CN111120409B

CN111120409B - 电子水泵

Info

Publication number: CN111120409B
Application number: CN201811286384.2A
Authority: CN
Inventors: 请求不公布姓名
Original assignee: Hangzhou Sanhua Research Institute Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Sanhua Research Institute Co Ltd
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2023-06-06
Anticipated expiration: 2038-10-31
Also published as: CN111120409A

Abstract

本发明公开了一种电子水泵，属于动力设备技术领域，为解决现有电子水泵冷却结构制造复杂等问题而设计。本发明电子水泵包括从内至外依次套设的泵轴、转子组件、定子组件和电机壳体，在泵轴的端头套设有叶轮，在叶轮的外侧设置有叶轮腔盖，在叶轮腔盖和电机壳体之间形成叶轮腔盖流道，电机壳体底部安装有电机腔底盖，在电机壳体的侧壁中设置有主冷却腔，主冷却腔与叶轮腔盖流道之间设置有进水流道和出水流道。本发明电子水泵的冷却液从电机的侧面流过，带走电机的热量，给电机提供良好的散热条件，提高该电子水泵的运行可靠性，加工简便，且所需冷却液的数量也较少，适用于发动机冷却泵、乘客厢加热泵、电池冷却泵和电机冷却泵。

Description

电子水泵

技术领域

本发明涉及动力设备技术领域，尤其涉及一种电子水泵。

背景技术

在新能源汽车领域，电子水泵已经逐步取代了传统的机械式水泵，为汽车热管理系统输送冷却液，带走汽车驱动电机、电池以及控制模块产生的大部分热量，并为暖风加热系统提供热流体，保证汽车电驱系统处于最佳工作温度范围，提高新能源汽车的可靠性和安全性。

电子水泵本身也有散热的需求，现在通常采用“电机腔灌散热胶”或“导热胶+散热翅片”方法，然而“灌胶”会导致水泵整体重量大幅上升，成本增加；“导热胶+散热翅片”方法不能满足大功率电子水泵的散热要求。

为了给电子水泵降温，现有方法是在电机腔内制造出结构复杂的冷却水套，该冷却水套包裹电机定子及电机控制板。这种方法的缺陷是：水套结构复杂导致所需的铸造成型工艺成本高，而且冷却水套的容积较大，所需要的冷却液也较多，会造成水泵性能下降较多。

发明内容

本发明的目的在于提出一种便于加工且所需冷却液较少的电子水泵。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种电子水泵，包括从内至外依次套设的泵轴、转子组件、定子组件和电机壳体，在所述泵轴的端头套设有叶轮，在所述叶轮的外侧设置有叶轮腔盖，在所述叶轮腔盖和所述电机壳体之间形成叶轮腔盖流道，所述电机壳体底部安装有电机腔底盖，在所述电机壳体的侧壁中设置有主冷却腔，所述主冷却腔与所述叶轮腔盖流道之间设置有进水流道和出水流道。

特别是，所述主冷却腔包括依次连接的进水段、冷却段和出水段，所述进水段连通至所述进水流道，所述出水段连通至所述出水流道；从所述叶轮腔盖流道依次经由所述进水流道、所述进水段、所述冷却段、所述出水段和所述出水流道后返回所述叶轮腔盖流道，形成冷却回路。

进一步，所述主冷却腔在所述泵轴轴线的方向上投影呈C形。

特别是，在所述电机壳体的侧壁中设置有控制板安装腔，所述控制板安装腔内安装有控制板，所述冷却段位于所述控制板安装腔和所述定子组件之间。

进一步，所述控制板安装腔为沿所述泵轴轴向设置的盲槽，所述盲槽开口端位于所述电机壳体的底部。

特别是，在所述泵轴的轴向和/或径向，所述冷却段的宽度大于所述控制板安装腔的宽度。

特别是，所述进水流道和/或所述出水流道为横截面呈圆形的通孔，所述通孔的轴线相对于所述泵轴的轴线呈倾斜状。

进一步，所述通孔的轴线与所述泵轴的轴线之间的夹角小于30°。

特别是，所述进水流道的端头形成进水口，所述出水流道的端头形成出水口，所述进水口与所述泵轴轴线之间的距离大于所述出水口与所述泵轴轴线之间的距离。

进一步，所述进水口与所述泵轴轴心的连线为第一连线，所述出水口与所述泵轴轴心的连线为第二连线，所述第一连线和所述第二连线之间的夹角α＝(k+0.5)×(360/z)，其中，z为叶轮叶片数，k的取值为0、1、2、3中的任一数值。

特别是，在所述主冷却腔与所述电机腔底盖之间设置有密封圈。

进一步，所述密封圈为O型圈，所述O型圈所围拢的形状与所述主冷却腔底端的形状相一致。

本发明电子水泵在电机壳体的侧壁中设置有主冷却腔，主冷却腔与叶轮腔盖流道连通，冷却液从电机的侧面流过，带走电机的热量，给电机提供良好的散热条件，提高该电子水泵的运行可靠性，加工简便，且所需冷却液的数量也较少，适用于各种以乙二醇水溶液或者清水等为工质的汽车用电子泵，包括且不限于发动机冷却泵、乘客厢加热泵、电池冷却泵和电机冷却泵。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的电子水泵的第一视角结构示意图；

图2是图1中A-A向剖视图；

图3是本发明具体实施方式提供的电子水泵拆除电机腔底盖后的仰视图；

图4是本发明具体实施方式提供的电子水泵的第二视角结构示意图；

图5是图4中B-B向剖视图；

图6是本发明具体实施方式提供的电子水泵的第三视角结构示意图；

图7是图6中C-C向剖视图；

图8是本发明具体实施方式提供的电子水泵拆除叶轮腔盖后的俯视图。

图中：

1、泵轴；2、转子组件；3、定子组件；4、电机壳体；5、叶轮；6、叶轮腔盖；7、叶轮腔盖流道；8、主冷却腔；9、进水流道；10、出水流道；11、电机腔底盖；12、控制板安装腔；13、控制板；14、密封圈；81、进水段；82、冷却段；83、出水段；91、进水口；101、出水口；121、盲槽开口端。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施方式公开一种电子水泵。如图1至图8所示，该电子水泵包括从内至外依次套设的泵轴1、转子组件2、定子组件3和电机壳体4，在泵轴1的端头套设有叶轮5，在叶轮5的外侧设置有叶轮腔盖6，在叶轮腔盖6和电机壳体4之间形成叶轮腔盖流道7，电机壳体4底部安装有电机腔底盖11。

为了解决现有电子水泵冷却结构加工不便、所需冷却液多等问题，本实施方式的电子水泵在电机壳体4的侧壁中设置有主冷却腔8，主冷却腔8与叶轮腔盖流道7之间设置有进水流道9和出水流道10，叶轮腔盖流道7中的冷却液可以通过进水流道9进入主冷却腔8中，带着电机的热量通过出水流道10再回流至叶轮腔盖流道7中，加工简便，散热效果好，水泵整体重量轻；该主冷却腔8可以设计成窄直结构，所需冷却液很少，不会造成水泵性能的明显下降。

如图3所示，主冷却腔8的优选结构是包括依次连接的进水段81、冷却段82和出水段83。如图4至图7所示，进水段81连通至进水流道9，出水段83连通至出水流道10；从叶轮腔盖流道7依次经由进水流道9、进水段81、冷却段82、出水段83和出水流道10后返回叶轮腔盖流道7，形成冷却回路。

为了尽量降低加工难度、增大冷却面积，进水段81、冷却段82和出水段83不位于同一个平面上，即，主冷却腔8在泵轴1轴线的方向上投影呈C形。同时，为了尽量减小主冷却腔8的容积，减小流量损失，该C形主冷却腔8槽的宽度控制在2mm-5mm之间。

在上述结构的基础上，在电机壳体4的侧壁中设置有控制板安装腔12，控制板安装腔12内安装有控制板13(PCBA，Printed Circuit Board+Assembly的简称，即，PCB空板经过SMT上件，再经过DIP插件的整个制程)，冷却段82位于控制板安装腔12和定子组件3之间。冷却液流经主冷却腔8时，也能带走控制板13上的热量，避免控制板13长时间工作后因过热而导致性能下降。

控制板安装腔12为沿泵轴1轴向设置的盲槽，盲槽开口端121位于电机壳体4的底部。安装时，将控制板13从盲槽开口端121插入控制板安装腔12中；插入后，可以通过设置在控制板安装腔12中的卡固结构固定控制板13，也可以利用电机腔底盖11来定位控制板13。除了冷却效率高以外，控制板13的侧面安装方式还可以减小该电子水泵的轴向高度，降低对安装空间高度的要求。

为了充分对控制板13进行冷却，在泵轴1的轴向和径向，冷却段82的宽度都大于控制板安装腔12的宽度。即，冷却段82的面积大于控制板安装腔12的面积，冷却段82的面积更是大于控制板13的面积，从而能带走控制板13全部范围内的热量。

进水流道9和出水流道10为横截面呈圆形、直径在1.5mm-3mm之间的通孔，通孔的轴线相对于泵轴1的轴线呈倾斜状。为了方便加工，通孔相对于地面的倾斜角度控制在60°以上，即，通孔的轴线与泵轴1的轴线之间的夹角小于30°。如图5所示，进水流道9相对于地面的倾斜角度为60.5°；如图7所示，出水流道10相对于地面的倾斜角度为71°。为了保证电机腔有足够大的强度，进水流道9和出水流道10的四周壁厚需要大于1.5mm。

在叶轮腔盖6内，冷却液因为叶轮5旋转产生的离心力作用而压力分布不均。具体的，叶轮腔盖流道7内远离叶轮5侧的压力相对较高。为了增强冷却流道内冷却液的流动性，将进水流道9端头的进水口91设置在高压侧，将出水流道10端头的出水口101设置在低压侧。即，进水口91与泵轴1轴线之间的距离大于出水口101与泵轴1轴线之间的距离。优选的，以泵轴1轴心为圆心，进水口91所在圆直径为31.5mm，出水口101所在圆直径为29.25mm。

关于，进水口91与泵轴1轴心的连线为第一连线，出水口101与泵轴1轴心的连线为第二连线，第一连线和第二连线之间的夹角α经研究发现满足下述公式：

α＝(k+0.5)×(360/z)，其中，z为叶轮叶片数，k的取值为0、1、2、3中的任一数值。z一般取值为4-10，k的取值主要是考虑到进出水流道的倾斜角度，z值越大，k取值越小。在不超出叶轮腔盖流道7范围的前提下，进水口91尽量远离叶轮出口，出水流道10尽量靠近叶轮5。靠近叶轮5的出水口101能一定程度上削弱叶轮出口的射流-尾迹现象，从而提高水泵效率。优选的，进水口91和出水口10之间的夹角为112.5°。

为了避免冷却液泄露，在主冷却腔8与电机腔底盖11之间设置有密封圈14。优选的，密封圈14为O型圈，O型圈所围拢的形状与主冷却腔8底端的形状相一致。即，本实施方式中主冷却腔8在泵轴1轴线的方向上投影呈C形，则O型圈沿着主冷却腔8的底边弯折包围呈C形。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种电子水泵，包括从内至外依次套设的泵轴(1)、转子组件(2)、定子组件(3)、控制板和电机壳体(4)，在所述泵轴(1)的一个端头套设有叶轮(5)，在所述叶轮(5)的外侧设置有叶轮腔盖(6)，在所述叶轮腔盖(6)和所述电机壳体(4)之间形成叶轮腔盖流道(7)，所述电机壳体(4)底部安装有电机腔底盖(11)，其特征在于，在所述电机壳体(4)的侧壁中设置有主冷却腔(8)，所述主冷却腔(8)与所述叶轮腔盖流道(7)之间设置有进水流道(9)和出水流道(10)；所述进水流道(9)和所述出水流道(10)为通孔，所述通孔的轴线相对于所述泵轴(1)的轴线呈倾斜状，所述通孔的轴线与所述泵轴(1)的轴线之间的夹角小于30°；所述主冷却腔(8)包括进水段(81)、冷却段(82)和出水段(83)，所述进水段(81)连通至所述进水流道(9)，所述出水段(83)连通至所述出水流道(10)；所述进水段(81)、所述冷却段(82)和所述出水段(83)分别向垂直于所述泵轴(1)轴线的平面投影，所述进水段(81)的投影、所述冷却段(82)的投影和所述出水段(83)的投影不在同一直线上，所述主冷却腔(8)在所述泵轴的轴向方向上投影呈C形；所述电子水泵还包括冷却回路，所述冷却回路包括叶轮腔盖流道(7)、所述进水流道(9)、所述进水段(81)、所述冷却段(82)、所述出水段(83)和所述出水流道(10)，在所述电机壳体(4)的侧壁中设置有控制板安装腔(12)，所述控制板安装腔(12)内安装有控制板(13)，所述冷却段(82)位于所述控制板安装腔(12)和所述定子组件(3)之间。

2.根据权利要求1所述的电子水泵，其特征在于，所述控制板安装腔(12)为沿所述泵轴(1)轴向设置的盲槽，盲槽开口端(121)位于所述电机壳体(4)的底部。

3.根据权利要求1所述的电子水泵，其特征在于，在所述泵轴(1)的轴向和/或径向，所述冷却段(82)的宽度大于所述控制板安装腔(12)的宽度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子水泵，其特征在于，所述进水流道(9)和/或所述出水流道(10)为横截面呈圆形的通孔，所述通孔的轴线相对于所述泵轴(1)的轴线呈倾斜状。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电子水泵，其特征在于，所述进水流道(9)的端头形成进水口(91)，所述出水流道(10)的端头形成出水口(101)，所述进水口(91)与所述泵轴(1)轴线之间的距离大于所述出水口(101)与所述泵轴(1)轴线之间的距离。

6.根据权利要求5所述的电子水泵，其特征在于，所述进水口(91)与所述泵轴(1)轴心的连线为第一连线，所述出水口(101)与所述泵轴(1)轴心的连线为第二连线，所述第一连线和所述第二连线之间的夹角α＝(k+0.5)×(360/z)，其中，z为叶轮叶片数，k的取值为0、1、2、3中的任一数值。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的电子水泵，其特征在于，在所述主冷却腔(8)与所述电机腔底盖(11)之间设置有密封圈(14)。

8.根据权利要求7所述的电子水泵，其特征在于，所述密封圈(14)为O型圈，所述O型圈所围拢的形状与所述主冷却腔(8)底端的形状相一致。