一种电驱发动机主壳体及其装配方法与流程

1.本发明涉及一种电驱发动机主壳体及其装配方法，涉及新能源汽车技术领域。


背景技术：

2.新能源汽车采用电驱发动机作为动力来源，电驱发动机装配过程中，需要将定子装配入主壳体内，主壳体和定子均是圆柱型结构，为保证电驱发动机的nvh性能，定子装配入主壳体内部后主壳体和定子之间不能存在活动空间，主壳体需要锁住定子，使之不能活动，因此，电驱发动机主壳体的内径和定子的外径需保持基本一致，主壳体内径和定子外径公差均在小数点后两位数左右(如：
±
0.01等)。
3.由于电驱发动机主壳体的内径和定子外径基本一致，正常装配，定子无法装配入主壳体，因此，目前均是通过热胀冷缩的方式装配，具体地，将主壳体加热至一定温度下使其产生热膨胀，工装夹具夹持定子，使用机器人拍照识别主壳体某一特征点进行定位，使得定子插入主壳体内，最后将主壳体冷却发生缩小后与定子贴合。
4.然而，电驱定子主壳体和定子装配时，由于工装夹具、机器人精度等因素的影响，经常存在装配困难、主壳体和定子相互碰撞刮擦的问题，而碰撞刮擦容易在主壳体内部留下杂质，这些杂质不仅不易取出，而且会对电驱发动机的运转产生不良后果，例如堵塞机滤嘴，造成机油循环不畅，进而导致烧缸，同时气门室内凸轮轴的旋转与杂质碰撞会引起损伤或异常磨损，还可能导致电驱发动机内部发出异响。


技术实现要素：

5.本发明提供一种电驱发动机主壳体，用于解决主壳体与定子装配困难以及发生碰撞和刮擦的问题。
6.本发明第一方面提供一种电驱发动机主壳体，所述主壳体在第一温度下的内径为d1，在第二温度下的内径为d2，所述第一温度为20-35℃，所述第二温度为180-220℃，(d2-d1)＞0.752mm。
7.在一种具体实施方式中，(d2-d1)≥0.817mm。
8.在一种具体实施方式中，当所述第二温度为200℃时，(d2-d1)＞0.849mm。
9.在一种具体实施方式中，当所述第二温度为210℃时，(d2-d1)＞0.898mm。
10.在一种具体实施方式中，所述主壳体由合金材料制备得到，所述合金材料为adc12。
11.在一种具体实施方式中，按照重量百分比计，所述adc12合金材料包括如下的化学元素：铜1.5-3.5％、硅9.6-12.0％、镁≤0.3％、锌≤1.0％、锰≤0.5％、镍≤0.5％，余量为铝。
12.本发明第二方面提供adc12合金材料在电驱发动机主壳体上的应用。
13.在一种具体实施方式中，按照重量百分比计，所述adc12合金材料包括如下的化学元素：铜1.5-3.5％、硅9.6-12.0％、镁≤0.3％、锌≤1.0％、锰≤0.5％、镍≤0.5％，余量为
铝。
14.本发明第三方面提供一种电驱发动机主壳体与定子的装配方法，所述主壳体为上述任一所述的主壳体，所述方法包括如下步骤：
15.在第一温度下，选择待装配的主壳体与定子备用，将所述主壳体加热至第二温度，将所述定子插入所述主壳体内部，随后降低温度至第一温度，完成所述主壳体与定子的装配；
16.所述第一温度为20-35℃，所述第二温度为180-220℃。
17.在一种具体实施方式中，所述第二温度为200℃。
18.本发明通过提高主壳体热膨胀后的内径，有效解决了主壳体与定子装配困难以及存在的碰撞和刮擦的问题，消除了由碰撞刮擦导致的机滤嘴堵塞、机油循环不畅、电驱发动机磨损严重以及内部异响等问题。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为现有主壳体与定子装配过程中出现的刮擦痕迹以及杂质的示意图。
具体实施方式
21.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
22.图1为现有主壳体与定子装配过程中出现的刮擦痕迹以及杂质的示意图，如图1所示，目前主壳体材料为aisi12cu1(fe)，在主壳体与定子装配过程中存在明显的碰撞刮擦问题，如图1中黑框圈出的部分，可明显看到碰撞刮擦导致的刮擦痕迹，以及在主壳体底部留下的杂质。现有技术中可以通过对定子结构进行改进，缓解与主壳体碰撞刮擦的问题，而本发明通过对主壳体材料进行改进，利用装配工艺的热胀冷缩原理，选择膨胀系数高的材料，以解决主壳体与定子装配困难以及发生碰撞和刮擦的问题，详细阐述如下：
23.本发明第一方面提供一种电驱发动机主壳体，所述主壳体在第一温度下的内径为d1，在第二温度下的内径为d2，所述第一温度为20-35℃，且所述第二温度为180-220℃，(d2-d1)＞0.752mm。
24.本发明提供一种电驱发动机主壳体，主壳体会发生热胀冷缩，当第一温度提高至第二温度时，主壳体发生热膨胀，使得其内径增大，当第二温度降低至第一温度时，主壳体发生冷缩，其内径降低，常规合金材料例如aisil2cu1(fe)的热膨胀有限，使得其在第二温度下，内径增大有限，这是导致主壳体与定子发生碰撞刮擦的主要原因，因此，本发明提高主壳体在第二温度下的内径，具体地，所述主壳体在第一温度下的内径为d1，在第二温度下的内径为d2，当第一温度为室温，即20-35℃，所述第二温度为180-220℃，且(d2-d1)＞
0.752mm时，即能够有效解决主壳体与定子装配过程中存在的碰撞和刮擦问题，消除了由碰撞刮擦导致的机滤嘴堵塞、机油循环不畅、电驱发动机磨损严重以及内部异响等问题。
25.在一种具体实施方式中，为了进一步缓解主壳体与定子装配存在的碰撞刮擦问题，可进一步提高主壳体在第二温度下的内径，具体地，(d2-d1)≥0.817mm。
26.第二温度不宜过高，否则过高的温度有可能导致电驱发动机其他零部件发生热变形，而且耗能过大，显然，在热膨胀温度有限的情况下，aisi12cu1(fe)的热膨胀性能无法满足对主壳体内径的要求，因此，本发明对合金材料进行研究，选择合金材料adc12作为主壳体的材料，即所述主壳体由合金材料制备得到，所述合金材料为adc12，adc12不仅能够满足主壳体在第二温度下对内径的要求，还能同时满足电驱电动机的其他使用要求，例如耐腐蚀、力学性能、热导系数、密封性能等。
27.通过对aisi12cu1(fe)、adc12进行热仿真试验可知，在相同的第二温度下，adc12具有更好的热膨胀性能，具体地，当第一温度为室温时，两种材料制成的主壳体的初始内径d1均为220.000mm，当第二温度提高至80℃时，aisi12cu1(fe)制成的主壳体的d2增大至220.268mm左右，而adc12制成的主壳体的d2可增大至220.306mm左右，当第二温度提高至180℃，aisi12cu1(fe)制成的主壳体的d2增大至220.752mm左右，而adc12制成的主壳体的d2可增大至220.817mm左右，当第二温度提高至200℃，aisi12cu1(fe)制成的主壳体的d2增大至220.849mm左右，而adc12制成的主壳体的d2可增大至220.919mm左右，当第二温度提高至210℃，aisil2cu1(fe)制成的主壳体的d2增大至220.898mm左右，而adc12制成的主壳体的d2可增大至220.970mm，因此，adc12合金材料具有更好的膨胀性能，通过改变主壳体材料，不仅能够有效解决主壳体与定子装配时存在的刮擦碰撞问题，而且无需变更现有装配顺序，工装夹具结构等，可以实现正常装配，无装配干涉风险。
28.本发明第二方面提供adc12合金材料在电驱发动机主壳体上的应用。
29.adc12合金材料为本领域常规材料，使用该材料按照本领域常规工艺压铸得到主壳体即可，按照重量百分比计，所述adc12合金材料包括如下的化学元素：铜1.5-3.5％、硅9.6-12.0％、镁≤0.3％、锌≤1.0％、锰≤0.5％、镍≤0.5％，余量为铝。
30.本发明第三方面提供一种电驱发动机主壳体与定子的装配方法，所述主壳体为上述任一所述的主壳体，所述方法包括如下步骤：
31.在第一温度下，选择待装配的主壳体与定子备用，将所述主壳体加热至第二温度，将所述定子插入至所述主壳体内部，随后降低温度至第一温度，完成所述主壳体与定子的装配；
32.所述第一温度为20-35℃，所述第二温度为180-220℃。
33.本发明提供一种基于热胀冷缩工艺的电驱发动机主壳体与定子的装配方法，具体地，在第一温度下，选择待装配的主壳体和定子备用，此时，主壳体的内径为d1，定子的外径与d1基本保持一致，随后将主壳体加热至第二温度，使得主壳体发生热膨胀，内径由d1增大至d2，随后通过现有装配工艺的定位系统和工装夹具，将定子插入主壳体内部，随后，将主壳体的温度由第二温度降低至第一温度，主壳体发生冷缩，其内径由d2缩小至d1，使其与定子贴合，完成装配过程。
34.基于前述主壳体所使用的合金材料的热膨胀性能，以及对其他零部件影响和能耗问题，所述第二温度具体可以为200℃。
35.本发明所使用的adc12材料购自重庆渝江压铸有限公司，该材料在中国汽车材料数据系统(camds)中的编号为ca_5_74706334/1.0，对该合金材料和aisi12cu1(fe)材料制成的主壳体与定子装配进行模拟计算，计算数据如表1-2所示，根据表1-2可知，当第二温度为200℃时，主壳体使用aisi12cu1(fe)材料，计算得出电驱主壳体和定子装配存在干涉，干涉量为0.03mm，主壳体和定子存在碰撞和刮擦，主壳体内部会存在杂质；当主壳体使用adc12合金材料，计算得出电驱定子主壳体和定子装配不存在干涉，干涉量为0，主壳体和定子装配不存在碰撞刮擦，主壳体内部不存在杂质情况。
36.本发明进一步通过生产线小批量实验进行验证，经验证，当主壳体使用该adc12材料时，与定子装配结束后，剖开主壳体内部，主壳体内部未发现碰撞刮擦痕迹，也未见存有杂质，因此，本发明提供的方案，有效解决了主壳体与定子装配困难以及存在的碰撞和刮擦的问题，消除了由碰撞刮擦导致的机滤嘴堵塞、机油循环不畅、电驱发动机磨损严重以及内部异响等问题。
37.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
38.39.40.41.