一种电动车用电机控制器集成组件及其电动车的制作方法

1.本实用新型属于电动车驱动控制领域，具体涉及了一种电动车用电机控制器集成组件，本实用新型还涉及了该电机控制器集成组件应用的电动车。


背景技术：

2.随着电机驱动控制技术的技术发展，受制于苛刻的紧凑式安装需求，在家电和电动工具领域中，电机和控制器已经基本实现了集成一体安装，而且由于家电和电动工具领域中，电机的工作功率小，因此将电机和控制器集成为一体后，所面临的散热问题较小，这也成为这些领域实现电机和控制器一体集成化的关键因素。
3.具体对于电动车领域来说，由于无刷永磁同步电机具有结构紧凑、功率密度大且技术日趋完善的优点，在电动车领域中，通常采用大功率的无刷永磁同步电机(功率通常至少在200w以上，很多都在500w-1kw以上)作为电动车的驱动电机，而由于无刷永磁同步电机的控制要求高，这也称为了永磁同步电机推广应用的一个技术门槛与壁垒。目前电动车领域都是控制器厂家通过电动车整车厂提供的电机指标来设计控制器。因此，控制器厂家与电机厂家成为两个独立的产品开发派系，最后通过电动车整车厂大线连接在一起，这也导致了电动车的驱动系统需要进行较多的独立模块连接，不仅线束多、整车接线端子增加、接线复杂，而且电机控制器的种类也多，无法形成标准化或系列模块化。
4.公开号为cn111082602a的实用新型专利公开了一种内置控制系统的轮毂电机，提出将控制系统设置在定子组件上，控制系统与电机线组件相连接，通过绝缘冷却液对电机壳体的内部进行冷却，然后通过电机壳体上设置具有防油透气膜的防油透气阀以及线组件上设有通气管结构来实现电机壳体内部与外部之间的压力平衡。然而该方案采用的防油透气阀和通气管均暴露在外部，不仅存在漏液隐患，而且还会线组件的使用寿命造成隐患，因此其所采用的散热方案存在质量隐患，而且申请人发现当将电动车用电机与其控制器集成后，还会存在电磁干扰的风险，同时电动车的其他功能控制模块,例如防盗模块、震动模块以及dcdc电源模块如何解决集成控制布局等问题。
5.基于本技术发明人在本领域的多年专注研究经验，同时分别具有电机以及控制器的研发团队，因此希望寻求技术方案来实现对电动车领域中电机与控制器的一体集成化。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电动车用电机控制器集成组件及其电动车，有效解决了电动车用电机控制器集成组件的散热问题，从而有力推进了电动车用电机控制器集成组件的应用进程，也使得电机控制器产品得以实现标准化、系列模块化。
7.本实用新型的技术方案如下：
8.一种电动车用电机控制器集成组件，包括与电动车轮毂、电机壳体安装为一体的永磁转子组件，位于永磁转子组件内周且与电机轴安装为一体的定子组件，其中，所述定子组件的端面安装有用于实现对电机进行驱动控制的控制器，所述电机壳体设有用于注入绝
缘冷却液的注液口，同时所述电机轴的内部设有从电机壳体内部延伸至电机壳体外部的通气道，位于电机壳体内部的通气道端口连接通气阀。
9.优选地，所述通气道与所述电机轴呈平行状，且所述通气阀与所述通气道采用垂直状安装结构。
10.优选地，所述控制器与所述定子组件的绕组进行电连接，且所述控制器的输出线束通过贯穿电机轴后引伸到所述电机壳体的外部。
11.优选地，所述定子组件包括安装在定子保持架外周的定子铁芯，所述定子保持架与所述电机轴安装为一体，同时所述定子保持架的一端设有位于电机轴外周的安装槽，所述控制器安装在所述安装槽内。
12.优选地，所述控制器包括固定安装在定子组件端面的电路板，所述电路板套接在所述电机轴的外周；至少部分定子组件/和所述电路板与所述绝缘冷却液直接导热接触。
13.优选地，所述控制器还包括固定安装在定子组件端面的散热铝板，所述电路板的各mos管分别固定安装在位于电路板外周的散热铝板上。
14.优选地，所述控制器的霍尔线与定子组件的霍尔组件电连接，所述控制器的相线与所述定子组件的绕组相线电连接，所述控制器的通讯线、轮动信号线、电源线以及启动线通过贯穿电机轴后引伸到所述电机壳体的外部。
15.优选地，所述控制器的通讯线和轮动信号线分别接入电动车的中控装置，所述控制器的电源线接入外部电源。
16.优选地，所述控制器设有电磁滤波控制模块，对电机与控制器集成后进行滤波处理。
17.优选地，一种电动车，采用如上所述的电机控制器集成组件；所述电动车的额定功率范围为200w-2kw。
18.本技术涉及的绝缘冷却液通常可采用具有绝缘性质的冷却油。
19.本技术首先提出了将电动车的控制器与定子组件进行一体安装集成，不仅有效简化了霍尔线以及相线等线束的连接结构，而且降低了安装空间，优化了电动车的安装布局空间，针对产生的散热问题，本技术提出向电机壳体内部注入绝缘冷却液进行冷却，为了解决采用绝缘冷却液给电机壳体内部带来的压力平衡问题，同时特别在电机轴的内部设置从电机壳体内部延伸至电机壳体外部的通气道，且位于电机壳体内部的通气道端口连接通气阀，通过该结构可有效保证电机壳体内部和外部之间的压力平衡，而且不会产生冷却液泄露问题，在实际工作时，电机壳体内部利用冷却液作为导热媒介，将定子组件以及控制器产生的热量及时导向电机壳体的两端，电机壳体的端盖通过和外面温度较低的空气通过大面积的直接接触，最终实现对电动车用电机控制器集成组件的高效散热；为此，本技术有效解决了电动车用电机控制器集成组件的散热问题，从而有力推进了电动车用电机控制器集成组件的应用进程，也使得电机控制器产品得以实现标准化、系列模块化。
附图说明
20.图1是本技术具体实施方式下电动车用电机控制器集成组件的结构示意图；
21.图2是本技术具体实施方式下控制器安装在定子组件端面的结构示意图；
22.图3是本技术具体实施方式下电机轴的结构示意图；
23.图4是本技术具体实施方式下密封圈的结构示意图；
24.图5是本技术实施例3中电动车用电机控制器集成组件的结构示意图；
25.图6是本技术实施例3中电机轴的结构示意图。
具体实施方式
26.本实用新型实施例公开了一种电动车用电机控制器集成组件，包括与电动车轮毂、电机壳体安装为一体的永磁转子组件，位于永磁转子组件内周且与电机轴安装为一体的定子组件，其中，定子组件的端面安装有用于实现对电机进行驱动控制的控制器，电机壳体设有用于注入绝缘冷却液的注液口，同时电机轴的内部设有从电机壳体内部延伸至电机壳体外部的通气道，位于电机壳体内部的通气道端口连接通气阀。
27.一种电动车，采用如本实施例如上所述的电机控制器集成组件；电动车的额定功率范围为200-2kw。
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
29.实施例1：请参见图1所示，一种电动车用电机控制器集成组件1，电机具体采用无刷永磁同步电动机；包括与电动车轮毂10、电机壳体20安装为一体的永磁转子组件30，位于永磁转子组件30内周且与电机轴40安装为一体的定子组件50，定子组件50位于电机壳体20内部，其中，定子组件50的端面安装有用于实现对电机进行驱动控制的控制器60，优选地，在本实施方式中，定子组件50包括安装在定子保持架51外周的定子铁芯52，定子保持架51与电机轴40安装为一体，同时定子保持架51的一端设有位于电机轴40外周的安装槽53，控制器60安装在安装槽53内；
30.为了实现高效散热效果，在本实施方式中，电机壳体20设有用于注入绝缘冷却液(具体采用具有绝缘效果的冷却油70)的注液口(图未示出)，同时电机轴40的内部设有从电机壳体20内部延伸至电机壳体20外部的通气道41，位于电机壳体20内部的通气道端口41a连接通气阀41b；
31.请进一步参见图2所示，为了实现高效散热效果，优选地，在本实施方式中，控制器60包括固定安装在安装槽53内的电路板61(具体呈圆型性质)，电路板61套接在电机轴40的外周；至少部分定子组件50和电路板61与冷却油70直接导热接触；进一步优选地，在本实施方式中，控制器60还包括固定安装在安装槽53内的散热铝板62，电路板61的各mos管61a分别固定安装在位于电路板61外周的散热铝板62(具体呈环型形状)上，图2示出的mos管61a为5个，呈均匀间隔状安装分布；至少部分散热铝板62与冷却油70直接导热接触，通过进一步设置具有更大面积的散热铝板62可以进一步明显利于本实施例的散热效果；在本实施方式中，电路板61上还有若干电解电容63以及单片机芯片64，这些电子元器件都是本领域技术人员的常规技术选择，因此不再具体展开说明；
32.优选地，为了实现对线束80的密封引出效果，在本实施方式中，控制器60与定子组件50的绕组进行电连接，且控制器60的输出线束80通过贯穿电机轴40后引伸到电机壳体20
的外部；具体优选地，在本实施方式中，电路板61的霍尔线61b与定子组件50的霍尔组件54电连接，电路板61的相线61c与定子组件50的绕组相线电连接，电路板61的通讯线61d(具体包括通讯线a和通讯线b)、轮动信号线61e、电源线61f以及启动线61g通过贯穿电机轴40后引伸到电机壳体20的外部；其中，控制器60的通讯线61d和轮动信号线61e分别接入电动车的中控装置(图未示出)，与中控装置实现通信连接，电路板61的电源线61f接入外部电源(图未示出)；
33.优选地，在本实施方式中，控制器60设有电磁滤波控制模块，对电机与控制器60集成后进行滤波处理，电磁滤波控制模块可以结合采用现有技术中抗电磁干扰控制技术，本实施例对其不做特别展开说明。
34.本实施例还提出了一种电动车，采用如上的电机控制器集成组件1；电动车的额定功率范围为300w-2kw；更优选为300w-1kw；当然地，本技术还可以应用具有其他参数额定功率的电动车，可以产生与本技术类似的技术效果，本实施例对其不做特别唯一限定；本实施例中的电动车可以为两轮电动车，也可以为三轮电动车，还可以是具有类似驱动安装结构的四轮电动车。
35.本技术人将如上实施例应用在了常规的两轮电动车和三轮电动车，经过实际验证，可以满足散热需求，而且不影响电机的驱动控制性能。
36.实施例2：在以上实施例1的基础上，请参见图3并结合图1所示，本实施例2进一步提出了电机轴40的优选方案，电机轴40与定子组件50安装为一体，定子组件50位于电机壳体20的内部，其中，电机轴40的内部分别设有线束贯穿通道42和通气道41，线束贯穿通道42和通气道41均从电机壳体20外部延伸至电机壳体20内部，其中，线束贯穿通道42与通气道41之间不连接；优选地，在本实施方式中，线束贯穿通道42和通气道41分别位于定子组件50的两端，确保两者之间不会发生干扰；
37.优选地，在本实施方式中，通气道41与电机轴40呈平行状，通气阀41b与通气道41采用垂直状安装结构，利于电机壳体20内外部之间的通气效果；具体优选地，位于电机壳体20外部的通气道端口41c位于电机轴40的端部；
38.为了对线束在引出过程中的防护效果，优选地，在本实施方式中，线束贯穿通道42采用弯折形状，其弯折角度的设计以利于保护线束80不受来自电机轴40磨损作为考虑因素；线束贯穿通道42内插装有线束贯穿防护套81，位于电机壳体20内部的线束80通过线束贯穿防护套81实现集中引出；进一步具体优选地，在本实施方式中，位于电机壳体20内部的线束贯穿通道端口42a与线束贯穿防护套81之间设有加护套82；
39.为了实现密封安装效果，在本实施方式中，电机壳体20包括安装连接为一体且分别位于定子组件50两端的边盖21和鼓刹端盖22，其中，边盖21和鼓刹端盖22分别可相对转动地套接在电机轴40上；优选地，在本实施方式中，边盖21的外侧端口与电机轴40之间设有边盖密封圈23，鼓刹端盖22的外侧端口与电机轴40之间设有鼓刹端盖密封圈24；具体优选地，请参见图4所示，在本实施方式中，本实施例2中的边盖密封圈23和鼓刹端盖密封圈24均采用具有金属嵌件25a的橡胶密封件25，可以实现良好的密封效果，尤其适合实施例1中电机壳体20内部注有冷却油70的应用场合。
40.本实施例2具体提出了具有特定结构的电机轴40结构，具体提出在电动车用电机轴40的内部分别设置线束贯穿通道42和通气道41结构，同时确保线束贯穿通道42与通气道
41之间处于不连接状态，在实际安装应用时，线束贯穿通道42用于贯穿线束80，可以将电机控制器集成件1的线束80从电机壳体20内部引出，同时与线束贯穿通道41不连接的通气道41结构可以保持电机壳体20内部与其外部之间的气连通效果；本技术通过在电机轴40内部分别设置线束贯穿通道42和通气道41结构来实现对具有高度密封要求的电机壳体20对其内外部之间的连通效果，尤其适合实施例1中电机壳体20内部注有冷却油70的应用场合。
41.实施例3：本实施例3的其余技术方案与实施例，请进一步参见图5和图6所示，本实施例3进一步提出了另一种电机轴40’的实施方案，在本实施例3中，通气道41’采用弯折形状，具体优选地，通气阀41b与通气道41’采用垂直状安装结构，位于电机壳体20外部的通气道端口41c’位于电机轴40’的非端部。
42.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
43.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。