CN105221441A - 一种低能耗高寿命的汽车电动水泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低能耗高寿命的汽车电动水泵，包括固定支架、插接件、电机后盖、控制器总成、电机总成、隔离套、叶轮总成和水泵壳体，所述隔离套包括桶状部，所述桶状部的底面中心形成圆柱形凸起部，所述圆柱形凸起部中心设置有旋转轴，所述固定支架和所述插接件设置在电机后盖的外端面，所述控制器总成安装在所述电机后盖的内端面，所述电机后盖与所述电机总成安装在一起，所述叶轮总成通过所述旋转轴与隔离套安装在一起，所述隔离套的桶状部伸入电机总成内部，将电机总成与叶轮总成分隔开，其中，所述控制器总成上设置有水冷机构。本发明的汽车电动水泵通过在控制器总成设置水冷机构，有效的降低了控制器的温度，提高了水泵的使用寿命。

Description

一种低能耗高寿命的汽车电动水泵
技术领域
本发明涉及一种低能耗高寿命的汽车电动水泵，属于电动水泵领域。
背景技术
汽车水泵是汽车上用于输送发动机冷却液的装置，按驱动方式可以分为机械水泵和电动水泵，电动水泵按是否有碳刷又可分为有刷电动水泵和无刷电动水泵。机械水泵必须靠发动机驱动，水泵转速与发动机转速成固定比率，不能满足低速大负荷工况下的散热要求，且在发动机停止工作时，不能满足新能源汽车主驱电机等部件的冷却需求，以及房车上的供水要求；有刷电动水泵抗电磁干扰能力较差、且碳刷易产生电火花，干扰其他电子器件，同时因换向碳刷的磨损影响，有刷电动水泵的寿命较短。不适用于新能源汽车。因此，直流无刷电子水泵将越来越多的应用在高端汽车、新能源汽车和房车上。
电机电泵存在以下问题：
（1）无刷直流磁力驱动泵的磁铁与叶轮注塑成一体组成电机的转子，转子中间有轴套，通过高性能陶瓷轴固定在壳体中，电机的定子与电路板部分采用环氧树脂胶灌封于泵体中，存在制造技术难度大，生产成本高，不易返修、原有的水泵存在介质泄漏的缺陷，并且防水效果不好，影响电机的使用。现有的电机水泵中出现了一些将转子与叶轮分割开来的电机水泵，如公告号CN204591691U，名称为直流无刷汽车电动水泵，通过设置隔离套，隔离套中间具有用于容纳转子的空腔，空腔内部底面中心具有固定泵轴的凸台，泵轴一端插入凸台中，并且不能转动和轴向窜动，泵轴另一端插入位于泵头内的轴头支架中的衬套中间，使转子与叶轮分割在不同的空间，有效的防止水泵存在介质泄漏的问题，但是存在结构复杂，拆装不方便的问题。另外上述直流无刷汽车电动水泵的出水口正对着叶轮，使得水流通过叶轮加速高速旋转甩出，水泵噪音大、运行不平稳，电动水泵寿命低。
（2）另外电机水泵在运行过程中最容易出问题的是电机的控制器，电机在运行过程中控制器升温很快，并且运行过程中一直保持高温状态，一方面容易造成控制器烧毁，另一方面降低了控制器的使用寿命。现有电机控制器的冷却装置一般是在控制器上设置散热片或者设置硅胶垫片，通过冷热空气交换的方式降低控制器的温度。但是散热片和硅胶垫片采用空气热交换的方式进行散热，一方面热交换后热空气不能及时的排除泵体，随着电机长时间运行，散热效果逐渐降低，另一方面散热片和硅胶垫片本身散热效果一般，不能有效的降低控制器的温度。
（3）电机水泵的叶轮和转子通过旋转轴安装在一起，一般旋转轴为石墨轴。旋转轴在运行过程中存在转动和轴向窜动。轴向窜动会造成石墨轴的损坏和电机运行不平稳。现有的安装方式一般将一体成型的叶轮和转子套装在旋转轴上，旋转轴一端固定在隔离套的凸台上，另一端通过轴承固定在泵壳上。转子高速运动，上述安装方式不能解决轴向窜动问题。
发明内容
本发明提供了一种低能耗高寿命的汽车电动水泵，具有运行平稳，使用寿命长等优点，解决了上述问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种低能耗高寿命的汽车电动水泵，包括固定支架、插接件、电机后盖、控制器总成、电机总成、隔离套、叶轮总成和水泵壳体，所述隔离套包括桶状部，所述桶状部的底面中心形成圆柱形凸起部，所述圆柱形凸起部中心设置有旋转轴，所述固定支架和所述插接件设置在电机后盖的外端面上，所述控制器总成与所述电机后盖连接，所述电机后盖与所述电机总成连接，所述叶轮总成通过所述旋转轴与所述隔离套安装在一起，所述隔离套的桶状部伸入所述电机总成内部，将电机总成与叶轮总成分隔开，其中，所述控制器总成上设置有水冷机构。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述水冷机构包括换热器、进水管和出水管，所述进水管一端与水泵的出水口连通，另一端通过换热器与所述出水管连通，所述出水管远离换热器的一端与水泵的进水口连通。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述进水管和所述出水管设置在所述电机壳体和所述水泵壳体的外壁或内部。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述换热器为盘管换热器。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述桶状部的上边沿向外延伸依次形成支撑部、圆环形凸起部和梯形部，所述圆环形凸起部上设置有出水通道。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述出水通道包括螺旋形逐渐变大的U形槽，所述出水通道的进口端与出口端相交的地方设置溢流缺口，所述出水通道的出口端设置有遮挡片。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述叶轮总成包括转子和叶轮，所述转子与叶轮一体注塑成型。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述电机壳体的外部设置有橡胶支架，所述橡胶支架通过内孔与电机壳体外圆过盈配合。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述转子与圆环形凸起部之间设置有调整垫片。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述旋转轴穿过叶轮总成通过端面轴承与水泵壳体安装在一起。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述旋转轴的顶端设置有叶轮总成限位机构，所述叶轮总成限位机构从旋转轴的顶端压入，限止叶轮总成轴向窜动。
本发明的有益效果：
本发明的汽车电动水泵通过在控制器设置水冷机构，并且水冷机构与电机水泵共用一套水循环系统，结构简单，有效的降低了控制器的温度，提高了水泵的使用寿命。
本发明的汽车电动水泵结构简单，通过隔离套将电机总成与叶轮总成分割开，在隔离套上设置出水通道，使水无法进入电机总成和控制器总成起到保护电气系统作用，同时，采取隔离套将电机总成与叶轮总成分离的方式，生产工艺简单，制造成本低，有效的降低了电动水泵运行时候的噪音，提高电动水泵的使用寿命。
本发明的汽车电动水泵在旋转轴的顶部设置叶轮总成限位机构，在转子在运行过程中轴向增了限位作用，有效的防止了旋转轴高速运动时候的轴向窜动，提高了汽车电动水泵的使用寿命和运行的平稳性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1的电动水泵的爆炸图；
图2为实施例1的电动水泵的结构示意图；
图3为实施例1的电机后盖与控制器总成的结构示意图；
图4为实施例1中的盘管换热器的结构示意图；
图5为实施例1的电机总成的结构示意图；
图6为实施例1的隔离套的主视图；
图7为实施例1的叶轮总成的结构示意图;
图8为实施例2的隔离套的主视图；
图9为实施例2的隔离套的俯视图；
图10为实施例3的隔离套的主视图。
图中，1为固定支架，2为插接件，3为电机后盖，4为硅胶垫片，5为换热器，5-1为壳式换热器，5-2为盘管换热器，6为密封垫圈，7为控制器总成，8为电机总成，8-1为电机壳体，8-2为定子铁芯，8-3为定子骨架，8-4为漆包线，8-5为PCB，8-6为三相引线，9为橡胶支架，10为衬套，11为O型圈，12为隔离套，12-1为梯形部，12-2为圆环形凸起部，12-3为支撑部，12-4为圆柱形凸起部，12-5为旋转轴，12-6为桶状部，12-7为出水通道，12-8为遮挡片，12-9为溢流缺口，12-10为叶轮总成限位机构，13为调整垫片，14为叶轮总成，14-1为叶轮，14-2为转子，15为端面轴承，16为密封圈，17为水泵壳体，18为堵盖，19为进水管，20为进水口，21为出水口，22为出水管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-7所示，一种低能耗高寿命的汽车电动水泵，包括固定支架1、插接件2、电机后盖3、控制器总成7、电机总成8、隔离套12、叶轮14-1总成14和水泵壳体17，固定支架1和插接件2分别安装在电机后盖3的外端面，控制器总成7安装在电机后盖3的内端面，电机后盖3与电机总成8安装在一起。
本发明中电机总成8包括三相引线8-6：上电作用；PCB8-5：固定三相引线8-6；漆包线8-4：绕组后通过电流产生磁场，使电机转子14-2旋转；定子骨架8-3：固定定子铁芯8-2、漆包线8-4和PCB8-5板；定子铁芯8-2：导磁，汇集磁通，使磁力线不要发散；电机壳体8-1：固定定子骨架8-3、定子铁芯8-2、水泵壳体17和电机后盖3等零件，使其形成一个完整体。
本发明中的控制器总成7：印制线路，提供元器件之间电气连接、固定电气元器件，作用：是通过集成电路的主动工作来控制电机按照设定的方向、速度、角度和响应时间进行工作，使得电机应用范围更为广泛，输出效率更高，噪音更小等优点。
本实施例中的隔离套12包括桶状部12-6，桶状部12-6的底面中心形成圆柱形凸起部12-4，圆柱形凸起部12-4中心设置有旋转轴12-5，隔离套12的桶状部12-6伸入定子内部，将电机总成8与叶轮总成14分隔开。
本发明中的叶轮总成14包括转子14-2和叶轮14-1，转子14-2与叶轮14-1一起注塑成型。转子14-2与叶轮14-1一起注塑成型可以有效的提高它们之间的密封性，进而提高使用寿命。
转子14-2与叶轮14-1的安装方式也可以选择其它方式，如通过螺栓固定在一起，但是要注意密封的问题。
旋转轴12-5穿过叶轮总成14通过端面轴承15与水泵壳体17安装在一起。
本发明的电动水泵在控制器总成7上设置有水冷机构。
本发明中水冷机构包括换热器5、进水管19和出水管22，换热器5设置在控制器总成7的背面，进水管19和出水管22设置在电机壳体8-1和水泵壳体17内，进水管19一端与水泵的出水口21相连通，另一端通过换热器5与出水管22连通，出水管22远离换热器5的一端与水泵的进水口20连通。
如图3所示，本实施例中在控制器总成7后面依次设置密封垫圈6、壳式换热器5-1和硅胶垫片4，它们通过螺栓与电机后盖3安装在一起。本实施例中的壳式换热器5-1为圆形箱体，在箱体上设置进水口和出水口。本实施例中的进水管和出水管为设置在电机壳体和水泵壳体内的通道。进水口与进水管19通过螺纹连接在一起，出水口与出水管22通过螺纹连接在一起。进水管19和出水管22为设置在电机壳体8-1和水泵壳体17内的通道，电机壳体8-1与水泵壳体17内的通道通过连接管相连接。
本实施例中通过在控制器总成7的后面设置换热器5，并通过管道使换热器5与水泵共用一个动力源，一方便面有效的降低了控制器总成7的运行问题，另一方面，结构简单，没有为水泵增加新的动力源。
本发明中的换热器5可以为其它形式，例如散热片式散热器、盘管换热器5-2等，如图4所示，盘管换热器5-2。采用盘管换热器5-2，盘管与进水管19和出水管22一体成型，进水管19和出水管22卡合在电机壳体8-1和水泵壳体17上的凹槽。进水管和出水管也可以采取固定在电机壳体和水泵壳体外壁上的形式。采用上述结构，换热器5整体密封性好，可以有效的避免水在流动过程中发生渗漏，影响控制器总成7。
本实施例的一个优选方案：电机壳体8-1的外部设置有橡胶支架9，橡胶支架9通过内孔与电机壳体8-1外圆过盈配合。在橡胶支架9的内孔装配有衬套10。两个衬套10装配在橡胶支架9对应的内孔中，橡胶支架9套在电机壳体8-1外圆上，橡胶支架9起到缓振作用，而增加衬套10可以增加螺钉扭矩，防止松动。隔离套12和电机壳体8-1通过螺栓安装在一起。在电机壳体8-1和隔离套12之间设置有O型圈11。
本发明中的转子14-2与圆环形凸起部12-2之间设置有调整垫片13。通过设置调整垫片13可以方便快捷的调整转子14-2与圆柱形凸起部12-4的安装位置，使转子14-2安装在合适的位置。
在本发明中的水泵的出水管22和进水管19设置有堵盖18，防止灰尘和异物进入水泵，保护水泵。
实施例2
本实施例结构与实施例1基本相同，不同点在于:如图8和9所示，隔离套12的桶状部12-6的上边沿向外延伸依次形成支撑部12-3、圆环形凸起部12-2和梯形部12-1，圆环形凸起部12-2上设置有出水通道12-7。
隔离套12的梯形部12-1与水泵壳体17相对应，隔离套12起到密封垫的作用，使得密封作用更好。在梯形部12-1的上下面也可以分别密封圈16，上面的密封圈16防止水泵壳体17内腔中的水外泄，下面的密封圈16防止了外界的水进入放置电机总成8及控制器总成7的腔体。
本实施例中的出水通道12-7主要作用是使水流从叶轮14-1甩出后增加流动距离，降低水流流速，使水流平稳的回到水箱，不影响水箱中水流的状态。它的形状可以根据实际需要设置不同的形状，如圆形、方形等。如图3和4所示，一个优选方案：出水通道12-7包括螺旋形逐渐变大的U形槽，在出水通道12-7的进口端20与出口端21相交的地方设置溢流缺口12-9，在出水通道12-7的出口端21设置有遮挡片12-8。螺旋形逐渐变大的U形槽可以使水流在流动过程中流道逐级变大，流速逐级减慢，使到出水口的水流流速降到合适的速度，不会扰动水箱水体状态，进而降低噪音，提高水泵寿命。设置溢流缺口12-9，可以使水流在出水口和进水口保持一个平衡，进一步提高出水水流的稳定性。设置遮挡片可以有效的将出水口的水流挡住，避免水流进入梯形部12-1，影响水泵的密封性。
水泵壳体17上的设置有出水通道12-7相对应的凹槽，组成了水流通道。本发发明中隔离套12的各个组成部分通过注塑一体成型。
实施例3
与实施例2，基本相同，不同点在于：如图10所示，在旋转轴12-5的顶端设置有叶轮总成限位机构12-10，所述的叶轮总成限位机构12-10从旋转轴12-5的顶端压入。
采用在旋转轴12-5的顶端压入叶轮总成限位机构12-10，可以有效的降低叶轮总成限位机构与叶轮总成14之间的缝隙，降低运行过程中叶轮总成14的轴向窜动，提高了电动水泵的寿命。
本发明的运行过程：
接通电源，控制器总成7驱动定子产生磁场，从而引起转子14-2转动，叶轮14-1随转子14-2转动，叶轮14-1中心的水被向四周甩出，并以一定的压力从出水口泵出。同时由于叶轮14-1中心处压力下降，水将从进水口被泵入，从而在车辆上实现水的循环流动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低能耗高寿命的汽车电动水泵，包括固定支架、插接件、电机后盖、控制器总成、电机总成、隔离套、叶轮总成和水泵壳体，所述隔离套包括桶状部，所述桶状部的底面中心形成圆柱形凸起部，所述圆柱形凸起部中心设置有旋转轴，所述固定支架和所述插接件设置在电机后盖的外端面上，所述控制器总成与所述电机后盖连接，所述电机后盖与所述电机总成连接，所述叶轮总成通过所述旋转轴与所述隔离套安装在一起，所述隔离套的桶状部伸入所述电机总成内部，将电机总成与叶轮总成分隔开，其特征在于：所述控制器总成上设置有水冷机构。
2.根据权利要求1所述的一种低能耗高寿命的汽车电动水泵，其特征在于：所述水冷机构包括换热器、进水管和出水管，所述进水管一端与水泵的出水口连通，另一端通过换热器与所述出水管连通，所述出水管远离换热器的一端与所述水泵的进水口连通。
3.根据权利要求2所述的一种低能耗高寿命的汽车电动水泵，其特征在于：所述进水管和所述出水管设置在所述电机壳体和所述水泵壳体的外壁或内部。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种低能耗高寿命的汽车电动水泵，其特征在于：所述桶状部的上边沿向外延伸依次形成支撑部、圆环形凸起部和梯形部，所述圆环形凸起部上设置有出水通道。
5.根据权利要求4所述的一种低能耗高寿命的汽车电动水泵，其特征在于：所述出水通道包括螺旋形逐渐变大的U形槽，所述出水通道的进口端与出口端相交的地方设置溢流缺口，所述出水通道的出口端设置有遮挡片。
6.根据权利要求5所述的一种低能耗高寿命的汽车电动水泵，其特征在于：所述叶轮总成包括转子和叶轮，转子与叶轮一体注塑成型。
7.根据权利要求5所述的一种低能耗高寿命的汽车电动水泵，其特征在于：所述电机壳体的外部设置有橡胶支架，所述橡胶支架通过内孔与电机壳体外圆过盈配合。
8.根据权利要求5所述的一种低能耗高寿命的汽车电动水泵，其特征在于：所述转子与圆环形凸起部之间设置有调整垫片。
9.根据权利要求5所述的一种低能耗高寿命的汽车电动水泵，其特征在于：所述转子与圆环形凸起部之间设置有调整垫片。
10.根据权利要求5-9任一项所述的一种低能耗高寿命的汽车电动水泵，其特征在于：所述旋转轴的顶端设置有叶轮总成限位机构。
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