电机和逆变器组件的制作方法

本发明总体上涉及一种集成有逆变器的电机。

背景技术：

当前，出于环境保护的目的，电动车辆或混合动力电动车辆已经被广泛地开发和使用。在电动车辆中使用电机作为电源单元。电机联接至逆变器，通过所述逆变器，来自电源电池的直流电被转换成三相交流电以驱动电机。电机的输出轴通常联接至传动装置。传动装置降低了输出轴的转速，从而可以驱动电动车辆的车轮旋转。

在电动车辆的常规设计中，电机、逆变器和传动装置彼此独立并且通常具有不同的壳体。因此，当安装在车辆中时，它们将占据较大的空间。此外，电机和逆变器可以彼此分离并且可以通过电缆和母线连接。使用较长的电缆和母线不仅会增加组装难度并影响维护，而且还可能导致故障。因此，需要高度集成的电机和逆变器组件，使得其将占据车辆中的小空间，并且因此降低组装难度和便于维护。

此外，当电机和逆变器操作时，将产生大量的热量。通常，冷却剂流动通道设置在电机的壳体中，从而可以冷却电机。然而，在生产过程的影响下，冷却剂流动通道通常不长并且围绕壳体不均匀地设置，从而影响了电机的冷却性能。

技术实现要素：

本申请的一个目的是提供一种改进的电机和逆变器组件，其可以占据更小的空间并且可以考虑电机和逆变器两者的冷却。

根据一个方面，本申请提出一种电机和逆变器组件，其用于电动车辆或混合动力电动车辆中以驱动车轮旋转，所述电机和逆变器组件包括：电机，所述电机包含壳体，冷却通道形成在壳体的壁中，使得冷却剂能够在冷却通道中流动，电机的壳体包含主外壳、以及与所述主外壳的相反两端连接的端盖和连接盖；以及逆变器，所述逆变器包含其中接收有功率元件和/或电子器件的壳体，其中所述逆变器的壳体接触连接盖使得在连接盖和逆变器的壳体之间限定交界面，并且流过所述冷却通道的冷却剂能够接触所述交界面。

可选地，在所述冷却剂进入所述电机的壳体之后，冷却剂首先流过所述连接盖并且然后流过所述主外壳和所述端盖。

可选地，所述电机的输出轴延伸穿过所述端盖，使得所述输出轴部分地向外突出。

可选地，所述冷却剂能够基本上在所述主外壳的整个纵向长度上流动。

可选地，所述交界面由所述逆变器的壳体形成，并且所述连接盖在与逆变器的壳体接触的一侧形成有凹槽，使得所述凹槽与所述冷却通道流体连通。

可选地，所述交界面由所述连接盖形成，并且在所述连接盖中形成有凹槽，使得所述凹槽与所述冷却通道流体连通。

可选地，所述连接盖包括覆盖在所述凹槽上的附加盖板，并且所述交界面由所述附加盖板限定。

可选地，与所述凹槽镜像对称地，在逆变器的壳体中形成凹槽，并且当逆变器的壳体与连接盖接触时，两个凹槽彼此面对。

可选地，所述连接盖的凹槽是大致u形的。

可选地，所述主外壳是大致中空的筒形，并且多个分离的通道在纵向上形成在主外壳的筒形壁中，使得冷却通道由所述多个分离的通道部分地限定。

可选地，在所述端盖的面向所述主外壳的一侧上形成有多个周向分离的凹槽和/或在连接盖的面向所述主外壳的一侧上形成有多个周向分离的附加凹槽，使得所述冷却通道由多个周向分离的凹槽和/或多个周向分离的附加凹槽部分地限定。

可选地，在所述主外壳的通道和/或所述端盖的凹槽和/或所述连接盖的凹槽和/或附加凹槽和/或所述逆变器的壳体的凹槽中设置有多个分离的翅片。

可选地，所述主外壳的翅片是细长的，每个翅片在纵向上比所述主外壳短，并且在主外壳的每个通道中，翅片从所述通道的与电机的壳体的内部相邻的侧壁径向向外延伸。

可选地，所述翅片延伸至或不延伸至所述通道的径向相对的侧壁。

可选地，在所述主外壳的通道中附加设置有引导特征结构，并且所述引导特征结构与端盖和/或连接盖相邻，使得冷却剂在流向端盖和/或连接盖时顺畅地转向。

可选地，在所述电机的壳体中设置有电源适配器和信号适配器，并且将电源适配器和信号适配器分别电连接到逆变器的功率元件和/或电子器件的电线布置在逆变器的壳体和电机的壳体内。

根据本申请的技术方案，电机和逆变器可以以更紧凑的方式集成在一起，从而可以提高车辆内部的空间利用率。此外，由于可以使用电机和逆变器组件的冷却通道来冷却电机和逆变器两者，因此确保了逆变器在操作期间被可靠地冷却。电机壳体的分段设计确保了在电机壳体中冷却通道可以被更长地制造，从而可以进一步提高组件的冷却效果。此外，冷却通道中的翅片的设计可以增加冷却剂与电机的壳体之间的接触面积，从而导致更好的冷却效果。

附图说明

通过以下描述并结合附图，将很好地理解本申请的前述和其它方面。应当注意，尽管可以以不同的比例给出附图，但是不能认为它们影响对本申请的理解。在附图中：

图1a是示意性地图示根据本申请的一个实施例的电机和逆变器组件的立体图；

图1b是示意性地图示从另一方向观察到的所述电机和逆变器组件的立体图。

图2是示意性地图示未组装有逆变器的电机的立体图。

图3是示意性地图示所述电机和逆变器组件的局部立体图。

图4是示意性地图示所述逆变器的立体图。

图5是示意性地图示电机的一部分的立体图。

图6是示意性地图示电机的端盖的立体图。

图7是示意性地图示电机的主外壳的剖视图。

图8a是图7的局部放大图；以及

图8b是关于图8a的局部放大立体图。

具体实施方式

在本申请的附图中，相同配置或具有相似功能的特征由相同的附图标记表示。

图1a和图1b是示意性地示出根据本申请的一个实施例的电机和逆变器组件100的立体图。在本申请的上下文中，电机是指用于电动车辆或混合动力电动车辆中以驱动车轮的电机或任何其它合适的电机。通常，所述电机是三相电机。

如图1a和图1b所示，组件100包括电机300和逆变器200。电机300包括基本为中空筒形的主外壳310。电机300还包括端盖320和连接盖330。主外壳310、端盖320和连接盖330可以通过任何合适的机械器具(例如螺栓)彼此连接，从而构成电机300的壳体。在电机300的壳体中接收转子和定子(未示出)。固定地连接到转子的电机轴340部分地向外延伸穿过端盖320。

本领域普通技术人员可以理解，电机300的电机轴340可以可操作地联接到传动装置(未示出)，使得可以降低电机轴的转速并且因此可以驱动车轮旋转。

主外壳310、端盖320和连接盖330中的每一个在其中形成有冷却剂流动通道，使得在主外壳310、端盖320和连接盖330组装在一起之后，相应的冷却剂流动通道彼此连接以产生冷却通道。入口350和出口360形成在电机300的壳体中。入口350和出口360与电机300的冷却通道流体连通，使得可以泵送冷却剂(液体)经由入口350流过电机300的整个冷却通道，并经由出口360排出。冷却剂可以如此循环以引起冷却效果。

逆变器200包括大致为立方体的壳体210。壳体210中接收有用于控制电机的功率元件和其它电子器件。与主外壳310相对，逆变器200(例如其壳体210)连接附在连接盖330的轴向端侧上。例如，它们都可以通过螺栓或任何其它合适的机械器具连接。

此外，如图2所示，在连接盖330的轴向端侧331上设置有大致u形的凹槽332。u形的凹槽332形成了电机300的冷却通道的一部分。也就是说，在组装组件100之后，u形凹槽332的两个分支分别与电机300的入口350和出口360流体连通。在本申请中，u形部的两个分支可以具有不同的长度。为了使冷却效果最大化，u形凹槽332在轴向端侧331上基本上占据了大部分的投影区域。如图3所示，当逆变器200在连接盖330上被组装就位时，逆变器200的壳体210的一侧面与端侧331接触，使得流过凹槽332的冷却剂可以接触壳体210的该侧面。壳体210的该侧面限定了壳体210与连接盖330之间的交界面。因为从接收在壳体210中的功率元件和电子器件发出的热量可以传递到交界面，所以在交界面上流动的冷却剂可以带走热量，从而可以将逆变器200冷却。在优选实施例中，入口350设置在电机300的壳体中，使得经由入口350馈送的冷却剂首先进入连接盖330，流过凹槽332，并且然后在主外壳310和端盖320中流动。

本领域普通技术人员应该理解，为了确保密封，可以在连接盖330和逆变器200之间夹持诸如垫圈的防漏结构。

逆变器200的壳体210的趋向于与端侧331接触的侧面可以是大致平坦的。图4示意性地图示了逆变器200的壳体210的一个可选实施例。如图所示，在该实施例中，逆变器200的壳体210的趋向于与端侧331接触的侧面形成有u形凹槽212，该u形凹槽相对于u形凹槽332镜像对称。以这种方式，当逆变器200在连接盖330上组装就位时，两个u形凹槽212和332将产生具有更大中空截面的u形通道，使得每单位时间更多的冷却剂可以流过通道。因此，可以确保电机300被高效地冷却，并且同时还可以确保逆变器200被高效地冷却。

本领域普通技术人员应当理解，逆变器200与连接盖330之间的冷却剂可通过其流动的通道不限于u形。只要通道可以占据大部分投影区域，其它形状(例如v形或w形)也是可行的。

电源适配器334和信号适配器333设置在连接盖330中。电源适配器334用于连接到诸如电源电池之类的直流电源，使得电机300经由逆变器200通电。信号适配器333用于连接至车辆的中央控制单元，以便控制逆变器200和/或电机300。连接盖330设置有分别与电源适配器334和信号适配器333连通的开口332a和333a。以该方式，当电机300与逆变器200组装在一起时，可以使用电线将电源适配器334和信号适配器333分别连接到逆变器200的相关接头。然后，连接盖330可以如前所述被连接到逆变器200，使得电线可以被保持在逆变器200与连接盖330之间的空间中。在可选的实施例中，逆变器200的相关接头与电源适配器334和信号适配器333可以以插头和插座的方式设计。以该方式，可以省去电线，当连接盖330连接到逆变器200时可以将相关的接头直接连接到适配器，使得可以简化组装工作。

图5是示意性地图示了组装有端盖320的主外壳310的立体图。图6是示意性地图示了端盖320的立体图。多个通道311纵向地形成在主外壳310的筒形壁中，使得通道彼此分离。在图5中示出了五个通道311。主外壳310的通道311限定了主外壳310的冷却剂流动通道。在端盖320中形成有多个凹槽321，使得凹槽321在周向上彼此分开。在图6中示出了四个凹槽321。端盖320的凹槽321限定了端盖320的冷却剂流动通道。主外壳310的至少一个通道311与电机300的入口350和出口360连通以用于冷却剂。与端盖320类似，连接盖330在面对主外壳310的一侧上形成有多个周向分离的凹槽。连接盖330的凹槽限定了连接盖330的冷却剂流动通道。以该方式，当将端盖320、主外壳310和连接盖330彼此组装在一起就位时，端盖320的凹槽321和连接盖330的凹槽将主外壳310的通道311串联连接，使得冷却剂能够以如图5的箭头所示的方式在电机壳体的整个壁中流动。例如，这可以通过端盖320的凹槽321和连接盖330的凹槽与主外壳310的通道331的周向未对准来实现。

如已经解释的，电机300的壳体以分段的方式制造和组装。因此，可以通过挤出成型来制造主外壳310。与传统上通过铸造制造的电机300的壳体相比，根据本申请的电机300的壳体中的冷却通道可以被制成更长。也就是说，每单位时间更多的冷却剂可以在电机300的壳体壁中流动，从而导致更好的冷却效果。

图7是示意性地图示主外壳310的剖视图。可以看出，在每个通道311中设置有多个沿周向分离的翅片311a，以增大冷却剂与主外壳310之间的接触面积。每个翅片311a可以是细长的。例如，翅片311a在轴向上可以比通道311短。图8a是示意性地图示出图7的虚线框的局部放大图。可以看出，在每个通道311中，翅片311a从通道311的与壳体内部相邻的侧壁径向向外延伸。可替代地，翅片311a可以延伸至或不延伸至通道311的径向相对的侧壁。以这种方式，翅片311a的存在不影响冷却剂在通道311中的流动性，并且增加了冷却液和外壳之间的接触面积。

以主外壳310和端盖320为例。当冷却剂沿着一个通道311中的翅片311a流到端盖320的凹槽321时，冷却剂可能会在冲击下转向180度，这可能会阻止冷却剂流动并且从而对冷却效果产生负面影响。为了避免由急转引起的这种阻碍效果，图8b示出了本申请的可选实施例。根据该可选实施例，在主外壳310的通道311中与端盖320和/或连接盖330相邻的位置处设置有引导特征结构311b。例如，引导特征结构311b基本上在通道311中的周向中间位置并且与相邻的翅片311a间隔开。引导特征结构311b在两侧具有两个圆角。以此方式，当沿着相邻翅片311b流动的冷却剂撞击凹槽321时，冷却剂在引导特征结构311b的圆角的影响下将不会急剧转向，而是沿着引导特征结构311b的圆角稍微顺畅地转向。因此，冷却剂的流速不会大大降低，从而不会影响电机300的冷却效果。

在本申请的实施例中，翅片和/或引导特征结构可以整体形成在主外壳310中，或者可替代地可以作为(一个或多个)独立元件焊接或以其它方式连接至主外壳310。本领域普通技术人员应当理解，类似的翅片可以被施加在端盖320的凹槽321和/或连接盖330的限定冷却剂流动通道的凹槽中，从而使得冷却剂与翅片之间的接触面积增大，以改善冷却效果。例如，可以在图6所示的凹槽321中设置多个沿周向分离的翅片，以使这些翅片从凹槽321的与壳体内部相邻的侧壁径向向外延伸。替代地，翅片可以延伸到或不延伸到凹槽321的径向相对的侧壁。例如，再次，在另一个可选的实施例中，可以在连接盖330的u形凹槽332中和/或壳体210的u形凹槽212中设置多个分离的翅片，使得当壳体210连接到连接盖330时，各个翅片将不会彼此接触，并且连接盖330的翅片将不会接触壳体210且壳体210的翅片将不会接触连接盖330。以该方式，壳体210和连接盖330之间的交界面的面积增加，从而增加了冷却剂的接触面积并进一步加强了冷却效果。

在图3和图4所示的实施例中，逆变器200的壳体210是封闭的壳体，功率元件和相关的电子器件被接收在该封闭的壳体中。在替代实施例中，逆变器200的壳体210可以是在一侧具有开口的壳体，功率元件和相关的电子器件被接收在该壳体中。在这种情况下，连接盖330的凹槽332可以被附加的盖板封闭，使得当逆变器200的壳体210的开口侧连接至连接盖330时，附加的盖板限定了壳体210与连接盖330之间的交界面。由于从被接收在壳体210中的功率元件和电子器件散发的热量可以传递到交界面，所以流过交界面的冷却剂可以带走热量，使得逆变器200可以被冷却。为了增强冷却效果，附加盖板可以在趋向于与冷却剂接触的一侧设置有多个翅片。

尽管在已经说明的实施例中，逆变器200连接到电机300的连接盖330，但是本领域普通技术人员应该理解，逆变器200可以连接到电机300的任何其它合适的位置，例如连接至主外壳310的外侧壁，只要能够在电机300的壳体和逆变器200的壳体之间限定传热交界面以接触冷却剂即可。

尽管本文已经描述了本申请的一些具体实施例，但是它们仅出于说明目的而给出，并且不能被认为是对本申请范围的限制。在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以想到各种替换、变更和修改。