SE519097C2

SE519097C2 - Press casting method for making e.g. parts of rotating electrical machinery or heat generating device, using a heat transfer tube placed inside the mold cavity

Info

Publication number: SE519097C2
Application number: SE9900117A
Authority: SE
Inventors: Ulf Bryggman; Peder Wiklund
Original assignee: Abb Ab
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2003-01-14
Also published as: SE9900117D0; SE9900117L

Abstract

A tube (2) carrying a heat transfer medium is placed inside the mould cavity before the molten material is added. A method for making a product (1) by press-casting comprises introducing a molten material under pressure into a cavity inside a mould tool and then allowing it to harden, means being provided in the product for heat to be transferred to or from it. The heat transfer means comprises at least one tube for transporting a heat transfer medium and placed inside the mold cavity before the addition of molten material. Independent claims are also included for (a) the use of the product for cooling a heat-generating device, and (b) the use of the product for cooling a piece of rotating electrical machinery.

Description

519 097 maskiner avses såväl elektriska motorer som elektriska genera- torer. 519,097 machines refer to both electric motors and electric generators.

Ett konventionellt sådant hus för hysande av en roterande elek- trisk maskin innefattar en statorstomme samt en på vardera sidan om statorstommen anordnad gavel. Den roterande elektriska maskinen har en D-ände (”drive end”) och en N-ände (”non-drive end”). Vid N-änden är för luftkylda elektriska maskiner en fläkt anordnad. Fläkten är anordnad på en axel som sträcker sig ge- nom maskinen. Enligt en vanligt förekommande kylform kyls maskinen via en av fläkten genererad luftström på utsidan av huset. Statorstommen är härvid försedd med ett flertal kylflänsar på dess utsida.A conventional such housing for housing a rotating electric machine comprises a stator body and a gable arranged on each side of the stator body. The rotary electric machine has a D-end ("drive end") and an N-end ("" non-drive end "). At the N-end, a fan is provided for air-cooled electrical machines. The fan is arranged on a shaft that extends through the machine. According to a common form of cooling, the machine is cooled via an air stream generated by the fan on the outside of the housing. The stator body is hereby provided with a plurality of cooling fins on its outside.

Vid tillverkning av ett hus för en roterande elektrisk maskin fram- ställs vanligtvis tre olika huskroppskomponenter i tre olika press- gjutningsoperationer, nämligen en första och en andra gavel samt statorstommen. I syfte att uppnå god kylning av den roter- ande elektriska maskinen tillverkas statorstommen med kylflän- sar utskjutande från dess yttre yta kring väsentligen hela stator- stommens kropp. I syfte att åstadkomma en inbördes anordning av kylflänsarna som medger en god kylning av den roterande elektriska maskinen utnyttjas ett formverktyg innefattande fyra formdelar. På grund av kylflänsarnas existens är formverktygets form och framställningen av detta relativt komplicerad.In the manufacture of a housing for a rotating electric machine, three different housing body components are usually produced in three different die-casting operations, namely a first and a second end and the stator body. In order to achieve good cooling of the rotating electric machine, the stator body is manufactured with cooling flanges projecting from its outer surface around substantially the entire body of the stator body. In order to provide a mutual arrangement of the cooling flanges which allows a good cooling of the rotating electrical machine, a molding tool comprising four mold parts is used. Due to the existence of the heat sinks, the shape of the mold tool and its manufacture are relatively complicated.

Det vore önskvärt att åstadkomma ett förfarande för framställning av ett hus för en roterande elektrisk maskin, genom vilket ett hus med en i förhållande till tidigare teknik förbättrad kyleffekt upp- nås.It would be desirable to provide a method of manufacturing a housing for a rotary electric machine, by which a housing with a cooling effect improved over prior art is achieved.

Det vore vidare önskvärt att åstadkomma ett förfarande, vid vilket ett hus för en roterande elektrisk maskin kan framställas med i förhållande till tidigare teknik reducerade kostnader, t.ex. genom att det fordrar användning av ett formverktyg som är enklare att framställa. 10 15 20 25 30 35 519 097 SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att anvisa utvägar för att kunna realisera åtminstone någon av de förbättringsmöjligheter som identifierats ovan.It would further be desirable to provide a method in which a housing for a rotating electric machine can be manufactured at a reduced cost compared to the prior art, e.g. in that it requires the use of a mold tool that is easier to manufacture. SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide ways of realizing at least one of the possibilities for improvement identified above.

Detta syfte uppnås med det inledningsvis angivna förfarandet som innefattar de i patentkravet 1 angivna kännetecknande förfarandestegen. Härigenom kan en produkt i form av exempelvis en statorstomme till ett hus för en roterande elektrisk maskin åstadkommas med i förhållande till tidigare teknik väsentligt reducerade kostnader. Detta åstadkoms dels tack vare att enbart två formdelar erfordras hos formverktyget och dels tack vare att en väsentligt mindre mängd gjutmaterial erfordras för åstadkommande av ett hus med samma kyleffekt som ett flänsförsett, luftkylt hus. Tack vare den i förhållande till det luftkylda huset enklare utformningen av statorstommen erfordras ett i förhållande till tidigare teknik lägre tryck vid gjutningen, vilket dels medför att livslängden på formverktyget blir längre och dels medför ett reducerat buller vid gjutningen. Dessutom reduceras kostnaden för framställning av formdelarna till form- verktyget tack vare att statorstommen kan framställas med en i förhållande till tidigare teknik förenklad utformning av dess yttre yta. Tack vare närvaron av det rörformiga organet kan även kyl- ningen av maskinen styras i stor utsträckning.This object is achieved with the initially stated method which comprises the characterizing method steps stated in claim 1. In this way, a product in the form of, for example, a stator body for a housing for a rotating electric machine can be produced with costs which are considerably reduced in relation to prior art. This is achieved partly due to the fact that only two mold parts are required of the mold tool and partly due to the fact that a significantly smaller amount of casting material is required for producing a housing with the same cooling effect as a flanged, air-cooled housing. Due to the simpler design of the stator body in relation to the air-cooled housing, a lower pressure during casting is required compared to previous technology, which partly means that the service life of the mold tool becomes longer and partly leads to a reduced noise during casting. In addition, the cost of manufacturing the mold parts for the mold tool is reduced thanks to the fact that the stator body can be manufactured with a simplified design of its outer surface in relation to previous technology. Thanks to the presence of the tubular member, the cooling of the machine can also be controlled to a large extent.

Tack vare nämnda förstärkningsmedel erhåller rörorganet tillräckliga hàllfasthetsegenskaper för att väsentligen stå emot de belastningar i form av framför allt högt tryck och hög temperatur som uppkommer på detsamma under gjutningen. Genom att förstärkningsmedlet avlägsnas från rörorganet efter gjutningen åstadkoms en relativt stor effektiv inre tvärsnittsarea hos rörorganet, vilket i sin tur leder till att en stor volym värmeöver- föringsmedium medges flöda genom rörorganet per tidsenhet. 10 15 20 25 519 097 Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen förs förstärkningsmedlet in i rörorganet i flytande form eller i åt- minstone formbart tillstånd. Härigenom skapas förutsättningar för att åstadkomma en hög fyllnadsgrad av förstärkningsmedlet i rör- organet, vilket i sin tur ger rörorganet goda hållfasthetsegenska- per för att stå emot de belastningar som uppkommer på detsam- ma under gjutningen.Thanks to said reinforcing means, the pipe member obtains sufficient strength properties to substantially withstand the loads in the form of, above all, high pressure and high temperature which arise on it during casting. By removing the reinforcing agent from the pipe member after casting, a relatively large effective internal cross-sectional area of the pipe member is achieved, which in turn leads to a large volume of heat transfer medium being allowed to flow through the pipe member per unit time. According to another preferred embodiment of the invention, the reinforcing means is introduced into the pipe member in liquid form or in at least a moldable state. This creates the conditions for achieving a high degree of filling of the reinforcing agent in the pipe member, which in turn gives the pipe member good strength properties to withstand the loads that arise on it during casting.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen bockas rörorganet till en för gjutningen avsedd form efter det att rörorga- net försetts med förstärkningsmedlet. Härigenom reduceras ris- ken för att rörorganet deformeras vid bockningen. Med en defor- mation avses i det här fallet en deformation av rörorganets tvär- snitt, sprickor genom rörorganets väggar eller liknande.According to another preferred embodiment of the invention, the pipe member is bent into a shape intended for the casting after the pipe member has been provided with the reinforcing means. This reduces the risk of the pipe member being deformed during bending. In this case, a deformation refers to a deformation of the cross-section of the pipe member, cracks through the walls of the pipe member or the like.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen posi- tioneras rörorganet så i utrymmet i förhållande till ett för införsel av smältan avsett inlopp att smältan kommer att träffa en utrym- met begränsande yta hos formverktyget innan det kommer i kon- takt med nämnda rörorgan vid införseln av smältan. Härigenom reduceras risken för att rörorganet deformeras eller snedställs vid införseln av smältan.According to another preferred embodiment of the invention, the pipe means is positioned in the space relative to an inlet intended for insertion of the melt that the melt will hit a space-limiting surface of the molding tool before it comes into contact with said pipe means during the insertion of the melt. This reduces the risk of the pipe member being deformed or skewed when the melt is introduced.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen posi- tioneras ett hållarmedel i kontakt med rörorganet för att hålla detta i avsett läge under gjutningen. Härigenom reduceras risken u-:an 1-1,; 10 15 20 25 30 35 519 091 iii* 'i 5 för att rörorganet snedställs, förskjuts eller på annat sätt hamnar i ett läge som avviker från avsett läge under gjutningen.According to another preferred embodiment of the invention, a holding means is positioned in contact with the pipe member in order to keep it in the intended position during the casting. This reduces the risk u-: an 1-1 ,; 5 15 20 25 30 35 519 091 iii * 'i 5 so that the pipe member is inclined, displaced or otherwise ends up in a position which deviates from the intended position during casting.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen posi- tioneras rörorganet så att åtminstone en av dess ändar anordnas utanför utrymmet. En sådan positionering av rörorganet är fördel- aktig då någon tillslutning av nämnda ände inte erfordras före gjutningen i syfte att motverka inträde av smälta i röret genom änden. Företrädesvis positioneras rörorganet på sådant sätt att dess båda ändar anordnas utanför utrymmet.According to another preferred embodiment of the invention, the pipe member is positioned so that at least one of its ends is arranged outside the space. Such positioning of the pipe member is advantageous as no closure of said end is required before casting in order to counteract the entry of melt into the pipe through the end. Preferably, the pipe member is positioned in such a way that its two ends are arranged outside the space.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Nedan följer en detaljerad beskrivning av såsom exempel anförda föredragna utföringsformer av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The following is a detailed description of exemplary preferred embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1 illustrerar en skuren, schematisk perspektivvy av en sta- torstomme till ett hus för en roterande elektrisk maskin, vilken statorstomme är framställd enligt en första före- dragen utföringsform av det uppfinningsenliga förfarandet.Fig. 1 illustrates a cut-away, schematic perspective view of a stator body of a housing for a rotating electric machine, which stator body is manufactured according to a first preferred embodiment of the method according to the invention.

Fig. 2 illustrerar en skuren, schematisk perspektivvy av en gavel till ett hus för en roterande elektrisk maskin, vilken gavel är framställd enligt den första föredragna utföringsformen av förfarandet.Fig. 2 illustrates a cut, schematic perspective view of a gable of a housing for a rotating electric machine, which gable is manufactured according to the first preferred embodiment of the method.

Fig. 3 illustrerar ett tvärsnitt av ett rörorgan, vilket utnyttjas vid den första föredragna utföringsformen av det uppfinnings- enliga förfarandet.Fig. 3 illustrates a cross-section of a pipe member, which is used in the first preferred embodiment of the method according to the invention.

Fig. 4 illustrerar en i förhållande till fig. 3 alternativ utformning av nämnda rörorgan i ett tvärsnitt.Fig. 4 illustrates an alternative design of said pipe means in relation to Fig. 3 in a cross section.

Fig. 5 illustrerar ett tvärsnitt av ett rörorgan, vilket utnyttjas vid en andra föredragen utföringsform av det uppfinningsen- liga förfarandet. »vara :turn 10 15 20 25 30 35 , , , .a - n .p o.- n a sn av 0 ,. s u u :en a; I: :: : : :': - n for v oo vv I . p o z u a n n ao I' "' 6 Fig. 6 illustrerar en skuren, schematisk perspektivvy av en del till ett hus för en roterande elektrisk maskin, vilken del inne- fattar både en statorstomme och en gavel, och vilken del är framställd enligt den första föredragna utföringsformen av det uppfinningsenliga förfarandet.Fig. 5 illustrates a cross section of a pipe member, which is used in a second preferred embodiment of the method according to the invention. »Vara: turn 10 15 20 25 30 35,,, .a - n .p o.- n a sn av 0,. s u u: en a; I: ::::: ': - n for v oo vv I. Fig. 6 illustrates a cut, schematic perspective view of a part of a housing for a rotating electric machine, which part comprises both a stator body and a gable, and which part is manufactured according to the first preferred embodiment. of the process according to the invention.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER AV UPPFINNINGEN Vid det nedan beskrivna uppfinningsenliga förfarandet för press- gjutning av en produkt utnyttjas ett relativt högt övertryck. Ett metalliskt material utnyttjas härvid som gjutmaterial. Tack vare övertrycket àstadkoms en relativt liten porositet i godset. Detta medför goda värmeledningsegenskaper hos produkten. Den pressgjutna produkten avses bilda del av ett hus för en roterande elektrisk maskin. På grund av att en sådan maskin genererar värme är vanligtvis husdelen försedd med medel för främjande av kylning av maskinen och husdelen. Det tryck som utnyttjas vid pressgjutningen ligger företrädesvis i tryckintervallet 300-700 bar.DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION In the process according to the invention described below for die casting of a product, a relatively high overpressure is used. A metallic material is used here as a casting material. Due to the overpressure, a relatively small porosity is achieved in the goods. This results in good thermal conductivity properties of the product. The die-cast product is intended to form part of a housing for a rotating electric machine. Because such a machine generates heat, the housing part is usually provided with means for promoting cooling of the machine and the housing part. The pressure used in the die casting is preferably in the pressure range 300-700 bar.

Fig. 1 illustrerar en produkt 1 i form av en statorstomme, vilken är avsedd att bilda del av ett hus för en roterande elektrisk maskin, i en schematisk perspektivvy. Statorstommen 1 är fram- ställd enligt en första föredragen utföringsform av det uppfin- ningsenliga förfarandet. Vid pressgjutningen utnyttjas ett form- 'verktyg innefattande åtminstone två formdelar och ett för bild- ande av ett inre rum i statorstommen avsett cylindriskt centrum- don (icke visat). Centrumdonet benämns även kärna. Ett rörorgan 2, vilket är avsett att genomflödas av ett värmeöverförings- medium, fylls med ett förstärkningsmedel 10 i form av gjutsand.Fig. 1 illustrates a product 1 in the form of a stator body, which is intended to form part of a housing for a rotating electric machine, in a schematic perspective view. The stator body 1 is manufactured according to a first preferred embodiment of the method according to the invention. In the molding, a mold tool is used comprising at least two mold parts and a cylindrical center member (not shown) intended for forming an inner space in the stator body (not shown). The center device is also called the core. A pipe member 2, which is intended to be permeated by a heat transfer medium, is filled with a reinforcing agent 10 in the form of casting sand.

Rörorganets 2 ändar tillsluts företrädesvis därefter i syfte att motverka ett oönskat utträde av gjutsanden ur rörorganet. Till- slutningen kan exempelvis ske genom att rörorganets ändar för- ses med lösgörbara pluggar, eller genom hopnypning av rörorga- net vid dess ändar. Rörorganet 2 bockas till en skruvlinjeform »vann 10 15 20 25 30 35 .u n v u. n. . z."- s.. _". _: '; _ i 22 i! .. .. - . - : _ un. :ou o 'v H: ":': z . n o v I u v o o nu ut V* "° 7 och distanselement 3 i form av Iångsträckta ribbor anordnas på rörorganet för att hålla distans mellan rörorganet 2 och centrum- donet under gjutningen. Ribborna 3 håller därmed rörorganet 2 i avsett läge i radiell riktning. Företrädesvis anordnas även distanselement för att hålla distans mellan närliggande partier av rörorganet i statorstommens 1 axiella riktning. Exempelvis kan ribborna 3 modifieras till att även innefatta denna funktion. Detta kan åstadkommas genom att anordna ett flertal klackar på re- spektive ribba, mot vilka rörorganet är avsett att vila. Detta kan även uppnås genom fixering, exempelvis genom punktsvetsning av varje varv av rörorganet vid ribborna. Därefter anordnas rör- organet 2 med nämnda distanselement 3 kring centrumdonet.The ends of the pipe member 2 are preferably subsequently closed in order to counteract an undesired exit of the casting sand from the pipe member. The connection can be made, for example, by providing the ends of the pipe member with detachable plugs, or by pinching the pipe member at its ends. The pipe member 2 is bent into a helical shape »won 10 15 20 25 30 35 .u n v u. N. z. "- s .. _". _: '; _ i 22 i! .. .. -. -: _ un. : ou o 'v H: ":': z. n o v I u v o o nu ut V *" ° 7 and spacer elements 3 in the form of elongate ribs are arranged on the pipe member to keep distance between the pipe member 2 and the center member during casting. The ribs 3 thus hold the pipe member 2 in the intended position in the radial direction. Preferably, spacer elements are also provided for keeping distance between adjacent portions of the pipe member in the axial direction of the stator body 1. For example, the ribs 3 can be modified to also include this function. This can be achieved by arranging a plurality of lugs on the respective rib, against which the pipe member is intended to rest. This can also be achieved by fixing, for example by spot welding each turn of the pipe member at the ribs. Then the pipe member 2 is arranged with said spacer element 3 around the center device.

Formdelarna förflyttas därefter relativt varandra från ett inaktivt läge, i vilket de är åtskilda, till ett aktivt läge, i vilket de tillsam- mans med centrumdonet avgränsar ett utrymme, vars form defi- nierar statorstommens form. Rörorganet kommer därmed att vara anordnat i utrymmet. Rörorganet 2 positioneras emellertid före- trädesvis så att dess ändar anordnas utanför utrymmet då form- delarna förflyttas till det aktiva läget. Rörorganet 2 sträcker sig därmed ut ur utrymmet genom urtagningar eller öppningar i form- delarna. Formdelarna är härvid utformade att sluta tätt kring rör- organet. En smälta förs därefter in i utrymmet och tillåts stelna i utrymmet. Rörorganet 2 gjuts därmed in i gjutmaterialet. När gjut- materialet stelnat separeras formdelarna från varandra och den pressgjutna statorstommen kan avlägsnas från formverktyget. Ändarna av rörorganet 2 öppnas därefter genom lösgöring av pluggarna och den i rörorganet belägna gjutsanden avlägsnas. I det fall att rörorganets ändar nypts ihop för åstadkommande av tillslutningen, kan exempelvis de hopnypta ändarna kapas av för att bilda ett rörorgan med öppna ändar.The mold parts are then moved relative to each other from an inactive position, in which they are separated, to an active position, in which they together with the center device delimit a space, the shape of which defines the shape of the stator body. The pipe member will thus be arranged in the space. However, the pipe member 2 is preferably positioned so that its ends are arranged outside the space when the mold parts are moved to the active position. The pipe member 2 thus extends out of the space through recesses or openings in the mold parts. The mold parts are designed to close tightly around the pipe member. A melt is then introduced into the space and allowed to solidify in the space. The pipe member 2 is thus cast into the casting material. When the casting material has solidified, the mold parts are separated from each other and the die-cast stator body can be removed from the mold tool. The ends of the pipe member 2 are then opened by loosening the plugs and the casting sand located in the pipe member is removed. In the case where the ends of the pipe member are pinched together to effect the closure, for example the pinched ends can be cut off to form a pipe member with open ends.

Formverktygets formdelar är, enligt ett alternativ, utformade att ligga dikt an mot rörorganets ändar i syfte att tillsluta ändarna under gjutningen. Enligt ett ytterligare alternativ tillsluts rörorga- nets ändar genom att dessa exempelvis förses med pluggar eller nyps ihop. Därefter positioneras rörorganet 2 så att dess ändar anordnas inuti utrymmet då formdelarna förflyttas till det aktiva 11411 1:.,- 10 15 20 25 30 35 Il Ü , nu o» u o '° o u o I o u I 0 0 " " ""nu.| u n. p» v u. u. o I II: , , , 0 ; 1 : .. .. -- --- 8 läget. Rörorganets ändar kommer därmed att gjutas in i gjut- materialet. Vid det sistnämnda alternativet krävs ett avlägsnande av gjutmaterial som täcker ändarna av rörorganet efter avslutad gjutning. Detta kan ske på ett flertal sätt, såsom genom borrning, bortskärning av material etc. Därefter öppnas rörorganets 2 än- dar genom att pluggarna avlägsnas. I det fall att rörorganets ändar nypts ihop för åstadkommande av tillslutningen, kan exem- pelvis de hopnypta ändarna kapas av för att bilda ett rörorgan med öppna ändar.The mold parts of the mold tool are, according to an alternative, designed to abut closely against the ends of the pipe member in order to close the ends during casting. According to a further alternative, the ends of the pipe member are closed by, for example, providing them with plugs or pinching them together. Thereafter, the pipe member 2 is positioned so that its ends are arranged inside the space when the mold parts are moved to the active part. | u n. p »v u. u. o I II:,,, 0; 1: .. .. - --- 8 mode. The ends of the pipe member will thus be cast into the casting material. In the latter alternative, a removal of casting material covering the ends of the pipe member after completion of casting is required. This can be done in a number of ways, such as by drilling, cutting away material, etc. Then the ends of the pipe member 2 are opened by removing the plugs. In the case where the ends of the pipe member are pinched together to effect the closure, for example the pinched ends can be cut off to form a pipe member with open ends.

Gjutmaterialet kan bestå av ett flertal material, såsom stål och lättmetallegeringar i form av exempelvis aluminiumlegeringar. En aluminium-kisellegering utgör ett föredraget material.The casting material can consist of a number of materials, such as steel and light metal alloys in the form of, for example, aluminum alloys. An aluminum-silicon alloy is a preferred material.

Vid pressgjutning införs smältan med en relativt hög hastighet i utrymmet i formverktyget. lnförseln av smältan benämns vanligt- vis ett "skott". lnloppet för införsel av smältan i utrymmet är i syfte att motverka att smältan deformerar eller snedställer rör- organet vid skottet anordnat så att smältan träffar en utrymmet begränsande yta hos formdelarna eller centrumdonet innan det kommer i kontakt med rörorganet.In die casting, the melt is introduced at a relatively high speed into the space of the mold. The introduction of the melt is usually called a "shot". The inlet for introducing the melt into the space is for the purpose of counteracting that the melt deforms or skews the pipe member at the shot arranged so that the melt hits a space-limiting surface of the mold parts or the center member before it comes into contact with the pipe member.

Vid gjutningen är det viktigt att rörorganet har tillräckliga hållfast- hetsegenskaper för att stå emot de belastningar som uppkommer på detsamma under gjutningen, främst för att förhindra att dess väggar kollapsar. Dessa belastningar utgörs i första hand av ett högt tryck i kombination med en hög temperatur. Det erfordras därmed att rörorganet har en relativt hög mjukningspunkt. l det ovan beskrivna fallet är rörorganet fyllt med gjutsand under gjut- ningen. Närvaron av gjutsanden ger rörorganet en relativt hög mekanisk styvhet i radiell riktning. Gjutsanden fungerar även i viss mån som ett kylelement i rörorganet under gjutningen, vilket motverkar smältning av rörorganet. Det erfordras emellertid även att rörorganet har en i förhållande till gjutmaterialet relativt hög smältpunkt. Rörorganets smältpunkt är företrädesvis, men inte nödvändigtvis, högre än gjutmaterialets smältpunkt. .rvun 10 15 20 25 30 35 519 ogvtvræßﬁwaffﬁ 9 Rörorganets in- och utlopp 4, 5 sträcker sig tangentiellt ut ur sta- torstommens 1 vägg, vilken statorstomme här är väsentligen cyiindrísk. Ett på så sätt bildat väsentligen tangentiellt flöde med- för ett lågt tryckfall hos värmeöverföringsmediet vid kylning av maskinen.When casting, it is important that the pipe member has sufficient strength properties to withstand the loads that arise on it during casting, mainly to prevent its walls from collapsing. These loads consist primarily of a high pressure in combination with a high temperature. It is thus required that the pipe member has a relatively high softening point. In the case described above, the pipe member is filled with casting sand during casting. The presence of the casting sand gives the pipe member a relatively high mechanical rigidity in the radial direction. The casting sand also functions to some extent as a cooling element in the pipe member during casting, which counteracts melting of the pipe member. However, it is also required that the pipe member has a relatively high melting point in relation to the casting material. The melting point of the pipe member is preferably, but not necessarily, higher than the melting point of the casting material. .rvun 10 15 20 25 30 35 519 ogvtvræß ﬁ waff ﬁ 9 The inlet and outlet 4, 5 of the pipe member extend tangentially out of the wall of the stator body 1, which stator body here is substantially cylindrical. A substantially tangential flow thus formed results in a low pressure drop of the heat transfer medium when cooling the machine.

Fig. 2 illustrerar en produkt i form av en gavel 6, vilken är fram- ställd enligt den första föredragna utföringsformen av det uppfin- ningsenliga förfarandet. En axel hos den roterande elektriska maskinen avses lagras i gaveln 6. Detta lager riskerar att hettas upp vid drift av maskinen. I syfte att åstadkomma en lång livs- längd för lagret är gaveln 6 försedd med ett för genomflöde av värmeöverföringsmediet avsett rörorgan 7. Rörorganet 7 sträcker sig längs en väsentligen spiralformig linje kring en för lagret av- sedd position. Ett av rörorganets 7 in- och utlopp 8, 9 ur gavel- väggen sträcker sig härvid väsentligen tangentiellt och det andra väsentligen axiellt.Fig. 2 illustrates a product in the form of a gable 6, which is manufactured according to the first preferred embodiment of the method according to the invention. A shaft of the rotating electric machine is intended to be stored in the end wall 6. This bearing risks heating up during operation of the machine. In order to achieve a long service life for the bearing, the end wall 6 is provided with a pipe member 7 intended for the flow of the heat transfer medium. The pipe member 7 extends along a substantially helical line around a position intended for the bearing. One of the inlet and outlet 8, 9 of the pipe member 7 from the end wall extends substantially tangentially and the other substantially axially.

Fig. 3 illustrerar ett tvärsnitt av rörorganet 2 då detta är fyllt med ett förstärkningsmedel 10 i form av gjutsand.Fig. 3 illustrates a cross section of the pipe member 2 when it is filled with a reinforcing means 10 in the form of casting sand.

Fig. 4 illustrerar ett tvärsnitt av en alternativ utformning av ett rörorgan 11. Rörorganet 11 har en väsentligen rektangulär tvär- snittsform. Genom att linda rörorganet 11 så att en yta 12, vilken motsvarar en làngsida hos rektangelformen, vetter mot ett för maskinen avsett läge skapas förutsättningar för en god värme- överföring mellan värmeöverföringsmediet och maskinen.Fig. 4 illustrates a cross-section of an alternative design of a pipe member 11. The pipe member 11 has a substantially rectangular cross-sectional shape. By winding the pipe member 11 so that a surface 12, which corresponds to a long side of the rectangle shape, faces a position intended for the machine, conditions are created for a good heat transfer between the heat transfer medium and the machine.

Ett flertal olika material är tänkbara hos rörorganet 2, 7, 11.A number of different materials are conceivable for the pipe member 2, 7, 11.

Lämpliga material är aluminium, koppar och stål samt legeríngar av dessa.Suitable materials are aluminum, copper and steel as well as alloys of these.

Fig. 5 illustrerar en alternativ utformning av ett rörorgan 13, vilket är avsett att utnyttjas vid en andra föredragen utföringsform av det uppfinningsenliga förfarandet. Rörorganet 13 är inte avsett att invändigt förses med något förstärkningsmedel. Rörorganet 13 är så dimensionerat att det står emot de belastningar som >»»a| n-»in 10 15 20 25 30 35 519 09 7 10 uppkommer på detsamma under gjutningen. En viktig egenskap hos rörorganet 13 är en hög mjukningspunkt. Ett lämpligt mate- rial för de tryck som föreligger vid pressgjutningen är stål. Före- trädesvis har rörorganet 13 ett cirkelformigt tvärsnitt. Det har visat sig att ett rörorgan 13 av stål med en yttre diameter på 10 mm och en väggtjocklek på 2 mm har en tillräckligt hög mjuk- ningspunkt för att motstå kollaps vid ett tryck hos smältan på 500 bar och en temperatur i området av eller under stålets mjuknings- temperatur. Med fördel ges den produkt som skall gjutas en väsentligen jämn ytterkontur, varigenom ett lägre och för bl.a. rörorganet skonsammare tryck behöver utnyttjas än för en pro- dukt med komplicerad form, såsom ett flänsförsett statorhus.Fig. 5 illustrates an alternative design of a pipe member 13, which is intended to be used in a second preferred embodiment of the method according to the invention. The pipe member 13 is not intended to be provided internally with any reinforcing means. The pipe member 13 is dimensioned so as to withstand the loads which> »» a | n- »in 10 15 20 25 30 35 519 09 7 10 arises on the same during casting. An important feature of the pipe member 13 is a high softening point. A suitable material for the pressures present during die casting is steel. Preferably, the pipe member 13 has a circular cross-section. It has been found that a steel pipe member 13 having an outer diameter of 10 mm and a wall thickness of 2 mm has a sufficiently high softening point to withstand collapse at a pressure of the melt of 500 bar and a temperature in the range of or below the softening temperature of the steel. Advantageously, the product to be cast is given a substantially even outer contour, whereby a lower and for e.g. the pipe means gentler pressure needs to be used than for a product with a complicated shape, such as a flanged stator housing.

Fig. 6 illustrerar en del 14 till ett hus för en roterande elektrisk maskin, vilken del innefattar såväl en statorstomme 1 som en ga- vel 6. Ett rörorgan 15 är härvid ingjutet i huskroppen på det upp- finningsenliga sättet så att det löper genom såväl statorstommen som gaveln. Rörorganet 15 sträcker sig härvid från en första ände 16 längs en skruvlinje genom statorstommen till gaveln och därefter längs en spirallinje kring en centrumaxel till en andra ände 17.Fig. 6 illustrates a part 14 of a housing for a rotating electric machine, which part comprises both a stator body 1 and a gable 6. A pipe member 15 is in this case molded into the housing body in the manner according to the invention so that it runs through both the stator body as the headboard. The pipe member 15 here extends from a first end 16 along a helical line through the stator body to the end wall and then along a spiral line around a center axis to a second end 17.

Genom att utnyttja rörorgan som löper genom gjutgodset kan en styrning av kylningen åstadkommas genom reglering av paramet- rar såsom använt värmeöverföringsmedium och hastighet hos detsamma.By using pipe means which run through the castings, a control of the cooling can be achieved by regulating parameters such as the heat transfer medium used and the speed thereof.

Det är givetvis även möjligt att inom ramen för de uppfinnings- enliga kraven gjuta in ett flertal rörorgan i en produkt. Ju längre rörorgan som utnyttjas för kylningen desto lägre kyleffekt kan uppnås. Det kan därför i vissa fall vara fördelaktigt att utnyttja ett flertal väsentligen parallella rörorgan. Exempelvis kan tre rör- organ lindas väsentligen parallellt längs en skruvlinje i det i fig. 1 visade fallet.It is of course also possible within the framework of the claims according to the invention to mold a plurality of pipe members into a product. The longer the pipe means used for the cooling, the lower the cooling effect can be achieved. It may therefore in some cases be advantageous to use a plurality of substantially parallel pipe means. For example, three pipe members can be wound substantially parallel along a helix in the case shown in Fig. 1.

Distanselementen 3 avsedda att hålla distans mellan rörorganet 2 och centrumdonet hos formverktyget kan exempelvis punkt- 1:z|» .v-l» 10 15 20 25 30 35 u .u a u ,,,. :,,-: ...vo- iun. .en I: ': .I .in- f n u a 0 I i I I I O! 0 I ll hg. pan q o of! Hzﬂ: z : ' g n nu r . : : I; n' ,. n in in f n o 11 svetsas fast vid rörorganet 2. Det ligger emellertid även inom ramen för de uppfinningsen|iga kraven att distanselementen 3 är fast förbundna med en formdel eller centrumdonet hos formverk- tyget. l sådant fall kommer spår att vara anordnade i den yta hos produkten som vid gjutningen låg an mot den formdelsyta eller centrumdonsyta som var försedd med nämnda distanselement.The spacer elements 3 intended to keep a distance between the pipe member 2 and the center member of the molding tool can, for example, point 1: z | » .v-l »10 15 20 25 30 35 u .u a u ,,,. : ,, -: ... vo- iun. .en I: ': .I .in- f n u a 0 I i I I I O! 0 I ll hg. pan q o of! Hz ﬂ: z: 'g n nu r. :: I; n ',. n in in f n o 11 is welded to the pipe member 2. However, it is also within the scope of the claims according to the invention that the spacer elements 3 are fixedly connected to a mold part or the center member of the mold tool. In such a case, grooves will be provided in the surface of the product which, during casting, abuted against the molded part surface or center device surface which was provided with said spacer element.

Enligt ett alternativt utförande är distanselementen 3 utförda i form av ett eller flera metallband, vilka punktsvetsas fast vid rör- organet 2. Metallbanden utgörs företrädesvis av ett material med liknande materiella egenskaper som rörorganet har. l det fall att det rörformiga organet 2 sträcker sig längs en skruvlinje kan exempelvis metallbandet anordnas längs en vågformig bana över vartannat varv av det rörformiga organet samt under vartannat varv. Metallbandet är företrädesvis anordnat så att en centrum- linje hos vågformen sträcker sig väsentligen parallellt med skruv- linjens centrumlinje.According to an alternative embodiment, the spacer elements 3 are made in the form of one or more metal strips, which are spot-welded to the pipe member 2. The metal strips are preferably made of a material with similar material properties as the pipe member. In the case that the tubular member 2 extends along a helical line, for example the metal strip can be arranged along a wavy path over every other turn of the tubular member and during every other turn. The metal strip is preferably arranged so that a center line of the waveform extends substantially parallel to the center line of the helix.

Företrädesvis har det rörformiga organet väsentligen lika stor värmeutvidgningskoefficient som gjutmaterialet har.Preferably, the tubular member has substantially the same coefficient of thermal expansion as the casting material has.

Förstärkningsmedlet utgörs företrädesvis av ett formlöst material, såsom gjutsand, vilket möjliggör god fyllning av rörorganets inre utrymme. Genom att bocka rörorganet efter tillförseln av förstärk- ningsmedlet motverkas deformation av rörorganet tack vare att förstärkningsmedlet ger stöd åt rörorganets vägg.The reinforcing means preferably consists of a shapeless material, such as casting sand, which enables good filling of the inner space of the pipe member. By bending the pipe member after the supply of the reinforcing means, deformation of the pipe member is counteracted thanks to the fact that the reinforcing means provides support to the wall of the pipe member.

Förstärkningsmedlet som tillförs rörorganet i flytande form eller åtminstone i formbart tillstånd kan enligt ett alternativ till gjutsan- den utgöras av ett stelningsbart material i form av exempelvis en tenn-blylegering.According to an alternative to the casting sand, the reinforcing agent which is supplied to the pipe member in liquid form or at least in a moldable state can consist of a solidifiable material in the form of, for example, a tin-lead alloy.

Förstärkningsmedlet kan även utgöras av ett fast stödorgan som anordnas så att det sträcker sig genom rörorganet och åstad- kommer en förstyvning av detsamma i radiell riktning. Enligt ett exempel bibehålles stödorganet i rörorganet efter avslutad gjut- ning. Stödorganet uppvisar därvid en sådan form att värmeöver- föringsmediet tillåts strömma genom rörorganet. Stödorganet kan au|nv 10 15 20 25 30 35 519 097 12 exempelvis ha ett korsformigt tvärsnitt, varvid längden av var och en av det två i korset korslagda armarna väsentligen svarar mot rörorganets innerdiameter. I syfte att medge bockning av rör- organet är företrädesvis stödorganet böjligt. Det ligger givetvis även inom ramen för de uppfinningsenliga kraven att stödorganet avlägsnas från rörorganet efter gjutningen.The reinforcing means can also consist of a fixed support member which is arranged so that it extends through the pipe member and causes a stiffening thereof in the radial direction. According to one example, the support member is retained in the pipe member after completion of casting. The support member then has such a shape that the heat transfer medium is allowed to flow through the pipe member. The support member may, for example, have a cross-shaped cross-section, the length of each of the two arms crossed in the cross substantially corresponding to the inner diameter of the pipe member. In order to allow bending of the pipe member, the support member is preferably flexible. It is of course also within the scope of the claims according to the invention that the support member is removed from the pipe member after casting.

Företrädesvis är rörorganet av sådan art att detta bibehåller en bockad form efter bockning av detsamma, d.v.s. att det har en ringa tendens till återfjädring. Koppar, aluminium samt legeringar av dessa utgör material med goda sådana egenskaper.Preferably, the tubular member is of such a nature that it retains a bent shape after bending thereof, i.e. that it has a slight tendency to resilience. Copper, aluminum and their alloys are materials with good such properties.

Rörorganet fungerar även som armering av den gjutna produkten.The pipe member also functions as reinforcement of the cast product.

Det är exempelvis fördelaktigt i det ovan beskrivna fallet där pro- dukten bildar en del av ett hus för en roterande elektrisk maskin.It is advantageous, for example, in the case described above where the product forms part of a housing for a rotating electric machine.

Tack vare att kylningen åstadkoms genom nämnda rörorgan kan den totala motorvikten, d.v.s. vikten av både den roterande elek- triska maskinen och det tillhörande huset, reduceras i förhållande till tidigare teknik. Det har därvid visat sig att den totala motor- vikten kan reduceras med 30-50% under bibehållande av kyl- effektvärdet. På så sätt åstadkoms även en materialbesparing vid framställningen av huset.Due to the fact that the cooling is effected through said pipe means, the total engine weight, i.e. the weight of both the rotating electric machine and the associated housing is reduced in relation to previous technology. It has been shown that the total engine weight can be reduced by 30-50% while maintaining the cooling power value. In this way, a material saving is also achieved in the manufacture of the housing.

Företrädesvis anordnas rörorganet i utrymmet på sådant sätt att smältan väsentligen hindras från att tränga in i rörorganet.Preferably, the tubular member is arranged in the space in such a way that the melt is substantially prevented from penetrating into the tubular member.

Smältan hindras därmed från att tränga in genom såväl rörorganets ändar som dess vägg i väsentlig utsträckning. Detta åstadkoms exempelvis genom tillslutning av rörorganets ändar, eller placering av rörorganet i utrymmet på sådant sätt att dess ändar anordnas utanför utrymmet, genom en korrekt dimensione- ring av rörorganet avseende dess tvärsnittsform, väggtjocklek, ingående material etc., samt genom dess placering relativt inlopp för smältan. Det kan tillåtas att en mindre mängd smälta tränger in i rörorganet. Det är emellertid viktigt att smälta som trängt in i rörorganet inte blockerar en av rörorganet definierad kanal av- sedd för genomflöde av värmeöverföringsmediet. En sådan, i »rim 10 15 20 25 519 097 13 1 nu un: röret föreliggande smälta bör företrädesvis inte hindra flödet av värmeöverföringsmediet i betydande grad.The melt is thus prevented from penetrating through both the ends of the pipe member and its wall to a substantial extent. This is achieved, for example, by closing the ends of the pipe member, or placing the pipe member in the space in such a way that its ends are arranged outside the space, by a correct dimensioning of the pipe member with respect to its cross-sectional shape, wall thickness, constituent material, etc. for the melt. It may be permissible for a small amount of melt to penetrate into the pipe member. However, it is important that melt penetrated into the pipe member does not block a channel defined by the pipe member intended for the flow of the heat transfer medium. Such a melt present in the tube should preferably not significantly impede the flow of the heat transfer medium.

Förstärkningsmedlet 10 är avsett att hindra smältan från att väsentligt deformera rörorganet under gjutningen. Det skulle kunna tillåtas att en mindre mängd smälta tränger in i rörorganet.The reinforcing means 10 is intended to prevent the melt from substantially deforming the pipe member during the casting. A small amount of melt could be allowed to enter the pipe member.

Det är emellertid viktigt att rörorganet inte deformeras på sådant sätt att värmeöverföringsmedium kan träda ut ur rörorganet och in i gjutgodset vid användning av produkten, att flödet av värme- överföringsmediet inte påverkas i betydande grad, eller att rör- organet erhåller en för värmeöverföringen ogynnsam form.However, it is important that the pipe member is not deformed in such a way that heat transfer medium can exit the pipe member and into the casting when using the product, that the flow of the heat transfer medium is not significantly affected, or that the pipe member obtains an unfavorable shape for heat transfer. .

Det värmeöverföringsmedium som är avsett att flöda genom rör- organet 2 kan föreligga såväl i flytande form som gasform. Exem- pelvis kan en vatten-glykolblandning utnyttjas som kylmedium.The heat transfer medium which is intended to flow through the pipe member 2 can be in both liquid and gaseous form. For example, a water-glycol mixture can be used as a cooling medium.

Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna, utan en mängd möjligheter till modi- fikationer därav torde vara uppenbara för en fackman på området utan att denna för den skull avviker från uppfinningens grund- tanke som denna är definierad i patentkraven.The invention is of course not in any way limited to the embodiments described above, but a number of possibilities for modifications thereof should be obvious to a person skilled in the art without this deviating from the basic idea of the invention as defined in the claims.

Det är exempelvis möjligt att anordna skyddsorgan i form av exempelvis sköldar framför rörorganet i utrymmet för att mot- verka att rörorganet deformeras eller snedställs vid införseln av smältan. Sådana skyddsorgan gjuts därvid in i produkten då smältan stelnar.It is possible, for example, to arrange protective means in the form of, for example, shields in front of the pipe member in the space in order to prevent the pipe member from being deformed or skewed during the introduction of the melt. Such protective means are then cast into the product as the melt solidifies.

Claims

10 15 20 25 30 35 519 097 14 Patent claims

Process for the production of a product by means of die-casting, in which a melt under a pressure of 300 to 700 bar is introduced into an interior space of a mold and allowed to solidify in the space, characterized in that the product (1 , 6, 14) are provided with means, which are arranged to promote heat transfer to or from the product and which consist of at least one pipe means (2, 7, 11, 13, 15) which is intended to be flowed through by a heat transfer medium, the pipe means placed in the space before the melt is introduced into it, a reinforcing means (10), intended to prevent the melt from substantially deforming the pipe member (2, 7, 11, 15) during the casting, is inserted into the pipe member before the casting and In the reinforcing means (10) is removed from the pipe member (2, 7, 11, 15) after casting.

Method according to claim 1, characterized in that the reinforcing means (10) is introduced into the pipe member (2, 7, 11, 15) in liquid form or in at least a moldable state.

Method according to one of Claims 1 and 2, characterized in that the pipe member (2, 7, 11, 15) is bent into a shape intended for the casting after the pipe member has been provided with the reinforcing means (10).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pipe member is positioned in the space in relation to an inlet intended for insertion of the melt that the melt will hit a space-limiting surface of the mold before it enters contact with the pipe member (2, 7, 11, 13, 15) upon insertion of the melt.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that a holding means (3) is positioned at the pipe member 10 15 20 25 30 35 519 097 15 (2, 7, 11, 13, 15) to hold it in intended position during casting. ~

Method according to claim 5, characterized in that the holding means (3) comprises elements (3) for keeping a distance between said pipe means (2, 7, 11, 13, 15) and a surface of the molding tool which defines one against one for heat transfer intended object directed surface of the product.

Method according to claim 5 or 6, characterized in that the holding means (3) comprises elements for keeping distance between adjacent portions of said pipe means (2, 7, 11, 13, 15) during the casting.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pipe member (2, 7, 11, 13, 15) is positioned so that at least one of its ends lies outside the space.

Method according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the pipe member (2, 7, 11, 13, 15) is positioned so that at least one of its ends lies inside the space.

Method according to claim 9, characterized in that said at least one end of the pipe member (2, 7, 11, 13, 15) is closed temporarily before the introduction of the melt into the space.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the product (1, 6, 14) which is cast is intended to form part of a housing for a heat-generating device.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the product (1, 6, 14) which is cast is intended to form part of a housing for a rotating electric machine.

Method according to claim 12, characterized in that the housing part comprises a stator body (1) for housing the stator of the machine. 10 519 097 16

Method according to claim 12 or 13, characterized in that the housing part comprises a gable (6), in which a shaft of the machine is intended to be stored.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the material of the pipe member and a material used for the casting are chosen so that they have substantially equal coefficients of thermal expansion.