轴向电机系统及具有其的车辆的制作方法

1.本发明涉及电机设备技术领域，具体而言，涉及一种轴向电机系统及具有其的车辆。


背景技术：

2.随着新能源汽车的快速发展，相关技术日趋成熟，汽车内部空间越来越紧凑，小型化、轻量化和集成化成为了新能源汽车发展的主流方向。驱动电机控制系统作为新能源汽车的核心部件，其传统的分离式结构所带来的空间体积大、接线复杂、系统可靠性低、稳定性差等一系列弊端已逐渐显露出来，难以满足时代发展的需求。如果将控制器和驱动电机两者合二为一，则可以有效减少驱动控制系统在整车中占用的空间体积，降低控制器和驱动电机的制造成本，提高驱动控制系统的连接稳定性。但由于控制器本身体积较大，现在通用的集成方式是将控制器放在驱动电机正上方集成，不能有效减小总成的体积，仍然会导致结构笨重，装配结构复杂；且目前新能源产品更新换代较快，而电驱产品开发费用较高，通常产品多针对某一具体型号功率模块进行对应结构设计，当功率需求变化时，无法在现有基础进行适配调整，即无法平台化应用，造成电机生产成本高的问题。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种轴向电机系统及具有其的车辆，以解决现有技术中电机不能根据需求性能进行适配调整造成生产成本高的问题。
4.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种轴向电机系统，包括：电机主箱体，电机主箱体的中部设置有轴孔，电机主箱体中位于轴孔第一侧设置有安装凸台，位于轴孔的第一侧形成电机主腔体，电机主腔体用于安装定子组件；功率器件，功率器件为多个，多个功率器件沿安装凸台外周面间隔地设置；其中，电机主箱体内开设有冷却水道，至少部分的冷却水道开设于安装凸台内。
5.进一步地，电机主箱体的第一侧还设置有环形凸台，环形凸台的外径大于安装凸台沿轴孔的径向方向向外延伸的最大距离，安装凸台凸出地设置于环形凸台的一侧，且安装凸台沿环形凸台的周向延伸预设距离。
6.进一步地，安装凸台具有第一端和第二端，安装凸台的沿环形凸台的周向方向的几何中心线为弧线，安装凸台的第一端与安装凸台的第二端之间具有距离地设置以形成电机绕组出线避让空间。
7.进一步地，冷却水道包括第一水道，第一水道设置于安装凸台内，且第一水道沿安装凸台的周向延伸设置，其中，第一水道的入水道开设于安装凸台的第一端，第一水道的出水道开设于安装凸台的第二端。
8.进一步地，冷却水道包括第二水道，第二水道开设于环形凸台内，第二水道沿环形凸台的周向延伸设置。
9.进一步地，安装凸台的外周面设置有多个直面，多个直面沿安装凸台的周向设置，
相邻的直面具有夹角地设置，各直面上设置有至少一个功率器件。
10.进一步地，轴向电机系统还包括第一电路板，第一电路板上设置有电机交流电连接口、功率器件端子连接口、直流母线电容的负极输出端子连接口、直流母线电容的正极输出端子连接口中的至少一个。
11.进一步地，轴向电机系统还包括第二电路板，第二电路板位于第一电路板的一侧。
12.进一步地，轴向电机系统还包括：直流母线电容，直流母线电容为环形结构，直流母线电容的内圆面沿安装凸台的周向设置，且直流母线电容一端的端面与环形凸台抵接地设置，控制器盖，控制器盖与环形凸台连接，控制器盖与环形凸台之间形成安装空间，直流母线电容、安装凸台、功率器件位于安装空间内，控制器盖的侧壁设置有直流输入接口。
13.根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括：轴向电机系统，轴向电机系统为上述轴向电机系统。
14.应用本发明的技术方案，在电机主箱体中位于轴孔第一侧设置有安装凸台，位于轴孔的第一侧形成电机主腔体，电机主腔体用于安装定子组件。在安装凸台的外周面间隔的设置着多个功率器件，并在电机主箱体内开设有冷却水道，至少部分的冷却水道开设于安装凸台内。这样设置能够根据不同电机型号设置功率器件的个数，这样能够有效地提高该轴向电机系统的实用性，有效地降低了该轴向电机系统的生产成本。进一步地，采用该结构的轴向电机系统，能够有效地缩短电机轴向高度，使得的电机更加紧凑，电机实现高集成、小型化设计，且更好的为电容提供冷却，提高电容利用率。
附图说明
15.构成本技术的一部分的说明书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：
16.图1示出了根据本发明的轴向电机系统的第一实施例的结构示意图；
17.图2示出了根据本发明的轴向电机系统的实施例的剖视结构示意图；
18.图3示出了根据本发明的轴向电机系统的第二实施例的爆炸结构示意图；
19.图4示出了根据本发明的轴向电机系统的第三实施例的结构示意图；
20.图5示出了根据本发明的轴向电机系统的第四实施例的结构意图；
21.图6示出了根据本发明的直流母线电容的实施例的结构示意图；
22.图7示出了根据本发明的分立功率器件的实施例的结构示意图；
23.图8示出了根据本发明的电机主箱体的实施例的结构示意图；
24.图9示出了根据本发明的电路板的第一实施例的结构示意图；
25.图10示出了根据本发明的轴向电机系统的第五实施例的结构示意图。
26.其中，上述附图包括以下附图标记：
27.100、电机系统；
28.10、控制器盖；
29.20、电机主箱体；201、轴孔；202、安装凸台；203、环形凸台；204、电机绕组出线避让空间。
30.11、直流电输入接口；110、电机转子；
31.21、电机主腔体；22、直流母线电容支撑面；23、控制器盖与电机主箱体连接点；24、
功率器件固定壁；25、第一水道；26、入水道；27、出水道；28、直面；29、轴承座；
32.30、直流母线电容；31、直流正极输入端子；32、直流负极输入端子；33、直流正极输出端子；34、直流负极输出端子；51、分立功率器件端子；
33.40、电路板；41、电机交流电连接口；42、功率器件端子连接口；43、直流母线电容负极输出端子连接口；44、直流母线电容正极输出端子连接口；45、第二电路板；
34.50、功率器件；
35.60、电机绕线；61、电机绕线出线端；62、电机绕线非出线端；
36.70、旋变总成；80、轴承；90、电机定子。
具体实施方式
37.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
38.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
39.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
40.现在，将参照附图更详细地描述根据本技术的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本技术的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
41.结合图1至图10所示，根据本技术的具体实施例，提供了一种轴向电机系统。
42.具体地，如图8所示电机主箱体20的中部设置有轴孔201，电机主箱体20中位于轴孔201第一侧设置有安装凸台202，位于轴孔201的第一侧形成电机主腔体21，电机主腔体21用于安装定子组件，且在安装凸台202外周面间隔地设置着多个功率器件50，并且电机主箱体20内还开设有冷却水道，至少部分的冷却水道开设于安装凸台202内。
43.在本实施例中，这样设置能够根据不同电机型号设置功率器件的个数，这样能够有效地提高该轴向电机系统的实用性，有效地降低了该轴向电机系统的生产成本。进一步地，采用该结构的轴向电机系统，能够有效地缩短电机轴向高度，使得的电机更加紧凑，电机实现高集成、小型化设计，且更好的为电容提供冷却，提高电容利用率。
44.进一步地，电机主箱体20的第一侧还设置有环形凸台203，如图5所示，环形凸台
203的外径大于安装凸台202沿轴孔201的径向方向向外延伸的最大距离，安装凸台202凸出地设置于环形凸台203的一侧，且安装凸台202沿环形凸台203的周向延伸预设距离，这样设置能够增加直流母线电容30、功率器件与环形凸台203和安装凸台202的接触面积，能够提高直流母线电容30和功率器件的安装稳定性。
45.如图5所示，安装凸台202具有第一端和第二端，安装凸台202沿环形凸台203的周向方向的几何中心线为弧线，并且安装凸台202的第一端与安装凸台202的第二端之间具有距离地设置以形成电机绕组出线避让空间204。这样设置能够方便电机绕组走线，在起到使得空间布局更加紧凑的同时能够增加安装凸台202的安装面积，继而增加了功率器件的安装个数。
46.如图8所示，在安装凸台202内设有冷却水道所包括的第一水道25，且第一水道25沿安装凸台202的周向延伸设置，其中，第一水道25的入水道26开设于安装凸台202的第一端，第一水道25的出水道27开设于安装凸台202的第二端。这样设置能够有效的为电路板、功率器件50和轴承80与轴承座29提供冷却，提高轴承工作可靠性及电机系统效率。
47.在本技术的另一个实施例中，冷却水道包括第二水道(图中未示出)，且第二水道开设于环形凸台203内，并向环形凸台203的周向延伸设置，该方案不仅增加了空间利用率还效的为电容提供散热，保证电容利用效率。
48.具体地，如图5所示，安装凸台202的外周面设置有多个直面28，多个直面28沿安装凸台202的周向设置，相邻的直面28具有夹角地设置，各直面28上设置有至少一个功率器件50。这样设置能够增加功率器件50的安装数量，同时能够提高功率器件的安装稳定性。
49.如图10所示，轴向电机系统还包括第一电路板40。如图9所示，该电路板上设置有电机交流电连接口41、功率器件端子连接口42、直流母线电容负极输出端子连接口43、直流母线电容正极输出端子连接口44，并且功率器件端子、电机绕线出线端、直流母线电容输出端子均通过焊接方式与电路板对应区域连接，无需预留螺栓装配空间，采用该电路板集成驱动、控制、逆变器交流母排、电机汇流排等功能，减少电机系统部件数量，使得该轴向电机系统的结构实现深度集成，更加紧凑且装配方便，连接可靠。
50.在本技术的另一个实施例中，如图10所示，轴向电机系统还包括第二电路板45。第二电路板45位于第一电路板40的一侧，如图10所示，这样设置能够使得该轴向电机的电路板设置更加合理，能够根据实际需要增加电路板结构而不影响电机轴向高度。
51.进一步地，轴向电机系统还包括直流母线电容30和控制器盖10，如图6所示，直流母线电容30包括直流正极输入端子31、直流负极输入端子32、直流正极输出端子33和直流负极输出端子34。而且，直流母线电容30为环形结构，并且直流母线电容30的内圆面沿安装凸台202的周向设置，且其一端的端面与环形凸台抵接地设置，这样的设置不但节省了空间，能够增加冷却水道与直流母线电容30、功率器件50之间的散热面积，有效地提高了电机性能。如图1、图3所示控制器盖10与环形凸台203连接，使其之间形成安装空间，直流母线电容30、直流负极输出安装凸台202、功率器件50位于安装空间内，在控制器盖10的侧壁设置有直流电输入接口11，采用该设计使得电机与逆变器共壳，共冷却水路，去除了控制器和电机传统分离式结构之间的连接结构，大幅度降低了空间占用范围。
52.在本技术的另一个实施例中，如图4、图7所示，功率器件优选为分立功率器件，分立功率器件具有分立功率器件端子51。其中，分立功率器件端子51、电机绕线出线端61、直
流母线电容30输出端子均通过焊接方式与电路板对应区域连接，这样设置简化了连接方式，使得各部件之间的连接更加简单、可靠，使得整个电机结构的布局更加紧凑，无需预留螺栓装配空间。
53.在本技术的另一实施例中，如图2所示，图中示出了本技术的轴向电机系统100的结构的抛示图，22为直流母线电容支撑面，23为控制器盖与电机主箱体连接点，24为功率器件固定壁，60为电机绕线，62为电机绕线非出线端，70为旋变总成，90为电机定子，110为电机转子。
54.上述实施例中的轴向电机系统，可以用于车辆技术领域，即根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括轴向电机系统，轴向电机系统为上述实施例中的轴向电机系统。此系统可减小了驱动控制系统在整车中的空间占用范围，降低了驱动控制系统的质量。
55.现有技术中，电机和控制器多为分体结构，各自组装完成后再通过螺栓连接，进行简单的物理集成，对减小驱动控制系统在整车中的空间占用范围，降低了驱动控制系统的质量的效果并不明显。另外，也有部分电机和控制器进行共壳设计，进行了更深一层次的物理集成，这种方式虽然去除了控制器和电机传统分离式结构之间的连接结构，减小了驱动控制系统在整车中的空间占用范围，降低了驱动控制系统的质量，但整体布局尚不够紧凑，需要定制设计的三相固定支座与电机定制的汇流排连接，结构较为复杂；同时该设计仅针对某一型号的功率模块，难以平台化应用；另外，散热腔的设计，仅能为功率模块提供冷却，无法为电容及其他部件散热，导致电容利用率偏低。
56.其中，现有技术中公开了一种轴向集成的电动汽车电机控制系统，包括驱动电机、电机控制器，电机控制器包括箱体和设置在箱体中的功率模块、控制板、薄膜电容等；电机控制器设置在驱动电机的轴向后端面上；功率模块包括从上到下依次设置的驱动板、igbt模块和散热底板，散热底板内设有散热空腔，散热空腔的底部设有沿对角线两端设置的进液孔和出液孔，进液孔和出液孔分别与箱体上设置的第一进液管和第一出液管连接。与现有技术相比，该发明虽然通过将电机控制器安装在驱动电机轴向上，去除了控制器和电机传统分离式结构之间的连接结构，减小了驱动控制系统在整车中的空间占用范围，降低了驱动控制系统的质量，但整体布局尚不够紧凑，需要定制设计的三相固定支座与电机定制的汇流排线连接，连接较为复杂；同时该设计仅针对某一型号的功率模块，难以平台化应用；另外，散热腔的设计，仅能为功率模块提供冷却，无法为电容及其他部件散热，导致电容利用率偏低。
57.现有技术中还公开了一种车用逆变器，其包括：壳体；冷却底板，设置于壳体与电机之间；上盖，固定于壳体的上端，用于密封壳体的上端的开口；其中，冷却底板上固定有电容、功率模块、电流传感器和交流接线座；上盖上固定有直流接线座，功率模块和电流传感器的上方设置有电路板。将功率模块及其电路板、电容、电流传感器和交流接线座通过特定的位置关系集成于冷却底板上，上盖安装在壳体上，将直流接线座集成于逆变器上盖，减少了其他逆变器中的母排与传感器线束，使得逆变器的结构更加紧凑，散热效果更好。但需要定制设计的三相固定支座与电机定制的汇流排线连接，连接较为复杂，同时该设计仅针对某一型号的功率模块，难以平台化应用。
58.现有技术中还公开了一种新能源车用电机逆变器总成，包括：逆变器总成、电机轴、转子铁芯、定子总成、电机壳体和前端盖，电机壳体的前端与前端盖连接，后端与逆变器
总成的逆变器壳体连接，逆变器壳体、电机壳体和前端盖通过一个螺栓沿电机轴的轴向方向连接固定在一起；转子铁芯安装在电机轴上，定子总成安装在转子铁芯上，包括定子铁芯和缠绕在定子铁芯上的绕组，绕组通过采用扁导线插针式绕组方式形成；电机的前端支撑在前端盖上，电机的后端支撑在逆变器壳体上。该方案的电机逆变器总成的集成共用水道，但整体布局尚不够紧凑。
59.在本技术中，电路板优选控制-驱动一体集成板，且电路板上设置交流电连接区域，取代控制器交流母排和电机汇流排功能，使得结构更为紧凑，连接更为便利，成本更低。如布置空间无法满足控制-驱动一体集成板需求，可将控制部分电路单独布板并置于其上方，即在本技术中可以仅设置一个电路板，也可以设置成多个电路板。
60.而且，在本技术中，电机与逆变器共壳、共冷却水路，去除了控制器和电机传统分离式结构之间的连接结构，减小了驱动控制系统在整车中的空间占用范围，降低了驱动控制系统的质量。电机、控制器采用轴向集成，大大减小电机系统装配空间，使得轴向电机系统的空间布局紧凑，利于整车布置。分立功率器件采用环布表贴方式，降低装配空间，装配便利，缩减轴向长度，利于电机系统小型化。
61.可以看出，本发明实现了如下技术效果：节省空间，降低成本，提高生产效率。实现高集成、小型化、低成本电机系统。
62.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
63.除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本技术概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
64.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
65.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。