CN114503402A

CN114503402A - 马达壳体和用于制造马达壳体的方法

Info

Publication number: CN114503402A
Application number: CN202080069244.9A
Authority: CN
Inventors: 弗朗兹-约瑟夫·沃斯特曼; 乔纳斯·克莱
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2022-05-13
Also published as: US20220271608A1; EP4005068A1; WO2021019058A1; DE102019211440A1

Abstract

本发明涉及用于电动机的马达壳体，其包括：内部件，该内部件具有空心柱形的基体和在外部设置在基体上的至少一个筋条；和罩在内部件上的外罩，该外罩与所述至少一个筋条接触，其中，在内部件与外罩之间构成冷却通道。

Description

马达壳体和用于制造马达壳体的方法

技术领域

本申请涉及一种用于电动机的马达壳体以及制造电动机的马达壳体的方法。

背景技术

例如在汽车工业中越来越多使用的电动机通常具有壳体，该壳体容纳定子并且在定子与相连的元件诸如车体之间传递作用力。

马达壳体在此是复杂的技术构件，这些技术构件必须满足确定的技术要求并且根据设定的应用进行不同设计。

发明内容

在这个背景下，本发明的目的是：提出一种高性能的马达壳体或者为此的制造方法，以便能够经济地和优选尽可能灵活地适配不同要求地制造电动机。

这通过根据独立权利要求1或者权利要求17所述的马达壳体以及通过根据权利要求18所述的方法得以实现。从从属权利要求中以及从说明书和附图中获得有利的改进方案。

因此提出一种用于电动机的马达壳体，其包括内部件和外罩。内部件在此包括空心柱形的基体和在外部设置在所述基体上的至少一个筋条。所述外罩罩在所述内部件上并且与所述至少一个筋条接触。在内部件与外罩之间构成冷却通道。

所提出的马达壳体具有可经济制造的优点。特别是能够以不同的尺寸和与确定应用适配地制造马达壳体，其中，优选可以省略对制造过程和/或为此所需的工具的复杂修改。

根据本发明的用于制造电动机的马达壳体、特别是上述马达壳体的方法包括用于制造内部件的步骤，该内部件具有空心柱形的基体和在外部设置在基体上的至少一个筋条。另外，所述方法还包括制造外罩。在该方法的一个步骤中将外罩罩在内部件上，使得该外罩与所述至少一个筋条接触，并且在内部件与外罩之间构成冷却通道。

因此能够实现马达壳体灵活和经济的制造。

马达功率可以在直径保持不变的情况下通过壳体长度来调整。于是例如可以根据需制造的马达的力争达到的功率制造不同长度的马达壳体。

例如电动机的定子可以要么直接、要么例如在使用额外的衬套的情况下插入空心柱形的基体的内部空腔中。冷却通道则在内部件外部延伸并且例如可以被加载冷却介质，用以对马达进行冷却。为了这个目的，冷却通道可以设计为流体密封的。

在马达壳体中，在外罩与内部件之间可以存在压配合。在可能的实施方式中，除了压配合之外，在外罩与内部件之间不存在另外的连接。在外罩罩到内部件上时可以建立压配合。然而，在其它可能实施方式中，作为压配合以外的备选方案或补充方案，外罩和内部件例如也可以相互材料熔合地接合。如果设置有材料熔合的连接，那么用于制造马达壳体的方法可以相应地包括用于将外罩与内部件材料熔合地接合的步骤。例如可以设定焊接或粘合。在可能的实施形式中可以设定点焊、滚焊，然而也可以设定热接合。

外罩可以具有锥形。作为外罩的锥形以外的备选方案或补充方案，内部件的通过所述至少一个筋条预设的外半径可以沿着轴向方向增大。锥形或者增大的外半径能够有利于建立压配合并且便于进行罩。在既设置有锥形也设置有增大的外半径的实施形式中，二者可以相互配合。

内部件例如可以通过铸造、特别是通过金属型铸造或砂型铸造或压铸，或者挤压加工制成。内部件的制造壳体替代地或补充地可以包括成型。内部件的制造此外还可以包括筋条的接合、特别是添加，例如通过粘合或焊接。使用挤压型材可以实现特别经济的制造。利用铸造技术的制造同样能够实现有利的加工，特别是当考虑使盖板或功能元件一体化时，或者当设置有复杂设计的筋条时。后面还将详细阐述这些方面。

不管是将筋条与基体一起制造还是后续将筋条在基体上，在所述方法的一个步骤中都可以进行对所述至少一个筋条的再加工。在再加工中，例如可以在所述至少一个筋条中置入中断部、例如通过切削。在所述再加工中，作为踢打方案或补充方案也可以调节沿着一个方向增大的外半径。然而，也可以与增大的外半径和/或中断部同时地制造筋条。例如可以将内部件与筋条及其所期望的特性一起铸造。

所述至少一个筋条可以沿轴向在基体的外侧面上延伸。在这种情况中，通常设置有多个筋条、例如至少三个筋条或至少四个筋条或最多20个筋条，其中，在各筋条之间构成用于冷却介质的腔室，这些腔室能够通过筋条中的一个或多个筋条中的可能的中断部相互连接。冷却通道通过这些腔室构成。如果筋条交替地在相反的端部处中断或缩短，那么冷却通道获得曲折形状。在马达壳体的情况中也具有可能性：所述至少一个筋条螺旋状地围绕基体延伸。通过这种方式形成同样螺旋状的冷却通道。

内部件例如可以由金属制成、特别是由钢或铝制成。

可以为马达壳体设置一个或两个盖板。盖板可以如下设置，即，它们将空心柱形的基体在两侧封闭，其中，可以设置有用于马达的轴的孔。此外，在一个或两个盖板中可以分别设置有至少一个接触开口，该接触开口能够实现冷却通道与冷却介质的接触。为此，所述至少一个接触开口可以位于相应盖板的处于径向外部的区域中，该区域沿径向方向观察位于冷却通道的高度上、即基体与外罩之间。盖板之一可以与内部件一起制造。特别是可以将这个盖板与内部件制成为整体的、例如一起铸造。

外罩可以利用成形技术制成。所述方法为了制造外罩例如可以包括成型和接合。通过利用成形技术制造外罩，能够实现短的周期。

外罩可以由金属制成。它特别是可以由板材、钢、铝或者由钢合金或铝合金制成。然而，外罩也可以由塑料、特别是由纤维塑料复合材料构成。

在一种可能的实施形式中，外罩构造为一体的。

外罩可以具有在空间上变化的壁厚和/或锥形。外罩的制造可以包括反挤压。特别是当应该在外罩内制造不同的壁厚和/或在外罩中制造功能元件时，可以使用反挤压。

本申请还涉及一种用于风冷电动机的马达壳体，其包括：通过铸造或通过挤压成型制成的内部件，该内部件具有一个空心柱形的基体和多个在外部设置在基体上的筋条；和两个与基体连接的盖板。可以通过有利的方式在使用此处说明的方法的情况下或者在使用实施该方法所需的装置的情况下制造这种马达壳体。这样，文首述及的、灵活和经济的、能够通过本申请的设备或者方法实现的制造也涉及这种用于风冷电动机的马达壳体。

风冷电动机的马达壳体的内部件可以通过上述方式、即完全如包括外罩的马达壳体的上述内部件那样制造并且具有同样的特性。

应说明的是，此处仅仅结合马达壳体说明的特征同样可以适用于所述方法，反之亦然。

附图说明

下面参照附图详细阐述本发明。

附图中：

图1是马达壳体的分解图；

图2是马达壳体的分解图，其具有包括一体铸造的盖板的内部件；

图3a、b是一个马达壳体的两个视图，其具有直接一体铸造的盖板和环绕的凸缘；

图4是内部件的侧视图，其具有外部轮廓为锥形的筋条；

图5是具有曲折状的流动通道的内部件；

图6是具有螺旋状的流动通道的内部件；

图7a、b是具有内部件和封闭外罩的马达壳体，(a)为罩在一起之前，(b)为罩在一起之后；

图8是用于风冷电动机的马达壳体。

具体实施方式

图1示出了用于介质冷却的电动机马达壳体的分解图。它包括内部件，该内部件具有一个空心柱形的基体1和多个在外部设置在该基体上的轴向延伸的筋条2。此外，它还包括一个罩在内部件上的外罩3以及两个具有用于马达轴的孔5的盖板4。

在罩在一起的状态中，在外罩3与内部件之间存在压配合，其中，外罩压紧到筋条2上，并且通过这种方式在外罩3与基体1之间构成流体密封的空腔，该空腔通过筋条2分为多个腔室，这些腔室共同构成一个流体密封的冷却通道8。筋条在此交替地在相反的端部缩短，以构成曲折状的冷却通道8，这能够有利于冷却。在附图中，冷却通道8的特征是在内部件的外侧面上在各筋条之间延伸。在此需要说明：在狭义上讲，当将外罩3罩到内部件上时，才在外罩3与内部件之间形成一个通道。

可以将马达的定子插入空心柱形的基体1的内部空腔中，然后通过盖板4在相反的端部处将马达壳体封闭。

内部件可以通过铸造或通过挤压成型例如由钢或铝制成。可以同时连同筋条2一起制造；然而也可以后续添加这些筋条。特别是如果是铸造内部件，那么在铸造时就已经能够制造筋条2的上述缩短部。然而，也可以在事后构成这些缩短部、例如通过切削。内部件的制造也可以包括成型。

外罩3构成为一体的并且通过成型和接合制成。它由板材或铝制成，然而也可以由塑料构成。外罩3可以具有在空间上变化的壁厚和/或锥形。通过这种方式例如会有利于压配合。外罩的制造可以包括反挤压。

外罩3和内部件如下地相互配合，即，通过压配合能够实现部件相互罩在一起和紧固，其中，压配合在可能的实施形式中构成外罩3与内部件之间的唯一连接，而在其它同样可能的实施形式中也可以设置通过焊接或粘合形成的材料熔合连接。

图2示出了图1所示马达壳体的一种变型。在此，在一个铸造过程中将内部件与两个盖板4之一一体制成。然后在将定子插入内部空腔之后可以安装两个盖板中的第二盖板。

一起铸造的盖板4在一个径向外侧区域中具有接触开口6，这些接触开口允许为冷却通道8加载冷却介质。

图3a和b从两个不同侧示出了铸造实施形式的内部件，其具有一体铸造的盖板4。图3a公开的是具有接触开口的盖板4，而图3b则示出的是对置侧，在该对置侧上设置有环绕的凸缘。定子可以直接插入内部件中，或者可以将单独的衬套(内衬)置入内部件中，并且然后将定子压入衬套中。

图4示出：内部件的筋条2具有沿着轴向方向可变的高度，因此，通过这种高度限定的内部件的外半径沿着这个轴向方向变化。在附图示出的视图中，内部件由下向上逐渐变细。就是说，以筋条2之一为例标出的、相对柱形基体的基面的角度α略大于90°。筋条2的可变高度可以如在图中同样可看到的筋条2的中断部或者说缩短部那样在铸造时就已经制成或者后续加工而成。被罩到内部件上的对应的外罩可以具有与角度α适配的锥形。

图5再次图示出了筋条2的所述中断的实施形式，通过这种实施形式实现了有利于冷却的曲折状。在此，筋条2交替地在相反的端部缩短，使得通过它们限定的腔室在筋条2缩短的地方相互连接。在筋条2之一中不设置缩短部。设置在这个未被缩短的筋条2的两侧的腔室构成冷却通道的第一腔室和最后的腔室。这些腔室分别与一个接触开口连接。

图6示出了内部件的一种替代的实施方式，其中，在空心柱形的基体1上设置有一个螺旋状延伸的筋条2来代替多个轴向延伸的筋条2。这样的内部件可以用于替代前述附图中示出的内部件。它例如可以铸造为整体的。螺旋状延伸的筋条同样具有可变的高度，由此实现沿着一个方向连续增加的内部件外半径。因此，在此也可以罩上具有相应锥形的外罩3。

图7a和b示出了马达壳体的一种替代实施形式。在此再次提供具有基体1和筋条2的内部件以及外罩3。然而在这种情况中，盖板4设置在外罩上。那么如图7b示出的那样，可以将外罩3连同设置在其上的盖板一起罩到内部件上。在图7a和b示出的实例中可以使用例如挤压成形的内部件和利用成型技术制成的外罩。通过这种方式在此特别是可以降低泄漏风险。

同样可能的是：将盖板之一设置在内部件上、特别是与其共同铸造，将盖板中的第二盖板与外罩3连接。

图8示出了用于风冷电动机的马达壳体。它具有包括空心柱形的、具有筋条2的基体1以及两个盖板4，这些盖板中的一个盖板特别是可以与内部件一体制成。内部件3不由外罩3包围。筋条2则构成用于风冷的表面增大件。

附图标记列表

1 基体

2 筋条

3 外罩

4 盖板

5 孔

6 接触开口

7 环绕的凸缘

8 冷却通道

α 筋条的倾斜角度。

Claims

1.用于电动机的马达壳体，该马达壳体包括：

内部件，该内部件具有空心柱形的基体(1)和在外部设置在该基体(1)上的至少一个筋条(2)，和

罩在所述内部件上的外罩(3)，该外罩与所述至少一个筋条(2)接触，

其中，在所述内部件与所述外罩(3)之间构成冷却通道(8)。

2.根据权利要求1所述的马达壳体，其中，在所述外罩(3)与所述内部件之间存在压配合。

3.根据前述权利要求之任一项所述的马达壳体，其中，所述外罩(3)具有锥形。

4.根据前述权利要求之任一项所述的马达壳体，其中，所述内部件的通过所述至少一个筋条(2)预设的外半径沿着轴向方向增大。

5.根据前述权利要求之任一项所述的马达壳体，其中，所述内部件通过铸造或挤压成型制成。

6.根据前述权利要求之任一项所述的马达壳体，其中，所述内部件由金属制成、特别是由钢或铝制成。

7.根据前述权利要求之任一项所述的马达壳体，所述马达壳体还包括一个或两个盖板(4)。

8.根据权利要求7所述的马达壳体，其中，所述盖板(4)中的至少一个盖板具有至少一个接触开口(6)。

9.根据权利要求7或8所述的马达壳体，其中，所述盖板(4)之一与所述内部件一体构造、特别是一体铸造。

10.根据前述权利要求之任一项所述的马达壳体，其中，所述外罩利用成型技术制成。

11.根据前述权利要求之任一项所述的马达壳体，其中，所述外罩构造成一件式的。

12.根据前述权利要求之任一项所述的马达壳体，其中，所述外罩具有在空间上变化的壁厚。

13.根据前述权利要求之任一项所述的马达壳体，其中，所述外罩由金属、特别是由板材或钢或铝构成，或者由塑料、特别是由纤维塑料复合材料构成。

14.根据前述权利要求之任一项所述的马达壳体，其中，所述外罩(3)和所述内部件相互材料熔合地接合。

15.根据前述权利要求之任一项所述的马达壳体，其中，所述至少一个筋条(2)螺旋状围绕所述基体(1)延伸，或者多个筋条(2)在轴向上沿着所述基体(1)延伸。

16.根据前一个权利要求所述的马达壳体，其中，多个筋条(2)在轴向上沿着所述基体(1)延伸并且所述筋条(2)的至少一部分筋条中断或缩短。

17.用于风冷电动机的马达壳体，所述马达壳体包括：

通过铸造或通过挤压成型制成的内部件，该内部件具有空心柱形的基体(1)和在外部设置在该基体(1)上的多个筋条(2)，和

两个与所述基体(2)连接的盖板(4)。

18.用于制造电动机的马达壳体的方法，所述方法包括以下步骤：

-制造内部件，该内部件具有空心柱形的基体(1)和在外部设置在该基体(1)上的至少一个筋条(2)，

-制造外罩(3)，

-将所述外罩(3)罩到所述内部件上，使得该外罩(3)与所述至少一个筋条(2)接触，并且在所述内部件与所述外罩(3)之间构成冷却通道(8)。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述内部件的制造包括挤压成型或铸造、特别是金属型铸造或砂型铸造或压铸。

20.根据权利要求18或19所述的方法，其中，所述内部件的制造包括筋条(2)的接合、特别是添加。

21.根据权利要求18至20之任一项所述的方法，其中，所述内部件的制造包括成型。

22.根据权利要求18至21之任一项所述的方法，其中，将盖板(4)与内部件一起制造、特别是一起铸造为整体的。

23.根据权利要求18至22之任一项所述的方法，其中，通过成型和接合特别是由金属制造所述外罩(3)。

24.根据权利要求18至23之任一项所述的方法，所述方法包括用于将外罩(3)与内部件材料熔合地接合的步骤、特别是通过焊接或通过粘合。

25.根据权利要求18至24之任一项所述的方法，其中，在铸造时在所述至少一个筋条中制造中断部、或者后续特别是通过切削构成这些中断部。

26.根据权利要求18至25之任一项所述的方法，其中，外罩(3)的制造包括反挤压，其中，在所述外罩内制造优选不同的壁厚，和/或在所述外罩中制造功能元件。