CN112436679A - 三合一电驱动总成结构 - Google Patents

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Abstract

一种三合一电驱动总成结构，包括：一体式主壳体及设置于其内部的驱动电机模块、减速器模块、控制器模块以及一体化冷却水道，驱动电机模块与减速器模块之间通过花键连接，控制器模块与驱动电机模块通过三相铜排连接；本发明将电机、控制器和减速器模块集成到一体，电机和控制器通过三相铜排进行连接；电机和减速器模块采用一体式壳体，电机输出轴和减速器模块输入轴通过花键连接传递力矩；电机和控制器采用一体式集成冷却水道，控制器冷却水道的出口和电机冷却水道入口采用同轴设计，通过连接水管连接，实现集成式冷却。

Description

三合一电驱动总成结构
技术领域
本发明涉及的是一种适用于新能源汽车的技术，具体是一种适用于纯电、燃料电池车前舱或后舱布置的三合一电驱动总成结构。
背景技术
现有电驱动总成大多是电机和变速箱集成，再装配控制器，电机和控制器通过外部的高压线束连接；电机的冷却水道和控制器的冷却水道通过外部管路进行串联连接；此方案中存在体积大、重量重、连接件多、成本高，不利于整车布置缺点。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种三合一电驱动总成结构，将电机、控制器和减速器模块集成到一体，电机和控制器通过三相铜排进行连接；电机和减速器模块采用一体式壳体，电机输出轴和减速器模块输入轴通过花键连接传递力矩；电机和控制器采用一体式集成冷却水道，控制器冷却水道的出口和电机冷却水道入口采用同轴设计，通过连接水管连接，实现集成式冷却。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：一体式主壳体及设置于其内部的驱动电机模块、减速器模块、控制器模块以及一体化冷却水道，其中：驱动电机模块与减速器模块之间通过花键连接，控制器模块与驱动电机模块通过三相铜排连接。
所述的控制器模块包括：IGBT模块和与之相连的控制板组件。
所述的控制板组件包括：驱动电机控制单元及电驻车控制单元，其中：驱动电机控制单元与IGBT模块通过排线连接；电驻车控制单元通过低压线束与电驻车执行器连接，从而实现集成控制。
所述的一体化冷却水道包括：控制器冷却水道和与之相连的电机冷却水道、轴承冷却通道，冷却液依次流经控制器冷却水道、连接水管、电机冷却水道和轴承冷却通道实现对控制器模块、驱动电机模块和减速器轴承的冷却。
所述的一体式主壳体包括：壳体外壳、内水套和端盖组件。所述的壳体外壳和内水套通过摩擦焊连接在一起，形成电机冷却通道和轴承冷却通道。
所述的壳体外壳包括：电机水道外壳和减速器外壳，其中，电机水套外壳的端面设置有沟槽。
所述的内水套的外壁上设置有螺旋线环绕的槽道，同时在螺旋线的槽道上设置有轴向凸起，增大冷却液的湍流面积，加强冷却能力。
所述的内水套的端面设置环形沟槽，其位置与电机水套外壳端面沟槽相对应，形成电机轴承和减速器轴承的轴承冷却通道。内水套外壁上螺旋线的尾端引导冷却液流入轴承冷却通道内，实现对电机轴承和减速器轴承的冷却。
所述的电机水道外壳和内水套焊接形成的内部腔体用于安装驱动电机模块的电机腔，减速器外壳形成用于安装减速器模块齿轴和齿轮油的减速器腔。
所述的电机腔和减速器腔之间通过油封与电机轴配合及电机转子轴的碗形塞形成密封隔离，防止减速器模块的齿轮油进入驱动电机模块。
所述的驱动电机模块和减速器模块通过花键连接传递扭矩，所述的花键位于减速器模块腔内并通过齿轮油润滑，壳体外壳与端盖组件共同围绕构成用于安装控制器模块的畸零空间。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为电机模块、控制器模块、减速器模块分解示意图；
图3为电驱动总成结构剖视图
图4为一体式壳体示意图；
图5为内水套示意图
图6为壳体外壳示意图
图7为电机冷却水道和轴承冷却水道示意图
图8为驱动电机模块分解示意图
图9为减速器模块分解示意图；
图10为控制器分解示意图；
图11为集成控制连接示意图；
图12为控制器母排与三相铜排连接示意图；
图13为电机端子与三相铜排连接示意图；
图14为电驻车执行器安装位置示意图；
图15为电驻车模块棘爪安装位置示意图；
图16为冷却液入口示意图；
图17为冷却液经水冷板通过连接水管进入电机冷却通道示意图；
图18为电机冷却液流动示意图；
图19为冷却液从电机冷却通道流入轴承冷却通道
图20为冷却液出口示意图；
图中：1驱动电机模块、2减速器模块、3控制器模块、4电驻车执行器、5壳体外壳、6电机定子总成、7内水套、8电机转子总成、9电机转子轴、10端盖组件、11旋变保护盖、12控制器壳体、13薄膜电容模块、14水冷板组件、15 IGBT模块、16控制板组件、17上盖板、18三相铜排、19后壳体、20导油槽、21输入轴垫片、22导油嘴、23输入轴总成、24转接铜排组件、25中间轴总成、26差速器总成、27进水嘴、28机械棘轮棘爪结构、29出水嘴、30连接水管、31低压线束、501电机水道外壳、502减速器外壳、1601驱动电机控制单元、1602电驻车控制单元、32电机转子轴33碗形塞、34油封。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实施例包含：一体式主壳体及设置于其内部的驱动电机模块1、减速器模块2、控制器模块3以及一体化冷却水道，其安装顺序为，先安装驱动电机模块1，再安装减速器模块2、控制器模块3。
如图4所示，所述的一体式主壳体包括：壳体外壳5和内水套7，壳体外壳5进一步包括电机水道外壳501和减速器外壳502，内水套7的外壁上设置有螺旋线环绕的槽道，同时在螺旋线的槽道上设置有轴向凸起701，增大冷却液的湍流面积，加强冷却能力。
如图5所示，内水套7的端面设置环形沟槽702，其位置与电机水套外壳501端面沟槽相对应。
如图6所示，电机水套外壳501的端面设置有沟槽501A。
如图7所示，壳体外壳5和内水套7通过摩擦焊连接在一起，形成电机冷却通道A和轴承冷却通道B。内水套7外壁上螺旋线的尾端引导冷却液流入轴承冷却通道内，实现对电机轴承和减速器轴承的冷却。
如图8和图9所示，所述的电机水道外壳501和内水套7焊接形成的内部腔体用于安装驱动电机模块的电机腔，减速器外壳形成用于安装减速器模块齿轴和齿轮油的减速器腔。
如图3所示，所述的驱动电机模块1和减速器模块2通过花键连接传递扭矩，所述的花键位于减速器模块腔内并通过齿轮油润滑，
所述的端盖组件10具体通过螺栓紧固于电机水道外壳501的端面，该端盖组件10包括：端盖、旋变保护盖11及设置于端盖上的高压互锁、旋变定子。
所述的电机水道外壳501呈圆柱形。
如图8所示，所述的驱动电机模块1包括：设置于一体式主壳体的电机腔内的电机定子总成6和电机转子总成8，其中：电机定子总成6通过热套的形式设置于内水套7内部的圆柱形电机腔内。
所述的电机转子总成8包括：电机转子轴总成9和硅钢片，其中：电机转子轴总成9一端通过电机前轴承设置于壳体外壳5内，另一端通过电机后轴承设置于端盖组件10内。
所述的电机转子轴总成9包括电机轴、电机前轴承、电机后轴承及旋变转子，电机轴的输出端设有外花键。
如图3所示，所述的驱动电机模块1的电机转子轴32采用空心轴设计，使用一体式冷旋锻制造，可以有效降低质量，提高刚度。
所述的电机腔和减速器腔之间通过油封34与电机转子轴32配合及电机转子轴32的碗形塞33形成密封隔离，防止减速器模块的齿轮油进入驱动电机模块。
如图9所示，所述的减速器模块2包括：输入轴总成23、中间轴总成25、差速器总成26、垫片21、导油槽20、导油嘴22和后壳体19，其中：驱动电机模块1与减速器模块2通过油封34和碗形塞33实现两个腔体的隔离以保证齿轮油不会流入驱动电机模块1，输入轴总成23的内孔设有与电机轴外花键啮合的内花键以实现将电机的扭矩传递到减速器模块2，输入轴总成23、中间轴总成25、差速器总成26通过齿轮相互啮合传递扭矩，并通过其两端的轴承分别设置于减速器外壳502及后壳体19内。
如图10所示，所述的控制器模块3通过螺栓固定设置于畸零空间内，有效降低了总成高度，减少总成体积，该控制器模块3包括：控制器壳体12及其控制器上盖板17、设置于控制器壳体12内部的薄膜电容模块13、水冷板组件14、IGBT模块15、控制板组件16、三相铜排18、转接铜排组件24及控制器上盖板17，其中：薄膜电容模块13通过螺栓紧固于控制器壳体12上，水冷板组件14位于薄膜电容模块13和IGBT模块15之间以实现同时对薄膜电容模块13和薄膜电容15的冷却，控制板组件16与IGBT模块15相连并设置于控制器壳体12上，转接铜排组件24与IGBT模块15相连，三相铜排18与转接排组件24相连。
如图12和图13所示，所述的转接铜排组件24具体通过螺栓与三相铜排18一端紧固连接，三相铜排18的另一端与电机定子总成6通过螺栓连接，通过三相铜排18实现了驱动电机模块1和控制器模块3的连接。
如图11所示，所述的控制板组件16包括：驱动电机控制单元1601及电驻车控制单元1602，其中：驱动电机控制单元1601与IGBT模块15通过排线连接；电驻车控制单元1602通过低压线束31与电驻车执行器4连接，从而实现一体式集成控制。
如图14和图15所示，所述的驱动电机模块1上进一步设有电驻车模块，该电驻车模块包括：电驻车执行器4及机械棘轮棘爪结构28，其中：机械棘轮棘爪结构28通过螺栓紧固于壳体外壳5的减速器外壳502内，驻车齿布置在减速器输入轴总成23上，电驻车执行器4通过螺栓紧固于减速器后壳体19上。
如图16至图20所示，所述的一体式冷却水道包括：控制器冷却水道和电机冷却水道和轴承冷却通道，其中：控制器冷却水道的输入端设有进水嘴27，电机冷却水道的输出端设有出水嘴29。
所述的控制器冷却水道包括：水冷板组件14和连接水管30，其中：进水嘴27通过螺栓紧固于水冷板组件14的进水端，连接水管30一端通过密封圈与水冷板组件14的出水端连接，另一端通过密封圈与电机冷却水道的进水口连接。
所述的电机冷却水道和轴承冷却通道包括内水套7与电机水道外壳501，其中：出水嘴29通过螺栓紧固于电机水道外壳501上。
如图16所示，本装置工作时，冷却液通过进水嘴27进入，首先流经水冷板组件14冷却薄膜电容模块13和IGBT模块15，再通过连接水管30进入电机冷却水道，如图18所示，在电机冷却水道的螺旋线内流动，实现对驱动电机模块1的冷却，如图19所示，冷却水从电机冷却水道流入轴承冷却通道，最后通过出水嘴29流出，如图20所示。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (9)

1.一种三合一电驱动总成结构，其特征在于，包括：一体式主壳体及设置于其内部的驱动电机模块、减速器模块、控制器模块以及一体化冷却水道，其中：驱动电机模块与减速器模块之间通过花键连接，控制器模块与驱动电机模块通过三相铜排连接；
所述的控制器模块包括：IGBT模块和与之相连的控制板组件；
所述的控制板组件包括：驱动电机控制单元及电驻车控制单元，其中：驱动电机控制单元与IGBT模块通过排线连接；电驻车控制单元通过低压线束与电驻车执行器连接，从而实现集成控制。
2.根据权利要求1所述的三合一电驱动总成结构，其特征是，所述的一体化冷却水道包括：控制器冷却水道和与之相连的电机冷却水道、轴承冷却水道，冷却液依次流经控制器冷却水道、连接水管、电机冷却水道和轴承冷却水道实现对控制器模块及驱动电机模块及轴承的冷却。
3.根据权利要求1所述的三合一电驱动总成结构，其特征是，所述的一体式主壳体包括：壳体外壳、端盖组件和内水套，其中：壳体外壳与端盖组件相连且构成用于安装控制器模块的畸零空间。
4.根据权利要求3所述的三合一电驱动总成结构，其特征是，所述的壳体外壳包括：电机水道外壳和减速器外壳，其中：电机水道外壳和内水套形成用于安装驱动电机模块的电机腔，减速器外壳形成用于安装减速器模块齿轴和齿轮油的减速器腔，两个腔体之间通过油封与电机轴配合及电机转子轴的碗形塞形成密封隔离，用于连接驱动电机模块与减速器模块的花键位于减速器模块腔内并通过齿轮油润滑。
5.根据权利要求4所述的三合一电驱动总成结构，其特征是，所述的内水套的外壁上设置有螺旋线环绕的槽道；所述的电机水道外壳呈圆柱形。
6.根据权利要求1所述的三合一电驱动总成结构，其特征是，所述的减速器模块具体包括：输入轴总成、中间轴总成、差速器总成、垫片、导油槽、导油嘴和后壳体，其中：驱动电机模块与减速器模块通过油封实现两个腔体的隔离以保证齿轮油不会流入驱动电机模块，输入轴总成的内孔设有与电机轴外花键啮合的内花键以实现将电机的扭矩传递到减速器模块，输入轴总成、中间轴总成、差速器总成通过齿轮相互啮合传递扭矩，并通过其两端的轴承分别设置于减速器外壳及后壳体内。
7.根据权利要求1所述的三合一电驱动总成结构，其特征是，所述的控制器模块具体包括：控制器壳体及其控制器上盖板、设置于控制器壳体内部的薄膜电容模块、水冷板组件、IGBT模块、控制板组件、三相铜排、转接铜排组件及控制器上盖板，其中：薄膜电容模块通过螺栓紧固于控制器壳体上，水冷板组件位于薄膜电容模块和IGBT模块之间以实现同时对薄膜电容模块和薄膜电容的冷却，控制板组件与IGBT模块相连并设置于控制器壳体上，转接铜排组件与IGBT模块相连，三相铜排与转接排组件相连。
8.根据权利要求1所述的三合一电驱动总成结构，其特征是，所述的驱动电机模块包括：设置于一体式主壳体的电机腔内的电机定子总成和电机转子总成，其中：电机定子总成通过热套的形式设置于内水套内部的圆柱形电机腔内；
所述的电机转子总成包括：电机转子轴总成和硅钢片，其中：电机转子轴总成一端通过电机前轴承设置于壳体外壳内，另一端通过电机后轴承设置于端盖组件内；
所述的电机转子轴总成包括电机轴、电机前轴承、电机后轴承及旋变转子，电机轴的输出端设有外花键；
所述的驱动电机模块的电机转子轴采用空心轴设计，使用一体式冷旋锻制造，可以有效降低质量，提高刚度；
所述的电机腔和减速器腔之间通过油封与电机转子轴配合及电机转子轴的碗形塞形成密封隔离，防止减速器模块的齿轮油进入驱动电机模块；
所述的驱动电机模块上进一步设有电驻车模块，该电驻车模块包括：电驻车执行器及机械棘轮棘爪结构，其中：机械棘轮棘爪结构通过螺栓紧固于壳体外壳的减速器外壳内，驻车齿布置在减速器输入轴总成上，电驻车执行器通过螺栓紧固于减速器后壳体上。
9.根据权利要求1所述的三合一电驱动总成结构，其特征是，所述的一体式冷却水道包括：控制器冷却水道、电机冷却水道和轴承冷却通道，其中：控制器冷却水道的输入端设有进水嘴，电机冷却水道的输出端设有出水嘴；
所述的控制器冷却水道包括：水冷板组件和连接水管，其中：进水嘴通过螺栓紧固于水冷板组件的进水端，连接水管一端通过密封圈与水冷板组件的出水端连接，另一端通过密封圈与电机冷却水道的进水口连接；
所述的电机冷却水道包括内水套与电机水道外壳，其中：出水嘴通过螺栓紧固于电机水道外壳上。
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