CN114060288B - 电动汽车电源热管理系统用电泵 - Google Patents

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Abstract

电动汽车电源热管理系统用电泵，包括：电动机，其轴向传动的叶轮于蜗室驱动泵液体；一环抱所述电动机柱面外周的腔体；内置在该腔体内加热所述泵液体的加热器；所述腔体连通蜗室及电泵的吐出口，所述蜗室输出的泵液体穿越该腔体经电泵的吐出口排出。该技术方案巧妙利用该电泵的电加热功能仅于寒冷环境启动且有完善的温度控制，因而打破电动机不宜靠近热结构以免受损的常规，设计对泵液体加热的腔体环抱于泵电动机柱面外周，使该电泵“T”字形的二侧空间得以利用，因而减少使用位置并便于实施高效率的流道设计，而电动机的温升仍可满足产品标准的要求，且有利于泵液体在寒冷环境下液体温度较低时可以利用电动机及其控制组件的发热而更快升温，因而缩短使用该电泵的设备的启动时间。

Description

电动汽车电源热管理系统用电泵
技术领域
本发明涉及电动汽车电源热管理系统用电泵，IPC分类可属于F04D13/06、F04D29/58或F04D29/40。
背景技术
在寒冷环境，电动汽车等设施中的动力电源热管理系统常以微型离心电泵驱动热流体提高电池的温度，以确保其电性能。该泵传统设计泵体径向尺寸需稍大而共轴的电动机径向尺寸可稍小，因而整体沿轴向呈“T”字形；且对泵液体电加热的结构通常位于泵体内。可参见中国专利文献CN101657137A和CN109154307B。现有技术该泵的使用位置需要减少。
有关术语和公知常识参见国家标准GB/T 33925.1《液体泵及其装置通用术语、定义、量、字符和单位第1部分：液体泵》和GB/T 7021《离心泵名词术语》、机械行业标准JB/T5415《微型离心电泵》、中国标准出版社1992年版《IEC电工电子标准术语词典》、机械工业出版社1983年或1997年版的《机械工程手册》和《电机工程手册》、机械工业出版社2014年版《泵理论与技术》、中国宇航出版社2011年版《现代泵理论与技术》、中国电力出版社2008年版《泵与风机》和化学工业出版社2011年版《电动汽车动力电源系统》。
发明内容
本发明的目的是提供电动汽车电源热管理系统用电泵，可比现有技术减少使用位置。本发明解决技术问题的技术方案是：电动汽车电源热管理系统用电泵，包括：电动机，其轴向传动的叶轮于蜗室驱动泵液体；还包括：一环抱所述电动机柱面外周的腔体；内置在该腔体内加热所述泵液体的加热器；所述腔体连通蜗室及电泵的吐出口，所述蜗室输出的泵液体穿越该腔体经电泵的吐出口排出。
该技术方案典型设计为：所述腔体为所述轴向的环柱形，由位于所述电动机二端的泵盖与泵体直接对接或经轴向环柱形的导流件连接，围合而成；所述加热器为筒状，沿所述轴向位于所述腔体的外周和内周之间，将该之间的空间分隔为分别直接连通蜗室或电泵的吐出口供所述泵液体穿越的二个流道：位于所述筒状内周的内周流道和位于所述筒状外周的外周流道，所述蜗室输出的泵液体穿越该二个流道经电泵的吐出口排出。该设计将用于加热的腔体环抱电动机柱面设置而且与蜗室或电泵的吐出口直接连通，特别在蜗室或电泵的吐出口位于电机同侧情况下，可以轴向最大限度地利用电泵“T”字形的二侧空间而减少使用位置；加热器将所述腔室分割为二个流道包围加热器，使加热器全表面对泵液体换热，因而提高热效率，同等功能可缩小电泵的体积而减少使用位置。
同时，该技术方案巧妙利用该电泵的电加热功能仅于寒冷环境启动且有完善的温度控制，因而打破电动机不宜靠近热结构以免受损的常规，设计对泵液体加热的结构环抱于泵电动机柱面外周，使该电泵“T”字形的二侧空间得以利用，因而减少使用位置并便于实施高效率的流道设计，而电动机的温升仍可满足产品标准的要求，且有利于泵液体在寒冷环境下液体温度较低时可以利用电动机及其控制组件的发热而更快升温，因而缩短使用该电泵的设备的启动时间。
其进一步设计之一是：所述内周流道与所述外周流道于所述泵盖和泵体至少其一连通。该设计以泵盖和泵体就近直连流道，简单可靠，且免除外接连通管，有利于缩小电泵的体积而减少使用位置。
其进一步设计之二是：所述内周流道或/和外周流道各设多道隔板，可以减少液流困气，进一步将各流道分隔为多段首尾依次连通供所述泵液体穿越的流道。使宽流道分隔为多段缩窄流道串联，有利于增加流速和热交换时间，因而增大传热系数，同等功能可缩小电泵的体积而减少使用位置。
上述典型设计更具体的方案为：所述加热器为圆筒形；所述导流件还包括：
——构成所述外周流道的外周流道套，是一内壁直径大于所述圆筒形的圆环柱形体，其内壁内柱面与所述圆筒形外柱面间隙相对，其间隙使用导热绝缘胶填充；构成所述内周流道的内周流道套，是一外壁直径小于所述圆筒形的圆环柱形体，其外壁外柱面贴于所述圆筒形内柱面；内周流道套的内柱面套于所述电动机柱面外周；
——所述内周流道沿圆周设有数道间隔的内周的隔板，将该内周流道分隔为数段螺旋形流道；所述外周流道沿圆周设有数道间隔的外周的隔板，将该外周流道分隔为数段螺旋形流道；所述内周的隔板和外周的隔板形状为螺旋形，所述数道各为3道，所述数段各为3段；
——所述内周的隔板与所述内周流道套一体成形，设置于所述内周流道套的内壁和外壁之间；所述外周的隔板与所述外周流道套一体成形，设置于所述外周流道套的内壁和外壁之间。
——所述内周流道的各段螺旋形流道的下游于所述腔体一端依次通往所述外周流道的各段螺旋形流道的上游，所述外周流道的各段螺旋形流道的下游于所述腔体另一端依次通往所述内周流道的各段螺旋形流道的上游；并且，上述全流程之一处连通为：其上游通往所述蜗室的输出口，下游通往所述电泵的吐出口；
——所述各段螺旋形流道于所述腔体一端的连通具体为：所述泵体具有端面，从该端面凸出环形的内壁及外壁，在内壁及外壁之间设有自所述端面凸出沿周向间隔分布的隔板，隔板、内壁、外壁、端面围合成数个通道，供所述内周流道的各段螺旋形流道的下游经过这些通道依次通往所述外周流道的各段螺旋形流道的上游，以折返流向；
——所述各段螺旋形流道于所述腔体另一端的连通具体为：所述泵盖具有端面、及从端面凸起形成的法兰和异形筋状隔板，法兰、端面及异形筋状隔板围合成数个通道，供所述外周流道的各段螺旋形流道的下游经过它们依次通往所述内周流道的各段螺旋形流道的上游；并且，其中二个通道分别作为上述全流程的进口通往所述蜗室，以及作为上述全流程的出口通往所述电泵的吐出口。
实验表明，该更具体的方案具有最佳的传热系数且流阻较小，同等功能可大大缩小电泵的体积而减少使用位置，且结构紧凑坚固，便于批量生产。
该更具体的方案还可以有若干变形结构，其制造各有特点，仍有较佳传热系数和流阻较小，同等功能可明显缩小传统电泵的体积而减少使用位置。
各具体设计的技术方案和效果，详见具体实施方式。
附图说明
图1是本发明实施例1电动汽车电源热管理系统用电泵的立体图；
图2是图1电泵的分解图；
图3是图1电泵的加热组件主体分解图；
图4是图1电泵的加热组件主体立体图(仰视方向)；
图5是图1电泵的加热组件主体仰视图；
图6是图5的E-E剖视图；
图7是图6的局部放大图Ⅰ；
图8是图1电泵的泵体立体图；
图9是图1电泵的泵体俯视图；
图10是图9的一个截面示意图；
图11是图1电泵的内隔水套立体图；
图12是图1电泵的内隔水套的一个截面示意图；
图13是图15的D-D剖面图；
图14是图1电泵的泵盖立体图(仰视方向)；
图15是图1电泵的泵盖仰视图；
图16图19的A-A旋转剖视图；
图17图16的局部放大图Ⅲ；
图18图16的局部放大图Ⅳ；
图19是图1电泵的俯视图；
图20是图1电泵的半剖主视图；
图21是图20的局部放大图Ⅱ；
图22是图19的Z方向的加热及换向流道分解示意图(泵盖仰视方向，加热组件主体和泵体俯视方向)；
图23是图19的X、Y、Z方向的B-B、C-C流道剖视立体示意图(分别剖除内、外周流道套外壁)，图23也是图46的X、Y、Z方向的B-B、C-C流道剖视立体示意图(分别剖除筒状加热器、泵盖的外周壁)；
图24是本发明实施例2电动汽车电源热管理系统用电泵的立体图；
图25是图24电泵的另一方位立体图；
图26是图24方位的电泵分解图；
图27是图25方位的电泵分解图；
图28是图24电泵的主剖视图；
图29是图24电泵的俯视图；
图30是图24电泵的仰视图；
图31是图24电泵沿环形流道圆周展开剖视示意图；
图32是本发明实施例3电动汽车电源热管理系统用电泵的立体示意图；
图33是图32电泵的分解示意图；
图34是图32电泵的加热组件主体分解示意图；
图35是图32电泵的加热组件主体立体示意图(仰视方位)；
图36是图32电泵的加热组件主体仰视示意图；
图37是图36的F-F剖视示意图；
图38是图32电泵的泵体立体示意图；
图39是图32电泵的泵体俯视图；
图40是图39的G-G剖视示意图；
图41是图32电泵的内隔水套立体示意图；
图42是图32电泵的内隔水套的一个截面示意图；
图43是图32电泵的泵盖立体示意图(仰视方位)；
图44是图32电泵的泵盖仰视示意图；
图45是图44的H-H剖面示意图；
图46是图32电泵的俯视示意图；
图47是图46的J-J剖视示意图；
图48是图46的K-K剖视示意图；
图49是图46的Z方向的加热及换向流道分解示意图(泵盖仰视方位，加热组件主体和泵体俯视方位)；
图50是本发明实施例3的加热组件另一变形设计的剖视示意图。
附图标记：
100加热组件主体，
110内周流道套，111内壁，1111外止口，112外壁，113端面，1131通孔，1132圆台，114内周的隔板，1141首端，1142尾端；
120筒状加热器，121电加热膜，122导线，1201外表面，1202内孔表面，1203导热硅脂，1204导热绝缘胶，1205平面密封胶；
130外周流道套，131内壁，132外壁，1321外止口，133端面，134外周的隔板，1341首端，1342尾端，135法兰，1351密封槽，1352O形圈；
200叶轮转子组件，转子210，叶轮220；
2030电动机；
300定子组件，301导热填料；
400控制组件，410PCB板组件，420功率元件，430电容；
500泵壳组件，
510泵盖，511吸入口，512吐出口，513隔板，514进口，515出口，516法兰，518端面；
520内隔水套，521转子腔壁，522外圆筒，5221环形密封槽，5222密封圈；
530泵体，531端面，5311沉头通孔，5312圆台，532外壁，5321内止口，533内壁，5331内止口，534隔板；
540后盖；
600腔室流道系统，
610内周流道，611、612、613三段内流道；
620腔室；
630外周流道，631、632、633三段外流道；
650叶轮腔室，651吸入室，652蜗室，653转子腔室；
660定子腔室；
670控制腔室；
681、682、683、691、692换向流道。
9100加热组件主体，
9110导流壳体，9111内环，9112环形隔板，9113纵隔板；
9120筒状加热器；
9101橡胶密封环；
9200叶轮转子组件，9210转子，9220叶轮；
92030电动机；
9300定子组件；
9400控制组件；
9500泵壳组件；
9510泵盖，9511吸入口，9516法兰，9517环形卡槽，9518端面，9519环形中壁；
9530泵体，9531转子腔壁，9532定子腔壁，9533环形台阶，9534环形端面，9535环形卡槽，9536吐出口，9537外壳，9538环形密封槽，9539法兰；
9540后盖；
9600腔室、流道系统；
9610环形加热流道；
9650叶轮腔室，9651吸入室，9652蜗室，9653转子腔室；
9660定子腔室；
9670控制腔室；
8100加热组件主体；
8110内周流道套，8111内壁，8114内周的隔板；
8120筒状加热器，8122导线；
8130外周流道套，8131内壁，8133端面，8134外周的隔板，8136出线槽口；
8140隔环；
8400控制组件；
8500泵壳组件；
8510泵盖，8513隔板，8517外周壁，8518端面；
8520内隔水套；
8530泵体，8531端面，8532外壁，8533内环，8535凸环，8534隔板；
8540后盖。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。术语上游特指流程中相对地更接近源头的部分，与源头和中游并无严格的分界；下游特指流程中相对地更接近出口的部分，与中游及出口并无严格的分界。可参考上海辞书出版社2000年版《辞海》。
本文所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，不是旨在限制本发明。
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
本实施例为电动汽车电源热管理系统用电泵，属离心式屏蔽电泵，如图1、2、16所示，包括设有筒状加热器的加热组件主体100、叶轮转子组件200、电泵电动机的定子组件300、控制组件400、泵盖510、内隔水套520、泵体530、后盖540。通过泵盖510、加热组件主体100、泵体530围合形成供泵液体穿越进行热交换的腔体，该腔体环抱所述电动机定子组件柱面外周，所述加热器位于该腔体的外周和内周之间，将该之间的空间分隔为供所述泵液体穿越的二个流道：内周流道610、外周流道630；泵盖510盖合内隔水套520形成叶轮腔室650，叶轮腔室650包括吸入室651、蜗室652、下沉的转子腔室653；加热组件主体100与内隔水套520围合形成定子腔室660。其中叶轮转子组件200包括叶轮210、转子220，定子组件300磁耦合驱动转子220旋转组成电动机2030，驱动叶轮210旋转输出泵液体。以下为各部分的具体设计：
加热组件主体100：
如图3-7所示，加热组件主体100包括沿电动机轴向环绕轴线的圆环柱形的内周流道套110、圆环柱形的外周流道套130和圆筒形的筒状加热器120。
内周流道套110成形有内壁111和外壁112，内壁111下端设有外止口1111，外壁112下端向外水平延伸为端面113，端面113圆周均布地向下突出开有通孔1131的三个圆台1132。
外周流道套130成形有内壁131和外壁132，内壁131上端向内水平延伸为端面133，外壁132上端向外延伸为开有环形的密封槽1351的法兰135，外壁132下端设有外止口1321。
筒状加热器120基材为不锈钢、铝或铜材等金属薄圆管，外表面1201覆盖绝缘的薄层电加热膜121引出导线122，优选在其内孔表面1202涂覆导热硅脂1203供贴合面导热。
将内孔表面1202紧贴外壁112套入内周流道套110，导线122从通孔1131向下穿出；再将外周流道套130同轴套设在内周流道套110外周，此时外周流道套的内壁131下端与内周流道套的端面113贴合，外周流道套的端面133与内周流道套的外壁112上端贴合，贴合面涂有平面密封胶(图中未示出)，内壁131具有间隙地环绕筒状加热器120，这样组合形成加热组件主体100。其中，外壁112、端面113、内壁131、端面133围合成环柱形的腔室620，容纳筒状加热器120。
泵体530：
如图8-10所示，泵体530成形有大致呈环形的端面531、从该端面凸出环形的内壁533及外壁532，在内壁533及外壁532之间设有自所述端面凸出三道沿周向间隔分布的隔板534，端面531圆周均布地向上突出设有沉头通孔5311的三个圆台5312，其与内周流道套110下端面113上三个圆台1132配装。优选地，见图6、10所示，在外壁532上端设有与外周流道套的外止口1321相配的内止口5321，在内壁533上端设有与内周流道套外止口1111相配的内止口5331。内周流道套110的内壁外止口1111和外周流道套130外壁外止口1321粘涂平面密封胶后，再分别与泵体530的内壁内止口5331和外壁内止口5321套合并通过螺栓紧固。同时见图7、10、20、21所示，内周流道套的端面113的圆台1132端面粘涂平面密封胶后套入泵体530的沉头通孔5311，该孔向下穿出导线122并灌入导热绝缘胶1204密封绝缘。优选保留至少一对未穿出导线的通孔5311和1131作为灌胶孔，向其内注入导热绝缘胶1204填充腔室620的所有空隙以供导热。
内隔水套520：
见图11、图12所示，内隔水套520成形有下端封闭上端开口的圆筒状转子腔521容纳转子210，上端开口向外扩大延伸为大致的圆形台阶面，该台阶面外周向下折返延伸为开有环形密封槽5221的外圆筒522，见图16-18，将内隔水套520同轴套设于内周流道套110内，外圆筒522贴合内周流道套110内壁111，通过环形密封槽5221中的O形圈5222密封，围合形成定子腔室660容纳定子组件300和部分控制组件400的元器件，套入定子腔室660的定子组件300外周表面紧贴内周流道套内壁110，二者之间的间隙灌入环氧树脂固定。
泵盖510：
见图13-15所示，泵盖510具有端面518及从端面外缘凸起形成外周壁的法兰516和隔板513，还成形有泵的吸入口511和吐出口512、加热流道的进口514和出口515，所述隔板513是异形隔板，适配于加热流道组件100内、外周的隔板114、134和端面133、内壁111的位置贴合布置即可，法兰516盖合外周流道套130的法兰135并通过外周螺栓紧固。
加热流道：
电泵安装后，内周流道套的内壁111、外周流道套的外壁132、泵盖510、泵体530围合形成容置筒状加热器120的腔体，所述筒状加热器内孔表面1202紧贴内周流道套的外壁112套入内周流道套110，将该腔体分隔为供泵液体穿越的二个流道：位于筒状加热器120内周的内周流道610和位于筒状加热器120外周的外周流道630。
如图22、图23所示，位于泵盖510的加热流道的进口514连通蜗室652，加热流道的出口515连通电泵的吐出口512。
内周流道套110的内壁111和外壁112之间沿圆周均布成形有三道间隔大致120°的右螺旋形的内周的隔板114，每一内周的隔板114首端1141起始于内壁111和外壁112的上端，与泵盖510的隔板513贴合，尾端1142终止于内壁111和外壁112的下端，与泵体530的隔板534贴合，首尾两端1141、1142各自圆周间隔大致120°，三道内周的隔板114将环形的内周流道610分隔为三段右螺旋形的内流道611、612、613；
外周流道套130的内壁131和外壁132之间沿圆周均布成形有三道间隔大致120°的左螺旋形的外周的隔板134，旋向和内周的隔板114相反，每一外周的隔板134首端1341起始于内壁131和外壁132的下端，与泵体530的隔板534贴合，尾端1342终止于内壁131和外壁132的上端，与泵盖510的隔板513贴合，首尾两端1341、1342各自圆周间隔大致120°，三道外周的隔板134将环形的外周流道630分隔为三段左螺旋形的外流道631、632、633；
内流道611沿内壁111、外壁112向上延伸，其首端连接加热流道进口514再与蜗室652连通，以获得蜗室652经加热流道的进口514输出的泵液体；
内流道611沿内壁111、外壁112向下延伸，外流道631沿内壁131、外壁132向下延伸，汇合连通由泵体530的端面531、隔板534、内壁533、外壁532围合而成的换向流道681；
内流道612沿内壁111、外壁112向下延伸，外流道632沿内壁131、外壁132向下延伸，汇合连通由泵体530的端面531、隔板534、内壁533、外壁532围合而成的换向流道682；
内流道613沿内壁111、外壁112向下延伸，外流道633沿内壁131、外壁132向下延伸，汇合连通由泵体530的端面531、隔板534、内壁533、外壁532围合而成的换向流道683；
外流道631沿内壁131、外壁132向上延伸，内流道612沿内壁111、外壁112向上延伸，汇合连通由泵盖510的外周壁法兰516、端面518及其异形隔板513围合而成的换向流道691；
外流道632沿内壁131、外壁132向上延伸，内流道613沿内壁111、外壁112向上延伸，汇合连通由泵盖510的外周壁法兰516、端面518及其异形隔板513围合而成的换向流道692；
外流道633沿内壁131、外壁132向上延伸连接位于泵盖的加热流道的出口515，再与泵的吐出口512连通。
总体的液流连通路径依次为：液体由泵盖吸入口511经旋转的叶轮导入蜗室652升压——通过泵盖上的流道进口514进入内流道611——通过换向流道681进入外流道631——通过换向流道691进入内流道612——通过换向流道682进入外流道632——通过换向流道692进入内流道613——通过换向流道683进入外流道633——最后流入泵盖上的流道出口515再通过电泵的吐出口512排出。
液体流经环绕腔室620和筒状加热器120布置的内周流道610及外周流道630，实现与筒状加热器120内外全表面热交换，液体得到升温。而且内周流道610及外周流道630被分隔为内外各三道圆周均布的螺旋形流道611、612、613和631、632、633，经上下端换向流道681、691、682、692、683顺序连通，增加到约6倍流程长度的换热管路，而且螺旋形的斜流道比轴向直流道管路长度增加1.3～1.5倍，在流速基本不变的情况下，泵液体与筒状加热器120热交换时间延长7～9倍，极大地提高了热交换效率。
在上述实施例的设计上，内外周的隔板114和134可以圆周均布，也可以不均布；右螺旋的内周的隔板114也可以是左螺旋，左螺旋的外周的隔板134也可以是右螺旋，只要114、134内外周的隔板旋向相反即可实现流道611、631、612、632、613、633首尾连通。螺旋隔板首尾两端1141和1142、1341和1342圆周间隔可以是120°，也可以是其它角度，首尾端可以是螺旋端部，也可以是隔板在螺旋端部再过渡为直线、弧线的端部起始和终止。
在其它变形设计中，内、外周流道也可以分隔为其它数量的螺旋形流道，如内外各两道圆周均布的螺旋形流道，经上下端换向流道顺序连通，所增加的加热管路减少，仅增加到约4倍加热管路，水流流阻减少，有利于降低电动机功率；内、外周流道各自也可以不再分隔更窄的流道，省去相应的隔板，结构和工艺均简单，依然可以经下端换向流道顺序连通流道进口514——内周流道610——换向流道——外周流道630——流道出口515；再如内、外周流道还可以分隔为内外各四道圆周均布的螺旋形流道，经上下端换向流道顺序连通，进一步增加加热管路，增加到约8倍，液流与筒状加热器120热交换时间进一步延长，热交换效率进一步提高，但增大了液流流阻，电动机功率需要提高一些。
本实施例通过上述布置，环绕电动机定子外周柱面围合形成环柱形的腔体，供泵液体穿越，该腔体内置有筒状加热器。其中，外周流道630、筒状加热器120、内周流道610依次包绕组合成加热组件100，加热组件100包绕电动机的定子300，定子300包绕转子210，各组件大致同轴地从外而内顺序布置，巧妙利用了电动汽车电源热管理系统中电泵的电加热功能仅于寒冷环境启动且有完善的温度控制，因而打破电动机不宜靠近热结构以免受损的常规，让内置加热器供泵液体穿越的腔体环绕于电动机柱面，使该电泵“T”字形的二侧空间得以利用，因而减少使用位置并便于实施高效率的流道设计，而电动机的温升仍可满足产品标准的要求，特别是减少了传统电泵加热结构占用的轴向空间。另外由于加热流道上游连通蜗室，液流经蜗室形成高压势能后再流入加热流道，提高了额定流量下的扬程。
容置筒状加热器的腔室内外周和上下端都被热交换流道及其换向流道包围，提高了热交换的效率，避免了筒状加热器的部分热量向泵体内外的耗散，有利于节省能源。
进一步地，内隔水套520和泵体530可以一体注塑成形，这样定子腔室与叶轮腔室、加热流道完全隔离，无需设置O形圈5222和止口1111/5331密封结构。
在其它实施例中，如采用外转子电动机，内周流道套的内壁111围合形成的定子腔室相应变为容纳电动机的转子，定子被转子包绕，位于电动机中心。
实施例2
本实施例的电泵，如图24-27所示，包括加热组件主体9100、叶轮转子组件9200、电泵电动机的定子组件9300、控制组件9400、泵盖9510、泵体9530、后盖9540。其中叶轮转子组件9200包括叶轮9210、转子9220，定子9300磁耦合驱动转子9220旋转组成电动机92030。以下为各部分的具体设计：
加热组件主体9100
如图26、27所示，加热组件主体9100包括导流壳体9110、筒状加热器9120和橡胶密封环9101。筒状加热器9120基材为不锈钢、铝或铜材等金属薄圆管，外表面覆盖绝缘的薄层电加热膜。导流壳体9110注塑成形，主体为筒状的内环9111，该内环外表面径向延伸有三条带缺口的环形隔板9112和一条纵隔板9113，分隔形成首尾依次相连的四层环形加热流道9610。筒状加热器9120内孔套设导流壳体9110，上下两端包覆套入设有环形槽的橡胶密封环9101，组合成加热组件主体9100，液流与筒状加热器9120内孔表面直接接触，热交换效率极高。
本实施例电泵的整体装配
如图26-28所示，泵体9530中心形成下端封闭上端开口的圆筒状转子腔壁9531，转子腔壁9531上端开口向外扩大延伸为大致的圆形台阶面，该台阶面外周向下折返延伸为开口朝下的定子腔壁9532形成定子腔室9660容纳定子组件9300，定子腔壁9532外壁上端设有环形台阶9533，下端开口向外延伸为大致呈环形的端面9534，端面9534外周设有环形卡槽9535用于卡入筒状加热器9120，端面9534下侧成形有泵的吐出口9536朝下，端面9534上下两侧避开泵的吐出口9536延伸为泵的外壳9537，外壳9537上端向外延伸为设有环形密封槽9538的法兰9539，外壳9537下侧包围成控制腔室9670容纳控制组件9400。
加热组件主体9100套入泵体9530，泵体9530从下端封闭环形加热流道9610，套有橡胶密封环9101的筒状加热件9120下端卡入泵体9530的卡槽9535密封，导流壳体9110的内孔同轴紧贴套入泵体9530的定子腔壁9532。
泵盖9510大体为一端具有端面9518而另一端敞开的筒状体，筒体上端成形有与筒体内腔相通的泵的吸入口9511，筒体外缘下端设有法兰9516，筒体内缘设有环形卡槽9517，端面9518向下成形凸出具有开口的环形中壁9519，通过法兰9516盖合泵体9530的法兰9539并通过外周螺栓紧固，通过环形密封槽9538中设置O形圈密封泵体并从上端围合加热流道9610，通过环形卡槽9517卡入套有橡胶密封环9101的筒状加热器9120上端密封，筒状加热器9120和加热流道9610一同被围合。同时，泵盖9510的端面9518及其环形中壁9519盖合泵体9530的定子腔外壁环形台阶9533形成叶轮腔室9650，叶轮腔室9650包括吸入室9651、蜗室9652、下沉的转子腔室9653，容纳由叶轮9220和转子9210组合成的叶轮转子组件9200，蜗室9652中被叶轮9220驱动的泵液体经环形中壁9519的开口，流入加热流道9610。
泵体9530的外壳9537的下侧部分围合成控制腔室9670装入控制组件9400，通过后盖9540盖合密封。
导流壳体9110的环形隔板9112、纵隔板9113与泵体9530的端面9534、筒状泵盖9510的端面9518及其环形中壁9519、筒状加热器9120共同围合形成流向往复的四层环形的加热流道9610，从泵上端吸入口9511进入的液流经叶轮9220加压后由蜗室9652泵入加热流道9610，经筒状加热器9120加热后，朝下往泵的吐出口9536排出，液流与筒状加热器9120的管壁直接接触，热阻大大减少，热交换效率高。而且，与一条纵向流道相比，多层加热流道流程增长数倍，进一步提高了导热效率，但流阻有所增加，流量略有下降。
本实施例通过上述布置，泵体9530与泵盖9510围合形成环柱形的腔体，环绕电动机定子外周柱面，供泵液体穿越，该腔体内置有筒状加热器及筒状加热器9120环绕的导流壳体9110，导流壳体9110的内环9111套入泵体9530的定子腔壁9532，定子腔室9660内置电动机的定子9300，定子9300环绕转子9210，各组件大致同轴地从外而内顺序布置，巧妙利用了电动汽车电源热管理系统中电泵的电加热功能仅于寒冷环境启动且有完善的温度控制，因而打破电动机不宜靠近热结构以免受损的常规，让内置加热器供泵液体穿越的腔体环绕于电动机柱面，使该电泵“T”字形的二侧空间得以利用，因而减少使用位置并便于实施高效率的流道设计，而电动机的温升仍可满足产品标准的要求，特别是减少了传统电泵加热结构占用的轴向空间。另外由于加热流道上游连通蜗室，液流经蜗室形成高压势能后再流入加热流道，提高了额定流量下的扬程。
在其它变形设计例中，导流壳体可在其筒壁内表面向轴心径向延伸出环形隔板，在环形隔板的内周柱面套设筒状加热器形成加热组件主体，筒状加热器套入泵体的定子腔壁，盖合泵盖形成容置筒状加热器的腔体，也可实现内置加热器的腔体包绕电动机柱形体外周，达到节省轴向空间，寒冷环境时高效导热的有益效果；另外导流壳体的筒状体内壁外表面也可以轴向延伸数条上下交错开设有缺口的轴向隔板，将所述腔体分隔形成上下首尾依次连通的加热流道，加热流道流程增长数倍，提高了热交换效率。
实施例3
本实施例的电泵是实施例1的变形设计，主要设计的差异在于加热组件主体、泵盖、泵体的安装、配合结构等。如图32、33、47所示，电泵同样包括加热组件主体8100、叶轮转子组件200、电泵电动机的定子组件300、控制组件8400、泵盖8510、内隔水套8520、泵体8530、后盖8540。以下为各部分的具体设计：
加热组件主体8100：
如图34-37所示，加热组件主体8100同样包括环柱形的内周流道套8110、环柱形的外周流道套8130、筒状加热器8120和设于加热组件下端的隔环8140。
内周流道套8110的本体为中空筒体，筒体壁为内壁8111，内壁8111下端设有缺口和3道均布的轴向凹槽，沿内壁外周表面均布成形有三道间隔大致120°的右螺旋形的内周的隔板8114，其首端1141位于内壁8111上端，螺旋形右旋延伸至内壁8111下端形成尾端1142，起隔离导流作用。
外周流道套8130的本体为中空筒体，筒体壁为内壁8131，内壁8131上端向内水平延伸出端面8133，下端成形有出线槽口8136，沿内壁8131的外周均布成形有三道间隔大致120°的左螺旋形的外周的隔板8134，其首端1341位于内壁8131下端，螺旋形左旋延伸至内壁8131上端形成尾端1342起到隔离导流作用。
筒状加热器8120基材同样为不锈钢、铝或铜材等金属薄圆管，外表面覆盖绝缘的薄层电加热膜121引出导线8122。
在外周流道套8130的端面8133下表面涂覆平面密封胶后迎合套入筒状加热器8120上端面，加热器8120筒状的外柱面与外周流道套8130的内壁8131相迎，与外周流道套8130的端面8133围合成一端开口环柱形间隙状的腔室620，导线8122对准出线槽口8136向下穿出，注入导热绝缘胶1204填充腔室620以供导热和密封电加热膜121，再用端面涂覆有平面密封胶的隔环8140盖合该腔室，导线8122贯穿隔环8140的出线孔。最后将内周流道套8110套设在筒状加热器8120内孔，这样，组成加热组件主体8100。
隔环8140采用金属材料，用于封闭腔室620，也可以采用塑料材料以降低成本。
筒状加热器的形状可以采用适合工业生产的各种形状，如圆形、椭圆形、方形等，本实施例优选采用圆形筒状体。
泵体8530：
如图38-40所示，泵体8530成形有大致呈环形的端面8531，端面8531的外边缘向下延伸出作为外法兰的外壁8532，端面8531向上延伸出内环8533及在内环8533外围的凸环8535，端面8531上还设有螺纹孔用于紧固加热组件主体8100，内环8533外表面成形有1个凸起和3个均布的轴向凸筋，内环8533和凸环8535之间设有隔板8534连接，起隔离导流作用。
内隔水套8520如图41、42所示，其功能结构与实施例1的内隔水套520大致相同，在此不再赘述。
泵盖8510：
见图43-45所示，泵盖8510大体为一端具有端面8518而另一端敞开的筒状体，筒状体外周成形有与筒状体内腔相通的吐出口512，筒状体上端设有与筒状体内腔相通的吸入口511，与吸入口511连通的加热流道的进口514，与吐出口511连通的加热流道的出口515，从端面8518外沿轴向伸出的筒状外周壁8517向下延伸并在其下端设有法兰，用于盖合并紧固泵体8530，端面8518具有凸起的异形筋，形成隔板8513，起隔离导流作用。
电泵的装配如图33、47、48、49所示，加热组件主体8100套装泵体8530，其中内周流道套的内壁8111套合泵体内环8533，内壁8111下端的缺口与内环8533外表面的凸起卡合，3个凹槽与3个凸筋卡合，外周流道套8130与隔环8140的螺栓通孔对齐泵体8530的螺纹孔并用螺栓紧固。然后依次装入定子组件300、内隔水套8520、叶轮转子组件200，最后套装入泵盖8510并用螺栓紧固于泵体外壁8532的法兰。这样，泵盖8510的端面8518、外周壁8517和泵体8530的端面8531、内环8533使泵盖和泵体轴向直接对接，围合形成容置筒状加热器8120的环柱形的腔体，筒状加热器套设于所述外周流道套8130的内壁8131内周将该腔体分隔为供所述泵液体穿越的二个流道：位于筒状加热器内周的内周流道610和位于筒状加热器外周的外周流道630。
其中，加热流道：
——如图49、23所示，加热流道所在空间位置、导流流线上下游连通方式与实施例1相同，区别在于围合加热流道的围栏结构所属零件不同，即制造、安装结构不同：实施例1中围合形成内流道611、612、613的螺旋形的内周的隔板114和外壁112都成形于内周流道套110，围合形成外流道631、632、633的螺旋形的外周的隔板134和外壁132都成形于外周流道套130；本实施例中围合形成内流道611、612、613的螺旋形的内周的隔板8114成形于内周流道套8110，实施例1内周流道套的外壁112在本实施例被筒状加热器8120代替，这样，螺旋形的内周的隔板8114和筒状加热器8120允许存在间隙，方便安装，而且筒状加热器8120直接与液体接触，导热效率高，无需经实施例1的内周流道套的外壁112间接导热，内周流道套8110可以采用塑料不用导热金属制造，降低制造成本。围合形成外流道631、632、633的螺旋形的外周的隔板8134成形于外周流道套8130，实施例1的外周流道套的外壁132被成形于泵盖8510上的外周壁8517代替，这样制造工艺性好，省却了一套法兰紧固结构，泵盖8510的外周壁8517内周直接套设外周流道套(8130)环柱形的外柱面即外周的隔板8134外周。实施例1围合换向流道681、682、683的泵体530的端面531、隔板534、内壁533、外壁532在本实施例替换为泵体8530的端面8531、隔板8534、内环8533、凸环8535；实施例1围合换向流道691、692的泵盖510的外周壁法兰516、端面518及其异形筋状隔板513在本实施例替换为泵盖8510的外周壁8517、端面8518及其异形筋状隔板8513。
作为本实施例的变形设计，围合形成内流道611、612、613的螺旋形的内周的隔板8114可以固结或成形于泵体8530的内环8533，也可以固结或成形于内隔水套8520向下延伸的外圆筒522，内环8533或外圆筒522成为内周流道610的内壁。这样，省却了零部件内周流道套8110。
在其它变形设计例中，螺旋形的内外周的隔板8114、8134也可以改为直条形，只要能起到实施例1流道611、612、613、631、632、633的围栏和导流作用即可，内周的隔板8114可以和内周流道套8110分开成形，再通过焊接或铆接或卡接加以固接即可，外周的隔板8134可以和外周流道套8130分开成形，再通过焊接或铆接或卡接加以固接。
在其它变形设计例中，还可以将筒状加热器8120一端的外周套入O形圈，一同作为嵌件放入注塑模具，一体注塑成形制成外周流道套8130，筒状加热器位于所述外周流道套的内壁8131内周，该外周流道套和筒状加热器因而紧密贴合而去除了之前所述环柱形的腔室620，且无需填充导热绝缘胶，制造工艺性更好且消除了该腔室的热阻，外周流道套8130由金属替换为塑料，宜选用导热性能好的塑料。
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描述的方位或位置关系，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，例如实施例中适合环抱圆柱形电机的圆环柱形最紧凑，若所环抱电机柱面为棱柱，最好改为如圆角矩形等非圆的环柱形，发热器也最好为类似非圆的筒形。这些都属于本发明的保护范围。

Claims (21)

1.电动汽车电源热管理系统用电泵，包括：电动机，其轴向传动的叶轮于蜗室驱动泵液体；其特征在于：还包括：
一环抱所述电动机柱面外周的腔体，内置在所述腔体内加热所述泵液体的加热器；
所述腔体为所述轴向的环柱形，由位于所述电动机二端的泵盖与泵体直接对接或经轴向环柱形的导流件连接，围合而成；
所述加热器为筒状，沿所述轴向位于所述腔体的外周和内周之间，将所述腔体的外周和内周之间的空间分隔为分别直接连通蜗室或电泵的吐出口供所述泵液体穿越的二个流道：位于所述筒状内周的内周流道(610)和位于所述筒状外周的外周流道(630)；
所述蜗室输出的泵液体穿越该二个流道经电泵的吐出口排出。
2.根据权利要求1所述电泵，其特征在于：所述内周流道(610)与所述外周流道(630)于所述泵盖和泵体至少其一连通。
3.根据权利要求2所述电泵，其特征在于：所述内周流道或/和外周流道各设多道隔板，将各流道分隔为多段首尾依次连通供所述泵液体穿越的流道。
4.根据权利要求3所述电泵，其特征在于：
——所述内周流道(610)沿圆周设有数道间隔的内周的隔板(114；8114)，将内周流道(610)分隔为数段螺旋形的流道；
——所述外周流道(630)沿圆周设有数道间隔的外周的隔板(134；8134)，将外周流道(630)分隔为数段螺旋形的流道；
——所述内周流道(610)的各段螺旋形流道的下游于所述腔体一端依次通往所述外周流道(630)的各段螺旋形流道的上游，所述外周流道(630)的各段螺旋形流道的下游于所述腔体另一端依次通往所述内周流道(610)的各段螺旋形流道的上游；并且，上述全流程之一处连通为：其上游通往所述蜗室，下游通往所述电泵的吐出口。
5.根据权利要求4所述电泵，其特征在于：所述加热器为圆筒形；所述导流件包括：
——构成所述外周流道(630)的外周流道套(130)，是一内壁(131)直径大于所述圆筒形的圆环柱形体，其内壁内柱面与所述圆筒形外柱面间隙相对；
——构成所述内周流道(610)的内周流道套(110)，是一外壁(112)直径小于所述圆筒形的圆环柱形体，其外壁(112)外柱面贴于所述圆筒形内柱面；
——所述内周流道套(110)的内柱面套于所述电动机柱面外周。
6.根据权利要求5所述电泵，其特征在于：所述间隙使用导热绝缘胶(1204)填充。
7.根据权利要求5所述电泵，其特征在于：
——所述内周的隔板(114)与所述内周流道套(110)一体成形，设置于所述内周流道套(110)的内壁(111)和外壁(112)之间；
——所述外周的隔板(134)与所述外周流道套(130)一体成形，设置于所述外周流道套(130)的内壁(131)和外壁(132)之间。
8.根据权利要求5所述电泵，其特征在于，所述各段螺旋形流道于所述腔体一端的连通具体为：
——所述泵体(530)朝向所述腔体的端面(531)的内沿、外沿各朝所述腔体轴向凸出环形的内壁(533)、外壁(532)，在该内壁(533)、外壁(532)之间自所述端面(531)轴向凸出数道沿周向间隔分布的隔板(534)，所述内壁(533)、外壁(532)于端面(531)围成的环形槽被该数道隔板(534)分隔成数个通道，覆盖于所述腔体一端，供所述内周流道(610)的各段螺旋形流道的下游依次经过该数个通道，通往所述外周流道(630)的各段螺旋形流道的上游。
9.根据权利要求5所述电泵，其特征在于，所述各段螺旋形流道于所述腔体另一端的连通具体为：
——所述泵盖(510)朝向所述腔体的端面(518)具有朝所述腔体轴向凸起的法兰(516)和位于法兰内的数道异形筋状隔板(513)，所述泵盖(510)的法兰(516)、端面(518)及异形筋状隔板(513)围合成数个通道，覆盖于所述腔体另一端，供所述外周流道(630)的各段螺旋形流道的下游依次经过该数个通道，通往所述内周流道(610)的各段螺旋形流道的上游；并且，其中二个通道分别作为上述全流程的进口(515)通往所述蜗室，以及作为上述全流程的出口(514)通往所述电泵的吐出口。
10.根据权利要求4所述电泵，其特征在于：所述泵体(8530)朝向所述腔体的端面(8531)沿轴向凸起环形的内环(8533)，所述泵盖(8510)朝向所述腔体的端面(8518)的外沿轴向伸出筒状的外周壁(8517)，所述腔体具体由所述泵盖(8510)的端面(8518)、外周壁(8517)和所述泵体(8530)的端面(8531)、内环(8533)沿轴向对接围合而成。
11.根据权利要求10所述电泵，其特征在于：还包括环柱形的内周流道套(8110)和环柱形的外周流道套(8130)组成的导流件，该内周流道套(8110)的内壁(8111)套设于泵体(8530)的内环(8533)外周，该外周流道套(8130)环柱形的外柱面套设于泵盖(8510)的筒状外周壁(8517)内周，所述加热器(8120)为圆筒形，位于所述外周流道套(8130)的内壁(8131)内周。
12.根据权利要求11所述电泵，其特征在于：所述加热器(8120)作为嵌件，一体注塑成形于外周流道套(8130)。
13.根据权利要求11所述电泵，其特征在于：所述加热器(8120)圆筒形的外柱面与所述外周流道套(8130)的内壁(8131)相迎，与外周流道套(8130)的端面(8133)围合成一端开口的环柱形腔室(620)，该腔室(620)内填充导热绝缘胶(1204)。
14.根据权利要求11所述电泵，其特征在于：
——所述内周的隔板(8114)与所述内周流道套(8110)一体成形，设置于所述内周流道套(8110)的内壁(111)和所述圆筒形之间；
——所述外周的隔板(8134)与所述外周流道套(8130)一体成形，设置于所述外周流道套(8130)的内壁(131)和所述泵盖(8510)的筒状外周壁(8517)内周之间。
15.根据权利要求11所述电泵，其特征在于，所述各段螺旋形流道于所述腔体一端的连通具体为：
——所述泵体(8530)朝向所述腔体的端面(8531)沿轴向凸出环形的凸环(8535)，在所述内环(8533)及凸环(8535)之间设有从所述端面(8531)沿轴向凸出且沿周向间隔分布的隔板(8534)，上述隔板(8534)、内环(8533)、凸环(8535)、端面(8531)围合成数个通道，供所述内周流道(610)的各段螺旋形流道的下游依次经过该数个通道，通往所述外周流道(630)的各段螺旋形流道的上游。
16.根据权利要求11所述电泵，其特征在于：所述各段螺旋形流道于所述腔体另一端的连通具体为：
——所述泵盖(8510)朝向所述腔体的端面(8518)于外沿轴向延伸出外周壁(8517)和凸出异形筋状隔板(8513)，上述外周壁(8517)、端面(8518)及异形筋状隔板(8513)围合成数个通道，供所述外周流道(630)的各段螺旋形流道的下游依次经过该数个通道，通往所述内周流道(610)的各段螺旋形流道的上游；并且，其中二个通道分别作为上述全流程的进口(515)通往所述蜗室，以及作为上述全流程的出口(514)通往所述电泵的吐出口。
17.据权利要求4所述电泵，其特征在于：所述内周的隔板(114；8114)和外周的隔板(134；8134)形状为螺旋形，所述数道各为3道，所述数段各为3段。
18.根据权利要求4所述电泵，其特征在于：所述螺旋形的内周流道(610)的螺旋旋向和所述螺旋形的外周流道(630)的螺旋旋向相反。
19.电动汽车电源热管理系统用电泵，包括：电动机，其轴向传动的叶轮于蜗室驱动泵液体；其特征在于：还包括：
一环抱所述电动机柱面外周的腔体，内置在所述腔体内加热所述泵液体的加热器；
所述腔体由轴向环柱状的导流壳体与所述加热器，及位于该环柱状二端的泵盖(9510)和泵体(9530)围合而成；
所述加热器为筒状，位于该导流壳体环柱状的外周壁或内周壁，或者与该外周壁或内周壁为一体；
所述腔体连通蜗室及电泵的吐出口，所述蜗室输出的泵液体穿越该腔体经电泵的吐出口排出。
20.根据权利要求19所述电泵，其特征在于：所述腔体内设多道隔板，所述隔板将所述腔体分隔成多道首尾连接的流道。
21.根据权利要求20所述电泵，其特征在于：所述多道隔板包括多道环形隔板(9112)和一道纵隔板(9113)，将所述腔体内部分隔成多道首尾连接向下导流的流道(9610)。
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