CN109510407A - 一种电机和控制器的集成系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机和控制器的集成系统，包括壳体、第一端盖、电机本体以及控制器本体。其中，第一端盖设在壳体内，以第一端盖为界将壳体的内腔分割为第一腔体和第二腔体；电机本体设在第一腔体内，具有相对于第一端盖固定的线圈绕组；控制器本体设在第二腔体内；其第一交流电输出端设在第一端盖上并连接于线圈绕组的第一交流电输入端。控制器本体和电机本体均相对于第一端盖固定设置，因而二者任一发生移动时，控制器本体与电机本体的相对位置仍不会发生变化；也即，即使外界碰触电缆线，发生电缆线拖拽时，控制器本体侧的第一交流电输出端与电机本体侧的第一交流电输入端的相对距离保持一致，提高集成系统电气连接的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种电机本体控制集成控制系统。
背景技术
近年来，新能源电动汽车的发展日趋成熟，国家对电动汽车产业加大了扶持力度，促进了电动汽车的快速发展，同时也推动了电动汽车产品早日走向老百姓的生活之中。电动汽车产业的核心之一是电驱动系统，电机本体控制器作为电动汽车电驱动系统的关键零部件，通过集成电路的主动工作来控制电机本体按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作；成为当前汽车技术和汽车工业可持续发展的研究重点。
电机本体与控制器共同组成集成系中，现有技术中，控制器和电机本体各自作为单独模块分离设置，控制器的第一交流电输出端与电机本体内的定子线圈绕组的交流电输入端通过电缆线电连接，来实现控制器对电机本体转子转动参数的控制。
但是，上述控制器的第一交流电输出端与电机本体内的线圈绕组的交流电输入端通过电缆线的连接方式，若控制器和电机本体中的任一个发生移动时，或者外界碰触到电缆线时，就会拖拽电缆线移动，从而使得控制器的第一交流电输出端与电机本体内的线圈绕组的交流电输入端之间的距离不能保持一致，拖拽电缆线很容易引起控制器的第一交流电输出端与电机本体内的线圈绕组的交流电输入端连接不牢固，影响集成系统的电气性能；同时，电机本体模块与控制器模块分离设置，其重量和体积大，在输出相同功率时，也将造成汽车整体功率密度小，影响汽车整体性能。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的电机本体与控制器的集成系统中，控制器的第一交流电输出端与电机本体内的线圈绕组的交流电输入端电连接的牢固性差，以及功率密度小，汽车性能变低的缺陷。
为此，本发明提供一种电机和控制器的集成系统，包括：
壳体；
第一端盖，设在所述壳体内，以所述第一端盖为界将所述壳体的内腔分割为第一腔体和第二腔体；
电机本体，设在所述第一腔体内，具有相对于所述第一端盖固定的线圈绕组；
控制器本体，设在所述第二腔体内；其第一交流电输出端设在所述第一端盖上并连接于所述线圈绕组的第一交流电输入端。
优选地，上述的电机和控制器的集成系统，所述第一端盖上对应于所述第一交流电输出端的位置处设有第一通孔；
还包括穿设在所述第一通孔内的连接端子，所述连接端子的两端分别插接于所述第一交流电输出端和第一交流电输入端。
进一步优选地，上述的电机和控制器的集成系统，所述第一端盖上设有供所述电机本体的输出轴可转动地安装在第一端盖上的安装孔；
所述控制器本体包括由远离所述第一端盖向靠近所述第一端盖方向依次层叠设置且电连接的至少一个电容组件和至少一个功率转换组件；所有所述电容组件位于同一层，所有所述功率转换组件位于同一层；所述第一交流电输出端成型在所述功率转换组件；
所述电容组件、功率转换组件均围绕在所述安装孔外。
进一步优选地，上述的电机和控制器的集成系统，所述控制器本体还包括设在所述第一端盖上且与所述安装孔正对的控制板，所有所述电容组件、所有所述功率转换组件围绕在所述控制板的外周。
进一步优选地，上述的电机和控制器的集成系统，所述电容组件包括叠层母排，所述叠层母排上至少设有一个负极引出端和至少一个正极引出端；及固定在所述叠层母排的背向第一端盖一侧的表面上的至少一个电容；所述负极引出端和正极引出端分别连接于所述功率转换组件的直流负极端和直流正极端。
进一步优选地，上述的电机和控制器的集成系统，所述功率转换组件包括至少一个功率模块及与所述功率模块电连接的驱动板；
所述功率模块的所述直流正极端和所述直流负极端分别与所述电容组件上的所述正极引出端和所述负极引出端连接；所述电容组件层叠在所述功率模块上。
进一步优选地，上述的电机和控制器的集成系统，所述功率转换组件还包括固定在所述第一端盖上并围绕在所述安装外的支架；
所述驱动板和所述支架在电机本体输出轴的径向相对设置；所述电容组件和所述功率模块设于所述驱动板与所述支架之间；并且所有所述功率模块的所述直流正极端、所述直流负极端以及所述第一交流电输出端均安装在所述支架的背向所述第一端盖一侧的表面上。
进一步优选地，上述的电机和控制器的集成系统，所述功率模块为至少三个，至少三个所述功率模块均匀分布在一个圆周上；
所述直流正极端和直流负极端沿输出轴的径向均布置在所述功率模块的内侧端，所述驱动板布置在所述功率模块的外侧端。
进一步优选地，上述的电机和控制器的集成系统，还包括设置在第一端盖内的至少一个第一散热通道；及相对设置在所述第一端盖上并与所述第一散热通道连通的总进液口和总出液口。
进一步优选地，上述的电机和控制器的集成系统，还包括散热部件，夹持设置在所述电容组件与所述功率转换组件之间，具有至少一个第二散热通道；
所述第一端盖和所述散热部件相互面对的两个表面中，所述散热部件的表面设有第一进口和第一出口，所述第一端盖的表面分别与所述第一进口和所述第一出口密封连通的第二出口和第二进口。
进一步优选地，上述的电机和控制器的集成系统，所有所述电容组件和所有所述功率转换组件的层叠部分各自所围成的第一结构和第二结构的外形一致，所述第一散热通道和/或所述第二散热通道的外形与所述第一结构的外形一致。
进一步优选地，上述的电机和控制器的集成系统，所述散热部件为中部呈让位孔的正多边形板块；
所述正多边形板块的每个边对应一个所述电容组件和一个所述功率转换组件。
本发明提供的技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的电机和控制器的集成系统，包括：壳体、第一端盖、电机本体以及控制器本体。其中，第一端盖设在所述壳体内，以所述第一端盖为界将所述壳体的内腔分割为第一腔体和第二腔体；电机本体设在所述第一腔体内，具有相对于所述第一端盖固定的线圈绕组；控制器本体设在所述第二腔体内；其第一交流电输出端设在所述第一端盖上并连接于所述线圈绕组的第一交流电输入端。
此结构的电机和控制器的集成系统，控制器本体和电机本体均相对于第一端盖固定设置，因而二者任一发生移动时，控制器本体与电机本体的相对位置仍不会发生变化；也即，即使外界碰触电缆线，发生电缆线拖拽时，控制器本体侧的第一交流电输出端与电机本体侧的第一交流电输入端的相对距离保持一致，提高集成系统电气连接的稳定性。
此外，通过第一交流电输出端与电机本体的线圈绕组的第一交流电输入端之间电连接，从而实现控制器本体通过交流电输送对电机本体的运动实现控制；且第一端盖作为第一腔体和第二腔体的分界，一方面作为电机本体的端盖，另一方面作为作为控制器本体一侧的端盖；电机本体控制器集成为一体结构，降低壳体总质量，并使得电机和控制器的集成系统布局紧凑，在保证输出功率不变情况下降低模块总质量，进而提高汽车功率密度(比功率)，进一步提高电动汽车整体性能。
2.本发明提供的电机和控制器的集成系统，所述第一端盖上对应于所述第一交流电输出端的位置处设有第一通孔；还包括穿设在所述第一通孔内的连接端子，所述连接端子的两端分别插接于所述第一交流电输出端和第一交流电输入端。
此结构的电机和控制器的集成系统，通过第一端盖内穿设的连接端子，满足控制器本体对电机本体控制的同时，节约了控制器本体与电机本体之间连接的电缆用线，从而保证控制器本体与电机本体之间连接可靠性，进一步保证集成系统的电气性能的稳定性。
3.本发明提供的电机和控制器的集成系统，第一端盖上设有供电机本体的输出轴可转动地安装在第一端盖上的安装孔；电容组件、功率转换组件均围绕在安装孔外。此结构的电机和控制器的集成系统，输出轴转动安装在第一端盖的安装孔内，输出轴的一端将伸出于安装孔并伸入第二腔体内，电容组件以及功率转换组件均围绕安装在安装孔外，保证集成系统工作稳定的同时，进一步提高集成系统整体空间的利用率。
控制器本体包括由远离第一端盖向靠近第一端盖方向依次层叠设置且电连接的至少一个电容组件和至少一个功率转换组件；所有电容组件位于同一层，所有功率转换组件位于同一层。此结构的电机和控制器的集成系统，控制器本体与电机本体层叠在第一端盖两侧分布，控制器本体的电容组件以及功率转换组件同样层叠分布在第二腔体内，层叠分布的设置方式，有利于节约排布空间，保证了集成系统内期间排布紧密性，提高了电机和控制器的集成系统的体积功率密度；同时，层叠分布也保证器件之间拆装便易性以及连接的可靠性，并且也可方便安装者找出器件间连接不当的位置，提高操作简易性。
第一交流电输出端成型设置在功率转换组件上，进一步提高第一交流输出端相对于第一端盖的相对位置的确定性，进一步提高集成系统电气性能的稳定性。
4.本发明提供的电机和控制器的集成系统，所述控制器本体还包括设在所述第一端盖上且与所述安装孔正对的控制板，所有所述电容组件、所有所述功率转换组件围绕在所述控制板的外周。
此结构的电机和控制器的集成系统，控制板集成有控制电机本体驱动的电子器件，通过与所有功率转换组件电连接，从而控制功率转换组组件的关断，进而实现通过控制板对电机本体的驱动；并通过对功率模块的信号进行采集，实现对控制器本体进行保护的作用。
5.本发明提供的电机和控制器的集成系统，所述电容组件包括叠层母排，所述叠层母排上至少设有一个负极引出端和至少一个正极引出端；及固定在所述叠层母排的背向第一端盖一侧的表面上的至少一个电容；所述负极引出端和正极引出端分别连接于所述功率转换组件的直流负极端和直流正极端。
此结构的电机和控制器的集成系统，通过在电容组件与功率模块组件之间通过叠层母排连通设置，从而降低叠层母排杂散电感，保证集成系统的可靠性；此外，叠层母排多采用呈片体的设置方式，保证电容组件与功率转换组件层叠排列，进一步提高集成系统排列的紧密性。
6.本发明提供的电机和控制器的集成系统，所述功率转换组件包括至少一个功率模块及与所述功率模块电连接的驱动板；所述功率模块的所述直流正极端和所述直流负极端分别与所述电容组件上的所述正极引出端和所述负极引出端连接；所述电容组件层叠在所述功率模块上。
此结构的电机和控制器的集成系统，驱动板作为功率转换模块与控制板直接连接的电子器件，其将控制板所输出的控制电信号，转化为功率模块可识别且具有驱动能力的控制信号，进而实现通过控制板对电机的驱动。
7.本发明提供的电机和控制器的集成系统，所述功率转换组件还包括固定在所述第一端盖上并围绕在所述安装外的支架；
所述驱动板和所述支架在电机本体输出轴的径向相对设置；所述电容组件和所述功率模块设于所述驱动板与所述支架之间；并且所有所述功率模块的所述直流正极端、所述直流负极端以及所述第一交流电输出端均安装在所述支架的背向所述第一端盖一侧的表面上。
此结构的电机和控制器的集成系统，支架支撑功率模块的直流正极端、直流负极端以及第一交流电输出端，保证功率转换模块与电容组件之间输入或输出端的位置准确性；驱动板与支架相对输出轴在第二腔体内的延伸方向分布排列，保证结构分布排列的紧密性。
8.本发明提供的电机和控制器的集成系统，所述功率模块为至少三个，至少三个所述功率模块均匀分布在一个圆周上；所述直流正极端和直流负极端沿输出轴的径向均布置在所述功率模块的内侧端，所述驱动板布置在所述功率模块的外侧端。
此结构的电机和控制器的集成系统，从而以伸入第二腔体一侧的电机本体输出轴为圆心，功率模块相对于圆心围绕分布在一圆周上，提高保证电机本体与控制器本体的外形形状结构的统一性，保证安装于电动汽车内集成系统的安装便捷性。
9.本发明提供的电机和控制器的集成系统，设置在第一端盖内的至少一个第一散热通道；及相对设置在所述第一端盖上并与所述第一散热通道连通的总进液口和总出液口。
此结构的电机和控制器的集成系统，通过在第一端盖内设置第一散热通道，以及通过总进液口和总出液口对向流动的冷却液，保证对第一端盖两侧的电机本体以及控制器本体的分别散热，从而避免工作使用过程中，由于控制本体内部升温，而引起输出功率降低，进而影响电动汽车输出扭矩降低，造成电动汽车性能不良。
10.本发明提供的电机和控制器的集成系统，还包括散热部件，夹持设置在所述电容组件与所述功率转换组件之间，具有至少一个第二散热通道；所述第一端盖和所述散热部件相互面对的两个表面中，所述散热部件的表面设有第一进口和第一出口，所述第一端盖的表面分别与所述第一进口和所述第一出口密封连通的第二出口和第二进口。此结构的电机和控制器的集成系统，第二散热通道的设置，对控制器本体实现进一步散热，分别对控制器本体的电容组件以及功率转换组件进行散热，进一步提高散热效果，保证电动汽车性能稳定。
11.本发明提供的电机和控制器的集成系统，所有所述电容组件和所有所述功率转换组件的层叠部分各自所围成的第一结构和第二结构的外形一致，所述第一散热通道和/或所述第二散热通道的外形与所述第一结构的外形一致。进一步保证散热部件对功率模块的散热的针对性强，且集成系统的输出功率时的持续稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中所提供的电机和控制器的集成系统的整体结构示意图；
图2为实施例1中所提供的电机和控制器的集成系统的爆炸结构示意图；
图3为实施例1中所提供的电机和控制器的集成系统的剖视结构示意图；
图4为实施例1中所提供的第一端盖与变压器和轴承配合的结构示意图；
图5为实施例1中所提供的功率转换组件的结构示意图；
图6为实施例1中所提供的电容组件的结构示意图；
图7为实施例1中所提供的第一端盖与散热部件的配合结构示意图；
图8为图3中圈A中结构放大示意图；
图9为图3中圈B中结构放大示意图；
附图标记说明：
11-壳体；111-第一腔体；112-第二腔体；12-第一端盖；121-第一通孔； 122-安装孔；123-第一散热通道；124-第二出口；125-第二进口；13-连接端子；14-总进液口；15-总出液口；16-第二端盖；
21-输出轴；22-轴承；23-变压器；24-变压器端盖；
3-电容组件；31-叠层母排；32-正极引出端；33-负极引出端；34-电容；
4-功率转换组件；41-功率模块；411-直流正极端；412-直流负极端；413- 第一交流电输出端；42-驱动板；43-支架；
5-控制板；
61-散热部件；611-第二散热通道；612-第一进口；613-第一出口；62- 连接件。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种电机和控制器的集成系统，如图1至图9所示，包括：壳体11、第一端盖12、电机本体以及控制器本体。其中，第一端盖12 设在壳体11内，以第一端盖12为界将壳体11的内腔分割为第一腔体111 和第二腔体112；电机本体安装与第一腔体111内，以将电能转化为机械能；控制器本体设在第二腔体112内，对电机本体的动作进行控制。
如图2和图3所示，所示，壳体11包括设置与第一端盖12相对设置，并围合为第一腔体111的第二端盖16。如图所示，电机本体具有输出轴21、定子(图中未画出)、转子(图中未画出)以及线圈绕组(图中未画出)。
其中，定子以及线圈绕组均相对第一端盖12固定设置，如线圈绕组固定在第一端盖12和第二端盖16所围合的第一腔体111的壳体内侧；转子固定设置在输出轴21上；线圈绕组具有第一交流电输入端，与控制器本体的第一交流电输出端413(下文提及)连接。输出轴21贯穿于第一腔体111，且其一端穿伸出第二端盖16朝向远离第一端盖12一侧延伸，另一端穿伸在第一端盖12的安装孔122内。在第一端盖12和第二端盖16内，均安装有与输出轴21固定设置的轴承22，以保证输出轴21的转动稳定性以及流畅性。具体而言，输出轴21的一端伸出于电机本体一侧的壳体11并朝向远离电机本体一侧延伸，另一端伸出于第一端盖12并伸入第二腔体112内。
本实施例中，电机本体为永磁同步电机。此外，如图3和图4所示，在安装孔122内还包括安装在安装孔122内的变压器23，以及固定变压器 23位置的变压器23端盖；变压器23用以对输出轴21的转速进行调整和控制。
如图2所示，控制器本体包括由远离第一端盖12向靠近第一端盖12 方向依次层叠设置且电连接的电容组件3、功率转换组件4以及控制板5。
其中，功率转换组件4分别与控制板5和电容组件3之间电连接设置，电容组件3、功率转换组件4均围绕在安装孔122外，电容组件3以及功率转换组件4均围绕在控制板5的外周。本实施例中，电容组件3用以防止高电流击穿功率转换组件4，进而对功率转换组件4起到防护作用；功率转换组件4用以将外界输入控制器内的直流电转换为交流电，进而朝向电机本体的线圈绕组输出交流电以控制输出轴21的转动；控制板5与变压器23 端盖背向电机本体一侧固定连接，并与安装孔122正对设置；控制板5用以向功率转换组件4发出驱动转动的电信号，进而控制电机本体的转动速度或方向。如，控制板5通过螺纹紧固件件与变压器23端盖朝向安装腔体一侧旋紧固定。螺纹紧固件可选螺钉。电容组件3、功率模块41组件以及控制板5层叠分布也保证器件之间拆装便易性以及连接的可靠性，并且也可方便安装者找出器件间连接不当的位置，提高操作简易性。
如图5所示，功率转换组件4包括：功率模块41、驱动板42以及支架 43。其中，功率模块41与驱动板42之间电连接设置；驱动板42与控制板 5之间电连接设置，驱动板42用以将从控制板5接收到的电信号转化为功率模块41可识别的信号；功率模块41作为功率输出的控制源，用以将直流电的输入端，即直流正极端411和直流负极端412接收到从电容组件3传输的直流电转化为交流电，并依照从驱动板42传输的控制信号信号进行交流电的输出。
本实施例中，如图5所示，支架43呈中空设置，并避开变压器23端盖以及安装孔122的位置。支架43设置在第一端盖12上，并支撑功率模块41的直流正极端411、直流负极端412以及第一交流电输出端413，进一步保证输入或输出端的位置准确。每个功率模块41远离驱动板42一侧均设有三个端口，分别为直流正极端411、直流负极端412以及第一交流电输出端413。
具体而言，如图5所示，支架43呈正六边形设置，其每个边的外沿分别设置一个功率模块41，以及一个驱动板42；功率模块41均匀分布在一个圆周上；相应地，靠近支架43的每个边的功率模块41上设有三个端口，三个端口均布置在功率模块41的内侧端，驱动板42布置在功率模块41的外侧端。上述通过分布在一圆周上的功率模块41，保证集成系统的控制器本体部分均为与电机本体部分相同的外形结构，进一步保证电机本体部分和控制器本体部分的外形结构的统一性。保证安装于电动汽车内集成系统的安装便捷性。
例如，如图5所示，功率模块41与驱动板42之间通过插脚和插孔插接设置，且功率模块41与驱动板42之间垂直设置；功率模块41为IGBT (绝缘栅双极型晶体管；InsulatedGate Bipolar Transistor)；功率模块41 的直流正极端411和直流负极端412分别与电容组件3上的正极引出端32 (下文提及)和负极引出端33(下文提及)连接。
本实施例中，如图3和图4所示，第一端盖12内对应于第一交流电输出端413的位置处还设有第一通孔121，并在第一通孔121内安装有连接端子13，连接端子13的一端插接于第一交流电输出端413，另一端插接在电机本体的第一交流电输入端上。连接端子13作为电子连接件62，保证从功率转换组件4输出的交流电直接输送到线圈绕组，进而驱动电机本体一侧转动。在满足控制器本体对电机本体控制的同时，节约了控制器本体与电机本体之间连接的电缆用线，从而保证控制器本体与电机本体之间连接可靠性，保证集成系统的电气性能的稳定性，减少外界干扰的影响，进一步提高了电磁兼容性。
如图6所示，电容组件3包括：叠层母排31以及电容34。具体而言，叠层母排31呈与支架43相同的正六边形，对应于叠层母排31的每个边上分别设有一个负极引出端33和一个正极引出端32；电容34固定在叠层母排31的背向第一端盖12一侧的表面上，且沿正六边形的每个边上均设有三个电容34，所有电容34均位于同层之上，并与叠层母排31的同一侧固定设置，便于与功率转换组件4形成层叠分布。具体而言，电容34焊接在叠层母排31上。通过在电容34与功率模块41组件之间通过叠层母排31 连通设置，从而降低系统杂散电感，保证集成系统的可靠性，此外叠层母排31多采用呈片体的设置方式，保证电容组件3与功率转换组件4层叠排列，进一步提高集成系统排列的紧密性。
如图2、图8和图9所示，第一端盖12内设有第一散热通道123，在电容组件3与功率转换组件4之间夹持设有散热部件61，散热部件61内设有第二散热通道611。在第一端盖12上，还设有相对设置并与第一散热通道123连通的总进液口14和总出液口15。
具体而言，如图8和图9所示，第一端盖12和散热部件61相互面对的两个表面中，散热部件61的表面设有第一进口612和第一出口613，第一端盖12的表面分别与第一进口612和第一出口613密封连通的第二出口 124和第二进口125。第一散热通道123和第二散热通道611的外形与功率转换组件4中的功率模块41围成结构的外形一致，即均为正六边形。第一进口612与第二出口124之间、以及第二进口125与第二出口124之间分别通过连接件62连接设置，连接件62为呈中空的筒形结构，用以连通第一散热通道123和第二散热通道611内流通的冷却液。此外，连接件62与各进口和各出口连通的连接处还设有密封件，以保证连接件62与第一端盖 12或散热部件61之间连接的密封性能优良，防止冷却液泄漏。
本实施例中提供的电机和控制器的集成系统，通过总进液口14、总出液口15、第一散热通道123、第二散热通道611以及联通件，共同围合成四条散热通路，当散热部件61内冷却液流通时，四条散热通道同时对功率转换组件4的两侧进行散热，保证散热部件61的散热功能，与功率模块41 具有相同外形结构的散热通道，进一步保证散热部件61对功率模块41的散热的针对性强，保证集成系统的输出功率时的持续稳定，此外，如图2 所示，电容组件3靠近第二散热通道611上方设置，从而第二散热通道611 直接对电容组件3进行散热，进一步提高散热均匀性，提高功率输出的稳定性；避免工作使用过程中，由于功率转换组件4或电容组件3之上电子器件的局部升温，而引起输出功率降低，进而影响电动汽车输出扭矩降低，造成电动汽车性能不良的问题。
本实施例提供的电机和控制器的集成系统，如图2和图3所示，由电机本体到第一端盖12一侧依次安装有电机本体、第一端盖12(第一散热通道123)、功率转换组件4、散热板、电容组件3、控制板5以及第一端盖12。其在使用时，依次安装固定，保证各器件之间配合准确。
本实施例提供的电机和控制器的集成系统，其工作过程如下：
首先，外界电流输入端朝向控制器一侧通入直流电，直流电经由电容组件3的正极引出端32和负极引出端33分别传入功率转换组件4的直流正极端411和直流负极端412；
然后，当控制板5接收到外界控制信号源(如启动、刹车等等)发出的指令，并将指令传输给驱动板42，进而传递给功率模块41；
最后，功率模块41接收上述信号指令(如启动、刹车等等)，并将直流电转化为交流电，经由第一交流电输出端413以及连接端子13将电信号传递给电机本体的线圈绕组一侧的第一交流电输入端，并通过该交流电信号控制线圈绕组的磁场变化，进而控制电机本体的输出轴21的正转或反转。至此，电机和控制器的集成系统动作完成。
本实施例提供的电机和控制器的集成系统，控制器本体和电机本体均相对于第一端盖12固定设置，因而二者任一发生移动时，控制器本体与电机本体的相对位置仍不会发生变化。本实施例中，通过第一端盖12内穿设的连接端子13，满足控制器本体对电机本体控制的同时，节约了控制器本体与电机本体之间连接的电缆用线，从而保证控制器本体与电机本体之间连接可靠性，进一步保证集成系统的电气性能的稳定性。
此外，通过第一交流电输出端413与电机本体的线圈绕组的第一交流电输入端之间电连接，从而实现控制器本体通过交流电输送对电机本体的运动实现控制；且第一端盖12作为第一腔体111和第二腔体112的分界，一方面作为电机本体的端盖，另一方面作为作为控制器本体一侧的端盖；电机本体控制器集成为一体结构，降低壳体11总质量，并使得电机和控制器的集成系统布局紧凑，在保证输出功率不变情况下降低模块总质量，进而提高汽车功率密度(比功率)，进一步提高电动汽车整体性能。
实施例2
本实施例提供一种电机和控制器的集成系统，其与实施例1中提供的电机和控制器的集成系统相比，存在的区别之处在于，
功率模块41还可以为三个、九个或者任意三的倍数个功率模块41均可，只要保证功率模块41均匀分布在一个圆周上即可，以配合常用现有的三相交流电作为电能的输送形式；此时，保证了功率模块41均匀分布在一个圆周上，同时，保证功率转换组件4围合成的形状与电机本体的外形机构相互适应即可。
进一步来说，功率模块41也可以为四个、五个、七个或者更多，只要功率模块41得以实现其可作为功率输出的控制源，并将从输入端输入的的直流电转化为为交流电，并向外传输即可。
每个功率模块41同样对应设有一个驱动板42以及三个端口，用以对直流电和交流电进行转化。相应地，电容组件3上的正极引出端32以及负极引出端33的设置个数与功率模块41的个数一一对应设置，
实施例3
本实施例提供一种电机和控制器的集成系统，其与实施例1或实施例2 中提供的电机和控制器的集成系统相比，存在的区别之处在于：
在不考虑的功率模块41的设置个数控制器本体的整体外形结构的影响的情况下，功率模块41还可以设置一个、两个、三个或者更多，此时，无需保证功率模块41是否均匀分布在同一圆周，只要保证功率模块41与驱动板42以及控制板5之间的连接关系适当即可。
实施例4
本实施例提供一种电机和控制器的集成系统，其与实施例1至实施例3 中任一个实施例提供的电机和控制器的集成系统相比，存在的区别之处在于：
电容34的个数可以为一个、两个、三个或者更多，电容34的排布方式也可为不均匀分布在叠层母排31上，只要保证电容组件3对功率模块41 起到保护即可。
电容34的安装方式不唯一，如电容34还可以通过螺栓紧固件如螺钉、螺栓等旋紧在叠层母排31上等等。
实施例5
本实施例提供一种电机和控制器的集成系统，其与实施例1至实施例4 中任一个实施例提供的电机和控制器的集成系统相比，存在的区别之处在于：
第一散热通道123还可以不设置在第一端盖12内，可以为单独设置且其结构与散热部件的结构相同的板体，只要保证第一散热通道123和第二散热通道611分置在功率转换组件4的两侧即可。
作为本实施例第一种的变形实施方式，散热部件61还可以设置两个、三个或者更多，散热部件61还可以增设在，如：电容组件3背向第一端盖 12的一侧，只要保证对集成系统进行均匀散热即可。
作为本实施例第二种的变形实施方式，第一散热通道123的管道通路可以为弯曲设置的多重回转形流通管，只要保证分别连通总进液口14和总出液口15，并保证冷却液在管道内流通即可。
作为本实施例第三种的变形实施方式，连通在总进液口14和总出液口 15的第一散热通道123具有分别连接于总进液口14和总出液口15的一个、三个、四个或者更多条管路，通路的个数越多，热交换越明显，对功率转换组件4的冷却效果也将更佳。相应地，散热部件61内的第二散热通道611 也可以具有一个或多个连通于总进液口14和总出液口15的通路，从而进一步提高散热部件61对功率转换组件4以及电容组件3的冷却效果。
作为本实施例第四种的变形实施方式，散热部件61可以单独连通一组总进液口14和总出液口15，此时需要对第一散热通道123和第二散热通道 611分别进行开关控制即可，进一步地，此时无需在第一端盖12和散热部件61相互面对的表面上开设第一进口612和第一出口613，第二进口125 和第二出口124，以及在第一端盖12和散热部件之间无需设置连接件62和密封件。
关于总进液口14和总出液口15个数的变化，其中，总进液口14和总出液口15还可以设置为三组、四组，设置的总进液口14和总出液口15越多，冷却液的来源越多，进一步增加对功率转换组件4的热传递效率。
实施例6
本实施例提供一种电机和控制器的集成系统，其与实施例1至实施例5 中任一个实施例提供的电机和控制器的集成系统相比，存在的区别之处在于：
线圈绕组设置位置的改变，线圈绕组还固定设置在第一端盖12和第二端盖16之间的壳体11上，只要保证线圈绕组相对第一端盖12的距离相对固定即可。类似地，功率转换组件4可固定设置在壳体11远离第一端盖12 一侧的第二腔体112内，只要保证功率转换组件4相对第一端盖12的距离相对固定即可。
实施例7
本实施例提供一种电机和控制器的集成系统，其与实施例1至实施例6 中任一个实施例提供的电机和控制器的集成系统相比，存在的区别之处在于：
第一交流电输出端413和第一交流电输入端之间还可以通过电缆线连接设置，只要保证第一端盖12与线圈绕组和功率转换模块之间的相对位置固定即可。此时，由于控制器本体侧的第一交流电输出端413与电机本体侧的第一交流电输入端的相对距离保持一致，保证第一交流电输出端413 和第一交流电输入端之间的电连接不受电缆线位置的影响，进一步提高集成系统电气连接的稳定性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (12)
1.一种电机和控制器的集成系统，其特征在于，包括
壳体(11)；
第一端盖(12)，设在所述壳体(11)内，以所述第一端盖(12)为界将所述壳体(11)的内腔分割为第一腔体(111)和第二腔体(112)；
电机本体，设在所述第一腔体(111)内，具有相对于所述第一端盖(12)固定的线圈绕组；
控制器本体，设在所述第二腔体(112)内；其第一交流电输出端(413)设在所述第一端盖(12)上并连接于所述线圈绕组的第一交流电输入端。
2.根据权利要求1所述的电机和控制器的集成系统，其特征在于，所述第一端盖(12)上对应于所述第一交流电输出端(413)的位置处设有第一通孔(121)；
还包括穿设在所述第一通孔(121)内的连接端子(13)，所述连接端子(13)的两端分别插接于所述第一交流电输出端(413)和第一交流电输入端。
3.根据权利要求1或2中所述的电机和控制器的集成系统，其特征在于，所述第一端盖(12)上设有供所述电机本体的输出轴(21)可转动地安装在第一端盖(12)上的安装孔(122)；
所述控制器本体包括由远离所述第一端盖(12)向靠近所述第一端盖(12)方向依次层叠设置且电连接的至少一个电容组件(3)和至少一个功率转换组件(4)；所有所述电容组件(3)位于同一层，所有所述功率转换组件(4)位于同一层；所述第一交流电输出端(413)成型在所述功率转换组件(4)；
所述电容组件(3)、功率转换组件(4)均围绕在所述安装孔(122)外。
4.根据权利要求3所述的电机和控制器的集成系统，其特征在于，所述控制器本体还包括设在所述第一端盖(12)上且与所述安装孔(122)正对的控制板(5)，所有所述电容组件(3)、所有所述功率转换组件(4)围绕在所述控制板(5)的外周。
5.根据权利要求3所述的电机和控制器的集成系统，其特征在于，所述电容组件(3)包括叠层母排(31)，所述叠层母排(31)上至少设有一个负极引出端(33)和至少一个正极引出端(32)；及固定在所述叠层母排(31)的背向第一端盖(12)一侧的表面上的至少一个电容(34)；所述负极引出端(33)和正极引出端(32)分别连接于所述功率转换组件(4)的直流负极端(412)和直流正极端(411)。
6.根据权利要求5所述的电机和控制器的集成系统，其特征在于，所述功率转换组件(4)包括至少一个功率模块(41)及与所述功率模块(41)电连接的驱动板(42)；
所述功率模块(41)的所述直流正极端(411)和所述直流负极端(412)分别与所述电容组件(3)上的所述正极引出端(32)和所述负极引出端(33)连接；所述电容组件(3)层叠在所述功率模块(41)上。
7.根据权利要求6所述的电机和控制器的集成系统，其特征在于，所述功率转换组件(4)还包括固定在所述第一端盖(12)上并围绕在所述安装外的支架(43)；
所述驱动板(42)和所述支架(43)在电机本体输出轴(21)的径向相对设置；所述电容组件(3)和所述功率模块(41)设于所述驱动板(42)与所述支架(43)之间；并且所有所述功率模块(41)的所述直流正极端(411)、所述直流负极端(412)以及所述第一交流电输出端(413)均安装在所述支架(43)的背向所述第一端盖(12)一侧的表面上。
8.根据权利要求6或7中所述的电机和控制器的集成系统，其特征在于，所述功率模块(41)为至少三个，至少三个所述功率模块(41)均匀分布在一个圆周上；
所述直流正极端(411)和直流负极端(412)沿输出轴(21)的径向均布置在所述功率模块(41)的内侧端，所述驱动板(42)布置在所述功率模块(41)的外侧端。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的电机和控制器的集成系统，其特征在于，还包括设置在第一端盖(12)内的至少一个第一散热通道(123)；及相对设置在所述第一端盖(12)上并与所述第一散热通道(123)连通的总进液口(14)和总出液口(15)。
10.根据权利要求9所述的电机和控制器的集成系统，其特征在于，还包括散热部件(61)，夹持设置在所述电容组件(3)与所述功率转换组件(4)之间，具有至少一个第二散热通道(611)；
所述第一端盖(12)和所述散热部件(61)相互面对的两个表面中，所述散热部件(61)的表面设有第一进口(612)和第一出口(613)，所述第一端盖(12)的表面分别与所述第一进口(612)和所述第一出口(613)密封连通的第二出口(124)和第二进口(125)。
11.根据权利要求10所述的电机和控制器的集成系统，其特征在于，
所有所述电容组件(3)和所有所述功率转换组件(4)的层叠部分各自所围成的第一结构和第二结构的外形一致，所述第一散热通道(123)和/或所述第二散热通道(611)的外形与所述第一结构的外形一致。
12.根据权利要求11所述的电机和控制器的集成系统，其特征在于，所述散热部件(61)为中部呈让位孔的正多边形板块；
所述正多边形板块的每个边对应一个所述电容组件(3)和一个所述功率转换组件(4)。
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