CN109386370B - 一种冷却组件及车辆智能冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实发明公开了一种冷却组件及车辆智能冷却系统，其涉及冷却系统领域，旨在解决传统的冷却组件占有空间大的问题，其技术方案要点是所述冷却组件包括风机和水泵，所述风机包括电机和由所述电机驱动的风扇，所述电机具有电机轴，所述风扇安装在所述电机轴上；所述水泵包括泵头、收容在所述泵头内的叶轮，所述电机轴伸入到所述泵头内，所述叶轮安装在所述电机轴上并由所述电机驱动，本发明达到了减少冷却组件占用空间的效果。

Description

一种冷却组件及车辆智能冷却系统

技术领域

本发明涉及一种冷却系统，更具体地说，它涉及一种冷却组件及车辆智能冷却系统。

背景技术

发动机冷却系统是现有发动机中的一个重要的系统，其主要作用是控制发动机自身的温度，使发动机始终在一个适合发动机工作的温度范围内；现有冷却系统中一般包括水循环和风机两个部分；水循环主要包括循环水管和水泵，风机主要包括扇罩和风扇，扇罩内设置有驱动风扇旋转的电机；循环水管引导冷却液流过发动机，冷却液和发动机发生热交换，带走发动机上的热量，降低发动机上的温度；冷却液从发动机处流出后，冷却液内吸收的热量会散发到整个冷却系统中，再通过风机将整个冷却系统中的热量吹走，不使整个冷却系统过热。

在现有技术中，水泵和风机内部分别设有一个电机，两者间是独立存在的，没有任何交叉，本申请人在先申请的CN201710644449.5揭示了通过法兰件来连接水泵和风机的一体式结构，具体的，法兰件上下端面各设有一个带轮，电机轴和泵轴穿过相应带轮，两个带轮间通过皮带进行传动，从而实现由一个电机来驱动风机的风扇和水泵的叶轮，不仅可以降本，还可以减小整体安装体积。

但是，该结构中含有法兰件、带轮、皮带等，结构还有进一步优化的空间，此问题亟待解决。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种冷却组件，其具有减少冷却组件占用空间的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种冷却组件，其特征在于，包括：

一个电机，所述电机具有一个定子和一个转子，所述转子固定到一根具有一中心轴线的电机轴上并支承成在所述定子内可随所述电机轴绕所述中心轴线旋转，所述电机轴具有一个轴向前伸段和一个轴向后伸段，所述电机的定子沿轴向位于所述轴向前伸段和轴向后伸段之间；

一个风扇，在所述电机轴的轴向前伸段上固定成可随所述电机轴绕所述中心轴线旋转；

一个安装板和一个与安装板密封固定连接的泵头，两者共同限定一个泵腔，所述泵头限定一个进水口和一个出水口，所述进水口和出水口分路通向所述泵腔；

一个叶轮，所述电机轴的轴向后伸 段穿过所述安装板固定到所述叶轮上，可带动所述叶轮在所述泵腔内绕所述中心轴线旋转，以便把一股水流从所述进水口经所述泵腔驱向所述出水口；

所述安装板在所述中心轴线方向固定夹持在所述电机的定子和所述泵头之间，所述安装板与所述电机的转子之间直接空气连通，安装板在相邻的两个风机连接部之间具有朝向连通孔的方向延伸的凹陷部，相邻的两个风机连接部之间的连接面呈圆弧状凹面，所述安装板在一个垂直于所述中心轴线的平面内投影出一个准矩形轮廓，准矩形的四条侧边均向所述中心轴线内凹成弧形边，所述安装板在所述准矩形的四个角处紧固到所述电机的定子上并在电机转子和所述叶轮之间形成水气密封，同时使电机通过所述安装板的弧形边与外部大气联通。

通过采用上述技术方案，冷却组件中的风扇和叶轮，分别位于同一个电机轴的两端，两个需要驱动的结构共用一个电机；冷却组件工作时，电机同时带动风扇和叶轮工作，电机带动叶轮在泵头内部的泵腔内工作，叶轮旋转，使泵腔轴心位置处的冷却液在叶轮的离心力作用下，泵腔轴心处的冷却液流出，泵腔轴心处呈真空设置，在大气压强的作用下冷却液源源不断的从进水口流入泵腔内，轴心处流出的冷却液从出水口处流入出水管，出水管引导冷却液流过需要降温的位置；

电机同时还带动着风扇旋转，冷却液能够将需要降温位置的热量吸出，再释放到周围的空气当中，但是大量的热量散发到周围的环境当中时，冷却液周围的温度升高，冷却液携带的热量就无法释放到周围环境当中；而风扇的旋转使周围环境和外界环境产生压强差，压强差产生空气流动，空气流动会带走散热器被冷却液加热后的热量；

原来的风扇和叶轮使由不同驱动装置带动，风扇和叶轮之间每加一个驱动装置或者连接结构，都要占据一定量的空间，整体上也就提高了整个冷却装置的空间占有率，降低整个冷却装置的空间利用率；而现在将风扇和叶轮同时安装在一个电机的转子上，风扇安装在电机轴的轴向前伸端，叶轮安装在电机轴的轴向后伸段，巧妙的运用一个电机同时驱动风扇和叶轮的结构，这种结构的运用，风扇和叶轮既可以正常的运行，实现该有的功能，又可以大大精简风扇和叶轮之间的结构，从而起到缩小整个冷却组件的空间占有率；

风扇设置在风机内，风机连接在安装板上，安装板远离风机的一面连接在泵头上，由于泵头内主要有冷却液和叶轮，冷却液会到处流到，电机又是靠电来驱动的，为了整个冷却组件的正常运行，泵头和安装板之间一定要密封连接，但是安装板中部还要穿设电机轴，为了防止冷却液从安装板电机轴穿设处流出，所以安装板穿设电机轴的位置采用轴封型连通孔，从而实现防止冷却液从泵腔内流出的作用，进而起到保护整冷却组件的作用；

安装板四条侧边向中心凹陷，此时当安装板连接在风机上时，安装板凹陷的部位可以将风机中的电机漏出，则电机在运转的过程中产生的热量，能够从安装板和风机之间的凹陷处散出，散发的热量再通过风机将该热量吹出即可，从而起到防止电机过热的作用，进而起到保护电机的作用。

进一步地，所述准矩形具体为一个准正方形。

通过采用上述技术方案，安装板一方面是起到连接作用，另一方面是起到密封泵头的作用，安装板从形状上最好选择矩形，用以配合与风机相连，但是如果是长方形的安装板，安装板会有两侧多出一节无意义长度，提高冷却组件的空间占有率，为减少这种的空间占有率，安装板最好选择正方形，从而起到减少耗材和减少空间占有率的作用。

进一步地，所述电机外套设有内圈，所述安装板与内圈是可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，相比较水泵而言，电机更容易发生故障，每次检修不能总是将整个冷却组件拆下来更换，最好的就是电机故障时，从冷却组件上拆下电机进行更换或者检修，而且电机是由电能驱动的，电能驱动电机时，一般会使定子上带有静电，静电会将电机附近的灰尘吸附到电机上，电机上灰尘积累过多，会降低电机的散热效率，为了方便电机的清理，每次清洁电机时，只需要将电机从冷却组件上拆下来即可，从而起到方便电机清洁的作用。

进一步地，所述泵头进水口处设置有配合上盖，所述配合上盖上连接进水管，所述进水管的轴线位于一个与所述中心轴线垂直的平面内。

通过采用上述技术方案，从水泵的工作原理可以知道，泵腔中的叶轮通过离心力将水泵轴心处冷却液甩走，同时水泵轴心处出现真空，在气压的作用下将冷却液从水泵轴心处压入泵腔内，所以进水口一般设置在水泵轴心位置，然后在出水口处设置一根平行于电机轴的进水管，但是平行于电机轴的进水管会加长水泵的轴向长度，为了降低水泵的整体轴向长度，在水泵远离风机的一面设置配合上盖，配合上盖上设置进水管，进水管轴线垂直于电机轴，此时水泵的轴向长度再加上一个进水管的直径即可，从而起到减少冷却组件轴向长度的作用。

进一步地，所述内圈靠近安装板的一端设置有连接槽，所述连接槽呈长条状设置，所述连接槽长度方向的弧度与内圈的弧度一致。

通过采用上述技术方案，内圈套设在电机外侧，内圈靠近安装板的一端设置连接槽，弧形的长条状连接槽可以增大风机的转动范围，风机相比较其他结构而言拆卸要频繁一些，所以每次安装风机时，都要用螺栓穿过安装板再去对内圈上的连接槽；而连接槽设置为长条状能够增加连接槽的长度，连接槽长度增加螺栓在对准连接槽时，就能够节约很多时间，从而起到提高安装板和风机连接效率的作用。

进一步地，所述泵头出水口处设置有出水管，所述出水管侧壁连接有冷却管，所述冷却管缠绕在电机上。

通过采用上述技术方案，冷却液从出水管流出时，会有一部分冷却液流入冷却管中，冷却液流过缠绕在电机外侧壁的冷却管时，冷却液会带走电机工作时产生的热量，从而产生进一步提高电机冷却效果的作用。

本发明的另一目的是一种车辆，包括一个上述的冷却组件。

通过采用上述技术方案，车辆发动机处必然要配备冷却组件，该冷却组件既能将低发动机使用过程中的温度，又不用占据很大的空间，从而节约冷却组件的空间占有率。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、采用了电机、风扇、安装板、叶轮和电机轴，从而产生一个电机同时驱动风扇和叶轮的效果；

2、采用了安装板，从而产生连接风机和泵头的效果。

附图说明

图1为本发明冷却组件的整体结构爆炸示意图；

图2为本发明电机轴、叶轮和风扇的爆炸结构示意图；

图3为本发明中安装板凹陷部对应电机的结构示意图；

图4为本发明中安装板及叶轮的结构示意图。

图中：1、电机；2、电机轴；21、轴向前伸段；22、风扇；23、轴向后伸段；24、叶轮；3、安装板；31、风机连接部；32、泵头连接部；33、连通孔；34、凸块；4、泵头；41、进水口；42、出水口；43、出水管；44、配合上盖；45、进水管；46、冷却管；5、内圈；51、扇罩；52、连接槽；6、风机；7、水泵。

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施方式。附图中以相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语 “相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括和第二特征直接接触，也可以包括和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，轴向是指风机6的电机轴2的延伸方向。

实施例：

一种冷却组件，参照图1和图2，其包括风机6和水泵7，风机6包括扇罩51和风扇22，扇罩51内设置有内圈5，内圈5套设在电机1上；电机1包括定子和转子，转子上设置电机轴2，电机轴2惯穿电机1的两端，一端为轴向前伸段21，另一端为轴向后伸段23；轴向前伸段21上套设有风扇22，轴向后伸段23连接有水泵7；水泵7包括套设在轴向后伸段23上的叶轮24，叶轮24设置在泵头4内，泵头4沿叶轮24旋转的半径远离轴心的一端开设出水口42，出水口42处穿设出水管43；泵头4远离风机6的一侧壁盖合有配合上盖44，配合上盖44与泵头4之间呈连通设置，泵头4位于配合上盖44内的轴心位置开设进水口41，进水口41连通配合上盖44和泵头4内部空间，配合上盖44上连通进水管45。

参照图1和图2，需要该冷却组件工作时，只需启动电机1，电机1带动电机轴2转动，电机轴2的轴向后伸段23带动水泵7工作，电机轴2的轴向前伸段21带动风机6工作；叶轮24旋转带动泵头4内冷却液向远离叶轮24轴心的位置移动，泵头4内部轴心处呈空心设置，在大气压强的作用下冷却液源源不断的进入泵头4内，同样的甩出轴心的冷却液会通过出水口42，并顺着出水管43处流出，在出水管43的引流下作用下流过需要降温的设备，并且将需要降温的设备处的热量带走，发散到周围的环境内；再通过风机6将冷却液带出的热量吹出周围的环境。

参照图1和图2，由于冷却组件中风机6和水泵7是由同一个电机1驱动，减少驱动装置的数量，同时减少冷却组件的整体占有空间；风扇22和叶轮24连接在同一个电机轴2上，风扇22和叶轮24之间除了电机轴2没有其它的传动节结构，不仅结构简单，还可以降低成本，最重要的是能够避免不必要的磨损，从而起到提高冷却组件寿命的效果。

参照图1和图2，出水管43侧壁连接冷却管46，冷却管46缠绕在电机1上，且冷却管46缠绕在电机1外侧，缠绕在电机外侧壁的冷却管46为金属材料，冷却管46的进水处和出水处通过柔性材料的管材连接，主要上便于冷却管的安装；冷却组件工作时，水泵7中的冷却液会流入冷却管46，冷却管46缠绕在电机1上，从而可以带走一部分电机1上的热量，冷却液流经电机1后，带有热量的冷却液会通过冷水管46的引导流入膨胀箱（未示出）。

参照图1和图2，泵头4远离风机6的一侧设有配合上盖44，配合上盖44上连接的进水管45，进水管45轴线垂直于电机轴2；

现有技术中，风机6和水泵7各自有独立的电机1驱动，水泵7的进水管45通常沿泵轴的轴向延伸，出水管43沿垂直于泵轴的方向延伸；而本实施方式中，由于水泵7的叶轮24安装在风机6的电机轴2上，这使得水泵7需要设置在风机6和水箱（未示出）之间，而风机6和水箱之间的距离有限，为在有限的空间中放置水泵7，本实施方式中通过设置配合上盖44，在电机轴2的轴向方向上，使进水管45设置在配合上盖44上，从而缩小水泵7轴向长度，减小横向占有空间，使得水泵7可以放置在风机6和水箱之间，这也使得整个冷却组件结构紧凑。

需要说明的是，本实施方式仅限定进水管45和出水管43在电机轴2的轴向方向上位于风机6和配合上盖44之间，在其它方向上，例如在垂直于电机轴2向的方向上，进水管45和/或出水管43可位于风机6和/或配合上盖44之外。凡采用与本实施方式相同或类似的方案均涵盖在本发明的保护范围内。

参照图1和图3，为了减少电机轴2受到的垂直负载，水泵7与风机6之间设置了安装板3，安装板3上开设有供电机轴2穿设的连通孔33，连通孔33为轴封型的连通孔33。

轴封型的连通孔33可避免流经水泵7中的水通过连通孔33进入到风机6内，从而避免风机6，特别是电机1遇水损坏，从而提高整个冷却组件的使用寿命。

参照图1和图3，泵头4与安装板3设置为可拆卸连接，叶轮24收容在泵头4内，连通孔33设置在安装板3上，泵头4上设有开口，安装板3封闭所述开口；安装板3与泵头4可拆卸的连接，从而可以方便的在安装板3上加工连通孔33，将叶轮24安装在电机轴2上时，泵头4上设置的开口可方便操作者观察叶轮24与电机轴2是否对准，从而使得叶轮24的安装更方便快捷；安装板3封闭开口又可避免水泵7的水洒到电机1上。本实施方式的冷却组件结构设计合理，安装方便快捷。

参照图1和图3，安装板3在相邻的两个风机连接部31之间具有朝向连通孔33的方向延伸的凹陷部；凹陷部可以减小安装板3对电机1的遮挡面积，增加电机1的散热面，从而提高电机1的寿命，进而提升整个冷却组件的寿命；本实施方式具体的，相邻的两个风机连接部31（螺纹孔）之间形成一个凹陷部，相邻的两个风机连接部31之间的连接面呈圆弧状凹面；本领域技术人员可以想到，相邻的两个风机连接部31（螺纹孔）之间形成多个凹陷部，相邻的两个风机连接部31之间的连接面呈波浪状亦可，凡采用与本实施方式相同或类似的方案均涵盖在本发明的保护范围内。

参照图1和图3，安装板3与风机6的内圈5可拆卸的连接，内圈5对应安装板3风机连接部31设置有曲型条状的连接槽52，曲型条状的连接槽52一定程度上增大了连接槽52的孔径，方便风机连接部31对准连接槽52，需要安装板3连接在风机内圈5时，只需要将安装板3风机连接部31大致对准连接槽52即可，不用费时费力的去精准对齐，从而起到提高安装板3的安装效率，安装板3与风机6的内圈5连接，合理利用风机6的结构，结构布局合理。

参照图1和图4，安装板3上设置有三个泵头连接部32，三个泵头连接部32间隔设置，可以将安装板3十分可靠的固定在泵头4上；本领域技术人员可以想到，泵头连接部32的数量可以根据需要设置，凡采用与本实施方式相同或类似的方案均涵盖在本发明的保护范围内。

参照图1和图4，安装板3和泵头4的通过固定螺丝固定，安装板3上的泵头连接部32为可供固定螺丝穿过的螺纹孔；本领域技术人员可以想到，安装板3和泵头4的通过其它方式固定时，泵头连接部32可以相应的变换结构，凡采用与本实施方式相同或类似的方案均涵盖在本发明的保护范围内。

参照图1和图4，安装板3与风机6可拆卸的连接，安装板3上设有至少两个可供与风机6连接的风机连接部31，至少两个风机连接部31间隔设置；安装板3与风机6可拆卸的连接，而安装板3可以视作是水泵7的一部分，安装板3与风机6可拆卸的连接，也就相当于水泵7与风机6可拆卸的连接，从而本实施方式的冷却组件结构十分紧凑，可以大大的降低冷却组件的整体安装体积，为车辆智能冷却系统的其它设计提供更大的空间。

参照图1和图4，安装板3上设置有四个风机连接部31，四个风机连接部31大致呈矩形分布而间隔设置，可以将安装板3十分可靠的固定在风机6上；安装板3和风机6通过固定螺丝固定，安装板3上的风机连接部31为可供固定螺丝穿过的螺纹孔；安装板3上设置有三个泵头连接部32和四个风机连接部31，本实施方式中，四个风机连接部31将三个泵头连接部32围设在其中，结构布局合理。

参照图1和图4，安装板3上设有凸块34，所述凸块34上安装有密封圈；凸块34可使密封圈的安装变得更简单，而密封圈可避免水泵7中的中流出而损坏电机1，结构设计合理，安装方便。

参照图1和图4，本实施方式中，配合上盖44上设置有螺纹孔，泵头4设有对应的配合上盖44连接的螺纹孔，两者通过固定螺丝固定连接。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

工作原理如下：

将冷却组件中的风机6和水泵7连接在同一个电机1上，风扇22和叶轮24分别套设在电机轴2的轴向前伸段21和轴向后伸段23，使得一个电机1可以同时带动风扇22和叶轮24工作，将风机6和水泵7之间的不必要空间省去，使整个冷却组件变得更加紧凑，本发明达到了减少冷却组件占用空间的效果。

实施例2：

一种车辆，包括汽车发动机，发动机高速工作一定会产生大量的热量，为了将发动机上的热量去除，冷却系统是发动机上必然要配备的，冷却系统包括实施例一中的冷却组件，冷却组件中风机6和水泵7由同一个电机1驱动，风机6中风扇22和水泵7中的叶轮24分别位于同一个电机轴2的两端，从而起到减少冷却组件占有空间的作用，且风机6和水泵7之间没有多余传动结构，进而起到提高冷却组件寿命的作用。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种冷却组件，其特征在于，包括：

一个电机(1)，所述电机(1)具有一个定子和一个转子，所述转子固定到一根具有一中心轴线的电机轴(2)上并支承成在所述定子内可随所述电机轴(2)绕所述中心轴线旋转，所述电机轴(2)具有一个轴向前伸段(21)和一个轴向后伸段(23)，所述电机(1)的定子沿轴向位于所述轴向前伸段(21)和轴向后伸段(23)之间；

一个风扇(22)，在所述电机轴(2)的轴向前伸段(21)上固定成可随所述电机轴(2)绕所述中心轴线旋转；

一个安装板(3)和一个与安装板(3)密封固定连接的泵头(4)，两者共同限定一个泵腔，所述泵头(4)限定一个进水口(41)和一个出水口(42)，所述进水口(41)和出水口(42)分路通向所述泵腔；

一个叶轮(24)，所述电机轴(2)的轴向后伸 段穿过所述安装板(3)固定到所述叶轮(24)上，可带动所述叶轮(24)在所述泵腔内绕所述中心轴线旋转，以便把一股水流从所述进水口(41)经所述泵腔驱向所述出水口(42)；

所述安装板(3)在所述中心轴线方向固定夹持在所述电机(1)的定子和所述泵头(4)之间，所述安装板(3)与所述电机(1)的转子之间直接空气连通，安装板(3)在相邻的两个风机连接部(31)之间具有朝向连通孔(33)的方向延伸的凹陷部，相邻的两个风机连接部(31)之间的连接面呈圆弧状凹面，所述安装板(3)在一个垂直于所述中心轴线的平面内投影出一个准矩形轮廓，准矩形的四条侧边均向所述中心轴线内凹成弧形边，所述安装板(3)在所述准矩形的四个角处紧固到所述电机(1)的定子上并在电机(1)转子和所述叶轮(24)之间形成水气密封，同时使电机(1)通过所述安装板(3)的弧形边与外部大气联通。

2.根据权利要求1所述的冷却组件，其特征在于：所述准矩形具体为一个准正方形。

3.根据权利要求1所述的冷却组件，其特征在于：所述电机(1)外套设有内圈(5)，所述安装板(3)与内圈(5)是可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的冷却组件，其特征在于：所述泵头(4)进水口(41)处设置有配合上盖(44)，所述配合上盖(44)上连接进水管(45)，所述进水管(45)的轴线位于一个与所述中心轴线垂直的平面内。

5.根据权利要求3所述的冷却组件，其特征在于：所述内圈(5)靠近安装板(3)的一端设置有连接槽(52)，所述连接槽(52)呈长条状设置，所述连接槽(52)长度方向的弧度与内圈(5)的弧度一致。

6.根据权利要求1所述的冷却组件，其特征在于：所述泵头(4)出水口(42)处设置有出水管(43)，所述出水管(43)侧壁连接有冷却管(46)，所述冷却管(46)缠绕在电机(1)上。

7.一种车辆，包括一个如权利要求1-6任一项所述的冷却组件。