CN103095035A - 电机系统及新能源车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机系统，该电机系统包括具有定子(17)和转子的电机，以及连接于所述电机的动力输出轴(1)上的减速机构，其中，电机的动力输出轴(1)和减速机构的动力输入轴为同一轴；该电机系统中将电机和减速机构两者集成于一体，直接通过同一根轴连接传动，无需使用联轴器，减小了后期匹配工作量，使用成本比较低，并且简化了结构，减小了电机系统的体积，更利于在新能源车辆中的布置。此外，本发明还公开了一种包括上述电机系统的新能源车辆。

Description

电机系统及新能源车辆

技术领域

本发明涉及新能源车辆技术领域，特别涉及一种电机系统。此外，本发明还涉及包括上述电机系统的新能源车辆。

背景技术

目前，市场上应用的电机(电动机与发电机)大部分需要加减速机构，由于电机的工作状况是复杂多变的，需要电机和减速机构合理匹配才能够满足要求。

目前，在混合动力车辆中大多使用水冷永磁同步电机，在运行过程中需要低速大扭矩(运行转速约为2000rpm以下，且需要的扭矩较大约为500N*m)。

根据电机输出的功率＝电机输出转矩×电机转速，在电机输出的功率一定的前提下，电机转速越高，电机输出转矩就越小，增加减速机构，可以达到降速增扭的效果。

但是，减速机构大多需要根据电机的结构和具体使用环境专门设计的，这样不仅会导致后期匹配工作量比较大，增加设计周期，而且这样设计成本比较高，且浪费材料，重量、体积比较大，在整车上不易布置。

另外地，由于电机的功率较大，最高可达上百千瓦，电机发热量大，而电机温度直接决定电机的性能指标，温度过高将影响电机的运行寿命及效率，甚而烧毁电机，引发交通事故，特别是大功率电机散热能力的提高可以提高电机的功率密度、转矩密度，节约材料，降低成本，而混合动力系统用电机大多数为水冷电机，其因水槽位于电机壳体中，对电机壳体内部定子、线圈以及转子无法直接进行冷却，因此效果比较差。

由于电机的工作状况是复杂多变的，因此需要电机和减速机构合理匹配才能够满足要求，后期工作量大，且结构复杂，体积较大，成本较高，且在整车上不易布置。

有鉴于此，如何提供一种电机系统，该电机系统结构比较紧凑、体积比较小，减小装配工作量，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种电机系统，该电机系统结构紧凑，体积比较小、减小装配工作量。此外，本发明另一个要解决的技术问题为提供一种新能源车辆。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电机系统，包括具有定子和转子的电机，以及连接于所述电机的动力输出轴上的减速机构，其所述电机的动力输出轴和所述减速机构的动力输入轴为同一轴。

优选地，所述减速机构设置于所述电机的壳体内部，所述壳体的内部设置有隔板，所述电机的动力输出轴穿过所述隔板上的轴承孔连接所述减速机构。

优选地，所述减速机构为行星齿轮减速机构。

优选地，所述电机的动力输出轴通过键或法兰连接所述行星齿轮减速机构的太阳轮。

优选地，所述电机的端盖处还设置有用于冷却所述定子、定子线圈、所述转子的第一润滑油通道。

优选地，所述第一润滑油通道包括设置于所述壳体上与外部冷却油路连通的主油路，以及设置于所述端盖上连通所述主油路的环形油路，所述出油口均布于所述环形油路上。

优选地，所述隔板上也设置有所述第一润滑油通道。

优选地，所述电机的壳体上还设置有用于给所述减速机构冷却的第二润滑油通道，所述第二润滑油通道的外部开口连通外部冷却油路，内侧开口朝向所述减速机构所处腔室。

优选地，用于给电机散热的外部冷却油路和用于给减速机构散热的外部冷却油路可以为同一油路。

优选地，还包括用于检测冷却油油量和/或油质的检测装置，所述检测装置设于存储所述冷却油的储液箱上。

本发明提供的电机系统中电机的动力输出轴和减速机构的动力输入轴为同一轴，两者集成于一体，直接通过同一根轴连接传动，无需使用联轴器，减小了后期匹配工作量，使用成本比较低，并且简化了结构，减小了电机系统的体积，更利于在新能源车辆中的布置。

在上述电机系统的基础上，本发明还提供了一种新能源车辆，包括电机系统以及与所述电机系统连接的执行机构，所述电机系统为上述任一项所述的电机系统。

上述新能源车辆的技术效果与上述电机系统的技术效果基本相同，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明一种具体实施例中电机系统中电机和减速机构的结构示意图；

图2为图1中电机端盖的局部放大图；

图3为图1中电机端盖上冷却油路的一种具体设计方式。

其中，图1至图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1电机动力输出轴；2出油口；3环形油路；4第一油路；5电机的端盖；6电机壳体；7第二油路；8主油路；9隔板；10第三油路；13-1太阳轮；13-2行星架；13-3行星轮；13-4齿圈；14输出轴；17定子。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种电机系统，该电机系统结构紧凑，体积比较小，成本低。此外，本发明另一个核心为提供一种新能源车辆。

不失一般性，本文以电机系统在混合动力车上的应用为例，介绍技术方案，当然本文所提供的电机系统还可以应用于其他新能源车辆上；为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1、图2和图3，图1为本发明一种具体实施例中电机系统中电机和减速机构的结构示意图；图2为图1中电机端盖的局部放大图；图3为图1中电机端盖上冷却油路的一种具体设计方式。

本发明提供的一种电机系统包括电机，电机内部具有定子和转子，定子上设置有定子线圈，电机的动力输出轴上连接有减速机构，达到降速增扭的效果，一般地，减速机构可以为齿轮减速机构，当然也可以为其他形式的减速机构；本文的电机系统中电机的动力输出轴1和减速机构的动力输入轴为同一轴，也就是说，电机的动力输出轴1的一端连接电机，另一端直接连接减速机构。

以电机系统在混合动力车上的应用为例，该电机系统主要具有以下功能：

1、电机不通电源空转时，电机上游动力链将动力通过电机轴直接传递给减速机构，减速增扭后通过输出轴将动力输出。

2、电机轴与电机上游动力链断开，电机通电源运转做功，通过减速机构减速增扭后由输出轴将动力输出。

3、电机轴与电机上游动力链联接，电机上游动力链传递来的转矩通过电机轴与电机转矩耦合，再通过减速机构减速增扭后由输出轴输出。

4、电机轴与电机上游动力链断开，混合动力汽车自身动能通过减速机构，增速后驱动电机转动发电，实现制动能量的回收。

需要说明的是，在混合动力车上电机的输入轴和电机的动力输出轴是同一根轴，在本文中统称为电机轴。

本发明提供的电机系统中电机的动力输出轴1和减速机构的动力输入轴为同一轴，两者集成于一体，直接通过同一根轴连接传动，无需使用联轴器，简化了结构，减少了电机和减速机构的轴向尺寸，减小了电机系统的体积，更利于在新能源车辆中的布置，满足整车设计需求，并且减小了后期匹配工作量，降低了使用成本。

新能源车辆的工作环境一般比较恶劣，而电机的动力输出轴1对其工作环境要求比较高，为了保证电机系统工作的稳定性，电机与减速机构可以进行如下设置。

在一种具体实施方式中，减速机构设置于电机壳体6内部，即电机与减速机构集成一体，请再次参考图1；一体化设计方式封闭性比较好，电机的动力输出轴1可以不受使用环境的影响，不仅保证了电机系统工作的稳定性，而且电机的动力输出轴1工作环境整洁，可以延长其使用寿命。

具体地，壳体的内部设置有隔板9，电机的动力输出轴1穿过所述隔板9上的轴承孔连接所述减速机构，隔板9可以跟壳体为一体结构，也可以为分体结构；壳体内部的隔板将其内腔分隔为两部分，这样电机和减速机构工作相对对立，互不影响，保证两者工作可靠性。

在一种优选的实施方式中减速机构可以为行星齿轮减速机构；行星齿轮减速机构行结构比较紧凑，回程间隙小、精度高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大，可达几万牛·米。

一般地，行星齿轮减速机构包括中间的太阳轮13-1、与太阳轮13-1啮合的行星轮13-3，一般行星轮13-3安装于齿圈13-4上，齿圈13-4可以固定于电机外壳上；太阳轮13-1为动力输入轴，行星轮13-3的行星架13-2连接输出轴将扭矩输出。

上述实施例中，电机的动力输出轴1可以通过平键、花键、法兰等连接方式连接行星减速机构的太阳轮13-1，键或法兰连接比较简单、可靠性高，尤其键连接占据空间比较小，系统运行比较平稳。

电机的功率较大，最高可达上百千瓦，电机发热量大，而电机温度直接决定电机的性能指标，温度过高将影响电机的运行寿命及效率，甚而烧毁电机，引发交通事故，特别是大功率电机。

在一种优选的实施方式中，上述各实施例中的电机的端盖5处还可以设置有用于冷却电机的定子17、定子线圈、转子的第一润滑油通道；外部的冷却油在液压泵等动力部件的作用下，由第一润滑油通道进入电机内部不仅可以对定子17、转子进行冷却，还可以对安装线圈的定子17、转子本身进行冷却；该设计方式可以将电机工作部件的热量及时散发，提高了电机运行效率，保证工作的安全性。

当然，为了提高电机内部零部件和电机壳体的散热效率，在隔板9上也可以设置第一润滑油通道，端盖5和隔板9上设置的第一润滑油通道的形状可以相同，也可以不同。

本文中给出了一种第一润滑油通道的优选设计方式，第一润滑油通道可以包括与外部冷却油路连通的主油路8和连通主油路8的环形油路3，出油口2均布于环形油路3上，如图3所示，主油路8可以通过第一油路4和第二油路7组成的油路连通环形油路3；环形油路3的设计有利于对电机散热部件均匀冷却，防止局部高温。环形油路3的数量至少为一条，环形油路3数量的设置可以根据电机的散热量来具体选择，散热量大的电机可以设计多条环形油路3，提高散热效率。

当然，第一润滑油通道的设计方式不局限于上述设计，其设计形式多种多样，只要能满足本文的技术效果即可，在此不再一一列举。

进一步地，在电机壳体上还可以设置有若干条沿其轴向布置的第三油路10，第三油路10连通主油路8，并且与定子的外表面形成冷却油通道，可以对定子表面进行进一步的冷却，提高了定子的冷却效率。

上述各实施例中，电机壳体6上还可以设置有用于给减速机构冷却的第二润滑油通道，第二润滑油通道的外部开口连通外部冷却油路，内侧开口朝向减速机构所处腔室。

上述用于给电机散热的外部冷却油路和用于给减速机构散热的外部冷却油路可以为同一油路，节省成本，简化设计；当然，也可以设置不同的外部冷却油路分别为电机和减速机构进行冷却。

上述第一润滑油通道和第二润滑油通道中的冷却油还可对轴承进行润滑、对电机内壁进行冷却；同时还具有防锈、清洗、绝缘等作用。

外部冷却油路可以包括用于冷却油存储的储油箱、冷却油循环用油泵、冷却油过滤用过滤器器、热交换冷却装置及相应的油路，储液箱上可以设置有用于检测冷却油油量和油质的检测装置，精确控制冷却油的质量，以免因油质不纯净损伤电机和减速机构，保证电机和减速机构稳定运行。延长其使用寿命。

在上述电机系统的基础上，本发明还提供了一种新能源车辆，包括电机系统以及与所述电机系统连接的执行机构，所述电机系统为上述任一项实施例所述的电机系统。

上述新能源车辆的技术效果与上述电机系统的技术效果基本相同，在此不再赘述。

新能源车辆的其他部分结构请参考现有技术，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的一种电机系统及新能源车辆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种用于新能源车辆的电机系统，包括具有定子(17)和转子的电机，以及连接于所述电机的动力输出轴(1)上的减速机构，其特征在于，所述电机的动力输出轴(1)和所述减速机构的动力输入轴为同一轴。

2.如权利要求1所述的用于新能源车辆的电机系统，其特征在于，所述减速机构设置于所述电机壳体(6)内部，所述壳体的内部设置有隔板(9)，所述电机的动力输出轴(1)穿过所述隔板(9)上的轴承孔连接所述减速机构。

3.如权利要求2所述的用于新能源车辆的电机系统，其特征在于，所述减速机构为行星齿轮减速机构。

4.如权利要求3所述的用于新能源车辆的电机系统，其特征在于，所述电机的动力输出轴(1)通过键连接所述行星齿轮减速机构的太阳轮(13-1)。

5.如权利要求3所述的用于新能源车辆的电机系统，其特征在于，所述电机壳体(6)和端盖(5)处还设置有用于冷却所述定子(17)、定子线圈、所述转子的第一润滑油通道。

6.如权利要求5所述的用于新能源车辆的电机系统，其特征在于，所述隔板(9)上也设置有所述第一润滑油通道。

7.如权利要求5或6所述的用于新能源车辆的电机系统，其特征在于，所述第一润滑油通道包括设置于所述电机壳体(6)上与外部冷却油路连通的主油路，以及设置于所述端盖(5)上连通所述主油路的环形油路(3)，所述出油口均布于所述环形油路(3)上。

8.如权利要求2所述的用于新能源车辆的电机系统，其特征在于，所述电机壳体(6)上还设置有用于给所述减速机构冷却的第二润滑油通道，所述第二润滑油通道的外部开口连通外部冷却油路，内侧开口朝向所述减速机构所处腔室。

9.如权利要求2所述的用于新能源车辆的电机系统，其特征在于，用于给电机散热的外部冷却油路和用于给减速机构散热的外部冷却油路可以为同一油路。

10.如权利要求2所述的用于新能源车辆的电机系统，其特征在于，还包括用于检测冷却油油量和/或油质的检测装置，所述检测装置设于存储所述冷却油的储液箱上。

11.一种新能源车辆，包括电机系统以及与所述电机系统连接的执行机构，其特征在于，所述电机系统为上述1至10任一项所述的电机系统。

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