车载动力电机壳体内置冷却水道结构及密封方法技术

本发明专利技术公开了一种车载动力电机壳体内置冷却水道结构，它设在同轴套合的外壳和内壳结合部之间。置于外壳内腔中的内壳设有环外壁的螺旋槽，内凹的螺旋槽两端分别与外壳预置的接口沟通，由此构成设有外连接接口的内置冷却水道结构。本发明专利技术还包括车载动力电机壳体内置冷却水道结构的密封方法，该方法采用热套合技术和摩擦搅拌焊接工艺来提高外壳与内壳两端面结合缝的密封，此种密封方法实施简便，而且密封可靠。本发明专利技术应用的摩擦搅拌焊接工艺十分适合铝合金材质的电机壳结合缝焊接，焊接质量稳定、生产效率高，特别适合制造内置冷却水道的动力电机壳体。

【技术实现步骤摘要】
车载动力电机壳体内置冷却水道结构及密封方法
本专利技术涉及一种电机壳结构设计，具体地讲，本专利技术涉及一种电机壳体内置冷却水道结构，特别是一种车载动力电机壳体内置冷却水道结构。本专利技术还包括车载动力电机壳体内置冷却水道结构的密封方法。
技术介绍
纯电动汽车和混合动力汽车的驱动系统中都配有动力电机。这种车载动力电机比常规结构的电机能量密度大，再加上结构、尺寸和重量均受安装位置限制，难以配置足够的散热结构。所以运转时产生的热量不易散发，持续运转易形成高温，高温是导致电机绕组电磁线绝缘层损坏的主要原因之一。因此，降低车载动力电机运行温度是本行业一项很重要的课题，本行业众多企业都开展了相关的研究和技术攻关。目前市场上已见一些成果问世，并且取得了很好的应用效果，最具有代表性的成果是中国专利公开号：103248165A《一种水冷电机水套结构及压装工艺》和中国专利公开号：203660731U《一种电机水冷外壳》，这两项成果尽管结构不同，都是通过增设内水道引入水源作降温的。但是，这两项成果的技术方案实施工艺条件要求相对较高，成型质量较难掌控。特别是中国专利公开号：103248165A《一种水冷电机水套结构及压装工艺》的技术方案要求外壳体在进行压装前进行预热，压装后进行冷却。因该技术方案对预热温度设有限制，再加之内置的橡胶质密封圈不耐热，具体实施很难掌握。通常情况下外壳体预热温度大于200℃，可是200℃以上的温度又造成橡胶质的密封圈损坏，热变形的密封圈必然失去密封价值，所以该技术方案的密封不可靠。中国专利公开号：203660731U《一种电机水冷外壳》的技术方案虽然不涉及密封问题，但内置的环形管道在铸造过程中构成障碍，增加液态金属流动的阻力，易造成铸造缺陷。
技术实现思路
本专利技术主要针对现有技术的不足，提出一种结构简单、成型容易、水流畅通、密封严密的车载动力电机壳体内置冷却水道结构，本专利技术还包括内置冷却水道结构的密封方法，该方法采用摩擦搅拌焊接工艺实现无缝连接。本专利技术通过下述技术方案实现技术目标。车载动力电机壳体内置冷却水道结构，它设在同轴套合的外壳和内壳结合部之间。所述外壳为薄壁圆套筒，外壁两端分别设有与内孔呈切线方向连接的接口。其改进之处在于：置于外壳内腔之中的内壳设有环外壁的螺旋槽，螺旋槽始末端均为盲端，内凹的螺旋槽始末端位置分别与外壳预置的接口沟通，由此构成设有外连接接口的螺旋式内置冷却水道结构。作为进一步改进方案，所述外壳和内壳为同一种材质构件，该材质为铝合金。作为进一步改进方案，所述外壳轴向长度和内壳轴向长度相等，两者相套采用过盈配合，过盈量为0.3～0.8mm。作为进一步改进方案，所述内壳外壁上预置的螺旋槽横截面为矩形或梯形或三角形。车载动力电机壳体内置冷却水道结构的密封方法，采用摩擦搅拌焊接工艺实现，具体操作按下列步骤进行：A、套合A1、首先，将成品外壳(1)整体加热，加热温度为280～320℃；A2、内壳(2)轴向压入外壳(1)内腔中，压入后形成的组合体两端面齐平。B、焊接B1、将外壳(1)与内壳(2)的组合体竖置并夹紧在工作台(5)上；B2、将朝下伸出的摩擦搅拌棒(4)以800～1200转/分钟作定轴旋转，并且将摩擦搅拌棒(4)的自由端垂直硬插入外壳(1)和内壳(2)朝上的结合缝(3)处，插入深度2～5mm；与此同时，工作台(5)载着外壳(1)与内壳(2)的组合体以100～200mm/min线速度旋转，在摩擦搅拌棒(4)和工作台(5)共同作用下完成环结合缝(3)的焊接；B3、拆下外壳(1)与内壳(2)的组合体，掉头安装并实施另一端面结合缝(3)摩擦搅拌焊接，具体工艺参数按工序B1和B2实施。C、车削C1、分别车削组合体两端面及内壳(2)内孔至设计尺寸。本专利技术与现有技术相比，具有以下积极效果：1、外壳罩套外壁置有螺旋槽的内壳，自然形成螺旋式内置冷却水道，该结构简单、合理、紧凑，制作也很容易；2、环内壳外壁的螺旋槽易实现切削成型加工，而且表面平整光洁，待内壳与外壳套合到位后形成的内置冷却水道畅通性好，热交换充分，此结构有利于电机壳体降温；3、经预热的外壳与常温的内壳同轴套合，待外壳冷却后形成束紧力固定内壳，此种过盈配合密封性好，可靠性强，为了进一步增强电机壳内置冷却水道的密封性，特对两端面上的结合缝实施焊接；4、因外壳和内壳用同一种材质制造，故结合缝可焊性好，形成的环焊缝金属组织密实；5、应用的摩擦搅拌焊接工艺特别适合铝质电机壳体结合缝的焊接，焊接不需要焊剂，也不需要填充焊材，环焊缝平整，质量可靠且稳定，生产效率高。附图说明图1是本专利技术结构剖面示意图。图2是图1的侧视图。图3是图1竖置在工作台上作端面结合缝摩擦搅拌焊接示意图。图4是外壳主视图。图5是图4的侧视图。图6是内壳主视图。图7是图6的侧视图。具体实施方式下面根据附图并结合实施例，对本专利技术作进一步说明。图1和图2所示的车载动力电机壳体内置冷却水道结构，它设在同轴套合的外壳1和内壳2结合部之间。所述外壳1如图4和图5所示为薄壁圆套筒，外壁两端分别设有与内孔呈切线方向连接的接口1.1。两只接口1.1全部用于外连接，即一端用于引入冷却水，另一端则作为经热交换的冷却水排出通道。外壳1内置的内壳2如图6和图7所示也是薄壁圆套筒，内壳2与外壳1套合采用过盈配合，本实施例为配套轿车的动力电机，因功率相对较小，电机壳体壁厚较薄，内壳2的外径仅大于外壳1内径0.30mm。为了实现内置冷却水道与外部连接的目的，本专利技术中的内壳2环外壁设有螺旋槽2.1，螺旋槽2.1始末端均为盲端，即螺旋槽2.1的始末端均位于两端面内侧的外壁上。本实施例中的螺旋槽2.1横截面如图6所示的矩形，内凹的螺旋槽2.1始末端位置分别对应外壳1预置的接口1.1处，由此构成设有外连接接口1.1的螺旋式内置冷却水道结构。本专利技术在内壳外壁设置上的螺旋槽2.1易于切削成型加工，切削成型的水道表面平整光洁，待内壳2与外壳1套合到位后形成的螺旋式内置冷却水道畅通性好，此结构有利于高效热交换，使得配套的电机壳体降温效率高。上述结构为套合结构，采用同一种铝合金材质制成的外壳1和内壳2轴向长度相等，套合到位后两端面齐平。此种套合结构在两端面分别留有外壳1与内壳2的结合缝3。为了进一步加强车载动力电机壳体内置冷却水道结构的密封，本专利技术在外壳1与内壳2热套合到位的基础上应用摩擦搅拌焊接工艺来密封结合缝3，具体方法按下列步骤进行：A、套合A1、首先，将成品外壳1整体加热，加热温度为300℃±20℃；A2、内壳2轴向压入外壳1内腔中，压入后形成的组合体两端面齐平。B、焊接B1、将外壳1与内壳2的组合体竖置并夹紧在工作台5上；B2、将朝下伸出的摩擦搅拌棒4以800-1200转/分钟作定轴旋转，摩擦搅拌棒4的自由端垂直插入外壳1和内壳2朝上的结合缝3处，本实施例插入深度为3mm；与此同时，工作台5载着外壳1与内壳2的组合体以100-200mm/min线速度旋转，在摩擦搅拌棒4和工作台5共同作用下完成环结合缝3的焊接；B3、拆下外壳1与内壳2的组合体，掉头安装并实施另一端面结合缝3摩擦搅拌焊接，具体工艺参数按工序B1和B2实施。C、车削C1、分别车削组合体两端面及内壳2内孔至设计尺寸，完成内置冷却水道的电机壳体制造。本专利技术采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车载动力电机壳体内置冷却水道结构，它设在同轴套合的外壳(1)和内壳(2)结合部之间；所述外壳(1)为薄壁圆套筒，外壁两端分别设有与内孔呈切线方向连接的接口(1.1)；其特征在于：置于外壳(1)内腔之中的内壳(2)设有环外壁的螺旋槽(2.1)，螺旋槽(2.1)始末端均为盲端，内凹的螺旋槽(2.1)始末端位置分别对应外壳(1)预置的接口(1.1)处，由此构成设有外连接接口(1.1)的螺旋式内置冷却水道结构。

【技术特征摘要】
1.一种车载动力电机壳体内置冷却水道结构，它设在同轴套合的外壳(1)和内壳(2)结合部之间；所述外壳(1)为薄壁圆套筒，外壁两端分别设有与内孔呈切线方向连接的接口(1.1)；其特征在于：置于外壳(1)内腔之中的内壳(2)设有环外壁的螺旋槽(2.1)，螺旋槽(2.1)始末端均为盲端，内凹的螺旋槽(2.1)始末端位置分别对应外壳(1)预置的接口(1.1)处，由此构成设有外连接接口(1.1)的螺旋式内置冷却水道结构。2.根据权利要求1所述的车载动力电机壳体内置冷却水道结构，其特征在于：所述外壳(1)和内壳(2)为同一种材质构件，该材质为铝合金。3.根据权利要求1所述的车载动力电机壳体内置冷却水道结构，其特征在于：所述外壳(1)轴向长度和内壳(2)轴向长度相等，两者相套采用过盈配合，过盈量为0.3～0.8mm。4.根据权利要求1所述的车载动力电机壳体内置冷却水道结构，其特征在于：所述内壳(2)外壁上预置的螺旋槽(2.1)横截面为矩形。5.根据权利要求1所述的车载动力电机壳体内置冷却水道结构，其特征在于：所述内壳(2)外壁上预置的螺旋槽(2.1)横截面为梯形。6.根据权利要求1所述的车载动力电机壳体内置...

【专利技术属性】
技术研发人员：林文清，杨立山，
申请(专利权)人：高邮市高农机械配件有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32