CN102072165A - 电动水泵 - Google Patents

Abstract

一种电动水泵，可以包括：定子，该定子根据控制信号而产生磁场；以及转子，其通过所述定子处产生的所述磁场而旋转，并对冷却剂加压。根据该电动水泵，所述定子可以包括：定子芯，该定子芯通过堆叠多个由磁性材料制成的片材而形成；绝缘体，该绝缘体将所述定子芯的片材相互连接；线圈，该线圈盘绕所述定子芯，以形成磁路；霍尔传感器，该霍尔传感器检测所述转子的位置；霍尔传感器板，该霍尔传感器板根据所述霍尔传感器检测到的所述转子的位置而控制供给至所述定子的控制信号；以及定子箱，该定子箱包裹并密封所述定子芯、绝缘体、线圈、霍尔传感器和霍尔传感器板。

Description

电动水泵

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年11月19日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2009-0112244号的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及一种电动水泵。更加特别地，本发明涉及一种电动水泵，其具有改进的性能和耐久性。

背景技术

一般而言，水泵使冷却剂循环至发动机和加热器，以对发动机进行冷却并对驾驶室进行加热。从水泵流出的冷却剂循环通过发动机、加热器或散热器，并与发动机、加热器或散热器进行热交换，并且回流到水泵中。这种水泵大体分为机械水泵和电动水泵。

机械水泵连接至滑轮，该滑轮固定到发动机的曲柄轴，并且所述机械水泵根据曲柄轴的旋转(即，发动机的旋转)而被驱动。因此，从机械水泵流出的冷却剂的量是根据发动机的旋转速度而确定的。然而，加热器和散热器中所需的冷却剂的量是与发动机的旋转速度无关的特定值。因此，在发动机速度较低的区域，加热器和散热器不会正常运行，为了使得加热器和散热器正常运行，必须增加发动机速度。然而，如果发动机速度增加，车辆的燃料消耗也会增加。

相反地，电动水泵由电机驱动，该电机由控制装置控制。因此，电动水泵能够不依赖发动机的旋转速度而确定冷却剂的量。然而，由于在电动水泵中使用的部件是带电运行的，因此对于带电运行的部件而言具有充分的防水性能是非常重要的。如果部件具有充分的防水性能，那么电动水泵的性能和耐久性也可以得到改进。

目前，具有电动水泵的车辆的数量有增加的趋势。因此，正在开发用于改进电动水泵的性能和耐久性的各种技术。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面致力于提供一种电动水泵，其优点是具有改进的新能和耐久性，并且提供一种电动水泵，其优点是：通过对包含霍尔传感器和霍尔传感器板的定子进行插入制模，从而可以简化制造工艺。

在本发明的一个方面当中，所述电动水泵装置可以包括：定子，该定子根据控制信号而产生磁场；转子，该转子由所述定子包围，并且通过所述定子处产生的所述磁场而旋转，以对冷却剂加压，其中所述定子包括：定子芯，该定子芯通过堆叠多个由磁性材料制成的片材而形成；绝缘体，该绝缘体将所述定子芯的片材相互连接；线圈，该线圈盘绕所述定子芯，以形成磁路；霍尔传感器，该霍尔传感器检测所述转子的位置；霍尔传感器板，该霍尔传感器板电联结至所述霍尔传感器，并且根据所述霍尔传感器检测到的所述转子的位置而控制传递至所述定子的控制信号；以及定子箱，该定子箱将所述定子芯、绝缘体、线圈、霍尔传感器和霍尔传感器板包裹并密封在一起。

所述霍尔传感器和所述霍尔传感器板可以以插入并组装到插入件的状态下联结到所述绝缘体。

所述绝缘体可以具有插入凹进，并且与所述霍尔传感器和所述霍尔传感器板组装在一起的所述插入件被插入到所述插入凹进当中，并被该插入凹进支撑。

所述插入件可以通过硅材料进行模制，以包裹所述霍尔传感器和所述霍尔传感器板。

所述定子箱可以由具有低收缩系数的包括钾族的块状模塑料制成，其中所述定子箱在以下的状态下被插入模制：多个所述芯通过所述绝缘体互相连接，所述芯被所述线圈包裹，与所述霍尔传感器和所述霍尔传感器板组装在一起的所述插入件联结至所述绝缘体。

其中所述定子箱可以在以下的状态下被插入模制：多个所述芯通过所述绝缘体互相连接，所述芯被所述线圈包裹，与所述霍尔传感器和所述霍尔传感器板组装在一起的所述插入件联结至所述绝缘体。

本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1是根据本发明的示例性电动水泵的立体图。

图2是沿着图1中的线A-A取得的剖视图。

图3是显示了根据本发明示例性实施例的示例性电动水泵的定子的立体图。

图4是图2的局部放大图。

应当了解，附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、定位和外形，将部分地由特定目的的应用和使用环境所确定。

在这些图形中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记引用本发明的相同或等效的部分。

具体实施方式

接下来将具体参考本发明的各个实施例，在附图中和以下的描述中示出了这些实施例的实例。虽然本发明与示例性实施例相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施例。

在下文中将参考附图对本发明的示例性实施方案进行具体描述。

图1是根据本发明的示例性实施方案的电动水泵的立体图，图2是沿着图1中的线A-A取得的剖视图。

如图1和图2所示，根据本发明的示例性实施方案的电动水泵1包括泵盖10、本体30、驱动器箱50和驱动器盖70。本体30接合至泵盖10的后端以形成螺旋室16，驱动器箱50接合至本体30的后端以形成转子室38和定子室42，驱动器盖70接合至驱动器箱50的后端以形成驱动器室64。

此外，推进器22安装在螺旋室16中，固定至轴82的转子(84、86、88和90)安装在转子室38中，定子101安装在定子室42中，驱动器80安装在驱动器室64中。轴82具有中心轴线x，转子(84、86、88和90)以及轴82围绕该中心轴线x旋转。定子101与轴82的中心轴线x同轴布置。

泵盖10在其前端部分具有入口12，并且在其侧面部分具有出口14。因此，冷却剂通过入口12在电动水泵1中流动，在电动水泵1中的加压冷却剂通过出口14流出。倾斜表面18形成在泵盖10的入口12的后端部分上，泵盖10的后端部分20从倾斜表面18向后延伸。泵盖10的后端部分20通过诸如螺栓B的固定工具接合至本体30的盖安装部分44。倾斜表面18相对于轴82的中心轴线x倾斜，从倾斜表面18延伸的线的交叉点P位于轴82的中心轴线x上。

用于对冷却剂进行加压的螺旋室16形成在泵盖10中，用于对冷却剂进行加压并通过出口14排出冷却剂的推进器22安装在螺旋室16中。推进器22固定至轴82的前端部分，并且与轴82一起旋转。出于这个目的，螺栓孔29形成在推进器22的中间部分上，螺纹形成在螺栓孔29的内圆周上。因此，插入螺栓孔29的推进器螺栓28螺纹连接至轴82的前端部分，从而使得推进器22固定至轴82。垫圈w可以插置在推进器22和推进器螺栓28之间。

推进器22在其前端部分具有与倾斜表面18相对应的对立表面26。因此，从对立表面26延伸的线的交叉点也位于轴82的中心轴线x上。由于将推进器22和转子(84、86、88和90)的中心以及定子101的中心布置在中心轴线x上，所以可以平顺地引导已经流入水泵1的冷却剂，并且可以改进水泵1的性能，其中推进器22和转子84、86、88和90是水泵1的旋转元件，定子101是水泵1的固定元件。

此外，推进器22通过多个叶片24分为多个区域。已经流入所述多个区域的冷却剂被推进器22的旋转加压。

本体30具有向后打开的中空圆柱形状，并且接合至泵盖10的后端。本体30包括前表面32、定子室42和转子室38，该前表面32与泵盖10一起形成螺旋室16，该定子室42在本体30的外圆周部分上形成，定子101安装在该定子室42中，该转子室38在定子室42的内圆周部分上形成，转子(84、86、88和90)安装在该转子室38中。

本体30的前表面32具有从其外圆周到中心顺序形成的盖安装部分44、第一定子安装表面40、第一轴承安装表面48和贯穿孔34。

盖安装部分44接合至泵盖10的后端部分20。诸如O形圈的密封工具O可以插置在盖安装部分44和后端部分20之间，以防止冷却剂从螺旋室16泄漏。

第一定子安装表面40从前表面32向后突出，并限定了定子室42和转子室38之间的边界。在诸如O形圈的密封工具O安装在第一定子安装表面40上的情况下，定子101的前端安装在第一定子安装表面40上。

第一轴承安装表面48从前表面32向后突出。第一轴承94插置在第一轴承安装表面48和轴82的前端部分之间，以使得轴82平顺旋转并防止轴82倾斜。

贯穿孔34形成于前表面32的中间部分，从而使得轴82的前端部分通过贯穿孔34突出至螺旋室16。推进器22在螺旋室16中固定至轴82。在本说明书中示例性地描述了推进器22通过推进器螺栓28固定至轴82。然而，推进器22可以按压装配至轴82的外圆周。

同时，连接孔36在第一定子安装表面40和第一轴承安装表面48之间形成在前表面32上。因此，转子室38流体连接至螺旋室16。通过水泵1的运行而在轴82、转子(84、86、88和90)以及定子101上产生的热量被通过连接孔36流入和流出的冷却剂所冷却。因此，水泵1的耐久性可以得到改进。此外，防止了冷却剂中的流动材料在转子室38中积累。

转子室38形成于本体30中的中间部分。轴82和转子(84、86、88和90)安装在转子室38中。

台阶部分83形成于轴82的中间部分，该台阶部分83的直径大于其它部分的直径。根据本发明的示例性实施方案，可以使用中空轴82。

转子(84、86、88和90)固定在轴82的台阶部分83上，并且形成为非对称形状。由于转子(84、86、88和90)的非对称形状以及螺旋室16和转子室38之间的压力差，因此推力朝向前表面32而施加在轴82上。在轴82上产生的推力朝向前表面32推动轴82。因此，轴82的台阶部分83可能会与第一轴承94发生干涉和碰撞，因此第一轴承94可能会受损。为了防止轴82的台阶部分83与第一轴承94的干涉和碰撞，杯状物100安装在轴82的台阶部分83与第一轴承94之间。这样的杯状物100由弹性橡胶材料制成，并且减小施加至第一轴承94的轴82的推力。

同时，在杯状物100直接与第一轴承94接触的情况下，可以减小施加至第一轴承94的轴82的推力。然而，可能会在第一轴承94和橡胶材料的杯状物100之间产生旋转摩擦，从而水泵1的性能可能会变差。因此，止推环98安装在杯状物100和第一轴承94之间，以减小第一轴承94和杯状物100之间的旋转摩擦。也就是说，杯状物100减小轴82的推力，而止推环98减小轴82的旋转摩擦。在本说明书中示例性地描述了凹槽形成在杯状物100的外圆周上，止推环98安装在该凹槽中。然而，用于将止推环98安装至杯状物100的方法并不限于本发明的示例性实施方案。例如，凹槽可以形成于杯状物100的中间部分，止推环98可以安装在该凹槽中。此外，应该理解，插置在杯状物100和第一轴承94之间的任何止推环98都可以包括在本发明的精神中。

转子(84、86、88和90)包括转子芯86、永磁体88、转子盖84以及转子箱90。

磁性转子芯86具有圆柱形状并且通过按压装配或焊接固定至轴82的台阶部分83。转子芯86具有在其外圆周上沿着其长度方向形成的多个凹进(未示出)，永磁体88插入每个凹进中。

永磁体88安装在转子芯86的外圆周上。

一对转子盖84安装在转子芯86的端部以及永磁体88的端部。转子盖84对固定转子芯86和永磁体88进行初级固定，并且由具有较高比重的铜或不锈钢制成。

在转子芯86和永磁体88安装至转子盖84的情况下，转子箱90包裹转子芯86和永磁体88的外圆周，从而对它们进行次级固定。转子箱90由具有低收缩系数的包括钾族的块状模塑料(BMC)制成。将对转子箱90的制造方法进行简单描述。

转子芯86和永磁体88安装至转子盖84，而安装有转子芯86和永磁体88的转子盖84插入到模具(未示出)中。在此之后，包括钾族的块状模塑料被熔化，并且高温(例如，150℃)高压的BMC流入模具中。然后，BMC在模具中冷却。如上文所述，如果转子箱90由具有低收缩系数的BMC制成，就能够精确地制造转子箱90。一般而言，树脂的收缩系数是4/1000-5/1000，但是BMC的收缩系数是大约5/10,000。如果转子箱90是通过使得高温树脂流入模具而制造的，转子箱90就会收缩并且不会具有目标形状。因此，如果转子箱90通过具有低收缩系数的包括钾族的BMC制成，转子箱90由于冷却而产生的收缩可以减小，并且可以精确地制造转子箱90。此外，由于包括钾族的BMC具有良好的热辐射性能，转子能够独立冷却。因此，可以防止水泵受到热损害。

此外，根据制造转子的传统方法，永磁体用胶固定至转子芯的外圆周。然而，当转子旋转时，在转子附近会产生高温和高压。因此，胶可能会熔化，或者永磁体可能会从转子芯脱离。相反地，根据本发明的示例性实施方案，安装至转子芯86的永磁体88通过转子盖84进行主要固定，并且通过转子箱90进行次级固定。因此，永磁体88可以不从转子芯86脱离。

定子室42在转子室38的径向外部部分上形成在本体30中。定子101安装在定子室42中。

定子101直接或间接固定至本体30，并且包括定子芯102、绝缘体104、线圈108以及定子箱109。

定子芯102通过堆叠多个由磁性材料制成的片材而形成。也就是说，多个薄片材被堆叠起来，从而使得定子芯102具有目标厚度。

绝缘体104将组成所述定子芯102的片材相互连接，并且通过对树脂进行模制而形成。也就是说，通过堆叠多个片材形成的定子芯102插入模具(未示出)中，然后熔融树脂注入模具中。因此，制造出了定子芯102，绝缘体104安装在该定子芯102上。此时，线圈安装凹进106形成在定子芯102和绝缘体104的前端部分和后端部分上。

线圈108盘绕在定子芯102的外圆周上，以形成磁路。

定子箱109包裹并密封定子芯102、绝缘体104和线圈108。与转子箱90相同，定子箱109通过对包括钾族的BMC进行插入模制而制造。

此外，当定子室109被插入模制时，霍尔传感器112和霍尔传感器板110也可以被插入模制。也就是说，定子101、霍尔传感器112和霍尔传感器板110可以整体制造为一个部件。

同时，当定子箱109被插入模制的时候，将高压施加至霍尔传感器112和霍尔传感器板110。因此，霍尔传感器112和霍尔传感器板110可能不会安装在目标位置。此外，霍尔传感器112和霍尔传感器板110为电子装置，当暴露于高温/高压的时候，可能会损害这种电子装置。

为了解决这个问题，如图4所示，霍尔传感器112和霍尔传感器板110在插入到插入件202并组装至插入件202的状态下，被插入到形成在绝缘体104上的插入凹进200当中。之后，对定子箱109进行插入模制。此时，绝缘体104的插入凹进200支撑插入件202，从而霍尔传感器112和霍尔传感器板110应当始终安装在目标位置上。此外，插入件202保护霍尔传感器112和霍尔传感器板110。为了将霍尔传感器112和霍尔传感器板110组装至插入件202，在插入件202形成预定形状之后，霍尔传感器112和霍尔传感器板110可以插入到插入件202内。相反，当霍尔传感器112和霍尔传感器板110插入到模具(图中未示)之后，插入件202可以通过硅材料而被模制。

霍尔传感器112检测转子(84、86、88和90)的位置。用于表示其位置的标记(图中未示)形成在转子(84、86、88和90)上，霍尔传感器112检测该标记以检测转子(84、86、88和90)的位置。

霍尔传感器板110根据霍尔传感器检测的转子(84、86、88和90)的位置而控制传递至定子101的控制信号。也就是说，霍尔传感器板110根据转子(84、86、88和90)的位置使得在定子101的一个部分产生强磁场，并且在定子101的另一部分产生弱磁场。因此，可以改进水泵1的初始移动性。

箱安装部分46形成在本体30的后端的外表面上。

驱动器箱50接合至本体30的后端，并且在其前端部分由箱表面52形成。转子室38和定子室42通过将驱动器箱50接合至本体30的后端部分而形成在本体30中。本体安装部分60形成在驱动器箱50的前端部分的外圆周上，并且通过诸如螺栓B的固定工具接合至箱安装部分46。

箱表面52具有从其外圆周到中心顺序形成的插入部分54、第二定子安装表面56以及第二轴承安装表面58。

插入部分54形成于箱表面52的外圆周部分，并且向前突出。插入部分54插入本体30的后端部分并与其紧密接触。诸如O形圈的密封工具O插置在插入部分54和本体30的后端部分之间，以封闭和密封定子室42。

第二定子安装表面56从箱表面52向前突出，以限定定子室42和转子室38之间的边界。定子101的后端安装在第二定子安装表面56上，其中插置了诸如O形圈的密封工具O。由于插置在第一定子安装表面40和定子101的前端之间的O形圈O以及插置在第二定子安装表面56和定子101的后端之间的O形圈O的作用，定子室42并不与转子室38流体连接。因此，已经流入转子室38的冷却剂不会流至定子室42。

第二轴承安装表面58从箱表面52向前突出。第二轴承96插置在第二轴承安装表面58和轴82的后端部分之间，以使得轴82平顺旋转并且防止轴82倾斜。

驱动器箱50的后端是打开的。通过使用诸如螺栓B的固定工具将盘状的驱动器盖70接合至驱动器50的后端，驱动器室64形成在驱动器箱50和驱动器盖70之间。出于这个目的，突出部分72从驱动器盖70的外圆周向前突出，该突出部分72插入驱动器箱50的后端的外圆周62并与其紧密接触。诸如O形圈的密封工具O插置在突出部分72和外圆周62之间，以防止诸如灰尘的外来物质进入驱动器箱64。

控制水泵1的运行的驱动器80安装在驱动器室64中。驱动器80包括微处理器和印刷电路板(PCB)。驱动器80通过连接器74而电连接至布置于电动水泵1的外部的控制器(未示出)，并且接收控制器的控制信号。此外，驱动器80电连接至霍尔传感器板110，以将从控制器接收的控制信号传递至霍尔传感器板110。

同时，驱动器室64通过箱表面52与转子室38隔离。因此，转子室38中的冷却剂不会流入驱动器室64。

在下文中，将参考图3进一步具体描述根据本发明示例性实施方案的电动水泵1的定子101。

图3是显示了根据本发明示例性实施方案的电动水泵的定子的立体图。

如图3所示，多个固定凹槽105形成在定子箱109的后端的外圆周上。插入部分54插入固定凹槽105以根据转子(84、86、88和90)的旋转来限制定子101的旋转和轴向运动。当对定子箱109进行插入模制的时候，这样的固定凹槽105能够与定子箱109一起形成，并且不需要形成固定凹槽105的额外工艺或额外设备。因此，制造定子101的工艺不会增加。此外，由于定子101并不是用胶也不是通过按压装配固定至本体30，因此定子101能够容易地从本体30拆卸。因此，如果定子101出现故障，能够容易地更换定子101。

此外，如图2中所示，定子箱109的内圆周形成转子室38的一部分。如上文所述，通过轴82和转子(84、86、88和90)的旋转，冷却剂流入转子室38并且在转子室38中移动。由于定子凹槽122沿着定子箱109的长度方向形成在定子箱109的内圆周上，转子室38中的冷却剂沿着定子凹槽122流动并且去除附在定子箱109的内圆周上的浮动材料。考虑到转子室38中冷却剂的流动，本领域普通技术人员能够容易地确定定子凹槽122的形状。

此外，为了减小取决于转子(84、86、88和90)的旋转的振动和噪音并且减小车辆运行时产生的振动，多个阻尼孔120形成在定子箱109上。通过阻尼孔120，取决于转子(84、86、88和90)的旋转的振动和噪音以及车辆运行时产生的振动被定子室42中气体的运动而吸收。根据定子101的振动频率和压力频率，本领域普通技术人员能够容易地确定阻尼孔120的位置和形状。此外，在阻尼孔120中可以填充泡沫树脂或声音吸收材料，从而进一步减小振动和噪音。

同时，定子凹槽122和阻尼孔120可以形成在转子(84、86、88和90)上。也就是说，凹槽(未示出)可以形成在转子箱90的外圆周上，从而使得在转子室38中的冷却剂沿着凹槽流动，并且去除附在转子箱90的外圆周上的浮动材料。此外，取决于转子(84、86、88和90)的旋转的振动和噪音以及车辆运行时的振动可以通过在转子箱90上形成孔(未示出)而被吸收。

根据本发明的示例性实施方案，由于利用电操作的定子和转子由具有防水性能的树脂罩所包裹，所以可以改善电动水泵的性能并提高其耐用性。

此外，由于霍尔传感器和霍尔传感器板安装于所述定子中，并且控制信号根据所述转子的起始位置而改变，所以可以提高所述电动水泵的起始灵活性。

进一步地，由于包括霍尔传感器和霍尔传感器板的定子通过插入模制而形成，因此可以简化定子的制造工艺。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”是用于参考图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种电动水泵装置，包括：

定子，该定子根据控制信号而产生磁场；和

转子，该转子由所述定子包围，并且通过所述定子处产生的所述磁场而旋转，以对冷却剂加压，

其中，所述定子包括：

定子芯，其通过堆叠多个由磁性材料制成的片材而形成；

绝缘体，该绝缘体将所述定子芯的片材相互连接；

线圈，该线圈盘绕所述定子芯，以形成磁路；

霍尔传感器，该霍尔传感器检测所述转子的位置；

霍尔传感器板，该霍尔传感器板电联结至所述霍尔传感器，并且根据所述霍尔传感器检测到的所述转子的位置而控制传递至所述定子的控制信号；以及

定子箱，该定子箱将所述定子芯、绝缘体、线圈、霍尔传感器和霍尔传感器板包裹并密封在一起。

2.如权利要求1所述的电动水泵装置，其中，所述霍尔传感器和所述霍尔传感器板以插入并组装到插入件的状态联结到所述绝缘体。

3.如权利要求2所述的电动水泵装置，其中，所述绝缘体具有插入凹进，并且与所述霍尔传感器和所述霍尔传感器板组装在一起的所述插入件被插入到所述插入凹进当中，并被该插入凹进支撑。

4.如权利要求2所述的电动水泵装置，其中，所述插入件通过硅材料进行模制，以包裹所述霍尔传感器和所述霍尔传感器板。

5.如权利要求2所述的电动水泵装置，其中，所述定子箱由具有低收缩系数的包括钾族的块状模塑料制成。

6.如权利要求5所述的电动水泵装置，其中，所述定子箱在以下的状态下被插入模制：多个所述芯通过所述绝缘体互相连接，所述芯被所述线圈包裹，与所述霍尔传感器和所述霍尔传感器板组装在一起的所述插入件联结至所述绝缘体。

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