the second housing part (5) is a sheet metal blank, in particular a single or multiple bent sheet metal blank. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (5) durch Tiefziehen, Fließpressen oder Drücken hergestellt ist.Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the second housing part (5) is produced by deep drawing, extrusion or pressing. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (5) aus einem extrudierten Halbzeug herstellt ist.Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the second housing part (5) is made from an extruded semi-finished product. Gehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Teile des Extrusionsprofils, insbesondere Rippen oder Verdickungen, vor dem Verschweißen durch Stanzen oder spanend bearbeitet werden, insbesondere um einen näherungsweise sprungförmige Oberfläche oder einen Absatz im Bereich der Schweißnähte zu ermöglichen.Housing after Claim 8 , characterized in that parts of the extrusion profile, in particular ribs or thickenings, are machined by punching or machining before welding, in particular in order to enable an approximately jump-shaped surface or a step in the area of the weld seams. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (3) und das zweite Gehäuseteil (5) zusätzlich zu der mindestens einen durch Rührreibschweißen hergestellten Schweißnaht (13) noch an einer oder mehreren Stellen miteinander verbunden sind. Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the first housing part (3) and the second housing part (5) are additionally connected to one another at one or more points in addition to the at least one weld seam (13) produced by friction stir welding. Gehäuse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (3) und das zweite Gehäuseteil (5) zusätzlich zu der mindestens einen durch Rührreibschweißen hergestellten Schweißnaht (13) an mindestens einer weiteren Stelle durch Schweißen, insbesondere Rührreibschweißen, Schutzgasschweißen, und/oder Schraub- oder Nietverbindungen miteinander verbunden sind.Housing after Claim 9 , characterized in that the first housing part (3) and the second housing part (5) in addition to the at least one weld seam (13) produced by friction stir welding at at least one further point by welding, in particular friction stir welding, inert gas welding, and / or screwed or riveted connections are interconnected. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (3) am Ende der mindestens einen Schweißnaht (13.2) eine Materialanhäufung aufweist, und dass sich ein Austrittsloch (39) des Werkzeugs (15) zum Rührreibschweißen in dieser Materialanhäufung befindet.Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the first housing part (3) has an accumulation of material at the end of the at least one weld seam (13.2), and that an exit hole (39) of the tool (15) for friction stir welding is located in this accumulation of material. Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte: Herstellen des ersten Gehäuseteils (3) durch Gießen, Herstellen des zweiten Gehäuseteils (5) durch Umformen, Verbinden des ersten Gehäuseteils (3) und des zweiten Gehäuseteils (5) durch Rührreibschweißen, so dass sie mindestens einen Kühlwasserkanal (23) begrenzen.Method for producing a housing (1) according to one of the preceding claims, comprising the following steps: Producing the first housing part (3) by casting, Producing the second housing part (5) by shaping, Connect the first housing part (3) and the second housing part (5) by friction stir welding so that they delimit at least one cooling water channel (23). Verfahren nach dem vorhergehenden Verfahrensanspruch dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine in sich geschlossene Schweißnaht (13) durch Rührreibschweißen hergestellt wird, und dass im weiteren Verlauf des Schweißvorgangs ein Werkzeug (15) zum Rührreibschweißen so geführt wird, dass es die in sich geschlossene Schweißnaht (13) verlässt.Method according to the preceding method claim, characterized in that at least one self-contained weld seam (13) is produced by friction stir welding, and in the further course of the welding process a tool (15) for friction stir welding is guided such that it seals the self-contained weld seam (13 ) leaves. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (3) durch Druckguss, Kokillenguss, Sandguss oder andere Gussverfahren hergestellt wird.Method according to one of the preceding method claims, characterized in that the first housing part (3) is produced by die casting, die casting, sand casting or other casting processes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das das zweite Gehäuseteil (5) durch Walzen, Biegen, Extrudieren, Tiefziehen und/oder Fließpressen hergestellt wird.Method according to one of the preceding method claims, characterized in that the second housing part (5) is produced by rolling, bending, extruding, deep drawing and / or extrusion. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Gehäuseteil (3, 5) nach der Formgebung durch Gießen oder Umformen spanend bearbeitet werden.Method according to one of the preceding method claims, characterized in that the first and / or the second housing part (3, 5) are machined after molding by casting or reshaping.
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