CN110080990A - 一种电子水泵 - Google Patents

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罗洪清
周日
曾国米
陈举
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Abstract

本发明涉及水泵技术领域，公开了一种电子水泵，包括由上至下依次连接的泵盖(1)、前盖(2)、泵壳(3)、底盖(4)，泵盖(1)与前盖(2)之间形成工作腔(5)，工作腔(5)内设有叶轮(6)，泵壳(3)内设有设在泵壳(3)中心的泵轴(7)，泵轴(7)的上端与叶轮(6)连接且带动叶轮(6)同步转动，泵轴(7)的中部设有中心通孔(8)，中心通孔(8)的上端与工作腔(5)相通，中心通孔(8)的下端与泵壳(3)内部相通，泵盖(1)的上方设有与泵盖(1)为一体式结构的进水口(9)，进水口(9)与工作腔(5)相通。本发明通过设计内循环流道，强化了工作介质对转子的散热，同时有利于屏蔽套内部杂质的排出。

Description

一种电子水泵
技术领域
本发明涉及水泵技术领域，尤其涉及一种电子水泵。
背景技术
电子水泵具有结构紧凑、控制精确、性能稳定、高效率等诸多优点，受到业内人士的青睐，随着工业的飞速发展，电子水泵的应用领域越来越广泛，特别在汽车领域应用极为广泛，主要用于驻车加热器，预热器，汽车暖风循环，汽车发动机制冷，汽车电池制冷等；由于部分电子元器件的耐温较低，且在高温下工作的功耗较高，因此提高电机效率、降低电机和控制器的温升成为电子水泵开发中的亟待解决的重要问题。
目前车用电子水泵主要采用屏蔽泵的型式，屏蔽泵具有结构紧凑、噪音低、无泄漏等优点；传统屏蔽泵采用屏蔽套隔离定子和工作介质，屏蔽套通常采用塑料材质减小涡流损耗；但是塑料隔离套通常较厚，使电机定子和转子之间的间隙加大，造成屏蔽电机的性能下降；同时塑料的导热性能较差，阻碍了定子和控制器通过工作介质散热，导致其温升较高；传统屏蔽套内部工作介质轴向流动很小，导致转子散热效果不佳。如中国发明专利申请(申请号：CN201810173720.6)公开了一种电子水泵，包括：电机壳，其外侧连接有驱动板组件；定子绕组，套设在电机壳内侧，且与驱动板组件电连接，并能在驱动板组件的控制下产生旋转磁场；隔离套，套设在定子绕组内侧，且其内部具有环形腔，隔离套的前端为开口端，且后端为封闭端，隔离套的中心轴向安装芯轴；叶轮转子总成，设于环形腔内，且能转动地套设在芯轴外，并包括叶轮、以及连接叶轮且与定子绕组相对的转子，转子在旋转磁场的作用下带动叶轮转动；泵盖，密封连接在隔离套的开口端，且与隔离套对接形成容置叶轮的泵腔，泵盖上开设有分别与泵腔连通的入水口和出水口。上述申请中的工作介质中的杂质容易堆积在屏蔽套内部，可能导致转子卡死等严重事故，而且散热效果不佳，容易降低电子水泵的使用寿命。
发明内容
本发明针对现有技术中散热效果差的缺点，提供了一种散热效果好的电子水泵。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种电子水泵，包括由上至下依次连接的泵盖、前盖、泵壳、底盖，泵盖与前盖之间形成工作腔，工作腔内设有叶轮，泵壳内设有设在泵壳中心的泵轴，泵轴的上端与叶轮连接且带动叶轮同步转动，泵轴的中部设有中心通孔，中心通孔的上端与工作腔相通，中心通孔的下端与泵壳内部相通，泵盖的上方设有与泵盖为一体式结构的进水口，进水口与工作腔相通，泵轴的上端设有外螺纹，泵轴和叶轮之间采用螺纹连接，前盖的上端面上开设有密封槽，密封槽内设有与密封槽配合的密封环，密封环设在叶轮的下方。工作介质从进水口进入水泵工作腔，大部分工作介质由叶轮旋转加压后从出口流出，小部分工作介质从叶轮顶部和底部间隙分别流向泵轴的中心通孔和泵壳内部，流入泵壳内部的工作介质经过轴承和转子体后直达金属泵壳底部，定子体、控制板的热量可以通过金属泵壳传递至工作介质中，泵轴的中心通孔连通泵壳内部与泵盖的进水口，叶轮泵水时，泵壳内的流体形成高压区，泵盖的进水口处形成低压区，从而在泵壳内部与泵盖的进水口之间形成压力差，形成一个内循环流道，泵壳内的工作介质通过中心通孔流出，强化了工作介质对转子体的散热，同时有利于屏蔽套内部杂质的排出。
作为优选，泵壳内设有转子体和定子体，转子体套设在泵轴上且随着泵轴转动，定子体热装在泵壳内，转子体设在定子体内，泵壳的内壁上设有向内突出的设有定位台阶，定位台阶设在定子体的下方且与定子体的下端相抵。定子体通过环形的定位台阶抵住定子体的下端部，提高定子体在工作时的稳定性。
作为优选，泵壳内还设有用于隔离转子体和定子体的套筒，套筒竖直设在泵壳内，套筒的下端与泵壳的中部固定连接，转子体设在套筒内，套筒设在定子体内且与定子体相抵。转子体和定子体通过套筒进行隔离，且定子体采用灌胶密封，保证了转子体的密封性，同时减小了转子体和定子体之间的气隙，提高了电机的工作效率。
作为优选，套筒的材料为玻璃纤维或凯夫拉纤维或碳纤维。套筒为圆柱形结构，通过采用纤维缠绕成型极大的降低了套筒的厚度，因此降低磁通量的气隙损失，从而减小转子体和定子体之间的扭矩耦合。
作为优选，套筒包括多层纤维层，相邻的纤维层以交叉的形式螺旋缠绕，相邻的纤维层与套筒的中轴线形成的角度分别为10°～80°和-10°和-80°。
作为优选，前盖的中部下方设有与前盖为一体式结构的安装段，安装段由上向下延伸，泵轴贯穿于安装段，安装段由上至下依次开设有叶轮安装槽、泵轴通孔、轴承安装槽，叶轮的下端配合设在叶轮安装槽内，轴承安装槽设有与轴承安装槽适配的前轴承，前轴承套设在泵轴上。在前盖和叶轮之间设置密封环，防止大颗粒杂质进入转子腔，防止转子体卡死，提高电子水泵的寿命和可靠性，将叶轮、泵轴、前轴承分别适配的安装在安装段内，提高各部件安装的稳定性，从而提高水泵工作时的稳定性。
作为优选，前盖上还设有通孔，通孔环形均布设在轴承安装槽与密封槽之间，通孔的两端分别与工作腔和泵壳内部相通。通孔将工作腔和泵壳内部连通，在泵水时，方便少量的工作介质从前盖进入泵壳内部，对泵壳内部进行散热。
作为优选，安装段的下方设有推力轴承座和设在推力轴承座内的推力轴承，推力轴承座和推力轴承均套设在泵轴上，推力轴承座的侧壁上开设有向外凹陷的环形定位槽，推力轴承的下端外围设有向外凸出的定位凸环，定位凸环配合设在环形定位槽内，推力轴承的上端面开设有向下凹陷的弧形凹槽，弧形凹槽径向设在推力轴承上，推力轴承和前轴承之间设有轴承套，轴承套的上端与前轴承相抵，轴承套的下端与推力轴承相抵，轴承套套设在泵轴上。推力轴承和推力轴承座通过定位凸环和环形定位槽进行定位卡合，提高了推力轴承和推力轴承座连接的强度和连接的稳定性，防止工作时推力轴承滑出推力轴承座；工作介质在泵壳内流动时，工作介质通过弧形凹槽流向推力轴承内及泵轴与转子体的接触面，对泵轴的外部进行冷却散热，延长泵轴的使用强度和使用寿命，防止泵轴由于温度变化造成变形，影响设备的正常工作。
作为优选，泵壳内的中部设有底板，底板上设有后轴承座，后轴承座内设有与后轴承座适配的后轴承，后轴承套设在泵轴的下端，后轴承的上端设有环形定位圈，环形定位圈与后轴承座的上端相抵，后轴承座的侧壁上开设有环形均布设置的开口槽，开口槽竖向设置在后轴承座上。后轴承通过环形定位圈定位在后轴承座上端内部，方便工作介质进入泵壳内部后，工作介质通过开口槽进入后轴承座底部，再进入泵轴的中心通孔，随后从泵轴内部排出，形成循环流道。
作为优选，底板的下方设有电气室，底盖设在电气室的下方且与电气室的下端连接，电气室内设有与底板固定连接的控制板，底板上设有过线孔，定子体上的连接线穿过过线孔与控制板连接。控制板与泵壳采用胶灌密封，定子体上的连接线为定子铜线，定子铜线与插针压焊，固定在泵壳的底部，插针与控制板压焊连接，通过设置过线孔方便定子体与控制板连接。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：在转子腔和叶轮的入口之间设计一个内循环流道，强化了工作介质对转子的散热，同时有利于屏蔽套内部杂质的排出，叶轮背面和前盖正面之间设置了密封环，可以防止大颗粒杂质进入转子腔，防止转子卡死，提高电子水泵的寿命和可靠性；取消了屏蔽套，采用一个超薄的套筒和灌胶密封的方法隔离定子和工作介质，可以减小电机定、转子之间的气隙，提高电机效率。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明剖面结构示意图。
图3是图2中M部的局部放大结构示意图。
图4是图2中N部的局部放大结构示意图。
图5是前盖的俯视结构示意图。
图6是图5中A-A的剖面结构示意图。
图7是推力轴承的立体结构示意图。
图8是推力轴承座的俯视结构示意图。
图9是图8中B-B的剖面结构示意图。
图10是泵壳俯视立体结构示意图。
图11是泵壳仰视立体结构示意图。
图12是套筒的正视结构示意图。
图13是套筒的俯视结构示意图。
附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—泵盖、2—前盖、3—泵壳、4—底盖、5—工作腔、6—叶轮、7—泵轴、8—中心通孔、9—进水口、10—转子体、11—定子体、12—定位台阶、13—套筒、14—密封槽、15—密封环、16—安装段、17—叶轮安装槽、18—泵轴通孔、19—轴承安装槽、20—前轴承、21—通孔、22—推力轴承座、23—推力轴承、24—环形定位槽、25—定位凸环、26—弧形凹槽、27—轴承套、28—底板、29—后轴承座、30—后轴承、31—环形定位圈、32—开口槽、33—电气室、34—控制板、35—过线孔、36—纤维层、37—定位圆弧段、38—凹槽。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种电子水泵，如图1至图13所示，包括由上至下依次连接的泵盖1、前盖2、泵壳3、底盖4，泵盖1与前盖2之间形成工作腔5，工作腔5内设有叶轮6，泵壳3内设有设在泵壳3中心的泵轴7，泵轴7的上端与叶轮6连接且带动叶轮6同步转动，泵轴7的中部设有中心通孔8，中心通孔8的上端与工作腔5相通，中心通孔8的下端与泵壳3内部相通，泵盖1的上方设有与泵盖1为一体式结构的进水口9，进水口9与工作腔5相通。泵轴7的上端设有外螺纹，泵轴7和叶轮6之间采用螺纹连接，方便泵轴7和叶轮6之间的拆卸和安装，泵壳3采用铝合金或其他金属材质，本技术工作介质与泵壳3接触的面积大大增加，转子体10、定子体11、控制板17通过金属泵壳3将热量传递给工作介质，提高散热效率，降低电机、控制器的温升，工作介质从进水口9进入水泵工作腔5，大部分工作介质由叶轮6旋转加压后从出口流出，小部分工作介质从叶轮6顶部和底部间隙分别流向泵轴7的中心通孔8和泵壳3内部，流入泵壳3内部的工作介质经过轴承和转子体10后直达金属泵壳3底部，定子体11、控制板17的热量可以通过金属泵壳传递至工作介质中，泵轴7的中心通孔8连通泵壳3内部与泵盖1的进水口9，叶轮6泵水时，泵壳3内的流体形成高压区，泵盖1的进水口9处形成低压区，从而在泵壳3内部与泵盖1的进水口9之间形成压力差，形成一个内循环流道，泵壳3内的工作介质通过中心通孔8流出，强化了工作介质对转子体10的散热，同时有利于屏蔽套内部杂质的排出。
泵壳3内设有转子体10和定子体11，转子体10套设在泵轴7上且随着泵轴7转动，定子体11热装在泵壳3内，转子体10设在定子体11内，泵壳3的内壁上设有向内突出的设有定位台阶12，定位台阶12设在定子体11的下方且与定子体11的下端相抵。定子体11通过环形的定位台阶12抵住定子体11的下端部，提高定子体11在工作时的稳定性。
泵壳3内还设有用于隔离转子体10和定子体11的套筒13，套筒13竖直设在泵壳3内，套筒13的下端与泵壳3的中部固定连接，转子体10设在套筒13内，套筒13设在定子体11内且与定子体11相抵。转子体10和定子体11通过套筒13进行隔离，且定子体11采用灌胶密封，保证了转子体的密封性，同时减小了转子体10和定子体11之间的气隙，提高了电机的工作效率。
套筒13的材料为玻璃纤维或凯夫拉纤维或碳纤维，或多种纤维的组合，套筒13为圆柱形结构，通过采用纤维缠绕成型极大的降低了套筒13的厚度，因此降低磁通量的气隙损失，从而减小转子体10和定子体11之间的扭矩耦合。
套筒13包括多层纤维层36，相邻的纤维层36以交叉的形式螺旋缠绕，相邻的纤维层36与套筒13的中轴线形成的角度分别为20°和-20°。通过交叉缠绕增强套筒13的强度。
实施例2
一种电子水泵，如图1至图13所示，在实施例1的基础上，前盖2的上端面上开设有密封槽14，密封槽14内设有与密封槽14配合的密封环15，密封环15设在叶轮6的下方，前盖2的中部下方设有与前盖2为一体式结构的安装段16，安装段16由上向下延伸，泵轴7贯穿于安装段16，安装段16由上至下依次开设有叶轮安装槽17、泵轴通孔18、轴承安装槽19，叶轮6的下端配合设在叶轮安装槽17内，轴承安装槽19设有与轴承安装槽19适配的前轴承20，前轴承20套设在泵轴7上。在前盖2和叶轮6之间设置密封环15，防止大颗粒杂质进入转子腔，防止转子体10卡死，提高电子水泵的寿命和可靠性，将叶轮6、泵轴7、前轴承20分别适配的安装在安装段16内，提高各部件安装的稳定性，从而提高水泵工作时的稳定性。
前盖2上还设有通孔21，通孔21环形均布设在轴承安装槽19与密封槽14之间，通孔21的两端分别与工作腔5和泵壳3内部相通。通孔21将工作腔5和泵壳3内部连通，在泵水时，方便少量的工作介质从前盖2进入泵壳3内部，对泵壳3内部进行散热。
安装段16的下方设有推力轴承座22和设在推力轴承座22内的推力轴承23，推力轴承座22和推力轴承23均套设在泵轴7上，推力轴承座22的侧壁上开设有向外凹陷的环形定位槽24，推力轴承23的下端外围设有向外凸出的定位凸环25，定位凸环25配合设在环形定位槽24内，推力轴承23的上端面开设有向下凹陷的弧形凹槽26，弧形凹槽26径向设在推力轴承23上，推力轴承23和前轴承20之间设有轴承套27，轴承套27的上端与前轴承20相抵，轴承套27的下端与推力轴承23相抵，轴承套27套设在泵轴7上。推力轴承23和推力轴承座22通过定位凸环25和环形定位槽24进行定位卡合，提高了推力轴承23和推力轴承座22连接的强度和连接的稳定性，防止工作时推力轴承23滑出推力轴承座22；工作介质在泵壳3内流动时，工作介质通过弧形凹槽26流向推力轴承23内及泵轴7与转子体10的接触面，对泵轴7的外部进行冷却散热，延长泵轴7的使用强度和使用寿命，防止泵轴7由于温度变化造成变形，影响设备的正常工作。
实施例3
一种电子水泵，如图1至图13所示，在实施例2的基础上，泵壳3内的中部设有底板28，底板28上设有后轴承座29，后轴承座29内设有与后轴承座29适配的后轴承30，后轴承30套设在泵轴7的下端，后轴承30的上端设有环形定位圈31，环形定位圈31与后轴承座29的上端相抵，后轴承座29的侧壁上开设有环形均布设置的开口槽32，开口槽32竖向设置在后轴承座29上。后轴承30通过环形定位圈31定位在后轴承座29上端内部，方便工作介质进入泵壳3内部后，工作介质通过开口槽32进入后轴承座29底部，再进入泵轴7的中心通孔8，随后从泵轴7内部排出，形成循环流道。
底板28的下方设有电气室33，底盖4设在电气室33的下方且与电气室33的下端连接，电气室33内设有与底板28固定连接的控制板34，底板28上设有过线孔35，定子体11上的连接线穿过过线孔与控制板34连接。控制板34与泵壳3采用胶灌密封，定子体11上的连接线为定子铜线，定子铜线与插针压焊，固定在泵壳3的底部，插针与控制板34压焊连接，通过设置过线孔35方便定子体11与控制板34连接，电气室33的内壁上设有定位圆弧段37，定位圆弧段37竖直设置，底盖4通过螺钉与定位圆弧段37的下端部连接，底盖4的边缘设有竖直设置的凹槽38，泵壳3的下端插设在凹槽38内，凹槽38内还设有端面密封圈，端面密封圈设在泵壳3的下方。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种电子水泵，包括由上至下依次连接的泵盖(1)、前盖(2)、泵壳(3)、底盖(4)，其特征在于：泵盖(1)与前盖(2)之间形成工作腔(5)，工作腔(5)内设有叶轮(6)，泵壳(3)内设有设在泵壳(3)中心的泵轴(7)，泵轴(7)的上端与叶轮(6)连接且带动叶轮(6)同步转动，泵轴(7)的中部设有中心通孔(8)，中心通孔(8)的上端与工作腔(5)相通，中心通孔(8)的下端与泵壳(3)内部相通，泵盖(1)的上方设有与泵盖(1)为一体式结构的进水口(9)，进水口(9)与工作腔(5)相通，泵轴(7)的上端设有外螺纹，泵轴(7)和叶轮(6)之间采用螺纹连接，前盖(2)的上端面上开设有密封槽(14)，密封槽(14)内设有与密封槽(14)配合的密封环(15)，密封环(15)设在叶轮(6)的下方。
2.根据权利要求1所述的一种电子水泵，其特征在于：泵壳(3)内设有转子体(10)和定子体(11)，转子体(10)套设在泵轴(7)上且随着泵轴(7)转动，定子体(11)热装在泵壳(3)内，转子体(10)设在定子体(11)内，泵壳(3)的内壁上设有向内突出的设有定位台阶(12)，定位台阶(12)设在定子体(11)的下方且与定子体(11)的下端相抵。
3.根据权利要求2所述的一种电子水泵，其特征在于：泵壳(3)内还设有用于隔离转子体(10)和定子体(11)的套筒(13)，套筒(13)竖直设在泵壳(3)内，套筒(13)的下端与泵壳(3)的中部固定连接，转子体(10)设在套筒(13)内，套筒(13)设在定子体(11)内且与定子体(11)相抵。
4.根据权利要求3所述的一种电子水泵，其特征在于：套筒(13)的材料为玻璃纤维或凯夫拉纤维或碳纤维。
5.根据权利要求4所述的一种电子水泵，其特征在于：套筒(13)包括多层纤维层(36)，相邻的纤维层(36)以交叉的形式螺旋缠绕，相邻的纤维层(36)与套筒(13)的中轴线形成的角度分别为10°～80°和-10°和-80°。
6.根据权利要求1所述的一种电子水泵，其特征在于：前盖(2)的中部下方设有与前盖(2)为一体式结构的安装段(16)，安装段(16)由上向下延伸，泵轴(7)贯穿于安装段(16)，安装段(16)由上至下依次开设有叶轮安装槽(17)、泵轴通孔(18)、轴承安装槽(19)，叶轮(6)的下端配合设在叶轮安装槽(17)内，轴承安装槽(19)设有与轴承安装槽(19)适配的前轴承(20)，前轴承(20)套设在泵轴(7)上。
7.根据权利要求6所述的一种电子水泵，其特征在于：前盖(2)上还设有通孔(21)，通孔(21)环形均布设在轴承安装槽(19)与密封槽(14)之间，通孔(21)的两端分别与工作腔(5)和泵壳(3)内部相通。
8.根据权利要求6所述的一种电子水泵，其特征在于：安装段(16)的下方设有推力轴承座(22)和设在推力轴承座(22)内的推力轴承(23)，推力轴承座(22)和推力轴承(23)均套设在泵轴(7)上，推力轴承座(22)的侧壁上开设有向外凹陷的环形定位槽(24)，推力轴承(23)的下端外围设有向外凸出的定位凸环(25)，定位凸环(25)配合设在环形定位槽(24)内，推力轴承(23)的上端面开设有向下凹陷的弧形凹槽(26)，弧形凹槽(26)径向设在推力轴承(23)上，推力轴承(23)和前轴承(20)之间设有轴承套(27)，轴承套(27)的上端与前轴承(20)相抵，轴承套(27)的下端与推力轴承(23)相抵，轴承套(27)套设在泵轴(7)上。
9.根据权利要求1所述的一种电子水泵，其特征在于：泵壳(3)内的中部设有底板(28)，底板(28)上设有后轴承座(29)，后轴承座(29)内设有与后轴承座(29)适配的后轴承(30)，后轴承(30)套设在泵轴(7)的下端，后轴承(30)的上端设有环形定位圈(31)，环形定位圈(31)与后轴承座(29)的上端相抵，后轴承座(29)的侧壁上开设有环形均布设置的开口槽(32)，开口槽(32)竖向设置在后轴承座(29)上。
10.根据权利要求9所述的一种电子水泵，其特征在于：底板(28)的下方设有电气室(33)，底盖(4)设在电气室(33)的下方且与电气室(33)的下端连接，电气室(33)内设有与底板(28)固定连接的控制板(34)，底板(28)上设有过线孔(35)，定子体(11)上的连接线穿过过线孔与控制板(34)连接。
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