CN107404195B - 空气压缩机装置及氢能源汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空气压缩机装置及氢能源汽车，空气压缩机装置包括电驱动系统和空气压缩器，电驱动系统包括电机和电机控制器，电驱动系统还包括水泵和传动机构，水泵包括泵外壳、叶轮轴和安装在所述叶轮轴上的叶轮，所述泵外壳内设有叶轮空腔，所述叶轮置于叶轮空腔内，泵外壳与所述控制盒盒体一体成形，所述泵外壳凹设在所述控制盒盒体一侧，泵外壳内设有所述叶轮空腔，所述叶轮空腔由水泵盖板封闭；传动机构与所述后轴伸端连接，空气压缩器与所述前轴伸端连接；空气压缩器通过增速器与所述转轴连接,所述传动机构与后轴伸端连接；它减小电磁干扰，提高系统可靠性，减少了电路部件数量，使电机结构紧凑，更降低了制造成本。

Description

空气压缩机装置及氢能源汽车
技术领域：
本发明涉及一种空气压缩机装置及氢能源汽车。
背景技术：
现有的电驱动系统通常由电机和电机控制器组成，电机和电机控制器之间通过导线连接。在车辆上应用时，电机驱动系统作为动力源或者其他附件系统时，空间往往受到限制，而且功率较大，对散热的要求较高。现有的电机和电机控制器一般分离布置，需要数个接插件和电缆的配合使用，散热通道通过外部管路连接，接插件费用较高，外部电缆和管路较难布置，且易产生电磁干扰和震动影响。通常的，散热水泵与驱动系统分开布置，需要单独的电机来进行驱动，散热水泵与需冷却部件之间的在整车布置时的相对位置易产生大扬程需求，部件之间需要大量的管路和连接装置，且在水压较高和震动剧烈的工况下，易产生松脱和漏水。
发明内容：
本发明的目的是提供一种空气压缩机装置及氢能源汽车，能避免现有技术中现有电机、电机控制器与散热水泵分离产生的成本高、安装不便、电磁干扰以及空气压缩机装置效率低的问题。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：
一种空气压缩机装置，包括电驱动系统和空气压缩器，所述电驱动系统包括电机和电机控制器，其中:
所述电机包括电机机壳、安装在所述电机机壳两端的端盖、安装在所述电机机壳内的定子组件、套在所述定子组件内的转子组件，安装在所述转子组件内的转轴，所述转轴通过轴承安装在所述端盖上；
所述电机控制器包括控制盒盒体和安装在所述控制盒盒体内的功率模块和控制模块，所述控制盒盒体安装在所述电机机壳上；
所述电机机壳内设有第一散热通道，所述控制盒盒体内设有第二散热通道，所述第一散热通道与所述第二散热通道连通；
其特征在于：所述电驱动系统还包括水泵和传动机构，所述水泵包括泵外壳、叶轮轴和安装在所述叶轮轴上的叶轮，所述泵外壳内设有叶轮空腔，所述叶轮置于叶轮空腔内，叶轮空腔与所述第一散热通道或所述第二散热通道连通，所述传动机构一端与所述转轴连接，所述传动机构另一端与所述叶轮轴连接，所述叶轮由所述转轴带动并驱使所述第一散热通道和所述第二散热通道内的冷却液体流动；
所述泵外壳与所述控制盒盒体一体成形，所述泵外壳凹设在所述控制盒盒体一侧，所述泵外壳内设有所述叶轮空腔，所述叶轮空腔由水泵盖板封闭；
所述转轴设有所述前轴伸端和所述后轴伸端，所述传动机构与所述后轴伸端连接，所述空气压缩器与所述前轴伸端连接；
空气压缩器还包括增速器，所述空气压缩器通过增速器与所述转轴连接,所述传动机构与所述后轴伸端连接；
所述电机机壳包括内机壳和套装在所述内机壳外的外机壳,所述内机壳内部设有空腔；
所述外机壳外圆周面上设有一安装平台，所述控制盒盒体安装在所述安装平台上，所述控制盒盒体的底面设有第二凹槽，所述第二凹槽底部由所述安装平台顶面封闭形成第二散热通道；
所述控制盒盒体设有容置腔，所述功率模块和所述控制模块安装在所述容置腔内，所述功率模块包括功率组件和电容模块，所述功率组件底部设有散热齿，所述容置腔底部设有连通所述底面的散热通槽，所述散热通槽与所述第二凹槽连通，散热齿伸进所述散热通槽内。
上述所述的传动机构为皮带轮系统或者齿轮传动系统。
上述所述传动机构为同步带轮，所述同步带轮包括小同步带轮和大同步带轮，所述转轴与所述小同步带轮连接，所述叶轮轴与所述大同步带轮连接。
上述所述大同步带轮前还设有电磁离合器，所述电磁离合器控制所述水泵的打开和关闭。
上述所述的叶轮空腔与所述第二散热通道连通。
上述所述的定子组件和所述转子组件安装在所述空腔内，所述内机壳的外表面上设有第一凹槽，所述第一凹槽顶部被所述外机壳的内表面封闭形成所述第一散热通道。
上述所述第一凹槽为螺旋状。
上述所述第二散热通道与第一散热通道连通，所述叶轮空腔底部与所述第二凹槽连通。
上述所述第二散热通道与第一散热通道通过第三散热通道连通，所述安装平台上设有第三凹槽，所述第三凹槽顶部被所述控制盒盒体的底面密封形成所述第三散热通道，所述第三凹槽的端部设有连通所述外机壳内表面的通孔，所述第三散热通道和所述第一散热通道通过所述通孔连通。
上述所述容置腔于所述散热通槽旁设有用于安装所述电容模块的容置槽，所述第三散热通道位于所述容置槽下方。
上述所述外机壳上安装有出水嘴，所述控制盒盒体上安装有进水嘴，所述进水嘴位于所述泵外壳一侧并与所述叶轮空腔连通。
一种氢能源汽车，包括空气压缩机装置,其特征在于：所述空气压缩机装置为上述所述的空气压缩机装置。
本发明与现有技术相比，具有如下效果：
1)所述电驱动系统，所述电机机壳内设有第一散热通道，所述控制盒盒体内设有第二散热通道，所述控制盒盒体安装在电机机壳上，使第一散热通道与第二散热通道直接连接，且括电机组件和电机控制器组件形成直接的电连接，减少了电机控制器组件与电机组件之间接插件及管线的使用量，减少外露管线对系统的影响，减小电机控制器组件与电机组件的电磁干扰，提高系统可靠性；水泵直接由转轴带动运转，减少了电路部件数量，整个电机系统减少了水泵电机及控制器的所需空间，使电机结构紧凑，更降低了电机的制造成本；
2)所述转轴设有前轴伸端和后轴伸端，所述传动机构与后轴伸端连接，前轴伸端安装电机负载，电机负载安装方便，电机结构更合理；
3)所述传动机构为皮带轮系统或者齿轮传动系统，结构简单、传动效果好；
4)所述所述泵外壳与所述控制盒盒体一体成形，所述泵外壳凹设在所述控制盒盒体一侧，电机结构更紧凑；
5)所述电机机壳包括内机壳和套装在内机壳外的外机壳，所述内机壳的外表面上设有第一凹槽，第一凹槽顶部被外机壳的内表面封闭形成第一散热通道，所述第一散热通道结构简单，制造难度低和制造成本低；
6)所述第一凹槽为螺旋状，第一凹槽加工方便，内机壳是散热快速、均衡；
7)所述控制盒盒体的底面设有第二凹槽，所述第二凹槽底部由所述安装平台顶面封闭形成第二散热通道，结构简单，加工方便；
8)所述安装平台上设有第三凹槽，所述第三凹槽顶部被所述控制盒盒体的底面密封形成所述第三散热通道，第三散热通道制造简单，加工方便；
9)所述功率组件底部的散热齿伸进所述散热通槽内，加强了功率模块的散热效果；
10)所述第三散热通道位于容置槽下方，加强了电容模块的散热效果；
11)所述空气压缩机装置，通过对电驱动系统的结构进行改良，提高了空气压缩机装置的集成度，降低了生产成本，降低了系统噪声，提高了系统可靠性；
12)所述传动机构与后轴伸端连接，所述空气压缩器与前轴伸端连接，使空气压缩机装置的结构更合理简单；
13)所述电驱动汽车，通过对电驱动系统的结构进行改良，简化了电驱动汽车的装配程序。
附图说明：
图1是本发明实施例一提供的电驱动系统的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的电驱动系统的俯视图；
图3是图2的A-A剖视图；
图4是图2的B-B剖视图；
图5是图2的C-C剖视图；
图6是本发明实施例一提供的电驱动系统的爆炸图；
图7是本发明实施例一提供的电驱动系统的控制盒盒体的结构示意图；
图8是本发明实施例二提供的空气压缩机装置的结构示意图。
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
实施例一：
如图1至图5所示，本实施例提供的是一种电驱动系统，包括电机1和电机控制器2，电机1包括电机机壳4、安装在电机机壳4两端的端盖12、安装在电机机壳4内的定子组件13、套在定子组件13内的转子组件14，安装在转子组件14内的转轴11，转轴11通过轴承15安装在端盖12上，电机控制器2包括控制盒盒体5和安装在控制盒盒体5内的功率模块21和控制模块22，控制盒盒体5安装在电机机壳4上，电机机壳4内设有第一散热通道61，控制盒盒体5内设有第二散热通道62，第一散热通道61与第二散热通道62连通，其特征在于：还包括水泵31和传动机构32，水泵31包括泵外壳52、叶轮轴311和安装在叶轮轴311上的叶轮312，泵外壳52内设有叶轮空腔521，叶轮312置于叶轮空腔521内，叶轮空腔521与第一散热通道61或第二散热通道62连通，传动机构32一端与转轴11连接，传动机构32另一端与叶轮轴311连接，叶轮312由转轴11带动并驱使第一散热通道61和第二散热通道62内的冷却液体流动。
本实施例所述电驱动系统，电机机壳4内设有第一散热通道61，控制盒盒体5内设有第二散热通道62，控制盒盒体5安装在电机机壳4上，减少了电机控制器组件2与电机组件1之间接插件及管线的使用量，减少外露管线对系统的影响，减小电机控制器组件2与电机组件1的电磁干扰，提高系统可靠性；水泵31直接由转轴11带动运转，减少了电路部件数量，整个电机系统减少了水泵电机及控制器的所需空间，使电机结构紧凑，更降低了电机的制造成本。
上述所述转轴11设有前轴伸端111和后轴伸端112，所述传动机构32与后轴伸端112连接。前轴伸端111安装电机负载，电机负载安装方便，电机结构更合理。
上述所述传动机构32为皮带轮系统或者齿轮传动系统。结构简单、传动效果好。
本实施例中，所述传动机构32采用同步带轮，同步带轮包括小同步带轮321和大同步带轮322，转轴11的后轴伸端112与小同步带轮321连接，叶轮轴311与大同步带轮322连接，大同步带轮322前还可设有电磁离合器，电磁离合器控制水泵组件31的打开和关闭。
上述所述泵外壳52与控制盒盒体5一体成形，泵外壳52凹设在控制盒盒体5一侧，泵外壳52内设有叶轮空腔521，叶轮空腔521由水泵盖板53封闭，叶轮空腔521与第二散热通道62连通。电机结构更紧凑。
上述所述电机机壳4包括内机壳42和套装在内机壳42外的外机壳41、内机壳42内部设有空腔421，定子组件13和转子组件14安装在空腔421内，所述内机壳42的外表面上设有第一凹槽422，第一凹槽422顶部被外机壳41的内表面封闭形成第一散热通道61。所述第一散热通道61结构简单，制造难度低和制造成本低。
作为另一种可选项，上述所述泵外壳52也可设置在外机壳41上，叶轮空腔521与第一散热通道61连通。
上述所述第一凹槽422为螺旋状。第一凹槽422加工方便，内机壳42是散热快速、均衡。
如图7所示，上述所述外机壳41外圆周面上设有一安装平台411，控制盒盒体5安装在安装平台411上，控制盒盒体5的底面54设有第二凹槽541，第二凹槽541底部由安装平台411顶面封闭形成第二散热通道62，第二散热通道62与第一散热通道61连通，叶轮空腔521底部与第二凹槽541连通。第二散热通道62结构简单，加工方便。
上述所述第二散热通道62与第一散热通道61通过第三散热通道63连通，安装平台411上设有第三凹槽412，第三凹槽412顶部被控制盒盒体5的底面54密封形成第三散热通道63，第三凹槽412的端部设有连通外机壳41内表面的通孔413，第三散热通道63和第一散热通道61通过通孔413连通。第三散热通道63制造简单，加工方便。
所述控制盒盒体5设有容置腔51，所述功率模块21和所述控制模块22安装在所述容置腔51内，所述功率模块21包括功率组件211和电容模块212，所述功率组件211底部设有散热齿213，所述容置腔51底部设有连通所述底面54的散热通槽511，所述散热通槽511与所述第二凹槽541连通，散热齿213伸进所述散热通槽511内，功率模块21的散热效果好。
上述所述容置腔51于所述散热通槽511旁设有用于安装所述电容模块212的容置槽512，所述第三散热通道63位于容置槽512下方。加强了电容模块212的散热效果。
上述所述外机壳41上安装有出水嘴414，所述控制盒盒体5上安装有进水嘴55，所述进水嘴55位于所述泵外壳52一侧并与所述叶轮空腔521连通。
上述所述内机壳42和外机壳41之间、安装平台411与控制盒盒体5之间、安装凹槽52与水泵盖板53之间均设有密封装置，密封装置为O型圈或者密封垫。
本实施例所述电驱动系统结构紧凑、系统可靠性高，制造成本低。
实施例二：
如图6所示，本实施例提供的是一种空气压缩机装置，包括电驱动系统和空气压缩器7，其中，所述电驱动系统为实施例一所述的电驱动系统，所述空气压缩器7与所述转轴11连接。
本实施例所述空气压缩机装置，通过对电驱动系统的结构进行改良，提高了空气压缩机装置的集成度，降低了生产成本，降低了系统噪声，提高了系统可靠性。
上述所述转轴11设有前轴伸端111和后轴伸端112，所述传动机构32与后轴伸端112连接，所述空气压缩器7与前轴伸端111连接。空气压缩机装置的结构更合理简单。
如图8所示，上述所述空气压缩机还包括增速器71，所述空气压缩器7通过所述增速器71与转轴11连接。
实施例三：
本实施例提供的是一种电驱动汽车，包括电驱动系统和车轮，所述车轮与所述电驱动系统连接并由所属电驱动系统驱使转动，其特征在于：所述电驱动系统为实施例一所述的电驱动系统，所述车轮与所述转轴11连接。
本实施例所述电驱动汽车，通过对电驱动系统的结构进行改良，简化了电驱动汽车的装配程序。
实施例四：
本实施例提供的是一种氢能源汽车，包括传动装置和空气压缩机装置,其特征在于：所述空气压缩机装置为实施例二所述的空气压缩机装置，所述转轴11设有所述前轴伸端111和所述后轴伸端112，所述前轴伸端111和所述后轴伸端112分别与所述空气压缩器7和所述传动装置连接。
以上实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种空气压缩机装置，包括电驱动系统和空气压缩器(7)，所述电驱动系统包括电机(1)和电机控制器(2)，其中：
所述电机(1)包括电机机壳(4)、安装在所述电机机壳(4)两端的端盖(12)、安装在所述电机机壳(4)内的定子组件(13)、套在所述定子组件(13)内的转子组件(14)，安装在所述转子组件(14)内的转轴(11)，所述转轴(11)通过轴承(15)安装在所述端盖(12)上；
所述电机控制器(2)包括控制盒盒体(5)和安装在所述控制盒盒体(5)内的功率模块(21)和控制模块(22)，所述控制盒盒体(5)安装在所述电机机壳(4)上；
所述电机机壳(4)内设有第一散热通道(61)，所述控制盒盒体(5)内设有第二散热通道(62)，所述第一散热通道(61)与所述第二散热通道(62)连通；
其特征在于：所述电驱动系统还包括水泵(31)和传动机构(32)，所述水泵(31)包括泵外壳(52)、叶轮轴(311)和安装在所述叶轮轴(311)上的叶轮(312)，所述泵外壳(52)内设有叶轮空腔(521)，所述叶轮(312)置于叶轮空腔(521)内，叶轮空腔(521)与所述第一散热通道(61)或所述第二散热通道(62)连通，所述传动机构(32)一端与所述转轴(11)连接，所述传动机构(32)另一端与所述叶轮轴(311)连接，所述叶轮(312)由所述转轴(11)带动并驱使所述第一散热通道(61)和所述第二散热通道(62)内的冷却液体流动；
所述泵外壳(52)与所述控制盒盒体(5)一体成形，所述泵外壳(52)凹设在所述控制盒盒体(5)一侧，所述泵外壳(52)内设有所述叶轮空腔(521)，所述叶轮空腔(521)由水泵盖板(53)封闭；
转轴(11)设有前轴伸端(111)和后轴伸端(112)，所述传动机构(32)与所述后轴伸端(112)连接，所述空气压缩器(7)与所述前轴伸端(111)连接；
空气压缩器(7)还包括增速器(71)，所述空气压缩器(7)通过增速器(71)与所述转轴(11)连接，所述传动机构(32)与所述后轴伸端(112)连接；
所述电机机壳(4)包括内机壳(42)和套装在所述内机壳(42)外的外机壳(41)，所述内机壳(42)内部设有空腔(421)；
所述外机壳(41)外圆周面上设有一安装平台(411)，所述控制盒盒体(5)安装在所述安装平台(411)上，所述控制盒盒体(5)的底面(54)设有第二凹槽(541)，所述第二凹槽(541)底部由所述安装平台(411)顶面封闭形成第二散热通道(62)；
所述控制盒盒体(5)设有容置腔(51)，所述功率模块(21)和所述控制模块(22)安装在所述容置腔(51)内，所述功率模块(21)包括功率组件(211)和电容模块(212)，所述功率组件(211)底部设有散热齿(213)，所述容置腔(51)底部设有连通所述底面(54)的散热通槽(511)，所述散热通槽(511)与所述第二凹槽(541)连通，散热齿(213)伸进所述散热通槽(511)内。
2.根据权利要求1所述的一种空气压缩机装置，其特征在于：所述传动机构(32)为皮带轮系统或者齿轮传动系统。
3.根据权利要求2所述的一种空气压缩机装置，其特征在于：所述传动机构(32)为同步带轮，所述同步带轮包括小同步带轮(321)和大同步带轮(322)，所述转轴(11)与所述小同步带轮(321)连接，所述叶轮轴(311)与所述大同步带轮(322)连接。
4.根据权利要求3所述的一种空气压缩机装置，其特征在于：所述大同步带轮(322)前还设有电磁离合器，所述电磁离合器控制所述水泵(31)的打开和关闭。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种空气压缩机装置，其特征在于：所述叶轮空腔(521)与所述第二散热通道(62)连通。
6.根据权利要求5所述的一种空气压缩机装置，其特征在于：所述定子组件(13)和所述转子组件(14)安装在所述空腔(421)内，所述内机壳(42)的外表面上设有第一凹槽(422)，所述第一凹槽(422)顶部被所述外机壳(41)的内表面封闭形成所述第一散热通道(61)。
7.根据权利要求6所述的一种空气压缩机装置，其特征在于：所述第一凹槽(422)为螺旋状。
8.根据权利要求7所述的一种空气压缩机装置，其特征在于：所述第二散热通道(62)与第一散热通道(61)连通，所述叶轮空腔(521)底部与所述第二凹槽(541)连通。
9.根据权利要求8所述的一种空气压缩机装置，其特征在于：所述第二散热通道(62)与第一散热通道(61)通过第三散热通道(63)连通，所述安装平台(411)上设有第三凹槽(412)，所述第三凹槽(412)顶部被所述控制盒盒体(5)的底面(54)密封形成所述第三散热通道(63)，所述第三凹槽(412)的端部设有连通所述外机壳(41)内表面的通孔(413)，所述第三散热通道(63)和所述第一散热通道(61)通过所述通孔(413)连通。
10.根据权利要求9所述的一种空气压缩机装置，其特征在于：所述容置腔(51)于所述散热通槽(511)旁设有用于安装所述电容模块(212)的容置槽(512)，所述第三散热通道(63)位于所述容置槽(512)下方。
11.根据权利要求10所述的一种空气压缩机装置，其特征在于：所述外机壳(41)上安装有出水嘴(414)，所述控制盒盒体(5)上安装有进水嘴(55)，所述进水嘴(55)位于所述泵外壳(52)一侧并与所述叶轮空腔(521)连通。
12.一种氢能源汽车，包括空气压缩机装置，其特征在于：所述空气压缩机装置为权利要求1至11中任意一项所述的空气压缩机装置。
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