CN111425409B - 一种内部液冷隔离式盘式无刷电子水泵 - Google Patents

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Abstract

一种内部液冷隔离式盘式无刷电子水泵，包括盘式电机总成；盘式电机总成置于机壳内，在定子与转子中间平面气隙处设置隔水件隔出前腔和后腔，转子置于前腔内，定子置于后腔内；叶轮轴为叶轮与轴一体成形，前端为叶轮，后端为芯轴，转子安装在叶轮轴后端，叶轮轴内部开设有通孔作为轴腔；定子和接线盒固定连接，接线盒与后盖配合形成接线室，接线室内安装两层电路板，驱动板设置在定子中心；叶轮轴的轴中部安装有前端盖，前端盖呈现圆盘状，在圆盘上开设有过水孔与中心轴孔，前端盖两侧与泵壳及机壳相接，前端盖与泵壳配合形成水室密封；本发明使液体在前腔流动带走定子及电路板散发的热量，增加使用寿命与可靠性，具有轴向尺寸短等优点。

Description

一种内部液冷隔离式盘式无刷电子水泵
技术领域
本发明属于电子水泵领域，具体涉及一种内部液冷隔离式盘式无刷电子水泵。
背景技术
现有的电子水泵普遍采用无刷直流电机，相比有刷直流电机减少了电刷，不再产生电火花，但其电机磁通方向为径向，且轴向体积往往较大，对于轴向安装尺寸受限的情形难以满足。
无刷直流电机的气隙为圆筒状，气隙厚度均为毫米级，因而为了防水，现有内部水循环结构的电子水泵，常使用两端开口的隔水套筒或与端盖一体的“T”字型隔水套来隔离定子，前者至少需要在隔水套前后两处设置密封点，多处的密封便增加了失效的概率，并且装配精度要求较高；后者“T”字型隔水套仅需一处密封点，但是其薄壁长筒型的结构制造较为麻烦，加工易变形，成品率受影响。
电子水泵的电机以及PCB控制板在运行中会产生大量的热量，而电子水泵的结构紧凑，散热困难，传统的风冷无法满足散热需求，这限制了电子水泵的功率，影响了使用寿命和性能。
现有电子水泵的叶轮与芯轴多为分离的，需要芯轴穿过叶轮中心孔伸入泵腔，结合平键螺栓来连接配合，这样不仅零件较多，装配麻烦，同时会导致流体在叶轮中心部位受阻而降低了水泵的效率。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种内部液冷隔离式盘式无刷电子水泵，增加使用寿命与可靠性，具有散热能力强、轴向尺寸短、加工装配方便的优点。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种内部液冷隔离式盘式无刷电子水泵，包括泵盘式电机总成5；盘式电机总成5包括定子51、转子52、平面气隙53，泵盘式电机总成5置于机壳3内部；定子51与转子52中的平面气隙53处设置的隔水件6隔出前腔63和后腔64，转子52置于前腔63内，定子51置于后腔64内；转子52安装在叶轮轴4后端，叶轮轴4为叶轮41与芯轴42一体成形的零件，叶轮轴4前端为叶轮部分，后端为芯轴部分，叶轮轴4内部开设有通孔作为轴腔43；定子51和接线盒7连接，接线盒7与后盖9配合形成接线室73，接线室73内安装有电路板8，电路板8的接插件81穿过后盖9与外部连接。
所述的叶轮轴4的轴42中部安装有前端盖2，前端盖2呈现圆盘状，在圆盘上开设有过水孔21与中心轴孔24，前端盖2两侧与泵壳1及机壳3相接，前端盖2与泵壳1上的水室密封槽13配合形成水室密封，前段盖2与机壳3及泵壳1通过前螺栓21’固定连接。
所述的隔水件6主体呈扁平的圆盘状，隔水件6外缘右侧设有呈圆环的凸起62，凸起62与机壳3上的前腔密封槽31配合形成前腔密封，此密封是端面密封或轴向密封，隔水件6外侧与机壳3配合形成径向固定，隔水件6左端面紧贴定子51形成轴向固定。
所述的转子52呈圆盘状，轴向尺寸远小于径向尺寸，转子52的端面贴有永磁体521，转子中心开有轴孔和键槽，通过轴孔与键槽与叶轮轴4固定连接；所述的定子51为圆盘状，轴向尺寸远小于径向尺寸，端面开有齿槽512，齿槽512上缠绕有绕组511。
所述的接线盒7为两层圆筒状，第一层圆筒71一端通过螺钉与定子51固定，第二层圆筒72穿过定子51中心与隔水件6相接触定位。
所述的接线盒7的第二层圆筒72内部形成导热腔体，第二层圆筒72内部放置传热件10，电路板8散发的热量经传热件10传至隔水件6，经液体循环带走热量。
所述的传热件10是绝缘导热硅脂材质。
所述的叶轮轴4中间段套有第一轴承31’与第二轴承32’，两个轴承内圈固定于叶轮轴4上，外圈固定于前端盖2。
本发明的有益效果为：
本发明通过设置隔水件、过水孔及轴孔，使液体在前腔流动可带走定子及电路板散发的热量，增加使用寿命与可靠性；应用盘式无刷电机运行无电火花，轴向尺寸短，适用于轴向安装尺寸受限情景；叶轮与轴一体化成形，装配简单，减少水力损失。
附图说明
图1是本发明的正面剖视图。
图2是本发明正面剖视图。
图3是本发明图1中A处局部视图。
图4是本发明图1中前端盖2的剖视图。
图5是本发明盘式电机总成5的示意图。
图6是本发明的外观视图。
图7是本发明的接线盒7、电路板8、后盖9、传热件10剖视图。
具体实施方式
现结合实施例和附图附图对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图7所示，一种内部液冷隔离式盘式无刷电子水泵，包括盘式电机总成5，盘式电机总成5包括转子52、定子51、平面气隙53；定子51与转子52中间的平面气隙53处设有隔水件6，隔水件6的凸起62与机壳3内壁配合隔出前腔63和后腔64；转子52置于前腔63内，定子51置于后腔64内；转子52安装在叶轮轴4后端，叶轮轴4为叶轮41与轴42一体成形的零件，叶轮轴4前端为叶轮部分，后端为芯轴，叶轮轴4内部开设有通孔作为轴腔43；定子51和接线盒7连接，接线盒7置于水泵的后侧，接线盒7与后盖9配合形成接线室73，接线室73内安装有电路板8，电路板8的接插件81穿过后盖9与外部连接。
如图1、图2、图4所示，叶轮轴4的轴42中部安装有前端盖2，前端盖2呈现圆盘状，在圆盘上开设有过水孔21与中心轴孔24，过水孔21形状不唯一，可以是圆孔、扇形、方形等常见易加工形状，且根据前腔63内所需冷却流量不同，开设过水孔21尺寸有相应变化，前端盖2外缘设有的第一凸台22与泵壳1互相配合形成水室密封槽13，水室密封槽13加入水室密封圈11’便能起到密封泵壳1内流动液体的作用；前端盖2设有的第二凸台23用于与机壳3右端面定位，前端盖2两侧与泵壳1及机壳3相接，利用前螺栓21’连接紧固。
所述的前端盖2与机壳3可以一体化成形，这样能减少了密封点，减少了零件的数量与装配难度。
如图1、图2所示，所述的隔水件6主体呈扁平的圆盘状，在隔水件6外缘右侧设有一圈圆环状的凸起62，隔水件6左端面紧贴定子51一端面形成轴向定位与固定；如图1、图3所示，所述的凸起62在径向与机壳3内壁面配合形成径向定位，所述的凸起62和定位凸起33连接形成周向定位，在前腔密封槽31内填入前腔密封圈12’，凸起62在轴向与前腔密封槽31互相配合形成对前腔63的静密封。
所述的隔水件6与机壳3可以一体成形，这样减少了零件数量和装配难度，并且不再需要前腔63的密封，除非隔水件6结构遭到破坏，密封性能一直有保证。
如图1、图2、图4、图5所示，所述的转子52呈圆盘状，其轴向尺寸远小于径向尺寸，其转子铁心522的一侧端面上贴有永磁体521，转子中心开有轴孔，通过轴孔与叶轮轴4进行轴孔配合，转子52与叶轮轴4可选用各常规连接方式，图1中通过键槽与叶轮轴4进行键连接；所述的定子51为圆盘状，定子51的轴向尺寸远小于径向尺寸，在定子51的一侧端面开有齿槽512，齿槽512上缠绕有绕组511。
电子水泵的液体主循环为从泵壳入口11流入，经过叶轮轴4的叶轮41部分后，从泵壳出水口12流出；内部液冷循环为液体从水室流经过水孔21进入前腔63，再经过平面气隙53，流经隔水件6的右端面，能带走与隔水件6紧贴的定子51所产生与传导的热量；最后通过叶轮轴的轴腔43重回水室，完成内部液冷循环，这样有效防止定子生热过高、对性能甚至寿命产生影响。
如图1、图2、图6、图7所示，所述的接线盒7为两层阶梯圆筒状，第一层圆筒71与机壳3使用后螺栓22’连接，在后腔密封槽32内置入后腔密封圈13’，然后第一层圆筒71的右端面与机壳3便能配合形成后腔的密封，第一层圆筒71的右侧的定子51与第一层圆筒71通过定位螺栓23’连接固定；第二层圆筒72穿过定子51中心与隔水件6的左端面相接触定位；如图1所示，所述的电路板8可设置为前板和后板的双层结构，后板为热量耗散较少的带有接插件81的主控板82，前板为产生大量热量的驱动板83，主控板82置于第一层圆筒71内部，驱动板83置于第二层圆筒72内部，这样依据发热量划分设计，有效避免主控板82的损坏。
在第二层圆筒72内部放置传热件10，驱动板83所散发的热量可经传热件10与接线盒7传至隔水件6，经上述内部液冷循环带走驱动板83的热量，这样能快速带走电路板8发热严重部分的热量，有利于提升电路板8的可靠性。
所述的传热件10是绝缘导热硅脂材质。
如图1、图2所示由于转子52轴向长度短，因此采用双轴承悬臂支撑方式，在叶轮轴4中间段套有第一轴承31’与第二轴承32’，起支撑作用，两个轴承的内圈固定于叶轮轴4上，轴承外圈固定于前端盖2的中心轴孔24，其固定形式可以是多种固定形式，比如图1中的轴肩44和挡圈固定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制.应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种内部液冷隔离式盘式无刷电子水泵，包括泵盘式电机总成(5)，其特征在于：盘式电机总成(5)包括转子(52)、定子(51)、平面气隙(53)，泵盘式电机总成(5)置于机壳(3)内部；定子(51)与转子(52)中间平面气隙(53)处设置的隔水件(6)隔出前腔(63)和后腔(64)，转子(52)置于前腔(63)内，定子(51)置于后腔(64)内；转子(52)安装在叶轮轴(4)后端，叶轮轴(4)为叶轮(41)与轴(42)一体成形的零件，叶轮轴(4)前端为叶轮部分，后端为芯轴，叶轮轴(4)内部开设有通孔作为轴腔(43)；定子(51)和接线盒(7)连接，接线盒(7)与后盖(9)配合形成接线室(73)，接线室(73)内安装有电路板(8)，电路板(8)的接插件(81)穿过后盖(9)与外部连接；
所述的叶轮轴(4)的轴(42)中部安装有前端盖(2)，前端盖(2)呈现圆盘状，在圆盘上开设有过水孔(21)与中心轴孔(24)，前端盖(2)两侧与泵壳(1)及机壳(3)相接，前端盖(2)与泵壳(1)配合形成水室密封，前 端 盖(2)与机壳(3)及泵壳(1)固定连接；
所述的隔水件(6)主体呈扁平的圆盘状，隔水件(6)外缘右侧设有呈圆环的凸起(62)，凸起(62)与机壳(3)配合形成前腔密封，此密封是端面密封或轴向密封，隔水件(6)外侧与机壳(3)配合形成径向固定，隔水件(6)左端面紧贴定子(51)形成轴向固定；
所述的转子(52)呈圆盘状，轴向尺寸远小于径向尺寸，转子(52) 的端面贴有永磁体(521)，转子中心开有轴孔和键槽，通过轴孔与键槽与叶轮轴(4)固定连接；所述的定子(51)为圆盘状，轴向尺寸远小于径向尺寸，端面开有齿槽(512)，齿槽(512)上缠绕有绕组(511)；
所述的接线盒(7)为两层圆筒状，第一层圆筒(71)一端通过螺钉与定子(51)固定，第二层圆筒(72)穿过定子(51)中心与隔水件(6)相接触定位；
所述的接线盒(7)的第二层圆筒(72)内部形成导热腔体，第二层圆筒(72)内部放置传热件(10)，电路板(8)散发的热量经传热件(10)传至隔水件(6)，经液体循环带走热量；
所述的电路板(8)设置为前板和后板的双层结构，后板为热量耗散少的带有接插件(81)的主控板(82)，前板为产生大量热量的驱动板(83)，主控板(82)置于第一层圆筒(71)内部，驱动板(83)置于第二层圆筒(72)内部。
2.根据权利要求1所述的一种内部液冷隔离式盘式无刷电子水泵，其特征在于：所述的前端盖(2)与机壳(3)一体成形。
3.根据权利要求1所述的一种内部液冷隔离式盘式无刷电子水泵，其特征在于：所述的隔水件(6)与机壳(3)一体成形。
4.根据权利要求1所述的一种内部液冷隔离式盘式无刷电子水泵，其特征在于：所述的传热件(10)是绝缘导热硅脂材质。
5.根据权利要求1所述的一种内部液冷隔离式盘式无刷电子水泵，其特征在于：所述的叶轮轴(4)中间段套有第一轴承(31’) 与第二轴承(32’)，两个轴承内圈固定于叶轮轴(4)上，外圈固定于前端盖(2)。
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