設(shè)備和具有冷卻套的外殼的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種設(shè)備，它可以由電動機(jī)構(gòu)成，以及一種用于該設(shè)備的具有冷卻套的外殼。
【背景技術(shù)】
[0002]在具有殼體冷卻的設(shè)備，例如在電動機(jī)中設(shè)備包圍在兩體的外殼里面。在外殼部件之間構(gòu)成的中間空間、所謂的冷卻套用于容納和導(dǎo)引冷卻劑。
[0003]尤其用于作為電動車的驅(qū)動設(shè)備的電動機(jī)冷卻套的發(fā)展對研宄者提出特殊的要求。這種設(shè)備的加工要簡單且以微少的材料、機(jī)械和時(shí)間費(fèi)用實(shí)現(xiàn)。在由現(xiàn)有技術(shù)已知的裝置中冷卻套造型總是涉及容忍加工時(shí)的更高費(fèi)用。
[0004]為了簡化兩體外殼的加工，嘗試使用具有簡單幾何形狀的部件或至少部件段。例如已知具有軸向取向的冷卻通道的圓柱形冷卻套。由文獻(xiàn)US 6, 300, 693 BI已知一個(gè)用于冷卻電動機(jī)定子的冷卻套，它具有兩個(gè)同軸的殼體、在殼體之間的冷卻筋以及端蓋。冷卻筋平行于圓柱形殼體的中心縱軸線設(shè)置。這樣構(gòu)成端蓋，使流體蜿蜒和/或蛇形地通流通過各個(gè)冷卻筋相互分開的冷卻通道。文獻(xiàn)US7，800，259 B2示出類似的裝置。文獻(xiàn)WO 2006/106086 Al也示出具有圓柱形冷卻套的電動機(jī)，冷卻套在軸向蜿蜒地通流。文獻(xiàn)US6, 727, 611 B2，EPl 953 897 A2 和 US 7, 675, 209 B2 示出這種形式的其它裝置。
[0005]文獻(xiàn)WO 2010/049204 A2示出一冷卻套，具有螺旋形地在圓柱形圓周和冷卻套軸向長度上纏繞的冷卻劑通道和環(huán)形的收集器或分配器。冷卻劑管道上的接頭切向?qū)?zhǔn)冷卻套。文獻(xiàn)US 7 591 147 B2也示出了螺旋形的冷卻通道，但是在這一裝置中收集器和分配器以及接頭是軸向取向的。文獻(xiàn)DE 10 2005 058 031 Al公開了唯一的冷卻套，它螺旋形地圍繞中心縱軸線設(shè)置在電機(jī)殼體與外殼體之間并且在冷卻套中的入口和出口徑向?qū)?zhǔn)中心縱軸線。
[0006]在這些冷卻套中缺陷是，表面、尤其冷卻通道需要機(jī)械再加工。這個(gè)再加工可能是非常費(fèi)事的。在澆鑄部件中通過再加工損傷鑄件外皮。由此產(chǎn)生光滑的表面可能不利地影響密封性并且難以產(chǎn)生湍流的流動。機(jī)械再加工的光滑表面具有比與其相比更粗糙的鑄件外皮更差的熱傳遞特性。此外只能利用砂芯澆鑄復(fù)雜的幾何形狀。但是在使用砂芯時(shí)加工工藝更費(fèi)事。對此的一些示例尤其是大范圍地計(jì)算模擬封閉芯、砂芯的倒出、剩余砂問題、用于產(chǎn)生砂芯的模具加工和砂芯在模具中的定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]由這個(gè)背景提出本發(fā)明的目的是，這樣構(gòu)成上述形式的具有冷卻套的外殼，以微少的材料費(fèi)用實(shí)現(xiàn)盡可能地高的冷卻效率，同時(shí)使加工費(fèi)用微少。
[0008]這個(gè)目的通過如權(quán)利要求1特征所述的用于設(shè)備的具有冷卻套的兩體外殼實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的特別適宜的改進(jìn)方案。
[0009]按照本發(fā)明設(shè)有一外殼，其中所述套內(nèi)表面和/或所述套外表面具有多個(gè)同軸環(huán)繞的凹下和隆起。通過構(gòu)成同軸環(huán)繞的凹下和/或隆起能夠使內(nèi)部件、至少其圓柱形管段保持旋轉(zhuǎn)對稱，同時(shí)使冷卻劑均勻地分布在圓周上。所述凹下和隆起具有導(dǎo)引冷卻劑的功能，它們還加大能夠?qū)崿F(xiàn)與冷卻劑熱交換的表面。為了達(dá)到高冷卻效率，所述凹下和/或隆起最好設(shè)置在套內(nèi)表面上。按照本發(fā)明地加工旋轉(zhuǎn)對稱的、具有簡單幾何形狀的物體允許源于成本有利的鑄造方法，并且在很大程度上省去再加工。這降低加工費(fèi)用。同時(shí)能夠以一致的部件實(shí)現(xiàn)多種安裝狀況。與現(xiàn)有技術(shù)相比，以常規(guī)的鑄造工藝加工同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效的熱傳遞，因?yàn)樵诎凑毡景l(fā)明的造型中可以無加工地保留鑄件外皮，這有助于構(gòu)成湍流的流動，并通過凹下和/或隆起的波狀結(jié)構(gòu)加大有效表面。為了加工按照本發(fā)明的造型無需砂芯，顯著降低用于計(jì)算、模具和再加工、例如倒出的費(fèi)用。
[0010]所述凹下和/或隆起切向地對準(zhǔn)管段和/或空心空間。在此每個(gè)凹下和/或每個(gè)隆起撐開一平面，它平行地對準(zhǔn)其它凹下和/或隆起的另一平面。這些平面最好垂直地對準(zhǔn)管段的中心縱軸線。
[0011]為了通過外殼容納和固定例如內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機(jī)的定子，所述內(nèi)部件包括軸承端蓋。所述軸承端蓋在一實(shí)施例變體中也還具有用于電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸的軸承。所述軸承端蓋最好與管段尤其一體地連接。所述軸承端蓋還具有至少一插頭容納體。但是插頭容納體也可以通過獨(dú)立的未示出的軸承端蓋的蓋實(shí)現(xiàn)，它軸向封閉軸承端蓋。所述軸承端蓋通常非旋轉(zhuǎn)對稱地造型。在一次鑄造中加工管段和軸承端蓋或者通過澆鑄軸承端蓋在管段上或者通過澆鑄管段在軸承端蓋上使轉(zhuǎn)子與定子之間的同軸度誤差鏈最小化，這有利地影響電動機(jī)的加工工藝、使用壽命和噪音輻射。如果沒有澆鑄的軸承端蓋地構(gòu)成管段，也可以設(shè)想其通過螺栓連接、擠壓或焊連接地安裝。
[0012]所述原理可以轉(zhuǎn)移到具有外轉(zhuǎn)子的電動機(jī)。在這種情況下冷卻套的內(nèi)部件與外部件的功能反轉(zhuǎn)。
[0013]有利的是，所述凹下和/或隆起與套內(nèi)表面和套外表面構(gòu)成用于冷卻劑的通道。為此與套內(nèi)表面連接的隆起密封地頂靠在套外表面上，或者說與套外表面連接的隆起密封地頂靠在套內(nèi)表面上。在特殊的實(shí)施例中所述套內(nèi)表面和套外表面具有隆起，它們?yōu)榱诵纬闪黧w技術(shù)分開的通道密封地頂靠在套外表面上。對于這種情況尤其根據(jù)鑄造工藝可以只需要加工隆起上棱邊，由此不會受到由于鑄造工藝不允許的大誤差的影響。直接鄰接冷卻劑的表面保持不加工。備選地也可以設(shè)想實(shí)施例，省去通道相互間的完全密封并且可以允許通道之間的泄漏率，而不會明顯改變外殼的冷卻效果。
[0014]有利的是，所述管段是旋轉(zhuǎn)對稱的。所述管段的旋轉(zhuǎn)對稱造型正好能夠，對于不同的外殼安裝位置、尤其插頭容納體對于外部件不同的角位以大批量加工相同的內(nèi)部件。在這種情況下例如由管段和軸承端蓋組成的一致的內(nèi)部件以適配的插頭容納體角位安裝在各種環(huán)境狀況，作為傳遞部件(COP)。優(yōu)選所述凹下和/或隆起環(huán)形地包圍套內(nèi)表面。
[0015]在此已經(jīng)證實(shí)特別有利的是，所述外殼的外部件具有至少一面對空心空間的缺口。這個(gè)缺口作為通流冷卻套的冷卻劑的收集室。所述外部件最好具有多個(gè)這樣的缺口。所述冷卻套的收集部位組合到外殼的外部件里面，因此不影響冷卻結(jié)構(gòu)的形狀、尤其內(nèi)部件的形狀，這在模塊化系統(tǒng)的意義上改善安裝可能性。也能夠?qū)τ诓煌陌惭b狀況大批量地加工一致的外部件。通過按照本發(fā)明的外殼可以實(shí)現(xiàn)幾乎任意多的不同的安裝狀況。這樣實(shí)現(xiàn)的模塊化方案能夠?qū)崿F(xiàn)定子和外殼或者外殼的內(nèi)部件和外部件的旋轉(zhuǎn)。用于使冷卻劑偏轉(zhuǎn)的空心空間開孔可以通過在缺口里面布置分隔板實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的實(shí)施例中所述分隔板尤其與外殼一體地連接。
[0016]在一結(jié)構(gòu)中至少在缺口上利用分隔板的偏轉(zhuǎn)，由此從中間空間排出冷卻劑或者輸送冷卻劑到中間空間里面。為此外部件在缺口部位具有開孔。為了與冷卻劑管道連接，所述外殼外表面具有一個(gè)或多個(gè)管道接頭。按照一實(shí)施例這些接頭與外部件一體地構(gòu)成?？梢栽O(shè)想另一結(jié)構(gòu)，其中例如沒有分隔板地只通過收集室實(shí)現(xiàn)冷卻劑流入和排出。
[0017]本發(fā)明的改進(jìn)方案的特征在于，在缺口邊緣上設(shè)有用于開孔的蓋的容納體。在簡單的實(shí)施例中所述蓋用于流體密封地封閉開孔。設(shè)置在外殼外表面上的蓋也可以是裝置的支架。蓋例如可以包括用于冷卻劑的輸入接頭和/或排出接頭。附加地可以在蓋上設(shè)置分隔板，由此能夠利用一個(gè)或多個(gè)任意的開孔用于輸入和排出冷卻劑，而且按照本發(fā)明與內(nèi)部件相對于外部件的位置無關(guān)。所述分隔板設(shè)置在附屬于中間空間的蓋側(cè)面上。為了也對于輸入和排出實(shí)現(xiàn)這種模塊化系統(tǒng)，按照一實(shí)施例用于蓋的容納體的幾何形狀在外部件的所有缺口或開孔中是一致的。所述蓋也可以在澆鑄模具中與至少一輸入接頭和/或至少一排出接頭一體地制成。
[0018]可以通過唯一的或者多個(gè)開孔實(shí)現(xiàn)冷卻劑排出和輸入。在此能夠利用用于輸入的開孔和用于排出的另一開孔，或者分別利用用于輸入同時(shí)用于排出冷卻劑的多個(gè)開孔。開孔最好徑向?qū)?zhǔn)管段的中心縱軸線或者垂直于套外表面。也可以設(shè)想軸向輸入或排出或者在收集部位上的其它位置。為了提供足夠的空間所述開孔和/或至少用于蓋的容納體和蓋具有長形的、尤其矩形的形狀，后者具有兩個(gè)長邊和兩個(gè)窄邊。為了避免應(yīng)力峰值，倒圓拐角或者窄邊彎曲，例如由半圓構(gòu)成。已經(jīng)證實(shí)有利的是，兩個(gè)長邊平行于管段的中心縱軸線。
[0019]本發(fā)明的改進(jìn)方案涉及一個(gè)蓋，其中一裝置是要冷卻的結(jié)構(gòu)組件。這個(gè)結(jié)構(gòu)組件、例如功率電路設(shè)置在附屬于蓋外殼外側(cè)面的側(cè)面上并且與蓋連接。在此能夠使結(jié)構(gòu)組件為了其冷卻或加熱以冷卻劑通流，冷卻劑在外殼冷卻套的前面和/或其后面和/或與其平行于地通流。在具有要恒溫的結(jié)構(gòu)組件的蓋結(jié)構(gòu)中通過開孔從空心空間取出冷卻劑，冷卻劑通過結(jié)構(gòu)部件導(dǎo)引并且通過同一開孔再返回到空心空間里面。在另一擴(kuò)展結(jié)構(gòu)中新鮮的冷卻劑通過入口通過開孔導(dǎo)引到空心空間里面，并且在通流冷卻套以后通過同一開孔從空心空間排出，然后通過設(shè)置在蓋上的結(jié)構(gòu)組件流動，然后才通過出口返回到冷源。本發(fā)明也包括相反的情況，冷卻劑通過入口、結(jié)構(gòu)組件、空心空間然后通過出口流動。所述蓋還可以容納結(jié)構(gòu)組件，它不通過冷卻劑通流，而是通過蓋的加熱管道實(shí)現(xiàn)冷卻。
[0020]在分隔板的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)中這個(gè)分隔板由固體的、剛性的材料的芯、例如外部件或蓋的材料組成。這個(gè)芯優(yōu)選與外部件或蓋一體地制成。在芯上固定至少一凸緣形狀的軟的、彈性的材料。所述凸緣頂靠在套內(nèi)表面上。按照一改進(jìn)方案凸緣前棱邊具有結(jié)構(gòu)。凸緣前棱邊的形成結(jié)構(gòu)的造型用于，改善凸緣-套內(nèi)表面配合的密封性，或者實(shí)現(xiàn)所期望的泄漏率。為了實(shí)現(xiàn)非常高的密封性，尤其在通過凹下和/或隆起形成結(jié)構(gòu)的套內(nèi)表面中與套內(nèi)表面互補(bǔ)地構(gòu)成結(jié)構(gòu)。為了泄漏率最小化，在板狀的、最好徑向?qū)?zhǔn)中心縱軸線的芯上設(shè)置多個(gè)凸緣。所述凸緣通過連接措施、例如粘接劑、硫化、噴射或者形狀鎖合的插連接固定在芯上。所述分隔板、尤其凸緣配合準(zhǔn)確地或者以略微過尺寸為了最佳地密封適配在冷卻劑通道結(jié)構(gòu)和開孔側(cè)面上。所述分隔板的造型允許省去在輸入室與排出室之間的獨(dú)立密封措施以及功能裝置的多次裝配和拆卸，而無需更換密封措施。通過凸緣的造型備選地可以直接調(diào)整在空心空間的入口與出口之間的冷卻劑泄漏率。
[0021]本發(fā)明包括一蓋，它流體密封封閉開孔地固定在外部件上。在優(yōu)選的實(shí)施例中在蓋上在一側(cè)設(shè)置用于冷卻劑軟管的接頭，并且在另一側(cè)正交于蓋設(shè)置分隔板。垂直于蓋取向的分隔板不僅能夠在開孔中均勻地分開體積，而且能夠?qū)崿F(xiàn)排出室和輸入室的變化的造型。因此也方便地裝配蓋。所述分隔板以對應(yīng)于冷卻通道結(jié)構(gòu)成形的凸緣的形狀嵌入到冷卻通道結(jié)構(gòu)里面，并且因此使冷卻劑入口與冷卻劑出口分開。組合到蓋里面的管道接頭允許冷卻劑管道的直接輸入，無需其它零部件。
[0022]作為定子支架的相同的內(nèi)部件在變化的輸入接頭和排出接頭中的不同結(jié)構(gòu)空間中的安裝性解決前面所提出的任務(wù)。通過結(jié)構(gòu)的簡單性能夠以模塊化的形式實(shí)現(xiàn)多樣的功能性和定位。由此同一定子支架作為模塊可以組合到不同的外殼外部件里面。通過由空隙構(gòu)成的收集室定位在外殼的外部件里面可以通過蓋和輸入位置的變化的定位和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)不同的安裝狀況。
【附圖說明】
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