CN110323895B - 纯电动汽车驱动系统及其驱动电机油冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纯电动汽车驱动系统及其驱动电机油冷系统，包括驱动电机和变速箱(16)，所述驱动电机与变速箱(16)集成为一体式结构；所述驱动电机的电机壳体(2)在内底部设有用于储存变速箱油的储油区，所述储油区与所述变速箱(16)相连通，其油位超过所述驱动电机的最低气隙，并淹没部分电机转子(11)。该驱动电机油冷系统通过将驱动电机和变速箱进行高度集成，可以有效缩小动力总成整体尺寸，同时采用变速箱油对电机进行直接冷却，可显著提升电机散热效率，利于电机小型化，提升电机功率密度，转矩密度，还可提升整个系统集成性，缩小驱动系统尺寸，更好的满足整车集成布置，省去冷却油路和额外的油泵系统，特别适合纯电动系统使用。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别是纯电动汽车的驱动电机冷却系统。本发明还涉及设有所述冷却系统的纯电动汽车驱动系统。
背景技术
随着石油等不可再生资源日趋紧张，环境污染日趋严重，现在世界各国均在大力投入开发新能源汽车。
目前，市场主流新能源汽车为纯电动和混合动力两种，纯电动汽车具备零排放的优势，随着技术突破，纯电动车续驶里程不断提升以及充电设施不断齐备，纯电动汽车具备较好的市场前景。
纯电动汽车动力总成一般由电机、变速箱组成，采用电机取代发动机作为驱动源，作为纯电动或混合动力汽车动力系统首选驱动电机类型，永磁同步电机具有高功率密度、高过载能力和高效率等优势，同时永磁同步电机也具有很高的电磁负荷，而高功率密度也伴随着单位体积的高损耗，如果损耗热量不能及时散出，电机将快速升温，达到极限温度后电机将进入过温保护状态，严重影响功率和扭矩输出，影响整车运行。
现在纯电动系统电机一般采用水冷方式，在水冷状态下电机绕组损耗一般是传递到定子铁芯和电机壳体然后再传递到水介质，然而，水冷散热传递经过的路径相对较多，散热效率不高，同时需要在壳体内部设计水道，结构复杂，壳体体积相对更大，成本也较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种纯电动汽车驱动电机油冷系统。该系统通过将驱动电机和变速箱进行高度集成，可以有效缩小动力总成整体尺寸，同时采用变速箱油对电机进行直接冷却，可显著提升电机散热效率。
本发明的另一目的是提供一种设有所述油冷系统的纯电动汽车驱动系统。
为实现上述目的，本发明提供一种纯电动汽车驱动电机油冷系统，包括驱动电机和变速箱，所述驱动电机与变速箱集成为一体式结构；所述驱动电机的电机壳体在内底部设有用于储存变速箱油的储油区，所述储油区与所述变速箱相连通，其油位超过所述驱动电机的最低气隙，并淹没部分电机转子。
优选地，所述驱动电机的电机壳体通过止口与所述变速箱连接为一体，所述驱动电机的电机转轴通过轴端花键与所述变速箱的齿轴系传动连接。
优选地，所述驱动电机的止口内设有电机前轴承支撑板，所述储油区通过设于所述电机前轴承支撑板上的通孔与所述变速箱相连通，所述通孔位于所述驱动电机的电机转轴下方。
优选地，所述驱动电机的电机转子设有位于其两端的动平衡板，各所述动平衡板上分别设有甩油结构，所述甩油结构在所述动平衡板上沿周向均匀分布。
优选地，所述甩油结构包括设于所述动平衡板外边缘内壁上的甩油槽，以及设于所述动平衡板外边缘外壁上的甩油孔，所述甩油孔连通至所述甩油槽。
优选地，所述电机壳体的一侧在对应于所述储油区的位置设有液位观察窗口。
优选地，所述电机壳体在储油区的底部设有水冷机构，以对所述储油区内的变速箱油进行冷却。
优选地，所述水冷机构包括位于所述储油区外底部的水冷腔，所述水冷腔内设有冷却水道和冷却水进出水口。
优选地，所述水冷腔呈开口向下的腔体，其开口由密封盖板封闭，内部由若干交错分布的隔板形成连续的“S”形冷却水道。
优选地，所述驱动电机的电机壳体为单层结构。
为实现上述另一目的，本发明还提供一种纯电动汽车驱动系统，包括驱动电机和驱动电机冷却系统，所述驱动电机冷却系统为上述任一项所述的纯电动汽车驱动电机油冷系统。
本发明将驱动电机和变速箱高度集成在一起，并在驱动电机的电机壳体内底部设有与变速箱连通的储油区。这样，变速箱内的变速箱油便会有一部分进入驱动电机的储油区，由于储油区的油位超过驱动电机的最低气隙，并淹没部分电机转子，电机工作时，可通过电机转子搅动储油区内的变速箱油，通过电机转子旋转使变速箱油甩至电机定子上半部分，同时对电机定子和电机转子进行冷却，可显著提升电机定子电枢散热效率，利于电机小型化，提升电机功率密度，转矩密度，还可提升整个系统集成性，缩小驱动系统尺寸，更好的满足整车集成布置，有效降低驱动系统成本，而且，由于通过转子搅油实现冷却，因此，可省去冷却油路和额外的油泵系统，制造和使用成本低，特别适合纯电动系统使用。
此外，采用变速箱油作为电机冷却介质，电机发出的热量可以提升变速箱油温度，使油维持在较高温度，降低油粘稠度，减少变速箱齿轮搅油损耗，提升变速箱整体工作效率。
在一种优选方案中，所述电机壳体在储油区的底部设有水冷机构，以对所述储油区内的变速箱油进行冷却，及时带走冷却油中的热量，保证油温不会过高，保证电机的冷却效果。
在另一种优选方案中，通过转子动平衡板上的甩油结构，可将油带到电机腔内高位，实现对电机端部绕组甩油，冷却电机端部绕组，而且高位跌落的变速箱油可以对电机轴承进行润滑。
本发明所提供的纯电动汽车驱动系统设有所述驱动电机油冷系统，由于所述驱动电机油冷系统具有上述技术效果，则设有该驱动电机油冷系统的纯电动汽车驱动系统也应具有相应的技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例公开的一种纯电动汽车驱动电机油冷系统的局部结构示意图；
图2为图1所示纯电动汽车驱动电机油冷系统的剖视图；
图3为图2中所示电机转子的结构示意图。
图中：
1.电机前轴承支撑板 2.电机壳体 3.三相高压线 4.高压绝缘座 5.液位观察窗口 6.轴端花键 7.冷却水道 8.密封盖板 9.电机前轴承 10.电机定子 11.电机转子 12.电机转轴 13.电机后轴承 14.储油区 15.冷却水进出水口 16.变速箱 17.动平衡板 18.甩油槽 19.甩油孔
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
在本文中，“上、下、左、右”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
请参考图1、图2，图1为本发明实施例公开的一种纯电动汽车驱动电机油冷系统的局部结构示意图；图2为图1所示纯电动汽车驱动电机油冷系统的剖视图。
如图所示，在一种具体实施例中，本发明提供的纯电动汽车驱动电机油冷系统，主要由驱动电机和变速箱16两部分构成，驱动电机与变速箱16集成为一体式结构；驱动电机的电机壳体2在内底部设有用于储存变速箱油的储油区14，储油区14与变速箱16相连通，其油位超过驱动电机的最低气隙，并淹没部分电机转子11。
储油区14的底部与电机定子10之间具有一定间距，也就是说，电机壳体2并非呈规则的圆筒形，而是在圆筒形的基础上，其底部进一步向下扩展了一定距离(图中所示电机壳体的底部向下扩展成矩形形状)，进而扩大了电机壳体2的内部空间，以便有足够的空间来形成储油区14。
驱动电机的电机壳体2通过止口与变速箱16相配合，形成一体式结构，例如，电机壳体2与变速箱16的壳体可以为同一个壳体，两者一体成形，或者，电机壳体2与变速箱16的壳体分别单独加工制造，然后组装为一个壳体，驱动电机的电机转轴12通过轴端花键与变速箱16的齿轴系传动连接，实现动力传动。
电机转轴12的前端由电机前轴承9支撑旋转，后端由电机后轴承13支撑旋转，其中，电机后轴承13安装在电机壳体2右侧且位于内部的圆筒形轴承支座中，电机前轴承9则安装在电机壳体2左侧止口内的电机前轴承支撑板1的中心处，电机前轴承支撑板1上在电机转轴12下方设有一通孔，储油区14通过该通孔与变速箱16相连通，以便变速箱16内的变速箱油能够顺利进入驱动电机的储油区14。
为了便于检查储油区14内的油液液位，防止变速箱油过多或不足，电机壳体2的一侧在对应于储油区14的位置设有液位观察窗口5，相关人员通过液位观察窗口5可直接看到油液液位所在的位置，进而在出现问题的情况下，采取相应的调节措施。
电机壳体2在储油区14的底部设有水冷机构，以对储油区14内的变速箱油进行冷却，及时带走冷却油中的热量，保证油温不会过高，保证电机的冷却效果。
具体地，水冷机构包括位于储油区14外底部的水冷腔，水冷腔内设有冷却水道7和冷却水进出水口15，水冷腔呈开口向下的腔体，其开口由密封盖板8封闭，内部由若干交错分布的隔板形成连续的“S”形冷却水道，工作时，冷却水从进水口进入冷却水道7，在经过“S”形冷却水道7后，从出水口流出，由于“S”形冷却水道7具有较长的流通路径，因此冷却水可以与电机壳体2能够进行充分的接触换热，带走变速箱油传递给电机壳体2的热量。
这里虽然设计有水冷机构，但该水冷机构仅位于电机壳体2的底部，且另外单独形成，因此驱动电机的电机壳体2可设计为单层结构，相比传统水冷电机壳体，可有效简化电机壳体结构，降低制造难度和成本，并显著减小电机径向尺寸。
请一并参考图3，图3为图2中所示电机转子的结构示意图。
如图所示，驱动电机的电机转子11设有位于其两端的动平衡板17，位于左端的为第一动平衡板，位于右端的为第二动平衡板，各动平衡板17上分别设有甩油结构，甩油结构在动平衡板17上沿周向均匀分布。
具体地，甩油结构由甩油槽18和甩油孔19形成，其中，甩油槽18呈矩形，形成在动平衡板17外边缘的内壁上，甩油孔19为圆形孔，形成在动平衡板17外边缘的外壁上，每一个甩油孔19对应一个甩油槽18，其孔径小于甩油槽18的尺寸，且每一个甩油孔19均连通至与之相对应的甩油槽18，图中所示的每一个动平衡板17上分别设有八个甩油槽18和八个甩油孔19。
电机工作时，在电机转子11的高速旋转下，被甩油槽18带出的变速箱油在离心力的作用下，会通过与之连通的甩油孔19向外径向甩出，即通过转子动平衡板17上的甩油结构，可将变速箱油带到电机腔内高位，实现对电机端部绕组甩油，冷却电机端部绕组，而且高位跌落的变速箱油可以对电机轴承进行润滑(如图中小甩油箭头所示)。
如上所述，本发明将驱动电机和变速箱16高度集成在一起，并在驱动电机的电机壳体2内底部设有与变速箱16连通的储油区14。这样，变速箱内的变速箱油便会有一部分进入驱动电机的储油区14，由于储油区14的油位超过驱动电机的最低气隙，并淹没部分电机转子11，即电机转子11半边浸油，电机工作时，可通过电机转子11搅动储油区14内的变速箱油，通过电机转子11旋转使变速箱油甩至电机定子上半部分，同时对电机定子10和电机转子11进行冷却(如图中大甩油箭头所示)，可显著提升电机定子电枢散热效率和持续输出能力，利于电机小型化，提升电机功率密度，转矩密度，还可提升整个系统集成性，缩小驱动系统尺寸，更好的满足整车集成布置，有效降低驱动系统成本，而且，由于通过转子搅油实现冷却，因此，可省去冷却油路和额外的油泵系统，制造和使用成本低，特别适合纯电动系统使用。
此外，采用变速箱油作为电机冷却介质，电机发出的热量可以提升变速箱油温度，使油维持在较高温度，降低油粘稠度，减少变速箱齿轮搅油损耗，提升变速箱整体工作效率。
上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，甩油槽18可设计呈其他形状，或者，对甩油槽18和甩油孔19的数量做进一步增减，又或者，取消水冷机构，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
除了上述纯电动汽车驱动电机油冷系统，本发明提供一种纯电动汽车驱动系统，包括驱动电机和驱动电机冷却系统，所述驱动电机冷却系统为上文所述的纯电动汽车驱动电机油冷系统，其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。
以上对本发明所提供的纯电动汽车驱动系统及其驱动电机油冷系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.纯电动汽车驱动电机油冷系统，其特征在于，包括驱动电机和变速箱(16)，所述驱动电机与所述变速箱(16)集成为一体式结构；所述驱动电机的电机壳体(2)在内底部设有用于储存变速箱油的储油区(14)，所述储油区(14)与所述变速箱(16)相连通，其油位超过所述驱动电机的最低气隙，并淹没部分电机转子(11)；
所述驱动电机的电机转子(11)设有位于其两端的动平衡板(17)，各所述动平衡板(17)上分别设有甩油结构，所述甩油结构在所述动平衡板(17)上沿周向均匀分布；
所述甩油结构包括设于所述动平衡板(17)外边缘内壁上的甩油槽(18)，以及设于所述动平衡板(17)外边缘外壁上的甩油孔(19)，所述甩油孔(19)连通至所述甩油槽(18)；
所述电机壳体(2)在所述储油区(14)的底部设有水冷机构，以对所述储油区(14)内的变速箱油进行冷却；
所述水冷机构包括位于所述储油区(14)外底部的水冷腔，所述水冷腔内设有冷却水道(7)和冷却水进出水口(15)。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车驱动电机油冷系统，其特征在于，所述驱动电机的电机壳体(2)通过止口与所述变速箱(16)连为一体，所述驱动电机的电机转轴(12)通过轴端花键(6)与所述变速箱(16)的齿轴系传动连接。
3.根据权利要求2所述的纯电动汽车驱动电机油冷系统，其特征在于，所述驱动电机的止口内设有电机前轴承支撑板(1)，所述储油区(14)通过设于所述电机前轴承支撑板(1)上的通孔与所述变速箱(16)相连通，所述通孔位于所述驱动电机的电机转轴(12)下方。
4.根据权利要求1所述的纯电动汽车驱动电机油冷系统，其特征在于，所述电机壳体(2)的一侧在对应于所述储油区(14)的位置设有液位观察窗口(5)。
5.根据权利要求1所述的纯电动汽车驱动电机油冷系统，其特征在于，所述水冷腔呈开口向下的腔体，其开口由密封盖板(8)封闭，内部由若干交错分布的隔板形成连续的“S”形冷却水道(7)。
6.根据权利要求1所述的纯电动汽车驱动电机油冷系统，其特征在于，所述驱动电机的电机壳体(2)为单层结构。
7.纯电动汽车驱动系统，包括驱动电机和驱动电机冷却系统，其特征在于，所述驱动电机冷却系统为上述权利要求1至6任一项所述的纯电动汽车驱动电机油冷系统。
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