CN106411051A - 电机及控制器一体化结构水冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机及控制器一体化结构水冷系统，包括驱动电机和电机控制器；所述电机控制器固定在驱动电机一侧。1、在一体化设计的电机‑控制器整体结构中，在两者之间设置有铜材质的散热板，该散热板分隔了两者的工作空间，又通过冷却水在铜质板上的流动，起到了很好的散热作用。2，铜材质的散热板同时又在电机‑控制器中间起到了隔磁作用，使控制器电路不受电机电磁的干扰，起到了电磁屏蔽效果。3，可以根据工况和季节，通过调节阀门，选择采用并联或串联水路，调节冷却水的流量，使电机和控制器工作在最佳工作温度下，提高了散热效率，散热效果明显。4，减小了整车布置难度，缩短了电源线长度，减少了整体重量和体积，降低了成本。

Description

电机及控制器一体化结构水冷系统

技术领域

本发明涉及一种电机及控制器一体化结构水冷系统，属于机械装备技术领域。

背景技术

现有的电机和电机控制器一般为分开布置，重量和体积大，结构复杂，布置难度高，电源线长度长，散热结构不好布置，散热效率低，成本高，尤其在新能源汽车上，由于新能源汽车的结构变动较大，机械结构要求更加紧凑，为电池组等部件的规划和布置腾出空间，现有的电机和电机控制器分开布置的方式难以满足要求。

现有的电机和电机控制器合成整体的方式，其结构会产生电磁干涉，影响了电机和电机控制器的正常工作，降低了设备的使用寿命。其次，传统电机及控制器分用水冷，水管路接线长，水管安排复杂，漏水隐患多，可靠性差。其次，传统冷却水路设计固定，不能通过调节阀来调节冷却水量大小，不能得到良好的散热，难以推广普及。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电机及控制器一体化结构水冷系统，极大减小了整车布置难度，缩短了电源线长度，提高了散热效率，具有很好的隔磁性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电机及控制器一体化结构水冷系统，包括驱动电机和电机控制器；所述电机控制器固定在驱动电机一侧。

作为上述技术方案的改进，所述驱动电机包括内壳体和外壳体，所述内壳体内设置有定子、转子和轴承，所述内壳体外表面设置有环绕布置的冷却槽，所述冷却槽依次连通，所述外壳体套装于所述内壳体外侧，使得所述冷却槽形成供冷却液通过的电机水道，所述外壳体上设置有进水口和出水口，所述进水口和出水口分别连通至电机水道的两端。

作为上述技术方案的改进，所述驱动电机与电机控制器之间设置有铜质板。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电机控制器包括控制器壳体，和设置在控制器壳体内部的控制元件，所述控制器壳体面向驱动电机一侧的外表面上设置有流体槽，所述铜质板盖合于所述流体槽上，使得流体槽形成供冷却液通过的控制器水道，所述铜质板或所述控制器壳体上设置有冷却液入口和冷却液出口，所述冷却液入口和冷却液出口分别连通至控制器水道的两端。

进一步，所述驱动电机包括内壳体和外壳体，所述内壳体内设置有定子、转子和轴承，所述内壳体外表面设置有环绕布置的冷却槽，所述冷却槽依次连通，所述外壳体套装于所述内壳体外侧，使得所述冷却槽形成供冷却液通过的电机水道，所述外壳体上设置有进水口和出水口，所述进水口和出水口分别连通至电机水道的两端，所述外壳体上还设置有与电机水道连通的控制器进水口和控制器出水口，所述的控制器进水口连通至电机控制器的冷却液入口，所述控制器出水口连通至电机控制器的冷却液出口。

进一步，所述电机水道中还设置有阀门，所述阀门控制该处电机水道的通断，所述阀门设置于控制器进水口对应的电机水道处和控制器出水口对应的电机水道处之间。

作为上述技术方案的改进，所述电机控制器还包括固定支架，所述固定支架包括与电机外表面配合的弧形架，以及固定在弧形架上的水平架，铜质板和控制器壳体固定在水平架上。

作为上述技术方案的改进，所述电机尾部设置有导线输出端，固定支架上对应设置有供导线穿过的导线孔，控制器壳体上设置有导线接入口。

作为上述技术方案的改进，所述阀门的信号输入端连接控制元件的信号输出端。

作为上述技术方案的改进，所述铜质板的长宽尺寸与电机控制器内部的控制元件长宽尺寸相适配，或者略大于控制元件尺寸。

本发明的有益效果是：1、在一体化设计的电机-控制器整体结构中，在两者之间设置有铜材质的散热板，该散热板分隔了两者的工作空间，又通过冷却水在铜质板上的流动，起到了很好的散热作用。2，铜材质的散热板同时又在电机-控制器中间起到了隔磁作用，使控制器电路不受电机电磁的干扰，起到了电磁屏蔽效果。3，可以根据工况和季节，通过调节阀门，选择采用并联或串联水路，调节冷却水的流量，使电机和控制器工作在最佳工作温度下，提高了散热效率，散热效果明显。4，减小了整车布置难度，缩短了电源线长度，减少了整体重量和体积，降低了成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的剖视图；

图3是本发明的结构拆分图；

图4是本发明的控制器水道的结构示意图；

图5是本发明的电机壳体的机构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及其他用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

参照图1到图5，本发明的一种电机及控制器一体化结构水冷系统，包括驱动电机1、减速机构3和电机控制器2；所述减速机构3固定在驱动电机1轴承的输出端；所述电机控制器2固定在驱动电机1一侧。

所述驱动电机1包括内壳体11和外壳体12，所述内壳体11内设置有定子、转子和轴承，所述内壳体11外表面设置有环绕布置的冷却槽，所述冷却槽依次连通，所述外壳体12套装于所述内壳体11外侧，使得所述冷却槽密封形成供冷却液通过的电机水道13，所述外壳体12上设置有进水口14和出水口15，所述进水口14和出水口15分别连通至电机水道13的两端。

优选的，所述冷却槽为环绕内壳体11外表面布置的环形槽，所述环形槽宽度一致，平行设置，冷却槽一端封闭，相邻的冷却槽依次打通，从而形成绕电机外表面回转延伸的电机水道13，电机水道13的两端分别设置有进水口14和出水口15。

作为上述技术方案的改进，所述驱动电机1与电机控制器2之间设置有铜质板21。该铜质板21分隔了驱动电机1与电机控制器2的工作空间，起到了散热作用，同时又可以起到隔磁作用，使控制器电路不受电机电磁的干扰，起到了电磁屏蔽效果。铜质板21的宽度、长度尺寸优选与电机控制器2内部的PCB板大小尺寸相适配，或者略大于PCB板尺寸。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电机控制器2包括控制器壳体22，和设置在控制器壳体22内部的控制元件，所述控制器壳体22面向驱动电机1一侧的外表面上设置有流体槽，所述铜质板21盖合于所述流体槽上，使得流体槽形成供冷却液通过的控制器水道23，所述铜质板21或所述控制器壳体22上设置有冷却液入口24和冷却液出口25，所述冷却液入口24和冷却液出口25分别连通至控制器水道23的两端。优选的，所述流体槽为回转蜿蜒式结构，对应覆盖PCB板主要发热部位。

进一步，所述电机的外壳体12上还设置有与电机水道13连通的控制器进水口16和控制器出水口17，所述的控制器进水口16连通至电机控制器2的冷却液入口24，所述控制器出水口17连通至电机控制器2的冷却液出口25，从而将电机水道13和控制器水道23连通，冷却水同时冷却电机和控制器，进行散热，水路安排简单，降低了漏水隐患，可靠性高。进一步，所述的控制器进水口16通过金属导管26贯穿铜质板21后连通至电机控制器2的冷却液入口24，所述控制器出水口17通过金属导管26贯穿铜质板21后连通至电机控制器2的冷却液出口25，结构上更加紧凑，有利于装配，冷却水的流动也可以对铜质板21进行散热，提高了散热效果。

进一步，所述电机水道13中还设置有阀门18，所述阀门18控制该处电机水道13的通断，所述阀门18设置于控制器进水口16对应的电机水道13处和控制器出水口17对应的电机水道13处之间，即，当阀门18处于打开状态下，冷却水既可以流经完整的电机水道13，其一支还可以通过控制器水道23，控制器进水口16对应的电机水道13处和控制器出水口17对应的电机水道13处之间的水道与控制器水道23为并联关系；当阀门18处于关闭状态下，冷却水无法流经完整的电机水道13，只能依次通过控制器进水口16、冷却液入口24、控制器水道23、冷却液出口25、控制器出水口17进入电机水道13，从出水口15排出，电机水道13与控制器水道23为串联关系。优选的，所述阀门18的信号输入端连接控制元件的信号输出端，所述电机和电机控制柜中分别设置有温度传感器，所述温度传感器的信号输出端连接控制元件的信号输入端，通过实时检测温度变化，控制元件实时通过控制阀门18开关大小，以及控制从进水口14进入的水量、水速和水温，从而可以控制电机水道13和控制器水道23的冷却效果，达到散热的目的，实现最佳冷却效果，使电机和控制器工作在最佳工作温度下。

进一步，由于电机外表面为圆柱状，为了使电机与电机控制器2的连接更加稳固，所述电机控制器2还包括固定支架24，所述固定支架24包括与电机外表面配合的弧形架，以及固定在弧形架上的水平架，铜质板21和控制器壳体22固定在水平架上。

所述电机尾部设置有导线输出端19，固定支架24上对应设置有供导线穿过的导线孔25，控制器壳体22上设置有导线接入口27，从而使导线的布置更加简练，有利于电机控制器2对电机的控制。

作为上述技术方案的改进，所述减速机构3包括与驱动电机1连接固定的端盖31，端盖31内固定有内齿圈32，还设置有分别与内齿圈32，以及驱动电机1轴承的输出端啮合的行星轮33，以及在行星轮33带动下转动的输出轴34。

作为上述技术方案的进一步改进，所述输出轴34中心线与驱动电机1轴承的中心线在同一条直线上。所述减速机构3包括五个行星轮33，所述五个行星轮33均匀设置于驱动电机1轴承输出端的周向方向上，从而使运转更加流畅，增长了行星轮33的使用寿命。采用行星减速机构，电机转子轴，即电机轴承的输出端接一个输出齿轮作为行星减速机构的太阳轮，这样整个机构质量重心在轴心上，而且行星减速器轴向尺寸很少，可以布置得非常紧凑，减轻了系统重量，提高了动力响应速度。所述输出轴34包括连接端和输出端，所述输出轴34的连接端伸至端盖31中，与行星轮33连接固定。

进一步，所述电机的输出端的壳体上设置有固定孔，所述端盖31通过固定孔固定在电机上，所述端盖31内部具有容纳腔，容纳腔的四周设置有卡口或卡槽，内齿圈32四周设置有卡条或固定块，卡条或固定块卡在该卡口或卡槽中，限制了内齿圈32周向方向的转动，将其固定住，进一步还可以设置卡紧螺栓，将内齿圈32卡紧。所述电机的输出端固定有输出齿轮作为太阳轮，五个行星轮33均匀周向布置在内齿圈32和太阳轮之间，所述输出轴34的连接端伸至端盖31中，同时与五个行星轮33的一端连接固定，当太阳轮转动时，行星轮33在端盖31内绕太阳轮转动，带动输出轴34转动。输出轴34与端盖31之间设置有滚动轴承，进一步，端盖31外侧还设置有辅助盖35，辅助盖35固定在端盖31上，输出轴34的输出端穿过端盖31和辅助盖35，从辅助盖35的一侧伸出，辅助盖35与输出轴34之间设置有滚动轴承，从而保证输出轴34的转动稳定。

本技术方案可应用于新能源汽车上，电机和电机控制器进行一体化设计，并布置有水冷结构，解决了整体布置、电磁干涉、振动频率、散热等难题，优点有：1，散热效果明显；2，电磁隔离效果明显；3，通过调节水阀，可以达到最佳冷却效果，4，结构紧凑，设计合理，具有极高的推广应用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种电机及控制器一体化结构水冷系统，其特征在于：包括驱动电机(1)和电机控制器(2)；所述电机控制器(2)固定在驱动电机(1)一侧。

2.根据权利要求1所述的一种电机及控制器一体化结构水冷系统，其特征在于：所述驱动电机(1)包括内壳体(11)和外壳体(12)，所述内壳体(11)内设置有定子、转子和轴承，所述内壳体(11)外表面设置有环绕布置的冷却槽，所述冷却槽依次连通，所述外壳体(12)套装于所述内壳体(11)外侧，使得所述冷却槽形成供冷却液通过的电机水道(13)，所述外壳体(12)上设置有进水口(14)和出水口(15)，所述进水口(14)和出水口(15)分别连通至电机水道(13)的两端。

3.根据权利要求1所述的一种电机及控制器一体化结构水冷系统，其特征在于：所述驱动电机(1)与电机控制器(2)之间设置有铜质板(21)。

4.根据权利要求3所述的一种电机及控制器一体化结构水冷系统，其特征在于：所述电机控制器(2)包括控制器壳体(22)，和设置在控制器壳体(22)内部的控制元件，所述控制器壳体(22)面向驱动电机(1)一侧的外表面上设置有流体槽，所述铜质板(21)盖合于所述流体槽上，使得流体槽形成供冷却液通过的控制器水道(23)，所述铜质板(21)或所述控制器壳体(22)上设置有冷却液入口(24)和冷却液出口(25)，所述冷却液入口(24)和冷却液出口(25)分别连通至控制器水道(23)的两端。

5.根据权利要求4所述的一种电机及控制器一体化结构水冷系统，其特征在于：所述驱动电机(1)包括内壳体(11)和外壳体(12)，所述内壳体(11)内设置有定子、转子和轴承，所述内壳体(11)外表面设置有环绕布置的冷却槽，所述冷却槽依次连通，所述外壳体(12)套装于所述内壳体(11)外侧，使得所述冷却槽形成供冷却液通过的电机水道(13)，所述外壳体(12)上设置有进水口(14)和出水口(15)，所述进水口(14)和出水口(15)分别连通至电机水道(13)的两端，所述外壳体(12)上还设置有与电机水道(13)连通的控制器进水口(16)和控制器出水口(17)，所述的控制器进水口(16)连通至电机控制器(2)的冷却液入口(24)，所述控制器出水口(17)连通至电机控制器(2)的冷却液出口(25)。

6.根据权利要求5所述的一种电机及控制器一体化结构水冷系统，其特征在于：所述电机水道(13)中还设置有阀门(18)，所述阀门(18)控制该处电机水道(13)的通断，所述阀门(18)设置于控制器进水口(16)对应的电机水道(13)处和控制器出水口(17)对应的电机水道(13)处之间。

7.根据权利要求4或5或6所述的一种电机及控制器一体化结构水冷系统，其特征在于：所述电机控制器(2)还包括固定支架(24)，所述固定支架(24)包括与电机外表面配合的弧形架，以及固定在弧形架上的水平架，铜质板(21)和控制器壳体(22)固定在水平架上。

8.根据权利要求7所述的一种电机及控制器一体化结构水冷系统，其特征在于：所述电机尾部设置有导线输出端(19)，固定支架(24)上对应设置有供导线穿过的导线孔(25)，控制器壳体(22)上设置有导线接入口(27)。

9.根据权利要求6所述的一种电机及控制器一体化结构水冷系统，其特征在于：所述阀门(18)的信号输入端连接控制元件的信号输出端。

10.根据权利要求4所述的一种电机及控制器一体化结构水冷系统，其特征在于：所述铜质板(21)的长宽尺寸与电机控制器(2)内部的控制元件长宽尺寸相适配，或者略大于控制元件尺寸。