CN111654144A - 一种高度集成的电机壳体、电驱总成及电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种高度集成的电机壳体、电驱总成及电动汽车，属于电动汽车技术领域，电机壳体包括：水冷电机壳体，其包括电机壳体本体和壳体后端盖，电机壳体本体为空心管状结构，壳体后端盖位于电机壳体本体的一端，且与电机壳体本体一体铸造成型结构；控制器壳体，其连接在电机壳体本体的外壁上，且与电机壳体本体一体铸造成型结构，控制器壳体为一端开口四周封闭的空心结构；冷却通道，其包括冷却水道和冷却腔室，冷却水道位于电机壳体本体内，冷却腔室位于控制器壳体内。电驱总成集成了电机壳体、电机和减速箱，电动汽车集成了电驱总成。本申请结构紧凑、可靠性高。冷却通道的冷却水道和冷却腔室在电机壳体内部联通，散热性能好。

Description

一种高度集成的电机壳体、电驱总成及电动汽车
技术领域
本申请涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种高度集成的电机壳体、电驱总成及电动汽车。
背景技术
目前集成式电驱动总成结构一般分为两种：第一种电机壳体与减速箱壳体集成为一个整体，分别设计其余零件如壳体后端盖、控制器壳体及内部器件、减速箱轴齿等，再组合为电驱动总成。第二种电机壳体、减速箱壳体与电机控制器壳体集成为一个整体，分别设计壳体后端盖、控制器内部器件、减速箱轴齿等零件，再组合为电驱动总成。
第一种方案，控制器壳体与电机壳体之间需要设计安装面及定位结构，需要水管连接两者水道，机加工及装配成本高，且存在冷却液泄漏风险。第二种方案，电机壳体、减速箱壳体与电机控制器壳体三者集成度高，相互之间无安装面及定位结构，但也带来模具复杂、对壳体结构设计限制多、总成装配复杂、返修不方便等缺点。
发明内容
本申请实施例提供一种高度集成的电机壳体、电驱总成及电动汽车，以解决相关技术中控制器壳体与电机壳体分体式设计，需要设计安装面及定位结构，需要水管连接两者水道，机加工及装配成本高，且存在冷却液泄漏风险的不足。
本申请实施例第一方面提供了一种高度集成的电机壳体，包括：
水冷电机壳体，所述水冷电机壳体由电机壳体本体和壳体后端盖组成，所述电机壳体本体为空心管状结构，所述壳体后端盖位于电机壳体本体的一端，且与电机壳体本体一体铸造成型结构；
控制器壳体，所述控制器壳体连接在电机壳体本体的外壁上，且与电机壳体本体一体铸造成型结构，所述控制器壳体为一端开口四周封闭的空心结构；
冷却通道，所述冷却通道包括冷却水道和冷却腔室，所述冷却水道位于电机壳体本体内，所述冷却腔室位于控制器壳体内，所述冷却水道的一端与冷却腔室连通，所述冷却腔室设有向控制器壳体外部延伸的进水口，所述冷却水道的另一端设有向电机壳体本体外部延伸的出水口。
在一些实施例中，所述冷却水道呈螺旋状设置在电机壳体本体内，所述冷却水道和冷却腔室为砂芯模具一体铸造成型的空腔结构。
在一些实施例中，所述冷却水道的截面为等腰梯形结构，冷却水道的斜边与底边夹角为3°，且两斜边与底边的结合部无圆角，两斜边与顶边的结合部设有圆角。
在一些实施例中，所述壳体后端盖上开设有轴承安装孔，所述轴承安装孔的轴线与水冷电机壳体的轴线共线。
在一些实施例中，所述电机壳体本体上远离壳体后端盖的一端设有连接部，所述连接部设有多个，多个连接部沿电机壳体本体的圆周均布排列，所述连接部与电机壳体本体为一体成型结构。
在一些实施例中，所述电机壳体本体接近壳体后端盖的一端与壳体后端盖之间设有空腔结构，所述空腔结构与控制器壳体连通，所述电机壳体本体接近壳体后端盖的一端设有封闭空腔结构的电机后盖板，所述控制器壳体的顶部设有封闭控制器壳体的电机上盖板。
本申请实施例第二方面提供了一种电驱总成，包括：
上述任一项所述的一种高度集成的电机壳体；
电机，所述电机设置在电机壳体本体内，电机包括电机定子和电机转子，所述电机定子与电机壳体本体固定连接，所述电机转子的后轴承安装在壳体后端盖的轴承安装孔内，所述电机转子的前轴承安装在减速箱右壳体的轴承安装孔内；
减速箱，所述减速箱包括减速箱右壳体、减速箱左壳体及转动连接在减速箱右壳体、减速箱左壳体内的减速箱齿轴，所述减速箱右壳体与电机壳体本体固定连接，所述减速箱右壳体位于远离壳体后端盖的一端，所述减速箱齿轴的输入轴与电机转子的输出轴同轴连接。
在一些实施例中，所述电机定子的外壁设有第一定位槽，所述电机壳体本体的内壁设有第二定位槽，所述第一定位槽和第二定位槽之间连接有定位销，所述定位销用于限位电机定子在电机壳体本体内转动，所述减速箱齿轴的输入轴设有外花键，所述电机转子的输出轴设有内花键，所述外花键与内花键同轴啮合连接。
在一些实施例中，所述控制器壳体内设有IGBT模块，所述IGBT模块与冷却腔室贴合连接，所述IGBT模块与电机定子通过三相铜排电连接，所述控制器壳体设有直流接头，所述直流接头与IGBT模块电连接。
本申请实施例第三方面提供了一种电动汽车，包括：
上述任一项所述的一种高度集成的电机壳体和/或上述任一项所述的一种电驱总成。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
本申请实施例提供了一种高度集成的电机壳体、电驱总成及电动汽车，由于本电机壳体高度集成了水冷电机壳体、控制器壳体和冷却通道。其中水冷电机壳体包括电机壳体本体和壳体后端盖，壳体后端盖位于电机壳体本体的一端，且与电机壳体本体一体铸造成型结构；控制器壳体连接在电机壳体本体的外壁上，且与电机壳体本体一体铸造成型结构；冷却通道包括冷却水道和冷却腔室，冷却水道位于电机壳体本体内，冷却腔室位于控制器壳体内，冷却通道用于冷却电机壳体内的电机和IGBT模块。电机壳体与电机和减速箱连接形成电驱总成。
因此，本电机壳体集成了水冷电机壳体、控制器壳体及壳体后端盖，电机壳体与减速箱直接安装，无电机前端盖结构，因此电驱总成结构紧凑、机加工少、成本低、易于装配、可靠性高。冷却通道的冷却水道和冷却腔室在电机壳体内部联通，无需连接管路；冷却通道砂芯结构简单，成本低，冷却通道散热性能好。电机壳体直接安装在减速箱上，无电机前端盖结构，壳体后端盖直接集成于电机壳体上，可提高水冷电机壳体与轴承安装孔的同轴度，保证了电驱总成装配后的电机转子与电机定子同轴度，改善电机工作时轴承及轴承安装孔受力及NVH性能，提高电机可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例的电机壳体的结构示意图；
图2为本申请实施例的电机壳体的结构剖视图；
图3为本申请实施例提供的冷却通道的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的电驱总成的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的电驱总成的结构剖视图；
图6为本申请实施例提供的电驱总成的结构爆炸图。
附图标记：
1-电机壳体本体，2-进水口，3-控制器壳体，4-连接部，5-冷却腔室，6-壳体后端盖，7-轴承安装孔，8-冷却水道，9-出水口，10-电机后盖板，11-电机上盖板，12-直流接头，13-减速箱右壳体，14-IGBT模块，15-减速箱左壳体，16-减速箱齿轴，17-电机转子，18-三相铜排，19-电机定子。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种高度集成的电机壳体、电驱总成及电动汽车，其能解决相关技术中控制器壳体与电机壳体分体式设计，需要设计安装面及定位结构，需要水管连接两者水道，机加工及装配成本高，且存在冷却液泄漏风险的问题。
参见图1至图3所示，本申请实施例第一方面提供了一种高度集成的电机壳体，包括：
水冷电机壳体，该水冷电机壳体水冷电机壳体由电机壳体本体1和壳体后端盖6组成，无电机前端盖结构，电机壳体本体1为圆形空心管状结构，壳体后端盖6位于电机壳体本体1的一端，且壳体后端盖6与电机壳体本体1为一体铸造成型结构，壳体后端盖6与电机壳体本体1之间不需设计及加工装配面，两者无定位结构及紧固件，不需密封结构，不需装配，降低制造及装配成本，采用一体铸造成型结构提高可靠性。电机壳体本体1的另一端为开口结构，无电机前端盖结构，节省空间，降低制造及装配成本。
控制器壳体3，该控制器壳体3连接在电机壳体本体1的外壁上，且控制器壳体3与电机壳体本体1为一体铸造成型结构，控制器壳体3为顶端开口四周封闭的空心结构，该控制器壳体3用于安装IGBT模块14、控制板、逻辑板、电容等器件。
冷却通道，该冷却通道包括冷却水道8和冷却腔室5，冷却水道8位于电机壳体本体1内，冷却腔室5位于控制器壳体3内，冷却水道8的一端与冷却腔室5连通，冷却腔室5为长方体形状，冷却腔室5设有向控制器壳体3外部延伸的进水口2，冷却水道8的另一端设有向电机壳体本体1外部延伸的出水口9。
控制器壳体3与电机壳体本体1为一体铸造成型结构，两者之间不需设计及加工装配面，两者无定位结构及紧固件，两者直接集成不需装配，两者之间无密封结构，因此结构简单、制造成本低，一体化的结构可靠性高。
控制器壳体3内部的长方体形状的冷却腔室5与电机壳体本体1内部的冷却水道8为串联结构，冷却液从进水口2进入冷却腔室5，冷却腔室5用于冷却IGBT模块14后进入电机壳体本体1内部的冷却水道8冷却电机定子19，最后从出水口9流出。冷却通道的冷却水道8和冷却腔室5在电机壳体内部联通，两者不需管路连接，冷却液不会发生泄漏风险，降低了制造成本，无管路连接提高了冷却可靠性。
在一些可选实施例中，参见图2和图3所示，本申请实施例提供了一种高度集成的电机壳体，该电机壳体的冷却水道8呈螺旋状设置在电机壳体本体1内，冷却水道8和冷却腔室5为砂芯模具一体铸造成型的空腔结构。
冷却液在冷却水道8内呈螺旋状流动，带走电机定子19和电子转子17产生的热量，对电机定子19和电子转子17冷却降温。冷却水道8和冷却腔室5为砂芯模具一体铸造成型的空腔结构，冷却液在冷却水道8和冷却腔室5内直接与电机壳体本体1和控制器壳体3热交换，提高了冷却降温效率。
在一些可选实施例中，参见图2和图3所示，本申请实施例提供了一种高度集成的电机壳体，该电机壳体的冷却水道8的截面为等腰梯形结构，冷却水道8的斜边与底边夹角为3°，且两斜边与底边的结合部无圆角，两斜边与顶边的结合部设有圆角。
冷却水道8的截面为等腰梯形结构，此结构有利于水道砂芯从水道砂芯模具脱模，方便制造。
在一些可选实施例中，参见图1和图2所示，本申请实施例提供了一种高度集成的电机壳体，该电机壳体的壳体后端盖6上开设有轴承安装孔7，轴承安装孔7的轴线与水冷电机壳体的轴线共线。
轴承安装孔7的轴线与水冷电机壳体的轴线共线，保证了电驱总成装配后的电机转子17与电机定子19同轴度，改善电机工作时轴承及轴承安装孔7受力及NVH性能，提高电机运行可靠性。
在一些可选实施例中，参见图1所示，本申请实施例提供了一种高度集成的电机壳体，该电机壳体的电机壳体本体1上远离壳体后端盖6的一端设有连接部4，该连接部4设有多个，多个连接部4沿电机壳体本体1的圆周均布排列，连接部4与电机壳体本体1为一体铸造成型结构。
连接部4位于电机壳体本体1的外壁上，连接部4上开设有与减速箱右壳体13连接的安装孔，连接部4通过螺栓与减速箱右壳体13可拆卸连接。电机壳体与减速箱采用可拆卸分体式装配，便于维修和更换，制造成本低。
在一些可选实施例中，参见图4所示，本申请实施例提供了一种高度集成的电机壳体，该电机壳体的电机壳体本体1接近壳体后端盖6的一端与壳体后端盖6之间设有空腔结构，空腔结构与控制器壳体3连通，空腔结构用于安装三相铜排18或线缆。电机壳体本体1接近壳体后端盖6的一端设有封闭空腔结构的电机后盖板10，控制器壳体3的顶部设有封闭控制器壳体3的电机上盖板11，保证电机壳体密封，防止电机壳体内进水，提高其防护等级。
参见图4至图6所示，本申请实施例第二方面提供了一种电驱总成，包括：
上述任一实施例所述的一种高度集成的电机壳体；
电机，电机设置在水冷电机壳体的电机壳体本体1内，电机包括电机定子19和转动力连接在电机定子19内的电机转子17，电机定子19与电机壳体本体1固定连接，电机转子17的后轴承安装在壳体后端盖6的轴承安装孔7内。
减速箱，减速箱包括减速箱右壳体13、减速箱左壳体15及转动连接在减速箱右壳体13、减速箱左壳体15内的减速箱齿轴16。减速箱右壳体13与电机壳体本体1通过连接部4可拆卸固定连接，减速箱右壳体13位于远离壳体后端盖6的一端，减速箱右壳体13位于电机壳体本体1远离壳体后端盖6的一端，减速箱齿轴16的输入轴与电机转子17的输出轴同轴连接。
电机壳体与减速箱直接安装，无电机前端盖结构，因此电驱总成结构紧凑、节省空间、机加工少、成本低、易于装配、可靠性高。
在一些可选实施例中，参见图4至图6所示，本申请实施例提供了一种电驱总成，电驱总成的电机定子19的外壁设有第一定位槽，水冷电机壳体1的内壁设有第二定位槽，第一定位槽和第二定位槽之间连接有定位销，定位销用于限位电机定子19在水冷电机壳体1内转动。减速箱齿轴16的输入轴设有外花键，电机转子17的输出轴设有内花键，外花键与内花键同轴啮合连接传递电机扭矩。
在一些可选实施例中，参见图4至图6所示，本申请实施例提供了一种电驱总成，电驱总成的控制器壳体3内设有IGBT模块14，IGBT模块14与冷却腔室5贴合连接，冷却腔室5用于冷却IGBT模块14。IGBT模块14与电机定子19通过三相铜排18电连接，不需要通过高压三相线连接，减少了零件数量，减少装配工作量，降低成本。控制器壳体3设有直流接头12，直流接头12与IGBT模块14电连接。
本申请实施例第三方面提供了一种电动汽车，该电动汽车包括：
上述任一实施例所述的一种高度集成的电机壳体和上述任一实施例所述的一种电驱总成。
工作原理
本申请实施例提供了一种高度集成的电机壳体、电驱总成及电动汽车，由于本电机壳体高度集成了水冷电机壳体、控制器壳体3和冷却通道。其中水冷电机壳体包括电机壳体本体1和壳体后端盖6，壳体后端盖6位于电机壳体本体1的一端，且与电机壳体本体1一体铸造成型结构；控制器壳体3连接在电机壳体本体1的外壁上，且与电机壳体本体1一体铸造成型结构；冷却通道包括冷却水道8和冷却腔室5，冷却水道8位于电机壳体本体1内，冷却腔室5位于控制器壳体3内，冷却通道用于冷却电机壳体内的电机和IGBT模块14。电机壳体、电机和减速箱集成电驱总成。
本电机壳体集成了水冷电机壳体、控制器壳体3及壳体后端盖6，电机壳体与减速箱直接安装，无电机前端盖结构，因此电驱总成结构紧凑、机加工少、成本低、易于装配、可靠性高。冷却通道的冷却水道8和冷却腔室5在电机壳体内部联通，无需连接管路；冷却通道砂芯结构简单，成本低，冷却通道散热性能好。电机壳体直接安装在减速箱上，无电机前端盖结构，壳体后端盖6直接集成于电机壳体上，可提高水冷电机壳体与轴承安装孔7的同轴度，保证了电驱总成装配后的电机转子17与电机定子19同轴度，改善电机工作时轴承及轴承安装孔7受力及NVH性能，提高电机可靠性。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高度集成的电机壳体，其特征在于，包括：
水冷电机壳体，所述水冷电机壳体由电机壳体本体(1)和壳体后端盖(6)组成，所述电机壳体本体(1)为空心管状结构，所述壳体后端盖(6)位于电机壳体本体(1)的一端，且与电机壳体本体(1)一体铸造成型结构；
控制器壳体(3)，所述控制器壳体(3)连接在电机壳体本体(1)的外壁上，且与电机壳体本体(1)一体铸造成型结构，所述控制器壳体(3)为一端开口四周封闭的空心结构；
冷却通道，所述冷却通道包括冷却水道(8)和冷却腔室(5)，所述冷却水道(8)位于电机壳体本体(1)内，所述冷却腔室(5)位于控制器壳体(3)内，所述冷却水道(8)的一端与冷却腔室(5)连通，所述冷却腔室(5)设有向控制器壳体(3)外部延伸的进水口(2)，所述冷却水道(8)的另一端设有向电机壳体本体(1)外部延伸的出水口(9)。
2.如权利要求1所述的一种高度集成的电机壳体，其特征在于：
所述冷却水道(8)呈螺旋状设置在电机壳体本体(1)内，所述冷却水道(8)和冷却腔室(5)为砂芯模具一体铸造成型的空腔结构。
3.如权利要求1或2所述的一种高度集成的电机壳体，其特征在于：
所述冷却水道(8)的截面为等腰梯形结构，冷却水道(8)的斜边与底边夹角为3°，且两斜边与底边的结合部无圆角，两斜边与顶边的结合部设有圆角。
4.如权利要求1所述的一种高度集成的电机壳体，其特征在于：
所述壳体后端盖(6)上开设有轴承安装孔(7)，所述轴承安装孔(7)的轴线与水冷电机壳体的轴线共线。
5.如权利要求1所述的一种高度集成的电机壳体，其特征在于：
所述电机壳体本体(1)上远离壳体后端盖(6)的一端设有连接部(4)，所述连接部(4)设有多个，多个连接部(4)沿电机壳体本体(1)的圆周均布排列，所述连接部(4)与电机壳体本体(1)为一体成型结构。
6.如权利要求1所述的一种高度集成的电机壳体，其特征在于：
所述电机壳体本体(1)接近壳体后端盖(6)的一端与壳体后端盖(6)之间设有空腔结构，所述空腔结构与控制器壳体(3)连通，所述电机壳体本体(1)接近壳体后端盖(6)的一端设有封闭空腔结构的电机后盖板(10)，所述控制器壳体(3)的顶部设有封闭控制器壳体(3)的电机上盖板(11)。
7.一种电驱总成，其特征在于，包括：
如权利要求1至6任一项所述的一种高度集成的电机壳体；
电机，所述电机设置在电机壳体本体(1)内，电机包括电机定子(19)和电机转子(17)，所述电机定子(19)与水冷电机壳体固定连接，所述电机转子(17)的后轴承安装在壳体后端盖(6)的轴承安装孔(7)内，所述电机转子(17)的前轴承安装在减速箱右壳体(13)的轴承安装孔内；
减速箱，所述减速箱包括减速箱右壳体(13)、减速箱左壳体(15)及转动连接在减速箱右壳体(13)、减速箱左壳体(15)内的减速箱齿轴(16)，所述减速箱右壳体(13)与水冷电机壳体固定连接，所述减速箱右壳体(13)位于远离壳体后端盖(6)的一端，所述减速箱齿轴(16)的输入轴与电机转子(17)的输出轴同轴连接。
8.如权利要求7所述的一种电驱总成，其特征在于：
所述电机定子(19)的外壁设有第一定位槽，所述电机壳体本体(1)的内壁设有第二定位槽，所述第一定位槽和第二定位槽之间连接有定位销，所述定位销用于限制电机定子(19)在电机壳体本体(1)内转动，所述减速箱齿轴(16)的输入轴设有外花键，所述电机转子(17)的输出轴设有内花键，所述外花键与内花键同轴啮合连接。
9.如权利要求7所述的一种电驱总成，其特征在于：
所述控制器壳体(3)内设有IGBT模块(14)，所述IGBT模块(14)与冷却腔室(5)贴合连接，所述IGBT模块(14)与电机定子(19)通过三相铜排(18)电连接，所述控制器壳体(3)设有直流接头(12)，所述直流接头(12)与IGBT模块(14)电连接。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括：
如权利要求1至6任一项所述的一种高度集成的电机壳体和/或如权利要求7至9任一项所述的一种电驱总成。
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