其中嵌入有无泄漏流体通道的马达壳体的制作方法

1.本发明涉及一种包括流体通道的马达壳体，更具体地，涉及一种马达壳体，其中在马达壳体的纵向方向上嵌入有无泄漏流体通道，并且至少一个无泄漏流体通道被设置为冷却流体流过的冷却流体通道。


背景技术：

2.通常，电动车辆(ev)表示其中主要使用电池的电力来驱动ac马达或dc马达并因此获得动力的车辆。ev大致分为电池电动车辆和混合动力电动车辆，它们对于本发明所属领域的普通技术人员(以下称为“本领域普通技术人员”)而言是众所周知的。这里，电池不限于镍镉电池、镍氢电池、锂基电池、燃料电池等，并且通常可以被认为是包括能够向产生动力的马达提供电力的任何能量储存装置。
3.作为这些车辆的主要部分的马达将电能转换为旋转能，并且包括壳体、安装在壳体中的定子以及以能围绕其旋转轴旋转的方式插入到定子中的转子。
4.同时，马达在运转过程中经历从转子和定子产生高温热。如果以这种方式使马达内部的线圈的温度升高，则存在马达的驱动和能量产生效率急剧降低以及零件损坏的担忧。动力损失是由马达的驱动和发电效率的急剧降低引起的，这可能是降低相关应用电源系统的效率的因素。
5.为了防止该问题，马达被构造为对其进行冷却以能够维持其高驱动转矩及效率。到目前为止，已经主要应用了一种技术，该技术用于分别铸造内壳体和外壳体，并且压力装配并密封或焊接内壳体和外壳体，使得在内壳体和外壳体之间设置冷却通道。
6.然而，传统的马达冷却技术具有以下问题：当在内壳体与外壳体之间产生配合间隙时，冷却流体泄漏出来从而降低冷却效率，而当由于流体通道的设计的低自由度造成将输入阶段和输出阶段的流体通道设置为彼此交叉时，产生热串扰。
7.现有技术文献
8.专利文献
9.(专利文献1)日本注册专利第5613453号
10.(专利文献2)韩国专利公开第10
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2016
‑
0047809号
11.(专利文献3)美国注册专利第7965002号


技术实现要素：

12.技术问题
13.本发明旨在提供一种马达壳体，在该马达壳体中嵌入有无泄漏冷却流体通道，该无泄漏冷却通道可增强冷却效果，实现流体通道的完全密封并防止热串扰现象。
14.此外，本发明旨在提供一种马达壳体，在该马达壳体中可以稳定地成型冷却流体通道并且使能够在与定子联接的联接表面上发生的孔缺陷最少化。
15.问题的解决方案
16.为了实现上述目的，根据本发明的实施方式的马达壳体是包括至少一个无泄漏流体通道的马达壳体，
17.其中嵌入有内部支撑件，该内部支撑件具有用于在内部支撑件中容纳定子的圆形结构，并且在该内部支撑件中集成有包括在内部支撑件的外表面中呈螺旋形状的无泄漏流体通道的高压压铸芯，并且至少一个无泄漏流体通道被设置为冷却流体流过的冷却流体通道。
18.这里，可以在内部支撑件的外表面中形成用于引导高压压铸芯的缠绕的螺旋安置凹部。
19.此外，可以将定子或转子插入到内部支撑件中，并且可以将盖固定到马达壳体的上表面上。
20.根据本发明的另一个可变形的实施方式的马达壳体包括：
21.内部支撑件，其具有用于在其中容纳定子的圆形结构；以及
22.高压压铸芯，其包括一个或多个无泄漏流体通道并以螺旋形状围绕内部支撑件的外表面一体地缠绕。
23.发明的有益效果
24.根据本发明的包括无泄漏流体通道的马达壳体提供以下效果。
25.第一，可以实现没有诸如空气等冷却流体的泄漏的流体通道的完全密封，因此可以保持和改善冷却性能。
26.第二，在相关技术中，由于压铸后的单独后处理、包括与密封有关的部件的密封工作等，因此过程复杂并且制造成本高。相比之下，根据本发明，挤压管被加工并用作压铸芯，从而被插入注射到用于马达壳体的模具中。因此，可以减少生产时间，并且可以降低制造成本，因此其具有生产性。
27.第三，与由于冷却流体的区域狭窄并且冷却流体的入口和出口在同一条线上而降低了冷却效果的相关技术不同，本发明将冷却流体的入口和出口的位置分开，因此可以改善冷却效果。
28.第四，在根据本发明的实施方式的马达壳体制造方法中，由于高压压铸工艺是在将高压压铸芯一体地缠绕在被制造为具有高密度的内部支撑件的外表面上之后执行的，因此具有稳定地成型螺旋形冷却流体通道的优点。此外，由于使在内部支撑件的内表面(即，与定子联接的联接表面)上可能出现的孔缺陷最少化，因此具有可以显著降低马达壳体的材料缺陷率的优点。
附图说明
29.图1是根据本发明的实施方式的马达壳体的立体图。
30.图2a和图2b分别是图1所示的马达壳体的俯视图和仰视图。
31.图3a和图3b分别是图1所示的马达壳体的左侧视图和右侧视图。
32.图4a和图4b分别是图1所示的马达壳体的主视图和后视图。
33.图5是图2a所示的马达壳体的沿着线a
‑
a截取的截面图。
34.图6是图4a所示的马达壳体的沿着线b
‑
b截取的截面图。
35.图7是示出用于制造图1所示的马达壳体的部件的分解立体图。
36.图8是示出用于本发明的马达壳体的高压压铸芯的例子的立体图。
37.图9是示出用于本发明的马达壳体的高压压铸芯的另一个例子的立体图。
38.图10是示出用于制造根据本发明的另一个实施方式的马达壳体的内部支撑件150的形状的例子的视图。
具体实施方式
39.在下文中，将参照附图描述本发明的示例性实施方式。然而，与本发明的要旨无关的一些部件可以被省略或压缩。省略的部件不一定是本发明中不必要的部件，而可以由本发明所属领域的普通技术人员组合使用。
40.<马达壳体的实施方式>
41.图1是根据本发明的实施方式的马达壳体的立体图。图2a和图2b分别是图1所示的马达壳体的俯视图和仰视图。图3a和图3b分别是图1所示的马达壳体的左侧视图和右侧视图。图4a和图4b分别是图1所示的马达壳体的主视图和后视图。
42.如图1至图4b所示，根据本发明的实施方式的马达壳体100包括无泄漏流体通道200。
43.图5是图2a所示的马达壳体的沿着线a
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a截取的截面图，图6是图4a所示的马达壳体的沿着线b
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b截取的截面图。从通过举例所示的图5和图6可以看出，无泄漏流体通道200在马达壳体100的纵向方向上以螺旋形状嵌入。这是为了增加对马达壳体的冷却效果，并且无泄漏流体通道可以沿着马达壳体100的内周以右旋或左旋的螺旋方向周向地缠绕，并且可以在马达壳体100的纵向方向或高度方向上以设定的间隔(螺距)堆叠。
44.如图1至图6所示，流体通道200可被构造为双流体通道。双无泄漏流体通道200包括内部通道200a和外部通道200b，其中内部通道200a被设置为冷却流体通道，以使其冷却流体流动。马达壳体100的容纳空间101通过冷却流体的流动而被冷却。外部通道200b可以用于其他目的。
45.图1示出的两个通道端口210和220是无泄漏流体通道200的端部，并且用作冷却流体的入口。同时，尽管未在附图中示出，但是泵通过上通道端口210和下通道端口220连接至马达壳体100，以使冷却流体强制流动。因此，例如，泵的操作由控制器控制，并且可以考虑冷却流体的流体特性和冷却功能来调节冷却流体的流量。这里，理所当然的是，控制器可以通过根据预设的设定值来控制泵，或者通过检测冷却流体的温度的温度传感器的冷却流体的温度等来控制泵，从而控制冷却流体的流量和流速。
46.这里，冷却流体可以流入上通道端口210并从下通道端口220流出。相反，冷却流体可以流入下通道端口220并从上通道端口210流出。
47.同时，冷却流体可以包括用于冷却目的的各种流体，例如冷却剂、众所周知的制冷剂、空气等。例如，易于处理并且冷却效率和流动性优异的冷却剂可用作冷却流体。
48.图7是示出了用于制造图1所示的马达壳体的部件的分解立体图。
49.举例来说，如图7所示，将定子300、下转子轴承410、转子400和上转子轴承420插入到根据上述实施方式的马达壳体100中，并且将盖500固定到马达壳体100的上表面上。由此，可以完成整个马达壳体。
50.根据该实施方式，马达壳体100的流体通道200可以具有四边形横截面。这仅是一
个例子，并且不言而喻，在不脱离本发明的权利要求及其等同物的情况下，马达壳体100的结构和形状可以以各种方式形成。
51.<用于制造马达壳体的高压压铸芯>
52.可以使用高压压铸工艺在马达壳体100中形成流体通道200，并且在执行压铸时被插入到模具中以形成铸件的内部形状的部件被称为芯。芯应具有足够的机械强度，以在铸造过程中抵抗熔融金属(熔体)的热量和压力而保持其形状，并且应相对容易断裂，以便在铸造后易于从铸件去除。砂、热固性树脂(例如，泡沫)和盐通常用作这种芯的材料。
53.在相关技术中，这种内部处于空的状态的芯具有如下问题：在高压铸造期间，芯可能会在熔体的压力下变形。为了解决这个问题，通常使用在芯的主体内包括填充层的高压压铸芯。
54.再次参照图7，用于制造根据本发明的马达壳体的高压压铸工艺的示例性芯600a是包括在马达壳体100的纵向方向上以螺旋形状嵌入的无泄漏流体通道200的金属管。用填充物填充无泄漏流体通道200，并且在以双重方式构造无泄漏流体通道200的情况下，可以用填充物填充其通道200a和200b。
55.填充物的实例包括盐、氧化镁、钢丝网等，但不限于此。也可以使用砂、陶瓷珠和有机化合物。这些材料可以单独使用或组合使用。
56.高压压铸芯不限于上述那些。图8是示出与用于本发明的马达壳体的高压压铸芯的上述例子不同的例子的立体图。图9是示出用于本发明的马达壳体的高压压铸芯的另一个例子的立体图。图10是示出用于制造根据本发明的另一个实施方式的马达壳体的内部支撑件150的形状的例子的视图。
57.首先，图8所示的芯600c示出了一个例子，其中由芯形成的单个流体通道的截面是四边形的，并且包括上通道端口210c和下通道端口220c。
58.接下来，图9所示的芯600b示出了一个例子，其中由芯形成的单个流体通道的截面是圆形的，并且包括上通道端口210b和下通道端口220b。
59.在本发明中使用的高压压铸芯600a、600b和600c优选连续地无接缝地设置。
60.在这种高压压铸芯中的填充物优选为粉末或颗粒类型材料，即使温度直到高于室温的特定范围的变化，该材料的物理性质也几乎不表现出变化。
61.<使用高压压铸工艺制造马达壳体的方法>
62.下面将描述使用高压压铸工艺制造根据本发明的马达壳体的方法(以下称为“马达壳体制造方法”)。
63.再次参照图7，根据本发明的马达壳体制造方法首先包括将高压压铸芯600a一体地组装的第一步骤，该高压压铸芯600a包括在马达壳体100的纵向方向上以螺旋形状嵌入的无泄漏流体通道200以及内部支撑件150。可以预先铸造和成形或以例如在挤压成型之后对安置凹部152后加工的方式形成的内部支撑件150具有圆形结构(可以变形以适合定子和马达的形状)以容纳定子300，并且经由下文将描述的高压压铸工艺而被嵌入(集成)在马达壳体100中。
64.作为参考，用于引导高压压铸芯600a缠绕的螺旋安置凹部152形成在内部支撑件150的外表面上。优选使用具有强刚度的内部支撑件150以使高压压铸芯600a在稳定定位的同时进行成型，而不会因高压而引起形状变形。此外，通过使用内部支撑件150，可以使在定
子300的接触表面上可能出现的孔缺陷最少化。可以在使用高密度挤出物成型内部支撑件150以使孔缺陷最少化之后通过后处理形成安置凹部152，并且可以使用具有高密度的熔体来形成内部支撑件150。当然，如图10所示，挤出的挤出物本身可以用作内部支撑件150。在这种情况下，安置凹部152的后处理是不必要的。
65.同时，在第一步骤中，用填充物填充无泄漏流体通道200a和200b。在日本专利第5613453号(专利文献1)中公开的相关技术中，需要一种通过搅拌放入金属管中的砂以及粘合剂来获得含有粘合剂的砂的含有粘合剂的砂形成方法，粘合剂粘合砂并在所需温度下从结合状态返回到未结合状态。根据本发明，工艺方面的优点在于，不必搅拌填充物(支撑材料)和粘合剂。此外，根据专利文献1，在将含有粘合剂的砂填充到金属管中并使其硬化后，用盖密封金属管，从而获得填充有粘合剂的芯。根据本发明，由于通过使用粘结剂仅使金属管的相对两端部处的填充物硬化来获得芯，因此金属管可以不用帽密封。
66.也就是说，在本发明中使用的高压压铸工艺中，不必搅动粘合剂，并且金属管的相对两端部不必用帽密封。
67.接下来，根据本发明的马达壳体制造方法包括第二步骤：用熔融金属填充马达壳体100的外侧(即，用于形成马达壳体的马达壳体铸造模具(未被示出)的内部)，以包围高压压铸芯600a的外周表面，并形成其中嵌入有无泄漏流体通道200的马达壳体100。举例来说，马达壳体100如图7所示。
68.具体而言，在将集成到内部支撑件150中的高压压铸芯600a插入并设置在马达壳体铸造模具中之后，在高压条件下在马达壳体铸造模具的内表面与被集成到内部支撑件150中的高压压铸芯600a之间填充熔体。由此，可以形成其中嵌入有无泄漏流体通道的马达壳体100。
69.同时，在上述第二步骤之前，可以进一步添加预先加热高压的压铸芯600a以防止由熔融金属和高压压铸芯600a之间的热膨胀引起的裂纹的步骤。
70.在执行第二步骤之后，可以去除填充物以完全形成流体通道200。
71.接下来，根据本发明的马达壳体制造方法还可以包括将定子300和转子400插入到马达壳体100中的第三步骤。
72.在韩国专利公开第10
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2016
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0047809号(专利文献2)中公开的相关技术中，需要将定子芯插入并设置在马达壳体铸造模具中的工艺。根据本发明，具有的优点在于，在根据本发明的马达壳体的压铸之后，可以容易地组装定子。因此，根据专利文献2，在马达壳体铸造模具的内表面与定子芯的外表面之间设置另一个芯。相比之下，根据本发明，将熔体注入到马达壳体铸造模具的内表面与内部支撑件之间，从而马达壳体铸造模具的内表面内部的高压压铸芯和内部支撑件可以集成并嵌入到马达壳体中。
73.在第三步骤中，将下转子轴承410和上转子轴承420设置在转子400的下侧和上侧，以能够辅助转子的支撑。这种轴承构造是本领域普通技术人员众所周知的。
74.此外，例如，定子300可以通过收缩装配工艺而插入。
75.在第三步骤之后，根据本发明的马达壳体制造方法还可以包括将盖500固定到马达壳体100的上表面上，从而使定子300和转子400容纳在马达壳体100中的第四步骤。
76.在本发明的所有上述实施方式中，根据本发明的实施方式的马达壳体具有可以保持和改善冷却性能的优点。
77.此外，在根据本发明的实施方式的马达壳体中，在现有技术中未公开的本发明的独特部件(例如挤压管)被加工并用作压铸芯。由此，由于将挤压管进行插入注入到马达壳体的模具中，因此可以减少生产时间和制造成本。
78.此外，在根据本发明的实施方式的马达壳体中，由于高压压铸工艺是在将螺旋形高压压铸芯一体地缠绕在定子被容纳其中的内部支撑件150的外表面中之后执行的，因此存在稳定地成型螺旋形的流体通道的优点。此外，由于使用了具有高密度的内部支撑件150，因此可以使可能在内部支撑件150的内表面上出现的孔缺陷最少化。结果，具有可以显著降低马达壳体的材料缺陷率的优点。
79.仅出于说明性目的公开了本发明的上述示例性实施方式，并且在不脱离本发明的思想和范围的情况下，本领域普通技术人员可以进行各种校正、变更和添加。这些校正、变更和添加可以被认为落入本发明的权利要求的范围内。
80.附图标记的说明
81.100：马达壳体
82.101：容纳空间
83.150：内部支撑件
84.200：无泄漏流体通道
85.200a：内部通道
86.200b：外部通道
87.210、210b，210c：上通道端口
88.220、220b、220c：下通道端口
89.300：定子
90.400：转子
91.410：下转子轴承
92.420：上转子轴承
93.500：盖
94.600a、600b、600c：高压压铸芯