电动汽车用集成驱动装置的制作方法

本实用新型涉及汽车领域，更具体地，涉及一种电动汽车用集成驱动装置。

背景技术：

随着气候变暖等环境保护问题的日益凸显，以电动汽车为代表的新能源汽车成为未来汽车的重要发展方向。电动汽车以车载直流电源(可充式蓄电池)为动力源，通过逆变器将车载直流电源的直流电转换为交流电后提供给电机，电机的转子轴将动力传递给变速箱后再驱动车轮行驶。

目前，大部分的电动汽车将变速箱和电机组装成一个整体，将逆变器和电机分开布置，使逆变器的交流输出端子和电机的交流输入端子通过多相电缆连接。这种逆变器和电机分开布置的连接方式，一方面，需要设计多相电缆的走线路径，电缆会占据车辆有限的内部布局空间并带来成本的提升，而且会增加电连接的接口数量，增加组装复杂度；另一方面，多相电缆的连接方式不稳定可靠，多相电缆的接头处容易随着车辆运行过程中的振动而发生松动，致使电动车辆使用过程中可能发生系统故障甚至出现危险。

相关技术中为克服逆变器和电机分开设置所带来的上述问题，采用了将变速箱直接安装在电机壳体的前端，将逆变器直接安装在电机壳体的后端，使逆变器的交流输出端子和电机的交流输入端子直接接触的方式连接，这样可以省略掉连接在电机和逆变器之间的多相电缆。但是，由于汽车内部的组装空间有限，依次连接的变速箱、电机和逆变器在轴向上占据较大的空间，这会给车辆其他设备的布置安装带来困难。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种结构更为紧凑以能够有效利用车辆内部组装空间的电动汽车用集成驱动装置。

本实用新型提供的电动汽车用集成驱动装置，包括：电机、变速箱和逆变器；电机包括：电机壳体，该电机壳体包括电机中壳体和封盖电机中壳体后端开口的电机后端盖；收容在电机壳体的内腔中的定子组件和转子组件；定子组件配置有交流输入端子；变速箱包括：变速箱壳体，变速箱壳体封盖电机中壳体的前端开口；安装在变速箱壳体内部的变速机构，变速机构的输入轴与转子组件的转子轴驱动联接；逆变器包括：逆变器壳体，逆变器壳体相对电机中壳体的外周壁设置，且通过多个第一紧固件与电机壳体、变速箱壳体分别连接；转换模块，收容在逆变器壳体的内腔中；转换模块配置有直流输入端子和交流输出端子，直流输入端子适于与车载电源电连接，交流输出端子与交流输入端子电连接。

进一步地，交流输出端子与交流输入端子直接接触。

进一步地，交流输入端子与电机后端盖相邻；电机后端盖对应交流输入端子的位置配置有安装口，且电机后端盖上可拆卸地安装有用于封闭安装口的盖板；电机壳体设置有插槽，交流输出端子穿过插槽进入电机壳体内部以与交流输入端子直接接触；交流输出端子和交流输入端子通过第二紧固件连接或者通过熔接、软钎焊、硬钎焊、铆接和弹性接触中的一种方式连接。

进一步地，电机壳体形成有第一冷却剂通道，逆变器壳体形成有第二冷却剂通道；第一冷却剂通道的出口与第二冷却剂通道的入口通过管道连接，或者，第一冷却剂通道的入口与第二冷却剂通道的出口通过管道连接。

进一步地，第一冷却剂通道包括：配置于电机中壳体的第一流道部，和配置于电机后端盖的第二流道部；第一冷却剂通道的入口和出口均配置于电机后端盖并与第二流道部相通；变速箱壳体封盖电机中壳体的前端开口的部分配置有第三冷却剂通道；第二流道部通过第一流道部与第三冷却剂通道流体地连接。

进一步地，第一流道部包括多个沿电机中壳体的周向间隔布置的直通道，各直通道的延伸方向平行于电机中壳体的轴向；第二流道部包括多个沿周向间隔分布的第一弧形通道；第三冷却剂通道包括多个沿周向间隔分布的第二弧形通道；各直通道的一端与上游的第一弧形通道或第二弧形通道连通，另一端与下游的第二弧形通道或第一弧形通道连通。

进一步地，电机中壳体与定子组件之间设置有导热胶层。

进一步地，转子轴的后端通过第一轴承组件由电机后端盖支承；转子轴的前端通过第二轴承组件由变速箱壳体支承。

进一步地，第二轴承组件包括：轴承座，由变速箱壳体支承并封装在由电机中壳体和变速箱壳体围成的空间内，且轴承座通过第三紧固件与变速箱壳体连接；套设在轴承座的内腔中的接地碳刷环、油封和轴承，接地碳刷环的内孔、油封的内孔和轴承的内孔分别与转子轴的外周配合；油封位于接地碳刷环和轴承之间，接地碳刷环相对于轴承更靠近第一轴承组件。

进一步地，轴承的外周直径和接地碳刷环的外周直径分别大于油封的外周直径；轴承座的内腔壁体上形成有：用于限制接地碳刷环向油封方向移动的第一台阶，用于限制油封向接地碳刷环方向移动的第二台阶，以及用于限制轴承的外圈向油封方向移动的第三台阶；转子轴上形成有第四台阶以及卡簧槽，卡簧槽中安装有卡簧，轴承的内圈位于第四台阶和卡簧之间；变速箱壳体上形成有用于接纳轴承座前端的凹部，轴承的外圈向背离油封方向的移动由凹部的端壁限制。

本实用新型的电动汽车用集成驱动装置，通过将变速箱壳体封盖电机中壳体的前端开口，使得变速箱壳体同时充当电机前端盖使用，即可以省去额外的电机前端盖部件，有利于降低该装置所需占据的轴向空间；将逆变器壳体面对电机中壳体的外周壁设置并与电机壳体、变速箱壳体连接，而不是将逆变器壳体设置在电机中壳体的后端，这样可以充分利用电机壳体与变速箱壳体之间相差的径向空间，不但有利于降低该集成驱动装置所需占据的轴向空间大小，还因充分利用了电机外部的径向空间，使得该集成驱动装置的结构更为紧凑合理，为其他零部件的布局腾出了更多的空间。

附图说明

下文将参考附图进一步描述本实用新型的实施例，在附图中：

图1示出了本实用新型实施例提供的电动汽车用集成驱动装置的立体图；

图2示出了本实用新型实施例提供的电动汽车用集成驱动装置的俯视图；

图3示出了本实用新型实施例提供的电动汽车用集成驱动装置的侧视图；

图4示意性示出了图3的A-A剖视图；以及，

图5示出了本实用新型实施例中的第一流道部、第二流道部和第三冷却剂通道的一种优选实施方式。

具体实施方式

参见图1至图4，示出了本实用新型实施例提供的电动汽车用集成驱动装置的结构。如图所示，该电动汽车用集成驱动装置(以下也简称为集成驱动装置)主要包括电机1、变速箱2和逆变器3。

其中，电机1主要包括电机壳体11、定子组件12和转子组件13。电机壳体11包括电机中壳体111和封盖在电机中壳体111后端开口的电机后端盖112，电机后端盖112例如通过螺栓与电机中壳体111紧固在一起。电机中壳体111通常为两端开口的环形结构，电机中壳体111的前端开口可以由电机前端盖封盖，或者优选地由变速箱壳体21封盖(也即，通过合理的结构设计，可以使变速箱壳体21同时用作电机前端盖使用)。定子组件12和转子组件13收容在电机壳体11的内腔中(主要位于电机中壳体111所形成的腔室内)。定子组件12配置有电机1的交流输入端子121，交流输入端子121通常布置在电机壳体11的后端。转子组件13具有从电机壳体11前端伸出的转子轴131，电机1通过转子轴131向外输出动力。

变速箱2包括变速箱壳体21(图中未完全示出变速箱2的壳体的全部结构)和安装在变速箱壳体21内部的变速机构(图中未示出)。如上所述，本实施例中变速箱壳体21优选地和电机中壳体111通过螺栓安装在一起，使变速箱壳体21同时作为电机前端盖使用，以起到封盖电机中壳体111的前端开口的作用，这样可以省略掉额外的电机前端盖部件，以降低电机和变速箱组装在一起时所需占据的轴向空间，并能够给其他零部件的布置腾出空间，还能够进一步降低该电动汽车用集成驱动装置的重量和成本。变速机构例如为齿轮减速机构，变速机构安装在变速箱壳体21内部，变速机构的输入轴(图中未示出)与转子轴131例如通过花键连接，使得变速机构的输入轴能够由转子轴131驱动，该集成驱动装置通过变速机构的输出轴(图中未示出)输出动力。

逆变器3包括逆变器壳体31和收容在逆变器壳体31内部的转换模块(图中未示出)。由图1和图2看出，本实施例中，逆变器壳体31并不是安装在电机壳体11的后端，而是相对于电机中壳体111的外周壁设置(也即，逆变器壳体31面对电机中壳体111的外周壁设置并尽量贴近电机中壳体111)，逆变器壳体31通过多个第一紧固件91与电机壳体11(本实施例中具体地与电机后端盖112)、变速箱壳体21分别连接。转换模块用于将直流电源输出的直流电转换成交流电输出给电机1，转换模块配置有逆变器3的直流输入端子(图中未示出)和逆变器3的交流输出端子321，其中，直流输入端子用于和车载电源电连接，交流输出端子321与交流输入端子121可以通过直接接触或者间接接触的方式电连接。交流输出端子321和交流输入端子121的距离可以设计成较近，这样当二者间接接触时，相对应的单个交流输出端子321和单个交流输入端子121优选地可以与同一硬质导电体分别螺接，这样也可以不用额外设置电缆，而且连接稳固可靠。转换模块优选地包括电容模块和功率模块，其中，电容模块配置上述的直流输入端子，功率模块配置上述的交流输出端子321，功率模块具有多个开关电路，开关电路将获得的直流电转换为三相交流电。可以理解，三相交流电对应的交流输出端子321的端子个数为三个，与三个交流输出端子321一一对应的交流输入端子121的端子个数也为三个。

结合相关技术可知，变速箱壳体21的径向尺寸通常较大，大于电机壳体11的径向尺寸。本实施例中通过将逆变器壳体31面对电机中壳体111的外周壁设置并与电机壳体11、变速箱壳体21连接，而不是将逆变器壳体31设置在电机中壳体111的后端且只能与电机壳体11连接，这样可以充分利用电机壳体11与变速箱壳体21之间相差的径向空间，不但能够降低该集成驱动装置所需占据的轴向空间大小，还因充分利用了电机1外部的径向空间，使得该集成驱动装置的结构更为紧凑合理，为其他零部件的布局腾出了更多的空间。

需要说明的是，本实施例中所涉及的方位名词“前”以电机1的转子轴131从电机壳体11伸出以与变速箱2的动力输入轴(图中未示出)连接的伸出方向作为参考，方位名词“后”以与上述的转子轴伸出方向相反的方向作为参考，可以理解，这些方位名词仅用于清楚说明本实用新型实施例的技术方案，并不用于对本实用新型的保护范围产生不当限定。

优选地，本实施例中交流输出端子321与交流输入端子121直接接触，以避免使用额外的线缆连接各交流输出端子321和各交流输入端子121，这样可以降低制造成本，并避免使用线缆连接所带来的接口增多、连接不可靠的问题。

本实施例中还示出了使交流输出端子321和交流输入端子121的直接接触的一种优选实施方式。具体地，交流输入端子121与电机后端盖112相邻，电机后端盖112对应交流输入端子121的位置配置有安装口1120，且电机后端盖112上可拆卸地安装有盖板(图中未示出)，盖板用于从外部封闭安装口1120。在电机壳体11(本实施例中具体地在电机后端盖112)上设置有插槽(图中未示出)，交流输出端子321穿过该插槽后可以进入到电机壳体11的内部空间，以与交流输入端子121直接接触。盖板未封闭安装口1120时，组装人员可以在安装口1120处使用第二紧固件92将交流输出端子321和交流输入端子121可靠地连接在一起，第二紧固件92例如为螺栓；或者，检修人员通过安装口1120可以方便地检查交流输出端子321和交流输入端子121的连接状态。当盖板安装在电机后端盖112上时，即可方便地封闭安装口1120，使电机内腔与外界相分离。

交流输出端子321和交流输入端子121的直接接触方式有很多种，例如在其他实施例中，交流输出端子321和交流输入端子121例如还可以通过熔接、软钎焊、硬钎焊、铆接和弹性接触中的任一种方式连接。需要说明的是，这里的弹性接触指的是交流输出端子321和交流输入端子121二者中至少一者具有良好的弹性，和另一者接触时产生一定量的弹性形变，在弹性力的作用下使二者保持可靠接触。

该电动汽车用集成驱动装置在运行过程中会产生大量的热量，通过设置供冷却剂流通的通道，可以对电机1及逆变器3散热。例如，可以在电机壳体11中形成第一冷却剂通道，该第一冷却剂通道用于对电机1内的发热元件进行冷却；在逆变器壳体31中形成有第二冷却剂通道，该第二冷却剂通道用于对逆变器3内的发热元件进行冷却。第一冷却剂通道和第二冷却剂通道的构型可以根据需要设计成任何合适的构型，冷却剂在第一冷却剂通道和第二冷却剂通道内流动，可以带走电机1和逆变器3的发热元件产生的热量，起到冷却的作用。优选地，第一冷却剂通道的出口与第二冷却剂通道的入口通过管道4连接，或者，第一冷却剂通道的入口与第二冷却剂通道的出口通过管道4连接，也即，使第一冷却剂通道和第二冷却剂通道通过管道4串联起来，以简化冷却剂流通系统的管路结构。图1中示出了管道4的一种优选实施方式，管道4优选地包括两端的不锈钢接头和将两端不锈钢接头连接起来的橡皮管。

优选地，第一冷却剂通道包括第一流道部和第二流道部，第一流道部配置于电机中壳体111，以对定子组件的外周面进行近距离冷却降温；第二流道部配置于电机后端盖112，以对定子组件的后端面进行近距离冷却降温。另外，在变速箱壳体21封盖电机中壳体111的前端开口的部分还配置有第三冷却剂通道，该第三冷却剂通道用于对定子组件的前端面进行近距离冷却降温。为降低电机壳体的制造难度，可以使第一冷却剂通道的入口和出口均形成于电机后端盖112上且与第二流道部相通，因为在电机后端盖112上较容易设计用于安装管路接头的结构。优选地，第二流道部通过第一流道部与该第三冷却剂通道流体地连接，使第一流道部、第二流道部和第三冷却剂通道串联起来，冷却剂从第一冷却剂通道的入口进入，在第一流道部、第二流道部和第三冷却剂通道中循环后再由第一冷却剂通道的出口流出，这种构造可以得到较大的冷却剂的流通面积，能够得到更好的电机冷却效果。需要说明的是，虽然本实施例中第一流道部和第二流道部通过借助第三冷却剂通道使第一冷却剂通道的入口和出口之间形成通路，可以理解，在其他实施例中，通过合理设计第一流道部和第二流道部的结构，第一冷却剂通道在不借助第三冷却剂通道的情况下，也可以在其入口和出口之间形成通路。

图5中示出了第一流道部、第二流道部和第三冷却剂通道的一种优选实施方式，由第一冷却剂通道的入口进入的冷却剂沿图中箭头所示方向流动，然后从第一冷却剂通道的出口流出。其中，第一流道部包括多个沿电机中壳体111的周向间隔布置的直通道1111，各直通道1111的延伸方向平行于电机中壳体111的轴向。第二流道部包括多个沿周向间隔分布的第一弧形通道1112，多个第一弧形通道1112优选地基本处于同一垂直于电机中壳体111轴线的平面。第一冷却剂通道的入口与一个第一弧形通道1112连通，出口与另一个第一弧形通道1112连通。第三冷却剂通道包括多个沿周向间隔分布的第二弧形通道213，多个第二弧形通道213优选地基本处于同一垂直于电机中壳体111轴线的平面。各直通道1111的一端与上游的第一弧形通道1112连通，另一端与下游的第二弧形通道213连通；或者，各直通道1111的一端与上游的第二弧形通道213连通，另一端与下游的第一弧形通道1112连通。通过将第一流道部、第二流道部和第三冷却剂通道设置成上述构型，可以增大冷却剂的流通面积，增长冷却剂的通过时间，达到更好的电机冷却效果。当然，第一流道部、第二流道部和第三冷却剂通道的构型还有很多种，在此不一一列举。

优选地，在电机中壳体111和定子组件12之间设置有导热胶层，导热胶层可以将定子组件12产生的热量更容易通过电机中壳体111传导到外部进行散热，电机中壳体111的内周壁上优选地可以设置有用于容纳导热胶的结构。

再来参见图4，本实施例中，由于变速箱壳体21封盖电机中壳体111的前端开口，能够做为电机前端盖使用，因此，转子轴131的前端可以通过第二轴承组件5由变速箱壳体21支承；转子轴131的后端可以通过第一轴承组件7由电机壳体11支承，该第一轴承组件7优选地由电机后端盖112支承。各轴承组件所使用的轴承可以是球轴承、滑动轴承等。

另外，由图4中可以看出，第二轴承组件5包括轴承座51、接地碳刷环52、油封53和轴承54。其中，轴承座51由变速箱壳体21支承并封装在由电机中壳体111和变速箱壳体21围成的空间内，且轴承座51通过第三紧固件(例如为螺栓)93与变速箱壳体21连接。接地碳刷环52、油封53和轴承54依次套设在轴承座51的内腔中，且接地碳刷环52的内孔、油封53的内孔和轴承54的内孔分别与转子轴131的外周配合。油封53位于接地碳刷环52和轴承54之间，接地碳刷环52相对于轴承54更靠近第一轴承组件7。结合相关技术可知，接地碳刷环52的内孔布置有一圈用于和转子轴131相接触的柔性纤维状凸起，用于将转子轴131上的静电荷引入大地，轴承54用于旋转地支承转子轴131，油封53用于阻断轴承54处的润滑油脂往接地碳刷环52的方向渗透。接地碳刷环52、油封53和轴承54可以通过压装的方式安装到轴承座51的内腔中，可以理解，接地碳刷环52和油封53之间、油封53和轴承54之间可以间隔有合适的距离。

现有技术中的接地碳刷环均是设置在电机壳体内，而本实施例中将接地碳刷环52设置到轴承座51的内腔内，可以理解，在轴承座51的内腔中加工出用于安装接地碳刷环52的结构容易实施的多，而且即使加工失误所造成的材料损失也低的多。另外，轴承54和变速箱壳体21的内腔相通，变速箱2内的齿轮油还可能对轴承54进行润滑。此外，在接地碳刷环52和轴承54之间设置油封53，可以有效阻断轴承54侧的润滑油往接地碳刷环52方向渗透，以避免接地碳刷环52不能正常发挥使用功能。

由图4中还可以看出，本实施例中，轴承54的外周直径和接地碳刷环52的外周直径分别大于油封53的外周直径。为保证接地碳刷环52、油封53和轴承54能够快速压装到位且压装位置可靠，轴承座51的内腔壁体上形成有第一台阶511、第二台阶512和第三台阶513。第一台阶511用于限制接地碳刷环52向油封53方向移动，这样，将接地碳刷环52从轴承座51的一端压装入轴承座51内腔中，并当接地碳刷环52与第一台阶511相抵靠时，即说明接地碳刷环52压装到位。第二台阶512用于限制油封53向接地碳刷环52方向移动，这样，将油封53从轴承座51的另一端压装入轴承座51的内腔中，并当油封53与第二台阶512相抵靠时，即说明油封53压装到位。第三台阶513用于限制轴承54的外圈向油封53方向移动，这样，将轴承54同样从轴承座51的另一端压装入轴承座51的内腔中，并当轴承54的外圈与第三台阶513相抵靠时，即说明轴承54压装到位。

优选地，本实施例中油封53可以采用双唇骨架油封或单唇骨架油封或其他合适的构型，只要能达到阻断润滑油脂从轴承54侧向接地碳刷环52侧渗透即可。

在转子轴131上形成有第四台阶1311以及卡簧槽，卡簧槽中安装有卡簧6，轴承54的内圈位于第四台阶1311和卡簧6之间，使得轴承54内圈的轴向位置由第四台阶1311和卡簧6限定。另外，在转子轴131上还可以设置环形槽(图中未标号)，环形槽用于接纳接地碳刷环52的柔性纤维状凸起的稍部，柔性纤维状凸起在环形槽处与转子轴131充分接触以传导电荷。可以理解，柔性纤维状凸起在安装过程中能够变形，不会致使转子轴131安装不进去。

另外，变速箱壳体21形成有用于接纳轴承座51前端的凹部，轴承54的外圈向背离油封53方向的移动由凹部的端壁210限制，使得轴承54的外圈的轴向位置固定。

综上所述，本实用新型实施例提供的电动汽车用集成驱动装置，所需占据的轴向空间大幅降低，且逆变器3充分利用了电机1与变速箱2之间的径向空间，能够给其他零部件的布置腾出更多空间；可以省略电机前端盖以及用于连接逆变器3和电机1的三相电缆，简化了结构并能减低组装难度，以及降低该集成驱动装置的重量和成本。

可以理解的是，本实用新型的以上各实施例仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施例，本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为处于本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围仅由所附权利要求书的语言表述的含义及其等同含义所限定。