CN111654162A - 一种集成式水冷电机壳体结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种集成式水冷电机壳体结构，其包括电机壳体、进水口、出水口和前端盖，电机壳体形成有用于安装电机定子的安装通槽，电机壳体内壁与外壁之间设有用于冷却电机定子的第一冷却水道；进水口和出水口分别与第一冷却水道两端连通；前端盖一体成型于安装通槽的一端，前端盖朝向和背向安装通槽的壁面上分别设有电机前轴承安装孔和减速箱定位止口，电机前轴承安装孔和减速箱定位止口连通，并均与安装通槽同轴；前端盖朝向和背向安装通槽的壁面之间设有用于冷却电机前轴承的第二冷却水道，第二冷却水道的两端均连通于第一冷却水道。本申请能解决相关技术中零件数量多、装配复杂、制造成本高以及电机外壳与电机端盖的水道完全独立的问题。

Description

一种集成式水冷电机壳体结构

技术领域

本申请涉及电动汽车用电机技术领域，特别涉及一种集成式水冷电机壳体结构。

背景技术

电动汽车的水冷电机壳体结构主要包括电机壳体、前端盖和控制器壳体，目前水冷电机壳体结构一般分为两种：集成式和非集成式。

对于非集成式的水冷电机壳体结构，电机壳体、前端盖和控制器壳体均是单独制造，并通过零件装配成一个整体，电机壳体、前端盖和控制器壳体三者的冷却水道都是独立的，需要通过接口或管路进行连接，这种壳体结构存在加工件多、零件数量多、装配复杂，制造成本高的弊端。

而对于集成式的水冷电机壳体结构，一般将电机壳体与前端盖或控制器壳体集成为一个整体，比如在一些方案中，驱动电机的外壳设有半圆形凹槽，用以定位电机端盖，电机端盖圆周均布沉头孔与外壳最后端平面周向螺纹孔一一对应连接，并在电机端盖上还设有圆柱凸台，用于确保电机内部密封；电子电力控制器与外壳通过螺栓等方式固定连接集成一体，相对于非集成式方案，上述集成式方案仅仅是对控制器壳体与电机外壳、电机端盖从安装结构上做简单集成，仍然需要通过螺栓等进行连接；此外，控制器壳体与电机外壳的水道仍然是独立的，需要通过接口或管路进行连接，而电机外壳与电机端盖的水道也是独立的。

发明内容

本申请实施例提供一种集成式水冷电机壳体结构，以解决相关技术中零件数量多、装配复杂、制造成本高以及电机外壳与电机端盖的水道完全独立的问题。

第一方面，提供了一种集成式水冷电机壳体结构，其包括：

电机壳体，其形成有用于安装电机定子的安装通槽，所述电机壳体内壁与外壁之间设有用于冷却电机定子的第一冷却水道；

进水口，其与所述第一冷却水道一端连通；

出水口，其与所述第一冷却水道另一端连通；

前端盖，其一体成型于所述安装通槽的一端，所述前端盖朝向和背向安装通槽的壁面上分别设有电机前轴承安装孔和减速箱定位止口，所述电机前轴承安装孔和减速箱定位止口连通，并均与安装通槽同轴；及，

所述前端盖朝向和背向安装通槽的壁面之间设有用于冷却电机前轴承的第二冷却水道，所述第二冷却水道的两端均连通于第一冷却水道。

一些实施例中，所述第二冷却水道包括：

第一段，所述第一段在所述电机前轴承安装孔外侧环绕并形成环形结构；

两个第二段，两所述第二段的一端分别连接于所述第一段两侧，两所述第二段的另一端均连接于所述第一冷却水道。

一些实施例中，所述第一段沿所述电机前轴承安装孔周向延伸并形成圆环形结构。

一些实施例中，所述第二段呈直线形，且两所述第二段位于同一直线上，且该直线经过所述第一段的中心。

一些实施例中，两所述第二段的连线方向与重力方向相同。

一些实施例中，所述第一冷却水道呈螺旋形。

一些实施例中，所述第一冷却水道截面呈等腰梯形，且该等腰梯形的底边靠近安装通槽，顶边远离安装通槽。

一些实施例中，所述前端盖上还设有若干用于将电机与减速箱固定的第一安装孔。

一些实施例中，所述集成式水冷电机壳体结构还包括与所述电机壳体一体成型的控制器壳体，所述控制器壳体内设有用于固定安装IGBT模块并对IGBT模块冷却的第三冷却水道，所述进水口通过所述第三冷却水道与所述第一冷却水道连通。

一些实施例中，所述控制器壳体上还设有用于安装固定直流高压线的第二安装孔；和/或，

所述控制器壳体上还设有用于安装固定信号线的第三安装孔；和/或，

所述控制器壳体上还设有用于U相铜排、V相铜排、W相铜排通过以连接IGBT模块与电机定子的过孔。

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集成式水冷电机壳体结构，由于前端盖与电机壳体一体成型，二者之间不需要设计及加工装配面，二者无需定位结构以及紧固件，二者不需要进行装配，二者不需要设置密封结构或装置，因此，可以大大减少零件数量，降低装配复杂度，降低制造成本，这种一体化集成的结构可靠性高。

电机壳体内设有第一冷却水道，用于对电机定子进行冷却，而前端盖内设有第二冷却水道，用于对电机前轴承进行冷却并带走电机前部热量，改善了高速或大扭矩时电机前轴承的散热，改善前轴承的工作条件，提高前轴承的寿命，同时降低了前轴承外圈磨损的可能性，提高了电机的可靠性。

由于电机壳体的第一冷却水道与前端盖的第二冷却水道为整体结构，共用一个冷却水水源，不需要冷却管路连接并通过密封结构进行密封，避免了泄漏，成本低，零件少，可靠性高，水道散热性好。

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为本申请实施例提供的集成式水冷电机壳体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的集成式水冷电机壳体结构另一视角示意图；

图3为本实施例提供的集成式水冷电机壳体结构装配有电机定子、直流高压线后的示意图；

图4为本实施例提供的集成式水冷电机壳体结构剖视图；

图5为本实施例提供的第一冷却水道、第二冷却水道、第三冷却水道连接示意图；

图6为本实施例提供的第一冷却水道截面示意图。

图中：1、电机壳体；100、第一冷却水道；101、安装通槽；2、进水口；3、出水口；4、前端盖；400、电机前轴承安装孔；401、减速箱定位止口；402、第二冷却水道；403、第一段；404、第二段；405、第一安装孔；5、控制器壳体；500、第三冷却水道；501、第二安装孔；502、第三安装孔；503、过孔；6、电机定子；7、IGBT模块；8、直流高压线；9、U相铜排；10、V相铜排；11、W相铜排。

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一种集成式水冷电机壳体结构，其能解决相关技术中零件数量多、装配复杂、制造成本高以及电机外壳与电机端盖的水道完全独立的问题。

参见图1和图2所示，一种集成式水冷电机壳体结构，其包括电机壳体1、进水口2、出水口3和前端盖4。

结合图1和图3所示，电机壳体1形成有安装通槽101，安装通槽101用于电机定子6的安装，结合图4和图5所示，电机壳体1内壁与外壁之间设有用于冷却电机定子6的第一冷却水道100；

参见图1和图2所示，进水口2与第一冷却水道100的一端连通，而出水口3与第一冷却水道100的另一端连通；

参见图4和图5所示，前端盖4位于安装通槽101的一端并与安装通槽101一体成型，前端盖4朝向安装通槽101的壁面和背向安装通槽101的壁面上分别设有电机前轴承安装孔400和减速箱定位止口401，电机前轴承安装孔400和减速箱定位止口401连通，电机前轴承安装孔400和减速箱定位止口401、安装通槽101同轴设置；其中，减速箱定位止口401用于电机与减速箱装配时定位，其内圆用以安装油封、减速箱轴承或其它密封装置；

参见图4和图5所示，前端盖4朝向安装通槽101的壁面和背向安装通槽101的壁面之间设有用于冷却电机前轴承的第二冷却水道402，第二冷却水道402的两端均连通于第一冷却水道100。

本实施例提供的前端盖4与电机壳体1一体成型，二者之间不需要设计及加工装配面，二者无需定位结构以及紧固件，二者不需要进行装配，二者不需要设置密封结构或装置，因此，可以大大减少零件数量，降低装配复杂度，降低制造成本，这种一体化集成的结构可靠性高。

电机壳体1内设有第一冷却水道100，用于对电机定子6进行冷却，而前端盖4内设有第二冷却水道402，用于对电机前轴承进行冷却并带走电机前部热量，改善了高速或大扭矩时电机前轴承的散热，改善前轴承的工作条件，提高前轴承的寿命，同时降低了前轴承外圈磨损的可能性，提高了电机的可靠性。

参见图5所示，第一冷却水道100的其中一部分与第二冷却水道402并联，虚线箭头为冷却水流动方向：冷却水自进水口2进入第一冷却水道100，其中一部分继续在第一冷却水道100中流动以对电机定子6进行冷却，另一部分进入第二冷却水道402，以对电机前轴承进行冷却，之后再次汇集到第一冷却水道100继续对电机定子6进行冷却，并最终从出水口3流出。本申请电机壳体1的第一冷却水道100与前端盖4的第二冷却水道402为整体结构，共用一个冷却水水源，不需要冷却管路连接并通过密封结构进行密封，避免了泄漏，成本低，零件少，可靠性高，水道散热性好。

参见图4所示，本实施例在前端盖4上设置电机前轴承安装孔400和减速箱定位止口401，且电机前轴承安装孔400和减速箱定位止口401、安装通槽101同轴设置，又因为电机壳体1与前端盖4一体成型，可以改善电机前轴承安装孔400和减速箱定位止口401、安装通槽101的同轴度，保证了整机装配后的电机转子与电机定子6同轴度，改善电机工作时轴承及电机前轴承安装孔400受力及NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)，提高电机可靠性。

需要说明的是，在本实施例中，进水口2与出水口3的位置，可以根据实际的情况，设置其位置，比如，在本实施例中，出水口3设于电机壳体1外壁上，进水口2也可以设在电机壳体1外壁上，也可以在电机壳体1的端面上。

参见图4和图5所示，在一些优选的实施例中，第二冷却水道402包括第一段403和两个第二段404，第一段403在电机前轴承安装孔400外侧环绕并形成环形结构；两第二段404的一端分别连接于第一段403两侧，两第二段404的另一端均连接于第一冷却水道100。

在本实施例中，第一段403形成环形结构，其好处是增大对电机前轴承的冷却区域，以提高冷却效率。

参见图5所示，在一些优选的实施例中，第一段403沿电机前轴承安装孔400周向延伸并形成圆环形结构，该圆环形结构与电机前轴承安装孔400同轴布置，当然了，在另一些实施例中，还可以使用方环或者椭圆环或者其他不规则的环形。

参见图5所示，在一些优选的实施例中，第二段404呈直线形，且两第二段404位于同一直线上，且该直线经过第一段403的中心，当第一段403是圆环、方环时，两个第二段404关于第一段403中心对称，保证冷却水进入环形结构的第一段403两侧的流量相同，确保设备整体的稳定，以及对电机前轴承两边的冷却程度相同。

第一段403的截面与第二段404的截面大小，根据实际需要进行设计，以便于冷却水能够按照合适的流量冷却电机前轴承。

参见图5所示，在一些优选的实施例中，两第二段404的连线方向与重力方向相同，这样设置的好处是可以借助重力作用以使冷却水自然地向下流，减轻冷却水对第二冷却水道402的冲击。

参见图5所示，在一些优选的实施例中，第一冷却水道100呈螺旋形，可以增大对电机定子6的冷却区域，以提高冷却效率。

参见图6所示，在一些优选的实施例中，第一冷却水道100截面呈等腰梯形，且该等腰梯形的底边靠近安装通槽101，顶边远离安装通槽101，此结构有利于水道砂芯从水道砂芯模具脱模，方便制造。

参见图6所示，在一些优选的实施例中，等腰梯形的斜边与顶边之间形成有倒角102，可选地，倒角102可以采用圆弧形倒角或椭圆形倒角，进一步地有利于水道砂芯从水道砂芯模具脱模，方便制造。

参见图6所示，在一些优选的实施例中，等腰梯形的斜边与底边夹角为3°，斜边与底边之间没有倒角102。

参见图1和图2所示，在一些优选的实施例中，前端盖4上还设有若干用于将电机与减速箱固定的第一安装孔405。

参见图1、图3和图5所示，在一些优选的实施例中，集成式水冷电机壳体结构还包括与电机壳体1一体成型的控制器壳体5，控制器壳体5内设有用于固定安装IGBT模块7(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)并对IGBT模块7冷却的第三冷却水道500，进水口2通过第三冷却水道500与第一冷却水道100连通。

本实施例提供的控制器壳体5与电机壳体1一体成型，二者之间不需要设计及加工装配面，二者无需定位结构以及紧固件，二者不需要进行装配，二者不需要设置密封结构或装置，因此，可以大大减少零件数量，降低装配复杂度，降低制造成本，这种一体化集成的结构可靠性高。

参见图5所示，第三冷却水道500与第一冷却水道100串联，虚线箭头为冷却水流动方向：冷却水经进水口2进入后依次流入第三冷却水道500与第一冷却水道100，以便于对IGBT模块7和电机定子6进行冷却。本申请第三冷却水道500与第一冷却水道100为整体结构，共用一个冷却水水源，不需要冷却管路连接并通过密封结构进行密封，避免了泄漏，成本低，零件少，可靠性高，水道散热性好。

需要说明的是，在本实施例中，进水口2与出水口3的位置，同样可以根据实际的情况，设置其位置，比如，在本实施例中，出水口3设于电机壳体1外壁上，进水口2设置在控制器壳体5的侧壁上，且与出水口3同朝向，当然了，进水口2也可以设在电机壳体1外壁上，也可以在电机壳体1的端面上。

参见图5所示，在一些优选的实施例中，第三冷却水道500呈方形盒体结构，以便于IGBT模块7的安装以及增大二者之间的接触面积，有利于冷却。

参见图1所示，在一些优选的实施例中，控制器壳体5上还设有用于安装固定直流高压线8的第二安装孔501；控制器壳体5上还设有用于安装固定信号线的第三安装孔502。

参见图3所示，在一些优选的实施例中，控制器壳体5上还设有过孔503，U相铜排9、V相铜排10、W相铜排11通过穿过该过孔503，以连接IGBT模块7与电机定子6，避免通过高压三相线连接，减少了零件数量和装配工作量，降低成本。

本申请的原理如下：

结合图1和图5所示，本申请电机壳体1、控制器壳体5、前端盖4三者采用一体式的结构，零件数量少，机加工少，成本低，不用装配，可靠性高；在电机壳体1内设有第一冷却水道100，在前端盖4内设有第二冷却水道402，在控制器壳体5内设有第三冷却水道500，三个冷却水道为整体结构，共用一个冷却水水源，不需冷却管路连接并通过密封结构进行密封，成本低，可靠性高，水道散热性能好；前端盖4直接集成于电机壳体1上，可改善电机前轴承安装孔400和安装通槽101的同轴度，保证了整机装配后的电机转子与定子同轴度，改善电机工作时轴承及电机前轴承安装孔400受力及NVH，提高电机可靠性；同时IGBT模块7与电机定子6通过UVW三相铜排直接连接，无需高压三相线连接，减少了零件数量，减少装配工作量，降低成本。

参见图5所示，冷却水的流动方向为：冷却水从进水口2进入第三冷却水道500，对IGBT模块7进行冷却，然后进入第一冷却水道100，对电机定子6进行冷却；第一冷却水道100的部分冷却水进入第二冷却水道402，对电机前轴承进行冷却，再流入第一冷却水道100；最终第一冷却水道100中所有的冷却水从出水口3流出。

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)

1.一种集成式水冷电机壳体结构，其特征在于，其包括：

电机壳体(1)，其形成有用于安装电机定子(6)的安装通槽(101)，所述电机壳体(1)内壁与外壁之间设有用于冷却电机定子(6)的第一冷却水道(100)；

进水口(2)，其与所述第一冷却水道(100)一端连通；

出水口(3)，其与所述第一冷却水道(100)另一端连通；

前端盖(4)，其一体成型于所述安装通槽(101)的一端，所述前端盖(4)朝向和背向安装通槽(101)的壁面上分别设有电机前轴承安装孔(400)和减速箱定位止口(401)，所述电机前轴承安装孔(400)和减速箱定位止口(401)连通，并均与安装通槽(101)同轴；及，

所述前端盖(4)朝向和背向安装通槽(101)的壁面之间设有用于冷却电机前轴承的第二冷却水道(402)，所述第二冷却水道(402)的两端均连通于第一冷却水道(100)。

2.如权利要求1所述的集成式水冷电机壳体结构，其特征在于，所述第二冷却水道(402)包括：

第一段(403)，所述第一段(403)在所述电机前轴承安装孔(400)外侧环绕并形成环形结构；

两个第二段(404)，两所述第二段(404)的一端分别连接于所述第一段(403)两侧，两所述第二段(404)的另一端均连接于所述第一冷却水道(100)。

3.如权利要求2所述的集成式水冷电机壳体结构，其特征在于：所述第一段(403)沿所述电机前轴承安装孔(400)周向延伸并形成圆环形结构。

4.如权利要求2所述的集成式水冷电机壳体结构，其特征在于：所述第二段(404)呈直线形，且两所述第二段(404)位于同一直线上，且该直线经过所述第一段(403)的中心。

5.如权利要求4所述的集成式水冷电机壳体结构，其特征在于：两所述第二段(404)的连线方向与重力方向相同。

6.如权利要求1所述的集成式水冷电机壳体结构，其特征在于：所述第一冷却水道(100)呈螺旋形。

7.如权利要求1所述的集成式水冷电机壳体结构，其特征在于：所述第一冷却水道(100)截面呈等腰梯形，且该等腰梯形的底边靠近安装通槽(101)，顶边远离安装通槽(101)。

8.如权利要求1所述的集成式水冷电机壳体结构，其特征在于：所述前端盖(4)上还设有若干用于将电机与减速箱固定的第一安装孔(405)。

9.如权利要求1所述的集成式水冷电机壳体结构，其特征在于：所述集成式水冷电机壳体结构还包括与所述电机壳体(1)一体成型的控制器壳体(5)，所述控制器壳体(5)内设有用于固定安装IGBT模块(7)并对IGBT模块(7)冷却的第三冷却水道(500)，所述进水口(2)通过所述第三冷却水道(500)与所述第一冷却水道(100)连通。

10.如权利要求9所述的集成式水冷电机壳体结构，其特征在于：所述控制器壳体(5)上还设有用于安装固定直流高压线(8)的第二安装孔(501)；和/或，

所述控制器壳体(5)上还设有用于安装固定信号线的第三安装孔(502)；和/或，

所述控制器壳体(5)上还设有用于U相铜排(9)、V相铜排(10)、W相铜排(11)通过以连接IGBT模块(7)与电机定子(6)的过孔(503)。

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