CN114562462A - 一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵，包括泵头，所述泵头的一侧外壁固定安装有前盖板，所述前盖板的一侧外壁活动安装有若干组叶片，若干组所述叶片的一侧外壁位置之间活动安装有后盖板。本发明所述的一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵，可将相应的电路板与机壳进行直接安装，使得电路板可直接通过机壳进行散热，从而有效的在保证电流稳定且安装便捷的同时，也让其整体的供电压力和系统控制难度得以降低，而在使用过程中，水泵内磁路加绝缘结构，可使得水室与供电、外壳均实现绝缘，但转子与水室的联通，可让轴承在循环液体的润滑中工作，从而极大延长了整机寿命。
Description
技术领域
本发明涉及水泵技术领域，特别涉及一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵。
背景技术
水泵是输送液体或使液体增压的机械，它可将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等。故在现有汽车电子水泵中被广泛应用，而微型高压水泵凭借其自身压力高，体积小，方便携带等优点被应用的最为广泛。
现有的车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵，由于其内部安装的电池电流过大，不仅使其安装过程较为繁琐，也让其整体系统的控制和散热难度增加，现有集成式水泵采用动密封轴承，易受冷却液中杂物影响停止旋转，而电子水泵水室往往无法做到同高压供电、外壳绝缘，导致循环液体带电，影响系统工作稳定性，同时动密封轴承旋转过程中为干摩擦，也使其整体的寿命受限。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵，包括泵头，所述泵头的一侧外壁固定安装有前盖板，所述前盖板的一侧外壁活动安装有若干组叶片，若干组所述叶片的一侧外壁位置之间活动安装有后盖板，所述前盖板和后盖板的两侧外壁位置之间均开设有六组背压平衡孔，所述泵头的两侧外壁活动安装有两组螺钉，所述后盖板的一侧外壁设置有绝缘垫，所述绝缘垫的一侧外壁固定安装有屏蔽套，所述屏蔽套的内表面固定安装有O型圈，所述屏蔽套的外表面设置有壳体，所述壳体的外表面开设置有若干组散热筋，所述O型圈的内表面设置有转轴，所述转轴的外表面活动安装有第一陶瓷轴承和第二陶瓷轴承，所述第一陶瓷轴承和第二陶瓷轴承相互靠近的一侧外壁位置之间活动安装有转子，所述第一陶瓷轴承和第二陶瓷轴承相互靠近的一侧外壁位置均活动安装有磁轭，两组所述磁轭相互靠近的一侧外壁位置之间活动安装有若干组磁铁，所述第一陶瓷轴承和第二陶瓷轴承的外表面位置之间活动安装有保护套，所述壳体的上表面固定安装有低压插座和高压插头，所述壳体的上表面活动安装有八组螺杆，所述壳体的一侧外壁开设有安装槽，所述壳体通过安装槽活动安装有定子，所述壳体的一侧外壁固定安装有控制器壳体，所述控制器壳体的内部活动安装有控制器，所述控制器的一侧外壁固定安装有控制器面板。
优选的，所述叶片的叶型是以直线或者圆弧居多的半开式叶轮，所述前盖板和后盖板均与叶片垂直分布。
优选的，所述前盖板和后盖板均与背压平衡孔垂直贯穿连接，相邻六组所述背压平衡孔呈环形分布。
优选的，所述绝缘垫和屏蔽套垂直固定连接，所述泵头和绝缘垫相配合，且泵头和绝缘垫均与O型圈垂直贯穿连接。
优选的，所述转轴、第一陶瓷轴承、第二陶瓷轴承、转子和磁铁均位于同一中轴线上，所述第一陶瓷轴承和第二陶瓷轴承水平分布。
优选的，所述定子与壳体以过盈配合的方式连接，所述转子和壳体垂直贯穿连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、通过设置氢燃料电池热循环系统，可有效的在额定电流仅为3.7A的同时，保证整机体积较小适宜氢燃料电池汽车安装，此时也降低了整车继电器的供电压力。而为水泵电机适配的高电压DC200-750V输入电压的自驱动电路板，也可将其电压范围根据小型至大型客车的需求不同进行适配，从而可有效的降低其整机系统控制难度，而体积重量小巧的无刷电机直驱式离心屏蔽冷却水泵，从而使其整体在使用期间，可在同等功率下，电机线圈电流低，发热量小，减少了水泵的体积重量和用铜量。
2、通过采用屏蔽式，将集成式转子和定子之间采用整体式屏蔽套隔离，由于屏蔽套采用非导磁材料制作，故可将水泵的干湿部分进行有效的分开，而壳体与自驱动电路板的直接安装，在其使用期间也可便于电路板直接通过机壳散热，同时传动方面转子的两端采用两个高性能的无脂陶瓷轴承，可有效的通过冷却液作为轴承润滑剂，避免了冷却液的污染，实现了氢燃料反应堆冷却液零污染的要求，同时极大的提高了陶瓷轴承的使用寿命，降低了水泵运行的噪音，另外，水泵内磁路加绝缘结构，使得水室与供电、外壳均实现绝缘。
附图说明
图1为本发明一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵的整体结构示意图；
图2为本发明一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵中的剖视图；
图3为本发明一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵中的叶片的连接结构示意图；
图4为本发明一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵中壳体的内部结构示意图；
图5为本发明一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵中转子的连接结构示意图；
图6为本发明一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵中控制器壳体的内部结构示意图。
图中：1、泵头；2、前盖板；3、叶片；4、后盖板；5、背压平衡孔；6、螺钉；7、绝缘垫；8、屏蔽套；9、O型圈；10、壳体；11、散热筋；12、转轴；13、第一陶瓷轴承；14、第二陶瓷轴承；15、转子；16、磁轭；17、磁铁；18、保护套；19、低压插座；20、高压插头；21、螺钉；22、安装槽；23、定子；24、控制器壳体；25、控制器；26、控制器面板。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体的情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-6所示，一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵，包括泵头1，泵头1的一侧外壁固定安装有前盖板2，前盖板2的一侧外壁活动安装有若干组叶片3，若干组叶片3的一侧外壁位置之间活动安装有后盖板4，前盖板2和后盖板4的两侧外壁位置之间均开设有六组背压平衡孔5，泵头1的两侧外壁活动安装有两组螺钉6，后盖板4的一侧外壁设置有绝缘垫7，绝缘垫7的一侧外壁固定安装有屏蔽套8，屏蔽套8的内表面固定安装有O型圈9，屏蔽套8的外表面设置有壳体10，壳体10的外表面开设置有若干组散热筋11，O型圈9的内表面设置有转轴12，转轴12的外表面活动安装有第一陶瓷轴承13和第二陶瓷轴承14，第一陶瓷轴承13和第二陶瓷轴承14相互靠近的一侧外壁位置之间活动安装有转子15，第一陶瓷轴承13和第二陶瓷轴承14相互靠近的一侧外壁位置均活动安装有磁轭16，两组磁轭16相互靠近的一侧外壁位置之间活动安装有若干组磁铁17，第一陶瓷轴承13和第二陶瓷轴承14的外表面位置之间活动安装有保护套18，壳体10的上表面固定安装有低压插座19和高压插头20，壳体10的上表面活动安装有八组螺杆21，壳体10的一侧外壁开设有安装槽22，壳体10通过安装槽22活动安装有定子23，壳体10的一侧外壁固定安装有控制器壳体24，控制器壳体24的内部活动安装有控制器25，控制器25的一侧外壁固定安装有控制器面板26。
叶片3的叶型是以直线或者圆弧居多的半开式叶轮，前盖板2和后盖板4均与叶片3垂直分布。
前盖板2、后盖板4和叶片3可有效的构成闭式叶轮，由于叶片3叶型采用渐开线结构渐开线在圆盘上按照特殊的位置摆放分布，使叶片3的进口安放角和出口安放角达到最佳配合，从而让水泵1的流量和量程曲线不会出现驼峰，并有效的提升其叶轮的效率，使其满足高功率氢燃料电池的技术要求。
前盖板2和后盖板4均与背压平衡孔5垂直贯穿连接，相邻六组背压平衡孔5呈环形分布。
叶轮设置的6个背压平衡孔，均垂直贯穿的设置位置在叶轮中间锥面上，从而有效的降低其了叶轮受力不均衡的情况，同时减小运转振动，并且实测运行噪音很低，扬程和流量提高。
绝缘垫7和屏蔽套8垂直固定连接，泵头1和绝缘垫7相配合，且泵头1和绝缘垫7均与O型圈9垂直贯穿连接。
O型圈可有效的起到密封作用，从而有效的防止转子水室中的冷却液通过轴漏至电机仓，将水泵电机的干湿部分有效的隔离，使水室与供电、外壳均实现绝缘。
转轴12、第一陶瓷轴承13、第二陶瓷轴承14、转子15和磁铁17均位于同一中轴线上，第一陶瓷轴承13和第二陶瓷轴承14水平分布。
转轴12、陶瓷轴承、转轴15、磁轭16和磁铁17)之间采用整体式屏蔽套隔离，而屏蔽套采用非导磁材料制作，故可将水泵的干湿部分可靠地分开，从而有效的构成完整的转子组件，可使其为水泵整体提供有效的动力。
定子23与壳体10以过盈配合的方式连接，转子15和壳体10垂直贯穿连接。
可有效的使得整个转子15浸没与冷却液中，从而利用中空的转轴结构，在水泵运行过程中，保持冷却液在泵体1内部循环，此时不仅使第一陶瓷轴承13和第二陶瓷轴承14得到润滑，极大的延长了轴承寿命，也可以带走高温元器件产生的热量，而此时定子23采用电励磁线圈，并与转子15的永磁磁钢相互作用，产生转矩和转速，由此带动叶片3旋转产生离心力，将动能传递给冷却液，沿出水口甩出，达到驱动冷却液循环的目的。
需要说明的是在使用前可有效的将定子23与壳体10以过盈配合的方式连接，并利用键槽固定在壳体10仓内部防止定子23转动，并把屏蔽套8、O型圈9、绝缘垫7和定子23装配入壳体中灌封成型，转子组件10插入屏蔽套8中，组成完整的电机组件，即可将水泵1进行固定，控制器壳体24外部连接两个插座，高压插座20和低压插座19分别连接不同功能的插头，满足驱动和信号传输作用，转子组件转速控制采用PWM方式，信号通讯传输采用CAN2.0方式，从而使得PCB控制器25的高压部分(电机驱动)和低压部分(信号采集和传输)之间进行隔离，有效的避免了电磁干扰，并将内部结构进行了简化，而PCB控制器在25满足控制电机及信号采集传输的基本功能外，增加了过压欠压、过流、过温保护功能，端盖采用金属材质，屏蔽外界的电气信号，对PCB控制器的干扰，保证PCB控制器25工作的稳定性，由于PCB自驱动电路板与壳体10的直接安装，两者可靠接触，使得电路板直接通过壳体10散热，定子23由于采用电励磁线圈，并与转子组件的永磁磁钢相互作用，产生转矩和转速，由此带动叶轮旋转产生离心力，将动能传递给冷却液，沿出水口甩出，从而使得冷却液在泵体内部循环，从而不仅使第一陶瓷轴承13和第二陶瓷轴承14得到润滑，大大延长了轴承寿命，也可以带走定子23、控制器25等高温元件产生的热量，从而有效的提升其整体的散热性能，本发明为一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵，可将相应的电路板与机壳进行直接安装，使得电路板可直接通过机壳进行散热，从而有效的在保证电流稳定且安装便捷的同时，也让其整体的供电压力和系统控制难度得以降低，而在使用过程中，水泵内磁路加绝缘结构，可使得水室与供电、外壳均实现绝缘，但转子与水室的联通，可让轴承在循环液体的润滑中工作，从而极大延长了整机寿命。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵，包括泵头(1)，其特征在于：所述泵头(1)的一侧外壁固定安装有前盖板(2)，所述前盖板(2)的一侧外壁活动安装有若干组叶片(3)，若干组所述叶片(3)的一侧外壁位置之间活动安装有后盖板(4)，所述前盖板(2)和后盖板(4)的两侧外壁位置之间均开设有六组背压平衡孔(5)，所述泵头(1)的两侧外壁活动安装有两组螺钉(6)，所述后盖板(4)的一侧外壁设置有绝缘垫(7)，所述绝缘垫(7)的一侧外壁固定安装有屏蔽套(8)，所述屏蔽套(8)的内表面固定安装有O型圈(9)，所述屏蔽套(8)的外表面设置有壳体(10)，所述壳体(10)的外表面开设置有若干组散热筋(11)，所述O型圈(9)的内表面设置有转轴(12)，所述转轴(12)的外表面活动安装有第一陶瓷轴承(13)和第二陶瓷轴承(14)，所述第一陶瓷轴承(13)和第二陶瓷轴承(14)相互靠近的一侧外壁位置之间活动安装有转子(15)，所述第一陶瓷轴承(13)和第二陶瓷轴承(14)相互靠近的一侧外壁位置均活动安装有磁轭(16)，两组所述磁轭(16)相互靠近的一侧外壁位置之间活动安装有若干组磁铁(17)，所述第一陶瓷轴承(13)和第二陶瓷轴承(14)的外表面位置之间活动安装有保护套(18)，所述壳体(10)的上表面固定安装有低压插座(19)和高压插头(20)，所述壳体(10)的上表面活动安装有八组螺杆(21)，所述壳体(10)的一侧外壁开设有安装槽(22)，所述壳体(10)通过安装槽(22)活动安装有定子(23)，所述壳体(10)的一侧外壁固定安装有控制器壳体(24)，所述控制器壳体(24)的内部活动安装有控制器(25)，所述控制器(25)的一侧外壁固定安装有控制器面板(26)。
2.根据权利要求1所述的一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵，其特征在于：所述叶片(3)的叶型是以直线或者圆弧居多的半开式叶轮，所述前盖板(2)和后盖板(4)均与叶片(3)垂直分布。
3.根据权利要求1所述的一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵，其特征在于：所述前盖板(2)和后盖板(4)均与背压平衡孔(5)垂直贯穿连接，相邻六组所述背压平衡孔(5)呈环形分布。
4.根据权利要求1所述的一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵，其特征在于：所述绝缘垫(7)和屏蔽套(8)垂直固定连接，所述泵头(1)和绝缘垫(7)相配合，且泵头(1)和绝缘垫(7)均与O型圈(9)垂直贯穿连接。
5.根据权利要求1所述的一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵，其特征在于：所述转轴(12)、第一陶瓷轴承(13)、第二陶瓷轴承(14)、转子(15)和磁铁(17)均位于同一中轴线上，所述第一陶瓷轴承(13)和第二陶瓷轴承(14)水平分布。
6.根据权利要求1所述的一种车载氢燃料电池用高性能电子循环水泵，其特征在于：所述定子(23)与壳体(10)以过盈配合的方式连接，所述转子(15)和壳体(10)垂直贯穿连接。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN119594031A (zh) * | 2024-10-30 | 2025-03-11 | 浙江鹏阳风机有限公司 | 一种低损耗离心风机 |
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2021
- 2021-11-02 CN CN202111287265.0A patent/CN114562462A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119594031A (zh) * | 2024-10-30 | 2025-03-11 | 浙江鹏阳风机有限公司 | 一种低损耗离心风机 |
| CN119594031B (zh) * | 2024-10-30 | 2025-11-25 | 浙江鹏阳风机有限公司 | 一种低损耗离心风机 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20220531 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |