一种复合材料电机壳体及其制造方法与流程

1.本发明电机设备技术领域，具体涉及一种复合材料电机壳体及其制造方法。


背景技术：

2.电机壳体是电机的外壳，其主要作用为：(1)作为固定定子和转子绕组的支架；(2)起到保护绕组的作用；(3)起绝缘的作用；(4)在电机运行过程中的起到一定的散热作用。
3.目前，国内大型动力电机采用的是铸钢壳体结构，其重量较重，造成的动力损失较大，导致能耗较高，电机的效率低；然而电机的转子与定子几乎没有减重的可能选性，因此电机上唯一可以减重的零部件即为电机的壳体，然而钢铸的电机壳体因其强度刚度已经达到了极限，无法在进行减重，如果进行减重势必会造成电机壳体结构强度难以达到要求，具有安全隐患。因此，亟需开发一种重量轻且结构强度高的电机壳体。


技术实现要素：

4.针对现有大型动力电机铸钢壳体存在的因其重量大，而造成动力损失大、能耗高以及电机效率低等问题，并且根据钢铸电机壳体强度已达到极限，难于进行减重等实际因素，目前具有减重可能性的电机壳体可以为复合材料电机壳体，因此本发明提供了一种复合材料电机壳体及其制造方法，本发明制造的复合材料电机壳体相对于传统金属电机壳体结构，其结构简单，且充分发挥了复合材料高比强度的优势，在满足电机壳体性能的同时，大大降低了电机壳体的重量，从而降低了电机整体重量，大大降低了电机运行过程中的动力损耗。
5.本发明是通过如下技术方案实现的：
6.一种复合材料电机壳体，其特征在于，包括筒状的电机壳主体、安装接口、支撑脚座、定子安装筋和复合材料层；沿所述电机壳主体的周向设置有若干镂空槽；所述的安装接口和所述支撑脚座均固定连接在所述电机壳主体的外壁；所述的定子安装筋固定设置在所述电机壳主体的内壁；所述的复合材料层包裹在所述电机壳主体的外表面。
7.具体的，所述的安装接口用于与转向支架进行连接。本发明所述的复合材料电机壳体相对于传统金属电机壳体结构，充分发挥了复合材料高比强度的优势，在满足电机壳体性能的同时，大大降低了电机壳体的重量，从而降低了电机整体重量，大大降低电机运行过程中的动力损耗。本发明所提供的复合材料电机壳体结构，充分发挥了复合材料高比刚度的优势，在满足电机壳体性能的同时，提高了电机整体的模态，减少了运行过程中的振动，使设备运行更稳定，更静音。
8.进一步的，复合材料电机壳体：所述的电机壳主体为圆筒状结构。
9.进一步的，复合材料电机壳体：若干所述的镂空槽沿所述电机壳主体的周向等间距设置。
10.进一步的，复合材料电机壳体：所述的复合材料层由玻纤织物预浸料和碳纤维预浸料铺贴而成。
11.进一步的，复合材料电机壳体：所述复合材料层的厚度为5-15mm。
12.一种复合材料电机壳体的制造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
13.s1、首先机加工出具有所述镂空槽和所述定子安装筋的电机壳主体、所述安装接口以及所述支撑脚座；
14.s2、然后将所述安装接口和所述支撑脚座固定焊接在所述电机壳主体的外壁，形成金属笼型结构的电机壳体框架；
15.s3、在所述镂空槽中装入封板将其封闭(所述的封板可通过螺栓连接在电机壳主体，也可以在电机壳主体内部衬一个直径略小于电机壳主体内径的圆筒将装入镂空槽中的封板抵住，防止其脱落)；
16.s4、对所述电机壳体框架和所述封板的内外表面进行清洗，去除表面的树脂、灰尘等杂质；清洗后在所述封板上涂抹脱模剂；
17.s5、先在所述电机壳主体的外表面铺贴玻纤织物预浸料，再铺贴碳纤维预浸料，然后将所铺贴的预浸料整体包裹，然后抽真空，接着进行热固化，形成包裹在所述电机壳主体外表面的所述复合材料层；
18.s6、将所述复合材料层与所述电机壳主体通过紧固件连接，得到复合材料电机壳体。
19.本发明制造的复合材料电机壳体可以理解为：由金属笼型结构的电机壳体框架和复合材料包覆层复合而成。
20.进一步的，所述复合材料电机壳体的制造方法：步骤s5、先在所述电机壳主体的外表面铺贴玻纤织物预浸料，再铺贴碳纤维预浸料，然后通过真空袋将所铺贴的预浸料整体包裹，并用密封胶条进行密封，保证气密性，然后抽真空至真空度为0.009mpa，关闭真空阀5分钟，确保真空泄露不超过0.0005mpa，接着置于热压罐中在150℃下热固化2小时，即形成包裹在所述电机壳主体外表面的所述复合材料层。
21.具体的，本发明所提供的复合材料电机壳体，可以提供定子与转子的安装接口，保护绕组，且具有一定的绝缘作用，同时还能起到一定的散热作用，还具有较好的成型工艺性，较低的结构重量，使电机运行过程中的动力损耗大大降低。
22.本发明的复合材料电机壳体具有如下有益效果：
23.(1)本发明制造的复合材料电机壳体相对于传统金属电机壳体结构，其结构简单，且充分发挥了复合材料高比强度的优势，在满足电机壳体性能的同时，大大降低了电机壳体的重量，从而降低了电机整体重量，大大降低了电机运行过程中的动力损耗。
24.(2)本发明所提供的复合材料电机壳体，充分发挥了复合材料高比刚度的优势，在满足电机壳体性能的同时，提高了电机整体的模态，减少了运行过程中的振动，使设备运行更稳定，更静音。
25.(3)本发明所提供的复合材料电机壳体，通过包覆碳纤维等复合材料，通过采用复合材料与金属的隔离防护，可以提高其耐腐蚀性能，大大提高其使用寿命。
26.(4)本发明所提供的复合材料电机壳体制造工艺通过在金属笼型结构(电机壳主体)中装入封板形成了复合材料成型铺贴面，大大降低了成型模具和及装配工装的费用。
27.(5)本发明所提供的复合材料电机壳体制造工艺通过将复合材料与金属笼形结构的电机壳体框架一体成型的方式，保证其连接强度界面性能的同时，无需脱模工序，减少装
配工作量，减少装配工时，降低了复合材料电机壳体的成本。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，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附图。
29.图1为本发明实施例1中金属笼形结构的电机壳体框架的结构示意图；
30.图2为本发明实施例1中所述封板的安装示意图；
31.图3为图2的剖面图；
32.图4为本发明实施了1中衬入圆筒的操作示意图；
33.图5为本发明实施例1中复合材料预浸料的铺贴示意图；
34.图6为本发明的复合材料电机壳体的结构示意图；
35.图7为图6的剖面图。
36.图中：1电机壳主体、2安装接口、3支撑脚座、4定子安装筋、5复合材料层、6封板、7紧固件、8圆筒、11镂空槽。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
39.实施例1
40.一种复合材料电机壳体，包括圆筒状的电机壳主体1、安装接口2、支撑脚座3、定子安装筋4和复合材料层5(复合材料层5由玻纤织物预浸料和碳纤维预浸料铺贴而成，且复合材料层5的厚度为10mm)；沿圆筒状电机壳主体1的周向等距离设置有多个镂空槽11；所述的安装接口2和所述支撑脚座3均固定焊接在所述电机壳主体1的外表面；所述的定子安装筋4固定设置在所述电机壳主体1的内壁；所述的复合材料层5包裹在所述电机壳主体1的外表面(如图5所示)。
41.上述复合材料电机壳体的制造方法，包括如下步骤：
42.s1、首先机加工出具有所述镂空槽11和所述定子安装筋4的圆筒状电机壳主体1、
所述安装接口2以及所述支撑脚座3；
43.s2、然后将所述安装接口2和支撑脚座3固定焊接在圆筒状电机壳主体1的外壁，形成金属笼型结构的电机壳体框架(如图1所示)；
44.s3、接着在所述镂空槽11(相当于在金属笼型结构)中装入封板6将其封闭(如图2-3所示)；所述的封板6装入镂空槽11中后可通过螺栓将其连接在电机壳主体1上，或者在电机壳主体1的内部衬一个直径略小于电机壳主体1内径的圆筒(如图4所示)，通过该圆筒将装入镂空槽11中的封板6抵住，防止其脱落；
45.s4、对所述电机壳体框架和所述封板6的内外表面进行清洗，去除表面的树脂、灰尘等杂质；清洗后在封板6上涂抹脱模剂；
46.s5、然后先在所述电机壳主体1的外表面铺贴玻纤织物预浸料，再铺贴碳纤维预浸料(如图5所示)，然后通过真空袋将所铺贴的预浸料整体包裹，并用密封胶条进行密封，保证气密性，然后抽真空至真空度为0.009mpa，关闭真空阀5分钟，确保真空泄露不超过0.0005mpa，接着置于热压罐中在150℃下热固化2小时，固化后形成包裹在电机壳主体1外表面的复合材料层5(如图6所示)；
47.s6、将所述复合材料层5与所述电机壳主体1通过紧固件7连接(如图7所示)，得到复合材料电机壳体。
48.上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。