用于电马达的壳体、包括该壳体的电马达以及用于制造该壳体的方法与流程

本发明涉及电马达领域的创新。更具体地，本发明涉及用于具有流体冷却系统、尤其是液体冷却系统的电马达的壳体。

背景技术：

1、与吸热式引擎(endothermic engines)相比，电马达具有显着更高的效率。然而，这种类型的马达也将所吸收的部分电力转化为热量，这往往会加热马达的部件。既通过绕组中电流的焦耳效应产生热量，也因摩擦产生热量，例如因支承转子的轴承中的摩擦产生热量。

2、通过用键固定在转子上并且产生穿过壳体的气流的风扇对许多电马达进行空气冷却。在某些应用中，这要么无法实施，要么不充分。

3、由液体冷却剂(例如，水)冷却的电马达也是已知的。

4、us2016/0087509公开了一种用于冷却电马达的定子绕组的端部部件的结构。该冷却结构包括多个环形件，这些环形件相互堆叠并且容纳在圆筒形壳体中，该圆筒形壳体限定了用于该环形件的环形座。壳体与插入其中的环形件一起与电马达的定子同轴地安装在该定子上，以便围绕从定子的铁磁芯突出的定子绕组的部分。

5、us2019/0173332公开了一种电马达的定子，所述定子具有由多个相互堆叠的叠片形成的芯部。叠片设有形成用于冷却定子芯的通道的开口。

6、在us2019/0157923中公开了类似的解决方案。

7、这些已知的结构用于冷却定子而不是整个马达，因此并不令人满意。

8、特别地，用于汽车的电马达具有非常高的电压和功率，并且必须通过液体冷却剂来冷却，以为了具有高效率。

9、因此，生产具有液体冷却系统的电马达将是有用的，所述液体冷却系统在散热效率和构造(例如，密封件)的简易性方面都比现有系统更优良。

10、因此需要为电马达提供这样的冷却系统，所述冷却系统比空气冷却系统更有效或者在任何情况下都可替代空气冷却系统。

技术实现思路

1、根据一方面，提供了一种用于电马达的壳体，所述壳体包括用于液体冷却剂的回路。冷却回路是通过将由片材制成的环形件相互堆叠并且例如通过钎焊接合在一起构建而成。这些环形件具有狭槽，当这些环形件相互堆叠并且接合在一起时，所述狭槽限定一个或多个冷却通道。

2、更具体地，在本文描述的实施例中，壳体包括沿着壳体的纵向轴线相互对准的多个第一环形件。这些环形件接合在一起以形成壳体的中央体，电马达的定子和转子容纳在所述中央体内。

3、冷却的壳体还具有用于支承转子的轴承的座。座可以与壳体及壳体的盖制成为单件或者所述座可以安装在壳体上。从下文的描述中显而易见的是，轴承座可以至少部分地通过使用与用于形成壳体主体的冷却通道的技术类似的技术形成的通道来冷却。

4、实际上，每个环形件都可以通过切割平整片材来形成，并且因此每个环形件将具有与壳体的轴线正交的平行平坦面。实际上，环形件可以堆叠，使得每个环形件的平行平坦面与堆叠中的相邻环形件的对应平行平坦面相接触，但形成壳体的主体的堆叠中的第一个环形件和最后一个环形件除外，所述第一个环形件和所述最后一个环形件具有自由表面，用于冷却剂的封闭凸缘或歧管施加于所述自由表面，如下文所述。

5、为了形成冷却回路，每个环形件都包括至少第一狭槽，第一狭槽穿过相应环形件的厚度并且因此从环形件的一面延伸到另一面。每个狭槽均可以有利地具有跟随环形件的周向延伸的呈线性的弧形延伸。每个狭槽都可以仅延伸几度或几十度的弧度。

6、各个环形件的狭槽优选地彼此等同。

7、形成壳体的主体的第一环形件沿着壳体的纵向轴线相互堆叠，使得狭槽形成沿着壳体的纵向延伸而延伸的冷却通道。

8、冷却通道可以平行于壳体的轴线。在这种情况下，环形件被布置在相同的相互角位置中，使得环形件的所有狭槽都与其他环形件的狭槽完全对准。

9、然而，为了更好地进行热交换，冷却通道优选地围绕壳体的轴线呈螺旋状延伸。为此，每个环形件都相对于相邻环形件偏移这样的角度，使得单个狭槽沿着壳体的纵向延伸相互跟随，从而从由环形件形成的主体的一端到相对的一端，即从冷却通道的入口到出口逐渐改变围绕壳体的轴线的角位置。这样，相邻环形件的狭槽大部分但不完全地重叠，以便形成螺旋状冷却通道。

10、在有利的实施例中，形成壳体的主体的每个环形件都具有多于一个的狭槽，例如两个至六个或甚至更多个的狭槽。这样，通过堆叠环形件，形成了与在每个环形件上设置的狭槽数量相等的冷却通道。

11、单个环形件的狭槽可以按照恒定间距布置，但这并不是必须的。重要的是，这些狭槽以这样的方式布置：使得通过相互堆叠环形件，即使连续的环形件之间存在角度偏移，对准的狭槽也形成相应的冷却通道。

12、即使设置多于一个的冷却通道时，冷却通道也可以平行于壳体的轴线，并且因此平行于电马达的轴线，或者冷却通道呈螺旋状延伸。实际上，在这种情况下，所获得的冷却回路的延伸方式类似于多头螺纹螺旋线，每个螺纹均由冷却通道形成。

13、狭槽的数量、长度(即，角延伸)和宽度可以基于沿着冷却回路的预期压降并且因此根据期望的热交换来选择。压降和可以散除的热量也可以根据冷却通道相对于壳体的轴线的倾斜度而变化。

14、形成壳体的主体的环形件可以使用任何适合于使该主体具备所需机械强度的技术接合在一起。此外，这些环形件接合在一起以便确保流体(尤其是液体)在壳体中所形成的(一个或多个)冷却通道中流动时的密封性。在特别有利的实施例中，例如在高真空炉中，环形件通过钎焊接合在一起。

15、重要的是，用于接合环形件的技术防止冷却剂与形成电马达的部件(特别是定子和转子)直接接触。钎焊或其他等效技术允许形成单件，其中确保密封性而同时又不使用可能导致泄漏的垫圈，以便最小化所需密封件的数量。例如，密封件只能用在壳体的主体和封闭凸缘之间的接口处。

16、通过最大限度地减少密封件和采用单件，可以获得比其他流体冷却系统更高的操作温度；以这种方式，使用本发明的壳体的马达也适于在特别暴露于热的环境中运转，或者在任何情况下在高温下无风险地运转。

17、在一些实施例中，每个环形件都通过切割片材(例如，通过水刀切割或剪切，或以任何其他合适的方式)获得。该片材可以具有由金属合金(例如，铝合金)制成的中央层，在所述中央层的外面上施加由具有比形成中央层的合金的熔化温度更低的熔化温度的合金制成的镀层。一旦以正确的角位置相互堆叠之后，就将环形件放入高真空炉中并且达到在真空下熔化镀层的温度，这导致在环形件冷却后堆叠的环形件永久接合，从而形成整体结构。

18、替代地，环形件可以仅在一个面上具有镀层。

19、如果壳体具有一个以上的冷却通道，则有利的是仅提供用于冷却剂的单个入口连接件和单个出口连接件。

20、为此，有利的是提供用于冷却剂的入口歧管，所述入口歧管使得各个冷却通道的出口端相互流体连接并且流体连接至入口连接件。在有利的实施例中，还提供了用于冷却剂的出口歧管，所述出口歧管使得冷却通道的出口端相互流体连接并且流体连接至出口连接件。

21、这种构型特别有利，原因在于它允许具有单个入口连接件和单个出口连接件，从而简化了供应冷却剂的外部回路。然而，还可以省略入口歧管或出口歧管，并且还可以提供多个入口连接件和/或多个出口连接件。

22、入口歧管(如果有的话)可以包括流体连接到各个冷却通道和入口连接件的大致环形室。类似地，出口歧管(如果有的话)可以包括流体连接到冷却通道和出口连接件的大致环形室。

23、入口歧管和出口歧管可以以各种方式接合到壳体的中央体。在一些优选实施例中，歧管通过钎焊接合到壳体的中央体。

24、入口歧管和出口歧管中的任何一个或两者都可以例如通过从带有封闭凸缘的具有足够厚度的块体上进行排屑加工而制成为单件。

25、在优选实施例中，入口歧管和出口歧管也由从片材切下并且例如通过钎焊接合在一起的相应环形件组形成。形成入口歧管和出口歧管的一些环形件可以具有穿过环形件的厚度的开口或狭槽，以便形成室，例如环形室，所述环形室使得冷却通道相互流体连接并且流体连接至用于冷却剂的入口连接件或出口连接件。一个或多个端部环形件可以封闭歧管的室。

26、如果入口歧管和/或出口歧管通过成形的环形件利用与用于壳体的主体的技术类似的技术形成，则可以以正确的相互角位置堆叠形成歧管和壳体的中央体两者的所有环形件并且然后通过高真空钎焊将所述环形件接合在一起。为此，与相应的入口歧管和出口歧管一起形成壳体的所有环形件在至少一个面上具有钎焊镀层。

27、替代地，可以通过切割不带镀层的片材并且将钎焊材料的片材插置在环形件之间来制造环形件。然而，在这种情况下，制造过程更加复杂。

28、在有利的实施例中，封闭凸缘(分别为前封闭凸缘和后封闭凸缘)施加于壳体的端部，其中至少一个封闭凸缘具有用于马达的输出轴的通孔。在双输出轴从壳体的两端伸出的情况下，两个端部凸缘可以具有用于双输出轴的开口。座可以与用于相应支承轴承的每个凸缘相关联。

29、在有利的实施例中，使用与用于壳体的主体以及必要时用于入口歧管和出口歧管的技术类似的技术形成用于支承转子的轴承的任何一个或两个座。在这种情况下，形成前凸缘和/或后凸缘的叠片元件通过穿过叠片元件的厚度的狭槽限定冷却回路的延伸部，所述冷却回路的延伸部冷却用于相应支承轴承的座。

30、形成用于支承轴承的(一个或多个)座的每个叠片元件可以具有形成实际座的内环形部分和沿着壳体的纵向轴线与形成壳体的主体的第一环形件对准的周边环形部分。至少一个径向元件将周边环形部分和中央环形部分接合在一起。穿过叠片元件的厚度的呈适当形状的狭槽或开口形成(当叠片元件相互接合并且接合至壳体的其他部件时)用于冷却剂循环的回路，所述回路流体连接至入口连接件和出口连接件并且流体连接到形成在壳体的主体中的冷却通道。

31、在形成本说明书的构成部分的下文和所附权利要求中描述了壳体的其他有利特征和实施例。

32、本发明还涉及一种电马达，所述电马达具有如上文所述的壳体、容纳在壳体中的定子以及被可枢转地支承在壳体中的转子。

33、本发明的另一目的是一种用于生产电马达的壳体的方法。根据本文描述的实施例，该方法包括以下步骤：

34、多个第一环形件沿着限定壳体的轴线的公共纵向轴线相互堆叠在一起；其中每个第一环形件包括穿过相应环形件的厚度的至少第一狭槽；并且其中，这些环形件相对于彼此成角度地定位，使得第一环形件的第一狭槽形成沿纵向轴线延伸的第一冷却通道；

35、优选地通过钎焊将第一环形件接合在一起，从而形成壳体的中央体。

36、在下文描述以及在所附权利要求中限定根据本发明的方法的其他特征和实施例。