CN112855561A - 贯流式水泵、车辆热管理系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种贯流式水泵、车辆热管理系统及车辆，其中贯流式水泵包括电机定子以及可转动地套设在电机定子内侧的电机转子，电机转子构造为套筒状以在内部形成液体的第一流动路径，电机转子的内壁沿周向间隔设有多个叶片，叶片沿倾斜于电机转子的轴线的方向延伸，以使电机转子在正转和反转时产生方向相反的液体驱动力，从而能够根据实际工况利用水泵自身即可改变液体的流向，而无需借助其他泵阀辅助换向，简化了热管理系统的结构。

Description

贯流式水泵、车辆热管理系统及车辆

技术领域

本公开涉及车辆热管理系统技术领域，具体地，涉及一种贯流式水泵、车辆热管理系统及车辆。

背景技术

随着新能源车辆的快速发展，为保证车辆各设备能够维持在最佳的工作温度，通常需要在车辆内部布置热管理系统。水泵作为热管理系统的组成部分，对热管理系统的运行效率具有重要的影响。为充分利用能源，在部分工作工况下需要实现流体的反向流动，然而相关技术中水泵多为单向流动设计，单靠水泵自身无法实现流体的反向流动，通常需要借助在热管理系统中增设各种泵阀以辅助换向，由此导致热管理系统结构复杂，增加了能源的消耗和系统控制的难度。

发明内容

本公开的第一个目的是提供一种贯流式水泵，能够实现流体的双向流动。

本公开的第二个目的是提供一种车辆热管理系统，该车辆热管理系统包括本公开提供的贯流式水泵。

本公开的第三个目的是提供一种车辆，该车辆包括本公开提供的车辆热管理系统。

为了实现上述目的，本公开提供一种贯流式水泵，包括电机定子以及可转动地套设在所述电机定子内侧的电机转子，所述电机转子构造为套筒状以在内部形成液体的第一流动路径，所述电机转子的内壁沿周向间隔设有多个叶片，所述叶片沿倾斜于所述电机转子的轴线的方向延伸，以使所述电机转子在正转和反转时产生方向相反的液体驱动力。

可选地，所述叶片为一体成型在所述电机转子内壁面向内的片状凸起，且所述叶片从所述电机转子的一端延伸至另一端。

可选地，所述电机转子包括套筒主体，所述套筒主体的两端设置有耐磨滑片，所述电机转子的多个磁极沿周向间隔嵌入所述套筒主体中。

可选地，在所述电机定子和所述电机转子之间还包括套设在所述电机转子的外侧的液流管道，所述电机转子和液流管道之间具有间隙以形成液体的第二流动路径。

可选地，所述液流管道构造为直管状，进出所述贯流式水泵的流体的流向与所述液流管道的轴线在一条直线上；所述电机转子与所述液流管道同轴设置。

可选地，还包括设置在所述液流管道的两端的用于接入外部液路的轴径渐缩管，所述轴径渐缩管的直径小于所述电机转子的外径，以将所述电机转子轴向限制在两个所述轴径渐缩管之间。

可选地，所述液流管道的第一端通过法兰盘固定在所述电机定子的第一端面；所述贯流式水泵包括用于固定在所述法兰盘上的第一端盖以及用于固定在所述电机定子的第二端面上的第二端盖，两个所述轴径渐缩管分别形成在所述第一端盖上和所述液流管道的第二端上。

可选地，在所述第二端盖和所述液流管道之间、所述第二端盖和所述电机定子之间、所述电机定子和所述液流管道之间以及所述液流管道和所述第一端盖之间分别设置有密封圈。

可选地，还包括用于控制所述电机定子和所述电机转子的PCB电路板，所述PCB电路板设置于所述第二端盖上，所述电机定子出线焊接在所述PCB电路板上。

根据本公开的第二个方面，还提供一种车辆热管理系统，包括上述的贯流式水泵，所述贯流式水泵设置在所述车辆热管理系统的主回路中。

根据本公开的第三个方面，还提供一种车辆，包括上述的车辆热管理系统。

通过上述技术方案，在套筒状电机转子内壁沿周向间隔设有多个叶片，且叶片沿倾斜于电机转子的轴线方向延伸，这种叶片的设置方式能够实现电机转子在正转和反转时产生方向相反的液体的驱动力，从而能够根据实际工况利用水泵自身即可改变液体的流动方向，而无需借助其他泵阀辅助换向，简化了热管理系统的结构。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一种示例性实施方式提供的贯流式水泵的结构示意图；

图2是图1贯流式水泵的剖面图；

图3是图1贯流式水泵的拆解示意图；

图4是本公开一种示例性实施方式提供的电机转子的结构示意图；

图5是图4电机转子的剖面图；

图6是图4电机转子的另一视角的结构示意图。

附图标记说明

1 电机定子 11 第一端面 12 第二端面

2 电机转子 21 套筒主体 22 叶片

23 磁极 3 液流管道 31 法兰盘

4 轴径渐缩管 5 第一端盖 6 第二端盖

7 密封圈 8 PCB电路板

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“左”、“右”通常是指以相应附图的图面为基准定义的。“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外。使用的术语“第一”、“第二”不表示任何顺序及重要性，而是用于区别一个要素与另一个要素。另外，下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

如图1至图6所示，本公开提供了一种贯流式水泵，包括电机定子1以及可转动地套设在电机定子1内侧的电机转子2。电机定子1接通电源后，在电机定子1的线圈中产生旋转磁场，在电机转子2中产生感应电流，在电机定子1产生的交变磁场的电磁力矩的驱动下，带动电机转子2旋转。电机转子2构造为套筒状且内壁上设有多个叶片22，当电机转子2转动时，液体能够被吸入电机转子2的内部，并以电机转子2的内部作为供液体流动的第一流动路径。

本公开的贯流式水泵为实现当电机转子2正转和反转时能够产生方向相反的液体的驱动力，如图4和图5所示，叶片22沿着倾斜于电机转子2的轴线的方向延伸，并使得叶片22的起始端和末端分别位于电机转子2的内壁面的不同母线上，即叶片22的延伸方向并非与轴线O-O’平行，而是相对于该轴线O-O’倾斜一定的角度。具体的，同时参考图6，叶片22以具有一定的切入角度α的方式从电机转子2的一端(进液端)开始延伸，切入角度α为锐角，随着叶片22在电机转子2内延伸，叶片2将在电机转子2的另一端(出液端)形成切出角度β(图中未示出)，切出角度β为钝角。多个这样的叶片22在电机转子的内壁面周向间隔设置，例如在电机转子2的内壁面沿周向间隔均匀且阵列设置。

通过上述技术方案，能够在电机转子2的内壁形成适合水流通过的导流通道，保证水流被顺利地吸入电机转子2的内部，提高水泵工作的效率，并且还能够使电机转子2在正转和反转时产生方向相反的液体驱动力，从而能够根据实际工况利用水泵自身即可改变水流的流向，而无需借助其他泵阀辅助换向，简化了热管理系统的结构。

参考图2和图6，当电机转子2正转时(对应图6电机转子2逆时针旋转)，叶片22的旋转产生将水推向电机转子2内壁面的向心推力，在进液端形成负压而产生吸力，吸力使水流从图2的右侧向左侧泵送(对应图6水流从纸面外朝向纸面内吸入)，在出液端则产生从纸面外朝向纸面内的推力；反之根据同样的原理，当电机转子2反转时(对应图6中电机转子2顺时针旋转)，水流从图2的左侧向右侧泵送(对应图6水流从纸面内朝向纸面外流动)。这样就实现了利用电机转子2的旋转的方向的改变使水泵具有了双向抽吸水的能力。

为实现上述的电机转子2旋转方向的改变，在本公开中，3相电机只要改变电机接线中的任意2相既可以改变电机的旋转方向，实现双向抽吸水的功能。而改变任意2相的上电顺序以实现正电机的双向旋转为本领域技术人员的常规技术手段，例如中国发明专利CN202971132U所公开的内容，本公开对此不再详述。

根据本公开的一种实施方式，如图4至图6所示，所述叶片22为一体成型在电机转子2的内壁面向内的片状凸起，例如采用一体注塑的制造方式使得叶片22与电机转子2一体成型。当然也可以采用额外加工出片状凸起的叶片22，然后以焊接的方式固定于电机转子2的内壁面上。片状凸起的叶片22在其高度的延伸方向，厚度可以恒定，当然，凸起也可以构造为厚度沿着高度的方向渐缩的流线型等。在本公开的其他实施方式中，叶片22也可以采用现有技术中的其他形式的叶片的一种或若干种的组合，而不局限于片状凸起。在本公开中，叶片22可以从电机转子2的一端延伸至另一端。当然，叶片22也可以不延伸至电机转子2的两端，而仅具有设置在电机转子22内部的部分。通过对叶片22的切入角度以及叶片22长度等参数的设计，可以改变水泵的水流量以及扬程。另外，当水泵定型后，可以通过电机控制电路的变频器的脉冲频率，调节电机的转速，同样能够改变水泵的水流量以及扬程。

在本公开中，如图6所示，电机转子2包括套筒主体21，套筒主体21位叠压硅钢材料制成，电机转子2包括有多个磁极21，多个磁极21沿周向间隔嵌入套筒主体21中。其中磁极23以N极和S及交替的方式周向间隔设置。磁极23可以在电机转子2注塑制造时一同注塑进电机转子2的套筒主体21内，也可以在套筒主体21上开设有槽，磁极23以过盈压接的方式置入该槽内。

根据本公开的一种实施方式，在电机定子1和电机转子2之间还包括套设在电机转子2的外侧的液流管道3，电机转子2和液流管道3之间具有间隙以形成液体的第二流动路径。水泵接通电源后，随着电机转子2的旋转水流被吸入水泵中。被吸入水泵的水流大部分进入到电机转子2的内部，还有部分水进入到电机转子2与液流管道3之间的间隙以形成能够使电机转子2悬浮的水层，进入到电机转子2与液流管道3之间的间隙的水继续向出液端流动，而进液端则持续有新的水流向电机转子2与液流管道3之间的间隙补充，以维持电机转子2的悬浮。

贯流式水泵工作时，电机转子2能够依靠电机转子2与液流管道3之间形成的水层而始终悬浮在液流管道3的轴线位置，由于不需要设置用于支撑电机转子2的转轴，因此能够避免气阻和干运转能力差的问题。叶片22形成在电机转子2的内壁，一方面能够满足抽吸液体的功能，另一方面能够避免由于电机转子2悬浮产生的径向跳动对液流管道3产生的损伤。

如图2所示，液流管道3可以构造为直管状，进出水泵的水流的流向与液流管道3的轴线在一条直线上，且电机转子2与液流管道3同轴设置。相较于进液端和出液端呈90°的离心式水泵，本公开水泵的设计有利于空间布置，另外即使在水泵处于非工作状态，水流也能够从进液端直接流向出液端，以减小流阻，并且这种设计能够减小工作时水流对内部零部件的冲击，并减小工作噪声。

如图1至图3所示，本公开贯流式水泵还包括设置在液流管道3的两端的用于接入外部液路的轴径渐缩管4。本公开中，轴径渐缩管4可以作为流体的进液口和出液口。由于电机转子2悬浮在液流管道3中，在沿轴向流动的水流的作用下，电机转子2容易发生沿轴向的位移，因此，轴径渐缩管4的直径可以小于电机转子2的外径，以将电机转子2轴向限制在两个轴径渐缩管4之间，从而限制电机转子2在轴向的移动。液流管道3的管径略大于电机转子2的外径，以保证既能够在电机转子2和液流管道3之间形成足够悬浮起电机转子2的水层，同时又不至于使电机转子2在径向产生随意的跳动而偏离液流管道3的轴线。

作为一种将液流管道3安装在电机定子1上的具体方式，液流管道3的第一端(图3中液流管道3的右端)设置有一法兰盘31，该法兰盘31通过螺纹紧固件与电机定子1的第一端面11固定在一起。为使本公开的贯流式水泵两端封闭，如图1至图3所示，贯流式水泵包括用于固定在法兰盘31上的第一端盖5以及用于固定在电机定子1的第二端面12上的第二端盖6，两个轴径渐缩管4分别形成在第一端盖上5和液流管道3的第二端(图3中液流管道的左端)上。

将其中一个轴径渐缩管4形成在液流管道3的第二端上，将有利于贯流式水泵的装配，具体的，水泵在安装时，首先将液流管道3放入电机定子1内，然后将电机转子2放入液流管道3中，最后将第一端盖5和第二端盖6分别安装在水泵的两端，其中第二端盖6通过螺纹紧固件固定安装在电机定子1的第二端面12上，而在另一端螺纹紧固件依次穿过第一端盖5、法兰盘31以及电机定子1的第二端面11从而将三者固定安装在一起。为保证连接的稳定性，可以在电机定子1的外周间隔设置多个螺纹紧固件的安装点。

在本公开中，电机转子2的两端可以一体成型有耐磨滑片(图中未示出)。耐磨滑片例如可以是石墨耐磨滑片，可以通过注塑的方式一体成型在电机转子2的两端。在贯流式水泵工作时，水的反方向作用力使得电机转子2向电机定子1以及液流管道3的一端运动，电机转子2的端面与液流管道3或者第一端盖5的滑接处通过冷却介质产生滑动摩擦。在电机转子2的两个端面分别一体成型的耐磨滑片能够提高电机转子2的耐磨性能，延长使用寿命。

为进一步提高本公开贯流式水泵的密封性能，如图3所示，在第二端盖6和液流管道3之间、第二端盖6和电机定子1之间、电机定子1和液流管道3之间以及液流管道3和第一端盖5之间分别设置有密封圈7。

根据本公开的一种实施方式，如图3所示，贯流式水泵还包括用于控制电机定子1和电机转子2的PCB电路板8。PCB电路板8可以设置于第二端盖6上，电机定子1出线焊接在PCB电路板8上。这样就将驱动电机，即PCB电路板、电机定子1以及电机转子2集成为一体以安装在水泵上，提高了水泵的集成度。当然，在不影响PCB电路板8功能的情况下，PCB电路板8可以设置在贯流式水泵的任意位置，例如直接设置在电机定子1上。水泵工作时，整车输入12V或24V点以及控制信号，由PCB电路板8进行无刷变频为3向脉冲电驱动电机工作，通过控制电机3相脉冲电的任意2相的上电顺序实现反转。

本公开还提供了一种车辆热管理系统，包括上述的贯流式水泵，其中贯流式水泵可以设置在车辆热管理系统的主回路上，这样通过控制主回路上水泵的正反转即可对整个车辆热管理系统进行控制。该车辆热管理系统具有上述贯流式水泵的所有有益效果，在此不再赘述。

本公开还提供了一种车辆，包括上述的车辆热管理系统，该车辆具有上述车辆热管理系统的所有有益效果，在此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (11)

1.一种贯流式水泵，包括电机定子(1)以及可转动地套设在所述电机定子(1)内侧的电机转子(2)，其特征在于，所述电机转子(2)构造为套筒状以在内部形成液体的第一流动路径，所述电机转子(2)的内壁沿周向间隔设有多个叶片(22)，所述叶片(22)沿倾斜于所述电机转子(2)的轴线的方向延伸，以使所述电机转子(2)在正转和反转时产生方向相反的液体驱动力。

2.根据权利要求1所述的贯流式水泵，其特征在于，所述叶片(22)为一体成型在所述电机转子(2)内壁面向内的片状凸起，且所述叶片(22)从所述电机转子(2)的一端延伸至另一端。

3.根据权利要求1所述的贯流式水泵，其特征在于，所述电机转子(2)包括套筒主体(21)，所述套筒主体(21)的两端设置有耐磨滑片，所述电机转子(2)的多个磁极(21)沿周向间隔嵌入所述套筒主体(21)中。

4.根据权利要求1所述的贯流式水泵，其特征在于，在所述电机定子(1)和所述电机转子(2)之间还包括套设在所述电机转子(2)的外侧的液流管道(3)，所述电机转子(2)和液流管道(3)之间具有间隙以形成液体的第二流动路径。

5.根据权利要求4所述的贯流式水泵，其特征在于，所述液流管道(3)构造为直管状，进出所述贯流式水泵的流体的流向与所述液流管道(3)的轴线在一条直线上；所述电机转子(2)与所述液流管道(3)同轴设置。

6.根据权利要求5中任一项所述的贯流式水泵，其特征在于，还包括设置在所述液流管道(3)的两端的用于接入外部液路的轴径渐缩管(4)，所述轴径渐缩管(4)的直径小于所述电机转子(2)的外径，以将所述电机转子(2)轴向限制在两个所述轴径渐缩管(4)之间。

7.根据权利要求6所述的贯流式水泵，其特征在于，所述液流管道(3)的第一端通过法兰盘(31)固定在所述电机定子(1)的第一端面(11)；所述贯流式水泵包括用于固定在所述法兰盘(31)上的第一端盖(5)以及用于固定在所述电机定子(1)的第二端面(12)上的第二端盖(6)，两个所述轴径渐缩管(4)分别形成在所述第一端盖上(5)和所述液流管道(3)的第二端上。

8.根据权利要求7所述的贯流式水泵，其特征在于，在所述第二端盖(6)和所述液流管道(3)之间、所述第二端盖(6)和所述电机定子(1)之间、所述电机定子(1)和所述液流管道(3)之间以及所述液流管道(3)和所述第一端盖(5)之间分别设置有密封圈(7)。

9.根据权利要求8所述的贯流式水泵，其特征在于，还包括用于控制所述电机定子(1)和所述电机转子(2)的PCB电路板(8)，所述PCB电路板(8)设置于所述第二端盖(6)上，所述电机定子(1)出线焊接在所述PCB电路板(8)上。

10.一种车辆热管理系统，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的贯流式水泵，所述贯流式水泵设置在所述车辆热管理系统的主回路中。

11.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求10所述的车辆热管理系统。

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