CN112594357B - 一种油冷深度集成电驱系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油冷深度集成电驱系统，属于电驱系统技术领域，包括电机、电机控制器、热交换器、电子油泵、滤清器和减速器，所述电机与减速器采用共腔设计，所述电机控制器平铺在电机与减速器之间，所述热交换器设置在减速器与电机控制器之间，所述电子油泵和滤清器分别设置在电机回油管道的两侧。本发明采用共腔设计将电机与减速器集成为一体，使整个电驱系统结构紧凑、体积小、重量轻，有利于减少材料、降低成本；同时在减速器与电机之间设计主动冷却循环系统，该系统使得减速器和电机在润滑油的流动下，能充分有效的对发热零部件进行散热，提升驱动系统的可靠性。

Description

一种油冷深度集成电驱系统
技术领域
本发明涉及电驱系统技术领域，更具体地说，涉及一种油冷深度集成电驱系统。
背景技术
新能源汽车电驱动系统在行业内普遍为分体式（即驱动电机、减速器、控制器分别为单独组件），或非深度集成式（即通过机械联接为一个整体），这种集成方式并不能有效减少零部件，从而轻量化设计难以从根本上解决，导致电驱系统的成本和重量居高不下，缺少市场竞争力。行业内最高转速多在12000rmp左右，只有极少数厂家的产品能达到14000rpm-16000rpm，制约高转速化的主要因素，一是高转速对轴承的寿命的要求很高，二是高转速则要求电机磁场的变换频率高，对应的定转子铁损大幅提高，给电机散热带来更大的挑战；而少数满足16000rpm及以上高转速轴承均为陶瓷求轴承，成本较高；行业内电驱动主要以液冷方式冷却，即在电机机壳中加工出流道，让冷却水在机壳流道中循环流动，以此来带走电机定子产生的热量；这种间接散热方式：铜线热量通过漆包线的漆膜传导给槽绝缘纸，再到定子铁心、机壳水道，最后通过机壳中间的冷却液带走热量，每一层的热传递均有较大的接触热阻，导致散热效率较低；在功率相同的情况下，转速越高扭矩就越小，驱动电机的有效电磁材料用量就会减小，新能源乘用车一般通过减速器对电机输出进行降速增扭，减速比国内普遍为7-9左右，轮边转速一定，则较小的速比制约驱动电机提高转速，从而无法减少电机的材料。
现有的分体式或非集成式电驱系统为堆积木式的机械式配装，紧凑性差，体积大，重量大，功率质量密度或功率体积密度小，成本高；低转速，在功率相同的情况下就需要更大的转矩，则需要更多的电磁材料，重量与成本都无法降低，竞争力低下；机壳液冷散热效率低，传统常用的螺旋式/轴向S型式均无法显著的改善散热；小速比减速器制约驱动电机的轻量化、低成本设计，难以满足日益最求低成本，高功率密度的市场需求。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种油冷深度集成电驱系统，具备结构紧凑体积小，散热性能优异的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种油冷深度集成电驱系统，包括电机、电机控制器、热交换器、电子油泵、滤清器和减速器，所述电机与减速器采用共腔设计，所述电机控制器平铺在电机与减速器之间，所述热交换器设置在减速器与电机控制器之间，所述电子油泵和滤清器分别设置在电机回油管道的两侧。
所述减速器右壳体内侧设有右壳体流道、右壳体热交换器进口和右壳体转子流路进口，其中，右壳体流道与滤清器相连通，右壳体热交换器进口与右壳体流道相连通。
所述减速器左壳体内侧设有左壳体热交换器进口、热交换器出口、左壳体定子流路进口和左壳体转子流路进口，其中，左壳体热交换器进口与右壳体热交换器进口密封连接，且左壳体热交换器进口与热交换器相连通，热交换器出口通过左壳体流道与左壳体定子流路进口和左壳体转子流路进口相连通，且左壳体转子流路进口与右壳体转子流路进口密封连接。
所述电机的转子部分包括电机转轴和安装在电机转子两侧的转子左端板及转子右端板，其中，电机转轴与减速器输入轴相连接，减速器输入轴与电机转轴上开设有轴向连通的内孔，且减速器输入轴的内孔还与右壳体转子流路进口相连通；电机转轴两端各开有一径向的转轴甩油孔，转子左端板及转子右端板上均设有与转轴甩油孔相连通的油道。
所述电机的定子部分包括定子铁心和嵌设在定子铁心内的定子绕组，所述定子绕组分为非出线端绕组和出线端绕组，其中，非出线端绕组上套设有非出线端集油环，出线端绕组上套设有出线端集油环，出线端集油环及出线端集油环上均开设有喷油孔。
所述电机的机壳上设置有非出线端进油孔、出线端回油孔和非出线端回油孔，其中，非出线端进油孔与左壳体定子流路进口相连通，出线端回油孔和非出线端回油孔分别通过回油管与设置在减速器腔体底部的油池相连通，所述油池与电子油泵相连通。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本发明油冷电驱系统为深度集成系统，其中的电机与减速器采用共腔设计，减少了电机与减速器之间的连接件，结构紧凑、重量轻，能有效降低材料成本；
（2）本发明油冷电驱系统采用共腔油冷方式，减速器与电机共用一套冷却系统，简化了冷却流道，散热能耗低，同时相比较于水冷的间接冷却，本发明能够直接对电机转子和定子进行冷却，散热效果更好。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明另一角度的整体结构示意图；
图3是本发明中减速器右壳体的内部结构示意图；
图4是本发明中减速器左壳体的内部结构示意图；
图5是图4的主视图；
图6是本发明转子流路的剖面结构示意图；
图7是本发明定子流路的剖面结构示意图。
图中：1－电机；2－电机控制器；3－热交换器；4－电子油泵；5－滤清器；6－减速器；7－右壳体流道；8－右壳体热交换器进口；9－左壳体热交换器进口；10－热交换器出口；11－左壳体定子流路进口；12－左壳体转子流路进口；13－右壳体转子流路进口；14－减速器输入轴；15－电机转轴；16－转轴甩油孔；17－转子左端板；18－转子右端板；19－出线端回油孔；20－非出线端进油孔；21－非出线端集油环；22－非出线端绕组；23－定子铁心；24－出线端集油环；25－出线端绕组；26－非出线端回油孔；27－油池。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
如图1和图2所示，本发明提供的一种油冷深度集成电驱系统，包括电机1、电机控制器2、热交换器3、电子油泵4、滤清器5和减速器6，所述电机1与减速器6采用共腔设计，所述电机控制器2平铺在电机1与减速器6之间，所述热交换器3设置在减速器6与电机控制器2之间，所述电子油泵4和滤清器5分别设置在电机1回油管道的两侧。
如图3所示，所述减速器6右壳体内侧设有右壳体流道7、右壳体热交换器进口8和右壳体转子流路进口13，其中，右壳体流道7与滤清器5相连通，右壳体热交换器进口8与右壳体流道7相连通。
如图4和图5所示，所述减速器6左壳体内侧设有左壳体热交换器进口9、热交换器出口10、左壳体定子流路进口11和左壳体转子流路进口12，其中，左壳体热交换器进口9与右壳体热交换器进口8密封连接，且左壳体热交换器进口9与热交换器3相连通，热交换器出口10通过左壳体流道（图5中箭头所示）与左壳体定子流路进口11和左壳体转子流路进口12相连通，且左壳体转子流路进口12与右壳体转子流路进口13密封连接。
如图6和图7所示，所述电机1转子部分包括电机转轴15和安装在电机转子两侧的转子左端板17及转子右端板18，其中，电机转轴15与减速器输入轴14相连接，减速器输入轴14与电机转轴15上开设有轴向连通的内孔（图6中向右箭头所示），且减速器输入轴14的内孔还与右壳体转子流路进口13相连通；电机转轴15两端各开有一径向的转轴甩油孔16，转子左端板17及转子右端板18上均设有与转轴甩油孔16相连通的油道（图6中向下箭头所示）；所述电机1定子部分包括定子铁心23和嵌设在定子铁心23内的定子绕组，所述定子绕组分为非出线端绕组22和出线端绕组25，其中，非出线端绕组22上套设有非出线端集油环21，出线端绕组25上套设有出线端集油环24，出线端集油环21及出线端集油环24上均开设有喷油孔；所述电机1机壳上设置有非出线端进油孔20、出线端回油孔19和非出线端回油孔26，其中，非出线端进油孔20与左壳体定子流路进口11相连通，出线端回油孔19和非出线端回油孔26分别通过回油管（图6中向左箭头所示）与设置在减速器6腔体底部的油池27相连通，所述油池27与电子油泵4相连通。
本发明采用共腔设计将电机1与减速器6集成为一体，使整个电驱系统结构紧凑、体积小、重量轻，有利于减少材料、降低成本；同时在减速器6与电机1之间设计主动冷却循环系统，该系统使得减速器6和电机1在润滑油的流动下，能充分有效的对发热零部件进行散热，提升驱动系统的可靠性。
该主动冷却循环系统的工作原理如下：
油池27的润滑油通过电子油泵4抽取进入滤清器5过滤，确保润滑油的洁净度，通过右壳体流道7输送，进入右壳体热交换器进口8，再进入左壳体热交换器进口9，润滑油从左壳体热交换器进口9进入热交换器3，热交换器3对润滑油进行冷却，冷却后的润滑油从热交换器出口10进入左壳体流道，随后流体分为两路，一路进入左壳体定子流路进口11，另外一路进入左壳体转子流路进口12。
转子流路：润滑油从左壳体转子流路进口12进入右壳体转子流路进口13，经过减速器输入轴14的内孔，进入电机转轴15的内孔，电机1工作状态下转子旋转，将润滑油通过转轴甩油孔16进入转子左端板17和转子右端板18的油道将油甩出，对电机转子进行冷却，之后润滑油在离心力作用下飞溅到非出线端绕组22和出线端绕组25上，对电机绕组进行冷却，最后在重力作用下滴落回流，两侧分流通过非出线端回油孔26和出线端回油孔19回流到油池27。
定子流路：润滑油从左壳体定子流路进口11进入，经过非出线端进油孔20，随后分为两路，一路通过非出线端集油环21上的喷油孔将润滑油喷淋到非出线端绕组22上，对非出线端绕组22进行冷却，最后在重力作用下通过非出线端回油孔26流回油池27；另外一路穿过定子铁心23内部的流道，对定子铁心23散热，随后进入出线端集油环24，通过出线端集油环24上的喷油孔将润滑油喷淋到出线端绕组25上，对出线端绕组25进行冷却，最后在重力作用下通过出线端回油孔19回流到油池27。

Claims (4)

1.一种油冷深度集成电驱系统，包括电机、电机控制器、热交换器、电子油泵、滤清器和减速器，其特征在于：所述电机与减速器采用共腔设计，所述电机控制器平铺在电机与减速器之间，所述热交换器设置在减速器与电机控制器之间，所述电子油泵和滤清器分别设置在电机回油管道的两侧；所述减速器右壳体内侧设有右壳体流道、右壳体热交换器进口和右壳体转子流路进口，其中，右壳体流道与滤清器相连通，右壳体热交换器进口与右壳体流道相连通；所述减速器左壳体内侧设有左壳体热交换器进口、热交换器出口、左壳体定子流路进口和左壳体转子流路进口，其中，左壳体热交换器进口与右壳体热交换器进口密封连接，且左壳体热交换器进口与热交换器相连通，热交换器出口通过左壳体流道与左壳体定子流路进口和左壳体转子流路进口相连通，且左壳体转子流路进口与右壳体转子流路进口密封连接。
2.根据权利要求1所述的油冷深度集成电驱系统，其特征在于：所述电机的转子部分包括电机转轴和安装在电机转子两侧的转子左端板及转子右端板，其中，电机转轴与减速器输入轴相连接，减速器输入轴与电机转轴上开设有轴向连通的内孔，且减速器输入轴的内孔还与右壳体转子流路进口相连通；电机转轴两端各开有一径向的转轴甩油孔，转子左端板及转子右端板上均设有与转轴甩油孔相连通的油道。
3.根据权利要求2所述的油冷深度集成电驱系统，其特征在于：所述电机的定子部分包括定子铁心和嵌设在定子铁心内的定子绕组，所述定子绕组分为非出线端绕组和出线端绕组，其中，非出线端绕组上套设有非出线端集油环，出线端绕组上套设有出线端集油环，出线端集油环及出线端集油环上均开设有喷油孔。
4.根据权利要求3所述的油冷深度集成电驱系统，其特征在于：所述电机的机壳上设置有非出线端进油孔、出线端回油孔和非出线端回油孔，其中，非出线端进油孔与左壳体定子流路进口相连通，出线端回油孔和非出线端回油孔分别通过回油管与设置在减速器腔体底部的油池相连通，所述油池与电子油泵相连通。
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