CN106855051B - 电动机驱动的流体泵 - Google Patents

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Abstract

一种流体泵(10)，包括壳体(12)、电动机(18)、输送装置(28)、以及电子功率单元(34)，所述壳体具有抽吸接头(14)和压力接头(16)，在所述电动机中设有定子(20)和转子(22)，由所述转子旋转驱动的所述输送装置(28)具有分别与所述抽吸接头和所述压力接头连通的吸入口(30)和压力出口(32)，所述电子功率单元(34)用于位于所述壳体的隔壁(36)的后侧上的所述电动机，所述隔壁在所述转子附近并且横向于所述转子的旋转轴线(26)延伸。为了具有紧凑结构同时使冷却最优化，所述吸入口设置在距所述旋转轴线一高度(hS)处，所述高度小于定子与转子之间的环形间隙(24)的内半径(rR)，所述转子(22)具有通道(40)，所述通道优选地在距所述旋转轴线一恒定的高度(hD)处延伸，使得经由所述抽吸接头(14)引入的流体有一部分被所述环形间隙(24)约束并引导，并且所述隔壁使所述流体发生偏转，所述流体在经过所述转子的通道到达所述吸入口之前冷却所述隔壁。

Description

电动机驱动的流体泵
技术领域
本发明涉及一种电动机驱动的流体泵。具体来说，本发明涉及在汽车工业中大规模使用的流体泵(近来主要由塑料部件制成)，例如润滑油泵、冷却油泵、辅助油泵或致动器泵，由于本发明的流体泵低重量且可以因应需要进行功率驱动控制，本发明的流体泵有助于减小燃料消耗和二氧化碳的排放。
背景技术
已知的是，机动车在操作期间的低污染物排放和最低可能的燃料消耗在开发新车辆和车辆概念中具有重要作用；也由于法律规制，这些方面将会在未来更加成为开发人员的焦点。考虑到这个目的，可以在机动车的传动系统的领域中(尤其在变速器内使用以及也在传动领域中使用)多方面地使用可调节的电动油泵。因此，泵在例如无段自动变速器(CVT变速器)、无级变速器(IVT变速器)和双离合变速器中不仅可用作润滑油泵，但还可用作冷却油或致动泵，具体地说，适合于符合需求以及使在性能方面最优化，因为这些泵利用转速和流量调节能力运行。与传统的油泵相反，所讨论的泵不是通过与例如内燃机或变速器的轴机械耦合来驱动，而是通过电动机来驱动，所述电动机由来自在机动车上的电源或电池的功率能推动。因此，在特定情况下，例如当内燃机在机动车的启动/停止操作中停止时，可以输送润滑和/或冷却用的油。
对泵的进一步要求在于泵在机动车中的安装位置位于需要输送的介质(例如在油底壳中)附近或位于一位置附近，在该位置需要输送的介质来实现润滑和/或冷却目的，即是通常在变速器的壳体内或至少在变速器的壳体附近。一方面，在变速器的壳体内或在变速器的壳体附近的可用安装空间通常尺寸非常小，使得所述泵必须构造成尽可能紧凑。另一方面，需要确保所述泵在相对大的温度范围内有可靠的机能，该温度范围可以例如在-40℃(在冬季操作中使用冷发动机)至+150℃(在夏季操作中使用热发动机)的范围之间。这些要求是相互矛盾的：对于一给定的泵输出(例如在变速器应用中压力高达30巴或容积流量高达每分钟25升)，泵的结构越紧凑，必会越难确保泵在大的温度范围内有可靠的机能。在这情况下，可以证明在低温度范围内，油的高粘度加上细小的流动横截面特别成问题，而在高温的情况下，主要挑战是电动机有足够的散热。
关于这方面，文献JP 2013-183603A(图1至图3(b))公开了一种电动机驱动的流体泵，其包括具有抽吸接头和压力接头的壳体。电动机与壳体成一体，用作内转子电动机，该电动机包括定子和转子，所述转子容纳在所述定子中，二者之间留有环形间隙，所述转子被驱动围绕旋转轴线旋转。输送装置是G型转子(Generated rotor)泵装置，该输送装置与所述转子传动连接，并且具有与该抽吸接头流体连接的吸入口和与该压力接头流体连接的压力出口。另外提供了类似地设置在壳体中的电子功率单元，以用于启动电动机。更确切地说，所述转子具有隔壁，所述隔壁基本上横向于所述旋转轴线延伸并且位于所述转子附近，所述隔壁限定了流溢式电机内部空间，电子功率单元安装在远离所述转子的所述隔壁的干侧上。
在该现有技术中，泵部件已经布置好，以致于经由壳体的抽吸接头进入流体泵的流体在到达输送装置的吸入口之前最初必须通过该电机内部空间，这样做的目的是在转子和定子的区域中冷却电动机。在这情况下，同样会产生热并传递热的电子功率单元与所述电机内部空间远远间隔开(甚至在壳体的隔壁中或在所述隔壁处为两个端部转子轴承中的一个留有空间)，使得实际上所述电子功率单元不会对所述电机内部空间进行更大程度的加热。然而，仍需注意要使由所述电子功率单元产生的热得到充分散热。此外，在该结构中，存在不可忽略的轴向安装空间需求，这限制了使用这种泵的可能性。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动机驱动的流体泵，特别是一种应用于机动车中的变速器的流体泵，所述流体泵具有可能的最轻和最紧凑的结构并且避免了上述缺点以及与上述的现有技术相比能使冷却最优化。
为了实现上述发明目的，根据本发明，在电动机驱动的流体泵中，所述流体泵包括用于接纳电动机的壳体、输送装置、以及电子功率单元，所述壳体具有抽吸接头和压力接头，所述电动机包括定子和转子，所述转子容纳在所述定子内，二者留有环形间隙，所述转子被驱动围绕旋转轴线旋转，所述输送装置与所述转子传动连接，并且具有与所述抽吸接头流体连接的吸入口以及与所述压力接头流体连接的压力出口，所述电子功率单元用于驱动所述电动机，其中所述壳体具有隔壁，所述隔壁基本上横向于所述旋转轴线延伸并且在所述转子附近，所述电子功率单元安装在远离所述转子的所述隔壁的一侧上，所述输送装置的所述吸入口设置在距所述旋转轴线一径向高度处，所述径向高度小于所述环形间隙的内半径，所述转子具有至少一个通道，所述通道在距所述旋转轴线一径向高度处延伸，所述径向高度在朝向所述输送装置的所述吸入口的方向上基本上是恒定不变的或者逐渐增大，使得通过所述壳体的所述抽吸接头由所述输送装置的所述吸入口引入的流体有一部分被所述转子与所述定子之间的所述环形间隙约束并引导，并且所述壳体的所述隔壁使所述流体发生偏转，所述流体在经过所述转子的所述通道到达所述输送装置的所述吸入口之前冷却所述隔壁。
首先，在根据本发明的流体泵中，为了冷却目的，因此有利地在输送装置的抽吸侧上使用流体。在类似的现有技术方案中，为了冷却泵，输送的流体有一部分在输送装置的压力侧上被分流。本发明较类似的现有技术方案更有效率是因为，其一，可以在压力侧通过压力接头传递所有由输送泵输送的流体，因此不用为了冷却目的而被分流；其二，可以更容易输送在输送装置的抽吸侧被电动机和电子功率单元“加热”的流体(例如润滑油)，因为温度引致的粘度变化使流体中的内部摩擦变小。
此外，在根据本发明的流体泵中，由于所述输送装置的所述吸入口相对于转子与定子之间的环形间隙的物理结构以及在所述转子中的相对于所述转子的所述旋转轴线的至少一个通道的物理结构，在泵壳体中具有预定方向的流动被约束在所述电动机的区域中。具体地说，通过所述壳体的抽吸接头进入所述转子与所述定子之间的环形间隙中的流体被进一步强制流过所述环形间隙，在所述壳体的隔壁被偏转并且被引导通过在所述转子中的至少一个通道到达输送装置的吸入口。在这情况下，不仅流过所述环形间隙的流体冷却所述定子，使由定子绕组产生的热散去，而且电子功率单元产生的热也会被散去，由电子功率单元产生的热由所述隔壁传导，所述引入的流体经过所述隔壁时会带走热，产生冷却效果。在流体的进一步路径中，所述流体通过所述转子中的至少一个通道到达所述输送装置的吸入口，在任何情况下，由所述转子的旋转产生的离心力(在基本上恒定的径向高度的通道的路径)不会制止所述流体的流动，反而可能有助于所述流体的流动(朝向输送装置的吸入口的通道的“上升”路径)。
因此，根据本发明的流体泵在所述电动机和所述电子功率单元的区域中的冷却被最优化。与本文技术背景部分所述的现有技术相比，这进而使电动机，特别是所述电动机的定子，以及电子功率单元更彼此靠近或更靠近在一起，这不仅是流体泵的特别紧凑的设计所需要的，而且由于壳体质量减小导致重量减轻。以高功率密度执行的这种紧凑结构使得根据本发明的流体泵正正适用于例如作为油泵直接安装在变速器壳体内，不过由于小结构空间需求，本发明的流体泵通常还可以安装在变速器壳体外部而不存在问题。
在流体泵的有利改进中，所述电动机的所述定子具有多个金属定子叠层，所述多个定子叠层承载定子绕组并其径向端邻接所述环形间隙，所述定子叠层与所述定子绕组可被塑料注塑壳罩连接在一起，连接的方式使得所述定子叠层的所述径向内端没有被所述塑料注塑壳罩罩住。首先，关于这方面应当强调的是，塑料的传热性能优于空气；有利地，由塑料注塑包围的定子绕组的线圈因此较仅被空气包围的情况能更有效分配热。如果定子具有塑料注塑壳罩，则也可以省去定子鐡芯的个别导线的昂贵固定工序。另外，如果定子叠层的径向内端没有被塑料注塑壳罩罩住，则通过流体得到特别好的散热，该流体经过没有被罩住的定子叠层端部并且通过环形间隙被引入。
在这情况下，定子叠层的径向内端原则上可以与所述环形间隙中的塑料注塑壳罩齐平。然而，一方面，相对于定子与转子之间的环形间隙的最大可用流动横截面，另一方面，在定子叠层端部与转子之间的小的、节能的径向间距，优选的是，所述定子叠层的径向内端径向向内地凸出超过塑料注塑壳罩和所述壳罩限定的凹槽，所述凹槽有利地形成流动路径的一部分。优选地，设有基本上平行于旋转轴线延伸的轴向凹槽，因而确保短的流动路径。然而，凹槽的其它路径同样是可以想到的，例如基本上螺旋形路径，所述螺旋形路径在相对于转子的旋转方向的适当定向的情况下可以在所述环形间隙中提供额外的输送效果。
在这情况下，由塑料注塑包围定子所形成的凹槽原则上可较环形间隙短。然而，再相对于所述环形间隙的区域中的最大可用流动横截面，优选的是，凹槽至少延伸超过所述转子的长度。
在流体泵的一个特别优选的实施例中，所述电动机的转子还可以悬臂安装在所述壳体中远离所述隔壁的所述转子的一侧上。这是需要的，一方面，为了所述流体泵的短轴向构造；另一方面，这与将转子(也)安装在隔壁上相比具有优点，因为引入的流体能更好地沿隔壁流动，并且可以冷却更大面积。
为了进一步寻求本发明的概念，壳体的隔壁在其面向转子的一侧上可以(但不一定要)具有使流体偏转的凸块，该凸块相对于所述旋转轴线同轴布置并且在转子的方向上凸出。这样的凸块有利地促进所述引入的流体流动从所述分隔壁偏转至转子或转子的至少一个通道。在这情况下，所述凸块可以具有中心凹部，与所述转子连接的磁体容纳在所述中心凹部中，所述磁体用于检测所述转子围绕所述旋转轴线的角位置。对于电动机的电子换向(即是无刷换向)，如果的确需要用于检测所述转子的旋转位置的磁体，设置在所述凸块中的内部空间可以节省空间的方式容纳所述磁体。
此外，所述转子可具有多个通道，所述通道具体地基本上平行于所述旋转轴线延伸，并且与所述旋转轴线相距径向高度，所述径向高度等于或大于所述凸块的外半径。通过在转子中提供多个通道，可以在开始时增大由转子引入的流体的流动横截面。原则上，在这情况下，通道可例如以螺旋结构的形式延伸，特别当这通道与转子的旋转一起产生额外的输送作用。然而，可更简单和更便宜地制造平行于所述旋转轴线延伸的通道。藉着所述通道处于所述凸块高度的径向位置或者处于所述凸块直径之外的径向位置，可以获得进一步的效果，即所述凸块使所述引入的流体直接偏转入所述通道中。这还有利于在所述引入的流体到达所述输送装置的吸入口之前，所述引入的流体在流体泵的壳体中进行想要的循环。
另外，所述流体泵设有旁路接头，以改善冷态运转特性，从流动方向看，所述旁路接头在所述环形间隙的前面将所述壳体的所述抽吸接头与所述输送装置的所述吸入口连接起来。因此，在特别低温和高粘度流体的情况下，可以确保所述引入的流体有一部分能够绕过定子与转子之间的环形间隙，使得即使在这些困难的先决条件下，也可以实现泵在流体泵的压力接头处想要的通量和/或压力。在一个特别简单的实施例中，在这情况下，可以由所述转子的内圆周表面与所述壳体的壁表面之间的另一个环形间隙形成所述旁路接头。
此外，在流体泵的有利的改进中，在远离所述转子的所述隔壁的一侧上可由金属盖闭合所述壳体，所述金属盖向外延伸到所述电子功率单元附近并延伸超过所述电子功率单元，以进行散热，任选地，在所述金属盖远离所述电子功率单元的一侧上设有诸如冷却肋的增大表面的结构。在较高泵输出和相对地较高效的电子功率单元的情况下，有利的是以这种方式通过所述壳体的一部分实现辅助散热。
虽然电动机的转子和与所述转子传动连接的输送装置基本上可以一个接一个地设置在流体泵的旋转轴线上(任选地，彼此之间有间距)，对于具有特别短的轴向结构的流体泵而言，优选的是，所述转子具有基本上杯形的结构，并且限定了内部空间，所述输送装置的至少一部分容纳在所述内部空间中。
在流体泵的一个特别简单的实施例中(所述流体泵特别在大规模生产时更为经济)，所述壳体还可以主要由塑料组成，所述电动机的所述转子通过电机轴直接安装在所述壳体的塑料中，即是在这里不需要诸如球轴承或类似组件的专用轴承。在这情况下，优选地，所述流体泵布置成所述电动机的转子经由所述电机轴与所述输送装置传动连接，该电机轴通过相应的轴承安装在所述壳体中所述输送装置的任一侧上，其中，所述电机轴的轴承距离所述转子更远，并且由所述电机轴上与所述输送装置连接的传动接头润滑，从而可以省去用于轴承润滑的额外措施。
最后，原则上，可以使用各种类型的泵作为输送装置：因此，根据本发明的流体泵的输送装置可构造成例如活塞泵、叶片泵、辊式泵、离心泵或任何形式的齿轮泵。针对相对地低的压力范围，特别是对于低制造成本方面，的一个流体泵的优选的实施例，其中，所述输送装置被构造成内齿轮泵的形式，其包括齿轮以及环形齿轮，所述齿轮由电动机的转子旋转驱动，所述齿轮相对于旋转轴线同轴布置并且具有外齿部，所述环形齿轮与所述外齿部啮合，所述环形齿轮在壳体中相对于所述旋转轴线偏心地被引导，并且包括内齿部，所述内齿部与所述外齿部配合以便输送所述流体。这样的输送装置因而仅需要两个(任选地烧结的)转子部件(齿轮和环形齿轮)。
附图说明
在下文，参照所附的部分示意性的附图通过优选的实施例来更详细地阐释本发明，其中为了简化，弹性体或弹性部件以无变形的状态示出，图中：
-图1是根据本发明的优选实施例的处于未安装的状态的电动机驱动的流体泵的平面图，图中望向流体泵的液压连接侧，所述流体泵的壳体在该液压连接侧具有抽吸接头和压力接头；
-图2是根据图1的流体泵，相应于图1中的截面线II-II的截面图，其中输送的流体的流动方向由箭头标示；
-图3是根据图1的流体泵，相应于图2中的平截面的截面图，为了清楚示出所述壳体中的进一步细节，图中省略了所述电动机的旋转部件和所述流体泵的输送装置；
-图4是根据图1的流体泵，相应于图2中的截面线IV-IV的，具体地说取自可以看见所述电动机及与所述电动机传动连接的所述输送装置的进一步细节的一个平面的截面图；
-图5是根据图1的流体泵，相应于图4中的细节圆V的比例放大的部分截面图，图中更清楚地示出在电动机的转子与定子之间形成的环形间隙以及在所述定子内圆周处与所述转子和所述定子邻接的轴向凹槽；
-图6是从下方和右后方倾斜看图1的流体泵的透视分解图，视图从所述壳体的金属盖开始，将图1的平面逆时针方向旋转90°；
-图7是图6中的细节VII的放大图，图中具体示出了所述壳体的金属盖、电子功率单元和电机壳体部分；
-图8是图6中的细节VIII的放大图，图中具体示出了所述电动机的安置在电机轴上的转子、所述壳体的泵壳体部分以及所述输送装置的环形齿轮和齿轮；以及
-图9是图6中的细节IX的放大图，图中具体示出了所述壳体的连接壳体部分，在所述连接壳体部分形成所述流体泵的抽吸接头和压力接头。
具体实施方式
在附图中，附图标记10总地标示可用于机动车的变速器中或变速器处的电动机驱动的流体泵，具体地说，作为冷却和/或润滑用的油泵。流体泵10包括由附图标记12总地标示的壳体，所述壳体12具有抽吸接头14和压力接头16。具体来说，如图2所示，电动机18设置在壳体12中，并且包括位于所述壳体处的定子20和内部转子22。转子22容纳在定子20内，二者之间留有环形间隙24，转子22被驱动围绕旋转轴线26旋转。在图2和图4中，输送装置由附图标记28总地标示，所述输送装置28具有与壳体12的抽吸接头14流体连接的吸入口30和与壳体12的压力接头16流体连接的压力出口32，所述输送装置28与电动机18的转子22可传动地连接。另外，用于启动电动机18的电子功率单元34设在壳体12中。在这情况下，壳体12具有隔壁16，所述隔壁基本上横向于旋转轴线26延伸，并且在转子22附近。隔壁36限定了壳体12的内部空间38，所述内部空间在操作时被待输送的流体充溢，转子22因而在所述内部空间38中进行湿态运转。电子功率单元34安装在壳体12中远离转子22的隔壁36的干侧上。
下文将作更详细的描述，输送装置28的吸入口30设置在距旋转轴线26一径向高度hS处，所述径向高度hS小于环形间隙24的内半径rR(如图2和图4所示)。因此，从沿着旋转轴线26的方向看，吸入口30(至少部分地)径向地位于环形间隙24内。同时，转子22具有至少一个通道40(在图8所示的实施例中，甚至有四个通道40围绕旋转轴线26均匀地有角度地隔开)，如图2所示，所述至少一个通道40在距旋转轴线26一径向高度hD处延伸，所述径向高度hD基本上是恒定不变(或者，在朝向所述输送装置的所述吸入口的方向上逐渐增大，未示出)。换句话说，沿着通道40的方向看，转子22中的内部通道40与旋转轴线26之间的径向间距不变(但或者，在转子的替代实施例中(未示出)，从隔壁朝向所述输送装置的方向看，所述径向间距沿所述通道增大)。这种在流体泵10中的流动截面的径向设置限制了待输送的流体的抽吸侧主流，其中通过壳体12的抽吸接头14由输送装置28的吸入口30引入的流体有一部分被定子20与转子22之间的环形间隙24约束并引导，并且所述流体在经过转子22的通道40(或多个通道)到达输送装置28的吸入口30之前，壳体12的隔壁36使所述流体发生偏转，并冷却所述隔壁36。在壳体12的内部空间38中产生的从壳体22的吸入接头14越过转子22的圆周流向隔壁36并从所述隔壁通过转子22的内部返回输送装置28的这种主流如图2中箭头SP所示。该主流SP使电动机18的定子20冷却，还使被电子功率单元34加热的壳体12的隔壁36，或者使部分由定子20以及电子功率单元34产生的热散去。
另外，在所示的实施例中，流体泵10设有旁路接头42，以改善冷态运转特性，从流动方向看，旁路接头42在定子20与转子22之间的环形间隙24前面将壳体12的抽吸接头14与输送装置28的吸入口30连接起来。这里，由转子22的内圆周表面46与壳体12的壁表面48之间的另一个环形间隙44形成旁路接头42。输送装置28引入的流体会有旁流，如图2中箭头SS所示，这样的旁流主要发生在流体泵10初始运转或冷态运转时。因此，即使在流体泵10的冷态运转时，也可保证所希望的输送体积，特别是当待输送的流体是高粘度油。
主要由塑料注塑的壳体12的进一步细节可具体从图3和图6至图9推导出。相应地，壳体12基本上由四个部件或部分组成，即是如图3中从右到左可见：连接壳体部分50、泵壳体部分52、电机壳体部分54和盖56，在所示的实施例中，所述四个部分形成为金属(更具体地是铝合金)的单个壳体部分。
如图1中的顶部及图2和图3的右方所示，流体泵10的抽吸接头14和压力接头16在连接壳体部分50的外侧上一体地形成。O形环58安装在每个接头14,16的外圆周上，用于相对于变速器侧连接配合件(未示出)进行密封。根据图9，凹部60基本上是圆环形的并且与抽吸接头14相交，因此凹部60与抽吸接头14连通，如图2和图3的左方所示，在连接壳体部分50的内侧上形成凹部60。如在平面图可见，输送装置28的压力出口32基本上为腰形，压力出口32径向设在环形凹部60内并与环形凹部60分开(参见图9)，所述压力出口延伸穿过连接壳体部分50，并且根据图2和图3所示在流体泵10的压力接头16中打开。如在平面图可见，压力出口32基本上为腰形，径向设置在环绕凹部60内并与环绕凹部60分开(参见图9)，所述出口延伸穿过连接壳体部分50，并且根据图2和3中所示在流体泵10的压力接头16中打开。
另外，连接壳体部分50在其远离接头14,16的一侧上具有套环62，通过所述套环62将连接壳体部分50插入电机壳体部分54的相关联的环形凸块64上。如图1和图9所示，在套环62的外圆周上形成具有通孔68的紧固孔眼66。如在图4和图7中可见，在电机壳体部分54的外圆周上具有紧固孔眼70，所述紧固孔眼70分别通过螺钉孔72与连接壳体部分50的紧固孔眼66相关联。通过紧固螺钉74将连接壳体部分50紧固到电机壳体部分54(见图1,图4和图9)，所述螺钉74延伸穿过连接壳体部分50的紧固孔眼中的通孔68并且拧入电机壳体部分54的紧固孔眼70的螺钉孔72中，以便抵靠电机壳体部分54夹持连接壳体部分50。圆形弹性体密封环76插入电机壳体部分54的环形凸块64与连接壳体部分50的套环62之间，以相对于外界封闭壳体12的内部空间38。
如图2和图3另外所示，泵壳体部分52同时保持在连接壳体部分50与电机壳体部分54之间，以相对于旋转轴线26置中，具体地说，通过环形紧固凸缘78在连接壳体部分50与电机壳体部分54之间轴向夹紧在位。在这情况下，泵壳体部分52通过两个销(未示出)定位并且还围绕旋转轴线26在角位置定向，所述两个销安装在电机壳体部分54上，并且穿过泵壳体部分52的紧固凸缘78中相关联的切口80(见图8)，并插入连接壳体部分50的相应的定位孔82(参见图9)。
杯形区域与泵壳体部分58的紧固凸缘78径向向内邻接，所述杯形区域在内部空间38的方向上凸出，所述杯形区域具有径向外圆周部分84和基部86，所述外圆周部分形成上述的壁表面48，根据图3，基部86与连接壳体部分50一起限定用于容纳输送装置28的移动部分的容纳空间88，这些将会在下文作更详细的描述。输送装置38的吸入口30(如在平面图可见，吸入口30被形成为基本上腰形)设置在基部86中(参见图8)，如图2和图3所示，泵壳体部分52的紧固凸缘78设有多个(这里有六个)均匀地有角度地隔开的通孔90，通孔90位于距旋转轴线26一径向高度处，以将连接壳体部分50中的环形凹部60与电机壳体部分54的内部空间38连接，环形凹部60与抽吸接头14连通。
根据图1,图4和图7，电机壳体部分54在外面还具有两个另外的较大的紧固孔眼92，这些紧固孔眼92相对于旋转轴线26沿直径上彼此对置并且套有加固套筒94，所述较大的紧固孔眼92用于将流体泵10安装在变速器壳体的壁上(未示出)。在这情况下，安装在电机壳体部分54的外圆周上的圆形密封环96相对于所述变速器壳体的壁封闭电机壳体部分54。
具体地说，如图7所示，电机壳体部分54还限定了电子室98，如在平面图可见，电子室98基本上为矩形，用于容纳电子功率单元34。在这方面，隔壁36将转子侧的内部空间38与干电子室98分隔开，在流体泵操作时，内部空间38被待输送的流体充溢或填满。在所示的实施例中，电子功率单元34的电路板100通过紧固螺钉102安装在螺钉基座104上，紧固螺钉102穿过电路板100中的紧固孔103(见图7)，螺钉基座104于电机壳体部分54处形成并且伸入电子室98中，使得电路板100延伸至非常接近隔壁36并延伸超过隔壁36，任选地，电路板100甚至与隔壁36接触(如图2和图3中可见)。在这情况下，电子功率单元34的电路板100放置成通过嵌入电机壳体部分54中的电触头106以未详细说明的方式与电动机18的定子20电接触，以及与流体泵10的电端子(在图1,图4和图7中于108处表示)电接触。
最后，在远离转子22的隔壁36的一侧由金属盖56闭合壳体12，金属盖56向外延伸到电子功率单元34附近并延伸超过电子功率单元34，以进行散热。在所示的实施例中，在盖56远离电子功率单元34的一侧上设有增大表面的结构110(在这里为冷却肋的形式)，使得盖56还可用作冷却体。为了将盖56置中紧固到电机壳体部分54，电机壳体部分54的端面(在图2和图3中的左方)上设有轴向凸出的环形边缘112，边缘112插入盖56中具有互补形状的环形凹槽114中。在这情况下，根据图7，基本上矩形的盖56在其转角处于凹槽114的外面(从径向方向看)设有通孔116。紧固螺钉118穿过盖56中的通孔116并且被拧入电机壳体部分54中的相关联的螺钉孔120中。流体密封件122在将盖56插入电机壳体部分54并且将盖56与电机壳体部分54螺纹连接之前(见图2和图3)插入凹槽114中，流体密封件122防止水分在流体泵10的操作时进入电子室98。
可从图2至图5推导出流体泵10的电动机18的进一步细节。电动机18的定子20具有形成定子20的铁芯的多个金属定子叠层124(在这里大约有50层)。定子叠层124以本身已知的方式承载电定子绕组126，定子叠层124与定子绕组126被塑料注塑壳罩固定地连接在一起。在这情况下，如在图2至图5中可见，塑料注塑壳罩包括在定子叠层124堆与定子绕组126之间的具有初步的塑料注塑壳罩128和最后的塑料注塑壳罩130，所述最后的塑料注塑壳罩130在电机壳体部分54成形的时候产生，定子20通过所述最后的塑料注塑壳罩130并入电机壳体部分54中，结果使定子20与壳体12的电机壳体部分54成一体。根据图4和图5，定子叠层124的径向内端132与环形间隙24邻接或径向向外地限定所述环形间隙。在这情况下，定子叠层124与定子绕组126通过上述的塑料注塑壳罩128,130连接在一起，连接的方式使得定子叠层124的径向内端132没有被塑料注塑壳罩128,130罩住，因此成为“金属坯件”，使得在流体泵10操作时流过环形间隙24的流体可以直接经过定子叠层124的径向内端132，特别是很好地将来自定子叠层124的热转移到经过的流体。
特别地，如图3和图5另外所示，上述的塑料注塑壳罩128,130的形成使得定子叠层124的径向内端132径向向内地凸出超过所述塑料注塑壳罩和所述壳罩限定的凹槽134(在所示的实施例中为轴向凹槽)，凹槽134基本上平行于旋转轴线26延伸。根据图2，凹槽134在环形间隙24的区域中提供额外的流动横截面，凹槽134延伸超过转子22的轴向长度。
具体地说，从图2推导出电动机18的转子22的细节。基本上杯形的转子22由铁氧体组成，所述铁氧体掺合塑料中并且在金属电机轴136上注塑成型，转子22通过该金属电机轴上注塑成型而直接安装在待围绕旋转轴线26旋转的壳体12的塑料中。更具体而言，转子22通过电机轴136悬臂安装在壳体12中远离隔壁36的转子22的一侧上。在这情况下，产生电动机18的转子22与输送装置28之间的传动连接的电机轴136延伸穿过输送装置28，并且通过相应的轴承(具体地说，位于泵壳体部分52的基部86中的较接近转子22的中心轴承138以及在连接壳体部分50的内侧上较远离转子22的中心轴承140)安装在壳体12中的输送装置28的任何一侧上(也见图3)。
如图2的左方的转子22侧所示，壳体12的隔壁36在其面向转子22的一侧上具有使主流SP偏转的凸块142，凸块142相对于旋转轴线26同轴布置并且在转子22的方向上凸出。考虑到在转子22处对轴向载荷的低磨损接受性，在电机轴136上形成的环形轴环144在转子22的一个端表面处通过止推垫圈与凸块142的环形端表面146配合，而在转子22相对的另一个端表面上，围绕电机轴136的止推垫圈148插入转子22与泵壳体部分52中的轴承138之间。在图2和图3中还可见，凸块142具有容纳磁体152的中心凹部150，磁体152通过电机轴136与转子22连接，并且在所示的实施例中，磁体152与在电子功率单元34的电路板100上传感器(未具体示出)配合，用于检测转子22围绕旋转轴线26的角位置。所测得的角位置数据以本身已知的方式用于无刷直流电动机18的电换向。
另外，在图2和图8中清楚可见，在基本上杯形的转子22的基部154中形成上述的四个通道40，，这些通道40具体地基本上平行于旋转轴线26延伸。在这情况下，通道40与旋转轴线26相距径向高度hD，径向高度hD大于凸块142的外半径RF，使得偏转的主流SP能够直接穿过转子22。此外，在图2中可见，转子22的基部154与转子22的中空圆柱形圆周部分156一起限定内部空间158，输送装置28的一部分容纳在该内部空间中或容纳在该内部空间内，使得该装置的结构在轴向上非常紧凑。
还可具体地从图2和图4推导出输送装置28的细节。因此，所述的实施例中的输送装置28被构造成内齿轮泵的形式，其具有作为烧结的内齿轮油泵的齿轮160和环形齿轮162。在这情况下，齿轮160由电动机18的转子22通过电机轴136旋转驱动，所述齿轮160相对于旋转轴线26同轴布置并设有外齿部164，环形齿轮162具有内齿部166并且通过泵壳体部分52的圆周部分84在壳体12中相对于旋转轴线26偏心地被引导，根据图4，圆周部分84形成为相对于旋转轴线26横向偏移。当电机轴136旋转时，齿轮160的外齿部164与环形齿轮162的内齿部166啮合，以便将流体从吸入口30输送到压力出口32。在泵壳体部分52的基部86中和在连接壳体部分50的内侧上设置相应的浅腰形件(shadow kidney)168,170，形成为塑料壳体12上的凹部，浅腰形件168,170分别相对于吸入口30和压力出口32围绕旋转轴线26偏移180°，以使流体流动均匀并抑制压力脉动。最后根据图2，电机轴136与齿轮160之间的传动连接通过花键齿172实现，该花键齿172的特征是在连接壳体部分50中的距离转子22更远的轴承140由该传动接头润滑。
一种流体泵，包括壳体、电动机、输送装置、以及电子功率单元，所述壳体具有抽吸接头和压力接头，在所述电动机中设有定子和转子，由所述转子旋转驱动的所述输送装置具有分别与所述抽吸接头和所述压力接头连通的吸入口和压力出口，所述电子功率单元用于位于所述壳体的隔壁的后侧上的所述电动机，所述隔壁在所述转子附近并且横向于所述转子的旋转轴线延伸。为了具有紧凑结构同时使冷却最优化，吸入口设置在距所述旋转轴线一高度处，所述高度小于定子与转子之间的环形间隙的内半径，所述转子具有通道，所述通道优选地在距所述旋转轴线一恒定的高度处延伸，使得经由所述抽吸接头引入的流体有一部分被所述环形间隙约束并引导，并且所述隔壁使所述流体发生偏转，所述流体在经过所述转子通道到达所述吸入口之前冷却所述隔壁。
附图编号列表
10 流体泵
12 壳体
14 抽吸接头
16 压力接头
18 电动机
20 定子
22 转子
24 环形间隙
26 旋转轴线
28 输送装置
30 吸入口
32 压力出口
34 电子功率单元
36 隔壁
38 内部空间
40 通道
42 旁路接头
44 另一个环形间隙
46 内圆周表面
48 壁表面
50 连接壳体部分
52 泵壳体部分
54 电机壳体部分
56 盖
58 O形环
60 环形凹部
62 套环
64 环形凸块
66 紧固孔眼
68 通孔
70 紧固孔眼
72 螺钉孔
74 紧固螺钉
76 圆形密封环
78 紧固凸缘
80 切口
82 定位孔
84 圆周部分
86 基部
88 容纳空间
90 通孔
92 紧固孔眼
94 加固套筒
96 圆形密封环
98 电子室
100 电路板
102 紧固螺钉
103 紧固孔
104 螺钉基座
106 电触头
108 电端子
110 增大表面的结构
112 边缘
114 凹槽
116 通孔
118 紧固螺钉
120 螺钉孔
122 流体密封件
124 定子叠层
126 定子绕组
128 初步的塑料注塑壳罩
130 最后的塑料注塑壳罩
132 径向内端
134 凹槽
136 电机轴
138 轴承
140 轴承
142 凸块
144 环形轴环
146 环形端表面
148 止推垫圈
150 凹部
152 磁体
154 基部
156 圆周部分
158 内部空间
160 齿轮
162 环形齿轮
164 外齿部
166 内齿部
168 浅腰形件
170 浅腰形件
172 花键齿/传动接头
hD 转子中的通道的径向高度
hS 吸入口的径向高度
rR 环形间隙的内半径
RF 凸块的外半径
SP 主流
SS 旁流

Claims (19)

1.一种电动机驱动的流体泵(10)，所述流体泵(10)包括用于接纳电动机(18)的壳体(12)、输送装置(28)、以及电子功率单元(34)，所述壳体(12)具有抽吸接头(14)和压力接头(16)，所述电动机包括定子(20)和转子(22)，所述转子容纳在所述定子(20)内，二者之间留有环形间隙(24)，所述转子被驱动围绕旋转轴线(26)旋转，所述输送装置(28)与所述转子(22)传动连接，并且具有与所述抽吸接头(14)流体连接的吸入口(30)以及与所述压力接头(16)流体连接的压力出口(32)，所述电子功率单元(34)用于驱动所述电动机(18)，其中所述壳体(12)包括隔壁(36)，所述隔壁横向于所述旋转轴线(26)延伸并且在所述转子(22)附近，所述电子功率单元(34)安装在远离所述转子(22)的所述隔壁的一侧上，其特征在于，所述输送装置(28)的所述吸入口(30)设置在距所述旋转轴线(26)一径向高度(hS)处，所述径向高度小于所述环形间隙(24)的内半径(rR)，所述转子(22)具有至少一个通道(40)，所述通道在距所述旋转轴线(26)一径向高度(hD)处延伸，所述径向高度(hD)在朝向所述输送装置(28)的所述吸入口(30)的方向上是恒定不变的或者逐渐增大，使得通过所述壳体(12)的所述抽吸接头(14)由所述输送装置(28)的所述吸入口(30)引入的流体有一部分被所述转子(22)与所述定子(20)之间的所述环形间隙(24)约束并引导，并且所述壳体(12)的所述隔壁(36)使所述流体发生偏转，所述流体在经过所述转子(22)的所述通道(40)到达所述输送装置(28)的所述吸入口(30)之前冷却所述隔壁。
2.根据权利要求1所述的流体泵(10)，其特征在于，所述电动机(18)的所述定子(20)包括多个金属定子叠层(124)，所述多个定子叠层承载定子绕组(126)并其径向内端(132)邻接所述环形间隙(24)，其中所述定子叠层(124)与所述定子绕组(126)被塑料注塑壳罩(128,130)连接在一起，连接的方式使得所述定子叠层(124)的所述径向内端(132)没有被所述塑料注塑壳罩(128,130)罩住。
3.根据权利要求2所述的流体泵(10)，其特征在于，所述定子叠层(124)的所述径向内端(132)径向向内地凸出超过所述塑料注塑壳罩(128,130)和所述壳罩限定的凹槽(134)，所述凹槽平行于所述旋转轴线(26)延伸。
4.根据权利要求3所述的流体泵(10)，其特征在于，所述凹槽(134)至少延伸超过所述转子(22)的长度。
5.根据权利要求2所述的流体泵(10)，其特征在于，所述定子叠层(124)的所述径向内端(132)径向向内地凸出超过所述塑料注塑壳罩(128,130)和轴向凹槽，所述轴向凹槽平行于所述旋转轴线(26)延伸。
6.根据权利要求5所述的流体泵(10)，其特征在于，所述轴向凹槽至少延伸超过所述转子(22)的长度。
7.根据权利要求1所述的流体泵(10)，其特征在于，所述电动机(18)的所述转子(22)悬臂安装在所述壳体(12)中远离所述隔壁(36)的所述转子(22)的一侧上。
8.根据权利要求1－7中任一项所述的流体泵(10)，其特征在于，所述壳体(12)的所述隔壁(36)在其面向所述转子(22)的一侧上具有使流体偏转的凸块(142)，所述凸块相对于所述旋转轴线(26)同轴布置并且在所述转子(22)的方向上凸出。
9.根据权利要求8所述的流体泵(10)，其特征在于，所述凸块(142)具有中心凹部(15)，与所述转子(22)连接的磁体(152)容纳在所述中心凹部中，所述磁体用于检测所述转子(22)围绕所述旋转轴线(26)的角位置。
10.根据权利要求8所述的流体泵(10)，其特征在于，所述转子(22)具有多个通道(40)，所述通道平行于所述旋转轴线(26)延伸，并且与所述旋转轴线(26)相距径向高度(hD)，所述径向高度(hD)等于或大于所述凸块(142)的外半径(RF)。
11.根据权利要求9所述的流体泵(10)，其特征在于，所述转子(22)具有多个通道(40)，所述通道平行于所述旋转轴线(26)延伸，并且与所述旋转轴线(26)相距径向高度(hD)，所述径向高度(hD)等于或大于所述凸块(142)的外半径(RF)。
12.根据权利要求1－7中任一项所述的流体泵(10)，其特征在于，所述流体泵(10)设有旁路接头(42)，以改善冷态运转特性，从流动方向看，所述旁路接头在所述环形间隙(24)的前面将所述壳体(12)的所述抽吸接头(14)与所述输送装置(28)的所述吸入口(30)连接起来。
13.根据权利要求12所述的流体泵(10)，其特征在于，由所述转子(22)的内圆周表面(46)与所述壳体(12)的壁表面(48)之间的另一个环形间隙(44)形成所述旁路接头(42)。
14.根据权利要求1－7中任一项所述的流体泵(10)，其特征在于，在远离所述转子(22)的所述隔壁(36)的一侧由金属盖(56)闭合所述壳体(12)，所述金属盖延伸到所述电子功率单元(34)附近并延伸超过所述电子功率单元(34)，以向外散热。
15.根据权利要求14所述的流体泵(10)，其特征在于，在所述金属盖(56)远离所述电子功率单元(34)的一侧上设有增大表面的结构(110)。
16.根据权利要求1－7中任一项所述的流体泵(10)，其特征在于，所述转子(22)具有杯形的结构，并且限定了内部空间(158)，所述输送装置(28)的至少一部分容纳在所述内部空间中。
17.根据权利要求1－7中任一项所述的流体泵(10)，其特征在于，所述壳体(12)主要由塑料组成，所述电动机(18)的所述转子(22)通过电机轴(136)直接安装在所述壳体(12)的所述塑料中。
18.根据权利要求17所述的流体泵(10)，其特征在于，所述电动机(18)的所述转子(22)经由所述电机轴(136)与所述输送装置(28)传动连接，所述电机轴(136)通过相应的轴承(138,140)安装在所述壳体(12)中所述输送装置(28)的任一侧上，其中，所述电机轴(136)的所述轴承距离所述转子(22)更远，并且由所述电机轴(136)上与所述输送装置(28)连接的传动接头(172)润滑。
19.根据权利要求1－7中任一项所述的流体泵(10)，其特征在于，所述输送装置(28)被构造成内齿轮泵的形式，其具有齿轮(160)以及环形齿轮(162)，所述齿轮(160)由所述电动机(18)的所述转子(22)旋转驱动，所述齿轮(160)相对于所述旋转轴线(26)同轴布置并且包括外齿部(164)，所述环形齿轮(162)与所述外齿部(164)啮合，所述环形齿轮(162)在所述壳体中(12)相对于所述旋转轴线(26)偏心地被引导，并且包括内齿部(166)，所述内齿部与所述外齿部(164)配合以便输送所述流体。
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