专利名称：电机和电机驱动控制器的一体化冷却结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及冷却装置的技术领域，具体地说是一种主要用于电动汽车的电机和电机驱动控制器的一体化冷却结构。
背景技术：
随着电机及其控制器单位容量体积的不断缩小，它们的冷却条件不断趋于恶化。为了有效地进行冷却，各种电机及其控制器都毫无例外地采用适当的冷却介质、合理的冷却结构，以保证温升在允许的范围内，并不至于产生过大的冷却损耗和导致整个系统效率的降低。目前用于电动汽车电机驱动控制器与电机安装在电动汽车的不同位置，冷却方式也不尽相同。目前已经生产的电动汽车中电机驱动控制器与电机的冷却方式主要有三种一是电机驱动器和电机同时采用风冷；二是电机驱动控制器采用风冷，电机采用水冷或油冷；三是电机驱动器和电机同时采用水冷或油冷。试验及研究表明，第三种方式的冷却效果最好，并且油冷或水冷的相对散热能力为风冷的10倍以上，然而，由于电机驱动器和电机因分别布置而产生的在空间位置上的差异性，导致以下不足之处(1)功率线(电机驱动器三相输出与电机定子三相输入的连接线)距离较长，功率线上存在的较大的漏抗，对电机运行性能产生影响。
(2)电机驱动控制器和电机的分离布置，使得冷却系统附加设备增多，增加了电动汽车整车重量。为解决上述问题，需要合理地设计电机驱动器和电机的冷却装置。
发明内容
本实用新型目的是针对上述用于电动汽车的电机及其控制器由于电机驱动器和电机的分离布置产生的种种不足，提出一种电机及其控制器的一体化冷却结构，它可提高电机和电机驱动器的冷却效果。
本实用新型的技术方案是这样实现的电机和电机驱动控制器的一体化冷却结构，它主要包括电机、电机驱动控制器和冷却水箱，其特征在于所述的冷却结构采用在冷却水箱与散热片之间的电机驱动器和电机进行串联或并联，并形成循环连接。
通过对冷却装置的连接特殊设计，可极大地提高电机驱动器的冷却效果，同时对电机的冷却性能也有明显的改善。由于电机驱动器与电机在空间上相近，使得电机驱动器以最简捷、最有效的方式与电机相连接，系统功率线最短，这极大地有利于减小功率线的漏抗，提高电机的运行性能。这种一体化的冷却结构已在试验中实现，并证明了具有很好的冷却性能。
图1为本实用新型一实施例的示意图图2为图1中的电机驱动控制器外形示意图图3为图2的俯视图图4为图2的左视图图5为图1中的电机冷却外套示意图图6为图1中的电机冷却内套示意图具体实施方式
以下结合附图，具体介绍本实用新型。
本实用新型主要包括电机3、电机驱动控制器2和冷却水箱1，其特征在于所述的冷却结构采用在冷却水箱1与散热片4之间的电机驱动器和电机进行串联或并联，并形成循环连接；实施中冷却水箱1的出水口与电机驱动控制器的进水口6相连接，在电机驱动控制器的外壳设有水槽7，该水槽7与其进水口6和出水口8相连通，电机驱动控制器的出水口与电机冷却套的进水口相连接，电机冷却套的出水口与散热片4的进水口9相连接，散热片的出水口10与冷却水箱的进水口相连接；在另外的实施例中可采用冷却水箱1的出水口分别与电机驱动控制器2的进水口和电机冷却套的进水口相连接，在电机驱动控制器2的外壳设有水槽7，该水槽与其进水口和出水口相连通，电机驱动控制器的出水口、电机冷却套的出水口均与散热片4的进水口相连接，散热片的出水口与冷却水箱的进水口相连接；本实施例电机冷却套有冷却外套11和冷却内套12，冷却内套和外套的冷却水道可采用轴向和圆周方向进行设置，在电机驱动控制器及电机冷却内套设有散热筋13和水槽7。
本实用新型的电机及其控制系统的一体化冷却结构在结构上具有以下特点(1)冷却系统中电机驱动器冷却水路和电机冷却水路的连接方式可采用并联或者串联两种方式。附图中的实施例采用串联形式，即冷却水经由冷却水箱后，首先流经电机驱动器，然后流入电机，最后通过散热片返回至冷却系统形成水系统循环。电机及其控制系统的冷却水路示意图如附图1所示。
(2)该冷却结构的基座由三部分组成一是电机驱动器功率元件的接触面，这部分主要用于对功率模块冷却，如附图2所示；二是电机冷却外套，如附图5所示；三是电机冷却内套，这部分直接与电机定子绕组相接触，如附图6所示。电机冷却外套与电机驱动控制器的功率元件的接触面相配合，形成电机驱动控制器的冷却水道；电机冷却外套与电机冷却内套相配合，形成电机冷却水路。三部分使得电机及其控制器的冷却结构成为一个整体。
(3)对于电机驱动器和电机公共接触区如附图3中125°范围对应的区域。由于公共接触区的冷却水需同时对电机驱动器和部分电机定子绕组进行冷却，设计中采用内加强散热筋水道形式(如附图2)，以增大这一部分的冷却系统面积，增强散热效果。
(4)冷却系统水道可采用轴向和圆周方向两种布置形式。设计中采用轴向布置的水道作为电机冷却内套结构，如附图6所示。电机驱动器水道向电机水道的过渡采用平滑过渡结构，大大地降低了水系统的流阻。这种一体化的冷却结构将电机驱动器冷却系统和电机冷却系统合为一体，在结构上具有相当的简洁性，在性能上明显地提高了电机的运行特性。
本次设计的电机和电机驱动控制器的一体化冷却结构应用于电动汽车的电机及其控制子系统。电机及其控制系统样机的性能参数为电机额定输出功率≥21kW、电机最大输出功率≥60kW、电机额定转速4580rpm、电机最高转速10200rpm、电机最大输出转矩120Nm、系统峰值效率≥93％、功率模块可承受浪涌电压≥1000V、电机驱动器额定输入电压312V、正常电压范围250～350V、最大输入电压400V。冷却方式为水冷。试验结果显示，该冷却结构可很好的满足系统的性能要求。
权利要求1.电机和电机驱动控制器的一体化冷却结构，它主要包括电机、电机驱动控制器和冷却水箱，其特征在于所述的冷却结构采用在冷却水箱与散热片之间的电机驱动器和电机进行串联或并联，并形成循环连接。
2.根据权利要求1所述的电机和电机驱动控制器的一体化冷却结构，其特征在于冷却水箱的出水口与电机驱动控制器的进水口相连接，在电机驱动控制器的外壳设有水槽，该水槽与其进水口和出水口相连通，电机驱动控制器的出水口与电机冷却套的进水口相连接，电机冷却套的出水口与散热片的进水口相连接，散热片的出水口与冷却水箱的进水口相连接。
3.根据权利要求1所述的电机和电机驱动控制器的一体化冷却结构，其特征在于冷却水箱的出水口分别与电机驱动控制器的进水口和电机冷却套的进水口相连接，在电机驱动控制器的外壳设有水槽，该水槽与其进水口和出水口相连通，电机驱动控制器的出水口、电机冷却套的出水口均与散热片的进水口相连接，散热片的出水口与冷却水箱的进水口相连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的电机和电机驱动控制器的一体化冷却结构，其特征在于电机冷却套有冷却外套和冷却内套，冷却内套和外套的冷却水道可采用轴向和圆周方向进行设置。
5.根据权利要求1或2或3所述的电机和电机驱动控制器的一体化冷却结构，其特征在于在电机驱动控制器及电机冷却内套设有散热筋和水槽。
专利摘要本实用新型公开了一种用于电动汽车的电机和电机驱动控制器的一体化冷却结构。由于电机驱动器与电机在空间上相近，使得电机驱动器以最简捷、最有效的方式与电机相连接，系统功率线最短，这极大地有利于减小功率线的漏抗，提高电机的运行性能。通过对冷却系统水道的特殊设计，极大地提高了电机驱动器的冷却效果，同时对电机的冷却性能也有明显的改善。这种一体化的冷却结构已在试验中实现，并证明了具有很好的冷却性能。
文档编号H02K9/19GK2615955SQ03229228
公开日2004年5月12日 申请日期2003年3月6日 优先权日2003年3月6日
发明者徐国卿, 张舟云 申请人:上海达鹰电气科技发展有限公司