CN115977965A - 多泵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有壳体(3)的多泵装置(1)，在该壳体中布置有用于驱动具有相关联的第一叶轮(6)的第一驱动轴(5)的至少一个第一驱动装置(4)以及用于驱动具有相关联的第二叶轮(9)的第二驱动轴(8)的第二驱动装置(7)。为了能够更好地冷却电力电子器件(20)，提供：‑轴承罩(17)，该轴承罩(17)被驱动轴(5、8)穿透，并将具有叶轮(6、9)的湿区域(18)和具有驱动装置(4、7)的干区域(19)彼此分开，‑布置在干区域(19)中并与轴承罩(17)传热连接的电力电子器件(20)。

Description

多泵装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的具有壳体的多泵装置，在该壳体中布置有用于驱动具有相关联的第一叶轮的第一驱动轴的至少一个第一驱动装置以及用于驱动具有相关联的第二叶轮的第二驱动轴的第二驱动装置。本发明还涉及一种具有这种多泵装置的机动车辆、例如电动或混合动力车辆。

背景技术

从EP 2 971 786 B1中已知一种通用的多泵装置，其具有布置在壳体中的第一和第二驱动装置、两个相关联的驱动轴以及同样两个相关联的叶轮。已知的多泵装置具有螺旋壳体，该螺旋壳体具有对应于叶轮数量形成的螺旋通道。借助于该已知的多泵装置，可以减少零件种类，从而也减少了组装和生产成本。

从US 9,587,639 B2中同样已知一种多泵装置，其具有两个或更多个电动机，这些电动机驱动相关联的叶轮的。在其中，仅提供以控制板的方式的公共电力电子器件，其能够彼此独立地控制两个电动机和两个泵的两个输出。通过这种方式，同样可以获得在安装空间要求方面的优势和在成本方面的优势。

特别是在电动或混合动力车辆中，期望增加可能的范围以形成尽可能轻但有效的部件。可以通过以下方式实现重量优化设计：例如部件组合并且例如容纳在公共壳体中，由此能够减少零件种类并且也能够间接地减轻重量。为了能够设计更小的泵(特别是用于泵送冷却剂的泵)，进而需要增加它们的输出，这就是为什么也使用越来越大功率的小型电动机。为了额外能够有效地操作这些泵，提供电力电子器件，该电力电子器件通常布置在要由该电力电子器件控制的电动机的区域中，但正因如此，它们暴露在与所述电动机或通常地驱动装置几乎相同的温度负载下。由于电力电子器件的运行温度(在该运行温度中，电力电子器件可以长期运行而不会损坏)通常低于电动机的可比运行温度，因此需要将电动机的温度上限降低到电力电子器件的电子部件的温度上限，然而，其结果是必须减小电动机的持续输出和峰值输出，从而必须减小驱动装置的持续输出和峰值输出。附加地或替代地，更昂贵的电子部件、例如更昂贵的印刷电路板材料能够用于电力电子器件，其具有适当的高温极限，但使得生产显著地更加昂贵。

因此，本发明要解决的为一般类型的多泵装置提供改进或至少替代实施方式的问题，该实施例特别克服了现有技术已知的缺点。

发明内容

根据本发明，该问题通过独立权利要求1的主题得以解决。有利实施例是从属权利要求的主题。

本发明基于以下总体构思：进一步开发本身已知的多泵装置，使得该装置不仅能够以减少的零件数量进行管理，而且还可以实现电力电子器件的主动冷却，其结果是既不必安装用于电力电子器件的昂贵电子部件或印刷电路板材料，也不必降低多泵装置的驱动装置的持续输出和峰值输出。根据本发明的多泵装置具有壳体，在该壳体中布置有用于驱动具有相关联的第一叶轮的第一驱动轴的至少一个第一驱动装置和具有相关联的第二叶轮的第二驱动轴的第二驱动装置。同样可以提供具有根据叶轮的数量形成的螺旋通道的螺旋壳体，由相应叶轮泵送的流体被推动穿过该螺旋通道。通常，螺旋壳体不必为多泵装置的一部分，但显然也可以通过螺纹连接部件(模块或类似物)来实现。根据本发明，现在提供轴承罩，该轴承罩被驱动轴穿透，并且特别地，安装这些驱动轴并且另外将多泵装置具有叶轮的湿区域与具有驱动装置的干区域分开。根据本发明，用于控制至少驱动装置的电力电子器件布置在干区域中并且与轴承罩传热连接，这提供了以下主要优点：具有例如印刷电路板和布置在其上的电子部件的电力电子器件一方面能够被保护地布置在干区域中，另一方面通过布置在其间的轴承罩能够被在湿区域中流动的流体冷却。在此，轴承罩优选地由具有良好导热特性的材料(例如铝)制成，从而能够将电力电子器件和/或驱动装置的运行期间产生的热量至少部分传递至并因此释放至在湿区域中流动的流体(例如冷却剂)。通过根据本发明的多泵装置的设计，由于至少两个驱动装置可以仅由一个单独的电力电子器件控制，可以额外地减少零件种类。然而，最大的优势在于直接冷却轴承罩上的电力电子器件的印刷电路板。此外，通过根据本发明的电力电子器件的布置，能够额外地实现到连接器的短距离(例如通常为短电缆)。

在根据本发明的解决方案的有利改进中，至少一个驱动装置包括具有转子和定子的电动机，其中至少一个定子包括至少一个保持轮廓，通过该保持轮廓能够固定电力电子器件。此处，定子牢固地布置在多泵装置的壳体中，该壳体又通过密封装置紧密地连接到多泵装置的螺旋壳体。通过将驱动装置的定子固定在多泵装置的壳体中，电力电子器件还能够通过牢固地连接到定子的至少一个保持轮廓同时固定，其中特别地，能够省略对其的单独固定(例如螺纹连接)。通过这种方式，尤其能够降低组装成本，并且与此相关的是还能够降低生产成本。

在本发明的有利改进中，定子能够包括塑料包覆成型的叠片心，其中通过塑料包覆成型形成至少一个保持轮廓。这提供了极大的优点，即保持轮廓不需要单独地生产或安装，而是与定子的生产一起制造。

在根据本发明的多泵装置的有利改进中，定子通过其至少一个保持轮廓将电力电子器件抵靠轴承罩预紧。通过这种方式，能够实现电力电子器件相对于轴承罩的可靠、优选平坦的抵靠，该轴承罩在相对侧被在螺旋壳体中流动的冷却剂冷却，使得电力电子器件同样能够被有效地冷却。为了能够额外改善过程中的传热，能够将电力电子器件的印刷电路板平放在轴承罩上，或者能够将导热膏布置在轴承罩与电力电子器件的印刷电路板之间。然而，独立于这种导热膏的提供，通过预紧能够确保在一方面电力电子器件与另一方面轴承罩之间的可靠传热接触，从而能够确保电力电子器件的可靠冷却。

实际上，定子的至少一个保持轮廓以形状锁合的方式啮合穿过电力电子器件的印刷电路板的相关联的开口。通过在一方面定子的保持轮廓与另一方面与其互补形成的印刷电路板中的相关联的开口之间的这种形状锁合连接，能够产生仅允许单个预定义安装位置的防错(poka-yoke)系统。至少一个保持轮廓在相关联的开口中的形状锁合啮合额外有利于根据本发明的多泵装置的安装，因为在布线之前或之后，电力电子器件能够简单地插在两个驱动装置的定子或定子的相关联的保持轮廓上，并且与之一起安装在壳体中。在此之后，壳体与螺旋壳体可以进行相对简单的连接。

在根据本发明的多泵装置的另一有利实施例中，定子的至少一个保持轮廓被粘合和/或热固定。通过这种方式，可以固定先前假设的、预定义的和唯一的安装位置，该安装位置通过保持轮廓与电力电子器件的印刷电路板之间的形状锁合连接来实施，例如，保持轮廓被粘合到印刷电路板。热固定还构成牢固的材料锁合连接，该连接除了通过相关联的开口中的保持轮廓的形状锁合连接之外，还实现了力锁合连接。

在根据本发明的解决方案的有利改进中，在轴承罩上提供至少一个定位轮廓，并且在电力电子器件上提供与定位轮廓互补形成的至少一个反定位轮廓，该定位轮廓与该反定位轮廓共同形成所谓的防错系统。这种定位轮廓和与其互补形成的相关联的反定位轮廓实现了相对简单且位置精确的安装，其中，电力电子器件相对于轴承罩呈现精确预定义的安装位置。其他组装是不可能的，由此即使是不熟练的工人也可以至少在这个工作步骤中生产多泵装置。

实际上，电力电子器件被至少设计成用于至少控制驱动装置。因此，通过电力电子器件可以控制两个驱动装置，由此，能够省略或例如组合用于每个驱动装置的先前单独的电力电子器件。利用根据本发明的多泵装置及其电力电子器件，甚至不仅可以控制两个驱动装置，而且还可以额外控制特别是外部部件(例如执行器、风扇、辅助单元等)。例如传感器的信号处理也是完全可行的。

在根据本发明的多泵装置的另一有利实施例中，湿区域中的两个叶轮彼此流体连接或彼此流体分离。通过流体分离，可以使用两个叶轮(例如通常使用至少两个叶轮)来输送不同的流体(例如不同的冷却剂)。通过这种方式，利用根据本发明的多泵装置又可以服务两个不同的冷却剂回路，由此能够将先前所需的单独的泵与根据本发明的多泵装置进行组合或由其替代。

实际上，轴承罩至少部分地由铝形成。铝具有高导热性，从而能够将在运行期间在电力电子器件上产生的热量或由相关联的电动机或通常驱动装置产生的热量释放到在多泵装置的湿区域中流动的冷却剂或通常流体。显然，其他金属和导热塑料也是可以想到的，其中特别是金属具有极大的优点，即它们也能够容易地容纳安装驱动轴所需的轴承。

实际上，壳体和/或螺旋壳体至少部分地由塑料形成。因此，一方面能够在螺旋壳体的区域中形成隔热覆层，并且与纯金属壳体相比，可以同时相对容易地并且額外成本有效地形成螺旋壳体和用于驱动装置的壳体。

在根据本发明的解决方案的另一有利实施例中，轴承罩在至少一个叶轮的区域中包括凹槽，相关联的叶轮至少部分地布置在该凹槽中。因此，相应的叶轮在轴向方向上的流动优化布置是可行的，使得例如具有叶片的叶轮能够布置成与相应的螺旋出口对齐，并且在凹槽中与保持叶片的承载罩一起旋转。这种凹槽也能够在螺旋壳体的区域中形成，其中相应的承载罩的轴向厚度能够基本对应于相应的凹槽的轴向厚度，通过该凹槽实现了相应的叶轮相对于螺旋通道的特别流动优化的布置。

在根据本发明的解决方案的特别优选的实施例中，轴承罩和螺旋壳体界定湿区域。因此，不仅可以为轴承罩分配电力电子器件和相应驱动装置的冷却功能，而且还可以额外地分配用于湿区域的壳体功能，并且如果需要，甚至可以分配用于驱动轴的轴承功能，由此，轴承罩在单个部件中总共结合了三种功能。因此，同样能够减少零件种类和与之相关的存储/物流成本。

本发明还基于以下总体构思：为机动车辆(例如电动/混合动力车辆)配备在之前段落中描述的多泵装置，从而将关于多泵装置所列举的优点转移到这种机动车辆上。具体而言，尤其是基于减少的零件种类降低了生产成本和组装成本，以及基于电力电子器件与轴承罩的传热连接和由流过多泵装置的湿区域的冷却剂或通常流体对至少电力电子器件或驱动装置的冷却增加了多泵装置的可能输出。

本发明的其他重要特征和优点从从属权利要求、附图和通过附图的相关附图描述中获得。

应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和仍将在下文中解释的特征不仅可以以所提出的各个组合使用，还可以以其他组合使用或单独使用。

附图说明

本发明的优选示例性实施例在附图中示出并且在以下描述中更详细地解释，其中相同的附图标记涉及相同或相似或功能相同的部件。

分别示意性地示出，

图1示出了根据本发明的多泵装置的分解图示，

图2示出了根据本发明的多泵装置的截面图示，

图3示出了用于说明电力电子器件与轴承罩的连接同时通过定子的保持轮廓对其进行支撑的详细图示。

具体实施方式

根据图1至图3，根据本发明的多泵装置1例如能够用作机动车辆2中(特别是在电动或混合动力车辆中)的冷却剂泵。多泵装置1包括壳体3，在该壳体中布置有用于驱动具有相关联的第一叶轮6的第一驱动轴5的至少一个第一驱动装置4以及用于驱动具有相关联的第二叶轮9的第二驱动轴8的第二驱动装置7。

在下文中，仅提及两个驱动装置4、7。根据本发明的多泵装置1还能够包括具有另外的驱动轴和叶轮的另外的驱动装置。

壳体3通过密封件连接到具有与叶轮6、9的数量相对应的多个螺旋通道11、12的螺旋壳体10。通常，螺旋壳体10不必是多泵装置1的一部分，但显然也可以通过螺纹连接部件(模块或类似物)实现。此处，通过第一入口13和第二入口14吸入待输送流体，并通过第一出口15和第二出口16排出待输送流体。根据本发明，现在提供了轴承罩17(特别地，参见图2和图3)，该轴承罩被驱动轴5、8穿透并安装这些轴，另外还将具有叶轮6、9的湿区域18与具有驱动装置4、7的干区域19分开。替代地，显然也可以想到，用于驱动轴5、8的轴承也能够是定子包覆成型的一部分。

为了控制至少两个驱动装置4、7，提供了具有印刷电路板21和布置在其上的电子部件22的电力电子器件20，该电力电子器件被布置在干区域19中，同时与轴承罩17进行传热连接。通过这种方式，可以通过在湿区域18中流动的流体(例如冷却剂)来冷却电力电子器件20，由此，可以采用更加成本有效的电子部件22，因为这些部件由于通过在湿区域18中流动的流体进行主动冷却，不再承受如此高的温度负荷。间接地，利用根据本发明的装置还可以通过轴承罩7对驱动装置4、7进行冷却，由此其效率也能够提高。

驱动装置4、7中的至少一个包括具有转子23和定子24的电动机，其中至少一个驱动装置4、7的定子24包括至少一个保持轮廓25，通过该保持轮廓，电力电子器件20被固定或能够被固定。保持轮廓25能够带来刚性预紧或弹性预紧。在此，至少一个定子24通过其保持轮廓25将电力电子器件20抵靠轴承罩17预紧，从而确保优先平坦的传热接触，其有利于电力电子器件20的冷却。为了能够额外地改善轴承罩17与电力电子器件20之间的热传导，从而改善电力电子器件20的冷却，纯粹从理论上讲，能够在电力电子器件20与轴承罩17之间额外布置导热膏。

从图1到图3可以注意到，定子24的至少一个保持轮廓25啮合穿过印刷电路板21的相关联的开口26或啮合到其中，其中保持轮廓25在其啮合穿过开口26的部分与开口26互补地形成，从而使形状锁合连接成为可能。为了能够额外地固定这种形状锁合连接，定子24的至少一个保持轮廓25能够额外地被粘合和/或热固定到印刷电路板21。在此，定子24能够包括由塑料包覆成型的叠片心，其中至少一个保持轮廓25通过塑料包覆成型形成。

此外，至少一个定位轮廓27能够设置在轴承罩17，与该至少一个定位轮廓27互补形成的至少一个反定位轮廓28能够设置在电力电子器件20上，至少一个定位轮廓27和至少一个反定位轮廓28共同形成防错系统并且仅允许单个安装位置。因此，错误的组装是几乎不可能的。

电力电子器件20能够被形成为用于控制至少两个驱动装置4、7，除此之外还用于控制其他部件，特别是外部部件(例如执行器、风扇、辅助单元)，其中额外地，电力电子器件20可以处理(例如外部传感器的)信号。

根据本发明的多泵装置1只能够泵送一种流体，其中显然也可以想到，湿区域18中的两个叶轮6、9彼此流体分离，由此，通过第一叶轮6和第二叶轮9可以输送不同的流体。通过电力电子器件20，还可以额外单独控制两个驱动装置4、7从而单独调节泵的输出。

为了尽可能优化电力电子器件20的冷却，轴承罩17至少局部由铝形成，并且因此由具有高导热性的材料形成。此外，铝提供了极大的优点：通过合适的轴承可以比较容易和精确地安装驱动轴5、8。壳体3和/或螺旋壳体10至少可以部分地由塑料形成，由此，可以使制造不仅成本有效而且重量得到优化。轴承罩17和螺旋壳体10界定湿区域18，从而可以省略过去需要的其他部件(例如盖子、密封件等)。

进一步观察图2和图3可以注意到，在至少一个叶轮6、9的区域中的轴承罩17包括凹槽29，相关联的叶轮6、9至少部分地布置在该凹槽中。这种凹槽30还设置在螺旋壳体10的区域中，由此，可以设置叶轮6、9的叶片31在实际方向上相对于相关联的螺旋通道11、12对齐。

为了能够额外更好地冷却驱动装置4、7，相应的叶轮6、9可以包括开口32，驱动轴5、8可以形成为中空的，由此可以实现内部转子冷却。

通过根据本发明的多泵装置1以及能够由流体在湿区域18中的流动而首次实现的对电力电子器件20的主动冷却，在电力电子器件20的印刷电路板21上能够实现成本有效的电子部件22的更高性能和/或使用。

Claims (14)

1.一种具有壳体(3)的多泵装置(1)，在所述壳体中布置有至少一个第一驱动装置(4)，用于驱动具有相关联的第一叶轮(6)的第一驱动轴(5)，以及第二驱动装置(7)，用于驱动具有相关联的第二叶轮(9)的第二驱动轴(8)，

其特征在于，

-提供轴承罩(17)，所述轴承罩(17)被驱动轴(5、8)穿透，并且将具有叶轮(6、9)的湿区域(18)和具有驱动装置(4、7)的干区域(19)彼此分开，

-电力电子器件(20)布置在干区域(19)中并且与轴承罩(17)传热连接。

2.根据权利要求1所述的多泵装置，

其特征在于，

至少一个驱动装置(4、7)包括具有转子(23)和定子(24)的电动机，其中至少一个定子(24)包括至少一个保持轮廓(25)，所述电力电子器件(20)通过保持轮廓(25)固定。

3.根据权利要求2所述的多泵装置，

其特征在于，

至少一个定子(24)通过其至少一个保持轮廓(25)将所述电力电子器件(20)抵靠所述轴承罩(17)预紧。

4.根据权利要求2或3所述的多泵装置，

其特征在于，

定子(24)的至少一个保持轮廓(25)以形状锁合的方式啮合穿过所述电力电子器件(20)的印刷电路板(21)的相关联的开口(26)。

5.根据权利要求4所述的多泵装置，

其特征在于，

定子(24)的至少一个保持轮廓(25)被粘合和/或热固定到所述印刷电路板(21)。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的多泵装置，

其特征在于，

定子(24)包括用塑料包覆成型的叠片心，其中至少一个保持轮廓(25)通过塑料包覆成型形成。

7.根据前述权利要求中任一项所述的多泵装置，

其特征在于，

在所述轴承罩(17)上提供至少一个定位轮廓(27)并且在所述电力电子器件(20)上提供与所述至少一个定位轮廓(27)互补形成的至少一个反定位轮廓(28)，所述至少一个定位轮廓(27)与所述至少一个反定位轮廓(28)共同形成防错系统。

8.根据前述权利要求中任一项所述的多泵装置，

其特征在于，

所述电力电子器件(20)至少形成用于控制两个驱动装置(4、7)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的多泵装置，

其特征在于，

所述湿区域(18)中的两个叶轮(6、9)彼此流体分离。

10.根据前述权利要求中任一项所述的多泵装置，

其特征在于，

所述轴承罩(17)至少局部由铝形成。

11.根据前述权利要求中任一项所述的多泵装置，

其特征在于，

所述壳体(3)和/或螺旋壳体(10)至少部分地由塑料形成。

12.根据前述权利要求中任一项所述的多泵装置，

其特征在于，

-所述轴承罩(17)和螺旋壳体(10)界定所述湿区域(18)，和/或，

-所述轴承罩(17)在至少一个叶轮(6、9)的区域中包括凹槽(29)，相关联的叶轮(6、9)至少部分地布置在所述凹槽(29)中。

13.根据前述权利要求中任一项所述的多泵装置，

其特征在于，

-至少一个叶轮(6、9)包括开口(32)，

-至少一个驱动轴(5、8)形成为中空的并且经由相关联的开口(32)与所述湿区域(18)流体连接。

14.一种机动车辆(2)，特别是电动或混合动力车辆，具有根据前述权利要求中任一项所述的多泵装置(1)。

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