CN114033712A - 电子水泵、热管理系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子水泵、热管理系统及车辆，该电子水泵包括蜗壳和电机，蜗壳与电机壳体固定连接，在蜗壳上设有进水口和出水口，蜗板设置在蜗壳与电机壳体之间，蜗板独立于蜗壳和电机壳体构造，其中，所述蜗板整体上接纳在蜗壳中并且被设置在蜗壳和电机壳体之间，其中，在该蜗板上设计有用于形成流道的流道限定结构，在蜗板与蜗壳之间形成有用于叶轮的工作腔。

Description

电子水泵、热管理系统及车辆

技术领域

本发明涉及电子水泵技术领域，尤其涉及一种电子水泵、热管理系统及车辆。

背景技术

当下，电子水泵越来越常见和流行，然而，现有技术中，至少存在以下的问题之一：电子水泵中的部分部件的不能实现共用/复用，电子水泵的制造成本较高，电子水泵中不能通用的部件也会进一步大幅增加制造成本，降低了产品的市场竞争性和经济性。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种电子水泵、热管理系统及车辆。

本发明的一个方面涉及一种电子水泵，该电子水泵包括蜗壳和电机，蜗壳与电机壳体固定连接，在该蜗壳上设有进水口和出水口，其中，所述电机水泵还具有蜗板，该蜗板独立于蜗壳和电机壳体构造，其中，所述蜗板整体上接纳在蜗壳中并且设置在蜗壳和电机壳体之间，其中，在该蜗板上设计有用于形成流道的流道限定结构，在蜗板与蜗壳之间形成有用于叶轮的工作腔。

有利地，构造在蜗板侧的流道限定结构与构造在蜗壳侧的配对流道限定结构关于叶轮的转动平面对称地设计。

优选地，在蜗板面朝蜗壳的一侧上构造有第一定位结构，并且在蜗壳面朝蜗板的一侧上的对应位置处构造有第一配对定位结构。这种相互配合的定位结构具有互补的外部形状，例如可以设计为定位销和定位孔，键和键槽等。

优选地，蜗板通过PPS工程塑料注塑而成。PPS工程塑料是一种综合性能优异的热塑性塑料。通过PPS工程塑料注塑而成的蜗板具有优异的化学稳定性、尺寸稳定性，阻燃性和电绝缘性等优点。

优选地，蜗壳和电机壳体通过至少一个螺纹连接结构相互连接，其中，在蜗壳和电机壳体之间的接合区域设有密封件。螺纹连接结构可以是常见的螺栓螺母或螺钉等。显然也可以设计三个或更多个螺纹连接结构。

有利地，进水口和出水口相互正交地构造在蜗壳上，其中，进水口居中地设置蜗壳背离电机的端面上，而出水口沿切线方向设置在蜗壳的周侧。

有利地，所述蜗板构造成环形，蜗板侧的流道限定结构包括成型在蜗板的内周侧的、径向向内突出的环形突出部和构造在蜗板面朝蜗壳一侧上的、轴向向外突出的薄壁结构。在此，该环形突出部的形状、尺寸以及倾斜角度等参数可根据流道相应地设计。例如可以通过计算机模拟或通过实验得出相应的参数。

优选地，该蜗板在面朝电机的一侧的设有与电机壳体相适配的轮廓和/或第二定位结构。所述轮廓和/或第二定位结构能与电机壳体上对应的配对轮廓和/或第二配对定位结构相适配。由此，在装配过程中，能轻易地将蜗板定位和固定在电机壳体的接合面上并且能够避免错误安装。

本发明的另一方面涉及一种热管理系统，该热管理系统具有用于输送流体，尤其是水的管路系统和至少一个根据本发明的前述实施形式之一所述的电子水泵。优选地，所述热管理系统是车辆热管理系统或家用热管理系统。例如，可以是新能源汽车的热管理系统，其包括电机回路、电池回路以及空调系统回路等。

本发明还涉及一种车辆，该车辆具有至少一个根据本发明的前述实施形式之一所述的热管理系统。

在此，针对用于电子水泵所描述的各种变型及其有益技术效果，同样适用于相应的热管理系统及车辆。在此，不再赘述。

附图说明

本发明的其它特性和优点由下面的借助于附图的优选实施例描述给出。

在附图中：

图1以纵向剖切的分解视图示出了根据本发明的一种实施形式的电子水泵；

图2示出了独立构造的蜗板的立体视图；

图3是蜗板从面朝蜗壳一侧看的俯视图；

图4示出了处于组装好的状态下的电子水泵的截面图。

具体实施方式

申请人研究发现，现有技术中的电子水泵至少存在以下的问题之一：现有技术中的电子水泵大多是将水力部件与电机壳体集成在一起，每一种水力设计都需要重新匹配设计新的电机壳体部件。因此，不能实现电机壳体部件的共用/复用。此外，现有技术存在电机壳体的制造成本较高，不能通用的新电机壳体部件也会大幅增加制造成本，如此，降低了产品的市场竞争性和经济性。

有鉴于此，本申请提出一种电子水泵及热管理系统，以解决上述现有技术中的一项或多项技术问题。

申请人研究发现，电子水泵的水力结构根据用户需求的不同而经常变化，如经常需要针对不同的输出流量和/或输出压力进行适应性地设计。而根据上述方案，原本构造在电机壳体中的、与蜗壳共同形成流道的水力结构或者说流道限定结构都相应设计在蜗板上。蜗板独立于蜗壳和电机壳体构造。因此，在设计电机壳体的设计过程中可以完全不用考虑水力结构并因此使得电机壳体的结构较为稳定，从而能够实现通用化。电机壳体是较为复杂的构件，因此制造成本较高。采用能大批量制造的通用电机壳体，能大大降低加工成本。

在根据本发明的具有蜗板的电子水泵及热管理系统中，在保持电机部分设计不变的情况下能匹配多种不同的水力部件设计，以满足广泛的用户需求。另外，从工业制造角度考虑，将原本集成在电机壳体上的流道提取出来形成独立零件，大大降低了整个产品的制造成本。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细解释说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明可能实施例的一部分，但本发明并不限于此。在各个附图中，相同或功能相同的部件采用相同的附图标记。

图1示出了以分解视图的形式示出了整体用附图标记1表示的电子水泵1。该电子水泵1包括蜗壳2、蜗板5和具有电机壳体9的电机。在图1的上部示出了蜗壳2，蜗壳2包括进水口3和在此未示出的出水口。在图示的方案中，进水口3居中地构造在蜗壳2背离电机的端侧上并用于与外部供水机构连接。没有示出的出水口优选在切向方向布置在蜗壳2的周侧。蜗壳2在靠近面朝电机壳体9的端侧的周面上包括至少一个凸台，在该至少一个凸台上构造有用于螺纹连接件的连接孔。也就是说，蜗壳2可以借助于螺纹连接件，例如螺栓或螺钉16与电机壳体9固定连接。尽管在图中仅仅示出了一个连接孔，但可以考虑设置多个连接孔，例如沿着蜗壳2的外周面均匀分布地设置三个或三个以上的连接孔。由此能实现蜗壳与电机壳体之间更加稳定的机械连接。另外，优选在蜗壳和电机壳体的结合面处布置有密封件。

在图1的下部示意性地示出了电机的电机壳体9以及其内部结构。电机在电机壳体中包括定子总成、转子总成和转子轴，其中，电机控制器与定子总成电连接。转子总成通过轴承以能转动的方式支承在转子轴上。转子轴通过轴承以能转动的方式支承在转子支撑体8的中央孔中。转子支撑体8与电机壳体9固定连接或一体构造。未示出的叶轮固定安装在转子轴的输出端，因此能由电机驱动。通过电机带动叶轮高速旋转将蜗壳与蜗壳所形成密封腔内的液体输送到热管理系统的管路系统中。

在图1中还示出了处于蜗壳和电机壳体之间的蜗板5。蜗板5优选由PPS工程塑料注塑而成并且独立于蜗壳2和电机壳体9构造。但显然也可以考虑通过其他适当的材料制造蜗板，如其它塑料材料或金属、合金材料。其中，蜗板5整体上接纳在蜗壳2中并且被设置在蜗壳2和电机壳体9之间，举例来说的，蜗板5可以被夹紧在蜗壳2和电机壳体9之间，在蜗板5和蜗壳2之间形成有用于在此未示出的叶轮的工作腔。也就是说，蜗板侧的流道限定结构和蜗壳侧的流道限定结构共同形成供叶轮转动的工作腔以及用于使流体，尤其是使水流动的流道。具体而言，蜗板5通过蜗板侧的流道限定结构至少部分地在蜗板侧限定流道。蜗板侧的流道限定结构包括构造在蜗板的内周侧的、径向向内突出的环形突出部6和构造在蜗板5面朝蜗壳2一侧上的、轴向向外突出的薄壁结构。相应地，蜗壳侧的流道通过蜗壳面朝蜗板的端部处的相应流道限定结构限定。蜗壳侧的流道和蜗板侧的流道优选对称地设计，因此，在蜗板和蜗壳上的流道限定结构也相互对称地设计。

图2以立体视图单独示出了蜗板5的一种优选的结构。蜗板5在此构造成环形。在蜗板5面朝蜗壳的一侧设计有通过流道限定结构限定的流道10。该流道10从靠近出水口12的起点开始朝出水口12呈螺旋形地扩大。在图2可以看出部分形成流道限定结构的、朝蜗壳突出的薄壁结构。另外，在蜗板5面朝蜗壳的一侧还构造有形式为键槽的第一定位结构11，用于在装配时使蜗板5和蜗壳位置准确地定位和固定。这种第一定位结构11可以设计成任意形状配合的结构，例如定位销和定位孔，键和键槽等。

图3示出了蜗板面朝蜗壳那一侧的俯视图。由图3可以更加清晰地看出螺旋形的流道10的结构。

尽管没有示出，在蜗板5面对电机壳体9的一侧同样设计有与电机壳体相适配的轮廓和/或第二定位结构，用于在装配时使蜗板5相对于电机壳体9正确定位和固定。第二定位机构同样具有相互形状配合的结构。通过设置第二定位机构，还能避免在装配是发生错误。因为，第二定位机构在蜗板与电机壳体定位不正确的情况下无法相互接合。

图4示出了处于组装好的状态下的电子水泵的截面图。由图4可以清楚看出，蜗壳2借助于螺钉15与电机壳体9固定。蜗板5整体上接纳在蜗壳2中，并且由于蜗壳2与电机壳体9的固定连接而被夹紧在蜗壳2和电机壳体9之间。通过将蜗板以夹紧的方式固定在蜗壳和电机壳体之间(比如：蜗板可以通过过盈配合固定于蜗壳，再被蜗壳和电机壳体夹紧在这两者中间)，省略了连接固定构件，使得安装更加容易。另外，由于夹紧连接，可以在蜗壳上施加一定的压力，由此能在一定程度上通过蜗板本身的形变来补偿蜗壳、电机壳体和蜗板之间的配合缝隙，进一步确保叶轮工作腔的密封性。但是，也可以设想固定蜗板的其它可能的方式，例如蜗板可以与蜗壳嵌接或粘接或者通过固定元件连接。蜗板5在朝向电机壳体9的一侧与电机壳体的端面相匹配地设计，例如可以设计相应的定位结构。在朝向蜗壳2的一侧，蜗板5与蜗壳2共同限定出流道10。具体是，蜗板5上的流道限定结构13与蜗壳2上的对应的流道限定结构16一起限定出流道10。蜗板5上的流道限定结构13是朝蜗壳突出的薄壁结构。叶轮14固定在转子轴17伸入蜗壳2的端部上。在叶轮14的轮盘上形成有迷宫槽18，迷宫槽阻隔蜗壳进水口直接与蜗壳上出水口连通，从而防止回水效应，保证了从进水口进入的水能够最大限度地从出水口流出。另外，在叶轮14上还安装有叶轮镶嵌件19，以用于减少高压流体在密闭的叶轮工作腔中的湍流。以下简要描述根据本发明的电子水泵的工作原理。根据本发明的电子水平通常应用于各种热管理系统中，例如可以是车辆热管理系统或家用热管理系统。车辆热管理系统尤其是是新能源汽车的热管理系统，其包括电机回路、电池回路以及空调系统回路等。电子水泵作为动力源连接在热管理系统的管理系统中。当电子水泵工作时，叶轮高速运转，从进水口3流入的水在离心力的作用下被甩向周侧的流道10中，并且在流道10的引导下流向出水口12。

在此，流道10可以根据具体需求针对性地设计，例如根据所要求的流量和/或压力进行设计。如本领域技术人员已知的标准设计流道、大流量设计流道或高压设计流道，它们分别对应于中等流量和中等扬程的流域设计、大流量小扬程的叶轮和流域设计以及小流量大扬程的叶轮和流域设计。流道10通过在蜗板5和蜗壳2上的流道限定结构共同限定。可以通过计算机模拟、通过数学计算模型的计算或者实验来对流道限定结构的具体参数，如形状、尺寸和倾斜角度等进行针对性地设计。

整体而言，本发明通过将原本集成在电机壳体或其他部件上的流道提取出来作为一个独立的蜗板零件并通过与蜗壳、电机壳体的装配形成水泵工作所必需的密封腔，从而在保持电机部分设计不改变的情况下可匹配不同的水力部件设计，以满足各种各样的用户需求。同时通过采用通用化的、大批量生产的电机壳体，大大降低产品的制造成本。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的设计而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电子水泵，其特征在于，该电子水泵包括蜗壳和电机，蜗壳与电机壳体固定连接，在该蜗壳上设有进水口和出水口，所述电机水泵还具有蜗板，该蜗板独立于蜗壳和电机壳体构造，其中，所述蜗板整体上接纳在蜗壳中并且被设置在蜗壳和电机壳体之间，其中，在该蜗板上设计有用于形成流道的流道限定结构，在蜗板与蜗壳之间形成有用于叶轮的工作腔。

2.如权利要求1所述的电子水泵，其特征在于，构造在蜗板侧的流道限定结构与构造在蜗壳侧的配对流道限定结构关于叶轮的转动平面对称地设计。

3.如权利要求1或2所述的电子水泵，其特征在于，在蜗板面朝蜗壳的一侧上构造有第一定位结构，并且在蜗壳面朝蜗板的一侧上的对应位置处构造有第一配对定位结构。

4.如权利要求1或2所述的电子水泵，其特征在于，所述蜗板通过PPS工程塑料注塑而成。

5.如权利要求1或2所述的电子水泵，其特征在于，所述蜗壳和所述电机壳体通过至少一个螺纹连接结构相互连接，其中，在蜗壳和电机壳体之间的接合区域设有密封件。

6.如权利要求1或2所述的电子水泵，其特征在于，所述进水口和所述出水口相互正交地构造在蜗壳上，其中，进水口居中地设置蜗壳背离电机的端面上，而出水口沿切线方向设置在蜗壳的周侧。

7.如权利要求1或2所述的电子水泵，其特征在于，所述蜗板构造成环形，蜗板侧的流道限定结构包括成型在蜗板的内周侧的、径向向内突出的环形突出部和构造在蜗板面朝蜗壳一侧上的、轴向向外突出的薄壁结构。

8.如权利要求1或2所述的电子水泵，其特征在于，该蜗板在面朝电机的一侧的设有与电机壳体相适配的轮廓和/或第二定位结构。

9.一种热管理系统，该热管理系统具有用于输送流体的管路系统和至少一个根据权利要求1至8中的任一项所述的电子水泵。

10.一种车辆，其特征在于，该车辆包括至少一个根据权利要求9所述的热管理系统。

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