电机控制器一体化水冷结构的制作方法

1.本发明涉及一种电机控制器一体化水冷结构，属于电机水冷技术领域。


背景技术：

2.对于永磁电机和控制器，温升问题是设计过程中需要重点关注的问题。过高的温度不仅会破坏电机的绝缘材料，引起永磁体的退磁，也会损坏控制器的电路。因此合理地设计散热结构，有效地降低电机和控制器的内部温度，在永磁电机的设计工作中至关重要。采用水冷结构，通过冷却水循环流动带走热量是降低电机温度的常用手段。电机控制器一体化的永磁电机能够减小电机的重量和尺寸，但是电机和控制器的冷却水道的布置空间也相对有限。合理布置电机的冷却水道，设计电机和控制器的进出水口对一体化电机的安全运行有重要意义。
3.现有技术的缺点：1.现有的一体化电机一般将控制器安装在电机顶部，在高度方向上的安装空间受限制的条件下难以适用，并且电机和控制器需要设置连接水道，或者电机和控制器的壳体需要一体化成型，其结构较为复杂。
4.2.将控制器安装在电机后端，但是其控制器的壳体和电机机座采用一体化成型，冷却水道的布置无法满足控制器和电机的冷却需求。


技术实现要素：

5.本发明提供的电机控制器一体化水冷结构，冷却水先流经控制器水冷外壳对控制器进行有效冷却，再流经电机水冷外壳对电机进行有效冷却，保证进入至控制器水冷外壳中的冷却水温度较低，不会对控制器中的电子元件正常运行形成影响，且可有效吸收热量，提高冷却可靠性，满足控制器和电机的冷却需求，延长使用寿命，水冷结构的设置更简单，零件少空间占用率低，满足电机控制器一体化设计的结构紧凑性要求。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：电机控制器一体化水冷结构，控制器同轴安装在电机后侧，电机外套装电机水冷外壳，控制器外套装控制器水冷外壳，其特征在于：在电机水冷外壳上开设与控制器水冷外壳进水口对接的总进水口，在电机水冷外壳上开设与控制器水冷外壳出水口对接的分进水口，并在电机水冷外壳上开设总排水口，冷却水由总进水口进入并先后流经控制器水冷外壳和电机水冷外壳，再从总排水口中排出。
7.优选的，所述的电机水冷外壳包括套装在电机外的内水套和密封套装在内水套外的外水套，内水套与外水套之间形成呈折返路径的环形水道，总进水口和总排水口分别开设在外水套上，并通过内水套上的水道筋密封隔开。
8.优选的，所述的内水套包括内筒和同轴设置在内筒端部的安装环，安装环的外径大于内筒的外径，外水套密封安装在两个安装环之间，分进水口开设在靠近控制器水冷外壳的安装环上并联通环形水道，且在靠近控制器水冷外壳的安装环上开设联通总进水口与
控制器水冷外壳进水口的联通孔。
9.优选的，所述的环形水道中设置与总进水口对接且独立密封的进水口围档，联通孔沿轴向通入进水口围档中，冷却水由总进水口进入经进水口围档和联通孔流至控制器水冷外壳中。
10.优选的，所述的进水口围档为设置在内水套外壁上且与外水套密封接触的长方形水道筋，进水围档靠近联通孔，总进水口开设在进水口围档所对应的外水套上。
11.优选的，所述的电机水冷外壳与控制器水冷外壳通过端盖同轴连接，端盖上开设与联通孔对接的过水孔一，与分进水口对接的过水孔二，过水孔一和过水孔二上分别套装与控制器水冷外壳和电机水冷外壳均密封接触的密封圈。
12.优选的，所述的总进水口和分进水口设置在总出水口的周向两侧且密封隔开。
13.优选的，所述的控制器水冷外壳的进水口、过水孔一、联通孔和进水口围挡沿轴向依次对齐联通，控制器水冷外壳的出水口、过水孔二、分进水口沿轴向依次对齐联通。
14.优选的，所述的外水套为透明材料，内水套外壁端部均具有向外凸起的环形水道筋，环形水道筋与外水套内壁密封贴合。
15.发明的有益效果是：1.本发明的电机控制器一体化水冷结构包括控制器水冷外壳和电机水冷外壳，控制器水冷外壳和电机水冷外壳分开设置，相互独立，便于控制器与电机的拆分及维护检修，电机水冷外壳上开设总进水口和总排水口，冷却水由总进水口进入，且先流经控制器水冷外壳对控制器进行有效冷却，再流经电机水冷外壳对电机进行有效冷却，由于控制器中电子元件多，体积小热量更为集中，冷却水先流经控制器水冷外壳，保证进入至控制器水冷外壳中的冷却水温度较低，不会对控制器中的电子元件正常运行形成影响，且可有效吸收热量，提高冷却可靠性，满足控制器和电机的冷却需求，延长使用寿命。
16.2.电机水冷外壳和控制器水冷外壳通过端盖同轴连接，在端盖上开设过水孔一和过水孔二，使总进水口进入的冷却水经端盖直接流入控制器水冷外壳中，并由控制器水冷外壳排出经端盖再流至电机水冷外壳中，避免采用连接管连接电机水冷外壳和控制器水冷外壳，水冷结构的设置更简单，零件少空间占用率低，满足电机控制器一体化设计的结构紧凑性要求。
17.3.通过在电机水冷外壳中设计进水口围档，使冷却水进入后先流至控制器水冷外壳再流至电机水冷外壳，使总进水口、总排出水口均设置在电机水冷外壳上，不增加控制器水冷外壳的结构，提高电机与控制器同轴连接的便利性。
附图说明
18.图1为本发明的电机控制器一体化水冷结构的分体示意图。
19.图2为内水套的示意图。
20.图3为冷却水在电机控制器一体化水冷结构中的流水路径示意图。
具体实施方式
21.下面结合图1~3对本发明的实施例做详细说明。
22.电机控制器一体化水冷结构，控制器同轴安装在电机后侧，电机外套装电机水冷
外壳1，控制器外套装控制器水冷外壳2，其特征在于：在电机水冷外壳1上开设与控制器水冷外壳进水口对接的总进水口3，在电机水冷外壳1上开设与控制器水冷外壳出水口对接的分进水口4，并在电机水冷外壳上开设总排水口5，冷却水由总进水口3进入并先后流经控制器水冷外壳2和电机水冷外壳1，再从总排水口中5排出。
23.以上所述的电机控制器一体化水冷结构包括控制器水冷外壳2和电机水冷外壳1，控制器水冷外壳2和电机水冷外壳1分开设置，相互独立，便于控制器与电机的拆分及维护检修，电机水冷外壳1上开设总进水口3和总排水口5，冷却水由总进水口3进入，且先流经控制器水冷外壳2对控制器进行有效冷却，再流经电机水冷外壳1对电机进行有效冷却，由于控制器中电子元件多，体积小热量更为集中，冷却水先流经控制器水冷外壳，保证进入至控制器水冷外壳2中的冷却水温度较低，不会对控制器中的电子元件正常运行形成影响，且可有效吸收热量，提高冷却可靠性，满足控制器和电机的冷却需求，延长控制器使用寿命。
24.其中，所述的电机水冷外壳1包括套装在电机外的内水套11和密封套装在内水套外的外水套12，内水套11与外水套12之间形成呈折返路径的环形水道a，总进水口3和总排水口5分别开设在外水套上，并通过内水套上的水道筋密封隔开。内水套11和外水套12之间的环形空间形成了环形水道，冷却水在环形水道中流动吸收电机产生的热量，总进水口3和总排水口5开设在外水套上便于进、出水管的连接。
25.其中，所述的内水套11包括内筒111和同轴设置在内筒端部的安装环112，安装环112的外径大于内筒的外径，外水套12密封安装在两个安装环112之间，分进水口4开设在靠近控制器水冷外壳2的安装环112上并联通环形水道，且在靠近控制器水冷外壳2的安装环112上开设联通总进水口3与控制器水冷外壳2进水口的联通孔113。总进水口3、联通孔113以及控制器水冷外壳2进水口三者联通，冷却水从总进水口3进入后经联通孔113进入控制器水冷外壳2进水口，先对控制器进行冷却，待控制器水冷外壳2水满再从控制器水冷外壳2出水口排出流进分进水口4中进入环形水道a对电机进行冷却。
26.其中，所述的环形水道a中设置与总进水口对接且独立密封的进水口围档6，联通孔113沿轴向通入进水口围档6中，冷却水由总进水口3进入经进水口围档6和联通孔113流至控制器水冷外壳2中。如图所示，进水口围档6挡住冷却水在环形水道中流动，使冷却水进入后直接从进水口围档6，经联通孔113流至控制器水冷外壳2中，再从控制器水冷外壳2的出水口排出流进分进水口4，并逐渐灌满环形水道a，进水口围档6的设置将从电机水冷外壳进入的冷却水直接引至控制器水冷外壳中，实现了控制器先冷却电机后冷却的冷却顺序，使进入至控制器水冷外壳2中的冷却水温度低，吸热快，有效吸收控制器中的集中热量，冷却水在控制器水冷外壳2中吸收热量升温后，再在电机水冷外壳1中吸收热量继续升温，最后排出，实现了先控制器再电机的一体化冷却，冷却的可靠性更高，实用性更强，可有效延电机控制器一体化结构的使用寿命。
27.其中，所述的进水口围档6为设置在内水套11外壁上且与外水套12密封接触的长方形水道筋，进水围档6靠近联通孔113，总进水口3开设在进水口围档6所对应的外水套12上。进水口围档6靠近联通孔113，与联通孔113之间的距离近，冷却水进入至进水口围档6后就经联通孔113进入至控制器水冷外壳2中，冷却水进入时在电机水冷外壳1中路径很短，吸热很少不会造成温度的提升，保证进入至控制器水冷外壳2中的冷却水温度低，吸热效率高。通过在电机水冷外壳1中设计进水口围档6，使冷却水进入后先流至控制器水冷外壳2再
流至电机水冷外壳1，总进水口3、总排出水口5均设置在电机水冷外壳1上，不增加控制器水冷外壳的结构，提高电机与控制器同轴连接的便利性。
28.其中，所述的电机水冷外壳1与控制器水冷外壳2通过端盖7同轴连接，端盖7上开设与联通孔113对接的过水孔一71，与分进水口4对接的过水孔二72，过水孔一71和过水孔二72上分别套装与控制器水冷外壳2和电机水冷外壳1均密封接触的密封圈。
29.在端盖7上开设过水孔一71和过水孔二72，使总进水口3进入冷却水经端盖7直接流入控制器水冷外壳2中，并由控制器水冷外壳2排出经端盖7再流至电机水冷外壳1中，避免采用连接管连接电机水冷外壳1和控制器水冷外壳2，水冷结构的设置更简单，零件少空间占用率低，满足电机控制器一体化设计的结构紧凑性要求。
30.其中，所述的总进水口3和分进水口4设置在总出水口5的周向两侧且密封隔开。冷却水从控制器水冷外壳2的出水口流经过水孔二72进入分进水口4开始在环形水道4中流动，再从总出水品5排出，总进水口、分进水口和总出水口在周向隔开设置，结构更简单，更易于成型。
31.其中，所述的控制器水冷外壳2的进水口、过水孔一71、联通孔113和进水口围挡6沿轴向依次对齐联通，缩短并简化冷却水从总进水口5流至控制器水冷外壳的进水口的路径，保证冷却水及时流至控制器水冷外壳2中，提高冷却效率；控制器水冷外壳2的出水口、过水孔二72、分进水口4沿轴向依次对齐联通，缩短并简化冷却水从控制器水冷外壳2的出水口至分进水口4的路径，提高冷却效率。
32.其中，所述的外水套12为透明材料，以便对电机水冷外壳1中的冷却水流动状态进行观察，内水套11外壁端部均具有向外凸起的环形水道筋114，环形水道筋114与外水套12内壁密封贴合。通过环形水道筋114将内水套11和外水套12之间形成的环形空间有效密封，保证电机水冷外壳1的密封可靠性。
33.以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。