CN106609739B - 电子泵 - Google Patents

Abstract

一种电子泵，包括泵壳体和电控单元，电控单元包括印刷电路板和电子元器件，电子元器件包括微控制单元和电机集成驱动器；印刷电路板包括第一表面和第二表面，第一表面比第二表面靠近所述泵壳体的外部设置，微控制单元和电机集成驱动器布置在印刷电路板的第一表面，微控制单元和电机集成驱动器间隔一定距离设置；发热较大的电子元器件之间间隔一定的距离，避免热量集中导致电控单元损坏；有利于提高电控单元的散热性。

Description

电子泵

技术领域

本发明涉及一种电子泵，电子泵用于热循环系统中。

背景技术

近几十年来，电子泵已经渐渐取代传统的机械泵，并被大量运用于热循环系统中。电子泵具有无电磁干扰，高效环保，无极调速等优点，能很好的满足市场的要求。

电子泵包括电控单元，电控单元包括电机驱动模块，电机驱动模块工作时发热量大，通常为了控制电控单元的温升，需要在电控单元上安装专门的散热器，电控单元的体积增大，需要较大空间，但是电子泵的整体尺寸小，不能很好的满足散热的需要。

因此，有必要对现有的技术进行改进，以解决以上技术问题。。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子泵，该电子泵的电控单元体积小。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种电子泵，所述电子泵包括泵壳体以及电控单元，所述泵壳体形成泵内腔，所述电控单元设置于所述泵内腔；所述电控单元包括印刷电路板和电子元器件，所述印刷电路板包括第一表面和第二表面，所述电子元器件与所述印刷电路板的第一表面和/或第二表面固定设置，所述印刷电路板包括接口部，所述接口部用于连接外部电源和外部信号；所述电子元器件包括微控制单元、电机集成驱动器，所述微控制单元根据接收的信号输出电机驱动控制信号；所述电机集成驱动器根据接收所述微控制单元的发出的所述电机驱动控制信号控制所述电子泵的电机的运行，所述电机集成驱动器包括预驱动芯片；微控制单元和电机集成驱动器均布置在所述电路板的第一表面；所述微控制单元和所述电机集成驱动器间隔一定的距离设置。

所述电子泵包括定子组件和转子组件，所述定子组件与所述电控单元电连接，所述电路板的第二表面比所述第一表面相对靠近所述定子组件或所述转子组件设置，所述电机集成驱动器与所述印刷电路板的第一表面之间设置有散热盘，所述散热盘与所述电机集成驱动器和所述第一表面紧密接触设置。

所述接口部包括地接口，所述印刷电路板包括参考地层，所述地接口与所述参考地层通过连接线路连接，所述散热盘成形有多个散热过孔，所述散热过孔贯穿所述散热盘的表面设置，所述散热过孔内壁覆盖涂层，所述散热盘通过所述散热过孔的内壁的涂层与所述参考地层连通设置。

所述电控单元还包括第二散热盘，所述第二散热盘对应于所述电机集成驱动器的安装位置，所述第二散热盘与所述印刷电路板的第二表面接触设置。

所述第二散热盘成形有第二散热过孔，所述第二散热过孔贯穿所述第二散热盘的表面设置，所述第二散热过孔内壁覆盖涂层，所述第二散热盘通过所述第二散热过孔的内壁的涂层与所述参考地层连通设置。

所述微控制单元和所述电机集成驱动器靠近所述印刷电路板的边缘设置并与所述印刷电路板的中心间隔一定距离。

在所述印刷电路板上，以所述印刷电路板中心为公共端点且分别经过所述微控制单元的中心和所述电机集成驱动器的中心的两射线的夹角大于等于90°小于等于270°。

所述电子元器件还包括防反接模块；当所述接口部与外部电源反接时，所述防反接模块用于断开后级电路与所述接口部的电连接。

所述防反接模块包括MOS管、所述MOS管设置于所述第一表面，所述防反接模块靠近所述接口部布置，所述MOS管串联于所述接口部的所述地接口和所述参考地层之间。

所述电子元器件还包括电压检测模块，所述电压检测模块与所述微控制单元结合用于检测所述接口部输入的电压；所述电压检测模块包括输入端和输出端，所述电压检测模块的输入端与所述接口部连接，所述电压检测模块的输出端与所述微控制单元连接，所述电压检测模块位于所述接口部和所述微控制单元之间，所述电压检测模块邻近所述接口部和所述微控制单元。

所述电子元器件还包括调试口，所述调试口用于对所述微控制单元输入程序，所述调试口设置于所述印刷板的第一表面，所述调试口靠近所述印刷电路板边缘设置，所述调试口邻近所述微控制单元设置。

与现有技术相比，本发明的电子泵包括电控单元，电控单元包括印刷电路板以及电子元器件，电子元器件包括电机集成驱动器、微控制单元；电机集成驱动器、微控单元设置于散热性更好的印刷电路板的第一表面，所述电机集成驱动器集成预驱动芯片和功率驱动电路，这样部件的集成度比较高，占据的空间较小，相对散热空间较大，同时微控制单元和电机集成驱动器两个产生热量较高的电子元器件间隔一定距离布置，有利于避免热量集中导致电控单元损坏，有利于分离热源，便于散热。

【附图说明】

图1是本发明电子泵的一种实施例的一个截面结构示意图；

图2是图1所示电子泵的电控单元的一个结构示意图；

图3是图2所示电控单元的印刷电路板的第一表面的布图示意图；

图4是图2所示电控单元的印刷电路板的第二表面的布图示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

图1为一种电子泵100的结构示意图，电子泵100包括泵壳体、电控单元4、泵轴5、定子组件6和转子组件7，泵壳体形成泵内腔，电控单元4、泵轴5、定子组件6和转子组件7设置于泵内腔；本实施例中，泵壳体包括电机壳体1、端盖2、隔离套3，隔离套3将泵内腔分隔为容纳腔8和流通腔9；本实施例中电机壳体1与隔离套3一体注塑成形，这样成形密封性好，同时组装方便，当然隔离套3与电机壳体1也可以单独成形，或者电机壳体1与端盖2一体注塑成形。隔离套3与泵轴5注塑固定，电控单元4和定子组件6设置于容纳腔8，电控单元4通过螺钉与泵轴5或隔离套3连接，转子组件7设置于流通腔9。

电控单元4包括印刷电路板40，印刷电路板40包括第一表面41和第二表面42；电控单元4设置于容纳腔8，印刷电路板40的第一表面41比第二表面42相对靠近电子泵100的端盖2，或者说第一表面41朝向端盖2设置，或者说第二表面42比第一表面41靠近定子组件6设置，这样第一表面41比第二表面42相对靠近电子泵的外部设置，印刷电路板40的第一表面41和端盖2之间间隔一定距离而使电控单元4与端盖2不会抵触，第一表面41比第二表面42更靠近泵壳体外部设置。

结合参见图1和图2，电控单元4包括印刷电路板40以及一些电子元器件，电子元器件与印刷电路板40固定设置，从表面看电子元器件固定于印刷电路板40的第一表面41和/或第二表面42；第一表面41和第二表面42设置有连接电路，如图2至图4中所示的灰色部分示意连接电路，连接电路使得电子元器件之间或者电子元器件与电源电连接；本实施例中，为了在附图中更清楚的区分电子元器件和连接电路，所以使用灰色示意连接线路，用黑色示意电控单元的轮廓以及电子元器件。

印刷电路板40大体呈圆形，印刷电路板40具有贯穿第一表面41和第二表面42的接口部43、安装孔44及用于与定子组件6配合电连接的定子接口；其中，接口部43包括地接口GND、电源接口POW以及信号接口LIN，经过接口部43使得外部电源和后级电路电连接以及信号连接，外部电源通常为蓄电池或其他直流电源，后级电路是指印刷电路板40上与接口部43的连接电路以及电子元器件。接口部43相对靠近印刷电路板40边缘设置，便于通过接口部43连通印刷电路板40与外部的电源和外部的信号。接口部43包括地接口GND，后级电路具有公共的参考地，参考地连接地接口GND，对应于参考地印刷电路板设置有参考地层，参考地层即为电路板的参考地。接口部43设置于印刷电路板40相对靠近外周的部位，安装孔44位于印刷电路板40中部，本实施例中定子接口包括四个，分别为第一定子接口L1、第二定子接口L2、第三定子接口L3和第四定子接口L4，定子接口围绕安装孔44的外周分布；本实施例中，电子泵组装时，螺钉穿过电控单元4的安装孔44并将印刷电路板40与泵壳体或泵轴固定连接，螺钉将印刷电路板40与泵壳体或泵轴固定连接。印刷电路板40还包括定位部45，定位部45包括成形于印刷电路板40边缘缺口，定位部45用于保证电控单元4相对于泵壳体的安装位置。另外，电控单元4也可以通过与定子组件固定然后相对固定于容纳腔即与泵壳体相对固定，电控单元4与定子组件可通过焊接如锡焊等固定，固定的同时实现电连接，这样印刷电路板40可以不需要安装孔。

印刷电路板40还具有支架孔46，支架孔46贯穿印刷电路板40的第一表面41和第二表面42，支架孔46可用于安装霍尔元件，支架孔46尽量靠近印刷电路板40相对靠近边缘的部位，或者说支架孔46所在部位位于印刷电路板40的中部以外区域。接口部43、安装孔44和支架孔46在泵壳体1的位置确定的情况下，三者在印刷电路板40的位置也相对确定；支架孔46旁边可用于布置霍尔元件的辅助器件，本实施例中，霍尔元件的辅助器件包括电容C5和电容C1以及电阻R2，霍尔元件的支架与支架孔46可通过焊接如波峰焊接固定，霍尔元件的外围器件与支架孔46的最近距离大于1mm，可以防止霍尔元件的外围器件在波峰焊接中被吹走。

本实施例中，电子元器件包括微控制单元U2和电机集成驱动器U1，微控制单元U2和电机集成驱动器U1均设置于印刷电路板40的第一表面41，第一表面41面向印刷电路板40与端盖2之间的空间，微控制单元U2和电机集成驱动器U1产生的热量可以较快地通过该空间向电子泵100外部传递。

电子元器件还包括防反接模块411，防反接模块411包括导通元件，本实施例中导通元件为MOS管Q2，另外导通元件也可以是二极管；MOS管Q2设置于印刷电路板40的第一表面41，MOS管Q2靠近接口部43布置，MOS管Q2与接口部43之间的导电线路相对粗短，以增强电磁兼容性。当接口部43反接外部电源时，MOS管Q2会断开与接口部43连接的后级电路，起到保护作用。本实施例中，MOS管Q2串接在地接口和参考地之间，当接口部43反接外部电源时，MOS管Q2不会导通，从而断开接口部43的地接口与后级电路的电路连接。

微控制单元U2可根据接收的控制信号输出电机驱动控制信号，电机集成驱动器U1根据接收的来自微控制单元U2的电机驱动控制信号控制电子泵电机的运行，包括控制电机的运行以及停止。本实施例中微控制单元U2集成有LIN接收功能、LIN控制功能以及电压调节器功能，当然在电路板空间允许并满足散热要求的情况下，也可以单独设置LIN接收器和电压调节器，有利于减少微控制单元U2的成本。电机集成驱动器U1内部集成预驱动芯片和功率驱动电路，可以减小电控单元4体积，相比现有的由分立功率器件组成的功率驱动电路，该电机集成驱动器U1的功耗小、发热量小、占用地方小。当然在电路板空间允许并满足散热要求的情况下，也可以单独设置功率驱动电路，有利于功率驱动电路根据要求进行调整。微控制单元U2和电机集成驱动器U1间隔一定距离布置，电机集成驱动器U1和微控制单元均为发热大、体积较大的电子元器件，两者相隔一定距离设置，有利于电机集成驱动器U1、微控制单元U2的散热，电机集成驱动器U1发出的热量也不会影响微控制单元U2的正常工作。本实施例中，微控制单元U2和电机集成驱动器U1分别布置在印刷电路板40中心的不同方位如相对的两侧，以印刷电路板40中心为公共端点且分别经过微控制单元U2中心和电机集成驱动器U1中心的两射线的夹角大于或等于90°小于等于270°，当该两射线的夹角越接近180°时，微控制单元U2和电机集成驱动器U1之间间隔的距离越大。

本实施例中，防反接模块411、微控制单元U2和电机集成驱动器U1到印刷电路板40中心的距离，分别大于防反接模块411、微控制单元U2和电机集成驱动器U1到印刷电路板40边缘的距离，即防反接模块411、微控制单元U2和电机集成驱动器U1分别靠近印刷电路板40边缘布置，有利于电子元器件产生的热量向印刷电路板40外部传递。

电子元器件还包括电压检测模块414，电压检测模块414设置于第一表面41，电压检测模块414位于接口部43和微控制单元U2之间，电压检测模块414邻近接口部43和微控制单元U2并分别保持一定距离的间隔。电压检测模块414的输入端与接口部43的电源端连接，电压检测模块414的输出端与微控制单元U2连接。本实施例中，电压检测模块414包括电阻R8、电阻R10和电容C11，电阻R8、电阻R10和电容C11布置在接口部43和微控制单元U2之间，这样电压检测模块414的电路走线短，信号稳定，干扰少。

电子元器件还可以包括调试口JP1，调试口JP1用于向微控制单元U2输入程序，调试口JP1设置于第一表面41并邻近微控制单元U2并保持一定距离的间隔，调试口JP1与微控制单元U2之间的走线短，增强信号稳定性；调试口JP1靠近印刷电路板40边缘，方便从外部向微控制单元U2输入程序。调试口JP1可以为插接式或者接触式，插接式连接更稳定，接触式结构更简单。

电控单元4还包括第一散热盘417和第二散热盘421，第一散热盘417设置于印刷电路板40的第一表面41与电机集成驱动器U1之间，第一散热盘417连接参考地。电机集成驱动器U1底面与第一散热盘417以焊接方式紧密接触，电机集成驱动器U1产生的热量可迅速传递到第一散热盘417，第一散热盘417的热量通过连接电路向印刷电路板40的参考地层扩散，有利于提高电机集成驱动器U1散热。如图3所示，第一散热盘417还可以分布多个第一散热过孔418，本实施例中第一散热盘417内具有呈矩阵排布的9个第一散热过孔418，第一散热过孔418为圆形或其他适于散热的形状，第一散热过孔418的内壁覆盖铜箔或焊锡等金属的涂层（图中未示出），第一散热过孔418直接连接第一散热盘417与印刷电路板的参考地层，增大散热面积。印刷电路板对应于第一散热过孔设置有凹陷部，凹陷部的深度大致相当于第一表面到参考地层的深度。

参见图4，第二散热盘421设置于印刷电路板40的第二表面42，第二散热盘421与第一散热盘417对应设置，第二散热盘421附近没有布置其他电路电子元器件。第二散热盘421分布有多个第二散热过孔422，第二散热过孔422贯穿第二散热盘421设置，第二散热过孔422内壁设置有涂层，第二散热过孔直接连接第二散热盘421和参考地，第一散热盘417上的热量向第二散热盘421传递，第二散热盘421上的热量向印刷电路板40外部扩散。印刷电路板40对应于第二散热过孔设置有凹陷部，凹陷部的深度大致相当于第二表面到参考地层的深度。

本实施例中，印刷电路板40的第一表面41和第二表面42之间还设有参考地层（图中未示出），参考地层为布满铜的铜层，第一散热过孔418内壁的涂层分别连通参考地层，第一散热盘417和/或第二散热盘421通过涂层连通参考地层，第一散热盘417和/或第二散热盘421的热量通过散热过孔418传递到参考地层，以增大散热面积，参考地层为大面积的铜层，热扩散性好。

结合参见图2和图4所示，电子元器件还包括防反接模块411、微控制单元U2和电机集成驱动器U1的辅助电路的其他外围器件，这些外围电子元器件布置于印刷电路板40的第二表面42。例如：防反接模块411的辅助电路的外围器件包括稳压管D3、电阻R5以及电容C6；微控制单元U2的辅助电路的外围器件包括参考电压引脚的滤波电容C17和供电电压引脚的滤波电容C18，参考电压引脚的滤波电容C17和供电电压引脚的滤波电容C18布置于印刷电路板40的第二表面42并对应微控制单元U2在第一表面41的位置或者说滤波电容C17和滤波电容C18位于微控制单元U2的背面，滤波电容C17、C18靠近微控制单元U2的参考电压引脚和供电电压引脚，滤波效果好，无杂波，信号相对比较干净。电机集成驱动器U1的外围器件包括电阻R6、电阻R7和电容C7，电阻R6、电阻R7和电容C7设置于第二表面42，位于电机集成驱动器U1的周围的背面，并与第二散热盘421间隔一定距离设置，第二散热盘421及其附近较大区域不放置其他电子元器件，而作为电机集成驱动器U1的散热区域，通常电机集成驱动器U1布置位置及其散热区域至少占印刷电路板40的三分之一面积，便于电机集成驱动器U1散热，减小电机集成驱动器U1温升。

如图4所示，电子元器件还包括防浪涌的瞬变电压抑制二极管（简称TVS管）D6，TVS管D6设置于印刷电路板40的第二表面42，TVS管D6布置在接口部43旁边，外部电源可先经过TVS管D6后再连接后级电路，以保护后级电路，TVS管D6的后级电路包括电源滤波电容C3、C4，本实施例中电源滤波电容C3、C4为陶瓷电容，体积相对小，耐温性能好；当然在空间允许的情况下电源滤波电容C3、C4可以为电解电容，电解电容容量大，耐压高。当然TVS管也可以用压敏电阻代替，TVS管相对于压敏电阻的反应速度快，压敏电阻相对于TVS管成本可以降低。第二表面42朝向转子组件所在的容纳腔或定子组件所在方向设置，电子泵可以是如图1所示的外转子式电子泵，另外也可以是内转子式电子泵。

需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (13)

1.一种电子泵，所述电子泵包括泵壳体以及电控单元，所述泵壳体形成泵内腔，所述电控单元设置于所述泵内腔；所述电控单元包括印刷电路板和电子元器件，所述印刷电路板包括第一表面和第二表面，所述电子元器件与所述印刷电路板的第一表面和/或第二表面固定设置，其特征在于：所述印刷电路板包括接口部，所述接口部用于连接外部电源和外部信号；所述电子元器件包括微控制单元和电机集成驱动器，所述微控制单元根据接收的信号输出电机驱动控制信号；所述电机集成驱动器根据接收所述微控制单元的发出的所述电机驱动控制信号控制所述电子泵的电机的运行，所述电机集成驱动器包括预驱动芯片；微控制单元和电机集成驱动器均布置在所述印刷电路板的第一表面；所述微控制单元和所述电机集成驱动器间隔一定的距离设置；所述电子泵包括定子组件和转子组件，所述定子组件与所述电控单元电连接，所述印刷电路板的第二表面比所述第一表面相对靠近所述定子组件或所述转子组件设置，且所述印刷电路板的第一表面与所面向的所述泵壳体之间间隔一定距离。

2.根据权利要求1所述的电子泵，其特征在于：所述电机集成驱动器与所述印刷电路板的第一表面之间设置有散热盘，所述散热盘与所述电机集成驱动器和所述第一表面紧密接触设置。

3.根据权利要求2所述的电子泵，其特征在于：所述接口部包括地接口，所述印刷电路板包括参考地层，所述地接口与所述参考地层通过连接线路连接，所述散热盘成形有多个散热过孔，所述散热过孔贯穿所述散热盘的表面设置，所述散热过孔内壁覆盖涂层，所述散热盘通过所述散热过孔的内壁的涂层与所述参考地层连通设置。

4.根据权利要求3所述的电子泵，其特征在于：所述电控单元还包括第二散热盘，所述第二散热盘对应于所述电机集成驱动器的安装位置，所述第二散热盘与所述印刷电路板的第二表面接触设置。

5.根据权利要求4所述的电子泵，其特征在于：所述第二散热盘成形有第二散热过孔，所述第二散热过孔贯穿所述第二散热盘的表面设置，所述第二散热过孔内壁覆盖涂层，所述第二散热盘通过所述第二散热过孔的内壁的涂层与所述参考地层连通设置。

6.根据权利要求1至5任一项所述的电子泵，其特征在于：所述微控制单元和所述电机集成驱动器相对靠近所述印刷电路板的边缘设置并与所述印刷电路板的中心间隔一定距离。

7.根据权利要求6所述的电子泵，其特征在于：在所述印刷电路板上，以所述印刷电路板中心为公共端点且分别经过所述微控制单元的中心和所述电机集成驱动器的中心的两射线的夹角大于等于90°小于等于270°。

8.根据权利要求5所述的电子泵，其特征在于：所述电子元器件还包括防反接模块；当所述接口部与外部电源反接时，所述防反接模块用于断开后级电路与所述接口部的电连接。

9.根据权利要求8所述的电子泵，其特征在于：所述防反接模块包括MOS管，所述MOS管设置于所述第一表面，所述防反接模块靠近所述接口部布置，所述MOS管串联于所述接口部的所述地接口和所述参考地层之间。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的电子泵，其特征在于：所述电子元器件还包括电压检测模块，所述电压检测模块与所述微控制单元结合用于检测所述接口部输入的电压；所述电压检测模块包括输入端和输出端，所述电压检测模块的输入端与所述接口部连接，所述电压检测模块的输出端与所述微控制单元连接，所述电压检测模块位于所述接口部和所述微控制单元之间，所述电压检测模块邻近所述接口部和所述微控制单元。

11.根据权利要求10所述的一种电子泵，其特征在于：所述电子元器件还包括调试口，所述调试口用于对所述微控制单元输入程序，所述调试口设置于所述印刷电路板的第一表面，所述调试口靠近所述印刷电路板边缘设置，所述调试口邻近所述微控制单元设置。

12.根据权利要求9所述的电子泵，其特征在于：所述电子元器件还包括电压检测模块，所述电压检测模块与所述微控制单元结合用于检测所述接口部输入的电压；所述电压检测模块包括输入端和输出端，所述电压检测模块的输入端与所述接口部连接，所述电压检测模块的输出端与所述微控制单元连接，所述电压检测模块位于所述接口部和所述微控制单元之间，所述电压检测模块邻近所述接口部和所述微控制单元。

13.根据权利要求12所述的一种电子泵，其特征在于：所述电子元器件还包括调试口，所述调试口用于对所述微控制单元输入程序，所述调试口设置于所述印刷电路板的第一表面，所述调试口靠近所述印刷电路板边缘设置，所述调试口邻近所述微控制单元设置。

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