CN117881895A - 电动汽车液体泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车液体泵(10)，包括：具有马达转子(31)和马达定子(32)的电驱动马达(30)，马达转子(31)以能够共同旋转的方式连接至驱动轴(15)，其中驱动轴(15)以能够共同旋转的方式连接至泵轮(14)。马达转子(31)和马达定子(32)通过分隔管(20)在流体方面分隔，以在泵壳体(12)内限定出湿润区(17)和干燥区(18)。分隔管(20)设置有具有支承座(23)和支撑结构件(24)的一体式支承座结构件(22)，支撑结构件(24)由将支承座(23)与分隔管(20)进行连接的多个叶片(25)限定，其中叶片(25)相对于转子轴线(R)以桨距角(c)布置，从而限定了涡轮型形状的支承座结构件(22)。支承座(23)设置有一体式平坦的支承壳(26)，以对驱动轴(15)直接进行支撑。通过涡轮式形状的支承座结构件(23)和允许提供相对较大叶片(25)的一体式平坦的支承壳(26)，提供了相对良好的冷却流的性能。

Description

电动汽车液体泵

技术领域

本发明涉及电动汽车液体泵，电动汽车液体泵用于在车辆的液体回路内泵送液体，特别地，电动汽车液体泵用于在辅助单元回路内泵送油或水。

背景技术

根据现有技术的电动汽车液体泵通常由无刷电动马达驱动，无刷电动马达由电力电子部件电子换向。电力电子部件产生相对大量的热。此外，电动马达、特别是马达定子产生额外的热，使得需要泵壳体内进行有效散热。因此，电动马达被设计为屏蔽式电动马达，其中，电动马达的马达转子和马达定子通过布置在马达转子与马达定子之间的间隙内的分隔管而在流体方面分隔。

马达转子和马达定子在流体方面的分隔允许用泵送的液体充满分隔管内部的体积，该泵送的液体然后限定了用于消散由电动马达和电力电子部件产生的热的冷却流。因此，分隔管的内部处的体积限定了湿润区，因此，布置在湿润区内并在液体中旋转的马达转子是所谓的湿运行马达转子。由于分隔管提供的流体分隔，马达定子以及电力电子部件不与被泵送的液体接触，因此泵壳体的在分隔管外的体积限定了干燥区。

发明内容

本发明的目的是提供一种相对于现有技术具有改进的冷却流动性能的简单且相对成本效益的电动汽车液体泵。

通过根据本发明的具有权利要求1的特征的电动汽车液体泵来实现该目的。

根据本发明的电动汽车液体泵包括：具有马达转子和马达定子的电动驱动马达，其中马达转子以能够共同旋转的方式连接至驱动轴，驱动轴以能够共同旋转的方式连接至泵轮。相应地，马达转子使泵轮围绕转子轴线旋转，以用于泵送电动汽车液体泵内的液体。马达转子和马达定子通过优选地布置在马达转子与马达定子之间的间隙中的分隔管在流体方面分隔。因此，分隔管在泵壳体内限定出湿润区和干燥区，其中湿润区充满被泵轮泵送的液体。

分隔管设置有包括支承座和支撑结构件的一体式支承座结构件。支撑结构件由多个叶片限定，这些叶片将支承座与分隔管进行连接、特别是将支承座与分隔管的在径向上包围马达转子的管状侧壁进行连接。支撑结构件的叶片相对于转子轴线以桨距角进行布置，从而形成涡轮型形状的支承座结构件，其中优选地，叶片被布置成彼此相邻且以大致相同的桨距角布置。桨距角基本上取决于支承座结构件的轴向延伸部和叶片的数量。由于叶片优选地在周向上是不重叠的，这允许分隔管例如通过模制过程进行相对简单的制造，叶片数量的增加导致桨距角的减小，这不利于进行适当的流动偏转。

叶片的涡轮型形状的布置结构为流动通过湿润区的液体提供强制的轴向和周向的流动引导。液体优选地从布置在泵壳体的一个轴向端部处的泵送部段分出。液体从泵轮旋转的泵送部段朝向泵壳体的与泵送部段相反的另一轴向端部流动通过湿润区。优选地，在泵壳体的另一轴向端部处，电力电子部件布置成与分隔壁的干燥侧部相邻，该分隔壁是单独的分隔管覆盖件的优选地对分隔管进行轴向封闭的一部分。因此，分隔管覆盖件将湿润区与干燥的电子室在流体方面分隔，电力电子部件优选地通过与分隔壁的未和液体流体接触的侧部以热传递的方式接触而布置在电子室中。

由于马达转子的旋转，流经湿润区的液体除了轴向流动方向外，还在湿润区内进行旋转，从而改善了分隔管与湿润区内流动的液体之间的对流热传递。然而，马达转子的旋转导致周向流动分量占主导地位，因此轴向流动分量变得微不足道。相应地，涡轮型形状的支承座结构件的叶片被布置成使得在分隔管的布置有支承座结构件的支承部段内保持旋转的冷却流，但该流被再定向成轴向方向，使得液体被朝向分隔壁引导，并沿着分隔壁适当流动，以吸收由热生成泵部件传递到分隔壁上的热。

与现有技术中具有用于连接支承座与分隔管的轴向定向的肋的泵的传统支承座结构件相比，根据本发明的具有支承座结构件的泵的冷却流分布在分隔管的支承部段内均匀得多。因此，对流热传递、特别地在负载有由电力电子部件产生的热的分隔壁处相对较大，因此与现有技术泵相比，支承部段内的散热显著增加。

此外，支承座设置有一体式平坦的支承壳，以将驱动轴直接支撑在支承座内。因此，支承座不需要额外的单独的支承壳，因此，将驱动轴直接支撑在支承座内导致支承座所需的总径向空间相对较小。因此，与现有技术的具有额外的单独的支承壳的泵相比，涡轮型形状的支撑结构件相对较大，使得叶片设置有相对较大的径向延伸部，从而对冷却流产生良好的引导。

在本发明的特别优选的实施方式中，支撑结构件包括至少三个叶片。通过使用至少三个叶片，可以充分提供流体从大致周向方向到轴向方向且周向方向的偏转。由于叶片的桨距角取决于支承座结构件的轴向长度和叶片的数量，因此三个或四个叶片的数量代表了合适的桨距角和支承座结构件的相对较短的轴向长度之间的良好折中。

在本发明的优选实施方式中，支承壳和分隔管由相同的材料制成。优选地，分隔管和支承壳由具有相对良好滑动性能的塑料材料制成，例如，分隔管可以由具有相对较小摩擦系数的聚四氟乙烯基塑料材料制成。因此，为驱动轴提供了相对较低的摩擦的支撑件。

在本发明的特别优选的实施方式中，涡轮型形状的支承座结构件的叶片相对于支承座轴向地悬伸。在支撑结构件的面向马达转子的侧部上设置有轴向悬伸部，即，叶片在支承座的轴向端部表面上轴向延伸。优选地，叶片的悬伸部为轴向叶片长度的至少5％。因此，悬伸的叶片梢端轴向延伸到由旋转的马达转子引起的冷却流围绕转子轴线旋转的部段中。因此，在湿润区内旋转的冷却流被轴向悬伸的叶片梢端捕获，并被叶片强制地朝向分隔壁引导。这些轴向悬伸的叶片是本发明的独立方面，并且可以在没有作为支承座的一部分的一体式平坦的支承壳的情况下提供，使得替代性地，可以在电动汽车液体泵中提供轴向悬伸部，其中支承座设置有单独的支承壳。

在本发明的优选实施方式中，分隔管在一个轴向端部处设置有安装部段，安装部段设置有比对布置电动转子的部段进行限定的分隔管马达部段的直径小的直径，即，比对布置在马达转子与马达定子之间的间隙中的部段进行限定的分隔管马达部段的直径小的直径。安装部段优选地布置在分隔管的布置有支承座结构件和叶片的轴向端部处。安装部段的直径的减小导致流动截面的减小，因此导致处于相对较大的对流热传递下的冷却流的加速。

优选地，安装部段在其径向外部处设置有轴向加强肋。由于分隔管优选插入到分隔管覆盖件的套管中，加强肋一方面加强安装部段，从而加强布置有支承座结构件的部段，使得避免了支承座结构件或安装部段的侧壁的变形。因此，驱动轴始终准确定位而没有转子轴线的任何偏移。另一方面，轴向加强肋被用作径向支撑结构，以用于将安装部段支撑并精确定位在分隔管覆盖件的套管内，该分隔管覆盖件的套管优选地在周向上包围安装部段。

在本发明的优选实施方式中，叶片径向延伸超过安装部段的半径的50％以上。这就产生了相对较大的叶片表面，相对较大的叶片表面与冷却流接触，从而确保了相对良好的冷却流引导以及冷却流朝向分隔壁的相对良好的偏转。

在本发明的特别优选的实施方式中，支承座结构件与分隔管覆盖件之间的轴向距离为轴向叶片长度的至少30％。因此，在支承座结构件与分隔壁的热负荷部段之间设置无叶片部段，使得保证了冷却流在无叶片部段内进行均匀且无阻力的旋转运动，从而在分隔壁与冷却流之间进行适当的对流热传递。

叶片优选地是大致平坦的，这允许分隔管相对简单的制造，并保证充分的流动偏转，只有轻微的无用的冷却流湍流。替代性地，叶片也可以设置有在切向定向的截面平面中看到的弧形截面，与平坦叶片相比，弧形截面可以改善流动偏转。

在本发明的优选实施方式中，叶片在叶片的面向马达转子的侧部上设置有成型表面部。例如，面向马达转子的叶片表面可以设置有多个大致平行的流动引导肋，这些流动引导肋从叶片表面沿轴向方向延伸并沿着叶片表面在周向上延伸。因此，旋转的冷却流的流动引导是更层流式的，从而产生相对较好的散热效果。

在本发明的优选实施方式中，叶片的横截面限定出翼型形状轮廓。该翼型形状的轮廓布置成使得该轮廓被定向成——在切向定向的平面中看到的——朝向马达转子。由叶片朝向分隔管覆盖件引导的液体沿着翼型形状的叶片流动，使得与平坦的或弧形叶片相比，改善了朝向分隔壁的流动偏转。

在特别优选的实施方式中，叶片的桨距角相对于转子轴线介于30°与65°之间。因此，冷却流的周向流动分量和轴向流动分量之间的关系相对平衡，从而在分隔壁处形成充分的流动行为。

附图说明

参考所附附图描述本发明的一个实施方式，在附图中，

图1示出了根据本发明的电动汽车液体泵的示意性纵向截面视图，

图2示出了图1的电动汽车液体泵的支承座结构件的详细的截面图，

图3示出了图1的电动汽车液体泵的支承座结构件的详细的立体图，以及

图4示出了图1的电动汽车液体泵的分隔管的示意性立体图。

具体实施方式

图1示出了一种电动汽车液体泵10，电动汽车液体泵10由电驱动的离心式水循环泵限定，该电驱动的离心式水循环泵被用于向乘用车的辅助单元的相对较小的冷却回路提供水。电动汽车液体泵10设置有电驱动马达30，电驱动马达30包括筒形的马达转子31，该筒形的马达转子31布置在由聚四氟乙烯基塑料材料制成的中空的筒形分隔管20的径向内部处。在分隔管20的径向外部处，布置有筒形马达定子32，该筒形马达定子32在周向上环绕分隔管20和马达转子31。相应地，在马达转子31与马达定子32之间的空气间隙中布置有中空的筒形分隔管马达部段202。

分隔管20在其两个轴向端部处分别由多件式泵壳体12的一个部件封闭，其中，在分隔管20的第一轴向端部处，分隔管20由分隔凸缘45封闭，该分隔凸缘45与泵覆盖件46一起限定出泵送部段19，泵轮14在该泵送部段19中旋转以将液体泵送通过涡旋形件191。因此，分隔凸缘45设置有轴向突出的分隔凸缘套环451，该分隔凸缘套环451插入到分隔管20中，其中，分隔凸缘套环451与分隔管20之间设置有第一密封环61。在分隔管20的远离泵轮14的相反的另一轴向端部处，分隔管20被分隔管覆盖件40封闭，该分隔管覆盖件40包括大致平坦的分隔壁42和轴向突出的分隔管覆盖件套环41，筒形的分隔管安装部段201插入在该轴向突出的分隔管覆盖件套环41中。在分隔管覆盖件套环41与分隔管安装部段201之间设置有第二密封环62，以用于将位于分隔管20的径向内部处的湿润区17与位于分隔管20的径向外部处的干燥区18在流体方面分隔。在分隔管20的径向外部处，安装部段201设置有多个等角度布置的轴向加强肋28，以用于对安装部段201和支承座结构件22进行加强。加强肋28避免了分隔管20的变形，并将分隔管20的安装部段201支撑在分隔管覆盖件套环41中。分隔管安装部段201的直径d小于分隔管马达部段202的直径D。

马达转子31以可旋转的方式布置在湿润区17内，而马达定子32布置在干燥区18内。马达转子31以能够共同旋转的方式连接到中空的筒形的驱动轴15，中空的筒形的驱动轴15设置有完全纵向延伸穿过驱动轴15的轴向回流通道16。驱动轴15将马达转子31与泵轮14以能够共同旋转的方式进行连接，泵轮14因此围绕旋转轴线R旋转，以用于将液体从抽吸端口S泵送至排出端口(未示出)。驱动轴15的在分隔管20的泵送室侧的端部处通过支撑在分隔管凸缘45内的单独的平坦支承件452支撑。在分隔管20的布置有分隔管安装部段201的另一轴向端部处，驱动轴15由作为分隔管20的一体部分的一体式支承座结构件22支撑。该支承座结构件22包括具有一体式平坦的支承壳26的中空筒形支承座23。支承座结构件22还包括三个叶片25，叶片25限定支撑结构件24，支撑结构件24将支承座23与分隔管20的径向侧壁机械地连接。因此，支承座结构件22和一体式平坦的支承壳26由与制成分隔管20的材料相同的聚四氟乙烯基材料制成。

旋转的马达转子31限定出旋转方向RD。当泵轮14旋转时，液体通过抽吸端口S流入到泵送部段19中，液体被泵轮14轴向吸入。液体因此限定出流动方向F。由于泵轮14的旋转，液体由于离心力径向向外排出，使得液体进入泵送部段19的涡旋形件191，液体从涡旋形件191泵送到排出端口(未示出)。泵送部段19通过对穿过分隔管凸缘45的连接通道进行限定的孔眼(未示出)而在流体方面与湿润区17连通，使得被泵送的液体的相对较小的体积流从被泵送通过泵送部段19的总体积流中分出。该被分出的冷却流F进入湿润区17并朝向分隔管20的靠近干燥的电子室35的另一轴向端部流动，干燥的电子室35通过分隔管覆盖件40与湿润区17在流体方面分隔。在电子室35内布置有印刷电路板50，印刷电路板50包括用于电子换向以及用于驱动电动马达30的多个电力电子部件51。

由于马达转子31的旋转，冷却流F被马达转子31沿旋转方向RD旋转，使得冷却液体除其轴向流动分量外，还在分隔管马达部段202的径向内部处周向地流动。因此，湿润区17内的冷却流F吸收由电动马达30产生的热，特别是传递到分隔管20的马达定子32的热。

支承座结构件22的叶片25相对于转子轴线R以桨距角c布置，如图2、图3和图4所示。桨距角c为45°。平坦叶片25相对于马达转子31的旋转方向RD布置成使得大致周向旋转的冷却流F被更多地偏转成轴向方向，而周向流动分量不受相关影响，从而限定了旋涡型形状的冷却流F，该旋涡型形状的冷却流F朝向分隔管覆盖件40的分隔壁42以旋涡的方式流动通过支承座结构件22。

如图2和图3所示，叶片25相对于支承座23轴向地悬伸。设置在支承座结构件22的面向马达转子31的侧部上的悬伸部a为2.5mm，其中叶片25的轴向叶片长度L为10mm。叶片25的轴向突出的叶片梢端251轴向延伸到马达转子31与支承座23之间的周向旋转的冷却流F中，因此捕获旋转的冷却流F，从而以强制的方式引导冷却流F通过支承座结构件22朝向分隔管覆盖件40的分隔壁42流动。

由于一体式支承壳26，支承座23在径向上相对较小，因此叶片25的径向延伸部可以相对较大。叶片25径向延伸超过分隔管安装部段201的半径r的55％，使得叶片25允许足够的冷却流F通过支撑结构件23。此外，叶片25在周向上是不重叠的，如图3所示，叶片25使用一种简单的模制过程来实现分隔管20的简单制造。

支承座结构件22与分隔管覆盖件40的分隔壁42之间设置有轴向长度b为4mm的无叶片部段。印刷电路板50被布置成与分隔壁42相邻，其中印刷电路板50在分隔壁42的未与湿润区17内的液体直接流体接触的侧部处通过与分隔壁42热传递的方式接触而布置在电子室35内。由此，以旋涡的方式旋转的冷却流F沿着分隔壁42无阻力地流动，从而产生相对均匀的流分布，这在分隔壁42与冷却流F之间产生相对良好的对流热传递。这种相对良好的热传递允许吸收由电力电子部件51产生的相对较大的热。

如图1所示，被加热的液体从分隔壁42通过中空的驱动轴15的回流通道16流动返回到泵轮14，然后在泵轮14的中央处返回到泵送部段19，其中，被加热的冷却流F与通过抽吸端口S进入泵送部段19的冷却液体混合。

Claims (15)

1.一种电动汽车液体泵(10)，所述电动汽车液体泵(10)包括：

电驱动马达(30)，所述电驱动马达(30)具有马达转子(31)和马达定子(32)，所述马达转子(31)以能够共同旋转的方式连接至驱动轴(15)，其中，所述驱动轴(15)以能够共同旋转的方式连接至泵轮(14)；

所述马达转子(31)和所述马达定子(32)通过分隔管(20)在流体方面被分隔，以在泵壳体(12)内限定出湿润区(17)和干燥区(18)；

所述分隔管(20)设置有具有支承座(23)和支撑结构件(24)的一体式支承座结构件(22)；

所述支撑结构件(24)是由将所述支承座(23)与所述分隔管(20)进行连接的多个叶片(25)限定的，其中，

所述叶片(25)相对于转子轴线(R)以桨距角(c)布置，使得涡轮型形状的支承座结构件(22)被限定，其中，

所述支承座(23)设置有一体式平坦的支承壳(26)，以直接对所述驱动轴(15)进行支撑。

2.根据权利要求1所述的电动汽车液体泵(10)，其中，所述支撑结构件(24)包括至少三个叶片(25)。

3.根据权利要求1或2所述的电动汽车液体泵(10)，其中，所述支承壳(26)和所述分隔管(20)是由相同的材料制成的。

4.根据前述权利要求中的一项所述的电动汽车液体泵(10)，其中，所述叶片(25)相对于所述支承座(23)轴向地悬伸，以及其中，在所述支撑结构件(24)的面向所述马达转子(31)的侧部上设置有悬伸部(a)，其中，优选地，所述叶片(25)的所述悬伸部(a)为轴向叶片长度(L)的至少5％。

5.根据前述权利要求中的一项所述的电动汽车液体泵(10)，其中，所述分隔管(20)在一个端部处设置有安装部段(201)，所述安装部段(201)设置有比布置在所述马达转子(31)与所述马达定子(32)之间的间隙中的分隔管马达部段(202)的直径(D)小的直径(d)。

6.根据权利要求5所述的电动汽车液体泵(10)，其中，所述安装部段(201)在所述安装部段(201)的径向外部处设置有轴向加强肋(28)。

7.根据权利要求5或6所述的电动汽车液体泵(10)，其中，所述支承座结构件(22)布置在所述安装部段(201)内。

8.根据前述权利要求中的一项所述的电动汽车液体泵(10)，其中，所述叶片(25)在径向上延伸超过所述安装部段(201)的半径(r)的50％。

9.根据权利要求5至8中的一项所述的电动汽车液体泵(10)，其中，所述分隔管(20)在远离所述泵轮(14)的端部处被单独的分隔管覆盖件(40)封闭，以及其中，所述分隔管覆盖件(40)设置有对所述分隔管(20)的所述安装部段(201)进行包围的套管(41)。

10.根据前述权利要求中的一项所述的电动汽车液体泵(10)，其中，所述支承座结构件(22)与所述分隔管覆盖件(40)之间的轴向距离(b)为所述轴向叶片长度(L)的至少30％。

11.根据前述权利要求中的一项所述的电动汽车液体泵(10)，其中，所述叶片(25)在周向上是不重叠的。

12.根据前述权利要求中的一项所述的电动汽车液体泵(10)，其中，所述叶片(25)是大致平坦的。

13.根据前述权利要求中的一项所述的电动汽车液体泵(10)，其中，所述叶片(25)在所述叶片(25)的面向所述马达转子(31)的侧部上设置有成型表面部。

14.根据前述权利要求中的一项所述的电动汽车液体泵(10)，其中，所述叶片(25)的截面限定出翼型形状的轮廓。

15.根据前述权利要求中的一项所述的电动汽车液体泵(10)，其中，所述桨距角(c)介于30°与65°之间。