CN109802508A - 一种便于电机系列化的液冷机壳及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便于电机系列化的液冷机壳及其制造方法，该电机液冷机壳包括机壳前端、机壳中部、冷却液流道和机壳后端，所述冷却液流道包括内层流道和外层流道，所述内层流道和所述外层流道间隔设置在所述机壳中部的内外层上，所述内层流道中的冷却液流向与所述外层流道中的冷却液流向相反，所述内层流道和所述外层流道在所述机壳中部轴向上呈S形内外层分布。本申请中的内外层流道流向相反，且在机壳中呈S形内外层分布，冷却液接触面积大，散热效果好且机壳受热均匀，机壳受热变形也更为均匀。
Description
技术领域
本发明涉及电机机壳技术领域，特指一种便于电机系列化的液冷机壳及其制造方法。
背景技术
电机的散热能力直接影响其额定功率和额定扭矩的大小，因此，电机的温度场计算和冷却***的设计是电机开发的核心技术之一。相比自然冷和风冷电机，液冷电机的散热能力更好，更能提高电机的功率密度，减小电机的尺寸，利于降低电机的成本。对电机液冷机壳的设计和开发是提高电机散热能力，降低电机温升，利于电机轻量化的有效途径之一。
目前液冷机壳的形式多种多样，按照机壳结构形式可以分为一体式机壳和分体式机壳；按照冷却液的流动方向可以分为轴向流道式机壳、周向流道式机壳、螺旋式机壳和迷宫式机壳等；按照流道连接方式可以分为并联机壳和串联机壳；按照机壳制造方法分为铸造成型机壳、挤压成型机壳、机加工成型机壳等。分体式机壳的流道是由机壳流道和前后端盖流道组合形成的，这种机壳需要设计机壳和端盖间的密封结构，而且装配难度较高，在振动和恶劣工况下容易出现泄漏问题。螺旋式流道机壳需要进行车削加工，由于流道相对较深，在切削条件和机壳变形条件限制下，不能有太大的切削深度，不能多把刀一起加工，所以加工费时费力，加工成本高。铸造成型机壳只能针对一款电机，同系列不同长度的电机需要开不同长度的机壳铸造模具，不利于电机的系列化生产。机加工成型机壳需要切除毛坯上多余的材料，加工时间相对较长，成本比较高。串联机壳由于冷却液经过流道时被加热，进口相对较冷，出口相对较热，机壳的温度分布相对不均匀。对于流道较长的串联机壳，流道阻力相对也较大，冷却液压力损失大。
发明内容
本发明考虑了前述问题而做出，发明的目的是提供一种便于电机系列化的液冷机壳及其制造方法，制造方法简单，节约成本，适用于不同长度的电机，便于电机的系列化生产，内部设计有内外层冷却流道，散热面积更大，压力损失小，温度分布均匀，机壳受热后热变形更均匀，冷却效果好，有效的提升了电机品质。
为实现上述目的，本发明提供一种便于电机系列化的液冷机壳，包括：
机壳前端；
机壳中部，所述机壳中部的前端与所述机壳前端相接；
冷却液流道，所述冷却液流道包括内层流道和外层流道，所述内层流道和所述外层流道间隔设置在所述机壳中部的内外层上，所述内层流道中的冷却液流向与所述外层流道中的冷却液流向相反；
机壳后端，所述机壳后端设有冷却液连通平台，所述冷却液连通平台上设有冷却液进口通道和冷却液出口通道，所述冷却液进口通道和所述冷却液出口通道均与所述内层流道以及外层流道相接。
据上所述的一种便于电机系列化的液冷机壳，所述内层流道包括内层冷却流道、内层前端流道连接通道以及内层流道后端连接通道，所述内层前端流道连接通道与所述内层流道后端连接通道间隔设置在所述两个相邻内层冷却流道的两端，所述外层流道包括外层冷却流道、外层前端流道连接通道以及外层后端流道连接通道，所述外层前端流道连接通道与所述外层流道后端连接通道间隔设置在所述两个相邻外层冷却流道的两端。
据上所述的一种便于电机系列化的液冷机壳，所述机壳中部为空心的圆柱体，所述内层流道和所述外层流道在所述机壳中部轴向上呈S形内外层分布。
据上所述的一种便于电机系列化的液冷机壳，所述机壳中部的内层冷却流道与外层冷却流道中设置有突起。
据上所述的一种便于电机系列化的液冷机壳，所述机壳后端设有接线盒安装平台，所述接线盒安装平台上设有引出线孔和接线盒安装孔。
据上所述的一种便于电机系列化的液冷机壳，所述内层流道与所述外层流道均在机壳中部的后端设有进液口和出液口，所述内层流道与所述外层流道的进液口均与所述冷却液进口通道相接，所述内层流道与所述外层流道的出液口均与所述冷却液出口通道相接。
据上所述的一种便于电机系列化的液冷机壳，所述冷却液流通平台上设有冷却液进液孔、冷却液出液孔和堵头孔，所述冷却液进液孔和所述冷却液出液孔分别与所述冷却液进口通道以及所述冷却液出口相接。
一种便于电机系列化的液冷机壳制造方法，其特征在于，包括步骤：
S1：通过挤压或者铸造或者型材制造出机壳前端；通过挤压成型工艺制造出机壳中部毛坯，根据同系列电机不同的长度对机壳中部毛坯进行切割；铸造成型机壳后端毛坯；
S2：将步骤S1中的机壳中部毛坯的前端和后端铣削加工出流道前端连接通道和流道后端连接通道；将步骤S1中机壳后端毛坯进行钻孔，加工出冷却液进口通道、冷却液出口通道和堵头孔；
S3：将步骤S1的机壳前端，步骤S2的机壳中部和步骤S2的机壳后端定位后焊接为整体，形成电机机壳；
S4：将步骤S3中的电机机壳进行精加工，车圆内孔和止口后形成成品。
据上所述的一种便于电机系列化的液冷机壳制造方法，所述步骤S1中，还包括步骤：根据焊接工艺，将机壳前端加工出焊接坡口。
据上所述的一种便于电机系列化的液冷机壳制造方法，所述步骤S1中，还包括步骤：对机壳中部毛坯壳体进行钻孔，加工出内层冷却流道和外层冷却流道。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供一种便于电机系列化的液冷机壳，该机壳适用于同系列不同长度的电机，减少了不同长度电机的模具费用，便于模块化、系列化和标准化，有利于降低成本和提高产品的质量；
2、本发明冷却流道为内外层并联冷却流道，散热面积更大，压力损失小，内外层流道内流体反向流动，温度分布更均匀，机壳热变形也更均匀，冷却效果好，利于电机机壳的品质提升。
3、在机壳后端上设有接线盒安装平台，减少了电机和接线盒间的过渡连接板，节约了装配工时，更利于提升产品的防护等级。
4、本发明的一种便于电机系列化的液冷机壳制造方法，方法简单，便于批量化成产，所使用的模具结构简单，制造成本低，利于生产出有价格竞争力的产品。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的接线安装平台结构示意图；
图3是本发明的机壳后端结构示意图；
图4是本发明的机壳中部截面示意图；
图5是本发明的流道分布图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但发明并不限于这些实施例。
如图1-5所示，一种便于电机系列化的液冷机壳，包括：
机壳前端100，机壳前端100可由挤压或者铸造成型等方式获得，生产简单，方便大批量生产，节约成本。
机壳中部200，机壳中部200的前端与机壳前端100相接，机壳中部200的后端与机壳后端400相接，均通过焊接将其连接成一个整体，结构牢固，加工成本低。
冷却液流道300，冷却液流道300包括内层流道310和外层流道320，内层流道310和外层流道320间隔设置在机壳中部300的内外层上，内层流道310设置在机壳的内层位置，而外层流道320则设置在机壳中部200的外层位置且与内层流道310与圆心线的定位错开，使得冷却液流道300的覆盖面积大，散热面积更大，内层流道310中的冷却液流向与外层流道320中的冷却液流向相反，即内层流道310中的冷却液沿机壳中部200轴的方向来看逆时针流动时，外层流道中的冷却液顺时针流动，反之，内层流道310中的冷却液沿机壳中部200轴的方向来看顺时针流动时，外层流道320中的冷却液则逆时针流动，内外层流道中冷却液流向相反可使温度均匀，同时机壳的热变形也更为均匀，冷却效果好。
机壳后端400，机壳后端400设有冷却液连通平台410，冷却液连通平台410上设有冷却液进口通道411和冷却液出口通道412，冷却液进口通道411和冷却液出口通道412均与内层流道310以及外层流道320相接，冷却液进口通道411将冷却液分流到内层流道310以及外层流道320中，待内层流道310与外层流道320中的冷却液需要排出时汇集到冷却液出口通道412中，一起排出。
内层流道310包括内层冷却流道311、内层前端流道连接通道312以及内层流道后端连接通道313，内层前端流道连接通道312与内层流道后端连接通道313间隔设置在两个相邻内层冷却流道311的两端，内层前端流道连接通道312与内层后端流道连接通道313将内层冷却流道311贯通起来，形成S形内层流道，外层流道320包括外层冷却流道321、外层前端流道连接通道322以及外层流道后端流道连接通道323，外层前端流道连接通道322与外层流道后端连接通道323间隔设置在两个相邻外层冷却流道321的两端，外层前端流道连接通道322与外层后端流道连接通道323将外层冷却流道321贯通起来，形成S形外层流道，内层流道310与外层流道320均在机壳中部200上呈S形流道，增大了流道与机壳中部200的接触面积，同时也使得冷却液在机壳中部200上的降温效果分布的较为均匀，加强了散热效果，使得机壳中部200的热变形也较为均匀。
机壳中部200为空心的圆柱体，内层流道310和外层流道320在机壳中部200轴向上呈S形内外层分布，机壳中部200的空心位置放置电机，电机散发出的热量会导致机壳中部200的壳体变形，设置内层流道310和外层流道320吸收热量减小壳体变形量。
机壳中部200的内层冷却流道311与外层冷却流道312中设置有突起(图中未标注)，突起使得冷却液的接触面积增大，加强散热。
机壳后端400设有接线盒安装平台420，接线盒安装平台420上设有引出线孔421和接线盒安装孔422，机壳后端400可通过接线盒安装平台420直接与电机接线盒连接，减少了电机与接线盒之间的过度连接板，方便装配。
内层流道310与外层流道320均在机壳中部200的后端设有进液口和出液口(图中未标注)，内层流道310与外层流道320的进液口均与冷却液进口通道411相接，冷却液进口通道411将冷却液同时分流到内外层流道中，内层流道310与外层流道320的出液口均与冷却液出口通道412相接，沿内外层流道循环一周的冷却液分别从内层流道310的出口和外层流道320的出口汇集到冷却液出口通道412中，再排出电机之外。
冷却液流通平台410上设有冷却液进液孔413、冷却液出液孔414和堵头孔415，冷却液进孔413和冷却液出孔414分别与冷却液进口通道411以及冷却液出口通道412相接，冷却液进液孔413和冷却液出液孔414主要起到连接***设备冷却液的进出以及分配冷却液到冷却液进出口通道中的作用。
本发明中，液冷机壳的工作原理如下：冷却液进液孔413和冷却液出液孔414连接***设备提供冷却液，冷却液由进液孔流向冷却液进口通道411，冷却液进口通道411将冷却液分流到内层流道310以及外层流道320中，内层流道310以及外层流道320均呈S形分布在机壳中部200上，内层流道310与外层流道320沿轴的方向看流向相反，当冷却液在内层流道310和外层流道320循环一周时，分别从内层流道310的出液口以及外层流道320的出液口出来汇集到冷却液出口通道412中，由冷却液出液孔414输送到***设备中，循环降温。
一种便于电机系列化的液冷机壳制造方法，包括步骤：
S1：通过挤压或者铸造或者型材制造出机壳前端100；通过挤压成型工艺制造出机壳中部200毛坯，根据同系列电机不同的长度对机壳中部200毛坯进行切割；铸造成型机壳后端400毛坯。
S2：将步骤S1中的机壳中部200毛坯的前端和后端加工出内外层流道前端连接通道和流道后端连接通道，将机壳中部200毛坯中的内外层流道分别连通；将步骤S1中机壳后端400毛坯进行钻孔，加工出冷却液进口通道411、冷却液出口通道412和堵头孔415。
S3：将步骤S1的机壳前端100，步骤S2的机壳中部200和步骤S2的机壳后端400定位后焊接为整体，形成电机机壳，按照工艺图纸的要求定位后再焊接为一个整体，连接牢固且焊接密封性好，防止水分进入电机。
S4：将步骤S3中的电机机壳进行精加工，车圆内孔和止口后形成成品。
在步骤S1中，机壳中部200毛坯可根据同系列电机不同的长度进行切割，可节省多套同系列电机的机壳模具，便于模块化、系列化、标准化地生产机壳，有利于降低成本和控制产品质量。
步骤S2对机壳中部200毛坯和机壳后端400毛坯进行进一步的加工处理，机壳中部200加工出流道前端连接通道和流道后端连接通道，包括内、外层流道前端连接通道和内、外层流道后端连接通道，将机壳中部200上的流道连通，机壳后端400利用钻孔加工出冷却液进、出口通道和堵头孔415，加工简单生产方便。
在步骤S1中，机壳前端100制造出来后，按焊接工艺对机壳前端100进行处理，加工出焊接坡口，可以采用机加工或者气割的方式来进行加工，具体根据焊接坡口的精度要求选择，要求不高时可采用气割，焊接坡口可保证机壳前端100与机壳中部200的焊接强度。
在步骤S1中，在对机壳中部200毛坯进行切割后，可对其进行钻孔，加工出外层冷却流道311和内层冷却流道321，形成完整的冷却流道。
本发明提供了一种便于电机系列化的液冷机壳及其制造方法，通过对内外层冷却流道的间隔设置以及流向设置使得机壳冷却效果明显，受热更为均匀，通过对机壳中部长度的选择与切割，实现了电机机壳的系列化生产。
以上结合附图对本发明的技术方案进行了详细的阐述，所描述的实施例用于帮助理解本发明的思想。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种便于电机系列化的液冷机壳，其特征在于，包括：
机壳前端；
机壳中部，所述机壳中部的前端与所述机壳前端相接；
冷却液流道，所述冷却液流道包括内层流道和外层流道，所述内层流道和所述外层流道间隔设置在所述机壳中部的内外层上，所述内层流道中的冷却液流向与所述外层流道中的冷却液流向相反；
机壳后端，所述机壳后端设有冷却液连通平台，所述冷却液连通平台上设有冷却液进口通道和冷却液出口通道，所述冷却液进口通道和所述冷却液出口通道均与所述内层流道以及外层流道相接。
2.根据权利要求1所述的一种便于电机系列化的液冷机壳，其特征在于，所述内层流道包括内层冷却流道、内层前端流道连接通道以及内层流道后端连接通道，所述内层前端流道连接通道与所述内层流道后端连接通道间隔设置在所述两个相邻内层冷却流道的两端，所述外层流道包括外层冷却流道、外层前端流道连接通道以及外层后端流道连接通道，所述外层前端流道连接通道与所述外层流道后端连接通道间隔设置在所述两个相邻外层冷却流道的两端。
3.根据权利要求1所述的一种便于电机系列化的液冷机壳，其特征在于，所述机壳中部为空心的圆柱体，所述内层流道和所述外层流道在所述机壳中部轴向上呈S形内外层分布。
4.根据权利要求2所述的一种便于电机系列化的液冷机壳，其特征在于，所述机壳中部的内层冷却流道与外层冷却流道中设置有突起。
5.根据权利要求1所述的一种便于电机系列化的液冷机壳，其特征在于，所述机壳后端设有接线盒安装平台，所述接线盒安装平台上设有引出线孔和接线盒安装孔。
6.根据权利要求1或2所述的一种便于电机系列化的液冷机壳，其特征在于，所述内层流道与所述外层流道均在机壳中部的后端设有进液口和出液口，所述内层流道与所述外层流道的进液口均与所述冷却液进口通道相接，所述内层流道与所述外层流道的出液口均与所述冷却液出口通道相接。
7.根据权利要求1所述的一种便于电机系列化的液冷机壳，其特征在于，所述冷却液流通平台上设有冷却液进孔、冷却液出孔和堵头孔，所述冷却液进孔和所述冷却液出孔分别与所述冷却液进口通道以及所述冷却液出口相接。
8.一种便于电机系列化的液冷机壳制造方法，其特征在于，包括步骤：
S1：通过挤压或者铸造或者型材制造出机壳前端；通过挤压成型工艺制造出机壳中部毛坯，根据同系列电机不同的长度对机壳中部毛坯进行切割；铸造成型机壳后端毛坯；
S2：将步骤S1中的机壳中部毛坯的前端和后端通过铣削加工出流道前端连接通道和流道后端连接通道；将步骤S1中机壳后端毛坯进行钻孔，加工出冷却液进口通道、冷却液出口通道和堵头孔；
S3：将步骤S1的机壳前端，步骤S2的机壳中部和步骤S2的机壳后端定位后焊接为整体，形成电机机壳；
S4：将步骤S3中的电机机壳进行精加工，车圆内孔和止口后形成成品。
9.根据权利要求7所述的一种便于电机系列化的液冷机壳制造方法，其特征在于，所述步骤S1中，还包括步骤：根据焊接工艺，将机壳前端加工出焊接坡口。
10.根据权利要求7所述的一种便于电机系列化的液冷机壳制造方法，其特征在于，所述步骤S1中，还包括步骤：对机壳中部毛坯壳体进行钻孔，加工出内层冷却流道和外层冷却流道。
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