一种高功率密度油冷电机总成的制作方法

1.本发明涉及电机控制器领域，尤其是涉及一种高功率密度油冷电机总成。


背景技术：

2.随着新能源汽车的不断推广，驱动电机系统有着更广阔的市场前景。由于驱动电机系统的功率较大，在其工作过程中会产生较多热量，导致其温度上升较快。而驱动电机系统在高温下持续工作，将导致其工作效率降低，在极端条件下甚至发生严重的故障。为避免驱动电机的温升过高，需要有一套辅助的散热系统，将电机运行过程中产生的热量带走，以满足其实际的散热需求。因此散热器是驱动电机系统的重要组成部分，提高散热器的冷却效果，对提高驱动电机及电机控制器的工作性能和工作可靠性有着至关重要的作用。
3.传统的电机控制系统都是采用冷却液冷却，即电机壳体上面通过低压铸造获得散热水道，控制器箱体内部也自带散热水道，将电机控制器和电机的散热水道连通起来，工作时通上冷却液以实现对电机系统的冷却散热。这种散热冷却方案一般都是采用间接方式散热，因为冷却液不能进入电机和控制器内部直接对发热源进行散热，冷却效果有限。但是随着对系统的功率要求越来越高，电机发热也越来越严重，这就需要选用新的冷却介质对电机定转子产生的热量直接进行冷却。而现在的分体式二合一系统由于电机和控制器三相连接位置一般都是连通的，一旦采用油冷直接冷却，冷却油很容易从电机里面进入至控制器腔体，这样因为控制器腔体的不规则会引起冷却油的循环流动变差，降低冷却油的散热效果。因此，迫切地需要设计一款油冷电机系统，使得控制器与电机的三相连接处实现完全密封，并且使控制器与电机端进行直插式装配，使其集成度提高，进而提高自动化组装生产效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的冷却油的散热效果较差的缺陷而提供一种高功率密度油冷电机总成。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种高功率密度油冷电机总成，包括电机控制器、电机本体和电机总成工装，所述电机控制器设有箱体，箱体内部设有蓄液槽，外部共压接两个油管接头，油管接头与蓄液槽连通，两个油管接头分别设置在箱体相对的两个侧面上，与电机本体的油冷管道连接，电机总成工装和电机本体的侧端相连，电机控制器固定在电机总成工装和电机本体的上端；
7.所述箱体中设有功率组件、电流传感器和三相输出组件，三相输出组件位于箱体的底端，功率组件设于三相输出组件的上方，电流传感器设于功率组件的侧面，所述三相输出组件包括第一铜排和第二铜排，所述第一铜排和第二铜排均为三相铜排，第二铜排位于第一铜排的下方，第一铜排的一端穿过电流传感器与功率组件电气连接，另一端与所述第二铜排电气连接；
8.所述电机本体的外侧面设有电机接线座，电机接线座内嵌套有电机输入铜排，电
机输入铜排为三相铜排，电机输入铜排通过与电机控制器的三相输出组件卡合进入箱体内部，使电机本体固定在电机控制器上，且电机输入铜排与第二铜排电气连接，电机输入铜排与电机接线座之间采用o型圈密封，电机接线座与箱体的配合面之间采用密封圈密封并通过螺钉进行压紧。
9.所述三相输出组件位于箱体下部，还包括铜排盖、第一铜排座和第二铜排座，第二铜排座位于第一铜排座的下方，第二铜排座固定在箱体的底面，铜排盖通过粘接固定在第一铜排座上，第一铜排和第二铜排分别固定在第一铜排座和第二铜排座的凹槽中。
10.所述箱体内部还包括两相输入组件、薄膜电容、顶箱盖和信号插件，所述功率组件位于箱体中部，所述两相输入组件位于功率组件一侧，薄膜电容位于功率组件另一侧，薄膜电容的输入端与两相输入组件的输出端电气连接，输出端与功率组件的两相输入端电气连接。
11.进一步地，所述两相输入组件包括两相插件、放电电阻和支座，支座上设有正极铜排和负极铜排，两相插件固定在箱体一侧外表面，所述放电电阻位于两相插件下方且固定在箱体上，放电电阻设有两根引线，其中一根引线和正极铜排输入端与两相插件的正极输出端子电气连接，另一根引线和负极铜排输入端与两相插件的负极输出端子电气连接。
12.进一步地，所述支座的中部及一端均设置有电容凹槽和通孔，所述电容凹槽内通过灌封胶分别固定有第一y电容和第二y电容，所述通孔内设有接地铜片，通过螺钉将接地铜片与支座同时固定在箱体上。
13.进一步地，所述正极铜排输入端带有正极铜排针角，第一y电容设有两根引线，其中一根引线与正极铜排的正极铜排针角电气连接，另一根引线与同侧的接地铜片电气连接；所述负极铜排输入端带有负极铜排针角，第二y电容设有两根引线，其中一根引线与负极铜排的负极铜排针角电气连接，另一根引线与同侧的接地铜片电气连接。
14.进一步地，所述支座的另一端设有磁环凹槽，磁环凹槽内并排设置有两个磁环，所述磁环的一侧设有磁环槽，所述正极铜排和负极铜排依次从磁环槽和磁环凹槽的边沿穿出，磁环上方依次设有硅胶垫和磁环盖。
15.进一步地，所述薄膜电容的一个侧面为灌封面，灌封面引出有正极输入端子、负极输入端子、接地端子、输出端子，正极铜排的输出端子与薄膜电容的正极输入端子电气连接，负极铜排的输出端子与薄膜电容的负极输入端子电气连接。
16.进一步地，所述功率组件包括功率模块、pcba控制板、端子固定支架，功率模块位于pcba控制板的上表面，端子固定支架设于pcba控制板的一端，功率模块包括直流输入端子和三相输入端子，直流输入端子与薄膜电容的输出端子通过螺钉固定在端子固定支架上，端子固定支架固定在箱体上，箱体的底部设有底箱盖，底箱盖通过螺钉固定在箱体的底面，与箱体的底面采用点胶进行密封。
17.所述电机本体的前端设有两个进油管，其中一个进油管与电机转轴连通，将冷却油通入电机转轴的内部，并从转轴中心的喷油孔喷出，另外一个进油管位于电机本体的端盖上边缘，实现对端部绕组的直接冷却。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
19.1.本发明电机输入铜排通过与三相输出组件卡合进入箱体内部，使电机本体固定在电机控制器上，实现了控制器的三相输出铜排与电机的三相输入铜排在电机轴向的直插
式连接，节省了传统的电机接线盒结构，不但节省了空间，使电机结构更为紧凑，而且提高了连接的可靠性。
20.2.本发明电机输入铜排与电机接线座之间密封，电机接线座与箱体的配合面之间采用密封圈密封并压紧，使得控制器与电机的三相连接处实现完全密封，整个电机和电机控制器散热水道集成一体，同时实现对转子轴、定子绕组端部以及电机控制器的散热，提高了散热效果。
21.3.本发明的正极铜排和负极铜排叠层布置，有效减少互感，同时叠层后的两相铜排穿过两对u型磁环，实现对铜排的进一步滤波，确保输入电流具有较高的抗电磁干扰性能，有利于提高整个电机系统的稳定性。
22.4.本发明的电机本体的前端设有两个进油管，其中一个进油管与电机转轴连通，将冷却油通入电机转轴的内部，并从转轴中心的喷油孔喷出，将磁钢产生的热量带走，另外一个进油管位于电机本体的端盖上边缘，对端部绕组的直接冷却，从而实现对电机转子和定子绕组的双重散热。
23.5.本发明电机总成工装和电机本体的侧端相连，电机控制器固定在电机总成工装和电机本体的上端，使电机总成的整体结构紧凑，体积小，功率密度较高。
附图说明
24.图1为本发明的结构示意图；
25.图2为本发明电机控制器的结构示意图；
26.图3为本发明三相输出组件的结构示意图；
27.图4为本发明电机本体的结构示意图；
28.图5为本发明两相输入组件的结构示意图；
29.图6为本发明两相输入组件的支座的结构示意图；
30.图7为本发明两相输入组件的磁环的结构示意图；
31.图8为本发明薄膜电容的结构示意图；
32.图9为本发明功率组件的结构示意图；
33.图10为本发明箱体的结构示意图；
34.图11为本发明的爆炸示意图。
35.附图标记：
36.1为电机控制器；2为电机本体；3为电机总成工装；4为箱体；5为两相输入组件；6为薄膜电容；7为顶箱盖；8为功率组件；9为电流传感器；10为信号插件；11为油管接头；12为三相输出组件；13为底箱盖；12-1为第一铜排；12-2为第二铜排；12-3为第一铜排座；12-4为第二铜排座；12-5为铜排盖；2-1为电机接线座；2-2为电机输入铜排；4-1为箱体顶面；4-2为箱体底面；5-1为两相插件；5-2为放电电阻；5-3为支座；5-4为第一y电容；5-5为接地铜片；5-6为正极铜排；5-7为负极铜排；5-8为第二y电容；5-9为磁环；5-10为磁胶垫；5-11为磁环盖；5-12为通孔；5-13为电容凹槽；5-14为磁环凹槽；5-15为磁环槽；6-1为灌封面；6-2为正极输入端子；6-3为负极输入端子；6-4为接地端子；6-5为输出端子；8-1为功率模块；8-2为pcba控制板；8-3为端子固定支架；8-4为散热翅片；8-5为三相输入端子；8-6为模块信号线针角；8-7为直流输入端子；8-8为旋变插件；8-9为整车信号插件；11-1为入液口；11-2为出液口；
11-3为蓄液槽。
具体实施方式
37.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
38.实施例
39.如图1和11所示，一种高功率密度油冷电机总成，包括电机控制器1、电机本体2和电机总成工装3，电机控制器1设有箱体4，如图10所示，箱体4内部设有蓄液槽11-3，外部共压接两个油管接头11，油管接头11与蓄液槽11-3连通，其中一个油管接头11为入液口11-1，压接在靠近两相输入组件5的箱体4侧面，另一个为出液口11-2，压接在与两相输入组件5相对的箱体4侧面，油管接头11与电机本体2的油冷管道连接，电机控制器1主要通过6个支脚固定在电机本体2及电机总成工装3上，电机控制器1底面有四个支脚，且各有另外两个支脚分别固定在电机本体2机壳顶面和电机总成工装3上，侧面两个支脚固定在电机本体的前端盖上；
40.如图3所示，箱体4中设有功率组件8、电流传感器9和三相输出组件12，三相输出组件12位于箱体4的底端，功率组件8设于三相输出组件12的上方，电流传感器9设于功率组件8的侧面，三相输出组件12包括第一铜排12-1和第二铜排12-2，第一铜排12-1和第二铜排12-2均为三相铜排，第二铜排12-2位于第一铜排12-1的下方，第一铜排12-1的一端穿过电流传感器9与功率组件8电气连接，另一端与第二铜排12-2电气连接；
41.如图4所示，电机本体2的外侧面设有电机接线座2-1，电机接线座2-1内嵌套有电机输入铜排2-2，电机输入铜排2-2为三相铜排，电机输入铜排2-2通过与三相输出组件12卡合进入箱体4内部，使电机本体2固定在电机控制器1上，且电机输入铜排2-2与第二铜排12-2电气连接，电机输入铜排2-2与电机接线座2-1之间采用o型圈密封，电机接线座2-1与箱体4的配合面之间采用密封圈密封并通过螺钉进行压紧。
42.三相输出组件12位于箱体4下部，还包括铜排盖12-5、第一铜排座12-3和第二铜排座12-4，第二铜排座12-4位于第一铜排座12-3的下方，第二铜排座12-4固定在箱体4的底面，铜排盖12-5通过粘接固定在第一铜排座12-3上，第一铜排12-1和第二铜排12-2分别固定在第一铜排座12-3和第二铜排座12-4的凹槽中。
43.箱体4内部还包括两相输入组件5、薄膜电容6、顶箱盖7和信号插件10，功率组件8位于箱体4中部，两相输入组件5位于功率组件8一侧，两相输入组件5的输入端通过与整车电池包电气连接获取两相电，薄膜电容6位于功率组件8另一侧，薄膜电容6的输入端与两相输入组件5的输出端电气连接，输出端与功率组件8的两相输入端电气连接。
44.如图5所示，两相输入组件5包括两相插件5-1、放电电阻5-2和支座5-3，支座5-3上设有正极铜排5-6和负极铜排5-7，两相插件5-1固定在箱体4一侧外表面，放电电阻5-2位于两相插件5-1下方且固定在箱体4上，放电电阻5-2设有两根引线，其中一根引线和正极铜排5-6输入端与两相插件5-1的正极输出端子电气连接，另一根引线和负极铜排5-7输入端与两相插件5-1的负极输出端子电气连接。
45.如图6所示，支座5-3的中部及一端均设置有电容凹槽5-13和通孔5-12，电容凹槽
内5-13中固定有第一y电容5-4和第二y电容5-8，通孔5-12内设有接地铜片5-5，通过螺钉将接地铜片5-5与支座5-3同时固定在箱体4上。
46.正极铜排5-6输入端带有正极铜排针角，第一y电容5-4设有两根引线，其中一根引线与正极铜排5-6的正极铜排针角电气连接，另一根引线与同侧的接地铜片5-5电气连接；负极铜排5-7输入端带有负极铜排针角，第二y电容5-8设有两根引线，其中一根引线与负极铜排5-7的负极铜排针角电气连接，另一根引线与同侧的接地铜片5-5电气连接。
47.支座5-3的另一端设有磁环凹槽5-14，磁环凹槽5-14内并排设置有两个磁环5-9，如图7所示，磁环5-9的一侧设有磁环槽5-15，正极铜排5-6和负极铜排5-7依次从磁环槽5-15和磁环凹槽5-14的边沿穿出，磁环5-9上方依次设有硅胶垫5-10和磁环盖5-11。
48.如图8所示，薄膜电容6的一个侧面为灌封面6-1，灌封面6-1引出有正极输入端子6-2、负极输入端子6-3、接地端子6-4、输出端子6-5，正极铜排5-6的输出端子与薄膜电容6的正极输入端子6-2电气连接，负极铜排5-7的输出端子与薄膜电容6的负极输入端子6-3电气连接。
49.如图9所示，功率组件8包括功率模块8-1、pcba控制板8-2和端子固定支架8-3，功率模块8-1位于pcba控制板8-2的上表面，端子固定支架8-3设于pcba控制板8-2的一端，功率模块8-1包括直流输入端子8-7、散热翅片8-4、模块信号线针角8-6和三相输入端子8-5，散热翅片8-4位于所述蓄液槽11-3的内部，直流输入端子8-7与薄膜电容6的输出端子6-5通过螺钉固定在端子固定支架8-3上，端子固定支架8-3固定在箱体4上，pcba控制板8-2上有旋变插件8-8和整车信号插件8-9，旋变插件8-8和整车信号插件8-9与信号插件10之间通过线束实现电气连接。
50.箱体4的底部设有底箱盖13，底箱盖13通过螺钉固定在箱体4的底面，与箱体4的底面进行密封；顶箱盖7位于箱体4顶部，通过螺钉固定在箱体顶面4-1，与箱体顶面4-1之间采用点胶进行密封。
51.电机本体2的前端设有两个进油管，其中一个进油管与电机转轴连通，将冷却油通入电机转轴的内部，并从转轴中心的喷油孔喷出，另外一个进油管位于电机本体2的端盖上边缘，实现对端部绕组的直接冷却。
52.本实施例的组装过程如下所示：
53.首先依次在箱体顶面4-1和箱体底面4-2的密封槽上点密封胶，并将密封胶烘干，然后在箱体4侧面的入液口11-1和出液口11-2处压接油管接头11，然后将端子固定支架8-3放置在箱体4内部，pcba控制板8-2通过8颗自攻螺钉固定在模块8-1上，其次将pcba控制板8-2通过螺钉固定在箱体4上，然后将模块的信号线针角8-6采用锡焊焊接在pcba控制板8-2上，测试电机控制器1的管道气密，测试合格后将放电电阻5-2固定在箱体4内部底面，然后将两相插件5-1用螺钉固定在箱体4侧面，并将第一y电容5-4和第二y电容5-8分别灌封在支座5-3的电容凹槽5-13内，在支座5-3的磁环凹槽5-14内并排放置两个磁环5-9，并使磁环槽5-15向上，在正极铜排5-6和负极铜排5-7外表面包裹绝缘胶带，然后安装在支座5-3上，将支座5-3放入箱体4内部，将正极铜排5-6输入端和放电电阻5-2的其中一根引线通过螺钉固定在两相插件5-1的正极输出端子上，将负极铜排5-7输入端和放电电阻5-2的其中一根引线通过螺钉固定在两相插件5-1的负极输出端子上，将接地铜片5-5固定在通孔5-12处，并使其针角朝向第一y电容5-4的方向，同时将接地铜片5-5安装在通孔5-12处，并使其针角朝
向第二y电容5-8的方向，在支座5-3的磁环凹槽5-14上方再并排放置两个磁环5-9，并使磁环槽5-15向下，在磁环5-9上方垫一层硅胶垫5-10，将磁环盖5-11放在硅胶垫5-10上方，通过螺钉将磁环盖5-11、支座5-3、接地铜片5-5同时固定在箱体4上，然后将薄膜电容6固定在箱体4内部一侧，将端子固定支架8-3的一端固定在箱体4上，将薄膜电容6的接地端子6-4与端子固定支架8-3同时固定在箱体4上，将薄膜电容6的正极输入端子6-2和负极输入端子6-3分别与正极铜排5-6和负极铜排5-7的输出端通过螺钉固定在端子固定支架8-3上，将薄膜电容6的输出端子6-5与功率模块8-1的直流输入端子8-7通过螺钉固定在端子固定支架8-3上，紧接着将第一铜排12-1的中部依次放置在第一铜排座12-3的凹槽内，将铜排盖12-5通过胶水粘接在第一铜排座12-3上，使第一铜排12-1的输入端子分别穿过电流传感器9的三个孔，将电流传感器9固定在功率模块8-1上，将第一铜排12-1的输入端子分别与功率模块的三相输入端子8-5通过螺钉固定在电流传感器9上，将第二铜排座12-4固定在箱体底面4-2，将第二铜排12-2中部由第二铜排座12-4上的凹槽进行定位，第一铜排12-1的另一端分别与第二铜排12-2的一端通过螺钉固定，完成后对电机控制器1进行绝缘耐压测试，测试合格后将顶箱盖7通过两颗螺钉预锁在箱体顶面4-1，然后将电机控制器1沿电机本体2轴向移动，使电机本体2的电机输入铜排2-2的输入端进入箱体4内部，并分别与电机控制器1的第二铜排12-2的一端的孔对齐，然后将电机控制器1的侧面两支脚通过螺栓固定在电机本体2前端面的两个螺纹孔处，并保证电机控制器1带支脚的侧面与电机接线座2-1贴紧，将电机控制器1底面一侧的两个支脚通过螺栓固定在电机本体2上，将电机本体2的电机输入铜排2-2的输入端分别与电机控制器1的第二铜排12-2的一端通过螺钉固定，然后将底箱盖13固定在箱体底面4-2上，对合装后的电机控制器1与电机本体2进行绝缘耐压测试，测试合格后，将顶箱盖7固定在箱体顶面4-1上，最后将电机控制器1、电机本体2与电机总成工装3合装。
54.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，所取名称可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例说明。凡依据本发明构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。