CN111463959A - 三合一动力总成系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及车辆控制系统技术领域，尤其是涉及一种三合一动力总成系统。三合一动力总成系统包括机壳、电机总成、减速器总成、控制器和冷却系统；机壳为高度集成化的机壳，使电机总成、减速器总成和控制器能够集成安装于一个机壳内，并使减速器总成与电机总成的输出轴相连接，控制器与电机总成电连接。冷却系统位于机壳内，以对电机总成和控制器的发热部件冷却降温。从而通过一个集成化的机壳，不仅使电机总成、控制器和减速器总成能更好地匹配连接，并能够对所有发热部件进行有效的热管理；同时降低了整机的重量，减少了制造加工工序，节省制造和原料成本，并使整机具有更小的体积，更有利于在整车上进行搭载匹配。

Description

三合一动力总成系统

技术领域

本发明涉及车辆控制系统技术领域，尤其是涉及一种三合一动力总成系统。

背景技术

车用动力总成系统主要包括电机、控制器和减速器，通常电机、控制器和减速器均独立安装，拥有独立的机壳，即三者为非集成式；三者在安装时不仅会出现匹配性差，不能充分发挥各部件产品的性能的问题，也造成不必要的材料浪费，增加整机重量；同时现有的动力总成系统散热效果也较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成式的三合一动力总成系统，且具有良好的散热效果。

本发明提供了一种三合一动力总成系统，包括机壳、电机总成、减速器总成、控制器和冷却系统；所述电机总成、所述减速器总成和所述控制器集成安装于所述机壳内，且所述减速器总成与所述电机总成的输出端相连接，所述控制器与所述电机总成电连接；所述冷却系统设置于所述机壳内，所述冷却系统用于对所述电机总成和所述控制器冷却降温。

进一步地，所述机壳包括电机壳体、减速器壳体和控制器壳体；所述减速器壳体与所述电机壳体的一端相连接，所述电机总成安装于所述电机壳体内，且所述电机总成的输出端朝向所述减速器壳体；所述减速器总成安装于所述减速器壳体内，且所述减速器总成与所述电机总成的输出端相连接；所述控制器壳体设置于所述电机壳体的侧壁上，所述控制器安装于所述控制器壳体内。

进一步地，所述冷却系统包括螺旋水道；所述电机总成包括电机定子，所述螺旋水道环绕设置于所述电机定子的定子铁芯的外壁上；所述机壳形成有冷却水进口和冷却水出口，所述螺旋水道的一端与所述冷却水进口相连通，所述螺旋水道的另一端与所述冷却水出口相连通。

进一步地，所述冷却系统包括散热板；所述控制器壳体形成有散热腔，所述散热板位于所述散热腔内；所述散热板内形成有散热水道，且所述冷却水进口、所述散热水道、所述螺旋水道和所述冷却水出口顺次相连通；所述控制器包括IGBT模组，所述IGBT模组安装于所述散热板上。

进一步地，所述散热水道呈U型，且所述散热板朝向所述散热腔内部的一侧板面上形成有散热筋。

进一步地，所述冷却系统包括换热油套、油泵、第一冷却油套和第二冷却油套；所述换热油套套设于所述螺旋水道的外侧，且所述换热油套内形成换热油道；所述机壳内靠近所述减速器总成的一端形成有循环油层，所述换热油道的入口端通过所述油泵与所述循环油层相连通；所述第一冷却油套和所述第二冷却油套分别套设于所述电机定子的轴线方向的两端，以使所述电机定子的定子绕组的端部位于所述冷却油套内；所述第一冷却油套和所述第二冷却油套分别形成有进油口和出油口；所述第一冷却油套和所述第二冷却油套的进油口分别与所述换热油套的出口端相连通，所述第一冷却油套和所述第二冷却油套的出油口均与所述机壳相连通。

进一步地，所述换热油套内的所述换热油道呈S型，且所述换热油套上开设有热交换孔。

进一步地，所述第一冷却油套位于远离所述减速器总成的一端，且所述第一冷却油套上设置有定子接线预埋件；所述控制器包括三相铜排，所述三相铜排的一端伸入所述电机壳体内并与所述定子接线预埋件电连接，以使所述控制器通过所述三相铜排与所述电机总成电连接。

进一步地，所述冷却系统包括导油管；所述电机总成包括电机转子；所述电机转子包括空心轴，所述空心轴的一端与所述电机壳体转动连接，所述空心轴的另一端与所述减速器总成相连接；所述导油管的一端与所述换热油道相连通，所述导油管的另一端插接于所述空心轴内，且所述导油管位于所述空心轴的一端的端部开设有喷油口；所述空心轴的对应所述电机转子的转子铁芯的两端形成有转子出油口。

进一步地，所述油泵的入口设置有滤网管，所述油泵的出口通过机滤与所述换热油套的入口端相连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的三合一动力总成系统包括机壳、电机总成、减速器总成、控制器和冷却系统，电机总成、减速器总成和控制器均集成安装于机壳内，且电机总成的输出端与减速器总成相连接；控制器与电机总成电连接。冷却系统集成安装于机壳内，且冷却系统能够对电机总成和控制器的发热部件冷却降温。从而通过一个集成化的机壳，将电机总成、控制器、减速器总成和冷却系统有机地集成安装于一个机壳内，不仅使电机总成、控制器和减速器总成能更好地匹配连接，充分发挥各部件产品的性能，并能够对所有发热部件进行有效的热管理；同时降低了整机的重量，减少了制造加工工序，节省制造和原料成本，并使整机具有更小的体积，更有利于在整车上进行搭载匹配。

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为本发明实施例提供的三合一动力总成系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的三合一动力总成系统的爆炸结构示意图；

图3为本发明实施例提供的三合一动力总成系统的控制器的换热部分的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的三合一动力总成系统的电机定子的端部的换热结构示意图；

图5为本发明实施例提供的三合一动力总成系统的电机转子的换热结构示意图。

附图标记：

1-机壳，11-减速器壳体，12-电机壳体，13-控制器壳体，14-电机后盖，2-电机定子，21-螺旋水道；22-第一冷却油套，23-第二冷却油套，24-端盖进油口，25-端盖出油口，26-定子接线预埋件，27-冷却水进口，28-冷却水出口，29-换热油套，3-电机转子，31-空心轴，32-导油管，33-喷油口，34-转子出油口，35-端板，36-油槽，4-控制器，41-IGBT模组，42-散热板，43-散热筋，44-三相铜排，45-散热腔，5-油泵，51-机滤，6-减速器总成。

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。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

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。

下面参照图1至图5描述根据本申请一些实施例所述的三合一动力总成系统。

本申请提供了一种三合一动力总成系统(以下简称动力总成系统)，如图1和图2所示，包括机壳1、电机总成、减速器总成6和控制器4；机壳1包括电机壳体12、减速器壳体11和控制器壳体13，电机壳体12的一端设置有电机后盖14，电机壳体12的另一端为敞口端，电机总成安装于电机壳体12内，且电机总成的输出端朝向电机壳体12的敞口端。减速器壳体11位于电机壳体12的敞口端的一侧，且减速器壳体11能够与电机壳体12密封紧固连接；减速器总成6安装于减速器壳体11内，且减速器总成6与电机总成的输出端相连接。

控制器壳体13设置于电机壳体12的外壁上，优选地，控制器壳体13与电机壳体12为一体式；控制器4安装于控制器壳体13内，且控制器4与电机总成电连接，优选地，控制器4包括三相铜排44和IGBT模组41，三相铜排44的一端与IGBT模组41相连接，三相铜排44的另一端能够伸入到电机壳体12内部并与电机总成电连接，从而通过集成安装于控制器壳体13内的IGBT模组41和三相铜排44，实现控制器4与电机总成的电连接。

综上，本申请的动力总成系统，通过一个集成化的机壳1，将电机总成、控制器4和减速器总成6集成安装于一个机壳1上，不仅使电机总成、控制器4和减速器总成6能更好地匹配连接，充分发挥各部件产品的性能；同时也降低了整机的重量，减少了制造加工工序，节省制造和原料成本，并使整机具有更小的体积，更有利于在整车上进行搭载匹配。

在该实施例中，优选地，如图2至图5所示，动力总成系统还包括冷却系统，冷却系统集成安装于机壳1内，且冷却系统能够与电机总成和控制器4的发热部件进行热交换，以对电机总成和控制器4的发热部件进行冷却降温，延长动力总成系统的使用寿命。

在本申请的一个实施例中，优选地，如图2和图3所示，冷却系统包括水冷换热部分，水冷换热部分包括螺旋水道21；电机总成包括电机定子2，螺旋水道21环绕包裹于电机定子2的定子铁芯的外壁上；动力总成系统的机壳1上形成有冷却水进口27和冷却水出口28，螺旋水道21的一端与冷却水进口27相连通，螺旋水道21的另一端与冷却水出口28相连通。外界的冷却水经由冷却水进口27进入到螺旋水道21内，与定子铁芯进行热交换，最后经由冷却水出口28流出动力总成系统，从而通过螺旋水道21对电机定子2的外壁进行冷却降温。

在本申请的一个实施例中，优选地，如图3所示，水冷换热系统还包括散热板42；控制器4包括IGBT模组41，散热板42用于对IGBT模组41进行散热。控制器壳体13的底壁上形成散热腔45，散热板42安装于散热腔45内；散热板42内形成散热水道，散热水道的一端与冷却水进口27相连通，散热水道的另一端通过连通管道伸入电机壳体12内与螺旋水道21的进口端相连通，即冷却水进口27、散热板42内的散热水道、螺旋水道21和冷却水出口28顺次相连通。IGBT模组41安装于控制器壳体13内，并位于散热板42的上方，从而能够通过散热板42与IGBT模组41进行换热，对IGBT模组41进行冷却降温。

在该实施例中，优选地，散热板42内的散热水道呈U型，且散热板42位于散热腔45内的一侧的板面上形成有散热筋43，从而提高散热板42对IGBT模组41的换热效率，快速地对IGBT模组41进行冷却降温。

在本申请的一个实施例中，优选地，如图2、图4和图5所示，冷却系统还包括油冷换热部分，油冷换热部分包括循环油层、油泵5、换热油套29、第一冷却油套22和第二冷却油套23。

机壳1内注入有一定量的循环油，当动力总成系统安装于车辆中时，动力总成系统的输出轴的轴线方向与水平方向具有预定的切斜角度，且设置有减速器总成6的一端位于下方；从而当机壳1内注入有一定量的循环油后，循环油会在重力的作用下积聚在机壳1的最下方，即减速器壳体11的最低处，并形成具有一定液位高度的循环油层。

换热油套29形成有换热油道以及与换热油道相连通的进油口和出油口；如图2所示，油泵5安装于机壳1内，且油泵5的入口通过管道延伸至循环油层内，油泵5的出口与换热油套29的进油口相连通，从而通过油泵5将位于机壳1下方的循环油泵5送至换热油套29内。换热油套29套设安装于螺旋水道21的外侧，从而换热油套29内的循环油能够与螺旋水道21内的冷却水进行热交换，通过冷却水对循环油进行冷却降温。

优选地，换热油道呈S型，且换热油套29上开设有热交换孔，从而提高换热油套29内的循环油与螺旋水道21内的冷却水的换热效率。

如图4所示，第一冷却油套22和第二冷却油套23分别罩设于电机定子2的轴线方向的两端，位于电机定子2两端的定子绕组被罩设于第一冷却油套22和第二冷却油套23内。第一冷却油套22和第二冷却油套23分别形成有位于下方的端盖进油口24和位于上方的端盖出油口25；第一冷却油套22和第二冷却油套23的端盖进油口24分别与换热油套29的出油口相连通，换热油套29内的循环油能够从第一冷却油套22和第二冷却油套23的下方的端盖进油口24进入到两个冷却油套内，然后从两个冷却油套上方的端盖出油口25流出至机壳1内，最后在重力的作用下重新汇聚至位于机壳1最下方的循环油层；从而构成冷却系统的油冷换热部分的循环回路。

在具体使用过程中，位于机壳1最下方的循环油通过油泵5泵送至换热油套29内，换热油套29套设于螺旋水道21的外侧，换热油套29内的循环油与螺旋水道21内的冷却水进行热交换，对循环油进行冷却；然后冷却后的循环油分别从第一冷却油套22和第二冷却油套23的下方进入到第一冷却油套22和第二冷却油套23内，并与位于两个油套内的定子绕组进行换热，对位于电机定子2端部的定子绕组进行冷却降温，最后从两个冷却油套的上方流出重新回到机壳1内并在重力的作用下汇流至位于机壳1最下方的循环油层；从而实现对电机定子2的端部的冷却降温。

在该实施例中，优选地，如图2所示，油泵5的入口设置有滤网管，通过滤网管对进入油泵5的循环油进行过滤；油泵5的出口设置有机滤51，油泵5的出口通过机滤51与换热油套29的入口端相连通，通过机滤51对循环油进行过滤，从而延长循环油的使用周期，同时也降低循环油中的杂质对动力总成系统的磨损，延长动力总成系统的使用寿命。

在该实施例中，优选地，如图4所示，第一冷却油套22上设置有用于与控制器4电连接的定子接线预埋件26；具体地，第二冷却油套23位于靠近减速器总成6的一端，即当动力总成系统安装于车辆中时，第一冷却油套22的位置高于第二冷却油套23；在第一冷却油套22的端面上且位于上方的一侧设置有定子接线预埋件26，控制器4的三相铜排44的一端与IGBT模组41相连接，三相铜排44的另一端伸入到电机壳体12内并与定子接线预埋件26电连接，从而实现控制器4与电机总成的电连接。

在本申请的一个实施例中，优选地，如图5所示，冷却系统的油冷换热部分还包括导油管32，用于对电机总成的电机转子3进行降温。优选地，电机转子3的输出轴的一端与电机后盖14转动连接，输出轴的另一端为输出端，并通过输出端与减速器总成6相连接。电机转子3的输出轴为空心轴31，且输出轴朝向电机后盖14的一端为敞口端，空心轴31的一端与电机后盖14紧固连接，空心轴31的另一端伸入到空心轴31内。导油管32位于空心轴31外的一端与换热油套29的出油口相连通，导油管32位于空心轴31内的一端的外壁上开设有喷油口33，且喷油口33大致位于空心轴31内部空腔的中间位置；从而换热油套29内的循环油能够经由导油管32进入到空心轴31内。

空心轴31外套设有转子铁芯，并在转子铁芯的端部设置有端板35，端板35在与转子铁芯的贴合面上形成有油槽36；对应转子铁芯两端与端板35的接缝处，空心轴31的侧壁上开设有转子出油口34；当电机转子3转动后，在高速离心力的作用下，空心轴31内的循环油会经由转子出油口34向外甩出，循环油首先通过端板35与转子铁芯端面之间的缝隙进入油槽36，再经油槽36甩出电机转子3并最终回到机壳1底部的循环油层；从而实现对电机转子3的冷却降温。

综上，冷却系统包括水冷换热部分和油冷换热部分，水冷换热部分外接冷却水，通过水冷换热部分能够对电机定子2的外壁和控制器4的发热部件冷却降温；油冷换热部分为内循环过程，用于循环的循环油位于机壳1的最底部，通过内置的油泵5将循环油泵送至换热油套29，通过冷却水对换热油套29内的循环油冷却降温，然后将冷却降温后的循环油分别送入到位于电机定子2的端部的第一冷却油套22和第二冷却油套23内，以及电机转子3的空心轴31内，以对电机定子2的端部以及电机转子3进行冷却降温；从而通过水冷换热部分和内循环的油冷换热部分的共同作用，对动力总成系统的发热部件，主要为电机转子3、电机定子2的外壁、电机定子2的端部和控制器4内IGBT模组41进行冷却降温，保证动力总成系统的正常运行，延长动力总成系统的使用寿命。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种三合一动力总成系统，其特征在于，包括机壳、电机总成、减速器总成、控制器和冷却系统；

所述电机总成、所述减速器总成和所述控制器集成安装于所述机壳内，且所述减速器总成与所述电机总成的输出端相连接，所述控制器与所述电机总成电连接；

所述冷却系统设置于所述机壳内，所述冷却系统用于对所述电机总成和所述控制器冷却降温。

2.根据权利要求1所述的三合一动力总成系统，其特征在于，所述机壳包括电机壳体、减速器壳体和控制器壳体；

所述减速器壳体与所述电机壳体的一端相连接，所述电机总成安装于所述电机壳体内，且所述电机总成的输出端朝向所述减速器壳体；

所述减速器总成安装于所述减速器壳体内，且所述减速器总成与所述电机总成的输出端相连接；

所述控制器壳体设置于所述电机壳体的侧壁上，所述控制器安装于所述控制器壳体内。

3.根据权利要求2所述的三合一动力总成系统，其特征在于，所述冷却系统包括螺旋水道；

所述电机总成包括电机定子，所述螺旋水道环绕设置于所述电机定子的定子铁芯的外壁上；

所述机壳形成有冷却水进口和冷却水出口，所述螺旋水道的一端与所述冷却水进口相连通，所述螺旋水道的另一端与所述冷却水出口相连通。

4.根据权利要求3所述的三合一动力总成系统，其特征在于，所述冷却系统包括散热板；

所述控制器壳体形成有散热腔，所述散热板位于所述散热腔内；

所述散热板内形成有散热水道，且所述冷却水进口、所述散热水道、所述螺旋水道和所述冷却水出口顺次相连通；

所述控制器包括IGBT模组，所述IGBT模组安装于所述散热板上。

5.根据权利要求4所述的三合一动力总成系统，其特征在于，所述散热水道呈U型，且所述散热板朝向所述散热腔内部的一侧板面上形成有散热筋。

6.根据权利要求3所述的三合一动力总成系统，其特征在于，所述冷却系统包括换热油套、油泵、第一冷却油套和第二冷却油套；

所述换热油套套设于所述螺旋水道的外侧，且所述换热油套内形成换热油道；所述机壳内靠近所述减速器总成的一端形成有循环油层，所述换热油道的入口端通过所述油泵与所述循环油层相连通；

所述第一冷却油套和所述第二冷却油套分别套设于所述电机定子的轴线方向的两端，以使所述电机定子的定子绕组的端部位于所述冷却油套内；

所述第一冷却油套和所述第二冷却油套分别形成有进油口和出油口；所述第一冷却油套和所述第二冷却油套的进油口分别与所述换热油套的出口端相连通，所述第一冷却油套和所述第二冷却油套的出油口均与所述机壳相连通。

7.根据权利要求6所述的三合一动力总成系统，其特征在于，所述换热油套内的所述换热油道呈S型，且所述换热油套上开设有热交换孔。

8.根据权利要求6所述的三合一动力总成系统，其特征在于，所述第一冷却油套位于远离所述减速器总成的一端，且所述第一冷却油套上设置有定子接线预埋件；

所述控制器包括三相铜排，所述三相铜排的一端伸入所述电机壳体内并与所述定子接线预埋件电连接，以使所述控制器通过所述三相铜排与所述电机总成电连接。

9.根据权利要求6所述的三合一动力总成系统，其特征在于，所述冷却系统包括导油管；

所述电机总成包括电机转子；所述电机转子包括空心轴，所述空心轴的一端与所述电机壳体转动连接，所述空心轴的另一端与所述减速器总成相连接；

所述导油管的一端与所述换热油道相连通，所述导油管的另一端插接于所述空心轴内，且所述导油管位于所述空心轴的一端的端部开设有喷油口；

所述空心轴的对应所述电机转子的转子铁芯的两端形成有转子出油口。

10.根据权利要求6所述的三合一动力总成系统，其特征在于，所述油泵的入口设置有滤网管，所述油泵的出口通过机滤与所述换热油套的入口端相连通。

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