CN209299078U - 一种深度集成的电驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种深度集成的电驱动系统，包括一体式集成的电机模块、电机控制器模块、变速箱模块；电机模块的电机壳体采用电机水套外套和电机水套内套搅拌摩擦焊接成一体；电机控制器模块包括MOSFET模块、直流滤波模块、MOSFET水冷板、控制板、三相铜排和电机控制器盖体总成；变速箱模块包括输入轴总成、中间轴总成、差速器总成、驻车机构和变速箱盖体总成；电机模块和电机控制器模块采用集成式冷却水道。该套电驱动系统将电机、电机控制器、变速箱集成于一体，电机控制器采用MOSFET模块集成，减小了体积，电机和电机控制器采用设置于内部的三相铜排连接，并且采用集成式冷却水道，无需外部进行高低压线束和冷却水管的连接，可靠性高，成本低，物流运输方便。

Description

一种深度集成的电驱动系统

技术领域

本实用新型属于作业、运输领域，涉及电动车辆动力装置，特别涉及一种深度集成的电驱动系统。

背景技术

传统的电驱动系统是将电机和变速箱通过连接到一起，电机控制器模块单独放置，且其体积较大。为制造水道，水冷电机壳体采用沙模一体式铸造工艺制造，电机和电机控制器通过外部高压线束连接到一起，电机和电机控制器的冷却水通过外部的水管实现串联冷却，电机的低压信号通过低压线束与电机控制器进行连接。

由于需要冷却电机定子，则电机壳体内需设有冷却水道，故电机壳体大部分采用的是低压浇注消失模工艺，其制造效率低，且容易产生缩孔。电机、电机控制器、减速箱作为独立的部件，需要额外设计机械、电气、水路连接特征，导致传统的电驱动系统体积大，重量重，集成度低，且成本高。

实用新型内容

本实用新型针对上述问题，提供一种深度集成的电驱动系统。

本实用新型的目的可以通过下述技术方案来实现：一种深度集成的电驱动系统，包括一体式集成的电机模块、电机控制器模块、变速箱模块；所述电机模块包括电机壳体、电机定子总成、电机转子总成和电机后端盖总成，所述电机壳体包括电机外壳和电机水套内套，电机外壳分为电机水套外套部、电机控制器壳体部和变速箱壳体部，所述电机水套外套部和电机水套内套通过搅拌摩擦焊接成一体，所述电机定子总成安装于电机水套内套内，电机转子总成安装于电机定子总成内，所述电机后端盖连接于电机水套外套部上；所述电机控制器模块包括MOSFET模块、直流滤波模块、MOSFET水冷板、控制板、三相铜排和电机控制器盖体总成，所述直流滤波模块和MOSFET水冷板安装在MOSFET模块上，并一同组成电机控制器功率板总成，所述电机控制器功率板总成安装于电机控制器壳体部内，所述控制板安装于电机控制器盖体总成内，控制板与MOSFET模块通过排线相连接，所述电机控制器盖体总成连接于电机控制器壳体部上，并一同组成电机控制器模块的壳体，所述三相铜排安装于电机控制器模块的壳体内，三相铜排连接控制板和电机定子总成；所述变速箱模块包括输入轴总成、中间轴总成、差速器总成、驻车机构和变速箱盖体总成，所述输入轴总成、中间轴总成、差速器总成通过齿轮相啮合，并通过变速箱壳体部内的轴承孔定位安装于变速箱壳体部内，所述驻车机构安装于变速箱盖体总成上，所述变速箱盖体总成连接于变速箱壳体部上，并一同组成变速箱模块的壳体；其中，所述电机模块和电机控制器模块采用集成式冷却水道，所述集成式冷却水道包括电机冷却水道、电机控制器冷却水道、进水口和出水口，所述电机水套内套的外壁上设有呈螺旋线环绕状设置的冷却槽道，电机水套的电机水套外套部内壁与电机水套内套外壁的冷却槽道组成电机冷却水道，所述电机控制器壳体部的内壁与MOSFETS水冷板组成电机控制器冷却水道，所述电机外壳的外壁开设有进水口和出水口，所述进水口、电机控制器冷却水道、电机冷却水道和出水口依次连通。

进一步地，所述电机转子总成包括电机转子轴，所述电机后端盖总成包括电机后端盖及安装于电机后端盖上的高压互锁开关和电机旋变；所述电机转子轴的两端分别通过轴承定位安装于电机水套外套部内，电机转子轴的一端安装于电机水套外套部上，电机转子轴的另一端安装于电机后端盖上；所述电机旋变定子安装于电机后端盖上，电机旋变转子安装于电机转子轴的另一端上。更进一步地，所述电机旋变定子的线束接插件、高压互锁开关的线束接插件、电机定子总成的温度传感器线束接插件连接于控制板上。

进一步地，所述电机模块还包括观察窗盖板，所述观察窗盖板连接于电机后端盖上。

进一步地，所述电机控制器模块还包括高压观察窗，所述高压观察窗连接于电机控制器盖体总成上。

进一步地，所述驻车机构包括齿形板总成、驻车操纵杆总成、制动器、导向器、棘爪、压板、换挡止动销、换挡摇臂，所述输入轴总成上设有驻车齿轮。

进一步地，所述集成式冷却水道还包括第一连通冷却水道和第二连通冷却水道，所述电机水套外套部内开设第一连通冷却水道和第二连通冷却水道，所述第一连通冷却水道连通进水口和电机控制器冷却水道，所述第二连通冷却水道连通电机控制器冷却水道和电机冷却水道。

进一步地，所述进水口和出水口上均安装有水管接头。

进一步地，所述控制板上设有低压信号接插件，所述电机控制器壳体部上设有与低压信号接插件相对应的接口。

进一步地，所述MOSFET模块上设有直流母线连接点，所述电机控制器模块的壳体上开设有直流母线连接孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：该套电驱动系统将电机、电机控制器、变速箱集成于一体，结构紧凑，体积小，重量轻，集成度高。电机控制器采用MOSFET模块集成，相对于传统的电机控制器，其体积大大减小，电机壳体的水冷外套和水冷内套采用分别压铸，再通过搅拌摩擦焊连接到一起，搅拌摩擦焊工艺无污染、无烟尘、成本低，焊接区域残余应力低，焊件不易变形。而且电机和电机控制器采用设置于电驱动系统内部的三相铜排连接，并且采用集成式冷却水道，无需外部进行高低压线束和冷却水管的连接，可靠性高，成本低，物流运输方便。

附图说明

图1为电驱动系统的整体结构示意图。

图2为电驱动系统中的电机模块、电机控制器模块、变速箱模块的分解示意图。

图3为电驱动系统内部结构的剖视图。

图4为电机模块的分解示意图。

图5为电机模块中的电机水套外套和电机水套内套搅拌摩擦焊的焊点位置示意图。

图6为电机控制器模块的分解示意图。

图7为电机控制器模块中的直流滤波模块的布置示意图。

图8为电机控制器模块中的MOSFET水冷板的布置示意图。

图9为电机控制器模块中的电机控制器排线母端和电机控制器排线公端的连接示意图。

图10和图11为电机控制模块中的线束接插连接示意图。

图12为变速箱模块的分解示意图。

图13和图14为变速箱模块中的驻车机构的结构示意图。

图15为变速箱模块中的变速箱盖体总成外侧的结构示意图。

图16至18为电机模块和电机控制器的集成式冷却水道的流向示意图。

图中部件标号如下：

1电机模块

2电机控制器模块

3变速箱模块

4电机外壳

401电机水套外套部

402电机控制器壳体部

403变速箱壳体部

5电机水套内套

6电机定子总成

7电机转子总成

8电机转子硅钢片

9电机转子轴总成

10电机旋变定子

11电机旋变转子

12电机后端盖总成

13观察窗盖板

14 MOSFET模块

15直流滤波模块

16 MOSFET水冷板

17控制板

18三相铜排

19电机控制器盖体总成

20高压观察窗

21 O型圈

22电机控制器功率板总成

23电机控制器排线母端

24电机控制器排线公端

25输入轴总成

26中间轴总成

27差速器总成

28导油嘴

29驻车机构

30变速箱盖体总成

31轴调整垫片

32中间轴调整垫片

33油封

34齿形板总成

35驻车操纵杆总成

36制动器

37导向器

38棘爪

39压板

40换挡止动销

41换挡摇臂

42驻车齿轮

43通气塞

44加油螺栓

45放油螺栓

46半轴油封

47电机冷却水道

48电机控制器冷却水道

49进水口

50出水口

51第一连通冷却水道

52第二连通冷却水道

53低压信号接插件

54直流母线连接孔

55直流母线连接点。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本实用新型。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本实用新型，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本实用新型的范围。

参见图1和图2，一种深度集成的电驱动系统，包括电机模块1、电机控制器模块2、变速箱模块3。

该套电驱动系统安装顺序为：先安装电机模块1各部件，再安装电机控制器模块2各部件，最后安装变速箱模块3各部件。

参见图3和图4，所述电机模块1包括电机壳体、电机定子总成6、电机转子总成7、电机后端盖总成12和观察窗盖板13。

所述电机壳体包括电机外壳4和电机水套内套5，电机外壳4分为电机水套外套部401、电机控制器壳体部402和变速箱壳体部403，所述电机水套外套部401作为电机外壳4的主体，电机水套外套部401呈圆筒状，电机水套外套部401的侧面设置电机控制器壳体部402，电机水套外套部401的一端端面设置变速箱壳体部403。所述电机水套内套5安装于电机壳体的电机水套外套部401内，电机外壳4和电机水套分别压铸成型，电机水套外套部401和电机水套内套5通过搅拌摩擦焊接成一体，焊点位置参见图5中的A处和B处，焊接后再通过机加工保证电机外壳4表面粗糙度要求，搅拌摩擦焊具有无污染、无烟尘、成本低的优点，而且焊接区域残余应力低，焊件不易变形。

所述电机定子总成6包括定子铁芯和定子绕组，电机定子总成6通过热套的方式沿电机水套内套5的轴向安装于电机水套内套5内，并通过电机水套内套5内部的阶梯面轴向定位。所述电机转子总成7包括电机转子硅钢片8和电机转子轴总成9，电机转子轴总成9包括电机转子轴和安装于电机转子轴两端的轴承，电机转子硅钢片8通过热套的方式安装于电机转子轴的中部，电机转子轴的两端分别通过轴承支撑而定位安装到电机外壳4内，电机转子轴的一端安装于电机外壳4上，电机转子轴的另一端用于安装于电机后端盖总成12上。所述电机后端盖总成12包括电机后端盖及安装于电机后端盖上的高压互锁开关、电机旋变定子10和电机旋变转子11，所述电机旋变转子11通过热套的方式安装于电机转子轴的另一端，所述电机后端盖通过螺栓锁紧到电机水套外套部401的另一端上，所述观察窗盖板13通过螺栓锁紧到电机后端盖上。

参见图3和图6，所述电机控制器模块2包括MOSFET模块14、直流滤波模块15、MOSFET水冷板16、控制板17、三相铜排18、电机控制器盖体总成19、高压观察窗20和O型圈21。

所述直流滤波模块15和MOSFET水冷板16通过螺栓安装在MOSFET模块14上组成电机控制器功率板总成22，直流滤波模块15的位置参见图7，MOSFET水冷板16的位置参见图8，MOSFET模块14上设置电机控制器排线母端23。安装时，预先将控制板17通过螺栓安装在电机控制器盖体总成19内，先将O型圈21安装到电机外壳4的电机控制器壳体部402内，再将电机控制器功率板总成22通过螺栓锁紧到电机控制器壳体部402内，将电机控制器排线公端24的两端分别接至控制板17和电机控制器排线母端23上，电机控制器排线母端23和电机控制器排线公端24的连接参见图3中的C处和图9。之后，将电机控制器盖体总成19通过螺栓锁紧到电机外壳4的电机控制器壳体部402上。接着，安装三相铜排18到电机外壳4的电机控制器壳体部402内，所述三相铜排18连接控制板17和电机模块1的电机定子总成6，其中，三相铜排18与控制板17连接侧的连接结构参见图10中的D处，三相铜排18与电机定子总成6连接侧的连接结构参见图11中的E处，通过将三相铜排18设置在电机外壳4内，实现了电机模块1和电机控制器模块2之间的高压传递，相比传统线束连接方案，该结构高度集成，减少了电驱动系统整体的体积，成本低，可靠性高，安装简单，物流运输方便。然后，安装电机旋变定子10的线束接插件、电机后端盖的高压互锁开关线束接插件、电机定子总成6的温度传感器线束接插件到控制板17上，电机旋变定子10线束接插件位置F、电机后端盖的高压互锁开关线束接插G、电机定子总成6的温度传感器线束接插位置H参见图10。最后，将高压观察窗20通过螺栓锁紧到电机控制器盖体总成19上。

参见图12，所述变速箱模块3包括输入轴总成25、中间轴总成26、差速器总成27、垫片、导油嘴28、驻车机构29和变速箱盖体总成30。先将油封33安装到电机外壳4的变速箱壳体部403内，实现变速箱和电机的分离，保证变速箱侧的油液不会传递到电机侧，再将输入轴总成25、中间轴总成26、差速器总成27通过齿轮啮合后同时安装到电机外壳4的变速箱壳体部403内，并通过变速箱壳体部403内的轴承孔定位，再将驻车机构29、通气塞43、垫片安装到变速箱盖体总成30上，其中，参见图13和图14，驻车机构29包括齿形板总成34、驻车操纵杆总成35、制动器36、导向器37、棘爪38、压板39、换挡止动销40、换挡摇臂41，垫片包括输入轴调整垫片31和中间轴调整垫片3231，通过换挡摇臂41控制棘爪38来实现P、R、N、D四个档位的切换，驻车齿轮42则安装在输入轴总成25上，该套驻车机构29结构简单，可靠性高，成本低，效率高。最后，参见图15，将变速箱盖体总成30通过螺栓锁紧到电机外壳4的变速箱壳体部403上，安装加油螺栓44和放油螺栓45到变速箱盖体总成30上，最后将左右两侧的半轴油封4633分别安装到电机外壳4的变速箱壳体部403和变速箱盖体总成30上。

该套电驱动系统的电机模块1和电机控制器模块2采用集成式冷却水道，所述集成式冷却水道包括电机冷却水道47、电机控制器冷却水道48、进水口49、出水口50、第一连通冷却水道51和第二连通冷却水道52。所述电机水套内套5的外壁上设有呈螺旋线环绕状设置的冷却槽道，电机水套的电机水套外套部401内壁与电机水套内套5外壁的冷却槽道组成电机冷却水道47；所述电机控制器壳体部402的内壁与MOSFETS水冷板组成电机控制器冷却水道48；所述电机水套外套部401的外壁两侧分别开设有进水口49和出水口50，所述进水口49和出水口50均安装有水管接头；所述电机水套外套部401内开设有第一连通冷却水道51和第二连通冷却水道52，所述第一连通冷却水道51连通进水口49和电机控制器冷却水道48，所述第二连通冷却水道52连通电机控制器冷却水道48和电机冷却水道47。

冷却液先冷却电机控制器模块2，再冷却电机模块1，参见图16，冷却液的流向由a→b→c→d。电机控制器的冷却参见图8、图16和图17，进入进水口49的冷却液先经过第一连通冷却水道51，从第一连通冷却水道51的与电机控制器壳体部402的连通口流至电机控制器冷却水道48，经过电机控制器冷却水道48，再从第二连通冷却水道52的与电机控制器壳体部402的连通口流至第二连通冷却水道52，之后进入电机冷却水道47。电机的冷却参见图18，电机冷却水道47内的冷却液呈螺旋式循环的流向，这种冷却方式很好地解决了电机在机电转换过程中的温升问题，大大提升了电机的效率和寿命，最后电机冷却水道47内的冷却液从出水口50流出。

该套电驱动系统低压信号接插件53见图5，高压传递路线见图10和图11，直流母线通过两侧直流母线连接孔54安装到电机控制器功率板总成22的直流母线连接点55处，通过MOSFET模块14传递到三相铜排18,由三相铜排18传递到电机定子总成6，再传递到电机转子总成7，从而驱动整个电驱动系统。相对于传统的电驱动系统，该套系统无外部的高压线束连接，体积更小，结构更紧凑，且安装简单，物流运输方便。

应当指出，对于经充分说明的本实用新型来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本实用新型的说明，而不是对本实用新型的限制。总之，本实用新型的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (10)

1.一种深度集成的电驱动系统，其特征在于，包括一体式集成的电机模块、电机控制器模块、变速箱模块；

所述电机模块包括电机壳体、电机定子总成、电机转子总成和电机后端盖总成，所述电机壳体包括电机外壳和电机水套内套，电机外壳分为电机水套外套部、电机控制器壳体部和变速箱壳体部，所述电机水套外套部和电机水套内套通过搅拌摩擦焊接成一体，所述电机定子总成安装于电机水套内套内，电机转子总成安装于电机定子总成内，所述电机后端盖连接于电机水套外套部上；

所述电机控制器模块包括MOSFET模块、直流滤波模块、MOSFET水冷板、控制板、三相铜排和电机控制器盖体总成，所述直流滤波模块和MOSFET水冷板安装在MOSFET模块上，并一同组成电机控制器功率板总成，所述电机控制器功率板总成安装于电机控制器壳体部内，所述控制板安装于电机控制器盖体总成内，控制板与MOSFET模块通过排线相连接，所述电机控制器盖体总成连接于电机控制器壳体部上，并一同组成电机控制器模块的壳体，所述三相铜排安装于电机控制器模块的壳体内，三相铜排连接控制板和电机定子总成；

所述变速箱模块包括输入轴总成、中间轴总成、差速器总成、驻车机构和变速箱盖体总成，所述输入轴总成、中间轴总成、差速器总成通过齿轮相啮合，并通过变速箱壳体部内的轴承孔定位安装于变速箱壳体部内，所述驻车机构安装于变速箱盖体总成上，所述变速箱盖体总成连接于变速箱壳体部上，并一同组成变速箱模块的壳体；

其中，所述电机模块和电机控制器模块采用集成式冷却水道，所述集成式冷却水道包括电机冷却水道、电机控制器冷却水道、进水口和出水口，所述电机水套内套的外壁上设有呈螺旋线环绕状设置的冷却槽道，电机水套的电机水套外套部内壁与电机水套内套外壁的冷却槽道组成电机冷却水道，所述电机控制器壳体部的内壁与MOSFETS水冷板组成电机控制器冷却水道，所述电机外壳的外壁开设有进水口和出水口，所述进水口、电机控制器冷却水道、电机冷却水道和出水口依次连通。

2.根据权利要求1所述的深度集成的电驱动系统，其特征在于，所述电机转子总成包括电机转子轴，所述电机后端盖总成包括电机后端盖及安装于电机后端盖上的高压互锁开关和电机旋变；所述电机转子轴的两端分别通过轴承定位安装于电机水套外套部内，电机转子轴的一端安装于电机水套外套部上，电机转子轴的另一端安装于电机后端盖上；所述电机旋变定子安装于电机后端盖上，电机旋变转子安装于电机转子轴的另一端上。

3.根据权利要求2所述的深度集成的电驱动系统，其特征在于，所述电机旋变定子的线束接插件、高压互锁开关的线束接插件、电机定子总成的温度传感器线束接插件连接于控制板上。

4.根据权利要求1所述的深度集成的电驱动系统，其特征在于，所述电机模块还包括观察窗盖板，所述观察窗盖板连接于电机后端盖上。

5.根据权利要求1所述的深度集成的电驱动系统，其特征在于，所述电机控制器模块还包括高压观察窗，所述高压观察窗连接于电机控制器盖体总成上。

6.根据权利要求1所述的深度集成的电驱动系统，其特征在于，所述驻车机构包括齿形板总成、驻车操纵杆总成、制动器、导向器、棘爪、压板、换挡止动销、换挡摇臂，所述输入轴总成上设有驻车齿轮。

7.根据权利要求1所述的深度集成的电驱动系统，其特征在于，所述集成式冷却水道还包括第一连通冷却水道和第二连通冷却水道，所述电机水套外套部内开设第一连通冷却水道和第二连通冷却水道，所述第一连通冷却水道连通进水口和电机控制器冷却水道，所述第二连通冷却水道连通电机控制器冷却水道和电机冷却水道。

8.根据权利要求1所述的深度集成的电驱动系统，其特征在于，所述进水口和出水口上均安装有水管接头。

9.根据权利要求1所述的深度集成的电驱动系统，其特征在于，所述控制板上设有低压信号接插件，所述电机控制器壳体部上设有与低压信号接插件相对应的接口。

10.根据权利要求1所述的深度集成的电驱动系统，其特征在于，所述MOSFET模块上设有直流母线连接点，所述电机控制器模块的壳体上开设有直流母线连接孔。