CN106911211A - 三部件配合的密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三部件配合的密封结构，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；密封圈，其夹在前壳体和挤压壳体之间进行密封。本发明设计的一种三部件配合的密封结构，后端密封结构，能够对电机进行有效密封，并且具有较低的制造成本。

Description

三部件配合的密封结构

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电机的三部件配合的密封结构。

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***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。

现有的电机密封结构复杂，制造成本较高，且密封效果不够理想，达不到汽车产业对电机密封性能的相关要求。

有鉴于此，需要设计一种电动汽车用电机的密封结构，能够对电机进行密封。

发明内容

针对上述技术问题，本发明设计的一种三部件配合的密封结构，能够对电机进行有效密封，并且具有较低的制造成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种三部件配合的密封结构，包括：密封圈；支撑结构，其对密封圈施加沿径向向外的支撑压力；第一挤压结构，其对密封圈施加沿轴向向上的挤压压力；第二挤压结构，其能够与支撑结构、第一挤压结构相互配合，并对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；其中，密封圈夹在支撑结构、第一挤压结构以及第二挤压结构实现密封。

进一步地，所述支撑结构的剖面为：垂直壁面，其支撑密封圈向前壳体将要发生移动的一部分。

进一步地，所述第一挤压结构的剖面为：顶针，其对密封圈施加挤压力。

进一步地，所述第二挤压结构的剖面为：阶梯，其使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，所述三部件配合的密封结构包括：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凹槽。

进一步地，所述前壳体包括：所述支撑结构是前壳体的外侧壁面；所述第一挤压结构是挤压壳体的内侧壁面；所述第二挤压结构是后壳体与前壳体配合侧的周向边沿面；其中，所述前壳体、所述挤压壳体以及所述后壳体依次配合并构成封闭的电机外壳。

进一步地，所述三部件配合的密封结构包括：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，以容纳密封圈。

进一步地，所述三部件配合的密封结构包括：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，所述三部件配合的密封结构包括：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，以容纳密封圈。

进一步地，所述三部件配合的密封结构还包括：冷却剂通道，其设置在前壳体周向上。

本发明提供的一种三部件配合的密封结构，能够对电机进行有效密封，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三部件配合的密封结构的***图；

图2是本发明一实施例的电机的后端密封结构剖视图；

图3是图2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三部件配合的密封结构的***图。如图1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。本发明提供的三部件配合的密封结构，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)。

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，本发明提供了一种三部件配合的密封结构，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；密封圈2-2，其夹在前壳体4和挤压壳体3之间进行密封。

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2是本发明一实施例的电机的后端密封结构剖视图。如图2所示，按从下往上的顺序看，集成驱动装置的下部由后壳体、前壳体、挤压壳体组成空腔，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。还可以考虑在后壳体与挤压壳体之间增加若干压片，以调节用于冷却剂流动的空腔大小。集成驱动装置中部的冷却剂通道由定子外壳，即前壳体4、挤压壳体3和后壳体1组成，其中：在定子外壳下部中，在前壳体4、挤压壳体3和后壳体1之间采用密封圈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，中部的冷却剂通道以及上部的冷却剂出口主要是对定子进行冷却。

图3是图2装置中G圈的局部放大示意图。如图3所示，前壳体4包括：支撑结构S1，其对密封圈2-2施加沿径向向外的支撑压力。例如，可以将支撑结构S1设计为，其的剖面为：垂直壁面，其支撑密封圈2-2向前壳体4将要发生移动的一部分。例如，后壳体1包括：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。例如，可以将支撑结构S1的剖面为：顶针，其对密封圈2-2施加挤压力。例如，挤压壳体3包括：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。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。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，以容纳密封圈2-2。例如，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，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，并且该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。

在本发明实施例方案中，采用了O型圈密封，并且在密封槽上形成了独特机构，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所示，在中部的冷却剂通道中前壳体有一个分流筋，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，分流筋呈S型沿平行于柱体的轴向方向设置在前盖和后座之间的柱体上，从而将冷却剂通道分割开，使得冷却剂可以沿着冷却剂通道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。

本发明设计的一种三部件配合的密封结构，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 (10)

1.一种三部件配合的密封结构，其特征在于，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。

2.根据权利要求1的三部件配合的密封结构，其特征在于，所述支撑结构(S1)的剖面为：

垂直壁面，其支撑密封圈(2-2)朝向支撑结构(S1)方向将要发生移动的一部分。

3.根据权利要求1的三部件配合的密封结构，其特征在于，所述第一挤压结构(P1)的剖面为：

顶针，其对密封圈(2-2)施加挤压力。

4.根据权利要求1的三部件配合的密封结构，其特征在于，所述第二挤压结构(P2)的剖面为：

阶梯，其使密封圈(2-2)的另一部分嵌入。

5.根据权利要求4的三部件配合的密封结构，其特征在于，所述阶梯沿挤压壳体(3)周向设置。

6.根据权利要求4的三部件配合的密封结构，其特征在于，所述阶梯进一步包括：

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。

7.根据权利要求6的三部件配合的密封结构，其特征在于，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。

8.根据权利要求1的三部件配合的密封结构，其特征在于，所述前壳体(4)包括：

所述支撑结构(S1)是前壳体(4)的外侧壁面；

所述第一挤压结构(P1)是挤压壳体(3)的内侧壁面；

所述第二挤压结构(P2)是后壳体(1)与前壳体(4)配合侧的周向边沿面；

其中，所述前壳体(4)、所述挤压壳体(3)以及所述后壳体(1)依次配合并构成封闭的电机外壳。

9.根据权利要求8的三部件配合的密封结构，其特征在于，进一步包括：

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)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，以容纳密封圈(2-2)。

10.根据权利要求8的三部件配合的密封结构，其特征在于，还包括：

冷却剂通道(4-6)，其设置在前壳体(4)周向上。