本發(fā)明涉及一種集成于電機(jī)的逆變器，是一種電動(dòng)汽車內(nèi)與電機(jī)高度集成的逆變器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

在電動(dòng)汽車中，逆變器是實(shí)現(xiàn)電池的直流電供電與電機(jī)的交流電用電變換、實(shí)現(xiàn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵部件，屬于電動(dòng)汽車的核心功率部件，它必須能夠持續(xù)可靠的運(yùn)行。

目前，電動(dòng)汽車上匹配的逆變器一般是獨(dú)立安裝于車架上，電機(jī)和逆變器一般通過高壓線束、低壓線束、水管進(jìn)行交流電、控制信號(hào)、冷卻液的傳遞，造成了成本過高、能量損耗以及空間浪費(fèi)等，因而電機(jī)、逆變器以及減速器的集成化設(shè)計(jì)成為電動(dòng)汽車發(fā)展的方向。專利CN102267362A描述了一種電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)集成化一體結(jié)構(gòu)，其中逆變器徑向集成于電機(jī)的正上方，變速器通過聯(lián)軸器與電機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕和效率高的要求。但由于電機(jī)和逆變器仍然采用電纜連接，因而沒有實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的集成化設(shè)計(jì)，另外逆變器布置于電機(jī)的正上方，可能不便于進(jìn)一步在上部布置DC/DC和充電機(jī)等。專利CN1819418A中描述了一種電機(jī)和逆變器軸向布置的結(jié)構(gòu)，逆變器和電機(jī)共用殼體，實(shí)現(xiàn)了較高程度的集成；該逆變器通過電介質(zhì)的冷卻流體對(duì)逆變器的功率模塊進(jìn)行噴射冷卻，可以實(shí)現(xiàn)良好的熱交換。但這種設(shè)計(jì)需要復(fù)雜的外部冷卻泵和散熱器的支撐，造成動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本升高、可靠性下降。專利CN205417150U描述了一種帶冷卻機(jī)構(gòu)的電機(jī)、逆變器和變速器集成裝置，包括電機(jī)、逆變器、變速器和下部冷卻腔、上部冷卻腔和中部導(dǎo)流通道，可以對(duì)電機(jī)、逆變器、變速器進(jìn)行很好的冷卻，也實(shí)現(xiàn)了較高程度的集成。但該集成裝置的水道設(shè)計(jì)過于復(fù)雜、造成密封困難、可靠性下降；該集成裝置并沒有進(jìn)一步解決或闡述逆變器和變速器的集成方式；該集成裝置的逆變器的高、低壓線束的出線方向?yàn)殡姍C(jī)的徑向方向，并沒有最優(yōu)地利用電機(jī)的軸向空間，造成該集成裝置所需整車空間較大。

針對(duì)上述問題，需要設(shè)計(jì)一種適合電動(dòng)汽車特別是純電動(dòng)轎車，同時(shí)解決逆變器和電機(jī)甚至減速器集成度不高、空間浪費(fèi)嚴(yán)重、成本較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低的緊湊化逆變器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種集成于電機(jī)的逆變器，是一種新能源車用逆變器，其可以很好地實(shí)現(xiàn)與電機(jī)、減速器進(jìn)行集成，并使得整個(gè)集成裝置盡可能小地占用整車空間，同時(shí)該逆變器具有結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、功率密度高、冷卻設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠等特點(diǎn)。

基于上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種集成于電機(jī)的逆變器，包括主箱體和頂蓋及固定在主箱體內(nèi)部的電機(jī)軸承、電機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器、IGBT模塊、驅(qū)動(dòng)板、電流傳感器、電流傳感器支架、一體化注塑交流母排、放電電阻、直流母線電容、屏蔽板、控制板，其特征在于：逆變器集成于電機(jī)后側(cè)，同時(shí)在逆變器上布置減速器輸出軸的軸承，以及布置于直流母線電容下方的接線座、直流母排、Y電容，接線座安裝于主箱體上，空調(diào)保險(xiǎn)固定于接線座的嵌裝螺母上，空調(diào)保險(xiǎn)一端與直流母排的負(fù)極伸出端相連，一端與空調(diào)接插件的負(fù)極線束相連；所述直流母排與直流接插件的端子電連接，同時(shí)在接線座上分別與空調(diào)保險(xiǎn)的一端、以及空調(diào)接插件的正極線束相連；所述Y電容安裝于接線座的矩形卡槽內(nèi)，每個(gè)Y電容的一條線束的線鼻子分別與其中一個(gè)直流母排相連，每個(gè)Y電容的另外一條線束的線鼻子通過螺栓與主箱體相連，固定在主箱體外部的直流接插件、空調(diào)接插件、低壓接插件和透氣塞；其中直流接插件、空調(diào)接插件、低壓接插件并排布置于電機(jī)的軸向，透氣塞布置于逆變器主箱體的側(cè)面，電機(jī)的徑向；電機(jī)軸承通過軸承鋼套固定在主箱體上；電機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器通過螺栓安裝于主箱體；IGBT模塊通過螺栓安裝于主箱體，并布置于電機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器上方；驅(qū)動(dòng)板布置于IGBT模塊上方，并焊接于IGBT模塊上；

在IGBT模塊相對(duì)的兩側(cè)分別布置有直流母線電容和電流傳感器，一體化注塑交流母排布置于電流傳感器和IGBT模塊之間，直流母線電容上方依次布置屏蔽板和控制板；接線座布置于直流母線電容下方，并安裝于主箱體的局部凹槽內(nèi)，Y電容卡接于接線座；直流接插件、空調(diào)接插件和低壓接插件出線方向均為電機(jī)軸向。

所述的主箱體內(nèi)部布置有IGBT模塊的冷卻水道，冷卻水道的進(jìn)水管安裝于主箱體的側(cè)面，冷卻水道的出水孔位于主箱體端面，與電機(jī)水道直接相連；IGBT模塊內(nèi)部集成水道，主箱體內(nèi)側(cè)有兩個(gè)水孔與IGBT模塊的水口相連。

所述電流傳感器采用三聯(lián)電流傳感器，通過電流傳感器支架安裝于主箱體的內(nèi)部、IGBT模塊的三相交流端子側(cè)；電機(jī)交流端子通過定制的線鼻子穿過電流傳感器的開口與一體化注塑交流母排相連。

所述的一體化注塑交流母排另一側(cè)與IGBT模塊相連；一體化注塑母排的絕緣骨架還設(shè)有固定線束的卡槽結(jié)構(gòu)。

所述放電電阻通過支架固定于主箱體，支架還設(shè)計(jì)有固定電機(jī)溫度傳感器線束、放電電阻線束和電流傳感器線束的綁扎帶開孔；電流傳感器線束和電機(jī)溫度傳感器線束通過8針接插件與控制板相連，放電電阻線束通過線鼻子與直流母線電容直流端子相連。

所述控制板固定于屏蔽板上，屏蔽板與直流母線電容通過螺栓固定于主箱體；控制板與驅(qū)動(dòng)板通過排線進(jìn)行信號(hào)傳遞。

所述Y電容卡接于接線座內(nèi)部或采用電容單體灌裝于接線座內(nèi)部。

所述直流接插件和空調(diào)接插件帶有高壓互鎖線束，高壓互鎖線束串聯(lián)后與控制板上的2針接插件相連。

所述的空調(diào)保險(xiǎn)安裝于接線座上，其一端與負(fù)極直流母排相連，另一端與空調(diào)接插件的負(fù)極線束相連；空調(diào)接插件的正極線束與正極直流母排相連。

所述低壓接插件通過線束分別與控制板上的12針和16針接插件相連；所述電機(jī)旋變線束通過8針接插件與控制板相連；所述主箱體外側(cè)安裝兩個(gè)透氣塞，用于保證逆變器和電機(jī)內(nèi)外氣壓平衡。

本發(fā)明的積極效果是通過主箱體集成電機(jī)軸承、電機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器、以及集成減速器輸出軸軸承等部件，實(shí)現(xiàn)與電機(jī)、減速器的高度集成；同時(shí)為了最大限度地實(shí)現(xiàn)集成裝置緊湊化，逆變器的直流接插件、空調(diào)接插件以及低壓接插件均采用電機(jī)軸向出線、逆變器水管采用軸向進(jìn)水；另外逆變器的IGBT模塊及驅(qū)動(dòng)板、電流傳感器、直流母線電容及控制板采用并排布置方式，接線座、直流母排和Y電容等布置于直流母線電容下方，不占用集成裝置的徑向空間；逆變器內(nèi)部集成直通水道，僅通過一個(gè)出水口與電機(jī)進(jìn)水口相連，降低系統(tǒng)水阻，提高了IGBT模塊冷卻效果以及水道密封可靠性。據(jù)此實(shí)現(xiàn)了逆變器與電機(jī)、減速器的高度集成，同時(shí)使得逆變器具有結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、功率密度高、冷卻設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠等特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的逆變器與電機(jī)、減速器集成示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的剖視示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的背面示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的取下頂蓋的正面示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的取下直流母線電容的接線座布置示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1-圖5所示，該實(shí)施例公開了一種與電機(jī)集成的逆變器100，該逆變器100集成于電機(jī)200的后側(cè)，同時(shí)該逆變器100還布置了減速器300輸出軸的軸承孔26，實(shí)現(xiàn)了逆變器100、電機(jī)200和減速器300形成一個(gè)緊湊的集成裝置，以便作為一個(gè)動(dòng)力總成模塊在整車上靈活布置。同時(shí)，為了最大限度地實(shí)現(xiàn)集成裝置的緊湊度，該逆變器100的直流接插件16、空調(diào)接插件22、低壓接插件23以及逆變器進(jìn)水管24的朝向均為電機(jī)200的軸向方向，進(jìn)一步節(jié)省了整車空間，該空間可以方便DC/DC、充電機(jī)等總成的布置，也可以作為行李艙給用戶提供更佳的舒適性體驗(yàn)。

該實(shí)施例所述逆變器100主要包括主箱體1和頂蓋2，所述逆變器的各功能型構(gòu)件分別以特定的位置關(guān)系安裝在所述主箱體1和頂蓋2的內(nèi)部或者外部。同時(shí)所述主箱體1還集成了用于安裝電機(jī)軸承3的軸承鋼套17，該軸承鋼套17與鋁合金壓鑄的主箱體1采用一體化鑄造的方式，用以提高軸承連接處殼體的強(qiáng)度；同時(shí)主箱體上還安裝了用于檢測(cè)電機(jī)200轉(zhuǎn)子位置的旋轉(zhuǎn)變壓器4，這種集成方式實(shí)現(xiàn)了所述逆變器100和電機(jī)200的高度耦合，極大地減小了集成裝置的軸向尺寸。

同時(shí)，一種集成于電機(jī)的逆變器100和電機(jī)200的集成還體現(xiàn)在冷卻回路一體化和直接的電連接。冷卻液在通過所述逆變器100主箱體1的進(jìn)水口24在對(duì)所述逆變器的IGBT模塊5冷卻后，通過所述主箱體1上的出水口25直接對(duì)電機(jī)200進(jìn)行冷卻，從而降低了集成裝置系統(tǒng)水阻，提高了冷卻效果和水道密封的可靠性；另外，電機(jī)200的交流端子通過定制的線鼻子10直接與所述逆變器100的一體化注塑交流母排9相連，降低了電連接回路由于電阻過大產(chǎn)生的熱損耗，提升了系統(tǒng)性能。

具體而言，在所述主箱體1內(nèi)部固定有IGBT模塊5、驅(qū)動(dòng)板6、電流傳感器7、電流傳感器支架8、一體化注塑交流母排9、放電電阻30、放電電阻支架31、直流母線電容11、屏蔽板12、控制板13。

在主箱體1內(nèi)部，直流母線電容11下方還布置了接線座14、直流母排15、Y電容21；所述主箱體1的外側(cè)安裝有直流接插件16、空調(diào)接插件22、低壓接插件23和透氣塞28。

在主箱體1內(nèi)部：IGBT模塊5通過螺栓安裝于的主箱體1上，并布置于旋轉(zhuǎn)變壓器4的上方。IGBT模塊5內(nèi)部集成水道，僅留出兩個(gè)圓形水孔19與主箱體1的水道相連。相應(yīng)地，所述主箱體1內(nèi)部設(shè)計(jì)與水孔19同軸的水道18和水道垂直的水道41，所述同軸的水道18和垂直的水道41封閉于主箱體1內(nèi)，可通過鉆孔成型，降低了加工成本；鉆孔的道具入口通過碗形塞27密封，與同軸的水道18垂直的電機(jī)200的軸向分別為逆變器100的進(jìn)水管24和出水口25，該設(shè)計(jì)降低了水道水阻、提高了所述IGBT模塊5的散熱效果，同時(shí)提高了密封可靠性。

所述IGBT模塊5的上方布置有驅(qū)動(dòng)板6，所述驅(qū)動(dòng)板6通過螺栓和焊接針腳固定于IGBT模塊5上。

所述IGBT模塊5相對(duì)的兩側(cè)分別布置有直流母線電容11和電流傳感器7。所述直流母線電容11為薄膜電容。為了實(shí)現(xiàn)所述逆變器100和減速器300的集成，所述直流母線電容11在IGBT模塊5和軸承孔26中間處局部變窄，所述直流母線電容11的頂部分別伸出三對(duì)直流端子與IGBT模塊5電連接、伸出一對(duì)直流端子與直流母排15電連接。

所述電流傳感器7為一個(gè)三聯(lián)的電流傳感器，該結(jié)構(gòu)形式可以更好地滿足逆變器內(nèi)部緊湊化布置。為了滿足交流母排連接的要求，所述電流傳感器7的安裝面垂直于主箱體1的底面，該結(jié)構(gòu)形式通過固定電流傳感器7的電流傳感器支架8實(shí)現(xiàn)。

為了保證所述逆變器100裝配方便，該逆變器使用了一體化注塑交流母排9。把U、V、W母排和絕緣支架一體化注塑，主要可以實(shí)現(xiàn)交流母排作為單件直接安裝于所述主箱體1，提高連接可靠性，同時(shí)所述一體化注塑交流母排9內(nèi)部設(shè)計(jì)了一體化注塑的嵌裝螺母，便于所述電機(jī)交流端子10直接與一體化注塑交流母排9進(jìn)行螺栓固定。所述一體化注塑交流母排9的另一側(cè)母排底面與IGBT模塊5通過螺栓連接，實(shí)現(xiàn)IGBT模塊5與電機(jī)交流端子10間的交流電傳輸。另外，所述一體化注塑交流母排9設(shè)計(jì)卡槽結(jié)構(gòu)29，用以固定電流傳感器線束34。

為了實(shí)現(xiàn)所述逆變器100停機(jī)時(shí)直流母線電容11的電荷釋放，所述逆變器100采用獨(dú)立的放電電阻30，可以保證停機(jī)時(shí)直流母線電容11的電壓在規(guī)定時(shí)間內(nèi)降到規(guī)定數(shù)值，該功能是通過放電電阻30的線束33與直流母線電容11上的直流端子進(jìn)行電連接實(shí)現(xiàn)。所述放電電阻30通過支架31安裝于主箱體1，該支架還設(shè)計(jì)了使用綁扎帶固定電流傳感器線束34、電機(jī)溫度傳感器線束32以及放電電阻線束33的卡槽。

所述控制板13通過螺栓固定于屏蔽板12的壓鉚螺柱上，所述屏蔽板12與直流母線電容11通過螺栓同時(shí)固定于所述主箱體1。所述控制板13與驅(qū)動(dòng)板6之間通過排線36進(jìn)行信號(hào)傳輸，同時(shí)所述控制板13還布置了與電聯(lián)傳感器線束34和電機(jī)溫度傳感器線束32連接的8針接插件35、與旋轉(zhuǎn)變壓器4的信號(hào)線束連接的8針接插件40、與高壓互鎖線束連接的2針接插件37、與低壓接插件23的信號(hào)線束連接的12針接插件38和16針接插件39。

為了最大限度地利用電機(jī)200的軸向空間，所述逆變器100的接線座14布置于直流母線電容11的下方。所述接線座14設(shè)計(jì)矩形卡槽結(jié)構(gòu)用以安裝所述Y電容21，所述的Y電容21也可以將薄膜電容的單體灌裝于所述接線座14的矩形卡槽內(nèi)。

所述逆變器100的主箱體1外側(cè)、接線座14的接線座下方并排布置了直流接插件16、空調(diào)接插件22、低壓接插件23。所述直流接插件16在逆變器100內(nèi)部與直流母排15通過螺栓連接，所述直流母排15上側(cè)與直流母線電容11的直流端子相連，實(shí)現(xiàn)所述逆變器100的直流輸入。

所述空調(diào)接插件22可以為空調(diào)壓縮機(jī)提供直流電，其供電回路上使用了空調(diào)保險(xiǎn)20。主要電連接關(guān)系為：所述直流母排15的正極母排151與空調(diào)接插件22的正極線束221通過線鼻子相連，所述直流母排15的負(fù)極母排152與空調(diào)保險(xiǎn)20的一端相連，所述空調(diào)保險(xiǎn)20的另一端與空調(diào)接插件22的負(fù)極線束222通過線鼻子相連。當(dāng)空調(diào)接插件22的對(duì)配接插件安裝到位時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)空調(diào)壓縮機(jī)的直流供電。

所述低壓接插件23通過低壓線束42與控制板13上的12針接插件38和16針接插件39相連，實(shí)現(xiàn)所述控制板13與整車控制器進(jìn)行信號(hào)傳輸。

為了滿足高壓安全的要求，所述直流接插件16和空調(diào)接插件22分別帶有高壓互鎖線束，可以實(shí)現(xiàn)所述直流接插件16和空調(diào)接插件22的對(duì)配端子插接不良時(shí)整車控制器給逆變器下電，防止人員觸電。主要實(shí)現(xiàn)方式為：兩組高壓互鎖線束在接線座14內(nèi)串聯(lián)后形成兩根信號(hào)線束41，該信號(hào)線束41通過2針接插件與控制板13相連，進(jìn)而通過低壓線束42和低壓接插件23將高壓互鎖信號(hào)提供給整車控制器。

所述逆變器100和電機(jī)200在工作時(shí)溫度較高、內(nèi)部氣壓較大，為了保證逆變器100和電機(jī)200內(nèi)外氣壓平衡，在主箱體1的外側(cè)安裝了兩個(gè)透氣塞28。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。