CN106911227B - 电动汽车用集成驱动装置的密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动汽车用集成驱动装置的密封结构，包括：前壳体、挤压壳体以及后壳体依次配合并构成封闭的电机外壳；冷却剂通道，其设置在前壳体周向上；第一密封圈，其夹在前壳体和挤压壳体之间进行密封；第二密封圈，其夹在前壳体、挤压壳体和后壳体之间进行密封。本发明设计的一种电动汽车用集成驱动装置的密封结构，能够对电机和逆变器集成在一起的冷却机构进行有效密封，并且具有较低的制造成本。

Description

电动汽车用集成驱动装置的密封结构

技术领域

本发明涉及电动汽车电机制造技术领域，具体而言，涉及一种电动汽车用集成驱动装置的密封结构。

背景技术

伴随着汽车产业的高速发展，石油资源短缺、环境变暖和气候变暖等一系列问题已经突现。以纯电动汽车为代表的新能源汽车必将成为我国汽车产业发展的重要方向之一。而汽车电力驱动系统作为纯电动汽车唯一的动力源，其性能直接影响整车的动力性、稳定性以及舒适性。

现有的电机与逆变器分开设计，这样不利于设备集成，也需要对不同结构的电机和逆变器设计相应的冷却机构及其相应的密封结构。

有鉴于此，需要设计一种电动汽车用集成驱动装置的密封结构，能够对电机和逆变器集成在一起的冷却机构进行有效密封，并且具有较低的制造成本。

发明内容

针对上述技术问题，本发明设计的一种电动汽车用集成驱动装置的密封结构，能够对电机和逆变器集成在一起的冷却机构进行有效密封，并且具有较低的制造成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种电动汽车用集成驱动装置的密封结构，包括：前壳体、挤压壳体以及后壳体依次配合并构成封闭的电机外壳；冷却剂通道，其设置在前壳体周向上；第一密封圈，其夹在前壳体4和挤压壳体之间，以对冷却剂通道的一端进行密封；第二密封圈，其夹在前壳体、挤压壳体和后壳体之间，以对冷却剂通道的另一端进行密封。

进一步地，所述冷却剂通道是设置在前壳体周向上的凹陷通道。

进一步地，所述前壳体包括：第一支撑结构，其对第一密封圈施加沿轴向向下的支撑压力和沿径向向外的支撑压力。

进一步地，所述第一支撑结构的剖面为：第一凹槽，其使第一密封圈的部分嵌入。

进一步地，所述凹槽沿前壳体周向设置。

进一步地，所述挤压壳体包括：第一挤压结构，其能够与第一支撑结构相互配合，并对第一密封圈施加沿轴向向上的挤压压力和沿径向向内的挤压压力。

进一步地，所述第一挤压结构的剖面为：阶梯，其使第一密封圈的另一部分嵌入。

进一步地，所述阶梯沿挤压壳体周向设置。

进一步地，所述阶梯进一步包括：第一台阶，其构造为挤压壳体周向的外边沿；以及第二台阶，其高度低于第一台阶，并且以紧邻第一台阶地方式设置在挤压壳体周向外边沿的内侧。

进一步地，进一步包括：所述第一台阶与所述第二台阶之间的夹角大于等于90度且小于180度。

进一步地，所述前壳体进一步包括：前盖；与前盖一体成型的柱体和后座；其中：前盖的径向最大半径值>后座的径向最大半径值>柱体的径向最大半径值。

进一步地，进一步包括：所述挤压壳体的径向最大半径值>后座的径向最大半径值；并且，所述挤压壳体的径向最大半径值<前盖的径向最大半径值。

进一步地，所述密封结构包括：所述挤压壳体套合在柱体的外侧；并且，所述挤压壳体朝向前盖侧的边沿抵靠在前盖的下侧面。

进一步地，所述密封结构包括：所述挤压壳体朝向前盖侧的边沿呈阶梯状结构；所述前盖与柱体的结合处呈凹槽状结构；其中，阶梯状结构与凹槽状结构相互配合形成密闭空腔，以容纳第一密封圈。

进一步地，所述前壳体包括：第二支撑结构，其对第二密封圈施加沿径向向外的支撑压力。

进一步地，所述第二支撑结构的剖面为：垂直壁面，其支撑第二密封圈向前壳体移动的一部分。

进一步地，所述后壳体包括：第二挤压结构，其对第二密封圈施加沿轴向向上的挤压压力。

进一步地，所述第二挤压结构的剖面为：顶针，其对第二密封圈施加挤压力。

进一步地，所述挤压壳体包括：第三挤压结构，其能够与第二支撑结构、第二挤压结构相互配合，并对第二密封圈施加沿轴向向下的挤压压力和沿径向向内的挤压压力。

进一步地，所述第二挤压结构的剖面为：阶梯，其使第二密封圈的另一部分嵌入。

进一步地，所述阶梯沿挤压壳体周向设置。

进一步地，所述阶梯包括：第一台阶，其构造为挤压壳体周向的外边沿；以及第二台阶，其高度低于第一台阶，并且以紧邻第一台阶地方式设置在挤压壳体周向外边沿的内侧。

进一步地，所述密封结构包括：所述第一台阶与所述第二台阶之间的夹角大于等于90度且小于180度。

进一步地，所述第一台阶与所述第二台阶之间具有沿挤压壳体周向设置的第二凹槽。

进一步地，所述密封结构包括：所述后壳体套合在前壳体朝向后壳体的端部；并且，所述挤压壳体朝向后壳体侧的边沿抵靠在后壳体的上侧面。

进一步地，所述密封结构包括：所述挤压壳体朝向后壳体侧的边沿呈阶梯状结构；所述后壳体朝向挤压壳体侧的边沿呈顶针状结构；所述前壳体面对挤压壳体和后壳体的一侧呈垂直壁面结构；其中，阶梯状结构、顶针状结构与垂直壁面结构相互配合形成密闭空腔，以容纳第二密封圈。

本发明提供的一种电动汽车用集成驱动装置的密封结构，能够对电机和逆变器集成在一起的冷却机构进行有效密封，并且具有较低的制造成本。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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：

图1是本发明一实施例的电动汽车用集成驱动装置的密封结构的爆炸图；

图2是本发明一实施例的电动汽车用集成驱动装置的主视图；

图3是图2装置中沿E-E线的剖视图；

图4是图3装置中F圈的局部放大示意图；

图5是图3装置中G圈的局部放大示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语包括技术术语和科学术语具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

图1是本发明一实施例的电动汽车用集成驱动装置的密封结构的爆炸图。图2是本发明一实施例的电动汽车用集成驱动装置的主视图。如图1-2所示，本发明提供的密封结构应用于电动汽车的集成驱动装置，该集成驱动装置可以包括：采用电流驱动的电机以及对交-直流电进行转换的逆变器。前壳体4、挤压壳体3以及后壳体1依次配合并构成依次配合并构成封闭的电机外壳。该壳体可以作为集成驱动装置的外壳。本发明提供的电动汽车用集成驱动装置的密封结构，能够将电机和逆变器集成在一起，节约装配空间，减少设备重量，省去用于支撑逆变器的支架，从而大幅降低制造成本。

逆变器(未示出)设置在后壳体1中，其可以包括电容模块和功率模块，电容模块具有与直流电源电连接的直流连接端；功率模块其具有多个开关电路、直流输入端子及交流输出端子，直流输入端电连接于直流电源(例如，车载蓄电池),交流输出端子电连接于电动电机。开关电路将从直流输入端获得的直流电转换为交流电，并通过交流输出端输出。逆变器壳体(即，后壳体1)将功率模块和电容模块封装由其形成的腔室内。

电机的定子组件在其面向逆变器的一端设有三个交流输入端子，交流输入端子设置定子组件的端部下侧。相应地，在逆变器的功率模块的一端的下侧设有三个交流输出端子，所述三个交流输出端子配置成使得将逆变器和电机组转完成后，三个交流输出端子与相应的三个交流输入端子直接接触，例如通过螺纹连接、熔接、软钎焊、硬钎焊、铆接和弹性接触连接在一起，而无需使用额外的连接线，这也降低了制造成本。

由于集成电机和逆变器的驱动装置需要对电机和逆变器进行冷却，因此在前壳体4、挤压壳体3以及后壳体1上可以设计组成冷却剂通道4-6的子结构，使得在前壳体4、挤压壳体3以及后壳体1依次配合后，在壳体内部形成封闭的冷却剂流通通道(即，冷却剂通道4-6)。

作为一种实施例，如图1所示，前壳体4可以包括：前盖4-1；与前盖一体成型的柱体4-2和后座4-3；其中：前盖4-1的径向最大半径值>后座4-3的径向最大半径值>柱体4-2的径向最大半径值，即前盖4-1的径向最大半径值大于后座4-3的径向最大半径值，并且后座4-3的径向最大半径值大于柱体4-2的径向最大半径值。例如，所述挤压壳体3的径向最大半径值>后座4-3的径向最大半径值；并且，所述挤压壳体3的径向最大半径值<前盖4-1的径向最大半径值。这样，可以将前壳体4套合在挤压壳体3中，并且使得后座4-3穿过挤压壳体3以便与后壳体1进行随后的配合。基于此结构，本发明提供了一种电动汽车用集成驱动装置的密封结构，可以包括：前壳体4、挤压壳体3以及后壳体1，这三个壳体依次配合并构成封闭的电机外壳；冷却剂通道4-6，其设置在前壳体4周向上；第一密封圈2-1，其夹在前壳体4和挤压壳体3之间，以对冷却剂通道4-6的一端进行密封；第二密封圈2-2，其夹在前壳体4、挤压壳体3和后壳体1之间，以对冷却剂通道4-6的另一端进行密封。例如，冷却剂通道4-6是设置在前壳体4周向上的凹陷通道。

由于前盖4-1的径向最大半径值大于后座4-3的径向最大半径值，并且后座4-3的径向最大半径值大于柱体4-2的径向最大半径值，因此前壳体4的形状实际上类似两头大中间小的哑铃形结构，从而当前壳体4与挤压壳体3配合后，在柱体4-2和挤压壳体3之间形成冷却剂的流通通道。

图3是图2装置中沿E-E线的剖视图。如图3所示，按从下往上的顺序看，集成驱动装置的下部由后盖，压片组成空腔，冷却剂(例如，水)入口设置在后盖上，当冷却剂在流过下部空腔时，带走逆变器电子元器件产生的量热，起到冷却的作用。集成驱动装置中部的冷却剂通道4-6由定子外壳，即前壳体4、挤压壳体3和后壳体1组成，其中：在定子外壳上部中，在前壳体4和挤压壳体3之间采用第一密封圈2-1(例如，O型圈)进行密封；在定子外壳下部中，在前壳体4、挤压壳体3和后壳体1之间采用第二密封圈2-2(例如，O型圈)进行密封。前壳体4与后壳体1在形成冷却剂流通通道的过程中有小的过盈量，通过压装工艺完成。此外，前壳体4和后壳体1可以通过螺栓链接。与集成驱动装置下部逆变器中的空腔内流通的冷却剂作用不同，中部的冷却剂通道4-6以及上部的冷却剂出口主要是对定子进行冷却。

图4是图3装置中F圈的局部放大示意图。如图4所示，前壳体4可以包括：第一支撑结构S1，其对第一密封圈2-1施加沿轴向向下的支撑压力和沿径向向外的支撑压力。例如，可以将第一支撑结构S1设计为，其的剖面为：凹槽(第二)，其使第一密封圈2-1的部分嵌入。例如，凹槽沿前壳体4周向设置。挤压壳体3包括：第一挤压结构P1，其能够与第一支撑结构S1相互配合，并对第一密封圈2-1施加沿轴向向上的挤压压力和沿径向向内的挤压压力。例如，可以将第二挤压结构P2设计为，其的剖面为：阶梯，其使第二密封圈2-2的另一部分嵌入。例如，阶梯沿挤压壳体3周向设置。例如，阶梯进一步包括：第一台阶，其构造为挤压壳体3周向的外边沿；以及第二台阶，其高度低于第一台阶，并且以紧邻第一台阶地方式设置在挤压壳体3周向外边沿的内侧。例如，第一台阶与第二台阶之间的夹角大于等于90度且小于180度。例如，挤压壳体3套合在柱体4-2的外侧；并且，所述挤压壳体3朝向前盖4-1侧的边沿抵靠在前盖4-1的下侧面。例如，挤压壳体3朝向前盖4-1侧的边沿呈阶梯状结构；所述前盖4-1与柱体4-2的结合处呈凹槽状结构；其中，阶梯状结构与凹槽状结构相互配合形成密闭空腔，以容纳第一密封圈2-1。例如，第一密封圈2-1可以是O型圈。

图5是图3装置中G圈的局部放大示意图。如图5所示，前壳体4包括：第二支撑结构S2，其对第二密封圈2-2施加沿径向向外的支撑压力。例如，可以将第二支撑结构S2设计为，其的剖面为：垂直壁面，其支撑第二密封圈2-2向前壳体4移动的一部分。例如，后壳体1包括：第二挤压结构P2，其对第二密封圈2-2施加沿轴向向上的挤压压力。例如，可以将第二挤压结构P2的剖面构造为顶针，其对第二密封圈2-2施加挤压力。例如，挤压壳体3包括：第三挤压结构P3，其能够与第二支撑结构S2、第二挤压结构P2相互配合，并对第二密封圈2-2施加沿轴向向下的挤压压力和沿径向向内的挤压压力。例如，可以将第一挤压结构P1设计为，其的剖面为：阶梯，其使第一密封圈2-1的另一部分嵌入。例如，阶梯沿挤压壳体3周向设置。例如，阶梯进一步包括：第一台阶，其构造为挤压壳体3周向的外边沿；以及第二台阶，其高度低于第一台阶，并且以紧邻第一台阶地方式设置在挤压壳体3周向外边沿的内侧。例如，所述第一台阶与所述第二台阶之间的夹角大于等于90度且小于180度。例如，第一台阶与所述第二台阶之间具有沿挤压壳体3周向设置的凹槽(第二)。例如，所述后壳体1套合在前壳体4朝向后壳体1的端部；并且，所述挤压壳体3朝向后壳体1侧的边沿抵靠在后壳体1的上侧面。例如，所述挤压壳体3朝向后壳体1侧的边沿呈阶梯状结构；所述后壳体1朝向挤压壳体3侧的边沿呈顶针状结构；所述前壳体4面对挤压壳体3和后壳体1的一侧呈垂直壁面结构；其中，阶梯状结构、顶针状结构与垂直壁面结构相互配合形成密闭空腔，以容纳第二密封圈2-2。例如，第二密封圈2-2可以是O型圈。

上述密封结构可以应用于汽车用电动电机中，尤其是电机与逆变器集成在一起的驱动装置中。就密封结构的形成而言，如图4所示，前壳体4、第二密封圈2-2及挤压壳体3相互配合形成一个密封；如图5所示，后壳体1、第一密封圈2-1及挤压壳体3相互配合形成另一个密封。上述两种密封结构属于三角密封(轴向和径向)，这样的密封更加可靠。

上述密封结构不仅可以生成保护定子总成、转子总成及逆变器的外壳，并且结合成的外壳内配置有对电机的定子总称和逆变器分别进行冷却的不同冷却结构，从而形成一体化贯通的冷却流道，用于电机和逆变器的整体冷却。冷却液流向主要有两部分组成：下部、中部。所述下部流向：由冷却剂入口、后壳体1和/或若干压片组成空腔，冷却液在流过空腔时，带走逆变器电子元器件产生的量热，起到冷却的作用。所述中部流向：中部的冷却剂通道4-6由前壳体4、挤压壳体3，两个密封圈、后壳体1组成，其中前壳体4与挤压壳体3、前壳体4与后壳体1在形成通过的过程中有小的过盈量，通过压装工艺完成，并且前壳体和后壳体通过螺栓链接，中部的冷却剂通道4-6主要是为定子冷却。

作为另一种实施例，本发明提供了一种电动汽车用电机的前端密封结构，包括：前壳体4；冷却剂通道4-6，其设置在前壳体4周向上；挤压壳体3，其套合在前壳体4上；密封圈2-1，其夹在前壳体4和挤压壳体3之间进行密封。

作为另一种实施例，本发明提供了一种两部件配合的密封结构，包括：密封圈2-1；支撑结构S1，其对密封圈2-1施加沿轴向向下的支撑压力和沿径向向外的支撑压力；挤压结构P1，其能够与支撑结构S1相互配合，并对密封圈2-1施加沿轴向向上的挤压压力和沿径向向内的挤压压力；其中，密封圈2-1夹在支撑结构S1和挤压结构P1之间实现密封。

作为另一种实施例，本发明提供了一种电动汽车用电机的后端密封结构，包括：前壳体4、挤压壳体3以及后壳体1依次配合并构成封闭的电机外壳；冷却剂通道，其设置在前壳体4周向上；密封圈2-2，其夹在前壳体4、挤压壳体3以及后壳体1之间进行密封。

作为另一种实施例，本发明提供了一种三部件配合的密封结构，包括：密封圈2-2；支撑结构S1，其对密封圈2-2施加沿径向向外的支撑压力；第一挤压结构P1，其对密封圈2-2施加沿轴向向上的挤压压力；第二挤压结构P2，其能够与支撑结构S1、第一挤压结构P1相互配合，并对密封圈2-2施加沿轴向向下的挤压压力和沿径向向内的挤压压力；其中，密封圈2-2夹在支撑结构S1、第一挤压结构P1以及第二挤压结构P2实现密封。

在本发明实施例中，采用了O型密封圈，并且在密封槽上形成了独特机构，如图4-图5所示，在前壳体4、挤压壳体3和后壳体1结构配合形成密封槽，此密封属于三角密封(轴向和径向)这样的密封更加可靠。O型密封圈是一种挤压型密封，挤压型密封的基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形，在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于被密封介质的内压，则不发生泄漏，反之则发生泄漏。

如图1和图3所示，在中部的冷却剂通道4-6中前壳体有一个分流筋4-5，当冷却液从逆变器流入时冷却液逆时针一周流动，然后到出水口位置，这样形成一个大范围的冷却。例如，分流筋4-5呈S型沿平行于柱体4-2的轴向方向设置在前盖4-1和后座4-3之间的柱体4-2上，从而将冷却剂通道4-6分割开，使得冷却剂可以沿着冷却剂通道4-6沿预定的一个方向进行流通。

此外，由于采用本发明的设计结构，本发明设计的前壳体4和后壳体1均可以采用压铸工艺，挤压壳体3可以采用挤压工艺。与现有技术中，通常采用砂铸壳体形成冷却流道的方式完全不同，现有技术将所有流道全部集中在一个壳体中，从而加大了制造难度，而本发明采用这种3个部件组成壳体的方案相对一个壳体完整铸造而言工艺上简化了很多，从而提高了成品率。现有技术的砂铸工艺存在的问题是，砂铸过程中容易产生气孔，引起冷却流道泄漏，成品率低。

本发明设计的一种电动汽车用集成驱动装置的密封结构，能够对电机和逆变器集成在一起的冷却机构进行有效密封，并且具有较低的制造成本。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电动汽车用集成驱动装置的密封结构，其特征在于，包括：

前壳体(4)、挤压壳体(3)以及后壳体(1)依次配合并构成封闭的电机外壳；

冷却剂通道(4-6)，其设置在前壳体(4)周向上；

第一密封圈(2-1)，其夹在前壳体(4)和挤压壳体(3)之间，以对冷却剂通道(4-6)的一端进行密封；

第二密封圈(2-2)，其夹在前壳体(4)、挤压壳体(3)和后壳体(1)之间，以对冷却剂通道(4-6)的另一端进行密封；

其中，所述前壳体(4)还包括：第二支撑结构(S2)，其对第二密封圈(2-2)施加沿径向向外的支撑压力；

所述后壳体(1)包括：第二挤压结构(P2)，其对第二密封圈(2-2)施加沿轴向向上的挤压压力，所述第二挤压结构的剖面为顶针；

所述挤压壳体(3)还包括：第三挤压结构(P3)，其能够与第二支撑结构(S2)、第二挤压结构(P2)相互配合，并对第二密封圈(2-2)施加沿轴向向下的挤压压力和沿径向向内的挤压压力。

2.根据权利要求1的密封结构，其特征在于，所述前壳体(4)包括：

第一支撑结构(S1)，其对第一密封圈(2-1)施加沿轴向向下的支撑压力和沿径向向外的支撑压力。

3.根据权利要求2的密封结构，其特征在于，所述挤压壳体(3)包括：

第一挤压结构(P1)，其能够与第一支撑结构(S1)相互配合，并对第一密封圈(2-1)施加沿轴向向上的挤压压力和沿径向向内的挤压压力。

4.根据权利要求1的密封结构，其特征在于，所述前壳体(4)进一步包括：

前盖(4-1)；

与前盖一体成型的柱体(4-2)和后座(4-3)；

其中：前盖(4-1)的径向最大半径值>后座(4-3)的径向最大半径值>柱体(4-2)的径向最大半径值。

5.根据权利要求4的密封结构，其特征在于，

所述挤压壳体(3)的径向最大半径值>后座(4-3)的径向最大半径值；并且，

所述挤压壳体(3)的径向最大半径值<前盖(4-1)的径向最大半径值。

6.根据权利要求1的密封结构，其特征在于，

所述后壳体(1)套合在前壳体(4)朝向后壳体(1)的端部；并且，

所述挤压壳体(3)朝向后壳体(1)侧的边沿抵靠在后壳体(1)的上侧面。

7.根据权利要求6的密封结构，其特征在于，

所述挤压壳体(3)朝向后壳体(1)侧的边沿呈阶梯状结构；

所述后壳体(1)朝向挤压壳体(3)侧的边沿呈顶针状结构；

所述前壳体(4)面对挤压壳体(3)和后壳体(1)的一侧呈垂直壁面结构；

其中，阶梯状结构、顶针状结构与垂直壁面结构相互配合形成密闭空腔，以容纳第二密封圈(2-2)。