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【专利说】电驱壳体外型设计的「弯弯绕绕」

NE时代新能源  · 公众号  ·  · 2024-04-14 07:00

正文


电驱壳体作为 封装结构 ,首要任务是保护电驱系统内部的电机、控制器、减速器等关键部件不受外界 灰尘、湿气、化学物质 等污染,同时防止 机械冲击 碰撞损伤

当然,除了保护电驱系统,壳体的用处也还有很多。本期笔者从电驱壳体设计的 共性问题 关键指标 展开聊聊,顺便看看各家都是如何设计电驱壳体的。

01 .

电驱外壳的设计要考虑哪些方面?

这里我们先不看 结构强度 耐用性 ,这两方面主要还是依据 材料 来考量, 除了上述结构强度和耐用性方面,笔者对电驱壳体的设计要点 大致分了五个方向

最基本的当属 保护功能 ,上述我们也有简单提到过, 机械防护 是最直观的一方面,防止因碰撞、挤压等外部力量导致内部组件受损。

防尘防水 也是一方面,外壳必须提供足够的防护等级,以防止灰尘、水分和其他污染物进入内部,确保电驱系统的长期稳定运行。

IPXX标准 ,它定义了界面对液体和固体颗粒的保护能力,也就是防尘防水能力。

目前的新能源电驱大多也都是在 IP67前后区间 ,例如IP67里的数字6就表示物体防尘的能力,而7则表示防水能力, 具体防护范围与说明详见下表

在完备的保护功能前提下,通常还设计有 散热结构 ,如 散热 通风口 冷却管道接口 等,帮助内部组件散热,确保电驱系统在高负荷工作时不会因过热而降低性能或缩短寿命。

这方面,具体就要针对热量在电机内部的传递方式来看了,当然最优选的散热方法还是在 定子绕组和转子端环直接进行油冷

除此之外,还有一个不可忽视的点,就是 电磁兼容性 ,电驱外壳需要具备一定的电磁屏蔽功能,防止内部产生的电磁辐射干扰其他电子设备或受外部电磁场影响。

在低于 100 kHz 的频率下, 材料特性决定了屏蔽效能 ,屏蔽效能取决于 等效趋肤深度 ,一般材料厚度应比等效趋肤深度高约 3至4倍 ,会有良好的屏蔽性能。

安装与维护便利性 也是不可或缺的,目前多数企业采用的都是 模块化设计 ,这样使得外壳结构便于拆装和维护,也可以方便地进行部件更换或检修。

当然,前提是要遵循行业内相关标准,使 壳体尺寸 接口标准化 ,利于模块化生产和互换性。

此外,还要设计 合理的安装孔位 固定结构 ,以便与车辆悬挂系统、传动系统等部件进行快速、精准的对接和安装。

毕竟是电车, 接线与插接件位置 也要充分考虑进去,电线、电缆的进出走向,设置便于接线、维护的接口,确保信号和电源线路的安全连接。

最后要考虑的就是 美学与品牌特色 这方面了,外观造型要结合品牌风格和车型特点,设计具有现代感和科技感的外观,同时考虑 人机工程学 ,使其易于搬运和安装。

表面处理也要采用高质量的表面喷涂、 阳极氧化、电镀 等工艺,提高壳体的视觉质感和防腐能力,同时可通过颜色、纹理等元素强化品牌识别度。

02 .

专利 角度看看各家壳体设计

既然聊到这了,那咱们就看一看各家的电驱壳体都有什么特殊的点?

(公开号:CN220273432U)华 的这款专利提出了一种电机设计,其特点是通过 改进电机端盖结构 ,提升冷却油的利用率和冷却效果,以确保电机、动力总成以及电动车辆中的电气连接件得到有效的冷却,从而提高电机的工作效率和稳定性。具体改进如下:

电机端盖集成了 绕组接线孔、电机轴孔 和至少一个 冷却孔 ,使得冷却油能从电机内侧流向外侧,对绕组接线孔中的电气连接件进行有效冷却,并且通过合理布局冷却孔、绕组接线孔和电机轴孔的位置关系,扩大了冷却油的覆盖范围,减小了热阻,提升了冷却效率。

简单来说就是,设计了多个沿电机周向间隔排列的冷却孔,优化了冷却油的流动路径,增加了对电气连接件的冷却面积。

此外,还引入了 导油筋结构 ,用于引导冷却油流动至电机轴孔,确保冷却油能更有效地对电机内部器件进行冷却,并通过合理设计导油筋与其他部件的间距,减小冷却油在传输过程中的损耗。

同时,也提升了电机在动力总成中的整合布局,通过集成式壳体将电机、减速器和电机控制器集合在一起,提高了空间利用率,降低了成本,并且优化了动力总成内部的电气连接和能量传输路径,减小了能量损耗。

这款动力总成中 电机端盖 是特殊设计的,如交流输出接口连通孔、冷却孔、绕组接线孔和电机轴孔的布局,确保了冷却油、电气信号和机械动力的有效传输,同时也使得电机和电机控制器在空间布局上更加紧凑和高效。

它的 电机控制器内部结构 也有布局优化,通过合理配置 电容模组 功率模组 铜排组件 的位置关系,减小了内部能量传输路径,提升了整体工作效率和安全性。

通过上述改进,该专利可有效的提高电机和动力总成的冷却性能、小型化设计和高功率密度,有助于实现电动车辆的高效、可靠运行。

(公开号:CN218558534U)精进电动 这款专利是一种关于电驱动系统的设计,它通过精心设计的 连接架结构 ,提高了减速器、驱动电机和控制器之间的连接稳定性,从而增强了电驱动系统的 刚度 抗振动噪声性能 (NVH) 。具体来说:

这款特殊的连接架是由: 连接板32、连接框33、连接柱34 筋板35 组成,其中连接柱被多面设置,可与电机端盖、减速器壳体和控制器壳体连接,通过调整连接柱长度,实现与各部件的有效接触和连接,增强了整体结构的刚度。

连接架采用 可拆卸连接方式 ,便于维修和更换部件,同时通过螺栓连接第一连接孔 (连接架上) 与第二连接孔 (减速器、驱动电机、控制器和加强箱体上) ,简化了连接结构并降低了成本。

减速器上设有 加强箱体 ,通过轴承与减速器轴连接,不仅能支撑减速器轴,而且加强了与连接架的连接点位,进一步增强了系统刚度和稳定性。

连接架可以 应性调整安装位置 ,无论是在电驱动系统的内部还是外部侧面,都能通过连接架增强系统内部各部件间的连接稳定性,提升整体刚度。

通过实验数据对比,该专利设计的电驱动系统相较于未设置连接架的系统,其 一阶频率显著提高,降低了共振的可能性,有效抑制了振动噪音

总结来说,这项专利通过 改进连接架结构和安装方式 ,优化了电驱动系统内部各部件间的连接,提升了整体的刚度和NVH性能,特别适合应用于新能源汽车等对电驱动系统性能要求较高的场合。

同时,专利设计充分考虑了连接架的可拆卸性、安装便利性和成本控制等因素,具有较强的实用性。

(公开号:CN220421540U)广汽埃安 的这套电驱壳体,其主要目的在于 防止润滑油通过排气阀排出 ,并增强了安装稳定性,同时保持结构紧凑。该电机壳体由 主壳体 副壳体 构成,副壳体位于两个主壳体之间,具体设计如下:

副壳体内部设有 迷宫腔结构 ,迷宫腔由第一半腔和第二半腔拼合而成,分别设置在 左副壳 右副壳 中。迷宫腔内设有进气孔 (第一进气孔和第二进气孔) 和出气孔,出气孔与排气阀相连,这样既保证了内外气压平衡,又防止润滑油逸出。

迷宫腔内部的 回油坡 设计复杂巧妙,通过不同回油坡之间的对应和拼接,形成一系列 阻挡 引导 油液流动的结构,有效阻止润滑油通过排气阀排出。

主壳体包含了 筒体 端盖 ,配备有 多种安装组件 ,如第一水平安装组件、第二水平安装组件以及纵向安装组件,这些组件使得电机壳体能够稳固地与逆变器壳体从前侧、后侧以及左右侧进行全方位安装,提高了安装配合度和稳定性。

其中,第二水平安装组件由多个安装台组成,安装台带有螺纹孔,通过螺栓或螺钉与逆变器壳体后侧底部连接。纵向安装组件则包括第二安装柱和第三安装柱,通过转接支架与逆变器壳体连接,确保了安装的牢固性。

转接支架采用了 Z字形结构设计 ,通过 电机固定板 悬臂梁 提供了横向和纵向的安装点,确保了安装的灵活性和稳定性。

总的来说,这款专利提出的电机壳体设计不仅有效解决了润滑油排放问题,还极大地优化了 电机壳体与逆变器壳体之间的安装结构 ,实现了紧密、稳定的连接,大大提升了整个系统的可靠性和紧凑性。







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