CN108667228B - 集成式电机及具有其的汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种集成式电机及具有其的汽车，其中，集成式电机，包括：电机主体，电机主体包括机壳和穿设在机壳内的转子组件；电机控制器，电机控制器设置在电机主体的后端并形成后端盖组件；电机控制器具有第一冷却液通道、冷却液连接通道和第二冷却液通道，转子组件具有第三冷却液通道，机壳具有第四冷却液通道，第一冷却液通道、第三冷却液通道、冷却液连接通道、第四冷却液通道和第二冷却液通道依次相连通以使冷却液通过对集成式电机进行冷却。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的集成式电机的体积较大问题。

Description

集成式电机及具有其的汽车

技术领域

本发明涉及电机的技术领域，具体而言，涉及一种集成式电机及具有其的汽车。

背景技术

一种控制器与驱动电机集成式动力总成，在该总成系统中，控制器布置的位置位于电机轴线上并处于与电机输出轴相反一端的方向上。

由于驱动电机定子在运转过程中产生的高温，需要给定子散热，特别的，对于交流异步感应电机来说，由于其较为特别的工作原理，使转子在运转过程中产生较大的电流，从而也生成较高的温度，定转子系统需要采用合理的冷却方案进行散热，来保证电机工作的平衡。与此同时，控制器总成中的开关电子器件，如IGBT模组，电容在运行过程中，也将产生较多的热量，需要设置合理的冷却系统对其进行冷却，从而保证这些电子元器件的寿命与工作性能。在传统的控制器与电机集成式冷却方案中，有三种冷却方式，一种为自然冷却，风冷与液冷，自然冷却与风冷均无法满足现有高功率密度电机冷却需求，随着技术的进步，已逐渐被液冷替代。另外一种为电机与控制器之间水道为独立水道，即控制器与电机各自冷却回路独立存在，互不干扰，互不影响。还有一种为通过外接的水路管道，使电机冷却回路与控制器冷却回路通过外接的水路管道连通。而这两种冷却连接方式均存在诸多弊端，比如，独立冷却回路的连接方式，虽然有利于电机及控制器各自的冷却，但却不利于该集成式总成冷却水路在汽车上的布置，同时，由于循环水路的各自独立，使这种集成方式趋向于简单的初级集成，无法实现控制器与电机的深度集成。而对于外接水道管路实现冷却系统集成的方案来说，由于该转接管道设置在电机与控制器冷却回路之间，这样的电机机械结构比较复杂，电机的体积较大，在车辆上的布置较困难。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种集成式电机及具有其的汽车，以解决现有技术中的集成式电机的体积较大问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种集成式电机，包括：电机主体，电机主体包括机壳和穿设在机壳内的转子组件；电机控制器，电机控制器设置在电机主体的后端并形成后端盖组件；电机控制器具有第一冷却液通道、冷却液连接通道和第二冷却液通道，转子组件具有第三冷却液通道，机壳具有第四冷却液通道，第一冷却液通道、第三冷却液通道、冷却液连接通道、第四冷却液通道和第二冷却液通道依次相连通以使冷却液通过对集成式电机进行冷却。

进一步地，转子组件包括转轴，转轴具有后端开口且前端封闭的中空结构以形成第三冷却液通道，电机控制器包括控制器壳体和安装在控制器壳体上的转轴底座，转轴的后端与转轴底座围设成第一容纳空间，转轴底座上具有与第四冷却液通道相连通的底座通道。

进一步地，控制器壳体具有筒状结构和设置在筒状结构内的分隔板，分隔板上设置有安装通孔，转轴底座具有桶状结构和设置在桶状结构的外壁上的凸沿，凸沿通过紧固件固定在分隔板上，转轴底座的内壁与转轴的外壁通过密封件密封，分隔板上设置有分隔板通道，分隔板通道设置在底座通道和第四冷却液通道之间。

进一步地，筒状结构上设置有壳体通道，壳体通道设置在分隔板通道和第四冷却液通道之间。

进一步地，电机控制器还包括连接管，桶状结构具有安装孔，连接管的第一端密封地连接在安装孔处，连接管的第二端向中空结构内部延伸，以将冷却液引流至转轴内。

进一步地，电机控制器还包括冷却液转接板，冷却液转接板通过紧固件安装在分隔板上，冷却液转接板与转轴底座形成第二容纳空间，冷却液转接板上设置有进液孔，冷却液通过进液孔进入至第二容纳空间，第二容纳空间的冷却液通过连接管的第一端进入至连接管。

进一步地，第一冷却液通道包括相互连通的进液通道和功率元器件冷却液通道，进液通道的入口端设置在电机控制器上，进液通道的出口端与功率元器件冷却液通道的入口端密封地连通，功率元器件冷却液通道的出口与冷却液转接板上的进液孔密封地连通。

进一步地，第四冷却液通道为设置在机壳的侧壁内的通道，第四冷却液通道包括多个首尾相连的机壳通道，多个机壳通道相间隔地设置在机壳的侧壁内。

进一步地，电机控制器的控制器壳体上设置有与多个机壳通道相对应地多个控制器壳体凹槽。

根据本发明的另一方面，提供了一种汽车，包括汽车主体和集成式电机，集成式电机为上述的集成式电机。

应用本发明的技术方案，冷却液从电机控制器的第一冷却液通道进入，依次通过第三冷却液通道、冷却液连接通道、第四冷却液通道和第二冷却液通道，这样冷却液能够通过电机控制器和电机主体并对其进行冷却。当然，上述的系统也可以根据需要反过来使用，即依次通过第二冷却液通道、第四冷却液通道、冷却液连接通道、第三冷却液通道和第一冷却液通道。上述的冷却液通道通过合理的设计布局均设置在集成式电机的内部，这样不需要再额外增加布置冷却管路，上述结构的集成式电机结构紧凑，电机内部冷却系统的整体性较强。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的集成式电机的体积较大的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的集成式电机的实施例一的立体结构示意图；

图2示出了图1的集成式电机的主视示意图；

图3示出了图2的集成式电机的A-A向剖视示意图；

图4示出了图1的集成式电机的电机控制器的俯视示意图；

图5示出了图1的集成式电机的电机控制器的立体结构示意图；

图6示出了图1的集成式电机的冷却系统的原理示意图；

图7示出了图1的集成式电机的转轴底座的立体结构示意图；以及

图8示出了根据本发明的集成式电机的实施例二的电机控制器的立体结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、电机主体；11、机壳；111、第四冷却液通道；12、转子组件；121、第三冷却液通道；122、转轴；13、分隔板；20、电机控制器；21、第一冷却液通道；211、进液口；212、第一出液口；213、第二出液口；22、冷却液连接通道；221、底座通道；222、分隔板通道；223、壳体通道；23、第二冷却液通道；24、控制器壳体；25、转轴底座；251、凸沿；26、冷却液转接板；27、密封件；28、连接管；29、控制器壳体凹槽；30、控制器深腔内底面。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图7所示，实施例一的集成式电机包括：电机主体10和电机控制器20。电机主体10包括机壳11和穿设在机壳11内的转子组件12。电机控制器20设置在电机主体10的后端并形成后端盖组件。电机控制器20具有第一冷却液通道21、冷却液连接通道22和第二冷却液通道23，转子组件12具有第三冷却液通道121，机壳11具有第四冷却液通道111，第一冷却液通道21、第三冷却液通道121、冷却液连接通道22、第四冷却液通道111和第二冷却液通道23依次相连通以使冷却液通过对集成式电机进行冷却。

应用本实施例的技术方案，冷却液从电机控制器20的第一冷却液通道21进入，依次通过第三冷却液通道121、冷却液连接通道22、第四冷却液通道111和第二冷却液通道23，这样冷却液能够通过电机控制器20和电机主体10并对其进行冷却。当然，上述的系统也可以根据需要反过来使用，即依次通过第二冷却液通道23、第四冷却液通道111、冷却液连接通道22、第三冷却液通道121和第一冷却液通道21。上述的冷却液通道通过合理的设计布局均设置在集成式电机的内部，这样不需要再额外增加布置冷却管路，上述结构的集成式电机结构紧凑，电机内部冷却系统的整体性较强。本实施例的技术方案有效地解决了现有技术中的集成式电机的体积较大的问题。

值得注意的是，第一冷却液通道21的进液方向为进液口211、到第一出液口212再到第二出液口213。冷却液连接通道22实现了控制器转子冷却液与定子冷却液的连通。同时，冷却液连接通道22设置在电机控制器20的内部集成在一起的结构降低了电机的体积空间。

如图3至图7所示，在实施例一的技术方案中，转子组件12包括转轴122，转轴122具有后端开口且前端封闭的中空结构以形成第三冷却液通道121，电机控制器20包括控制器壳体24和安装在控制器壳体24上的转轴底座25，转轴122的后端与转轴底座25围设成第一容纳空间，转轴底座25上具有与第四冷却液通道111相连通的底座通道221。转轴122内部的中空结构通过冷却液，这样一方面使得冷却液和转轴122直接接触，其冷却效果较好，另一方面转轴122内的中空结构使得冷却系统的结构比较紧凑。转轴底座25的设置使得转轴122和转轴底座25形成第一容纳空间，这样使得冷却液不容易泄露。值得注意的是，冷却液可以为油液、水等介质。

如图3所示，在实施例一的技术方案中，控制器壳体24具有筒状结构和设置在筒状结构内的分隔板13，分隔板13上设置有安装通孔，转轴底座25具有桶状结构和设置在桶状结构的外壁上的凸沿251，凸沿251通过紧固件固定在分隔板13上，转轴底座25的内壁与转轴122的外壁通过密封件27密封，分隔板13上设置有分隔板通道222，分隔板通道222设置在底座通道221和第四冷却液通道111之间。转轴底座25的凸沿251结构加工成本较低，拆卸方便。具体地，安装通孔设置在分隔板13的中间位置，轴承与安装通孔的内壁相配合，转轴122与轴承相配合。与轴承相比较，密封件27和转轴底座25设置的位置远离电机主体10。

如图3所示，在实施例一的技术方案中，筒状结构上设置有壳体通道223，壳体通道223设置在分隔板通道222和第四冷却液通道111之间。壳体通道223的设置一方面使得冷却系统冷却电机控制器20的效果更好，另一方面壳体通道223的设置使得分隔板通道222与第四冷却液通道111在较紧凑的结构下就能够实现连通。

如图3所示，在实施例一的技术方案中，电机控制器20还包括连接管28，桶状结构具有安装孔，连接管28的第一端密封地连接在安装孔处，连接管28的第二端向中空结构内部延伸，以将冷却液引流至转轴122内。上述结构加工成本较低，拆装方便。具体地，连接管28的第二端与转轴122的中空结构内部具有一定的间隙，这样既能保证冷却液流到第一容纳空间内，又能使得冷却液流程较长，冷却效果较好。在电机的离心力的作用下，冷却液从第三冷却液通道121进入至冷却液连接通道22内比较容易，这样冷却系统内做功比较小。在本实施例中，筒状结构的内部为中空的，桶状结构的筒内设置有板状结构。

如图3所示，在实施例一的技术方案中，电机控制器20还包括冷却液转接板26，冷却液转接板26通过紧固件安装在分隔板13上，冷却液转接板26与转轴底座25形成第二容纳空间，冷却液转接板26上设置有进液孔，冷却液通过进液孔进入至第二容纳空间，第二容纳空间的冷却液通过连接管28的第一端进入至连接管28。冷却液转接板26的设置使得进入连接管28的冷却液和电机控制器20的电器元件很好的隔离。具体地，冷却液转接板26和转轴底座25通过相同的紧固件固定在分隔板13上。

如图3所示，在实施例一的技术方案中，第一冷却液通道21包括相互连通的进液通道和功率元器件冷却液通道，进液通道的入口端设置在电机控制器20上，进液通道的出口端与功率元器件冷却液通道的入口端密封地连通，功率元器件冷却液通道的出口与冷却液转接板26上的进液孔密封地连通。功率元器件冷却液通道的设置使得冷却系统对电机控制器20的电器元件的冷却效果更好，功率元器件例如IGBT模组。

如图3至图6所示，在实施例一的技术方案中，第四冷却液通道111为设置在机壳11的侧壁内的通道，呈Z字形轴向循环贯通。上述结构冷却效果较好，结构紧凑，且便于加工成型。

如图3至图7所示，在实施例一的技术方案中，第四冷却液通道111包括多个首尾相连的机壳通道，多个机壳通道相间隔地设置在机壳11的侧壁内。上述结构大大地提高了电机主体10的冷却效率。具体地，多个首尾相连的机壳通道相间隔地均布在电机主体10的侧壁。电机控制器20的控制器壳体24上设置有与多个机壳通道分别相对应地多个控制器壳体凹槽29，两个相邻的机壳通道与一个控制器壳体凹槽29相对应，这样冷却液从一个机壳通道进入控制器壳体凹槽29又从控制器壳体凹槽29进入相邻的另一个机壳通道。以6个机壳通道为例，第一个机壳通道的第一端流至第一机壳通道的第二端，第一机壳通道的第二端与第二机壳通道的第一端相连通，第二机壳通道的第二端与第一凹槽相连通，第一凹槽同时与第三机壳通道的第一端相连通，第三机壳通道的第二端与第四机壳通道的第一端相连通，第四机壳通道的第二端与第二凹槽相连通，第二凹槽同时与第五机壳的第一端相连通，第五机壳通道的第二端与第六机壳通道的第一端相连通，第六机壳通道的第二端通过第二冷却液通道23流出。上述的多个机壳通道为串联设置，当然，也可以并联设置。值得注意的是，第二冷却液通道23也包括一个壳体通道223。上述为所有机壳通道和控制器壳体凹槽29均有对应关系的情况，当然，也可以为部分机壳通道和控制器壳体凹槽29相对应，例如上述的第三机壳通道和第四机壳通道的两端是互相连通的，不需要控制器壳体凹槽就能够连通。在本实施例的技术方案中机壳11可以为铸造的一体成型结构，这样机壳通道之间不容易泄露。在实施例一中需要说明设置控制器壳体凹槽29的目的是当水流经过该控制器壳体凹槽29时，可以给控制器深腔内底面30设置的电子元器件散热，从而提高电子器件的使用寿命。值得注意的是，在本实施例的技术方案中，各机壳通道的轴线方向和转轴122的轴线方向平行，这样机壳通道的加工成本较低。当然，各机壳通道的轴线方向也可以为弯曲的。

如图6所示，本实施例的冷却系统的工艺流程为：从第一冷却液通道21进入电机控制器然后进入至第三冷却液通道121，从第三冷却液通道121进入冷却液连接通道22，再从冷却液连接通道22进入第四冷却液通道111，最后从第四冷却液通道111进入第二冷却液通道23，再从第二冷却液通道23流出。

如图8所示，实施例二的技术方案与实施例一的区别在于，控制器壳体24上设置有与机壳通道的进口和机壳通道出口分别对应的两个壳体通道223。即控制器壳体24上没有控制器壳体凹槽29。机壳通道通过自身的首尾相连实现的串联通路。本实施例的结构减少了泄露点，提高了使用周期。

本申请还提供了一种汽车，包括汽车主体和集成式电机。集成式电机为上述的集成式电机。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种集成式电机，包括：

电机主体(10)，所述电机主体(10)包括机壳(11)和穿设在所述机壳(11)内的转子组件(12)；

电机控制器(20)，所述电机控制器(20)设置在所述电机主体(10)的后端并形成后端盖组件；

其特征在于，

所述电机控制器(20)具有第一冷却液通道(21)、冷却液连接通道(22)和第二冷却液通道(23)，所述转子组件(12)具有第三冷却液通道(121)，所述机壳(11)具有第四冷却液通道(111)，所述第一冷却液通道(21)、所述第三冷却液通道(121)、冷却液连接通道(22)、第四冷却液通道(111)和所述第二冷却液通道(23)依次相连通以使冷却液通过对所述集成式电机进行冷却；

所述转子组件(12)包括转轴(122)，所述转轴(122)具有后端开口且前端封闭的中空结构以形成所述第三冷却液通道(121)，所述电机控制器(20)包括控制器壳体(24)和安装在所述控制器壳体(24)上的转轴底座(25)，所述转轴(122)的后端与所述转轴底座(25)围设成第一容纳空间，所述转轴底座(25)上具有与所述第四冷却液通道(111)相连通的底座通道(221)；

所述控制器壳体(24)具有筒状结构和设置在所述筒状结构内的分隔板(13)，所述分隔板(13)上设置有安装通孔，所述转轴底座(25)具有桶状结构和设置在所述桶状结构的外壁上的凸沿(251)，所述凸沿(251)通过紧固件固定在所述分隔板(13)上，所述转轴底座(25)的内壁与所述转轴(122)的外壁通过密封件(27)密封，所述分隔板(13)上设置有分隔板通道(222)，所述分隔板通道(222)设置在所述底座通道(221)和所述第四冷却液通道(111)之间。

2.根据权利要求1所述的集成式电机，其特征在于，所述筒状结构上设置有壳体通道(223)，所述壳体通道(223)设置在所述分隔板通道(222)和所述第四冷却液通道(111)之间。

3.根据权利要求1所述的集成式电机，其特征在于，所述电机控制器(20)还包括连接管(28)，所述桶状结构具有安装孔，所述连接管(28)的第一端密封地连接在所述安装孔处，所述连接管(28)的第二端向所述中空结构内部延伸，以将冷却液引流至所述转轴(122)内。

4.根据权利要求3所述的集成式电机，其特征在于，所述电机控制器(20)还包括冷却液转接板(26)，所述冷却液转接板(26)通过紧固件安装在所述分隔板(13)上，所述冷却液转接板(26)与所述转轴底座(25)形成第二容纳空间，所述冷却液转接板(26)上设置有进液孔，所述冷却液通过所述进液孔进入至所述第二容纳空间，所述第二容纳空间的冷却液通过所述连接管(28)的第一端进入至所述连接管(28)。

5.根据权利要求4所述的集成式电机，其特征在于，所述第一冷却液通道(21)包括相互连通的进液通道和功率元器件冷却液通道，所述进液通道的入口端设置在所述电机控制器(20)上，所述进液通道的出口端与所述功率元器件冷却液通道的入口端密封地连通，所述功率元器件冷却液通道的出口与所述冷却液转接板(26)上的进液孔密封地连通。

6.根据权利要求1所述的集成式电机，其特征在于，所述第四冷却液通道(111)为设置在所述机壳(11)的侧壁内的通道，所述第四冷却液通道(111)包括多个首尾相连的机壳通道，所述多个机壳通道相间隔地设置在所述机壳(11)的侧壁内。

7.根据权利要求6所述的集成式电机，其特征在于，所述电机控制器(20)的控制器壳体(24)上设置有与多个所述机壳通道相对应地多个控制器壳体凹槽(29)。

8.一种汽车，包括汽车主体和集成式电机，其特征在于，所述集成式电机为权利要求1至7中任一项所述的集成式电机。