CN106300779A - 一种液冷式电机及其控制装置一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液冷式电机及其控制装置一体机，包括外壳、电机内芯以及控制装置，电机内芯以及控制装置设于外壳内，外壳具有冷却液通道，以使得冷却液在冷却液通道内流动时，可冷却电机内芯和控制装置。将电机内芯和控制装置安装在一体式的外壳内，通过冷却液通道对外壳进行冷却，实现了对设置在外壳内的电机内芯和控制装置的冷却，从而大大减小了电机内芯与控制装置占用的空间，同时也节省了一套冷却系统，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种液冷式电机及其控制装置一体机。
背景技术
电动汽车(BEV)是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于电动汽车对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。其中的电机是电动汽车的核心部件，由于电机长时间处于高速转动中，会产生大量的热量，目前一般采用液冷系统对电机进行冷却降温。另外，控制电机转速的控制装置功率密度大，工作时的电流较大，也会产生大量的热量，目前一般采用风冷系统或液冷系统对控制装置进行冷却降温。电机和控制装置之间通过导线连接。
但是，上述结构存在以下问题：1、电机和控制装置需要两个独立的冷却系统，这显然会增大两者的体积，不利于在狭小的汽车发动机舱内安装，此外两个冷却系统的制造成本高、装配时间长；2、电机与控制装置之间的导线对露在发动机舱外内，一方面排列杂乱，影响发动机舱整体布置，另一方面裸露的导线容易老化或被损坏，造成电机不能正常工作，严重时甚至会引发事故。
因此，如何对现有的电动汽车用电机进行改进，是本领域技术人员亟待解决的一个问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电机本体与控制装置一体化的一体机，电机本体与控制装置共用一个冷却系统，从而降低了生产成本，并提高了空间利用率。
为达到以上目的，本发明提供一种液冷式电机及其控制装置一体机，包括外壳、电机内芯以及控制装置，所述电机内芯以及所述控制装置设于所述外壳内，所述外壳具有冷却液通道，以使得冷却液在所述冷却液通道内流动时，可冷却所述电机内芯和所述控制装置。
本发明将所述电机内芯和所述控制装置安装在一体式的所述外壳内，利用所述冷却液通道内的冷却液对所述外壳进行冷却，也即实现了对设置在所述外壳内的电机内芯和控制装置的冷却，从而在减小电机内芯与控制装置占用空间的同时，节约了成本，将传统的两个冷却系统减为一个冷却系统。
优选地，所述外壳包括电机部以及控制部，所述电机部内形成电机安装腔，所述电机内芯设于所述电机安装腔，所述控制部内形成控制安装腔，所述控制装置设于所述控制安装腔内，所述冷却液通道形成于所述电机部和所述控制部。
通过将所述外壳分为电机部和控制部，使得所述电机内芯和所述控制装置在安装时更为便捷，提高了装配的效率。值得一提的是，所述电机部和所述控制部可以是一体成型，也可以是分别成型后，通过螺栓等连接方式连接为一体。所述外壳一体成型时，有利于保证了所述冷却液通道的密封性，避免在所述电机部和所述控制部的连接处出现冷却液泄露的问题。
优选地，所述冷却液通道包括形成于所述电机部侧壁的第一冷却液通道和第三冷却液通道，以及形成于所述控制部的第二冷却液通道，所述第一冷却液通道和所述第三冷却液通道的一端分别与外部连通，所述第二冷却液通道的两端分别与所述第一冷却液通道和所述第三冷却液通道连通，从而冷却液适于从所述第一冷却液通道的一端进入，流经所述第一冷却液通道、第二冷却液通道和所述第三冷却液通道后，从所述第三冷却液通道的一端流出。
优选地，所述电机部与所述控制部的连接处具有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔连通所述第一冷却液通道与所述第二冷却液通道，所述第二通孔连通所述第二冷却液通道和所述第三冷却液通道。
优选地，所述控制部的底面形成一开口向上的冷却室，所述第一通孔和所述第二通孔分别与所述冷却室的两端连通，所述控制部还包括一散热盖，所述散热盖可拆卸地安装于所述冷却室的开口，从而在所述冷却室与所述散热盖之间形成所述第二冷却液通道。
将所述散热盖设计为可拆卸的好处在于：方便检修维护；可以根据所述控制装置的具体形状或结构，装配不同形状或结构的所述散热盖，从而满足不同散热面积或散热区域的需求，提高散热效率；此外也便于所述壳体的加工。
优选地，所述冷却室的边缘形成密封条槽，一密封条设于所述密封条槽内，以使得所述冷却室与所述散热盖之间密封。
优选地，所述第一通孔和所述第二通孔与所述冷却室的连通处形成斜面或圆弧面，以使得液体平稳地流入或流出所述冷却室。
优选地，所述第一冷却液通道和所述第三冷却液通道呈蛇形、且首尾相间地形成于所述电机部的侧壁。
所述第一冷却液通道和第三冷却液通道呈蛇形设置，增加了冷却液与所述电机部的接触面积，提高了冷却效果。所述第一冷却液通道和所述第三冷却液通道首尾相间，也即：所述第一冷却液通道的首端与所述第三冷却液通道的尾端靠近但不连通，所述第一冷却液通道的尾端与所述第三冷却液通道的首端靠近但不连通。所述第二冷却液通道的首尾两端通过所述第一通孔和第二通孔分别与所述第一冷却液通道的首端和所述第三冷却液通道的尾端连通，从而最大程度上保证了第一冷却液通道和第三冷却液通道与所述电机部的接触面积，并且使得冷却液可顺利流经所述第二冷却液通道。
优选地，所述电机部的侧壁包括内侧壁、外侧壁、前侧壁、后侧壁以及多个挡壁，所述内侧壁为圆柱形，所述内侧壁内形成所述电机安装腔，所述外侧壁围绕于所述内侧壁外，从而在内外侧壁之间形成环形腔体，所述前侧壁和所述后侧壁可拆卸地设于所述内侧壁和所述外侧壁的前后两端，从而将所述环形腔体的两端封闭，各所述挡壁设于所述外侧壁与所述内侧壁之间的环形腔体内，从而在各个壁之间形成所述第一冷却液通道和所述第三冷却液通道，所述外侧壁还具有进液口和出液口，所述进液口将所述第一冷却液通道与外部连通，所述出液口将所述第三冷却液通道与外部连通。
优选地，所述一体机还包括流量控制阀以及温度传感器，所述流量控制阀设于所述进液口，所述温度传感器设于所述控制安装腔内，用于监测所述控制装置的温度，所述温度传感器与所述流量控制阀信号连接，以使得所述流量控制阀可根据所述温度传感器监测到的温度控制冷却液进入的速率。
通过所述流量控制阀和所述温度传感器，可以避免所述电机内芯和所述控制装置出现散热过慢或者降温过快的情况，从而达到一个合适的冷却效果，另一方面有利于降低能耗。
优选地，所述外壳内设有导电排，所述导电排为刚性结构，所述导电排将所述电机内芯与所述控制装置电连接。采用所述导电排实现电连接，使导线排列更加整齐，结构更加牢靠，且导线设置在所述外壳内部，避免其因外部因素而损坏。
附图说明
图1是根据本发明的第一个优选实施例的立体示意图。
图2是根据本发明的第一个优选实施例的立体示意图。
图3是根据本发明的第一个优选实施例的爆炸图。
图4是根据本发明的第一个优选实施例的部分剖视图。
图5是根据本发明的第一个优选实施例的简要示意图。
图6是根据本发明的第一个优选实施例的简要示意图.
图7是根据本发明的第一个优选实施例的部分示意图。
图8显示了散热盖的一个优选实施例。
图9显示了散热盖的一个变形实施例。
图10是根据本发明的第一个优选实施例的前端盖的立体示意图。
图11是根据本发明的第一个优选实施例的部分示意图。
图12是根据本发明的第二个优选实施例的部分爆炸图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
图1-图11显示了本发明的一种液冷式电机及其控制装置一体机的第一个优选实施例。所述一体机包括外壳1、电机内芯2以及控制装置(图中未示出)，所述电机内芯2以及所述控制装置设于所述外壳1内，所述外壳1具有冷却液通道10，以使得冷却液在所述冷却液通道10内流动时，可对所述电机内芯2和所述控制装置进行冷却。
所述控制装置的具体构成为本领域的公知常识，本发明不再详述。
所述外壳1包括电机部11以及控制部12，所述电机部11内形成电机安装腔110，所述电机内芯2设于所述电机安装腔110，所述控制部12内形成控制安装腔120，所述控制装置设于所述控制安装腔120内，所述冷却液通道10形成于所述电机部11和所述控制部12。
所述冷却液通道10包括形成于所述电机部11侧壁的第一冷却液通道101和第三冷却液通道103，以及形成于所述控制部12的第二冷却液通道102。所述第一冷却液通道101和所述第三冷却液通道103的一端分别与外部连通，所述第二冷却液通道102的两端分别与所述第一冷却液通道101和所述第三冷却液通道103连通，从而冷却液适于从所述第一冷却液通道101的一端进入，流经所述第一冷却液通道101、第二冷却液通道102和第三冷却液通道103后，从所述第三冷却液通道103的一端流出。
图5、图6为所述冷却液通道10的简化示意图，虚线箭头表示第一冷却液通道101，实线箭头表示第二冷却液通道102，点划线箭头表示第三冷却液通道103。
在第一个优选实施例中，所述外壳1为一体成型，也即所述电机部11和所述控制部12的主要部分一体成型，如图3所示。所述电机部11与所述控制部12的连接处具有第一通孔103和第二通孔104，所述第一通孔103连通所述第一冷却液通道101与所述第二冷却液通道102，所述第二通孔104连通所述第二冷却液通道102和所述第三冷却液通道103。
所述第一冷却液通道101和所述第三冷却液通道103呈蛇形、且首尾相间地形成于所述电机部12的侧壁。
所述电机部11的侧壁包括内侧壁111、外侧壁112、前侧壁113、后侧壁114以及多个挡壁115。所述内侧壁111为圆柱形，所述内侧壁111内形成所述电机安装腔110。所述外侧壁112围绕于所述内侧壁11外，从而在内外侧壁之间形成环形腔体。所述前侧壁113和所述后侧壁114可拆卸地设于所述内侧壁111和所述外侧壁112的前后两端，从而将所述环形腔体的两端封闭，各所述挡壁115设于所述外侧壁112与所述内侧壁111之间的环形腔体内，从而在各个壁之间形成所述第一冷却液通道101和所述第三冷却液通道103。所述外侧壁112还具有进液口1121和出液口1122，所述进液口1121将所述第一冷却液通道101与外部连通，所述出液口1122将所述第三冷却液通道103与外部连通。
所述控制部12的底面形成一开口向上的冷却室121，所述第一通孔103和所述第二通孔104分别与所述冷却室121的两端连通，所述控制部12还包括一散热盖122，所述散热盖122可拆卸地安装于所述冷却室121的开口，从而在所述冷却室121与所述散热盖122之间形成所述第二冷却液通道102。
所述冷却室121的边缘形成密封条槽1210，一密封条1211设于所述密封条槽1210内，以使得所述冷却室121与所述散热盖122之间密封。
所述散热盖122的形状或结构可以根据不同的散热需求改变。图9为所述散热盖122A的一个变形实施例，所述散热盖122A的表面形成多个中空的散热片，从而有利于提高散热效率。
所述第一通孔103和所述第二通孔104与所述冷却室121的连通处形成斜面或圆弧面，以使得液体平稳地流入或流出所述冷却室121。
所述一体机还包括流量控制阀13以及温度传感器14，所述流量控制阀13设于所述进液口1121。所述温度传感器14设于所述控制安装腔120内，用于监测所述控制装置3的温度。所述温度传感器14与所述流量控制阀13信号连接，以使得所述流量控制阀13可根据所述温度传感器14监测到的温度控制冷却液进入的速率。
所述控制系统包括电源接头31以及控制接头32，所述电源接头31用于连接车载电源，所述控制接头32用于连接车载控制系统，从而实施控制并反馈所述电机内芯2的工作。
所述外壳1内设有导电排15，所述导电排15为刚性结构，所述导电排15将所述电机内芯2与所述控制装置3电连接。所述导电排15包括多个铜排151，采用所述铜排151代替普通导线，使得所述导线排15更加整齐，结构更加牢靠。
所述控制部12的底面还具有一导线孔123，所述电机部11的前侧壁113的上端具有一导线通孔1130，所述导线通孔1130与所述电机安装腔110连通，各所述铜排151穿过所述导线孔123以及所述导线通孔1130延伸入所述电机安装腔110内，并与所述电机内芯2电连接。值得一提的是，所述导线孔123与所述导线通孔1130相对，也即所述导线孔123与所述导线通孔1130之间密封。
所述前侧壁113包括封盖1131以及前端盖1132。所述导线通孔1130形成于所述前端盖1132，所述前端盖1132的中部形成通孔，以使得所述铜排151可通过所述通孔与所述电机内芯2电连接。所述封盖1131可拆卸地设于所述前端盖1132，用于将所述电机安装腔110封闭，从而避免外界的环境对所述电机内芯2产生影响。
图12显示了本发明的一种液冷式电机及其控制装置一体机的第二个优选实施例，其与第一个优选实施例的区别在于，所述外壳1’的电机部11’和控制部12’分别成型，成型后电机部11’和控制部12’通过螺栓连接为一体。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种液冷式电机及其控制装置一体机，其特征在于，包括外壳、电机内芯以及控制装置，所述电机内芯以及所述控制装置设于所述外壳内，所述外壳具有冷却液通道，以使得冷却液在所述冷却液通道内流动时，可对所述电机内芯和所述控制装置进行冷却。
2.根据权利要求1所述的一体机，其特征在于，所述外壳包括电机部以及控制部，所述电机部内形成电机安装腔，所述电机内芯设于所述电机安装腔，所述控制部内形成控制安装腔，所述控制装置设于所述控制安装腔内，所述冷却液通道形成于所述电机部和所述控制部。
3.根据权利要求2所述的一体机，其特征在于，所述冷却液通道包括形成于所述电机部侧壁的第一冷却液通道和第三冷却液通道，以及形成于所述控制部的第二冷却液通道，所述第一冷却液通道和所述第三冷却液通道的一端分别与外部连通，所述第二冷却液通道的两端分别与所述第一冷却液通道和所述第三冷却液通道连通，从而冷却液适于从所述第一冷却液通道的一端进入，流经所述第一冷却液通道、第二冷却液通道和第三冷却液通道后，从所述第三冷却液通道的一端流出。
4.根据权利要求3所述的一体机，其特征在于，所述电机部与所述控制部的连接处具有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔连通所述第一冷却液通道与所述第二冷却液通道，所述第二通孔连通所述第二冷却液通道和所述第三冷却液通道。
5.根据权利要求4所述的一体机，其特征在于，所述控制部的底面具有一开口向上的冷却室，所述第一通孔和所述第二通孔分别与所述冷却室的两端连通，所述控制部还包括一散热盖，所述散热盖可拆卸地安装于所述冷却室的开口，从而在所述冷却室与所述散热盖之间形成所述第二冷却液通道。
6.根据权利要求5所述的一体机，其特征在于，所述第一通孔和所述第二通孔与所述冷却室的连通处形成斜面或圆弧面，以使得液体平稳地流入或流出所述冷却室。
7.根据权利要求6所述的一体机，其特征在于，所述第一冷却液通道和所述第三冷却液通道呈蛇形、且首尾相间地形成于所述电机部的侧壁。
8.根据权利要求7所述的一体机，其特征在于，所述电机部的侧壁包括内侧壁、外侧壁、前侧壁、后侧壁以及多个挡壁，所述内侧壁为圆柱形，所述内侧壁内形成所述电机安装腔，所述外侧壁围绕于所述内侧壁外，从而在内外侧壁之间形成环形腔体，所述前侧壁和所述后侧壁可拆卸地设于所述内侧壁和所述外侧壁的前后两端，从而将所述环形腔体的两端封闭，各所述挡壁设于所述外侧壁与所述内侧壁之间的环形腔体内，从而在各个壁之间形成所述第一冷却液通道和所述第三冷却液通道，所述外侧壁还具有进液口和出液口，所述进液口将所述第一冷却液通道与外部连通，所述出液口将所述第三冷却液通道与外部连通。
9.根据权利要求8所述的一体机，其特征在于，所述一体机还包括流量控制阀以及温度传感器，所述流量控制阀设于所述进液口，所述温度传感器设于所述控制安装腔内，用于监测所述控制装置的温度，所述温度传感器与所述流量控制阀信号连接，以使得所述流量控制阀可根据所述温度传感器监测到的温度控制冷却液进入所述冷却液通道的速率。
10.根据权利要求1-9任一所述的一体机，其特征在于，所述外壳内设有导电排，所述导电排为刚性结构，所述导电排将所述电机内芯与所述控制装置电连接。
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