CN110649767A - 一种双电机系统及其应用的冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双电机系统及其应用的冷却方法，所述双电机系统包括第一电机、第二电机和电机控制器，其中第一电机包括第一外壳，第一外壳内设有第一空腔，第二电机包括第二外壳，第二外壳内设有第二空腔，第一空腔和第二空腔内均流动有冷却油，电机控制器包括控制器外壳，第一外壳与控制器外壳之间设有与第一空腔连通的第一传热腔且，第二外壳与控制器外壳之间设有与第二空腔连通的第二传热腔，控制器外壳内设有散热水道，散热水道包括位于第一传热腔一侧的第一水道和位于第二传热腔一侧的第二水道。第一电机及第二电机进行油冷降温，降温效果高；利用电机控制器中的冷却水与第一电机、第二电机中的冷却油实现热交换，结构简单、集成度高。

Description

一种双电机系统及其应用的冷却方法

技术领域：

本发明涉及一种双电机系统及其应用的冷却方法。

背景技术：

电机系统包含电机和电机控制器，为确保电机及电机控制器的正常运行，需要在工作过程中对电机及电机控制器进行降温，目前汽车使用的驱动电机系统大部分是液体冷却，液体冷却可分为水冷和油冷冷却两种。水冷通过车用专用冷却液来冷却电机及电机控制器，但这种冷却一般只对定子的机壳进行冷却，且需要增加冷却水套，这使得电机的尺寸及体积增大，若采用与电机控制器集成设计后，整个方案体积不利于底盘集成布置。而油冷则是在电机外壳内灌满冷却油，电机外壳内的定子组件和转子组件浸泡到油里，但为了使油的温度降下来，则需要另外增加单独的油冷换热器。而且油冷目前仅用于电机冷却，未与电机控制器集成冷却，导致集成度不高。在汽车使用的双电机系统中，包括两个电机和一个点击控制器，由电机控制器同时控制两个电机，如果使用油冷则需要每个电机均另外增加油冷换热器来散热油冷，使整个系统的结构更复杂。

发明内容：

本发明的目的是提供一种双电机系统及其应用的冷却方法，能解决现有双电机系统中散热结构复杂、集成度不高的问题。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

本发明的第一个目的是提供一种双电机系统，包括第一电机、第二电机和电机控制器，电机控制器驱动第一电机和第二电机工作，其特征在于：所述第一电机包括第一外壳，第一外壳内设有第一空腔，第一空腔内设置有第一转轴、第一转子组件和第一定子组件，第二电机包括第二外壳，第二外壳内设有第二空腔，第二空腔内设置有第二转轴、第二转子组件和第二定子组件，在第一空腔和第二空腔内均流动有冷却油，所述电机控制器包括控制器外壳，第一外壳及第二外壳分别与控制器外壳连接，第一外壳与控制器外壳之间设有第一传热腔且第一空腔与第一传热腔连通，第二外壳与控制器外壳之间设有第二传热腔且第二空腔与第二传热腔连通，控制器外壳内设有散热水道，散热水道包括位于第一传热腔一侧的第一水道和位于第二传热腔一侧的第二水道。

上述所述第一外壳包括第一机壳本体、第一前端盖和第一后端盖，所述第二外壳包括第二机壳本体、第二前端盖和第二后端盖，所述控制器设置在第一后端盖与第二后端盖之间，第一后端盖上设有两个第一喷油口使第一空腔与第一传热腔连通，其中一个第一喷油口内安装有第一液油泵，第二后端盖上设有两个第二喷油口使第二空腔与第二传热腔连通，其中一个第二喷油口内安装有第二液油泵。

上述所述电机控制器的控制器外壳内设有第三空腔，第一水道和第二水道分别位于第三空腔的顶部的上面板和底部的下面板内，第三空腔内安装有母线电容、第一驱动单元、第二驱动单元和控制单元，控制单元控制第一驱动单元和第二驱动单元工作，第一驱动单元驱动第一电机工作，第二驱动单元驱动第二电机工作，第一驱动单元紧贴第一水道，第二驱动单元紧贴第二水道。

上述所述控制器外壳上设有进水口和出水口，进水口与第一水道连通，出水口与第二水道连通，第一水道与第二水道之间通过连接水道连通，连接水道位于第三空腔的一侧。

上述所述第一水道与第二水道之间通过连接水道串联在一起。

上述所述控制器外壳包括外壳本体、安装在外壳本体顶部的所述上面板、和安装在外壳本体底部的所述下面板，所述第三空腔位于外壳本体内且第三空腔由上面板和下面板密封，第一水道设置在上面板内，第二水道设置在下面板内，连接水道设置在外壳本体内。

上述所述控制单元安装在第三空腔的中间，第一驱动单元与第二驱动单元分别安装在控制单元的上下两侧，母线电容安装在控制单元旁，第一驱动单元的IGBT紧贴上面板，第二驱动单元的IGBT紧贴下面板，母线电容紧贴连接水道。

上述上面板的顶面向上凸出第一环形凸边，第一水道凸出于顶面且位于第一环形凸边内，上面板、第一环形凸边与第一后端盖之间形成所述第一传热腔，下面板的底面向下凸出有第二环形凸边，第二水道凸出于底面且位于第二环形凸边内，下面板、第二环形凸边与第二后端盖之间形成所述第二传热腔。

上述第一水道和第二水道的结构相同，第二水道包括若干间隔设置的横向水道，各个横向水道相互平行，相邻两个横向水道之间通过纵向水道连接。

上述各所述横向水道通过纵向水道串联在一起。

本发明的第二个目的是提供一种双电机系统的冷却方法，双电机系统包括第一电机、第二电机和电机控制器，电机控制器安装在第一电机和第二电机之间，电机控制器只驱动第一电机或者电机控制器只驱动第二电机或者电机控制器同时驱动控制第一电机和第二电机，第一电机和第二电机的内部采用油冷自循环结构，电机控制器采用水冷结构，电机控制器的控制器外壳设置冷却水道并与外部形成水流循环散热，其特征在于：利用第一电机和第二电机里面的循环流动的冷却油与控制器外壳的表面接触传递热量，再通过控制器外壳内部的水循环带走热量，实现对第一电机和第二电机内部的油液的冷却。

本发明与现有技术相比，具有如下效果：

1)所述双电机系统，包括第一电机、第二电机和电机控制器，电机控制器驱动第一电机和第二电机工作，其特征在于：所述第一电机包括第一外壳，第一外壳内设有第一空腔，第一空腔内设置有第一转轴、第一转子组件和第一定子组件，第二电机包括第二外壳，第二外壳内设有第二空腔，第二空腔内设置有第二转轴、第二转子组件和第二定子组件，在第一空腔和第二空腔内均流动有冷却油，所述电机控制器包括控制器外壳，第一外壳及第二外壳分别与控制器外壳连接，第一外壳与控制器外壳之间设有第一传热腔且第一空腔与第一传热腔连通，第二外壳与控制器外壳之间设有第二传热腔且第二空腔与第二传热腔连通，控制器外壳内设有散热水道，散热水道包括位于第一传热腔一侧的第一水道和位于第二传热腔一侧的第二水道；通过油冷的方式对第一电机及第二电机进行降温，效果高，第一电机和第二电机的体积小；利用电机控制器中的冷却水与第一电机、第二电机中温度较高的冷却油实现热交换，实现对冷却油的冷却，无需另外增加油冷换热器，结构简单、集成度高。

2)本发明的其它优点在实施例部分展开详细描述。

附图说明：

图1是本发明实施例一提供的双电机系统的立体图；

图2是双电机系统的爆炸图；

图3是双电机系统的侧视图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是图3的B-B剖视图；

图6是图5的C处放大图；

图7是双电机系统中电机控制器的立体图；

图8是电机控制器的爆炸图；

图9是本发明实施例二提供的双电机系统的冷却方法，在双电机系统应用时冷却油与冷却水的流向示意图；

图10是图9的D处放大图。

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8所示，本实施例提供的是一种双电机系统，包括第一电机1、第二电机2和电机控制器3，电机控制器3驱动第一电机1和第二电机2工作，其特征在于：所述第一电机1包括第一外壳11，第一外壳11内设有第一空腔10，第一空腔10内设置有第一转轴12、第一转子组件13和第一定子组件14，第二电机2包括第二外壳21，第二外壳21内设有第二空腔20，第二空腔20内设置有第二转轴22、第二转子组件23和第二定子组件24，在第一空腔10和第二空腔20内均流动有冷却油，所述电机控制器3包括控制器外壳31，第一外壳11及第二外壳21分别与控制器外壳31连接，第一外壳11与控制器外壳31之间设有第一传热腔41且第一空腔11与第一传热腔41连通，第二外壳21与控制器外壳31之间设有第二传热腔42且第二空腔21与第二传热腔42连通，控制器外壳31内设有散热水道，散热水道包括位于第一传热腔41一侧的第一水道361和位于第二传热腔42一侧的第二水道362。通过油冷的方式对第一电机1及第二电机2进行降温，效果高，第一电机1和第二电机2的体积小；利用电机控制器3中的冷却水与第一电机1、第二电机2中温度较高的冷却油实现热交换，实现对冷却油的冷却，无需另外增加油冷换热器，结构简单、集成度高。

上述所述第一外壳11包括第一机壳本体111、第一前端盖112和第一后端盖113，所述第二外壳21包括第二机壳本体211、第二前端盖212和第二后端盖213，所述控制器3设置在第一后端盖113与第二后端盖213之间，第一后端盖113上设有两个第一喷油口114使第一空腔10与第一传热腔41连通，其中一个第一喷油口114内安装有第一液油泵15，第二后端盖213上设有两个第二喷油口214使第二空腔20与第二传热腔42连通，其中一个第二喷油口214内安装有第二液油泵25。结构简单紧凑，组装方便。

上述两个所述第一喷油口114对称设置在第二转轴12两侧，两个第二喷油口214对称设置在第二转轴22两侧。

上述所述电机控制器3的控制器外壳31内设有第三空腔30，第一水道361和第二水道362分别位于第三空腔30的顶部的上面板311和底部的下面板312内，第三空腔30内安装有母线电容35、第一驱动单元32、第二驱动单元33和控制单元34，控制单元34控制第一驱动单元32和第二驱动单元33工作，第一驱动单元32驱动第一电机1工作，第二驱动单元33驱动第二电机2工作，第一驱动单元32紧贴第一水道361，第二驱动单元33紧贴第二水道362。第一水道361同时对第一驱动单元32和第一传热腔内41的冷却油散热，第二水道362同时对第二驱动单元33和第二传热腔42内的冷却油散热，进一步简化结构。

上述所述控制器外壳31上设有进水口363和出水口364，进水口363与第一水道361连通，出水口364与第二水道362连通，第一水道361与第二水道362之间通过连接水道365连通，连接水道365位于第三空腔30的一侧。

上述所述第一水道361与第二水道362之间通过连接水道365串联在一起。

上述所述控制器外壳31包括外壳本体310、安装在外壳本体310顶部的所述上面板311、和安装在外壳本体310底部的所述下面板312，所述第三空腔30位于外壳本体310内且第三空腔30的顶部和底部分别由上面板311和下面板312密封，第一水道361设置在上面板311内，第二水道362设置在下面板312内，连接水道365设置在外壳本体310内。控制器外壳31结构简单，加工方便。

上述所述控制单元34安装在第三空腔30的中间，第一驱动单元32与第二驱动单元33分别安装在控制单元34的上下两侧，母线电容35安装在控制单元34旁，第一驱动单元32的IGBT紧贴上面板311，第二驱动单元33的IGBT紧贴下面板312，母线电容35紧贴连接水道365。母线电容35、IGBT的散热效果好，电机控制器3的工作温度更稳定。

上述所述上面板311的顶面311向上凸出第一环形凸边313，第一水道361凸出于顶面311且位于第一环形凸边313内，上面板311、第一环形凸边313与第一后端盖113之间形成所述第一传热腔41，控制器外壳31的底面312向下凸出有第二环形凸边314，第二水道362凸出于底面312且位于第二环形凸边314内，下面板312、第二环形凸边314与第二后端盖213之间形成所述第二传热腔42。结构简单，生产方便。

上述所述第一水道361和第二水道362的结构相同，第二水道362包括若干间隔设置的横向水道366，各个横向水道366相互平行，相邻两个横向水道366之间通过纵向水道367连接。第一水道361和第二水道362的结构简单，与第一传热腔41及第二传热腔42内的传热面积大，传热效果更好。

实施例二：

如图9、图10所示，本发明的第二个目的是提供一种双电机系统的冷却方法，双电机系统包括第一电机1、第二电机2和电机控制器3，电机控制器3安装在第一电机1和第二电机2之间，电机控制器3只驱动第一电机1或者电机控制器3只驱动第二电机2或者电机控制器3同时驱动控制第一电机1和第二电机2，第一电机1和第二电机2的内部采用油冷自循环结构，电机控制器3采用水冷结构，电机控制器3的控制器外壳31设置冷却水道并与外部形成水流循环散热，其特征在于：利用第一电机1和第二电机2里面的循环流动的冷却油与控制器外壳的表面接触传递热量，再通过控制器外壳内部的水循环带走热量，实现对第一电机1和第二电机2内部的油液的冷却。

图10示出了第一传热腔内41和第二传热腔42内的冷却油的流道方向，当第一电机1和第二电机2工作时，控制器外壳31的第一水道311与第二水道312一方面对第一驱动单元32及第二驱动单元33的IGBT进行降温，另一方面与第一传热腔41、第二传热腔42内的冷却油进行热交换，实现对第一电机1和第二电机2内部的油液的冷却。具体的，第一电机1内的冷却油从没有设置第一液油泵15的第一喷油口114流入第一传热腔内41，在第一传热腔内41内与第一水道361的冷却水进行热交换，冷却后的冷却油从通过第一液油泵15喷入第一空腔10，对第一电机1的第一转轴12、第一转子组件13和第一定子组件14进行降温。同样的，第二电机2内的冷却油从没有设置第二液油泵25的第二喷油口214流入第二传热腔内42，在第二传热腔内42内与第二水道362的冷却水进行热交换，冷却后的冷却油从通过第二液油泵25喷入第二空腔20，对第二电机2的第二转轴22、第二转子组件23和第二定子组件24进行降温。第一电机1和第二电机2的冷却循环为单独工作。

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 (11)

1.一种双电机系统，包括第一电机(1)、第二电机(2)和电机控制器(3)，电机控制器(3)驱动第一电机(1)和第二电机(2)工作，其特征在于：所述第一电机(1)包括第一外壳(11)，第一外壳(11)内设有第一空腔(10)，第一空腔(10)内设置有第一转轴(12)、第一转子组件(13)和第一定子组件(14)，第二电机(2)包括第二外壳(21)，第二外壳(21)内设有第二空腔(20)，第二空腔(20)内设置有第二转轴(22)、第二转子组件(23)和第二定子组件(24)，在第一空腔(10)和第二空腔(20)内均流动有冷却油，所述电机控制器(3)包括控制器外壳(31)，第一外壳(11)及第二外壳(21)分别与控制器外壳(31)连接，第一外壳(11)与控制器外壳(31)之间设有第一传热腔(41)且第一空腔(11)与第一传热腔(41)连通，第二外壳(21)与控制器外壳(31)之间设有第二传热腔(42)且第二空腔(21)与第二传热腔(42)连通，控制器外壳(31)内设有散热水道，散热水道包括位于第一传热腔(41)一侧的第一水道(361)和位于第二传热腔(42)一侧的第二水道(362)。

2.根据权利要求1所述的一种双电机系统，其特征在于：所述第一外壳(11)包括第一机壳本体(111)、第一前端盖(112)和第一后端盖(113)，所述第二外壳(21)包括第二机壳本体(211)、第二前端盖(212)和第二后端盖(213)，所述控制器(3)设置在第一后端盖(113)与第二后端盖(213)之间，第一后端盖(113)上设有两个第一喷油口(114)使第一空腔(10)与第一传热腔(41)连通，其中一个第一喷油口(114)内安装有第一液油泵(15)，第二后端盖(213)上设有两个第二喷油口(214)使第二空腔(20)与第二传热腔(42)连通，其中一个第二喷油口(214)内安装有第二液油泵(25)。

3.根据权利要求2所述的一种双电机系统，其特征在于：所述电机控制器(3)的控制器外壳(31)内设有第三空腔(30)，第一水道(361)和第二水道(362)分别位于第三空腔(30)的顶部的上面板(311)和底部的下面板(312)内，第三空腔(30)内安装有母线电容(35)、第一驱动单元(32)、第二驱动单元(33)和控制单元(34)，控制单元(34)控制第一驱动单元(32)和第二驱动单元(33)工作，第一驱动单元(32)驱动第一电机(1)工作，第二驱动单元(33)驱动第二电机(2)工作，第一驱动单元(32)紧贴第一水道(361)，第二驱动单元(33)紧贴第二水道(362)。

4.根据权利要求3所述的一种双电机系统，其特征在于：所述控制器外壳(31)上设有进水口(363)和出水口(364)，进水口(363)与第一水道(361)连通，出水口(364)与第二水道(362)连通，第一水道(361)与第二水道(362)之间通过连接水道(365)连通，连接水道(365)位于第三空腔(30)的一侧。

5.根据权利要求4所述的一种双电机系统，其特征在于：所述第一水道(361)与第二水道(362)之间通过连接水道(365)串联在一起。

6.根据权利要求4所述的一种双电机系统，其特征在于：所述控制器外壳(31)包括外壳本体(310)、安装在外壳本体(310)顶部的所述上面板(311)、和安装在外壳本体(310)底部的所述下面板(312)，所述第三空腔(30)位于外壳本体(310)内且第三空腔(30)由上面板(311)和下面板(312)密封，第一水道(361)设置在上面板(311)内，第二水道(362)设置在下面板(312)内，连接水道(365)设置在外壳本体(310)内。

7.根据权利要求6所述的一种双电机系统，其特征在于：所述控制单元(34)安装在第三空腔(30)的中间，第一驱动单元(32)与第二驱动单元(33)分别安装在控制单元(34)的上下两侧，母线电容(35)安装在控制单元(34)旁，第一驱动单元(32)的IGBT紧贴上面板(311)，第二驱动单元(33)的IGBT紧贴下面板(312)，母线电容(35)紧贴连接水道(365)。

8.根据权利要求3至7中任意一项所述的一种双电机系统，其特征在于：所述上面板(311)的顶面向上凸出第一环形凸边(313)，第一水道(361)凸出于顶面且位于第一环形凸边(313)内，上面板(311)、第一环形凸边(313)与第一后端盖(113)之间形成所述第一传热腔(41)，下面板(312)的底面(312)向下凸出有第二环形凸边(314)，第二水道(362)凸出于底面且位于第二环形凸边(314)内，下面板(312)、第二环形凸边(314)与第二后端盖(213)之间形成所述第二传热腔(42)。

9.根据权利要求8所述的一种双电机系统，其特征在于：所述第一水道(361)和第二水道(362)的结构相同，第二水道(362)包括若干间隔设置的横向水道(366)，各个横向水道(366)相互平行，相邻两个横向水道(366)之间通过纵向水道(367)连接。

10.根据权利要求9所述的一种双电机系统，其特征在于：各所述横向水道(366)通过纵向水道(367)串联在一起。

11.一种双电机系统的冷却方法，双电机系统包括第一电机(1)、第二电机(2)和电机控制器(3)，电机控制器(3)安装在第一电机(1)和第二电机(2)之间，电机控制器(3)只驱动第一电机(1)或者电机控制器(3)只驱动第二电机(2)或者电机控制器(3)同时驱动控制第一电机(1)和第二电机(2)，第一电机(1)和第二电机(2)的内部采用油冷自循环结构，电机控制器(3)采用水冷结构，电机控制器(3)的控制器外壳设置冷却水道并与外部形成水流循环散热，其特征在于：利用第一电机(1)和第二电机(2)里面的循环流动的冷却油与控制器外壳的表面接触传递热量，再通过控制器外壳内部的水循环带走热量，实现对第一电机(1)和第二电机(2)内部的油液的冷却。

Images