CN106481567A - 电动液泵 - Google Patents

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Abstract

一种电动液泵，包括外壳、收容于外壳内的电机、受电机驱动的叶轮、以及控制所述电机运转的电气控制单元，所述电气控制单元以及叶轮分别位于电机的相对两端，所述叶轮用于驱动冷却液流动，所述电机包括密封套、设置于所述外壳内壁上的定子、以及可转动地收容于密封套内的转子，所述电机的转子驱动叶轮同步转动，所述外壳包括第一壳体、第二壳体和设置在两者之间的隔板，第一壳体、第二壳体和隔板一体成型。相较于现有技术，本发明电动液泵提出了一种新的结构设计，省却了一处需要密封的连接位置，提高了密封可靠性，减少了安装工序。

Description

电动液泵
技术领域
本发明涉及一种液体泵，特别是涉及一种用于汽车冷却系统的电动液泵。
背景技术
随着人类工业的发展，泵做为机械系统中液体流动的源动力，在各种动力机械中得到了广泛的应用。对于内燃机来说，燃油系统、润滑系统和冷却系统均需要泵体对这些系统中的液体进行加压，以支持液体在系统中循环运动。其中，对于冷却系统而言，冷却液泵通过对冷却液加压使冷却液在冷却回路中流动，带走引擎产生的热量，这样就使引擎的温度不会过高。
液泵一般分为机械驱动和电动驱动，其中，机械驱动式液泵一般由汽车引擎驱动，引擎输出轴的动力传输至泵体，结构比较简单。这样，机械液泵的转速由引擎决定，难以自行调整。电动驱动式液泵则由电力驱动，并受到电气控制单元独立控制，这样就不受引擎的转速的影响，可根据引擎的温度高低相应地调节冷却液泵的输出功率，这样工作灵活，效率更高。
现有技术中，电动驱动的液泵通常包含有电机以及受电机驱动的叶轮，电机包括定子以及可相对定子转动的转子，定子上设置线圈，线圈与电气控制单元连接，转子上设置磁铁，叶轮与转子的输出轴相连，电气控制单元控制流过定子线圈的电流大小、方向等，使其产生交变磁场，交变磁场与转子的磁铁相互作用，推动转子及与之连接的叶轮转动，进而推动冷却液在整个冷却系统内循环流动对汽车引擎等进行冷却，避免温度过高。
由于电动驱动的液泵受电气控制的特性，其在工作过程中其电气控制单元本身会产生大量的热量，如果这些热量积聚在液泵内部而不能有效地散发，则会使电气控制单元工作在高温状态，造成电器元件的控制失效，影响液泵自身的安全运行。通常电动驱动的液泵包括壳体和盖体，壳体和盖体在安装时需要密封设置，以免液体泄露。同时壳体和盖体的安装工序较为严格，限制了生产效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中，电动液泵密封效果差，安装效率低等技术问题。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种电动液泵，包括外壳、收容于外壳内的电机、受电机驱动的叶轮、以及控制所述电机运转的电气控制单元，所述电气控制单元以及叶轮分别位于电机的相对两端，所述叶轮用于驱动冷却液流动，所述电机包括密封套、设置于所述外壳内壁上的定子、以及可转动地收容于密封套内的转子，所述电机的转子驱动叶轮同步转动，所述外壳包括第一壳体、第二壳体和设置在两者之间的隔板，所述第一壳体、第二壳体和隔板一体成型，所述第一壳体内设置所述电机，所述第二壳体内设置所述电气控制单元。这样，第一壳体和第二壳体之间省却了需要密封的连接位置，提高了密封可靠性，减少了安装工序。
较佳地，电动液泵还包括第一端盖和设置于第一壳体靠近叶轮一端的基板，所述第一壳体、隔板和基板形成第一收容空间，所述电机设置在所述第一收容空间内。
较佳地，所述密封套与所述第一壳体远离隔板的一端密封连接，所述密封套与所述隔板密封连接，从而将所述第一收容空间分为内收容空间和外收容空间。
较佳地，所述第一端盖与所述基板形成第二收容空间，所述叶轮设置于所述第二收容空间内，所述基板设置多个通孔，冷却液通过所述通孔在所述第二收容空间和第一收容空间的内收容空间之间自由流动。
较佳地，所述基板上形成一凹陷用于容置叶轮，基板背离叶轮的一侧对应所述凹陷形成凸出部，所述密封套对应所述基板的凸出部形成有避让空间。
较佳地，所述液泵还包括第二端盖，所述第二端盖、第二壳体和隔板形成第三收容空间，所述电气控制单元设置在所述第三收容空间内。
较佳地，所述密封套于靠近隔板的一端的内径小于其远离隔板一端的内径。
较佳地，所述隔板上设有固定座，所述密封套与所述固定座密封连接。
较佳地，所述密封套远离隔板的一端沿径向向外延伸形成一环缘，所述环缘与第一壳体的内壁形成密封连接。
较佳地，所述密封套的内周形成若干肋条，相邻的肋条之间形成流道。
较佳地，所述肋条包括至少一组导入肋条和至少一组导出肋条，所述导入肋条和导出肋条在密封套的内表面呈倾斜延伸，导入肋条和导出肋条的倾斜方向相反。
较佳地，所述液泵还包括第一端盖和设置于第一壳体靠近叶轮一端的基板，所述基板对应每一组导入肋条和导出肋条设有至少一对应通孔。
较佳地，所述隔板设置多个孔，所述电气控制单元所述隔板上的多个孔与电机形成电性连接。
较佳地，所述壳体为铝材料制成。
本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实施例。
相较于现有技术，本发明电动液泵省却了一处需要密封的连接位置，提高了密封可靠性，减少了安装工序，同时借助密封套的安装方向，使得密封套的内径有利于冷却液流动时不产生气泡，从而提高换热效果。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例下的电动液泵的立体示意图。
图2为图1所示电动液泵的剖视立体示意图。
图3为图2所示电动液泵省略电机定子、转子、叶轮及电气控制单元的示意图。
图4为图1所示电动液泵的分解图。
图5为图4所示电动液泵另一角度的视图。
图6为图4所示电动液泵的密封套的立体示意图。
具体实施方式
本发明的各种实施例将参照附图进行说明。在说明书及附图中，具有类似结构或功能的元件将用相同的元件符号表示。可以理解，附图仅为提供参考与说明使用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系或对本发明进行穷尽性的说明，也不是对本发明的范围进行限制。
图1根据本发明一个实施例示出了电动驱动的电动冷却液泵10的外部示意性结构。在本实施例中，电动冷却液泵10用于内燃机引擎冷却系统，驱动冷却液在冷却系统内循环流动，在循环流动中与引擎进行热交换带走热量，达到冷却效果。电动冷却液泵10的外壳包括壳体11、第一端盖16和第二端盖18。壳体11包括第一壳体12和第二壳体14。第一壳体12和第二壳体14通过模具一体制成。第一壳体12和第一端盖16密封连接，第二壳体14和第二端盖18密封连接。第一端盖16上形成有进液口161与出液口163，冷却液由第一端盖16的进液口161进入泵体10，经过加压后由出液口163流出进入冷却回路与引擎进行热交换，带走引擎的热量。
图2和图3示出了图1所示实施例中的电动液泵的内部结构。在该实施例中，电动液泵内部结构包括收容于外壳10内的叶轮20、驱动叶轮20运转的电机30、以及控制电机30的运转的电气控制单元40。
壳体11大致呈圆筒状，包括第一壳体12和第二壳体14。第一壳体12和第二壳体14中间通过隔板112隔开。隔板112与第一壳体12和第二壳体14一体成型。
请同时参考图4和图5，第一壳体12大致呈筒状，其远离隔板112的一端开口，第一壳体12在其开口端的外围设置有若干固定部123，用于与第一端盖16连接。所述第一壳体12的开口端设置一基板121。
这样，基板121、第一壳体12和隔板112之间形成第一收容空间13，容纳电机30；基板121与第一端盖16之间形成第二收容空间13，容纳叶轮20；第二端盖18封住第二壳体14的开口端，第二端盖18与第二壳体14之间形成第三收容空间19，容纳电气控制单元40。这样，电气控制单元40与叶轮20分别位于电机30的轴向上的相对两端。电气控制单元40通过隔板112上的若干个孔113与电机30形成电性连接，控制电机30的运转，叶轮20与电机30的输出轴连接并随之同步转动。
在一个实施例中，叶轮20为离心式叶轮，第一端盖16上包括进液口161与出液口163，进液口161可以沿外壳10的轴向设置，出液口163大致沿叶轮20的切线方向设置，大致与进液口161空间垂直。在内燃机中，进液口161可以通过管道与储液箱连接，出液口163与管道连通从而使得冷却液可以流入管道，管道与其它设备，如冷凝器、散热器等连接从而能够与冷凝器、散热器进行热交换。随着叶轮20转动，冷却液由壳体12的进液口161进入第二收容空间13内，经过叶轮20加压后由出液口163排出并在汽车冷却系统内循环，带走汽车发动机缸体或其它需要冷却的设备的热量。
第一壳体12与第一端盖16之间的连接，第二端盖18与第二壳体14之间的连接可以是螺钉螺接或铆钉铆接等方式。第一壳体12与第一端盖16之间的连接和第二端盖18与第二壳体14之间的连接位置处均设有密封圈，避免冷却液泄露，也避免外部的水汽进入液泵内损害电机30或电气控制单元40，这样保证了电动液泵整体的气密性。
如图2所示，第一壳体12与第一端盖16之间的密封圈呈径向设置，即密封圈在径向上被夹持于第一壳体12和第一端盖16之间。第二壳体14与第二端盖之18的密封圈则呈轴向设置，即密封圈在轴向上被夹持于第二壳体14与第二端盖18之间。在其他实施例中，第一壳体与第一端盖也可采用轴向密封的方式；第二壳体与第二端盖也可采用径向密封的方式。
基板121的中央设置轴孔，轴孔与基板121共轴设置并贯穿基板121。基板121于轴孔的外围朝向第一收容空间内垂直延伸形成第一轴承座125，第一轴承座125与轴孔呈共轴设置，用于安装电机输出轴。
基板121于第一轴承座125的外围部分还设置若干通孔127，通孔127导通第一收容空间13与第二收容空间13，这样冷却液可以经由通孔127由第二收容空间13流入第一收容空间13或由第一收容空间13回流至第二收容空间13。
较佳地，基板121在朝向叶轮的一侧的中央形成一凹陷部。叶轮收容于该凹陷部内，从而可以减小冷却液泵的轴向长度。由于设置所述凹陷，为确保必要的壁厚，基板121于背离叶轮的一侧对应凹陷处具有朝向第一空间凸伸的凸伸部。
隔板112的中央位置朝向第一收容空间内垂直延伸形成有第二轴承座126，并于第二轴承座126的外围向第一收容空间内垂直延伸形成有固定座129，固定座129与第二轴承座126共轴设置。本实施例中，第二轴承座126与基板121的第一轴承座125相向设置，两者共轴。
同时参阅图4和图5，电机30收容于外壳10所形成的第一收容空间13内，包括密封套32、固定设置于第一壳体内壁上的定子34、可转动地收容于密封套32内的转子36、以及支撑所述转子36转动的两轴承38。在该实施例中，密封套32的本体呈中空圆筒状结构，密封套32于本体的一轴向末端沿径向向外延伸形成一环缘320。环缘320通过一密封圈324与第一壳体12形成密封连接。密封套32的远离环缘320的一端与固定座129密封连接，从而将第一收容空间分成相互独立的内收容空间132、外收容空间131两部分。密封套32与固定座129通过密封圈322密封连接，密封套32和第一壳体12的端部通过密封圈324连接，如此，仅需要两处密封，第一收容空间的内收容空间132和外收容空间131之间便被气密隔离。第一收容空间13的内收容空间132通过基板121上的通孔127与第二收容空间13连通，外收容空间131在密封套32的隔离作用下与第二收容空间13不能连通，冷却液可以通过通孔127流入第一收容空间13的内收容空间132，而不能流入外收容空间131。
具体地，本实施例中，所述环缘320的外径略小于或等于第一壳体12的内径，环缘320的径向外周面设有收容槽326用于容置密封圈324，密封圈324抵顶第一壳体12的内壁面从而形成密封连接。
由于壳体11的第一壳体12和第二壳体14一体成型，这样第一壳体12和第二壳体14之间不需要密封连接，从而减少了一处泵体需要密封组装的位置，减小了密封失效的可能性；同时，也免去了组装第一壳体12和第二壳体14的这一道工序，提高了生产效率。
电机的定子34固定设置于第一壳体12内壁，并收容于第一收容空间位于密封套32外的部分内，即冷却液无法进入的部分，避免冷却液影响定子34的电气安全。定子34包括有铁芯341以及绕设于定子上的线圈345，铁芯341可以是层叠的矽钢片等，线圈345可以通过销针342与电气控制单元40连接。电气控制单元40收容于第三收容空间19内，包括电路板、以及设置于电路板上的电容、电感等电子元件，用于控制定子34的线圈345的电流的大小、方向等，进而控制转子36的运行。本发明电动液泵工作过程中，电气控制单元40会产生大量的热量，因此，壳体11优选地由金属材料，比如铝制成，便于吸收由所述电气控制单元40产生的热量。
转子36位于密封套32内，包括输出轴361、固定于输出轴361上的铁心363、以及固定于铁心363上的永磁体365，输出轴361的两端均伸出至铁心363之外与两轴承38连接以获得支撑。两轴承38分别收容于第一轴承座125和第二轴承座126内。输出轴361的一端可转动地穿过一相应的轴承38以及壳体12的基板121的轴孔后伸入至第二收容空间内与叶轮20形成固定连接，从而输出轴361转动带动叶轮20同步转动，输出轴361的另一端可转动地枢接于另一轴承38内。输出轴361上还套设有垫片37，垫片37在轴向上抵接所述轴承38，从而使转子361实现轴向定位。较佳地，垫片37的材料为陶瓷，如此，可减少转动过程中与轴承38接触产生的磨损。垫片37的内径可以略大于输出轴361的内径，在这种情况下，垫片37通过一橡胶件39固定套接于输出轴361上随输出轴361同步转动，橡胶件39一方面起到固定垫片37的作用，另一方面可以吸收转子36转动时产生的轴向振动，降低电机30的噪音。转子36与密封套32在径向上存在间隙，冷却液可以通过间隙流动至隔板112处，将隔板112上所吸收的电气控制单元40的热量带走。
参阅图6，密封套32的环缘320的外周与本体的外表面通过连接肋条321连接。所述环缘320的内周于密封套32的通孔周围凹陷形成避让空间，用于避让基板121的凸伸部分，从而减小二者组装后的轴向长度。密封套32远离环缘320的一端的外周面具有厚度减小部，用于套置密封圈322。
密封套32的内壁面向所述间隙内突出形成有单组或多组肋条323导引冷却液的流动，每组肋条323包括沿密封套32的轴向均匀间隔排列的若干肋条323，相邻的肋条323之间形成导流槽，冷却液可以沿导流槽流动。肋条323排列的疏密决定了流道的宽度，肋条323排列过密则会造成流道过窄流阻过大，不利于冷却液的流动，肋条323排列过于稀疏则流道过宽，不能对冷却液的流动方向起到好的导引。本领域的技术人员可以根据电机功率和叶轮参数来具体设置肋条323的疏密程度。
安装本发明的电动液泵时，密封套32从第一壳体12的开口端插入壳体，这就使得密封套的内径可以设置为从第一壳体12的开口端位置到隔板112的位置逐渐减小，这就使得冷却液不会出现由于空间变大而产生气泡的情况，从而提高了冷却效果。
同时参阅图6，本实施例中，所述肋条323包括两组导入肋条324以及两组导出肋条325，沿所述密封套32的圆周方向所述两组导入肋条324相邻设置、两组导出肋条325相邻设置，在密封套32的圆周方向上，各组肋条324、325之间形成有间隙，本实施例中，所述间隙沿密封套32的轴向延伸。导入肋条324和导出肋条325在密封套32的内表面呈倾斜延伸，导入肋条324和导出肋条325的倾斜方向相反。
当本发明电动液泵工作时，电气控制单元40通电启动，控制定子34的线圈345流过的电流，定子34与转子36作用，驱动叶轮20旋转产生负压将冷却液吸入第二收容空间内，由于第二收容空间与第一收容空间位于密封套32内的部分通过基板121上的通孔127连通，部分冷却液通过通孔127流入密封套32内，并进入转子36与密封套32之间的间隙，在转子36相对密封套32转动的过程中，由于肋条323的导向作用，冷却液不仅随转子36转动，同时沿肋条323的延伸方向流动。本实施例中，由于密封套32内形成有对称的导入肋条324以及导出肋条325，其中形成有导入肋条324的部分将冷却液朝向隔板112导引，吸收电气控制单元40产生的热量；而导出肋条325与导入肋条324对称设置，转子36的转动方向不变，因此导出肋条325将盖体14位置处的冷却液朝向基板121的方向导引，从而密封套32形成基本独立的冷却液导入流道与导出流道，冷却液由导入肋条324引入至隔板处吸收电气控制单元40的热量后再由导出肋条325引出至基板121，并最终由基板121的通孔127进入第二收容空间，形成完整的循环回路，有效地带走电气控制单元40的热量，实现泵自身的散热冷却。较佳地，基板121对应每一组导入肋条和导出肋条设有至少一对应通孔127。
本领域的技术人员可以理解，当叶轮的叶片方向与本实施例相反设置，同时电机定子相应引导该叶轮沿相反方向转动时，导入肋条324和导出肋条325的作用随即发生交换，此时冷却液由肋条325进入第一收容空间，并由肋条323导出第一收容空间。
由上述内容可知，本发明电动液泵通过在密封套32内形成肋条323导引冷却液的流动，使冷却液在密封套32内循环流动对电气控制单元40冷却，保证液泵本身的处于低温工作状态。可以理解地，所述肋条323是为导引冷却液的流动，其形状、角度、密度、厚度均会影响对冷却液的作用力，其可以根据需要进行相应的设定，
本领域的技术人员可以理解，本发明揭示的冷却泵不仅可以应用在内燃机冷却系统上，同样可以应用在其它任何需要进行冷却的设备，例如涡轮机或锅炉系统等等。
至此，本发明已经对冷却泵进行了充分的描述，该冷却泵将第一壳体和第二壳体一体制成，相对于现有技术减少了一个需要密封的位置，提高了冷却泵的密闭性能；同时，两个壳体一体制成，减少了组件装配时的一道工序，提高了生产效率；还有，密封套从叶轮方向放入第一壳体，使得密封套的直径从叶轮位置到隔板位置逐渐减小，有效排出冷却液在运行前残留或运行中产生的气泡。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式和用途做出多种变更或修改，例如，本发明揭示的电动液泵不仅可以应用在内燃机冷却系统上，同样可以应用在其它任何需要对液体进行驱动的设备系统，例如涡轮机或锅炉系统等等，这些变更和修改均落入本发明的保护构思范围内。

Claims (14)

1.一种电动液泵，包括外壳、收容于外壳内的电机、受电机驱动的叶轮、以及控制所述电机运转的电气控制单元，所述电气控制单元以及叶轮分别位于电机的相对两端，所述叶轮用于驱动液体流动，所述电机包括密封套、设置于所述外壳内壁上的定子、以及可转动地收容于密封套内的转子，所述电机的转子驱动叶轮同步转动，其特征在于：所述外壳包括第一壳体、第二壳体和设置在两者之间的隔板，所述第一壳体、第二壳体和隔板一体成型，所述第一壳体内设置所述电机，所述第二壳体内设置所述电气控制单元。
2.如权利要求1所述的电动液泵，其特征在于：还包括第一端盖和设置于第一壳体靠近叶轮一端的基板，所述第一壳体、隔板和基板形成第一收容空间，所述电机设置在所述第一收容空间内。
3.如权利要求2所述的电动液泵，其特征在于：所述密封套与所述第一壳体远离隔板的一端密封连接，所述密封套与所述隔板密封连接，从而将所述第一收容空间分为内收容空间和外收容空间。
4.如权利要求3所述的电动液泵，其特征在于：所述第一端盖与所述基板形成第二收容空间，所述叶轮设置于所述第二收容空间内，所述基板设置多个通孔，冷却液通过所述通孔在所述第二收容空间和第一收容空间的内收容空间之间自由流动。
5.如权利要求2所述的电动液泵，其特征在于：所述基板上形成一凹陷用于容置叶轮，基板背离叶轮的一侧对应所述凹陷形成凸出部，所述密封套对应所述基板的凸出部形成有避让空间。
6.如权利要求4所述的电动液泵，其特征在于：还包括第二端盖，所述第二端盖、第二壳体和隔板形成第三收容空间，所述电气控制单元设置在所述第三收容空间内。
7.如权利要求1至6任一项所述的电动液泵，其特征在于：所述密封套于靠近隔板的一端的内径小于其远离隔板一端的内径。
8.如权利要求1至6任意一项所述的电动液泵，其特征在于：所述隔板上设有固定座，所述密封套与所述固定座密封连接。
9.如权利要求1至6任意一项所述的电动液泵，其特征在于：所述密封套远离隔板的一端沿径向向外延伸形成一环缘，所述环缘与第一壳体的内壁形成密封连接。
10.如权利要求1至6任意一项所述的电动液泵，其特征在于，所述密封套的内周形成若干肋条，相邻的肋条之间形成流道。
11.如权利要求10所述的电动液泵，其特征在于，所述肋条包括至少一组导入肋条和至少一组导出肋条，所述导入肋条和导出肋条在密封套的内表面呈倾斜延伸，导入肋条和导出肋条的倾斜方向相反。
12.如权利要求11所述的电动液泵，其特征在于：还包括第一端盖和设置于第一壳体靠近叶轮一端的基板，所述基板对应每一组导入肋条和导出肋条设有至少一对应通孔。
13.如权利要求12所述的电动液泵，其特征在于：所述隔板设置多个孔，所述电气控制单元所述隔板上的多个孔与电机形成电性连接。
14.如权利要求1所述的电动液泵，其特征在于：所述壳体为铝材料制成。
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