一种用于三合一动力总成的制作方法

[0001]
本发明属于电驱动系统技术领域，尤其是涉及一种三合一动力总成。


背景技术：

[0002]
以往的电驱动系统是由电机、电机控制器、减速齿轮箱所组成，这之间有各自的润滑系统、冷却系统、电气链接系统、机构链接系统，造成空间利用率不佳、配线杂乱、保养项目繁多等等的众多缺点，而随着技术水准不断的提高，电驱动系统的小型化是必然趋势。
[0003]
随着电机小型化且高速化的趋势，传统电机的散热方式已不敷需求，其中无论是液冷还是气冷其电机转子皆是包覆在壳体之中且没有任何直接的散热路径可以将转子产生的热能传导到壳体上冷却，导致功率与转速一旦提高，即会让转子温度升高而让磁钢有退磁风险，导致性能衰退甚至产生无法回复的性能损失；而轴承也因为无法获得足够的冷却使转速无法提高提高，即使提高转速却也让可靠度降低了；而电机的定子绕组散热须经由绝缘系统到硅钢片再到外壳，经由重重的热阻显然散热效能不佳，以上种种因素让电机的小型化因为散热问题而遇到瓶颈。
[0004]
伴随着转速提高，传统齿轮箱使用飞溅式润滑会因为高速破油阻力过大而让高转速时的工况效率下降，且因高速搅拌效应，大部分的油变成泡沫而无法有效润滑与散热也限制了齿轮高速化的条件。


技术实现要素：

[0005]
有鉴于此，本发明旨在提出一种三合一动力总成，以解决电机齿、轮箱、电机控制三者之冷却问题，以提升其性能，缩小体积。
[0006]
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0007]
一种三合一动力总成，包括齿轮箱、安装在齿轮箱内的电机、以及安装在齿轮箱底部的电机控制器；
[0008]
所述齿轮箱内部设有空腔，所述电机安装在空腔内，所述电机控制器通过电机控制器外壳固定在机壳底部，所述电机控制器与电机电性连接；
[0009]
所述电机包括主驱动轴、中空轴，所述主驱动轴一端通过齿轮组与中空轴一端连接，所述主驱动轴一端延伸至齿轮箱外，中空轴一端安装在齿轮箱的内壁上。
[0010]
进一步的，所述齿轮箱侧壁上设有主驱动轴安装孔，所述主驱动轴安装孔内安装有出力轴前轴承，所述主驱动轴另一端贯穿出力轴前轴承延伸至齿轮箱外侧，所述齿轮箱内壁上设有第一中空空间，第一中空空间的侧壁上安装有电机转子后轴承，第一中空空间的内安装有小齿轮，所述中空轴另一端贯穿电机转子后轴承、小齿轮后延伸至第一中空空间内。
[0011]
进一步的，所述主驱动轴一端设有通孔，所述通孔内安装有中空轴支撑轴承，主驱动轴一端设有第一环形凸起，第一环形凸起上设有环形凹槽，环形凹槽与通孔相通，齿轮组安装在环形凹槽内，中空轴一端设有齿据，中空轴设有齿据的一端贯穿通孔、齿轮组安装在
中空轴支撑轴承上。
[0012]
进一步的，所述齿轮组包括多个齿轮，多个齿轮互相啮合组成圆形空间，中空轴设有齿据的一端一端贯穿齿轮组与之进行啮合，所述中空轴临近端部上还设有第二环形凸起，第二环形凸起与主驱动轴之间安装有出力轴后轴承、电机转子前轴承，所述出力轴后轴承一端贴合于主驱动轴的第一环形凸起一端，电机转子前轴承一端与出力后轴承一端贴合，电机转子前轴承另一端贴合于第二环形凸起上，所述齿轮组外套接有出力轴，所述齿轮组、出力轴后轴承、电机转子前轴承均位于出力轴内。
[0013]
进一步的，所述中空轴外侧壁上套接有电机转子，所述电机转子外侧壁上套接有定子绕组，所述电机转子前后两端设有环形槽，所述出力轴一端位于环形槽内，出力轴另一端固定在外壳空腔的内壁上。
[0014]
进一步的，所述中空轴侧壁上设有第一复数小孔、第二复数小孔，所述第一复数小孔位于电机转子后端环形槽内，第二复数小孔位于电机转子前端环形槽内。
[0015]
进一步的，所述齿轮箱上安装有润滑散热机构，所述润滑散热机构包括储油机构、冷却油路、动力泵总成，所述动力油泵总成进油端延伸至储油机构中，动力油泵的出油端与冷却油路进油端连接，所述齿轮箱侧壁上延伸有注油孔，冷却油路的出油端与齿轮箱侧壁的注油孔连接。
[0016]
进一步的，齿轮箱的侧壁上设有注油通道，注油通道一端与注油孔连接，注油通道一端延伸至空腔顶形成导油孔，所述导油孔与空腔相通，导油孔内安装有导油板，注油通道另一端则延伸至齿轮箱的侧壁与第一中空空间相通。
[0017]
进一步的，所述储油机构设置在齿轮箱底部，所述储油机构位于空腔下方，储油机构包括油底壳、油底壳隔板，所述油底壳隔板安装在油底壳上方，油底壳隔板与油底壳之间形成储油凹槽，所述油底壳隔板位于空腔内，油底壳隔板上设有漏油孔。
[0018]
进一步的，所述齿轮箱一侧设有第二中空空间，所述动力油泵总成安装在第二中空空间内，所述主驱动轴与动力油泵总成连接，所述动力油泵总成包括油泵主动轮、油泵从动轮、动力油泵、机油滤网、机油滤芯，所述油泵主动轮安装在主驱动轴上，动力油泵的驱动轴安装在齿轮箱的侧壁上，所述油泵从动轮安装在动力油泵的驱动轴上，所述油泵主动轮与油泵从动轮进行啮合，所述动力油泵进油端连接机油滤网；出油端连接机油滤芯，所述机油滤网位于储油机构内，机油滤网与润滑机构一端连接；
[0019]
冷却油路包括机油热交换器，机油热交换器进油孔连接有机油热输送管，机油热交换器出油孔连接有机油冷输送管，机油热输送管一端连接机油滤芯，机油冷输送管一端连接注油孔。
[0020]
相对于现有技术，本发明所述的一种三合一动力总成具有以下优势：
[0021]
本发明所述的三合一动力总成最大效益是将”电机”、”齿轮箱”、”电机控制器”将其设计于共有接口的三合一动力总成，并利用共享单一介质的绝缘性、润滑性与液体型态对其所需组件进行润滑与冷却；该介质可以对电机里难以散热的转动转子进行直接冷却，对其定子绕组直接喷淋冷却大幅提升散热效能，又因其介质带有压力，可以直接对齿轮与轴承进行强制润滑，大幅提高了齿轮与轴承的散热效能，提升了两者的极限转速而提高功率密度，电机控制器也因该介质温度温定而获得妥善的冷却环境。
附图说明
[0022]
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0023]
图1为本发明实施例所述的一种三合一动力总成在组件配置图；
[0024]
图2为本发明实施例所述的油冷回路路径示意图；
[0025]
图3为本发明实施例所述的三合一驱动总成剖面图；
[0026]
图4为本发明实施例所述的三合一驱动总成外部油路回路配置图；
[0027]
图5为本发明实施例所述的三合一驱动总成内部油路回路配置图；
[0028]
图6为本发明实施例所述的三合一驱动总成部分剖视图一；
[0029]
图7为本发明实施例所述的主驱动轴与中空轴连接结构图；
[0030]
图8为本发明实施例所述的三合一驱动总成部分剖视图二。
[0031]
附图标记说明：
[0032]
1、导油板；2、定子绕组；3、电机转子；4、第一复数小孔；5、电机转子后轴承；6、中空轴；7、油底壳隔板；8、出力轴；9、齿轮组；10、中空轴支撑轴承；11、出力轴前轴承；12、第二复数小孔；13、出力轴后轴承；14、动力油泵；15、电机转子前轴承；16、储油凹槽；17、油底壳；18、电机控制器；19、主驱动轴；20、机油滤网；21、机油滤芯；22、机油热输送管；23、机油热交换器；24、机油冷输送管；25、油泵主动轮；26、油泵从动轮；27、动力油泵总成；28、机油路径；29、油底壳中的机油；30、机壳；31、电机；32、电机控制器的外壳。
具体实施方式
[0033]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0034]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0035]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0036]
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0037]
如图1至图8所示，一种三合一动力总成，包括齿轮箱30、安装在齿轮箱30内的电机31、以及安装在齿轮箱30底部的电机控制器18；
[0038]
所述齿轮箱30内部设有空腔，所述电机31安装在空腔内，所述电机控制器18通过
电机控制器外壳32固定在机壳底部，所述电机控制器外壳18与电机31电性连接；
[0039]
电机控制器18外壳通过电机控制器外壳32罩起，对电机控制器18起到保护作用。
[0040]
如图2、图7所示，所述电机31包括主驱动轴19、中空轴6，所述主驱动轴19一端通过齿轮组9与中空轴6一端连接，所述主驱动轴19一端延伸至齿轮箱30外，中空轴6一端安装在齿轮箱30的内壁上。
[0041]
如图8所示，所述齿轮箱30侧壁上设有主驱动轴19安装孔，所述主驱动轴19安装孔内安装有出力轴前轴承11，所述主驱动轴19另一端贯穿出力轴前轴承11延伸至齿轮箱30外侧，所述齿轮箱30内壁上设有第一中空空间，第一中空空间的侧壁上安装有电机转子后轴承5，第一中空空间的内安装有小齿轮，所述中空轴6另一端贯穿电机转子后轴承5、小齿轮后延伸至第一中空空间内。
[0042]
如图2所示，所述主驱动轴19一端设有通孔，所述通孔内安装有中空轴支撑轴承10，主驱动轴19一端设有第一环形凸起，第一环形凸起上设有环形凹槽，环形凹槽与通孔相通，齿轮组9安装在环形凹槽内，中空轴6一端设有齿据，中空轴6设有齿据的一端贯穿通孔、齿轮组9安装在中空轴支撑轴承10上；
[0043]
由于中空轴6安装在中空轴10支撑轴承上与主驱动轴19的通孔顶端之间存在缝隙，因此中空轴6内的部分油顺着主驱动轴19的通孔流至中空轴6支撑轴承、齿轮组9，对中空轴6支撑轴承、齿轮组9进行冷却润滑。
[0044]
如图8所示，所述齿轮组9包括多个齿轮，多个齿轮互相啮合组成圆形空间，中空轴6设有齿据的一端一端贯穿齿轮组9与之进行啮合，所述中空轴6临近端部上还设有第二环形凸起，第二环形凸起与主驱动轴19之间安装有出力轴后轴承13、电机转子前轴承15，所述出力轴后轴承13一端贴合于主驱动轴19的第一环形凸起一端，电机转子前轴承15一端与出力后轴承一端贴合，电机转子前轴承15另一端贴合于第二环形凸起上，所述齿轮组9外套接有出力轴8，所述齿轮组9、出力轴后轴承13、电机转子前轴承15均位于出力轴8内。
[0045]
如图1、图3、图8所示，所述中空轴6外侧壁上套接有电机转子3，所述电机转子3外侧壁上套接有定子绕组2，所述电机转子3前后两端设有环形槽，所述出力轴8一端位于环形槽内，出力轴8另一端固定在外壳空腔的内壁上。
[0046]
所述主驱动轴19转动带动齿轮组9转动，齿轮组9带动中空轴6、出力轴8。
[0047]
如图1、图3、图7所示，所述中空轴6侧壁上设有第一复数小孔4、第二复数小孔12，所述第一复数小孔4位于电机转子3后端环形槽内，第二复数小孔12位于电机转子3前端环形槽内；
[0048]
当油通过注油通道进入第一中空空间内时，油流入中空轴6内，中空轴6转动，通过第一复数小孔4将油甩至电机转子3的后端进行冷却，并且经过电机转子3甩至机壳30上，滑落至电机转子3后轴承上进行润滑冷却回归到油底壳隔板7上，另一部分油则经过第二复数小孔12，将机油甩至电机转子3前轴承与出力轴后轴承13、齿轮组9上进行冷却润滑，油会低落至电机转子3前端上，进行冷却后甩至机壳30上，滑落至处理轴承前轴承上进行冷却润滑，在回归至油底壳隔板7上。
[0049]
如图1、图3、图4、图5所示，所述齿轮箱30上安装有润滑散热机构，所述润滑散热机构包括储油机构、冷却油路、动力泵总成，所述动力油泵总成27进油端延伸至储油机构中，动力油泵14的出油端与冷却油路进油端连接，所述齿轮箱30侧壁上延伸有注油孔，冷却油
路的出油端与齿轮箱30侧壁的注油孔连接。
[0050]
齿轮箱30的侧壁上设有注油通道，注油通道一端与注油孔连接，注油通道一端延伸至空腔顶形成导油孔，所述导油孔与空腔相通，导油孔内安装有导油板1，注油通道另一端则延伸至齿轮箱30的侧壁与第一中空空间相通。
[0051]
如图1、图3、图4、图5、图8所示，所述储油机构设置在齿轮箱30底部，所述储油机构位于空腔下方，储油机构包括油底壳17、油底壳隔板7，所述油底壳隔板7安装在油底壳17上方，油底壳隔板7与油底壳17之间形成储油凹槽16，所述油底壳隔板7位于空腔内，油底壳隔板7上设有漏油孔；
[0052]
通过润滑机构将油导入到导油板1内，油顺着导油孔滴落在定子绕组2上进行冷却，由于主驱动轴19带动电机转子3转动，电机转子3带动定子绕组2转动，定子绕组2将冷却后的油甩到空腔的侧壁上、以及油底壳隔板7上，油底壳隔板7上设有漏油孔，因此冷却后的油又流回至油底壳17内；
[0053]
所述齿轮箱30一侧设有第二中空空间，所述动力油泵总成27安装在第二中空空间内，所述主驱动轴19与动力油泵总成27连接，所述动力油泵总成27包括油泵主动轮25、油泵从动轮26、动力油泵14、机油滤网20、机油滤芯21，所述油泵主动轮25安装在主驱动轴19上，动力油泵14的驱动轴安装在齿轮箱30的侧壁上，所述油泵从动轮26安装在动力油泵14的驱动轴上，所述油泵主动轮25与油泵从动轮26进行啮合，所述动力油泵14进油端连接机油滤网20；出油端连接机油滤芯21，所述机油滤网20位于储油机构内，机油滤网20与润滑机构一端连接；
[0054]
冷却油路包括机油热交换器23，机油热交换器23进油孔连接有机油热输送管22，机油热交换器23出油孔连接有机油冷输送管24，机油热输送管22一端连接机油滤芯21，机油冷输送管24一端连接注油孔；
[0055]
主动轴带动油泵主动轮25转动，油泵主动轮25带动油泵从动轮26转动，油泵从动轮26带动动力油泵14转动，从而实现将油在储油机构中通过机油滤网20进行过滤吸出油通过机油滤芯21传送至机油热输送管22中进入机油热交换器23，通过机油热交换器23传送至注油孔对电机31进行润滑冷却。
[0056]
具体结构如下：
[0057]
该技术方案须包含一由主驱动轴19带动之动力油泵14、机油滤网20、机油滤心21、机油热交换器23、中空轴6、导油板1、带有离心甩油机构的电机转子3、油底壳隔板7、与电机31控制器18结合至油底壳17。
[0058]
当主驱动轴19旋转时该轴上的油泵主动轮25转动带动动力油泵总成27上的油泵从动轮26带动动力油泵14，动力油泵14会透过机油滤网20自油底壳17上吸取油底壳17中的机油，再压送至机油滤芯21，再由机油热输送管22输出带有热量之机油到机油热交换器23进行撞风冷却，其冷却后的机油会经由机油冷输送管24回至导油板1与中空轴6内，路径可由图3图4中的机油路径28看出。
[0059]
冷却的机油会经由导油板1上半部的小孔垂直滴落于定子绕组2上直接进行冷却，冷却后的机油会回归至油底壳隔板7。
[0060]
另外一路冷却的机油会流经中空轴6里，流至中空轴6第一复数小孔4时将油甩到带有离心甩油机构的电机转子3后端进行冷却，并藉由该离心甩油机构上的特定曲线将机
油甩至机壳30上，再滑落至带有离心甩油机构的电机转子3后轴承进行润滑冷却回归到油底壳隔板7。
[0061]
而在中空轴6里的机油剩余部分会再流至位于该轴上的齿轮组9咬合部位之前的中空轴6的第二复数小孔12，并将机油甩出送至带有离心甩油机构的电机转子3前轴承与出力轴8后轴承和齿轮组9的咬合部位进行冷却与润滑，其油会再滴落至带有离心甩油机构的带有离心甩油机构的电机转子3前端上，进行冷却后甩至机壳30上，再滑落至出力轴8前轴承上进行冷却润滑，再回归到油底壳隔板7上。
[0062]
剩余的机油会送至中空轴6的尾段出口，强制对中空轴6支撑轴承进行冷却润滑，该机油会再喷射到齿轮组9的咬合部位进行冷却润滑，油将储存在齿轮组9的最低限位，该限位有一高油位出油孔，确保机油不会在此储存过多，造成齿轮不必要的搅拌阻力，该出油孔之出口设计于动力油泵14带动齿轮的齿型部位，溢出的油会淋于该齿轮齿型上进行冷却润滑，在流至油底壳隔板7上。
[0063]
最后所有滴落于油底壳隔板7上的油会再经由穿透孔流至与电机控制器18结合的油底壳17带有凹槽的空间上，对油底壳17进行冷却，其油底壳17总是注满着油，而油底壳隔板7作用为防止车辆倾斜与晃动时对油底壳17的机油进行消泡与稳流阻隔之作用，确保动力油泵14吸入的机油流量稳定。
[0064]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。