本發(fā)明涉及一種電機(jī)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體地講，本發(fā)明涉及一種電機(jī)殼體內(nèi)置冷卻水道結(jié)構(gòu)，特別是一種車載動(dòng)力電機(jī)殼體內(nèi)置冷卻水道結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還包括車載動(dòng)力電機(jī)殼體內(nèi)置冷卻水道結(jié)構(gòu)的密封方法。

背景技術(shù)：

純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中都配有動(dòng)力電機(jī)。這種車載動(dòng)力電機(jī)比常規(guī)結(jié)構(gòu)的電機(jī)能量密度大，再加上結(jié)構(gòu)、尺寸和重量均受安裝位置限制，難以配置足夠的散熱結(jié)構(gòu)。所以運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的熱量不易散發(fā)，持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)易形成高溫，高溫是導(dǎo)致電機(jī)繞組電磁線絕緣層損壞的主要原因之一。因此，降低車載動(dòng)力電機(jī)運(yùn)行溫度是本行業(yè)一項(xiàng)很重要的課題，本行業(yè)眾多企業(yè)都開展了相關(guān)的研究和技術(shù)攻關(guān)。目前市場(chǎng)上已見一些成果問世，并且取得了很好的應(yīng)用效果，最具有代表性的成果是中國(guó)專利公開號(hào)：103248165A《一種水冷電機(jī)水套結(jié)構(gòu)及壓裝工藝》和中國(guó)專利公開號(hào)：203660731U《一種電機(jī)水冷外殼》，這兩項(xiàng)成果盡管結(jié)構(gòu)不同，都是通過增設(shè)內(nèi)水道引入水源作降溫的。但是，這兩項(xiàng)成果的技術(shù)方案實(shí)施工藝條件要求相對(duì)較高，成型質(zhì)量較難掌控。特別是中國(guó)專利公開號(hào)：103248165A《一種水冷電機(jī)水套結(jié)構(gòu)及壓裝工藝》的技術(shù)方案要求外殼體在進(jìn)行壓裝前進(jìn)行預(yù)熱，壓裝后進(jìn)行冷卻。因該技術(shù)方案對(duì)預(yù)熱溫度設(shè)有限制，再加之內(nèi)置的橡膠質(zhì)密封圈不耐熱，具體實(shí)施很難掌握。通常情況下外殼體預(yù)熱溫度大于200℃，可是200℃以上的溫度又造成橡膠質(zhì)的密封圈損壞，熱變形的密封圈必然失去密封價(jià)值，所以該技術(shù)方案的密封不可靠。中國(guó)專利公開號(hào)：203660731U《一種電機(jī)水冷外殼》的技術(shù)方案雖然不涉及密封問題，但內(nèi)置的環(huán)形管道在鑄造過程中構(gòu)成障礙，增加液態(tài)金屬流動(dòng)的阻力，易造成鑄造缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成型容易、水流暢通、密封嚴(yán)密的車載動(dòng)力電機(jī)殼體內(nèi)置冷卻水道結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還包括內(nèi)置冷卻水道結(jié)構(gòu)的密封方法，該方法采用摩擦攪拌焊接工藝實(shí)現(xiàn)無縫連接。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)技術(shù)目標(biāo)。

車載動(dòng)力電機(jī)殼體內(nèi)置冷卻水道結(jié)構(gòu)，它設(shè)在同軸套合的外殼和內(nèi)殼結(jié)合部之間。所述外殼為薄壁圓套筒，外壁兩端分別設(shè)有與內(nèi)孔呈切線方向連接的接口。其改進(jìn)之處在于：置于外殼內(nèi)腔之中的內(nèi)殼設(shè)有環(huán)外壁的螺旋槽，螺旋槽始末端均為盲端，內(nèi)凹的螺旋槽始末端位置分別與外殼預(yù)置的接口溝通，由此構(gòu)成設(shè)有外連接接口的螺旋式內(nèi)置冷卻水道結(jié)構(gòu)。

作為進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述外殼和內(nèi)殼為同一種材質(zhì)構(gòu)件，該材質(zhì)為鋁合金。

作為進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述外殼軸向長(zhǎng)度和內(nèi)殼軸向長(zhǎng)度相等，兩者相套采用過盈配合，過盈量為0.3～0.8mm。

作為進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述內(nèi)殼外壁上預(yù)置的螺旋槽橫截面為矩形或梯形或三角形。

車載動(dòng)力電機(jī)殼體內(nèi)置冷卻水道結(jié)構(gòu)的密封方法，采用摩擦攪拌焊接工藝實(shí)現(xiàn)，具體操作按下列步驟進(jìn)行：

A、套合

A1、首先，將成品外殼(1)整體加熱，加熱溫度為280～320℃；

A2、內(nèi)殼(2)軸向壓入外殼(1)內(nèi)腔中，壓入后形成的組合體兩端面齊平。

B、焊接

B1、將外殼(1)與內(nèi)殼(2)的組合體豎置并夾緊在工作臺(tái)(5)上；

B2、將朝下伸出的摩擦攪拌棒(4)以800～1200轉(zhuǎn)/分鐘作定軸旋轉(zhuǎn)，并且將摩擦攪拌棒(4)的自由端垂直硬插入外殼(1)和內(nèi)殼(2)朝上的結(jié)合縫(3)處，插入深度2～5mm；與此同時(shí)，工作臺(tái)(5)載著外殼(1)與內(nèi)殼(2)的組合體以100～200mm/min線速度旋轉(zhuǎn)，在摩擦攪拌棒(4)和工作臺(tái)(5)共同作用下完成環(huán)結(jié)合縫(3)的焊接；

B3、拆下外殼(1)與內(nèi)殼(2)的組合體，掉頭安裝并實(shí)施另一端面結(jié)合縫(3)摩擦攪拌焊接，具體工藝參數(shù)按工序B1和B2實(shí)施。

C、車削

C1、分別車削組合體兩端面及內(nèi)殼(2)內(nèi)孔至設(shè)計(jì)尺寸。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下積極效果：

1、外殼罩套外壁置有螺旋槽的內(nèi)殼，自然形成螺旋式內(nèi)置冷卻水道，該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理、緊湊，制作也很容易；

2、環(huán)內(nèi)殼外壁的螺旋槽易實(shí)現(xiàn)切削成型加工，而且表面平整光潔，待內(nèi)殼與外殼套合到位后形成的內(nèi)置冷卻水道暢通性好，熱交換充分，此結(jié)構(gòu)有利于電機(jī)殼體降溫；

3、經(jīng)預(yù)熱的外殼與常溫的內(nèi)殼同軸套合，待外殼冷卻后形成束緊力固定內(nèi)殼，此種過盈配合密封性好，可靠性強(qiáng)，為了進(jìn)一步增強(qiáng)電機(jī)殼內(nèi)置冷卻水道的密封性，特對(duì)兩端面上的結(jié)合縫實(shí)施焊接；

4、因外殼和內(nèi)殼用同一種材質(zhì)制造，故結(jié)合縫可焊性好，形成的環(huán)焊縫金屬組織密實(shí)；

5、應(yīng)用的摩擦攪拌焊接工藝特別適合鋁質(zhì)電機(jī)殼體結(jié)合縫的焊接，焊接不需要焊劑，也不需要填充焊材，環(huán)焊縫平整，質(zhì)量可靠且穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

圖2是圖1的側(cè)視圖。

圖3是圖1豎置在工作臺(tái)上作端面結(jié)合縫摩擦攪拌焊接示意圖。

圖4是外殼主視圖。

圖5是圖4的側(cè)視圖。

圖6是內(nèi)殼主視圖。

圖7是圖6的側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖并結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1和圖2所示的車載動(dòng)力電機(jī)殼體內(nèi)置冷卻水道結(jié)構(gòu)，它設(shè)在同軸套合的外殼1和內(nèi)殼2結(jié)合部之間。所述外殼1如圖4和圖5所示為薄壁圓套筒，外壁兩端分別設(shè)有與內(nèi)孔呈切線方向連接的接口1.1。兩只接口1.1全部用于外連接，即一端用于引入冷卻水，另一端則作為經(jīng)熱交換的冷卻水排出通道。外殼1內(nèi)置的內(nèi)殼2如圖6和圖7所示也是薄壁圓套筒，內(nèi)殼2與外殼1套合采用過盈配合，本實(shí)施例為配套轎車的動(dòng)力電機(jī)，因功率相對(duì)較小，電機(jī)殼體壁厚較薄，內(nèi)殼2的外徑僅大于外殼1內(nèi)徑0.30mm。為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)置冷卻水道與外部連接的目的，本發(fā)明中的內(nèi)殼2環(huán)外壁設(shè)有螺旋槽2.1，螺旋槽2.1始末端均為盲端，即螺旋槽2.1的始末端均位于兩端面內(nèi)側(cè)的外壁上。本實(shí)施例中的螺旋槽2.1橫截面如圖6所示的矩形，內(nèi)凹的螺旋槽2.1始末端位置分別對(duì)應(yīng)外殼1預(yù)置的接口1.1處，由此構(gòu)成設(shè)有外連接接口1.1的螺旋式內(nèi)置冷卻水道結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在內(nèi)殼外壁設(shè)置上的螺旋槽2.1易于切削成型加工，切削成型的水道表面平整光潔，待內(nèi)殼2與外殼1套合到位后形成的螺旋式內(nèi)置冷卻水道暢通性好，此結(jié)構(gòu)有利于高效熱交換，使得配套的電機(jī)殼體降溫效率高。

上述結(jié)構(gòu)為套合結(jié)構(gòu)，采用同一種鋁合金材質(zhì)制成的外殼1和內(nèi)殼2軸向長(zhǎng)度相等，套合到位后兩端面齊平。此種套合結(jié)構(gòu)在兩端面分別留有外殼1與內(nèi)殼2的結(jié)合縫3。為了進(jìn)一步加強(qiáng)車載動(dòng)力電機(jī)殼體內(nèi)置冷卻水道結(jié)構(gòu)的密封，本發(fā)明在外殼1與內(nèi)殼2熱套合到位的基礎(chǔ)上應(yīng)用摩擦攪拌焊接工藝來密封結(jié)合縫3，具體方法按下列步驟進(jìn)行：

A、套合

A1、首先，將成品外殼1整體加熱，加熱溫度為300℃±20℃；

A2、內(nèi)殼2軸向壓入外殼1內(nèi)腔中，壓入后形成的組合體兩端面齊平。

B、焊接

B1、將外殼1與內(nèi)殼2的組合體豎置并夾緊在工作臺(tái)5上；

B2、將朝下伸出的摩擦攪拌棒4以800-1200轉(zhuǎn)/分鐘作定軸旋轉(zhuǎn)，摩擦攪拌棒4的自由端垂直插入外殼1和內(nèi)殼2朝上的結(jié)合縫3處，本實(shí)施例插入深度為3mm；與此同時(shí)，工作臺(tái)5載著外殼1與內(nèi)殼2的組合體以100-200mm/min線速度旋轉(zhuǎn)，在摩擦攪拌棒4和工作臺(tái)5共同作用下完成環(huán)結(jié)合縫3的焊接；

B3、拆下外殼1與內(nèi)殼2的組合體，掉頭安裝并實(shí)施另一端面結(jié)合縫3摩擦攪拌焊接，具體工藝參數(shù)按工序B1和B2實(shí)施。

C、車削

C1、分別車削組合體兩端面及內(nèi)殼2內(nèi)孔至設(shè)計(jì)尺寸，完成內(nèi)置冷卻水道的電機(jī)殼體制造。

本發(fā)明采用熱套合技術(shù)和焊接工藝來提高外殼1與內(nèi)殼2兩端面結(jié)合縫3的密封，此種密封方法實(shí)施簡(jiǎn)便，而且密封可靠。特別是應(yīng)用的摩擦攪拌焊接工藝十分適合鋁合金材質(zhì)的電機(jī)殼結(jié)合縫3焊接。因?qū)拥牟馁|(zhì)相同，故可焊性好，形成的焊縫金屬組織密實(shí)。另外，摩擦攪拌焊施焊時(shí)不需要焊劑，也不需要填充焊材，焊后形成的焊縫平整，最重要的是焊接質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，特別適合制造內(nèi)置冷卻水道的動(dòng)力電機(jī)殼體。