CN112166544A - 集成驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种集成驱动系统(100)，所述集成驱动系统(100)包括：电机(120)，所述电机(120)具有定子(129)和转子；逆变器(110)，所述逆变器(110)用于控制所述电机(120)；齿轮箱(130)，所述齿轮箱(130)用于传递由所述电机(120)提供的扭矩；以及冷却系统，其中所述冷却系统包括冷却液，所述冷却液用于沿着一条冷却路径以冷却所述逆变器、所述转子、所述定子和所述齿轮箱。

Description

集成驱动系统
技术领域
本发明涉及一种集成驱动系统，该集成驱动系统包括电机、逆变器和齿轮箱。
背景技术
近年来，与由电力驱动的电动或混合动力车辆相关的技术，正在迅速发展。电动或混合动力车辆可以包括：产生旋转力的电机；用于控制所述电机的逆变器；用于向所述逆变器供电的电池；以及用于将扭矩从电机传递到车辆中车轮的齿轮箱。如何将这些部件放置在车辆中以限制车辆中这些部件的尺寸被越来越多地研究。为此目的，已知提供一种集成驱动系统，该集成驱动系统将这些部件组合在一个安装在车辆中的装置中。例如，专利US9,030,063 B2的公开提出将电机，逆变器和齿轮箱集成在单个缸体中。
混合动力或电动车辆的主要问题仍然在于如何有效地冷却集成驱动系统的部件。US 9,030,063 B2提出了一种冷却系统，其中冷却流被划分到在冷却电机的转子和齿轮箱的第一冷却路径与冷却电机的定子和逆变器的第二冷却路径。然而，这种并行冷却方法需要歧管，在该歧管处，将冷却路径划分到第一冷却路径和第二冷却路径，并且对每个冷却路径中的冷却液的速率流进行控制。这使得现有技术中的这种集成系统难以实现。
因此，需要一种证实对其部件能进行有效冷却同时更容易实现的集成驱动系统。
发明内容
本发明涉及一种集成驱动系统，该集成驱动系统包括：电机，所述电机具有定子和转子；逆变器，所述逆变器用于控制所述电机；齿轮箱，所述齿轮箱用于传递由所述电机提供的扭矩；以及冷却系统，所述冷却系统包括冷却液，所述冷却液用于沿着一条冷却路径冷却所述逆变器、所述转子、所述定子和所述齿轮箱。
因此，本发明的集成系统利用唯一的冷却路径来实现对所述逆变器，所述电机和所述齿轮箱的冷却。因此，在本发明的系统中不需要复杂的分流，简化了其设计。
集成驱动系统意味着，逆变器、电机和齿轮箱一起布置在同一壳体内，例如，所述壳体由多个部分制成。由此，集成系统形成一个允许同时操纵逆变器、电机和齿轮箱的物体。这种集成驱动系统允许将所有这些组件同时集成在车辆的动力传动系统中。
根据一个实施例，冷却液用于依次冷却逆变器、转子、定子和齿轮箱。一些部件，对于其来说温度需要较高关注，按照受温度影响较大到较小进行排列如下：逆变器、转子、定子和齿轮箱。按照优先冷却受温度影响最大的部件，当冷却液的温度相对于在输出端的温度较低时对这些组件进行冷却，从而为最需要冷却的部件提供更多的散热。
优选地，所述冷却路径包括多个连续部分，所述多个连续部分包括冷却所述逆变器的第一部分、通过并冷却所述转子的第二部分、冷却所述定子的第三部分以及冷却所述齿轮箱的第四部分。冷却液一个接一个地流过这些部分。值得注意地是，所述冷却路径形成在所述集成系统的每个部件中，以便在最接近的位置冷却该部件。
根据一个实施例，所述齿轮箱包括容纳润滑油的润滑油回路，所述润滑油回路与所述冷却系统独立并且热耦合至所述冷却液系统。优选地，所述冷却液通过热交换器，该热交换器允许在所述冷却液和所述润滑油之间进行热交换。因此，所述冷却系统的侵入限制在在所述齿轮箱中，而无需在齿轮箱中提供较长的冷却通道。润滑油冷却下来之后，被喷洒在齿轮箱的发热点上。
根据本发明的一个方面，所述电机包括包围所述转子和所述定子的缸体，所述缸体具有：
-呈圆柱形状的侧面部分，所述侧面部分沿所述电机的轴线延伸以包围所述定子，
-在所述电机的第一轴向端处的第一端部，形成所谓的B-罩，封闭所述侧面部分的第一轴向端，以及
-在所述电机的与所述电机(120)的第一轴向端相反的第二轴向端处的第二端部，所述第二端部形成所谓的A-罩，封闭所述侧面部分的第二轴向端。
根据一种变形，所述A-罩也是所述齿轮箱的缸体的一部分。因此，在所述电机的缸体和所述齿轮箱的缸体之间共用所述A-罩。特别地，所述电机的A-罩具有与所述电机侧面相反的凹形形状，以便容纳所述齿轮箱的组件并形成所述齿轮箱的缸体。因此，所述齿轮箱至少部分地放置在所述电机的A-罩上。
根据一个实施例，所述电机包括中空的转子轴，所述转子固定地附接到所述转子轴。所述转子轴的内部空间沿着所述转子轴的轴线延伸，并且用于容纳用于冷却所述转子的冷却液。所述B罩包括用于将所述冷却液传递到所述转子轴的第一通道和与所述定子的冷却通道连通，以将所述冷却液从所述转子传递到所述定子的冷却通道的第二通道。由于所述第二通道，所述冷却液被输送到所述定子以对其进行冷却。通过将所述第二通道集成在所述B罩中，改善了所述集成系统的部件中的冷却系统的集成。
优选地，所述B罩包括：
-与所述缸体的所述侧面部分成一体的外围部分，所述外围部分轴向面对所述定子，以及
-与所述外围部分不同并且轴向面对所述转子轴并与所述外围部分形成密封关系的中心部分，
以及，所述第一通道和所述第二通道分别具有形成在所述B罩的所述中心部分的第一部分和形成在所述B罩的所述外围部分的第二部分。通过将所述第一通道和所述第二通道集成在所述外围部分和所述中央中心部分中，相对于将所述冷却通道整体地形成在所述中心部分中的情况，减小了电机的尺寸。在这种情况下，通道将必须在所述外围部分的表面上与所述外围部分交叉，从而增加了所述电机沿其轴线的尺寸。而且，所述中心部分可以是可移除的。所述中心部分用作维护盖，以便替换所述转子或所述转子轴中的元件，例如密封件。
根据一个实施例，所述电机的缸体包括被称为延伸部的部分，所述延伸部分从所述电机的缸体的侧面部分，沿相对于所述电机的轴线横向方向，特别是垂直于所述电机轴线的方向，从靠近所述B罩的位置向远离所述B罩的位置延伸。特别地，所述电机的轴线对应于所述电机的所述转子轴的轴线。
优选地，所述齿轮箱用于将扭矩从所述电机的所述转子轴传递到输出位置，所述输出位置相对于所述转子轴的轴线与所述电机相距一定距离。所述延伸部分从所述电机的缸体的所述侧面部分延伸，以面对所述齿轮箱的所述输出位置，并且所述延伸部分包括用于容纳连接至所述齿轮箱的所述输出位置的副轴的孔。因此，该系统包括与转子轴不同的副轴。值得注意的是，所述副轴的一端由所述齿轮箱在其输出位置处支撑，以便从所述齿轮箱接收扭矩。所述副轴的另一端由延伸部分支撑。因此，所述副轴是所述齿轮箱的输出。特别地，在由所述延伸部分支撑的端部，所述副轴可以连接至车辆的动力传动系统。因此，该集成系统在系统的两个轴向端部处提供了由所述齿轮箱传递的扭矩，从而促进了其在车辆的动力传动系统中的集成。当将车辆的动力传动系统连接至集成驱动系统时，一方面只需要连接到位于所述延伸部分上的所述副轴的端部，另一方面需要连接到所述齿轮箱的输出点，尤其是在所述齿轮箱不面对所述延伸部分的一侧上。在所述齿轮箱的输出点处，可以定位差速器齿轮，以便于一方面通过所述副轴将扭矩传递至左侧和右侧的车轮，另一方面通过所述输出点从所述齿轮箱的不面对所述延伸部分的一侧将扭矩传递至车辆的左侧和右侧的车轮。
优选地，所述逆变器包括缸体，所述缸体包含所述逆变器的组件，并且所述逆变器的缸体被支撑在所述电机的缸体上，使得所述逆变器的缸体的外表面在相对于所述电机缸体的侧面部分的外表面的切向的平面中延伸。所述逆变器的缸体的所述外表面，所述电机的缸体的所述侧面部分，所述电机的缸体的延伸部分和所述齿轮箱限定了容纳连接所述逆变器，所述电机和所述齿轮箱的冷却系统的连接导管的空间。特别地，所述连接导管仅在所述空间中延伸。因此，当安装在传动系统中时，所述连接导管不太可能破裂。实际上，所述逆变器的缸体，所述延伸部分，所述电机的缸体的侧面部分以及所述齿轮箱至少部分地保护所述连接导管。特别地，所述连接导管不包括在所述电机，所述齿轮箱或所述逆变器的缸体中。
优选地，所述转子的冷却路径的输入位于所述延伸部分中，并且第一导管将所述逆变器的冷却路径的输出连接至所述转子的冷却路径的输入。特别地，这些输入和输出位于所述逆变器的缸体的外表面，所述电机的缸体的侧面部分，所述电机的缸体的延伸部分和所述齿轮箱所限定的所述空间中。因此，改善了冷却系统的保护。
优选地，第二导管将所述定子的冷却路径的接口连接至所述齿轮箱的冷却路径的接口。所述定子的冷却路径的接口和所述齿轮箱的冷却路径的接口包含在由所述逆变器的缸体的外表面，所述电机的缸体的侧面部分，所述电机的缸体的延伸部分和所述齿轮箱所限定的所述空间中。因此，改善了冷却系统的保护。
优选地，所述延伸部分包括所述冷却系统的接口端口，并且第三导管将所述齿轮箱的冷却路径的接口连接至所述冷却系统的所述接口端口。特别地，该第三导管位于由所述逆变器的缸体的外表面，电机的缸体的侧面部分，电机的缸体的延伸部分和齿轮箱所限定的所述空间中。因此，改善了冷却系统的保护。
根据一个实施例，所述逆变器安装在所述电机的缸体的侧面部分上，并且从所述齿轮箱延伸到所述B-罩。特别地，所述逆变器沿所述电机轴线的尺寸从所述B-罩延伸至所述齿轮箱。因此，所述集成系统沿所述电机轴线的尺寸由所述齿轮箱和所述电机决定。
本发明还涉及一种电机，该电机包括包围转子和定子的缸体，所述缸体具有：
-呈圆柱形状的侧面部分，所述侧面部分沿所述电机的轴线延伸以包围所述定子，
-在所述电机的第一轴向端处的第一端部，形成所谓的B-罩，封闭所述侧面部分的第一轴向端，以及
-在所述电机的与所述电机的第一轴向端相反的第二轴向端处的第二端部，所述第二端部形成所谓的A-罩，封闭所述侧面部分的第二轴向端，并且用于容纳齿轮箱。
所述电机可包括前述电机的任何特征。
本发明还涉及包括上述集成驱动系统的电动或混合动力车辆。
在附图和以下描述中阐述了一个或多个实施例的细节。
附图说明
在附图中：
-图1是表示根据本发明示例的集成系统的透视图；
-图2是表示图1的集成系统沿其轴向的视图；
-图3是示出了图1的系统的电机的剖视图；
-图4是图1所示示例的局部侧视图；
-图5是图1所示示例的局部透视图；以及
-图6是图1所示示例(未包含逆变器)的另一个局部透视图。
具体实施方式
附图示出了根据本发明的实施例的示例性集成驱动系统100。所述集成驱动系统包括电机120，逆变器110和齿轮箱130。所述逆变器110用于尤其是通过电池来控制所述电机120。所述齿轮箱130用于传递由所述电机110提供的扭矩。
在一种变形中，所述集成驱动系统100包括冷却系统，其中冷却液沿着一个冷却路径流动，以冷却所述逆变器110，所述电机120和所述齿轮箱130。特别地，所述冷却系统按顺序冷却所述逆变器110，所述电机120和所述齿轮箱130。为此，所述冷却系统可以如下布置。所述冷却系统可以包括输入端口210，该输入端口210从集成驱动系统100的外部接收冷却液。所述输入端口210连接到穿过所述逆变器110的第一冷却路径部分。然后，第一连接导管215将第一冷却路径部分的输出连接到穿过所述电机120的转子的第二冷却路径部分的输入217。具体而言，第一连接导管215连接至所述电机120的缸体120c内部的第一通道124。所述第一通道124将所述冷却液引导至所述电机120的转子轴126。所述电机120的缸体120c内的第二通道128将所述冷却液引导至第三冷却路径部分218，以冷却所述电机120的所述定子129。然后第二连接导管219将第三冷却路径部分的输出218连接至第四冷却路径部分的输入220，该第四冷却路径部分冷却所述齿轮箱130。
具体地，由于所述第四冷却部分的部分与所述齿轮箱130的润滑回路之间的热传递，所述齿轮箱130可以被冷却。该润滑回路容纳被冷却并且随后被喷洒在齿轮箱的发热点处的，并且穿过所述齿轮箱130的缸体的润滑油。所述冷却液和所述润滑油之间的这种热传递可以通过热交换器132来实现。
所述第四冷却路径部分的输出222随后通过第三连接导管223连接到所述冷却系统的输出端口224。
特别地，所述电机120的缸体120c包围所述电机120的转子和定子129。特别地，所述缸体120c具有呈圆柱形状的侧面部分121c。所述侧面部分121c沿着所述电机120的轴线Δ延伸并且包围所述定子129。在所述电机120的第一轴向端的第一端部122c形成了封闭所述侧面部分121c的第一轴向端的所谓的B-罩。在所述缸体120c的第二端部形成所谓的A-罩123c，该A-罩封闭所述侧面部分121c的第二轴向端。所述齿轮箱130位于所述电机120的A-罩123c上。特别地，所述A-罩123c也是所述齿轮箱130的缸体的一部分。特别地，所述电机120的所述A-罩123c具有与所述电机侧相反的凹形形状。在其凹形形状中，所述A-罩123c可容纳所述齿轮箱的组件。
在一种变形中，所述转子轴126内部包括中空空间，以便容纳所述冷却液。该内部空间可沿转子轴126的轴线Δ全线延伸，以将所述冷却液引导到所述转子轴126的内部。所述内部空间与所述第一通道124连通，以容纳所述冷却液，并与所述第二通道128连通，从而将所述冷却液输出到所述电机120的缸体120c的侧面部分121c。
在特定的变形中，所述B-罩122c包括与缸体120c的侧部121c成一体的外围部分P和与所述外围部分P不同的中心部分P。所述外围部分P轴向面对所述定子129，且所述中心部分P轴向面对所述转子轴126。至少可以在所述中心部分C和所述外围部分P的界面处设置密封件，以密封所述电机120的内部空间。上述密封件可能是O形圈。所述第一通道124具有形成在所述B-罩122c的中心部分C中的第一部分124C和形成在所述B-罩122c的外围部分P中的第二部分124P。类似地，第二通道128具有形成在所述B-罩122c的中心部分C中的第一部分128C和形成在所述B-罩122c的外围部分P中的第二部分128P。这种构造使得所述电机120更加紧凑。此外，所述中心部分C优选地是可移除的，从而例如允许进入所述电机120的内部以进行维修。
具体地，所述齿轮箱130可以用于在相对于所述转子轴126的轴线Δ，距所述电机120一定距离处将扭矩从所述转子轴126传递到输出位置132。
在一种变形中，所述电机120的缸体120c包括称为延伸部分125c的部分，其从所述电机120的缸体120c的侧面部分121c延伸。所述延伸部分125c沿相对于电机的轴线横向方向，特别是垂直于所述转子轴轴线Δ的方向，从靠近所述B-罩的位置向远离所述B罩的位置延伸。在一个特定的变形中，所述延伸部分125c相对于轴线Δ面向所述齿轮箱130的输出位置132，并且包括孔126c，该孔126c容纳连接至所述齿轮箱130的输出位置132的副轴134。
具体地，所述逆变器110可以包括缸体110c，所述缸体110c包含所述逆变器110的组件。特别地，所述逆变器110的缸体110c被支撑在所述电机120的缸体120c上，使得所述逆变器110缸体110c的外表面112c在相对于所述电机120的缸体120c的侧面部分121c的外表面的切向平面上延伸。
在一种变形中，所述逆变器110的缸体110c的外表面112c，所述电机120的缸体120c的侧面部分121c，所述电机120的缸体120c的延伸部分125c和所述齿轮箱130共同限定一个空间，其中包括所述冷却系统的连接导管215、219、223。特别地，这些连接导管215、219、223完全包括在该限定的空间内。因此，所述连接导管215、219、223至少部分受到保护。
优选地，穿过所述转子129的所述第二冷却路径部分的输入217位于所述延伸部分125c中。特别地，该输入217和所述第一冷却路径部分的输出位于该限定的空间内。类似地，所述第三冷却路径部分的输出218和所述第四冷却路径部分的输入220，优选地，包括在该限定的空间中。特别地，所述冷却系统的输出端口224，优选地，位于所述延伸部分125c中。
应当理解，本发明不限于以上段落中描述的具体示例，并且本发明范围内的集成驱动系统或电机可以从本文所述的一个实施例或实施例的组合或变形中获得。

Claims (12)

1.一种集成驱动系统(100)，包括：
电机(120)，所述电机(120)具有定子(129)和转子；
逆变器(110)，所述逆变器(110)用于控制所述电机(120)；
齿轮箱(130)，所述齿轮箱(130)用于传递由所述电机(120)提供的扭矩；以及冷却系统，其中，所述冷却系统包括冷却液，所述冷却液用于沿着一条冷却路径以冷却所述逆变器(110)，所述转子，所述定子(129)和所述齿轮箱(130)。
2.根据权利要求1所述的集成驱动系统(100)，其中所述冷却液用于依次冷却所述逆变器(110)，所述转子，所述定子(129)和所述齿轮箱(130)。
3.根据权利要求2所述的集成驱动系统(100)，其中所述冷却路径包括多个连续部分，所述多个连续部分包括冷却所述逆变器(110)的第一部分，通过并冷却所述转子的第二部分，冷却所述定子(129)的第三部分，以及冷却所述齿轮箱(130)的第四部分。
4.根据前述权利要求中任一项所述的集成驱动系统(100)，其中所述电机(120)包括包围所述转子和所述定子(129)的缸体(120c)，所述缸体(120c)具有：
-呈圆柱形状的侧面部分(121c)，所述侧面部分(121c)沿所述电机(120)的轴线延伸以包围所述定子(129)，
-在所述电机(120)的第一轴向端处的第一端部，形成所谓的B-罩(122c)，封闭所述侧面部分(121c)的第一轴向端，以及
-在所述电机(120)的与所述电机(120)的第一轴向端相反的第二轴向端处的第二端部，所述第二端部形成所谓的A-罩(123c)，封闭所述侧面部分(121c)的第二轴向端。
5.根据前述权利要求所述的集成驱动系统(100)，其中所述电机(120)包括中空的转子轴(126)，所述转子固定地附接到所述转子轴(126)，所述转子轴(126)的内部空间沿着所述转子轴的轴线延伸，并用于容纳用于冷却所述转子的冷却液，以及
所述B-罩(122c)包括用于将所述冷却液传递到所述转子轴(126)的第一通道(124)和与所述定子(129)的冷却通道连通，以便将所述冷却液从所述转子传递到所述定子(129)的所述冷却通道的第二通道(128)。
6.根据前述权利要求所述的集成驱动系统(100)，其中所述B-罩(122c)包括：
-与所述缸体(120c)的所述侧面部分(121c)成一体的外围部分(P)，所述外围部分(P)轴向面对所述定子(129)，以及
-与所述外围部分(P)不同并且轴向面对所述转子轴(126)并与所述外围部分(P)形成密封关系的中心部分(C)，
其中，所述第一通道(124)和所述第二通道(128)分别具有形成在所述B-罩(122c)的所述中心部分(C)中的第一部分(124C，128C)和形成在所述B-罩(122c)的所述外围部分(P)中的第二部分(124P，128P)。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的集成驱动系统(100)，其中所述电机(120)的缸体(120c)包括被称为延伸部分(125c)的部分，所述延伸部分(125c)从所述电机(120)的缸体(120c)的侧面部分(121c)，沿相对于所述电机(120)的轴线横向方向，特别是垂直于所述电机的轴线的方向，从靠近所述B-罩(122c)的位置向远离所述B-罩(122c)的位置，延伸。
8.根据权利要求7所述的集成驱动系统(100)，其中所述齿轮箱(130)用于将扭矩从所述电机(120)的转子轴(126)，传递到输出位置，所述输出位置相对于所述转子轴的轴线与所述电机(120)相距一定距离，
所述延伸部分(125c)从所述电机(120)的所述缸体(120c)的所述侧面部分(121c)延伸，以面对所述齿轮箱(130)的所述输出位置，并且所述延伸部分(125c)包括用于容纳连接到所述齿轮箱(130)的所述输出位置的副轴(134)的孔。
9.根据权利要求8所述的集成驱动系统(100)，其中所述逆变器(110)包括缸体(110c)，所述缸体(110c)包含所述逆变器(110)的组件，并且所述逆变器(110)的缸体(110c)被支撑在所述电机(120)的缸体(120c)上，使得所述逆变器(110)的缸体的外表面(112c)在相对于所述电机(120)的缸体的侧面部分(121c)的外表面的切向平面中延伸，
其中，所述逆变器(110)的缸体的所述外表面(112c)，所述电机(120)的缸体的所述侧面部分(121c)，所述电机(120)的缸体的延伸部分(125c)和所述齿轮箱(130)限定了容纳所述冷却系统的连接导管(215、219、223)的空间，所述连接导管(215、219、223)连接所述逆变器(110)、所述电机(120)和所述齿轮箱(130)。
10.根据权利要求6至9中的任一项所述的集成驱动系统(100)，其中所述转子的冷却路径的输入位于所述延伸部分(125c)中，并且第一导管(215)将所述逆变器(110)的冷却路径的输出连接至所述转子的冷却路径的输入。
11.根据权利要求9所述的集成驱动系统(100)，其中第二导管(219)将所述定子(129)的冷却路径的接口连接至所述齿轮箱(130)的冷却路径的接口，所述定子(129)的冷却路径的所述接口和所述齿轮箱(130)的冷却路径的所述接口包含在所述空间中。
12.根据权利要求6至11中的任一项所述的集成驱动系统(100)，其中所述延伸部分(125c)包括所述冷却系统的接口端口，并且第三导管(223)将所述齿轮箱(130)的冷却路径的接口连接至所述冷却系统的所述接口端口。
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