电机壳体和电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机零件制造技术领域，具体而言，涉及一种电机壳体和电机。


背景技术：

2.现有电动动力总成，尤其是汽车电动机壳体，主要为材质adc12或a356等铸铝材质制作，虽然这些材质的壳体具有较轻重量的特点，但是如何进一步减轻壳体的重量达到进一步减轻电机负荷的目的仍旧是目前探索的方向。
3.此外，铸铝壳体生产过程中，铸造工厂污染和耗能均十分巨大，在后期的加工过程中，金属切削的工艺复杂，污水排放也较大。因此近年来，国家严格控制了铸造生产产能，新的生产厂家审批困难。
4.鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种电机壳体和电机，旨在改善背景技术中提到的至少一种问题。
6.本实用新型的实施例是这样实现的：
7.第一方面，本实用新型提供一种电机壳体，包括：塑料外壳和设置在塑料外壳内的金属内水套，金属内水套和塑料外壳之间具有冷却液工作腔。
8.在可选的实施方式中，冷却液工作腔蜿蜒分布在金属内水套和塑料外壳之间，塑料外壳上设置有进液口和出液口，进液口与冷却液工作腔的首端连通，出液口与冷却液工作腔的尾端连通。
9.在可选的实施方式中，冷却液工作腔呈螺旋形分布在金属内水套和塑料外壳之间。
10.在可选的实施方式中，塑料外壳具有供金属内水套装配进入的装配端开口，塑料外壳对应装配端开口的边缘设置有第一法兰，金属内水套靠近第一法兰的一端设置有第二法兰，第二法兰搭接于所述第一法兰上。
11.在可选的实施方式中，第一法兰沿其周向设置有多个金属螺栓座，第二法兰沿其周向设置有多个第一螺孔，多个第一螺孔的位置与多个金属螺栓座的位置一一对应，通过使螺栓穿过第一螺孔旋拧至对应的金属螺栓座内实现第一法兰和第二法兰连接；金属螺栓座通过嵌件注塑方式在塑料外壳成型过程中嵌入第一法兰上。
12.在可选的实施方式中，电机壳体还包括水套垫，塑料外壳的内壁与金属内水套的外壁之间的间隙为冷却液工作腔，塑料外壳具有供金属内水套装配进入的装配端开口，水套垫设置于装配端开口处使冷却液工作腔封闭，水套垫上设置有与冷却液工作腔连通的进液口，水套垫上远离进液口的位置设置有与冷却液工作腔连通的出液口。
13.在可选的实施方式中，塑料外壳对应装配端开口的边缘设置有用于使电机壳体安装在电机上的连接法兰，连接法兰上设置有多个环形分布的金属螺栓座，水套垫上设置有
与多个金属螺栓座一一对应的第二螺孔，通过使螺栓穿过第二螺孔旋拧至对应的金属螺栓座内实现连接法兰和水套垫的连接，所述金属螺栓座通过嵌件注塑方式在所述塑料外壳成型过程中嵌入所述连接法兰上。
14.在可选的实施方式中，金属内水套的材质为铝合金。
15.在可选的实施方式中，塑料外壳为ppa材质壳体、pps材质壳体、pei材质壳体、peek材质壳体或torlon材质壳体。
16.第二方面，本实用新型提供一种电机，包括如前述实施方式任一项的电机壳体。
17.本实用新型实施例的有益效果是：
18.本技术采用金属和塑料结合的这种方式相对于原有的金属外壳，在保证了外壳保护电机、对电机进行散热的基础上，大大减轻了外壳重量，塑料外壳的制作相较于金属制作工艺更简单、效率更高、成本更低，制作过程中碳排放和污染更少。由于壳体重量的减轻，进而能使得安装这种壳体的电机的整体重量得到减轻，进一步能降低以此种电机为动力的运载机构的重量，从而降低了整体的能耗，提升了运载机构的续航能力，可广泛应用于对重量要求高的各种领域，包括电动车电机、便携式发电机、航空无人机，行走机器人等。针对塑料材料可能出现在高温下强度降低的问题，本技术的设计中，由于塑料外壳与金属内水套之间具有冷却液工作腔，使用时，可通过调控冷却液流速，确保塑料外壳的温度稳定在摄氏度以下，避免高温对塑料外壳强度的影响。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本实用新型第一实施例提供的电机壳体的结构图；
21.图2为本实用新型第一实施例电机壳体的爆炸图；
22.图3为本实用新型第二实施例提供的电机壳体未安装水套垫的结构图；
23.图4为本实用新型第二实施例提供的电机壳体的结构示意图；
24.图5为本实用新型第二实施例提供的电机壳体的爆炸图。
25.图标:100-电机壳体；110-塑料外壳；111-装配端开口；112-第一法兰；113-金属螺栓座；114-连接法兰；121-进液口；122-出液口；130-金属内水套；131-冷却液工作腔；132-第二法兰；133-第一螺孔；140-水套垫；143-第二螺孔。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
27.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的
实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
31.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.第一实施例
33.请参照图1和2，本技术实施例提供一种电机壳体100，包括：塑料外壳110和设置在塑料外壳110内的金属内水套130，金属内水套130和塑料外壳110之间具有冷却液工作腔131。
34.本技术采用塑料和金属相结合以替代原有的以合金作为电机外壳的方案，金属内水套130位于塑料外壳110内，两者之间设置冷却液工作腔131，将本技术提供的电机壳体100安装在电机上后，冷却液工作腔131内通入冷却液，金属内水套130与电机本体接触，利用金属良好的导热性，通过冷却液(冷却水或冷却油)将电机产生的热量带走，起到了好的导热性。本技术采用金属和塑料结合的这种方式相对于原有的金属外壳，在保证了外壳保护电机、对电机进行散热的基础上，大大减轻了外壳重量，塑料外壳110的制作相较于金属制作工艺更简单、效率更高、成本更低，制作过程中碳排放和污染更少。由于壳体重量的减轻，进而能使得安装这种壳体的电机的整体重量得到减轻，进一步能降低以此种电机为动力的运载机构的重量，从而降低了整体的能耗，提升了运载机构的续航能力，可广泛应用于对重量要求高的各种领域，包括电动车电机、便携式发电机、航空无人机，行走机器人等。针对塑料材料可能出现在高温下强度降低的问题，本技术的设计中，由于塑料外壳110与金属内水套130之间具有冷却液工作腔131，使用时，可通过调控冷却液流速，确保塑料外壳的温度稳定在130摄氏度以下，避免高温对塑料外壳强度的影响。
35.优选地，金属内水套130的材质为铝合金，铝合金质轻，导热性好。
36.优选地，塑料外壳为ppa(聚邻苯二甲酰胺)材质壳体、pps(聚苯硫醚)材质壳体、pei(聚醚酰亚胺)材质壳体、peek(聚醚醚酮)材质壳体、torlon(聚酰胺-酰亚胺)材质壳体或者上述几种材质混合材质形成的壳体。上述材质的塑料，兼具强度高、质量轻的特点。
37.进一步地，速率壳体还可以是添加了玻璃纤维、矿粉或碳纤维等改性剂的改性速率制成的高强度、耐高温、耐磨及耐机油的改性塑料外壳。
38.进一步地，冷却液工作腔131蜿蜒分布在金属内水套130和塑料外壳110之间，塑料外壳110上设置有进液口121和出液口122，进液口121与冷却液工作腔131的首端连通，出液口122与冷却液工作腔131的尾端连通。
39.冷却液从进液口121进入冷却液工作腔131后，沿冷却液工作腔131的分布轨迹流动，在此过程中接收来自电机本体的热量温度上升，最终从出液口122流出。
40.进一步地，冷却液工作腔131呈螺旋形分布在金属内水套130和塑料外壳110之间。
41.具体地，冷却液工作腔131是由开设在金属内水套130外壁围绕其外周设置的螺旋槽体与塑料外壳110的内壁围成。
42.进一步地，塑料外壳110具有供金属内水套130装配进入的装配端开口111，塑料外壳110对应装配端开口111的边缘设置有第一法兰112，金属内水套130靠近第一法兰112的一端设置有第二法兰132，第二法兰132搭接于第一法兰112上。
43.塑料外壳110和金属内水套130通过法兰连接，同时也通过第二法兰132搭接在第二法兰132上将塑料外壳110和金属内水套130在端部的间隙封闭。
44.进一步地，第一法兰112沿其周向设置有多个金属螺栓座113，第二法兰132沿其周向设置有多个第一螺孔133，多个第一螺孔133的位置与多个金属螺栓座113的位置一一对应，通过使螺栓穿过螺孔旋拧至对应的金属螺栓座113内实现第一法兰112和第二法兰132连接，金属螺栓座113通过嵌件注塑方式在塑料外壳110成型过程中嵌入第一法兰112上。
45.由于金属螺栓难以稳定牢固拧接在塑料壳上，因此采用金属螺栓座113，通过嵌件注塑方式将其安装在第一法兰112上，从而分散应力，避免塑料开裂和变形。由于塑料材料的膨胀比金属要高，因此在受热之后，膨胀趋势大于金属，由于缸筒和塑料外壳之间有冷却水的流动，因此膨胀可能带来泄露，造成电机的故障。采用金属螺栓座113嵌件注塑，利用螺栓进行压力密封的方式避免上述问题发生。
46.塑料外壳110采用注塑或者3d打印完成，金属内水套130可采用压铸或挤出方式完成，也可选用金属3d打印的方式。加工完成后，将金属内水套130插入塑料外壳110，螺栓拧紧的方式确保密封。最后如果有必要，壳体法兰面进行加工找平，确保平面度满足安装要求。
47.本实施例的具体设计为闭式水套电机壳体，采用金属内腔法兰搭接在塑料外壳法兰之上，由螺栓定位和压紧力固定金属内腔，此设计多见于电驱动总成设计中。
48.第二实施例
49.本实施例的实现原理与第一实施例基本相同，未提及之处参考第一实施例内容。
50.如图3-图5所示，本实施例提供的电机壳体100还包括水套垫140，塑料外壳110的内壁与金属内水套130的外壁之间的间隙为冷却液工作腔131，塑料外壳110具有供金属内水套130装配进入的装配端开口111，水套垫140设置于装配端开口111处使冷却液工作腔131封闭，水套垫140上设置有与冷却液工作腔131连通的进液口121，水套垫140上远离进液口121的位置设置有与冷却液工作腔131连通的出液口122。
51.冷却液从进液口121进入冷却液工作腔131升温后从冷却液出口排出。水套垫140能起到密封垫的作用避免冷却液的泄露，此外水套垫140上进液口121和出液口122的设置
使水套垫140能起到水路导流的作用。
52.具体地，塑料外壳110对应装配端开口111的边缘设置有用于使电机壳体安装在电机上的连接法兰114，连接法兰114上设置有多个环形分布的金属螺栓座113，水套垫140上设置有与多个金属螺栓座113一一对应的第二螺孔143。通过使螺栓穿过第二螺孔143旋拧至对应的金属螺栓座113内实现连接法兰114和水套垫140的连接。金属螺栓座113为金属材质，金属螺栓座113通过嵌件注塑方式在塑料外壳110成型过程中嵌入连接法兰114上。
53.本实施例的具体设计为开式水套电机壳体，常见于增程和混动结构的电机壳体中，采用金属内腔直接嵌入塑料外壳内，采用嵌件注塑工艺可直接注塑成型。冷却液工作腔可以与电机本体的冷却水共用冷却水路。
54.综上，本技术提供的电机壳体100，采用金属内水套130和塑料外壳110相结合，将电机壳体100的主要结构，采用塑料材质，通过注塑工艺或3d打印生产方式即可成型，极大的降低了生产的工艺成本和能耗，同时极大的减轻了重量，与原有铸造铝合金壳体相比，重量降低了40-50％，有效降低了动力总成重量，从而为电动车减重做出了贡献，提升了电动车续航，降低了碳排放。
55.本技术实施例还提供了一种电机，其包括本技术实施例提供的电机壳体。该电机由于包括本技术实施例提供的电机壳体，因此该电机的整体重量轻于现有的电机。
56.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种电机壳体，其特征在于，包括：塑料外壳和设置在所述塑料外壳内的金属内水套，所述金属内水套和所述塑料外壳之间具有冷却液工作腔；所述冷却液工作腔蜿蜒分布在所述金属内水套和所述塑料外壳之间，所述塑料外壳上设置有进液口和出液口，所述进液口与所述冷却液工作腔的首端连通，所述出液口与所述冷却液工作腔的尾端连通。2.根据权利要求1所述的电机壳体，其特征在于，所述冷却液工作腔呈螺旋形分布在所述金属内水套和所述塑料外壳之间。3.根据权利要求1所述的电机壳体，其特征在于，所述塑料外壳具有供所述金属内水套装配进入的装配端开口，所述塑料外壳对应所述装配端开口的边缘设置有第一法兰，所述金属内水套靠近所述第一法兰的一端设置有第二法兰，所述第二法兰搭接于所述第一法兰上。4.根据权利要求3所述的电机壳体，其特征在于，所述第一法兰沿其周向设置有多个金属螺栓座，所述第二法兰沿其周向设置有多个第一螺孔，多个第一螺孔的位置与多个金属螺栓座的位置一一对应，通过使螺栓穿过所述第一螺孔旋拧至对应的所述金属螺栓座内实现所述第一法兰和所述第二法兰连接；所述金属螺栓座通过嵌件注塑方式在所述塑料外壳成型过程中嵌入所述第一法兰上。5.根据权利要求1～4任一项所述的电机壳体，其特征在于，所述金属内水套的材质为铝合金。6.根据权利要求5所述的电机壳体，其特征在于，所述塑料外壳为ppa材质壳体、pps材质壳体、pei材质壳体、peek材质壳体或torlon材质壳体。7.一种电机，其特征在于，包括如权利要求1～6任一项所述的电机壳体。

技术总结
本申请涉及电机零件制造技术领域，公开了一种电机壳体和电机。电机壳体，包括：塑料外壳和设置在塑料外壳内的金属内水套，金属内水套和塑料外壳之间具有冷却液工作腔。电机，包括上述的电机壳体。本申请采用金属和塑料结合的这种方式相对于原有的金属外壳，在保证了外壳保护电机、对电机进行散热的基础上，大大减轻了外壳重量，塑料外壳的制作相较于金属制作工艺更简单、效率更高、成本更低，制作过程中碳排放和污染更少。由于壳体重量的减轻，进而能使得安装这种壳体的电机的整体重量得到减轻。得安装这种壳体的电机的整体重量得到减轻。得安装这种壳体的电机的整体重量得到减轻。


技术研发人员：朱波
受保护的技术使用者：苏州星波动力科技有限公司
技术研发日：2021.11.26
技术公布日：2022/5/25