用于电机的冷却套的制造方法和用于电机的冷却套与流程
本发明涉及一种用于制造用于电机的冷却套的方法，所述冷却套由内部部分和至少部分包围所述内部部分的外部部分组成，内部部分和外部部分共同限定设计用于容纳冷却流体的空腔并且具有朝向彼此的密封面，其中，在将内部部分布置在外部部分中之前或者之后，将密封材料这样布置在第一密封面上，使得在安装状态下在布置于第一密封面上的密封材料与第二密封面之间形成缝隙，并且接着，至少由载体基质和膨胀附加物组成的密封材料由于膨胀附加物的升温膨胀进入相对于安装状态膨胀的使用状态，在所述使用状态下，所述缝隙通过密封材料的体积增加量填充并且空腔由布置在密封面之间的密封材料流体密封地密封。
本发明还涉及一种通过这种方法制造的用于电机的冷却套。
背景技术：
具有高功率的电机通常配备有适当的冷却系统。用于混合驱动器的电机对于用作汽车的行驶驱动器尤其也配设有这种冷却系统。批量地实现和制造这种冷却系统通常耗费较高。这导致相应的成本。因此力求能够以尽可能小的制造耗费制造适合用于电机的冷却系统。
此外较为重要的是，电机的冷却系统总是具有较高效率。这大量地通过以下方式实现，即在冷却系统的冷却通道中提供较大的热传导面，以便实现最佳的冷却效果。
高效的冷却尤其可以通过液态的流动的冷却剂实现。所述冷却剂需要充分密封地封闭在相应的冷却系统中。只有这样才能够持久地避免冷却剂损失。
轴承盖与冷却套之间的密封迄今通过平面密封垫或者通过液体密封剂实现。然而，这些密封系统可能在高压和高温下导致问题。此外，在将密封件布置在套表面上时存在这样的风险，即密封型面在将内部部分引入外部部分时受损或者用于施加的密封料要求计量过程。
按照本文开头所述类型的用于制造用于电机的冷却套的方法已经由de102013006623a1已知。冷却套由内部部分和外部部分组成，它们共同限定用于冷却流体的空腔。为了密封空腔，设有包含膨胀附加物的密封材料，其由于升温到膨胀温度而这样膨胀，从而流体密封地封闭内部部分和外部部分的密封面之间的空隙。升温可以通过直接集成在密封材料中的电阻丝实现。
由涉及用于制造电动机的方法的de102012023868a1已知，通过升温触发具有发泡剂的载体材料的起泡过程。这种升温通过将整个由转子芯或定子芯和多个永磁体组成的构件置入炉中或者通过置入热池中实现。备选地，升温也可以通过借助红外热辐射器的局部加热实现。
在内部部分与外部部分之间实现密封的密封面必须相对较大，以确保工艺可靠的持久的密封并且避免冷却流体在电机运行中损失。为了将炉中或者热池中的密封材料升温到相应的膨胀温度，整个冷却套和必要时已经布置在冷却套中的钉子必须升温到所述膨胀温度。这导致制造冷却套时的生产周期显著延长并且因此成本非常高。
而通过红外辐射器的局部升温需要能够相应地接近布置在内部部分与外部部分之间的密封材料。并非总能借助红外热量辐射器直接地照射到处于内部或者至少部分被遮盖地布置的密封材料。此外通过红外辐射不能确保密封材料的均匀升温，因此密封材料也不能均匀地膨胀，这导致不能流体密封地封闭空腔并且由此冷却液可能流出冷却套。
通过布置在密封材料中的电阻丝的升温要求事先高成本地制造这种密封材料。由于密封材料为了容纳和定位电阻丝必须具有相应的形状稳定性，所以密封材料必须设计为形状稳定的型材体。而将电阻丝用于加热可自由变形的密封料以产生任意的空间轮廓是不可能的。由于必须向电阻丝输入电能，所以其需要相应的电接口，因此对于布置在内部或者只能有限地接触到的密封材料，不考虑采用电阻丝来加热密封材料。
技术实现要素：
因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于制造电机的冷却套的经济方法，借助所述方法能够确保冷却套具有可重复再现的、工艺可靠的密封性。还应提供一种冷却套，其能够经济地制造并且具有工艺可靠的可重复再现的密封性。
该技术问题按本发明通过一种用于制造用于电机的冷却套的方法解决，所述冷却套由内部部分和至少部分包围所述内部部分的外部部分组成，内部部分和外部部分共同限定设计用于容纳冷却流体的空腔并且具有朝向彼此的密封面，其中，在将内部部分布置在外部部分中之前或者之后，将密封材料这样布置在第一密封面上，使得在安装状态下在布置于第一密封面上的密封材料与第二密封面之间形成缝隙，并且接着，至少由载体基质和膨胀附加物组成的密封材料由于膨胀附加物的升温膨胀进入相对于安装状态膨胀的使用状态，在所述使用状态下，所述缝隙通过密封材料的体积增加量填充并且空腔由布置在密封面之间的密封材料流体密封地密封，本发明建议，膨胀附加物的升温通过嵌入密封材料中并且能通过施加交变磁场被感应升温的磁性颗粒实现。
按照本发明提供一种用于制造用于电机的冷却套的方法，其中，膨胀附加物的升温通过嵌入密封材料中并且通过施加交变磁场可感应升温的磁性颗粒实现。通过施加感应频率在khz范围内的交变磁场或者交变电场，将能量引入磁性颗粒中并且通过涡流损耗或者磁损耗转化为热。随即通过所述热使膨胀附加物相应地升温。在达到根据所使用的膨胀附加物处于125°至180°之间的膨胀温度时，密封材料开始膨胀。通过磁性颗粒的感应升温，密封材料或者密封材料中的膨胀附加物非常快地升温(可高达6000k/min)，因此制造冷却套的生产节拍或生产周期可以保持非常短。由此实现对制造成本的优化，因此可以提供用于制造冷却套的经济的方法。通过均匀地分布在载体基质中的磁性颗粒也实现了膨胀附加物的均匀升温，由此使密封件均匀地在空隙中膨胀并且工艺可靠和可重复再现地密封冷却套。即使是不能直接接触到的、例如处于内部的或者至少部分被遮盖的密封材料也可以借助按照本发明的方法升温并且膨胀。
作为磁性颗粒例如考虑制造商“lanxess”的产品“
业已证明特别适宜的是，能够被感应升温的磁性颗粒具有80至90nm的平均颗粒直径。由此实现了颗粒在密封材料的载体基质中的均匀分布，而不会不利地改变载体基质的性能。磁性颗粒的均匀分布实现了快速的升温速率和密封材料的均匀升温。
此外规定，所述能够被感应升温的磁性颗粒在密封材料中具有10％至30％的重量百分比浓度。所述浓度足够用于使载体基质中的膨胀附加物快速地并且可重复再现地升温至期望的膨胀温度，而不会负面地影响载体基质的密封的弹性性能。剩余的70％至90％的重量百分比的质量份额由载体基质和膨胀附加物构成，其中，剩余的质量份额的5％至10％的重量百分比由膨胀附加物构成。
业已证明特别有利的是，施加具有50至800khz的感应频率的交变磁场。所述频率范围足够用于使磁性颗粒在较短时间间隔内升温至期望的温度。在此，感应频率可以根据所使用的磁性颗粒、密封材料中的颗粒浓度、所使用的膨胀附加物或者所需的膨胀温度水平、所需的升温速率以及所使用的载体基质进行适配。
另一按照本发明的特征在于，所述密封材料作为膏状的涂料、作为粉末涂料或者作为薄膜施加在至少一个密封面上。作为膏状涂料的施加尽管要求计量过程，但尤其适用于产生任意的空间密封轮廓。而粉末涂料和薄膜能够特别简单和快速地以定义的厚度布置在相应的密封面中。
尤其是弹性聚合塑料适用于作为载体基质，其中，特别好的密封效果和可重复再现的密封材料膨胀可以通过以下方式确保，即，使用由热塑性的高性能塑料或者交联的、尤其是热固性(duromere)塑料构成的载体基质。作为热塑性的高性能塑料或者高温聚合物尤其考虑聚苯硫醚(pps)、聚醚酰亚胺(pei)、聚醚酮酮(pekk)、聚醚醚酮(peek)、聚亚苯基砜(ppsu)、聚砜(psu)和聚醚砜(pes)。作为热固性系统尤其可以使用ep树脂和硅树脂。
此外规定，将膨胀的微型球用作膨胀附加物，在将密封材料布置在第一密封面上时，所述微型球已经包含在密封材料中。也就是密封材料在施加在密封面上时由载体基质、能感应升温的磁性颗粒和微型球或者微型空心球体构成。
微型球由气密的微型空心球体构成，其中包夹有发泡剂。微型空心球体在达到膨胀温度时由于处于微型空心球体内的发泡剂的蒸发或者膨胀而不可逆地膨胀。即使在发泡剂冷却之后，微型空心球体也保持其膨胀的形状。在微型空心球体的体积增加的情况下，弹性的密封材料也膨胀。因为微型空心球体不可逆地膨胀，所以密封材料也保持其膨胀的形状。密封材料具有封闭式泡沫结构。
作为微型球例如可以使用akzonobel公司的产品
备选地可能有利的是，将气态的发泡剂用作膨胀附加物，其中，密封材料在布置于第一密封面上之后被气态的发泡剂充满。作为气态的发泡剂尤其考虑二氧化碳(co2)。在此，首先将由载体基质和可感应升温的颗粒组成的密封材料施加在相应的密封面上。接着用二氧化碳填充密封材料，直至其被co2充满。通过磁性颗粒之后由于交变磁场的升温，导致聚合物基质的软化和载体基质与二氧化碳之间的相分离，二氧化碳从密封材料中漏出并且因此形成孔。由此使得载体基质或者密封材料膨胀，因此其起泡并且填充密封面之间的整个空隙并且流体密封地密封。在使用通过这种装填有膨胀附加物的例如由pps构成的载体材料时，可以达到密封材料的原始尺寸的高达600％的膨胀度。
如上所述，提供了一种用于制造冷却套的经济廉价的方法，借助所述方法可以确保冷却套的可重复再现的工艺可靠的密封。通过密封材料的膨胀的弹性材料，可以在冷却套的内部部分与外部部分之间进行公差补偿。密封材料的柔韧性或弹性还实现了例如定子的之后的接合过程，而不会将固有应力导入冷却套或者电机中。不用担心膨胀的密封材料的收缩，因为微型球以及高温聚合物泡沫是形状稳定的。所述方法可以用于冷却系统中的所有可考虑的金属的、非金属的、类型相同和类型不同的材料组合。
后一个提到的技术问题通过一种用于电机的冷却套解决，所述冷却套通过前述方法制造。
配有这种冷却套的电机不只可以是电动机，也可以是发电机。除了旋转驱动器，也可以为线性驱动器配设这种冷却套。
附图说明
本发明可有多种实施形式。为进一步阐述本发明的基本原理，附图示出并且在以下描述了一种实施形式。在附图中：
图1示出用于电机的冷却套的示意图；
图2示出剖切具有冷却套的电机得到的剖面的示意图；
图3示出用于制造冷却套的方法的第一实施形式的靠前的工作步骤的示意图；
图4示出用于冷却套的密封材料的局部的放大示意图；
图5示出图3所示的方法的另一工作步骤的示意图；
图6示出图3和图5所示的方法的另一工作步骤的示意图；
图7示出图3、图5和图6所示的方法的另一工作步骤的示意图；
图8示出用于制造电机的冷却套的变型方法的靠前的工作步骤的示意图；
图9示出图8所示的方法的另一工作步骤的示意图；
图10示出图8和图9所示的方法的另一工作步骤的示意图；
图11示出图8至图10所示的方法的另一工作步骤的示意图；
图12示出图8至图11所示的方法的另一工作步骤的示意图；
图13示出图8至图12所示的方法的另一工作步骤的示意图。
具体实施方式
图1和图2显示借助按照本发明的方法制造的用于电机2的冷却套1的不同视图。冷却套1由也称为定子载体的内部部分3和遮盖内部部分3的敞开冷却结构的外部部分4组成。内部部分3和电机2的定子5相对彼此不可移动地相互连接。而电机2的只在图2中示出的转子6围绕旋转轴线8可相对于定子5和定子5中的冷却套1旋转地布置。定子5和内部部分3的连接通常通过摩擦配合式连接或者形状配合式连接实现。包夹在内部部分3与外部部分4之间的空腔7用作用于冷却流体的通道。在内部部分3和外部部分4的分别对置的密封面9、10之间分别布置有密封材料11，其完全填充相应的密封面9、10之间的径向孔隙12并且由此流体密封地封闭设置用于供冷却流体通流的空腔7。
以下根据图3至图7简短描述用于制造冷却套1的按照本发明的方法的第一实施形式。在前置的工作步骤中，电机2的定子5首先形状配合地和/或摩擦配合地固定在由内部部分3限定的空腔13中。在接着将容纳定子5的内部部分3布置在外部部分4的空腔14中之前，在内部部分3的每个密封面9上分别施加密封材料11。图3显示如何在施加密封材料11之后将外部部分4和内部部分3组合。在此在外部部分4与内部部分3之间进行的相对运动通过两个箭头15表示。
图4示出设置用于密封空腔7的密封材料11。所述密封材料11由聚合的弹性载体基质16、膨胀附加物17和可感应升温的磁性颗粒18组成，所述膨胀附加物17在第一次达到确定的膨胀温度之时和/或之后不可逆地膨胀。膨胀附加物17可以由可膨胀的微型球19或者气体密封的微型空心球体组成，其中包夹有发泡剂20。在将微型球19用作膨胀附加物17时，它们与可感应升温的磁性颗粒18相同地已经包含在载体基质16或者密封材料11中，尤其是均匀地分布在之中。备选地，膨胀附加物17也可以通过气态的发泡剂，尤其是二氧化碳(co2)构成，其中，密封材料11在布置在内部部分3的密封面9上之后才被气态的发泡剂装载和充满。
图5示出定位在外部部分4的空腔14中的内部部分3，其中，外部部分4与内部部分3共轴地布置并且在所示的装配状态下完全将其包围。在布置在内部部分3的第一密封面9上的密封材料11与外部部分4的对置的第二密封面10之间沿径向形成环绕的(空气)缝隙21。在膨胀附加物17由气态的发泡剂(co2)构成的情况下，由载体基质16和磁性颗粒18组成的密封材料11接着通过所述缝隙21被气态的发泡剂装载和充满。在将膨胀的微型球19用作膨胀附加物17时，微型球在将密封材料11布置在密封面9上之时已经处于密封材料11中。
接着通过施加具有50至600khz的感应频率的交变磁场或者交变电磁场，这样使磁性颗粒18升温，使得围绕颗粒18布置的膨胀附加物17升温到其约为160℃的膨胀温度。在达到所述膨胀温度时，膨胀附加物17开始膨胀。由此使密封材料11膨胀23，所述膨胀主要沿相对于旋转轴线8的径向进行，如其通过两个箭头所示。
图6示出密封材料11的进一步膨胀23。在此，缝隙21相对于图5所示的状态已经明显减小。
图7示出在到达外部部分4的密封面10时密封材料11的膨胀23对于冷却套1的作用。图5和图6所示的处于密封材料11和密封面10之间的缝隙21被密封材料11的体积增加量完全封闭。内部部分3与外部部分4的彼此对置的密封面9、10之间的空隙12被完全填充，因此空腔7在图7所示的使用状态下被流体密封地密封。延展的或者膨胀的密封材料11在冷却套1的内部部分3和外部部分4上施加压力24，其通过多个箭头可视化地显示。由此，内部部分3和外部部分4的公差偏差和变形被补偿并且进行内部部分3和外部部分4的对中。空腔7可以在关闭交变电磁场22之后供冷却流体通流。
图8至图13示出按照本发明的用于制造冷却套1的方法的第二实施形式。在此，首先制造由内部部分3和外部部分4组成的冷却套1，并且定子5在制造冷却套1之后才形状配合地或者摩擦配合地定在冷却套1中。在所述方法中，如图8所示，首先将密封材料11施加在内部部分3的密封面9上，并且接着将内部部分3和外部部分4相组合。在外部部分4与内部部分3之间在此进行的相对运动通过两个箭头15表示。密封材料11在此设计为环形的型材体，例如o形环。
所述方法的在图9至图11中所示的第二实施形式的方法流程基本上相当于已经根据图5至图7所述的按照本发明方法的第一实施形式的方法流程。为了避免重复，在此可以明确地参考相关附图的相关描述。
图12示出，定子5如何在制造冷却套1之后布置在内部部分3的空腔13中。定子5和内部部分3的在此进行的相对运动通过两个箭头25表示。
在图13中示出与内部部分3摩擦配合地相连的定子5。在摩擦配合地固定时产生的扭曲变形通过柔性的密封材料11的弹性补偿，而不会在冷却套1或者电机2中产生附加的固有应力。
附图标记清单
1冷却套
2电机
3内部部分
4外部部分
5定子
6转子
7空腔
8旋转轴线
9密封面
10密封面
11密封材料
12空隙
13空腔
14空腔
15箭头
16载体基质
17膨胀附加物
18磁性颗粒
19微型球
20发泡剂
21缝隙
22交变磁场
23延展或膨胀
24压力
25箭头
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！