專利名稱：制造電機外殼的方法、電機和電機外殼的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種制造電機外殼(frame)的方法。另外，本發明還涉及一種電機及 電機外殼。
背景技術：
通常，電機外殼由澆鑄的金屬部件制成。制造澆鑄部件需要澆鑄模具和金屬鑄造 車間。就這一點而言，澆鑄的費用是可以承受的，但模具、庫房及后勤管理成本大大地增加 了總成本。由于啟動成本有些高，所以只有在大批量制造時，澆鑄部件的使用費用才是可以 承受的。本發明的目的是找到費用更可以承受的解決方案，用于以不同于使用澆鑄部件的 方法進行小批量制造。有一種制造電機外殼的方法是通過焊接形成合適的金屬部件。但是， 如今使用的焊接方法通常要求較高而且容易引起產品的測量誤差和張力，因而在制造時還 需要另外的加工。因此，存在找到一種制造電機單件式外殼的更好解決方案的需要。
發明內容
現在發現了一種解決方案，其使得能夠以成本有效的方式并且以小批量地制造電 機外殼。為了實現上述目的，根據本發明的方法的特征主要在于獨立權利要求1中所述的 內容。進而，電機的特征主要在于獨立權利要求5中所述的內容。進而，電機外殼的特征主 要在于獨立權利要求11中所述的內容。其它的從屬權利要求將描述本發明的一些優選實 施方式。所述制造方法的基本構思為被切割和部分被彎曲的部件繞著定子焊接，并且如 果需要的話，最終只須加工導架和緊固孔。通過這種方法，小批量的生產也能具有合理的成 本，而且不必使用澆鑄部件。在根據本發明的基本構思的方法中，繞定子的第一護套由片材金屬形成，所述護 套通過激光焊接附接到所述定子上；冷卻元件也由片材金屬形成，其通過激光焊接附接到 所述第一護套。在一實施方式中，片材金屬的第二護套通過激光焊接附接到所述冷卻元件。在一實施方式中，所述冷卻元件通過壓制波紋而由片材金屬形成。在一實施方式中，在所述外殼中還形成有前部法蘭，并且與所述前部法蘭結合地 形成有軸承套，能夠從所述外殼內部將軸承裝配到所述軸承套。在一實施方式中，電機至少包括外殼、附接到所述外殼的定子、軸、附接到所述軸 的轉子以及前部法蘭；軸承套裝配至所述前部法蘭以配合用來支撐所述軸的軸承。軸承套 裝配到所述前部法蘭中的方式使得能夠從所述外殼內部將軸承放到軸承套內。在一實施方式中，所述外殼包括由片材金屬形成的第一法蘭和由片材金屬形成的 冷卻元件，所述第一法蘭通過激光焊接附接到定子，所述冷卻元件通過激光焊接附接到第一護套。在一實施方式中，所述轉子是永磁的。在一實施方式中，在所述焊接中使用焊接機器人。上述設置的不同實施方式在獨立實施或各種組合設施的情況下均提供了若干優 點。一個顯著的優點是不再需要澆鑄模具，從而使得調整制造方案來適應不同的機器變得 容易，而且小批量生產也成為可能。一個應用的優點在于，與現有技術的方案相比，制造電機所需的加工作減少了。在 最好的情況下，能夠省掉所有的加工。前述的優點使得不再需要現有技術的方案中所需用于存放澆鑄模具或存放從一 個工步到另一工步的產品的中間庫房了。進而，電機應用的優點還在于，電機的軸承可以從外殼內部(也就是說，從電機的 后端)更換。因此，電機可以從其前部法蘭附接到其它結構。從而，維護和維修將變得方便 快捷。
以下將參照所附的原理圖更詳細地描述本發明，在圖中圖1為電動馬達的一個實施方式。圖2為圖1所示的實施方式的剖視圖。圖3為圖2所示的實施方式的立體圖。圖4為電動馬達的另一個實施方式的剖視立體圖。圖5為電動馬達的第三個實施方式的剖視立體圖。圖6為根據一個實施方式的電動馬達的立體圖。圖7為相對于圖6所示的實施方式的軸線的垂直平面上的剖視圖。圖8為放大的圖7的詳細圖。圖9為和圖6所示的實施方式的軸線平行的剖視圖。出于清楚的目的，附圖只描繪了理解本發明所需的細節。對于理解本發明并不必 要但對于所屬技術領域的技術人員而言顯而易見的細節和結構并未畫出，目的在于強調本 發明的特征。
具體實施例方式圖1至圖3顯示了電機的實施方式。在該示例中，電動馬達1同軸聯接至泵2。該 聯接在電動馬達1的前部法蘭3的端部、也就是該電動馬達的前端進行。圖2和圖3中顯 示出該泵2的殼體4以及推進器5。在該示例中，推進器5聯接至與電動馬達1共同的軸 6，最優選的是在軸的末端處聯接。電動馬達1包括軸6、轉子7、定子8和外殼9。軸6和轉子7彼此聯接，而且它們 的組合裝配成圍繞著軸的軸線X(旋轉軸)旋轉。在該示例中，轉子7是永磁的。轉子7可 以以幾種不同的方式附接到軸6。例如，附接時可以使用不同的聯接件，其中聯接件的附接 點設在軸6和轉子7之間的區域范圍內。使用聯接件有利地使得軸6和轉子7能夠從彼此 脫離，并且不必將二者都拆下就能夠去除其中任意一個。例如，在維護軸6期間，保留轉子7在位而僅從電機上拆除軸6是有利的。軸6通過軸承10被支撐到電動馬達的外殼9，軸承10位于靠近電動馬達1前部法 蘭3的軸承套11中。在根據示例的電機中形成有軸承套11，這樣的話，軸6和軸承10能夠 從馬達的后端方向12裝配到軸承套里。優選地，在不用除去電動馬達1的前部法蘭3的情 況下，仍可以替換軸承10。在當前的應用中，也不需要用軸承在電機的后端12支撐著軸6。 另外，在當前有利的實施方式中，軸承組件被電動馬達1和泵2共同使用。電動馬達1的外 殼9有利地起到支撐軸承套11和/或泵2的后端的作用。因為泵2和馬達1共同使用軸 承，所以軸承損耗減小了，結構也簡化了。轉子7可以以幾種不同的方式形成，其中電機1在軸方向上的長度會受到影響。根 據圖1至3中的解決方案，目的是使電機的尺寸盡可能地短。圖4和圖5展現的是另兩種 有利的應用，其中轉子7被做成和圖1至3中的方案不一樣的形狀。通過將轉子7移到離 軸承套11更遠的位置，可以獲得更多的空間，比如用于軸承10的潤滑系統。轉子7在不同 的應用中可以是不同的，比如，它可以有一個實體結構，或者包括籠型繞組或槽。在圖1到圖5的解決方案中，從后端12打開電機1是可以辦到的，例如為了維護 或維修。除去風扇蓋13和后蓋14后，就可以通過電機1后端12的開口達到轉子7。根據 轉子7的結構，可以或者拆除到整個轉子7，或者松開轉子和軸6之間的聯接。之后，就可以 通過電機的后端12拆除軸6、軸承10和/或密封件。這樣能夠實現電機1的所謂的磨損部 件的維護和/或更換，例如，不用拆除電機和泵2之間的連接。因此，相比于在維護一開始 時通常需要拆除該連接的傳統的電機，本發明使得維護變得容易和快捷。相應地，其軸線X 在維修后需要重新對齊。作為示例，使用了一種設備，其中電機1連接到泵2。該電機1可 以和其它裝置連接，比如風機、傳送機、工作機器。其基本的思想是將電機1的軸6端部、有 利地還將前部法蘭連接到另一裝置。在有利的實施方式中，軸承組件10被馬達1和連接到 該馬達的裝置(比如說泵2)共同使用。由于上面所呈現的結構，電機1和其它裝置2之間 的聯接不用因為軸承維護或修理而拆除。上面呈現的電機1可以由幾種不同的方式形成。比如，可以用澆鑄的金屬部件作 為外殼結構9。以下將介紹形成電動馬達的外殼9的一個有利的方法。該方法基于金屬片材的使用，所述金屬片材的厚度根據機器的尺寸和使用的方式 等而不同。有利的是對金屬片材的接頭使用激光焊接，從而形成的焊縫是可控的，而且焊接 處不會收縮。另外，激光焊接能夠通過焊接通過第一材料和第二材料的材料層的任何一個 而將第一材料接合到第二材料。因此，并不需要在這些片材上開焊接口。在此方法中可以 使用焊接機器人。不同的機器可以用相同的機器人來制造，只要改變程序和工具的設置即 可，這樣，生產線就很容易實現不同機器的制造。在本方法中，片材金屬環91被安裝在定子8的片材組件(package)的頂部上。片 材金屬環91可以作為單件安裝，也可以分成幾個部件安裝，以形成一個管道，也就是第一 護套91。該第一護套91通過激光焊接附接到定子8的背部。優選地，焊接過程可以通過第 一護套91的表面進行，其中焊接接頭形成于第一護套91和定子8之間。優選地，焊接按照 繞著軸線X的一個或幾個環狀圓圈進行。有些法蘭92有利地焊接到第一法蘭91的端部。法蘭92支撐和加固該結構。法 蘭92可以以不同的方式形成，比如通過激光從片材金屬上切出合適的部件。在這一點，激光焊接仍是有利的焊接方法，其中可以通過管道91的壁來完成對法蘭92的焊接，同時形成 的焊縫也是可以控制的。在第一法蘭91的頂部上附接有彎曲的由片材金屬制成的冷卻板93。在示例中，冷 卻板93的彎曲基本上呈現為U型，但是也可以彎曲成其它形狀；比如，該彎曲能夠更趨于成 V型，也可以將不同形狀的彎曲結合到同一個冷卻板93。有利地，由冷卻板93形成的冷卻 筋(cooling rib)基本上處在電機的軸方向上。冷卻板93通過激光被焊接到第一護套91。 優選地，焊接通過冷卻板93的表面進行，其中焊接接頭形成于冷卻板93和第一法蘭91之 間。有利地，焊接基本上沿著軸線X方向從每個彎曲部(crimp)的底部開始進行。在成品 的結構中，冷卻板93有利地起到了作為電機外殼9的一部分的作用。在一種應用中，第二金屬片材護套94被裝配在冷卻板93的頂部上。優選地，第二 金屬片材法蘭94通過激光焊接進行附接。優選地，焊接通過第二法蘭94的表面進行，其中 焊接接頭形成于第二法蘭94和冷卻板93之間。同時，管道91、冷卻板93和護套94形成了 一個堅硬結實的小腔結構(cell structure)。第二護套94起到例如電機1的保護護套的 作用，可防止諸如冷卻結構變臟的發生。 在成品的電機中，介質流被引入到位于冷卻板93和法蘭91、94之間的冷卻小腔的 通道中，該冷卻介質使得電機的溫度保持在可許用極限內。例如，該介質可以是空氣或其它 氣體，但是，如果結構制造得充分緊密的話，液體也是可以使用的。在空氣被用來冷卻的應 用中，空氣流是通過位于電機1的端部的風扇(未在附圖中繪出)或位于軸6端部的風扇 葉片(未在附圖中繪出)產生的。以上提到的電機1的制造方法可以被應用于制造示例中未展示的不同種類的電 機。比如，電機1可以是一個電動馬達或發電機。電機的功率也可以不同，但本方法旨在對 功率例如為10到1000千瓦的電機的制造產生有利的效果。通過將結合上述本發明的不同實施方式公開的方法和結構以不同的方式進行組 合，可以得到本發明的多種實施方式。因此，上述的示例決不能解釋為對本發明的限制，而 是，在后面的權利要求書中所呈現的發明性特性的范圍內，本發明的實施方式可以隨意地變化。
權利要求
1.一種制造電機(9)外殼(1)的方法，在所述方法中-形成定子⑶，-繞所述定子(8)形成第一護套(91)，-用片材金屬形成冷卻元件(93)，所述元件附接至所述第一護套(91)，其特征在于，另外，-所述第一護套(91)由片材金屬形成，并且其附接至所述定子(8)，-用片材金屬形成的第二護套(94)附接至所述冷卻元件(93)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷卻元件(93)通過壓制波紋而由片材 金屬形成。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一護套(91)和所述第二法蘭 (94)通過激光焊接附接至所述冷卻元件(93)。
4.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述外殼(9)上還形成有前 部法蘭(3)，并且與所述前部法蘭結合地形成有軸承套(11)，能夠從所述外殼內部將軸承 (10)放到所述軸承套內。
5.一種電機，其至少包括外殼(9)、附接到所述外殼的定子(8)、軸(6)、附接到所述軸 的轉子(7)，并且，所述電機還包括繞所述定子(8)的第一護套(91)以及附接到所述第一護 套(91)的冷卻元件(93)，其特征在于，所述電機包括附接到所述冷卻元件(93)的第二護套(94)，并且，另外，所 述第一護套(91)、所述第二護套(94)以及所述冷卻元件(93)都由片材金屬形成。
6.如權利要求5所述的電機，其特征在于，所述第一法蘭(91)和所述第二法蘭(94)通 過激光焊接附接到所述冷卻元件(93)。
7.如權利要求5或6所述的電機，其特征在于，所述電機包括外殼(9)的前部法蘭(3)， 所述前部法蘭上設置有軸承套(11)以配合支撐軸(6)的軸承(10)，并且所述軸承套(11) 設置在所述前部法蘭( 上的方式使得能夠從所述外殼(9)內部將所述軸承(10)放到所 述軸承套內。
8.如前述權利要求5至7中任一項所述的電機，其特征在于，所述轉子(7)是永磁的。
9.一種設備，其包括如前述權利要求5至8中任一項所述的電機(1)。
10.如權利要求9所述的設備，其特征在于，所述設備包括泵0)，所述泵(2)附接到所 述電機⑴的前部法蘭⑶和所述軸(6)。
11.一種電機外殼(9)，所述外殼至少包括定子(8)、繞所述定子的第一護套(91)以及 附接到所述第一護套(91)的冷卻元件(93)，其特征在于，所述外殼還包括附接到所述冷卻 元件(93)的第二護套(94)，并且，另外所述第一護套(91)、所述第二護套(94)以及所述冷 卻元件(93)由片材金屬形成。
12.如權利要求11所述的電機外殼，其特征在于，所述第一護套(91)和所述第二護套 (94)通過激光焊接附接到所述冷卻元件(93)。
全文摘要
本發明公開了一種制造電機(9)外殼(1)的方法，在所述方法中，形成定子(8)。另外，在所述方法中，繞所述定子(8)形成由片材金屬形成的第一護套(91)，所述護套通過激光焊接附接到所述定子；并且形成冷卻元件(93)，所述元件通過激光焊接附接到所述第一護套。進而，所述電機(1)至少包括外殼(9)、附接到所述外殼的定子(8)、軸(6)、附接到所述軸的轉子(7)以及前部法蘭(3)，軸承套(11)裝配到所述前部法蘭從而配合用于支撐所述軸的軸承(10)。軸承套(11)裝配到所述前部法蘭(3)中的方式使得所述軸承(10)能從所述外殼(9)的內部放進所述軸承套內。另外，本發明還涉及電機外殼。
文檔編號H02K5/16GK102084577SQ200980123586
公開日2011年6月1日 申請日期2009年4月7日 優先權日2008年4月18日
發明者M·蘭塔帕 申請人:蘭達克斯有限公司