CN105827060A - 集成式电力驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于车辆的集成式电力驱动系统，其包括：电机(1)，该电机包括电机壳体(11)、前端盖、后端盖以及容纳在该电机壳体(11)内的定子(10)和转子组件(14)；设置在该电机(1)的输出端的变速器(2)，该变速器(2)具有变速器壳体，所述变速器壳体包括靠近该电机(1)的变速器半壳体(12)，该变速器半壳体(12)构造成适合用作该电机(1)的所述前端盖；和设置在该电机(1)的与该输出端相对的另一端的逆变器(3)，该逆变器(3)包括逆变器壳体(13)、功率模块(31)和逆变器端盖(32)，其中所述逆变器壳体(13)构造成适合用作该电机(1)的所述后端盖；其中，所述逆变器壳体(13)和所述其中一个变速壳体(12)通过紧固件安装到所述电机壳体(11)。这种电力驱动系统结构紧凑，制造成本低。

Description

集成式电力驱动系统
技术领域
本发明涉及机动车辆领域，尤其涉及用于机动车辆的集成式电力驱动系统。
背景技术
随着汽车技术的发展，特别是近年来对电动汽车(ECV)、混合电动汽车(HEV)及燃料电池汽车(FCEV)的持续关注，相应的研发也不断深入。
用于上述类型汽车的电力驱动系统通常包括电机、逆变器和变速器。当前，电机、逆变器和变速器这三个部分单独制造，电机和变速器通过紧固件接合在一起，电机和逆变器使用多相电缆连接在一起。如此配置，使得接合/连接在一起的变速器、电机和逆变器的总体积/尺寸非常大，并且内部连接所需的花费非常高，使得电力驱动系统的总成本较高。另外，汽车内部的空间有限且受限，现有的电机、逆变器和变速器的这种配置在汽车内占据了较大的空间，给车辆的总体布置带来困难，并且总成本相对较高。成本较高的电力驱动系统缺乏竞争力。
发明内容
为了克服上述技术问题，本发明提供一种用于车辆的集成式电力驱动系统，其结构紧凑、总体尺寸较小并且成本较低。
为此，本发明提供一种用于车辆的电力驱动系统，其包括：电机，该电机包括电机壳体、前端盖、后端盖以及容纳在该电机壳体内的定子组件和转子组件；设置在该电机的输出端的变速器，该变速器具有变速器壳体，所述变速器壳体包括靠近该电机的变速器半壳体，该变速器半壳体构造成适合用作该电机的所述前端盖；和设置在该电机的与该输出端相对的另一端的逆变器，该逆变器包括逆变器壳体、功率模块和逆变器端盖，其中所述逆变器壳体构造成适合用作该电机的所述后端盖；其中，所述逆变器壳体和所述其中一个变速壳体通过紧固件安装到所述电机壳体。
在上述电力驱动系统中，由于变速器半壳体既作为变速器壳体的一部分，又用作电机的前端盖，逆变器壳体也用作电机的后端盖，使得装配在一起的变速器、电机和逆变器变得结构紧凑，体积/尺寸减小，并且成本降低。
按照本发明的一个优选方案，所述定子组件设有交流输入端子，其中交流输入端子一般为三相端子；所述功率模块设有交流输出端子，其中交流输出端子一般为三相端子，所述交流输入端子和所述交流输出端子配置成使得在该电机和该逆变器组装完成后所述交流输入端子和所述交流输出端子直接连接在一起。将交流输入端子和交流输出端子配置成直接连接，节省了电缆，减少了高压连接点，降低了装配成本，并提高了可靠性和安全性。
根据本发明的一个方案，定子组件上的交流输入端子和功率模块上的交流输出端子通过螺纹连接、熔接、软钎焊、硬钎焊、铆接和弹性接触直接连接在一起。本领域技术人员应当理解，只要能将定子组件上的交流输入端子和功率模块上的交流输出端子直接连接在一起，任何合适的连接方式都是可行的，涵盖在本发明的范围内。
在本发明中，所述转子组件包括转子轴，有利的是，该转子轴的一端通过第一轴承组件由所述变速器半壳体支承，另一端通过第二轴承组件由所述逆变器壳体支承。在这里，所述第一轴承组件和所述第二轴承组件例如可以为球轴承或滑动轴承。应当理解，根据实际需要，也可以使用其它合适类型的轴承。
根据本发明的一个方案，所述第一轴承组件包括第一轴承座，所述第二轴承组件包括第二轴承座，第一轴承座始终支承在所述变速器半壳体(，第二轴承座始终支承在所述逆变器壳体上。第一轴承座始终支承在所述变速器半壳体上具有以下技术效果，即由于电机的轴承座位于变速器半壳体上，使得该轴承座可以与变速器的其它轴承座一起加工，相对位置误差很小，传动精度高，噪声和振动小，传动系部件磨损小，使用寿命长。这种结构共用了一个半壳体，该半壳体结构刚性好，重量轻且轴向长度小。第二轴承座始终支承在所述逆变器壳体上具有以下技术效果，即省去了电机后端盖，减小了装置的轴向长度；将电机后端盖集成到逆变器壳体上，该壳体的结构刚性好，减少了电机的振动同时增强了逆变器的抗振动能力。
根据本发明的一个方案，所述紧固件可以包括延伸穿过所述变速器半壳体、电机壳体和逆变器壳体从一侧将它们紧固在一起的一组紧固螺栓。
根据本发明的另一个方案，所述紧固件可以包括两组紧固件，其中一组为延伸穿过变速器半壳体和电机壳体并将两者紧固在一起的第一组紧固螺栓，另一组为延伸穿过所述逆变器壳体和所述电机壳体并将两者紧固在一起的第二组紧固螺栓。
根据本发明配置的电力驱动系统具有结构紧凑、总体尺寸较小并且成本较低的优点，并且在车辆中占用较小的空间。
附图说明
参考下面的详细描述和附图，将更充分地理解本发明，并且本发明的其它特征将变得显而易见。附图仅仅是代表性的并且不旨在限制权利要求的范围，其中：
图1示出了根据本发明的电力驱动系统的一个实施例的沿一个方向的局部分解透视图，示出了变速器半壳体、电动机和逆变器壳体；
图2是图1所示的电力驱动系统沿另一个方向的局部分解透视图；
图3是根据本发明的逆变器的一个实施例的分解透视图；
图4是图1所示的电力驱动系统的端视图，其中变速器半壳体、电动机和逆变器壳体已装配在一起；
图5是沿图4中的线A-A的剖视图；
图6是沿图4中的线B-B的剖视图；
图7是沿图5中的线C-C的局部剖视图。
具体实施方式
下面将参照附图并通过实施例来描述根据本发明实现的用于车辆的电力驱动系统。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
图1为本发明的集成式电力驱动系统的一个实施例的沿一个方向的局部分解透视图。如图1所示，该电力驱动系统包括电机1、设置在电机输出端的变速器2以及设置在电机另一端的逆变器3，变速器2的壳体构造成两件式，即包括两个变速器半壳体。为清楚起见，图中仅示出了变速器的靠近电机1的变速器半壳体12、和逆变器的逆变器壳体13。在该实施例中，电机1包括电机壳体11，以及容纳在由该电机壳体11限定出的腔室内的定子组件10和转子组件14。有利的是，靠近电机1的输出端设置的变速器半壳体12构造成适合用作电机1的前端盖，逆变器壳体13构造成适合用作电机1的后端盖。
在装配时，可以利用一组紧固螺栓4例如六个紧固螺栓依次穿过设置在变速器半壳体12上的相应开孔，穿过电机壳体11上的相应开孔，和逆变器壳体13上的相应开孔，将变速器半壳体12、电机壳体11和逆变器壳体13紧固在一起。作为替代，也可以利用两组紧固螺栓，一组紧固螺栓依次穿过变速器半壳体12和电机壳体11将两者紧固在一起，另一组紧固螺栓依次穿过逆变器壳体13和电机壳体11将两者紧固在一起。然而，应当理解，上述紧固方式仅仅是示例性的，其它合适的紧固方式也涵盖在本发明的范围内。
参见图5-6，电机1的转子组件14包括转子轴15，转子轴15的一端通过轴承组件17支承在所述变速器半壳体12中，另一端通过轴承组件18支承在所述逆变器壳体13中，在这里，轴承组件17，18例如可以为球轴承或滑动轴承。当然，其它合适类型的轴承也是可行的。在该实施例中，轴承组件17的轴承座17a固定设置在变速器半壳体12上，例如可以与变速器半壳体12一体制成，轴承组件18的轴承座18a固定设置在逆变器壳体13上，例如可以与逆变器壳体13一体制成。
如此配置，使得在将电机1、变速器2以及逆变器3装配在一起时，减小了装配后的体积/尺寸，从而降低了制造成本。
逆变器是一种具有直/交流转换功能的电子器件，其通过内部的一系列开关开关电路将直流电源提供的直流电转换为交流电，并提供给工作在交流环境的电子装置。在汽车领域，逆变器通常由车内的电池提供直流电，并将该直流电转换为三相交流电供车内电机运转，以此来驱动汽车。
参照图3所示，逆变器3包括电容模块(未示出)和功率模块31，电容模块具有与直流电源电连接的直流连接端；功率模块31其具有多个开关电路、直流输入端子(未示出)及交流输出端子，在本文中所述交流输出端子也称为交流输出端子301，所述直流输入端电连接于直流电源。开关电路将从直流输入端获得的直流电转换为交流电，并通过交流输出端输出。逆变器壳体13将功率模块和电容模块封装由其形成的腔室内。逆变器3还设有端盖30，其通过紧固件例如紧固螺栓5安装在逆变器壳体13背离电机1的一端。
如图2所示，电机1的定子组件10在其面向逆变器3的一端设有三个交流输入端子101，从图中来看，交流输入端子101设置定子组件的端部下侧。相应地，如图3所示，在逆变器3的功率模块31的一端的下侧设有三个交流输出端子301，所述三个交流输出端子301配置成使得将逆变器3和电机1组转完成后，三个交流输出端子301与相应的三个交流输入端子101直接接触(参见图7)，例如通过螺纹连接、熔接、软钎焊、硬钎焊、铆接和弹性接触连接在一起，而无需使用额外的连接线，这也降低了制造成本。
在这里术语“弹性接触”是指为了实现电连接及可靠导电，用于导电的导体必须可靠接触，其中一种方案是其中一个导体具有良好的弹性，该导体接触另一导体(该另一导体可不具有良好的弹性)并产生一定量的变形，该导体通过弹性形变产生弹性力可靠地接触另一导体，实现电连接。常用的家用插座/插头系统，汽车用插接件多为此种连接，这种“弹性接触”连接的本质是使用兼具导电性和好的弹性的材料完成接触和导电，而无须第三部件进行古典。采用“弹性接触”类型的连接的最大优点是可多次拆装且拆装方便。
综上所述，通过使电机1与变速器2共用变速器半壳体作为电机的前端盖，电机1和逆变器3共用逆变器壳体作为电机的后端盖，使得组装后的包括电机1、变速器2和逆变器3的电力驱动系统的总体积(尺寸)显著减小，既减小了占地面积，还节省了制造成本。进一步来说，将逆变器的交流输出端子和电机的交流输入端子配置成在组装完成后直接接触连接，可以避免在装配时使用额外的连接线，从而使装配变得简单，并且降低了装配成本。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (8)

1.一种用于车辆的集成式电力驱动系统，其包括：
电机(1)，该电机包括电机壳体(11)、前端盖、后端盖以及容纳在由该电机壳体(11)限定的腔室内的定子组件(10)和转子组件(14)；
设置在该电机(1)的输出端的变速器(2)，该变速器(2)具有变速器壳体，所述变速器壳体包括靠近该电机(1)的变速器半壳体(12)，该变速器半壳体(12)构造成适合用作该电机(1)的所述前端盖；和
设置在该电机(1)的与该输出端相对的另一端的逆变器(3)，该逆变器(3)包括逆变器壳体(13)、功率模块(31)和逆变器端盖(32)，其中所述逆变器壳体(13)构造成适合用作该电机(1)的所述后端盖；
其中，所述逆变器壳体(13)和所述变速器半壳体(12)通过紧固件安装到所述电机壳体(11)。
2.根据权利要求1所述的集成式电力驱动系统，其中，所述定子组件(10)设有交流输入端子(101)，所述功率模块(31)设有交流输出端子(301)，所述交流输入端子(101)和所述交流输出端子(301)配置成使得在该电机(1)和该逆变器(3)组装完成后所述交流输入端子(101)和所述交流输出端子(301)直接连接在一起。
3.根据权利要求2所述的集成式电力驱动系统，其中，所述交流输入端子(101)和所述交流输出端子(301)通过螺纹连接、熔接、软钎焊、硬钎焊、铆接和弹性接触连接在一起。
4.根据权利要求1或2所述的集成式电力驱动系统，其中，所述转子组件(14)包括转子轴(15)，该转子轴(15)的一端通过第一轴承组件(17)由所述变速器半壳体(12)支承，另一端通过第二轴承组件(18)由所述逆变器壳体(13)支承。
5.根据权利要求4所述的集成式电力驱动系统，其中，所述第一轴承组件(17)和所述第二轴承组件(18)为球轴承或滑动轴承。
6.根据权利要求5所述的集成式电力驱动系统，其中，所述第一轴承组件(17)包括第一轴承座(17a)，所述第二轴承组件(18)包括第二轴承座(18a)，所述第一轴承座(17a)始终支承在所述变速器半壳体(12)上，所述第二轴承座(18a)始终支承在所述逆变器壳体(13)上。
7.根据权利要求1或2所述的集成式电力驱动系统，其中，所述紧固件包括延伸穿过所述变速器半壳体(12)、电机壳体(11)和逆变器壳体(13)从一侧将它们紧固在一起的一组紧固螺栓(4)。
8.根据权利要求1或2所述的集成式电力驱动系统，其中，所述紧固件包括延伸穿过所述变速器半壳体(12)和所述电机壳体(11)并将两者紧固在一起的第一组紧固螺栓和延伸穿过所述逆变器壳体(13)和所述电机壳体(11)并将两者紧固在一起的第二组紧固螺栓。
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