CN101517231B - 用于制造无刷直流（bldc）电机流体泵的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

披露了一种用于制造无刷直流(BLDC)电机流体泵的系统和方法。该系统包括电磁成形装置、上部固定件、下部固定件、以及气压或液压缸。该电磁成形装置具有中央空腔。该中央空腔具有距该电磁成形装置外表面的预定深度。该上部固定件设置于该中央空腔内。该上部固定件具有接触该BLDC电机燃料泵的泵停止表面，并且该泵停止表面可选择地与该电磁成形装置的外表面间隔开。提供了一种下部固定件，其具有用于接收该BLDC电机流体泵的外壳的中央空腔。一个汽缸配置为朝向该上部固定件移动该下部固定件，直至该上部固定件的泵停止表面接触该BLDC电机流体泵。一旦该泵组件在该电磁成形装置中被合适置位，则激活该电磁成形装置以密封该泵组件的外壳。

Description

用于制造无刷直流(BLDC)电机流体泵的系统及方法
相关申请的交叉引用
无。
技术领域
本发明涉及一种制造用于控制无刷直流(DC)电机的具有敏感电子电路系统的流体泵的方法。
背景技术
无刷DC电机以及匹配该电机的流体泵组件在本领域内为人熟知。大致上，流体泵组件包括流体泵入口、电机、电子控制模块和流体泵出口。这些部件典型地结合在一起并封装入外壳内。该外壳典型地由金属或类似材料制成。该流体泵入口与该电机流体连通，并且该电机与流体泵出口流体连通。通常，例如燃料这类流体通过流体泵入口注入并通过电机至该流体泵出口，在该出口该流体传送到该系统的接收部件，例如车辆发动机。
常规地，通过将上述部件设置入外壳然后机械地密封该外壳，从而形成流体泵组件。典型的机械方法可用于密封该外壳，例如轧制成型(rolling forming)、机械压接(mechanical crimping)、以及螺钉、铆钉等固定件。其他的方法包括利用粘结剂焊接和密封该外壳到泵部件。尽管这些制造流体泵组件的方法达到了其期望目的，但仍存在着很多问题。例如，上述制造方法需要额外的固定以及比较复杂的制造设备。另外，这些方法需要利用外壳和部件形成接触，这导致了对部件的损坏、增加了周期时间、降低了坚固性以及增加了废料。
因此，期望提供一种比较便宜且简单的制造方法，以构成上述流体泵。该用于制造该流体泵组件的新的和改进的方法还应减少密封泵组件外壳所需的部件的数量。另外，该新的和改进的方法应当避免制造设备与这些部件相接触，以减少对部件的损害，减少周期时间，增加金属成形坚固性以及减少废料。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于制造无刷直流(BLDC)电机的系统。该系统包括电磁成形装置、上部固定件、下部固定件、以及执行装置(例如气压或液压缸)。该电磁成形装置具有中央空腔。该中央空腔具有距该电磁成形装置外表面的预定深度。该上部固定件设置于该中央空腔内。该上部固定件具有接触该BLDC电机燃料泵的泵停止表面，并且该泵停止表面可选择地与该电磁成形装置的外表面间隔开。该下部固定件具有用于容置该BLDC电机流体泵的外壳的中央空腔。驱动该执行装置以使下部固定件朝向该上部固定件移动，直至该上部固定件的泵停止表面接触该BLDC电机流体泵。一旦该泵组件在该电磁成形装置中被合适置位，则激活该电磁成形装置以密封该泵组件的外壳。
根据本发明的另一个实施方式，该上部固定件进一步包括多个从该上部固定件延伸以用于接触该BLDC流体泵的元件。
根据本发明的另一个实施方式，该系统进一步包括设置在该上部固定件和一个固定表面之间的间隔件，以用于可选择地将该泵停止表面与该电磁成形装置的该外表面间隔设置。
根据本发明的另一个实施方式，该电磁成形装置的中央空腔所具有的内径大于该BLDC电机流体泵的外径。
根据本发明的另一个实施方式，由该电磁成形装置的中央空腔的内径和该BLDC电机流体泵的外径限定一个间隙。
根据本发明的另一个实施方式，该上部固定件的中央空腔的轴与该下部固定件的中央空腔的轴轴向地对准。
根据本发明的另一个实施方式，该下部固定件的中央空腔具有一个深度，其可选择为适于在该中央空腔的开口附近将一个电子控制模块设置入该BLDC电机内。
根据本发明的另一个实施方式，提供了一种用于输送燃料到发动机的燃料泵和无刷直流(BLDC)电机组件。该组件包括用于接收该燃料的流体泵入口；连接到该流体泵入口的BLDC电机，用于产生旋转力，以将燃料吸入该组件；与该BLDC电机的定子和转子相连接的电子控制模块，以控制该转子的旋转；与该电子控制模块相连接的流体泵出口，用于接收和排出由该流体泵入口吸入的燃料；以及由可变形的导电材料制成的管状元件，用于容纳该流体泵入口，BLDC电机、集成电子控制模块和该流体泵出口；并且其中该流体泵入口或该流体泵出口的一种具有密封元件，在该密封元件外的该管状元件是变形的，以防止燃料在该外壳和该流体泵出口之间泄漏。
根据本发明的另一个实施方式，该流体泵出口进一步包括该密封元件，在该密封元件外的该管状元件是变形的，以防止燃料在该外壳和该流体泵出口之间泄漏。
根据本发明的另一个实施方式，该流体泵入口进一步包括该密封元件，在该密封元件外的该管状元件是变形的，以防止燃料在该外壳和该流体泵出口之间泄漏。
根据本发明的另一个实施方式，其外有可变形的管状元件的该密封元件是环形圈。
根据本发明的另一个实施方式，该集成的电子控制模块设置在该BLDC电机的主体和该流体泵出口之间。
根据本发明的再一个实施方式，提供了一种用于制造无刷直流(BLDC)电机流体泵的方法。该方法包括提供具有中央空腔的电磁成形装置，其中该中央空腔具有距该电磁成形装置外表面的预定深度；调整设置于该中央空腔内上部固定件的深度，其中该上部固定件具有用于接触该BLDC电机流体泵的泵停止表面；将BLDC电机流体泵的外壳设置于下部固定件的中央空腔内；以及使用一个执行装置(例如气压或液压缸)使该下部固定件朝向该上部固定件移动，直至该上部固定件的该泵停止表面接触该BLDC电机流体泵。
根据本发明的另一个实施方式，调整该深度进一步包括使从该上部固定件延伸的多个元件接触该BLDC流体泵。
根据本发明的另一个实施方式，调整该深度进一步包括移动设置于该上部固定件和一个静止表面之间的间隔件，以用于可选择地将该泵停止表面与该电磁成形装置的该外表面间隔设置。
根据本发明的另一个实施方式，设置该BLDC电机流体泵的外壳进一步包括将该外壳插设入该电磁成形装置的该中央空腔，其中该中央空腔的内径大于该BLDC电机流体泵外壳的外径。
根据本发明的另一个实施方式，该方法进一步包括控制由该电磁成形装置中央空腔的内径和该BLDC电机流体泵的外径所限定的间隙。
根据本发明的另一个实施方式，该方法进一步包括将该上部固定件中央空腔的轴与该下部固定件中央空腔的轴轴向地对准。
根据本发明的另一个实施方式，该方法进一步包括选择该下部固定件空腔的深度，以在该中央空腔开口附近将一个电子控制模块设置入该BLDC电机内。
附图说明
结合以下详细描述和附图，本发明的这些和其他特征及优点将会更容易地理解，其中：
图1是根据本发明一个实施方式，使用电磁成形装置制造无刷DC电机的系统的示意图；以及
图2是根据本发明一个实施方式，显示出用于使用电磁成形装置制造无刷DC电机的方法的流程图。
具体实施方式
现参考图1，显示了根据本发明一个实施方式，使用电磁成形装置14用于制造无刷DC(BLDC)电机流体泵12的系统10的示意图。BLDC电机流体泵12包括BLDC电机13，流体泵入口16，集成电子控制模块18、流体泵出口20、以及管状元件或泵外壳22。流体泵入口16设置为接收流体，例如用于内燃机的发动机燃料。BLDC电机13连接到流体泵入口16，用于产生旋转力以将燃料引入该组件。
集成电子控制模块18优选地设置在流体泵出口20和BLDC电机13之间。大致上，集成电子控制模块18与BLDC电机13的定子和转子(图未示)相连接，以控制该转子的旋转。如通常所知，对定子绕组通电或断电，以产生磁场。在该定子内感应的磁场与设置在转子上的磁体相互作用以促使转子旋转。典型地，集成电子控制模块18内的霍尔效应传感器用于传感设置在转子上的磁体的位置。但是，本发明也考虑到较少使用传感器的设计。这些传感器用于使通向定子的电流的开关与转子上磁体的角旋转相协调。
流体泵出口20与集成电子控制模块18相连接，用于接收和排出通过流体泵入口16吸入的燃料。管状元件22由可变形的导电材料制成，并配置为容纳流体泵入口16、BLDC电机13、集成电子控制模块18以及流体泵出口20。
在本发明的一个实施方式中，流体泵入口16具有密封元件24，，其外有可变形的管状元件或外壳22，以防止流体从外壳22和流体泵出口20之间泄漏。可替换地，在本发明的另一个实施方式中，流体泵出口20具有密封元件24，其外有可变形的管状元件或外壳22，以防止流体从外壳22和流体泵出口20之间泄漏。另外，在本发明的一个实施方式中，其外有可变形的管状元件或外壳22密封元件24是环形圈(annular bead)。
以下将根据本发明的一个实施方式，结合图1描述用于制造无刷直流(BLDC)电机流体泵12的系统10。系统10包括电磁成形装置14，上部固定件32，下部固定件34，以及执行装置36。电磁成形装置14可以是任何能够产生可控磁场的装置，并且该磁场在沿该泵组件外壳的特定区域集中。例如，Claifomia，San Deigo的麦克斯韦磁力成型机(Maxwell Magneform)，提供带有1/2”磁场造型器(field shaper)的麦克斯韦磁力成型16KJ，其可适用于执行此处描述的操作，以使该外壳变形，并相对其它泵组件部件密封该外壳。电磁成形装置14具有中央空腔38。中央空腔38具有距该电磁成形装置14外部表面40的预定深度“d”。上部固定件32设置于该中央空腔38内。上部固定件32具有泵停止表面42，其接触BLDC电机流体泵12的流体泵出口20。通过将该上部固定件32在电磁成形装置14内靠下设置或者靠近装置14的表面44设置，从而泵停止表面42可选择地与电磁成形装置14的外部表面40间隔开。下部固定件34具有大致为圆柱状的中央空腔48。下部固定件34配置为接收BLDC电机流体泵12的外壳22。执行装置36是气压或液压缸。执行装置36运转带动下部固定件34朝向上部固定件32移动，直到上部固定件32的泵停止表面42接触BLDC电机流体泵12的流体泵出口20，从而使该流体泵受压。
根据本发明的另一个实施方式，上部固定件32具有多个从上部固定件32底面50延伸的元件，用于接触该BLDC流体泵12的流体泵出口20。另外，间隔件52设置于上部固定件32和固定表面54之间。该间隔件具有高度“h”。间隔件52设置为接触上部固定件32和固定表面54，以将泵停止表面42距电磁成形装置14外部表面40以特定距离设置。泵停止表面42可依需要可选择地靠近或远离电磁成形装置14的表面44设置，以容许该泵组件更深地移动入或移出电磁成形装置14。电磁成形装置14的中央空腔38所具有的内径大于BLDC电机流体泵12的外径。但是，这些直径应选择为在尺寸上相对接近，以确保在BLDC电机流体泵12的流体泵出口20处相对较高的磁场强度。也就是说，由电磁成形装置14的中央空腔38的内径以及BLDC电机流体泵12的外壳22的外径限定相对狭窄的环状间隙。该间隙大约为一英寸的1/16至5/8之间。另外，控制由该电磁成形装置产生的磁场，以防止磁场的干扰进入集成电子控制模块18区域内，从而防止了对设置于其内的敏感集成电子器件的损坏。
为确保在电磁成形装置14中央空腔38的内径和BLDC电机流体泵12的外壳22的外径之间的环状间隙的均一性，上部固定件32的中央空腔38的轴与下部固定件34的中央空腔48的轴轴向地对准。另外，下部固定件34的中央空腔48具有一个深度，其选择为将集成电子控制模块18在中央空腔48的开口附近设置。集成电子控制模块18的位置确保了它不会遭受由电磁成形装置14产生的磁场。
在本发明的再一个方面，提供了一种用于制造无刷直流(BLDC)电机流体泵的方法90。该方法90从步骤100开始。在步骤102，提供具有中央空腔的电磁成形装置。该中央空腔具有距电磁成形装置外部表面的预定深度。在步骤104，调整设置于该中央空腔内的上部固定件的深度。更具体地，该上部固定件具有用于接触BLDC电机流体泵的泵停止表面。调整该中央空腔内上部固定件的深度，直到该泵停止表面距该电磁成形装置外部表面预定深度。例如，该预定深度为将该泵停止表面设置于该中央空腔内的一个位置，该位置防止了泵组件的出口进一步地移动入电磁成形装置。优选地，上部固定件的泵停止表面设置于电磁成形装置内，并使得泵停止表面接触泵组件的流体泵出口，以将具有敏感控制电子元件的控制模块设置在电磁成形装置外部。在步骤106，将BLDC电机流体泵的外壳设置入下部固定件的中央空腔内。在步骤108，朝向上部固定件移动下部固定件，直至泵组件的外壳移动入电磁成形装置，并且上部固定件的泵停止表面接触BLDC电机流体泵组件的流体泵出口。例如，可通过液压缸驱动使下部固定件朝向上部固定件移动。在步骤110，激活该电磁成形装置使设置于流体泵出口内的密封元件之外的外壳产生形变。优选地，该外壳是导电材料，例如铝，并且该密封元件是由与出口元件相同材料形成的环形圈，例如聚合物。
在本发明的一个实施方式中，上部固定件包括多个从上部固定件的下部表面延伸的多个元件，以接触泵组件的流体泵出口。该多个元件配置为与流体泵出口的轮廓化表面相一致。在本发明的再一个实施方式中，一个间隔件设置于上部固定件和一个固定表面之间，用于可选择地将泵停止表面与电磁成形装置的外部表面间隔开设置。该间隔件由金属或类似材料制成。本发明还考虑到通过改变设置于上部固定件和固定表面之间的间隔件的厚度，可改变中央空腔内上部固定件的深度。
本发明的方法进一步考虑到可依需要，通过控制由电磁成形装置中央空腔的内径与BLDC电机流体泵外径所限定的间隙，控制由电磁成形装置产生的磁场的强度以在该环形圈处使外壳变形。较小的间隙容许使用较低强度的磁场以使在环形筋外的外壳变形。较低强度的磁场防止对设置于电子控制模块内敏感控制电子元件的损害。优选地，上部固定件中央空腔的轴与下部固定件中央空腔的轴轴向地对准。另外，为确保控制模块内设置的电子元件不被损坏，BLDC电机组件内的电子控制模块优选地设置于中央空腔的开口附近。
已根据相关法律标准对本发明进行了描述，因此该描述本质上是示例性的，而非限制性的。该披露的实施方式的变形和修正对本领域的普通技术人员是明显的，因此落入本发明的范围内。因此，本发明的法定保护范围仅通过所附权利要求的教导而确定。

Claims (7)

1.一种用于制造无刷直流(BLDC)电机流体泵的方法，该方法包括：
提供具有中央空腔的电磁成形装置，其中该中央空腔具有距该电磁成形装置外表面的预定深度；
调整设置于该中央空腔内上部固定件的深度，其中该上部固定件具有用于接触该BLDC电机流体泵的泵停止表面；
将BLDC电机流体泵的外壳设置于下部固定件的中央空腔内，所述外壳配置为容纳该BLDC电机流体泵的入口部分、BLDC电机以及出口部分，所述外壳与所述入口部分和出口部分中的至少一个之间具有密封元件；
使用一个执行装置使该下部固定件朝向该上部固定件移动，直至该上部固定件的该泵停止表面接触该BLDC电机流体泵，以及
将电磁成形装置通电，使所述外壳产生变形和收缩，因此压迫密封元件靠紧对应的入口或出口部分，以形成流体密封。
2.根据权利要求1所述的方法，其中调整该深度的步骤进一步包括利用从该上部固定件延伸的多个元件接触该BLDC流体泵。
3.根据权利要求1所述的方法，其中调整该深度的步骤进一步包括移动设置于该上部固定件和一个静止表面之间的间隔件，以用于可选择地将该泵停止表面与该电磁成形装置的该外表面间隔设置。
4.根据权利要求1所述的方法，其中设置该BLDC电机流体泵的外壳进一步包括将该外壳插设入该电磁成形装置的该中央空腔，其中该中央空腔的内径大于该BLDC电机流体泵外壳的外径。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括控制由该电磁成形装置中央空腔的内径和该BLDC电机流体泵的外径所限定的间隙。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将该上部固定件中央空腔的轴与该下部固定件中央空腔的轴轴向地对准。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括选择该下部固定件中央空腔的深度，以在该下部固定件中央空腔的开口附近将一个电子控制模块设置入该BLDC电机内。
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