CN217107464U - 一种稳定型电子水泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种稳定型电子水泵，包括水力组件、屏蔽电机组件、转子轴系组件和控制系统组件，水力组件通过屏蔽电机组件连接控制系统组件，转子轴系组件设置在屏蔽电机组件内部，前端伸入水力组件内部，转子轴系组件包括调整垫、叶轮和轴端螺母、阶梯轴、前轴承和后轴承，在阶梯轴与前轴承及后轴承接触的表面分别设置有若干个第一前U型槽和第一后U型槽，第一前U型槽和第一后U型槽内部分别安装有前内圈稳定环和后内圈稳定环，前轴承和后轴承的外圈表面分别设置有第二前U型槽和第二后U型槽，第二前U型槽和第二后U型槽内部分别安装有前外圈稳定环和后外圈稳定环，本实用新型能够增加电子水泵轴承高低温运行的稳定性，提高轴承的使用寿命。

Description

一种稳定型电子水泵

技术领域

本实用新型涉及一种车用冷却系统电子水泵，特别是涉及一种稳定性电子水泵。

背景技术

电子水泵工作原理是通过电动机带动叶轮高速旋转驱动管路内部冷却液循环流动从而将燃料电池电堆化学反应发电过程产生的热量带走，保证电堆工作正常。电子水泵可以实现自主控制结构紧凑，已经逐渐代替传统机械水泵成为汽车冷却水泵的主流方案。

目前汽车发动机对冷却系统特别是系统中的关键做功部件电子水泵有着极高的寿命和可靠性要求。汽车冷却系统领域对电子水泵普遍要求寿命5年或者20万公里。汽车冷却系统电子水泵运行环境同时具备高温、振动冲击、变工况等恶劣工作环境。这对车用电子水泵寿命的保证提出更严苛的要求。

电子水泵的使用寿命很大程度取决于其内部的易损件比如轴承和密封。轴承方面电子水泵主要有滚动轴承和滑动轴承两种技术方案。采用石墨滑动轴承可有效降低电子水泵运行阶段的磨损，可是其在电子水泵启动阶段系统排气不充分冷却液粘度低无法形成有效的液膜。因此石墨轴承无法悬浮。同时随着电子水泵功率增加，轴向力不断增加，石墨轴承推力轴承在大功率下无法形成有效的动压油膜。从而无法保证可靠性寿命。

另一方面使用滚动轴承可以有效的避免石墨轴承存在的问题。但是滚动轴承由于运行过程存在摩擦，特别是在燃料电池工作时介质温度较高，陶瓷轴承与轴承做由于材料热膨胀系数不同容易出现轴承内外圈的跟转和跑圈现象。一旦发生跑圈整个泵噪音和发热急剧增加，轴承将短时间发生磨损导致转子失稳。如果无法解决滚动轴承轴系的运行稳定性问题，保证滚动轴承一直运行在可靠的润滑工况和稳定的载荷条件下，滚动轴承也无法保证长寿命可靠运行，因此，如何解决滚动轴承的运转稳定性问题，将是保证车用电子水泵寿命的关键技术。

实用新型内容

本实用新型提供了一种稳定型电子水泵，解决了电子水泵在运行过程中滚动轴承稳定性的问题，其技术方案如下：

一种稳定型电子水泵，包括水力组件、屏蔽电机组件、转子轴系组件和控制系统组件，水力组件通过屏蔽电机组件连接控制系统组件，转子轴系组件设置在屏蔽电机组件内部，前端伸入水力组件内部，转子轴系组件包括调整垫、叶轮和轴端螺母、阶梯轴及布置在阶梯轴两端的前轴承和后轴承，阶梯轴伸入水力组件的部位安装有叶轮，叶轮通过轴端螺母固定在阶梯轴上，叶轮与前轴承之间还设置有调整垫，在阶梯轴与前轴承及后轴承接触的表面分别设置有若干个第一前U型槽和第一后U型槽，第一前U型槽和第一后U型槽内部分别安装有前内圈稳定环和后内圈稳定环，前轴承和后轴承的外圈表面分别设置有第二前U型槽和第二后U型槽，第二前U型槽和第二后U型槽内部分别安装有前外圈稳定环和后外圈稳定环。

进一步的，前内圈稳定环、后内圈稳定环、前外圈稳定环和后外圈稳定环均为环形结构，且采用塑胶材质，并沿表面设置有螺旋槽。

进一步的，前轴承设置有2个，成对布置。

进一步的，前轴承和后轴承均采用全陶瓷刚性轴承。

进一步的，叶轮包括前盖板、叶片及后盖板，前盖板后端固定有后盖板，二者之间设置有叶片，后盖板的后端且位于相邻叶片之间的位置还设置有开槽。

进一步的，水力组件包括蜗壳和安装在其内部的密封环，蜗壳套装在阶梯轴前端，其内形成的腔体用于容纳叶轮，密封环用于密封叶轮与蜗壳之间的间隙。

进一步的，蜗壳包括进口管、出口管和螺旋形压水室，螺旋形压水室的前端设置有进口管，侧面设置有出口管，其内部固定有密封环。

进一步的，屏蔽电机组件包括电机壳体、定子磁钢、定子屏蔽套和绝缘套，定子磁钢安装在电机壳体内部，定子磁钢内部安装定子屏蔽套，在定子屏蔽套与电机壳体接触的外表面设置有绝缘套，定子屏蔽套内部安装有阶梯轴。

进一步的，定子屏蔽套包括依次连接的法兰、薄壁套和后轴承室，法兰外部设置有绝缘套。

进一步的，控制系统组件包括电路板、控制器壳体、盖板和接插件，控制器壳体内部设置有电路板，后端设置有盖板，控制器壳体外部还设置有用于信号传输和外部供电的接插件。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用全陶瓷刚性轴承和轴承内外圈设置的前内圈稳定环、后内圈稳定环、前外圈稳定环和后外圈稳定环，利用稳定环温度补偿作用增加高低温运转时轴承内外圈的摩擦力从而避免轴承由于高低温膨胀作用引起的间隙过大发生内外圈的跟转和跑圈现象；另一方面其表面螺旋波纹型结构亦可以增加运转过程的阻尼，同时起到减震和降噪的作用，同时采用盖板后开式叶轮设计，此种设计方案可以有效的降低叶轮运行产生的轴向力，从而进一步降低轴承载荷，提高轴承的使用寿命。

附图说明

图1是稳定型电子水泵结构示意图；

图2是蜗壳的结构示意图；

图3是阶梯轴的结构示意图；

图4是前内圈稳定环、后内圈稳定环、前外圈稳定环和后外圈稳定环的结构示意图；

图5是叶轮的整体结构示意图；

图6是叶轮的侧面结构视图

图中：1-蜗壳；2-密封环；101-进口管；102-螺旋形压水室；103-出口管；3-O型圈；4-叶轮；401-前盖板；402-叶片；403-后盖板；404-开槽；5-轴端螺母；6-电机壳体；7-定子磁钢；8-定子屏蔽套；801-法兰；802-薄壁套；803-后轴承室；9-绝缘套；10-轴承端盖；11-阶梯轴；12-前轴承；1201-第一前U型槽；13-后轴承；1301-第一后U型槽；1302-后内圈稳定环；1303-后外圈稳定环；14-弹性波簧；15-调整垫；16-前内圈稳定环；17-前外圈稳定环；18-电路板；19-控制器壳体；20-盖板；21-接插件。

具体实施方式

如图1所示，所述的稳定型电子水泵，包括水力组件、屏蔽电机组件、转子轴系组件和控制系统组件，转子轴系组件设置在屏蔽电机组件内部，前端伸入水力组件内部，转子轴系组件包括调整垫15、叶轮4、轴端螺母5、阶梯轴11及布置在阶梯轴11两端的前轴承12和后轴承，结合图3所示，阶梯轴11中心设置有通孔，且其前端和后端加工有阶梯结构，分别配合安装有前轴承12和后轴承，前轴承12设置有2个，且成对布置，设计的好处是，有效的减低单个轴承承受的载荷，达到增加寿命的目的。

阶梯轴11伸出屏蔽电机组件的部位安装有叶轮4，叶轮4通过轴端螺母5固定在阶梯轴11上，叶轮4与前轴承12之间还设置有调整垫15。

进一步，如图3所示，前轴承12和后轴承均采用全陶瓷刚性轴承，在阶梯轴11与前轴承12及后轴承接触的表面分别设置有两个第一前U型槽1201和一个第一后U型槽1301，第一前U型槽1201和第一后U型槽1301内部分别安装有前内圈稳定环16和后内圈稳定环1302，前轴承12和后轴承的外圈表面分别设置有第二前U型槽和第二后U型槽，第二前U型槽和第二后U型槽内部分别安装有前外圈稳定环17和后外圈稳定环1303。

进一步，如图4所示，前内圈稳定环16、后内圈稳定环1302、前外圈稳定环17和后外圈稳定环1303均为环状结构，且采用塑胶材质，并沿表面设置有螺旋槽，设计的好处是，采用全陶瓷刚性轴承和轴承内外圈设置的前内圈稳定环16、后内圈稳定环1302、前外圈稳定环17和后外圈稳定环1303，利用稳定环温度补偿及螺旋波纹型结构作用增加电子水泵轴承高低温运行的稳定性，避免内外圈发生跟转和跑圈现象，进一步带来的好处为：前内圈稳定环16、后内圈稳定环1302、前外圈稳定环17和后外圈稳定环1303采用螺旋槽结构，通过此结构使其在压缩成产生具有弹性的阻尼效应亦可降低电子水泵在汽车振动条件下的冲击作用。进一步，稳定环截面形状可做成圆形、方形或其他形状，均能实现此效果。

进一步，如图2所示，水力组件包括蜗壳1和安装在其内部的密封环2，密封环2通过螺钉固定在蜗壳1内部，蜗壳1套装在阶梯轴11前端，内部形成的腔体用于容纳叶轮4，蜗壳1包括进口管101、出口管103和螺旋形压水室102，螺旋形压水室102的前端设置有进口管101，侧面设置有出口管103，螺旋形压水室102内部的腔体用于容纳叶轮4，结合图5和图6所示，叶轮4包括前盖板401、叶片42及后盖板403，前盖板401通过轴端螺母5固定在阶梯轴11上，前盖板401后端固定有后盖板403，二者之间设置有叶片42，后盖板403的后端且位于相邻叶片42之间的位置还设置有开槽404。该设计的好处是，叶轮4采用开式叶轮设计，此种设计方案可以有效的降低叶轮4运行产生的轴向力，从而进一步降低轴承载荷，提高轴承的使用寿命，进一步，在螺旋形压水室102与前盖板401相接触的表面固定有密封环2，密封环2用于密封前盖板401与螺旋形压水室102之间的间隙，通过密封环2的设置提高了电子水泵的使用效率。

进一步，如图1所示，屏蔽电机组件包括电机壳体6、定子磁钢7、定子屏蔽套8和绝缘套9，定子磁钢7安装在电机壳体6内部，定子磁钢7内部安装定子屏蔽套8，定子屏蔽套8通过螺钉固定连接螺旋形压水室102，二者之间还设置有O型圈3，在定子屏蔽套8与电机壳体6接触的外表面设置有绝缘套9，定子屏蔽套8包括依次焊接固定的法兰801、薄壁套802和后轴承室803，法兰801外部设置有绝缘套9，通过绝缘套9的设置，实现定子屏蔽套8与电机壳体6之间的绝缘。法兰801内部还设置有沉头螺钉，通过沉头螺钉和电机壳体固定连接，进一步，法兰801与薄壁套802及后轴承室803均采用不锈钢材质，且焊接一体固定；进一步，法兰801通过螺钉固定连接螺旋形压水室102。

进一步，阶梯轴11设置在薄壁套802的内部，且前轴承12前端还设置有用于压紧前轴承12外圈的轴承端盖10，轴承端盖10通过螺栓固定连接法兰801。

后轴承设置在后轴承室803内部，且后轴承的后端还设置有弹性波簧14，弹性波簧14采用弹性材料制成，具有抑制阶梯轴11轴向振动，给后轴承提供轴向预紧从而保证后轴承轴向稳定运行；定子屏蔽套8将定子磁钢7与转子轴系组件完全隔离，起到密封作用。

进一步，电机壳体6后端连接控制系统组件，控制系统组件包括电路板18、控制器壳体19、盖板20和接插件21，控制器壳体19内部设置有电路板18，后端设置有盖板20，控制器壳体19外部还设置有用于信号传输和外部供电的接插件21，控制器壳体19与电机壳体6通过螺钉固定。

工作原理，冷却介质通过进口管101进入，经过叶轮4进行增压后绝大部分通过出口管103流出，其中有一部分冷却介质经过叶轮4外部与螺旋形压水室102内壁之间的间隙进入水泵内部，并依次经过轴承压盖、前轴承12进入到金属屏蔽套筒和阶梯轴11之间的间隙，并经过后轴承，通过阶梯轴11的通孔回流到叶轮4，并经叶轮4的内部通道从出口管103流出形成循环。

本实用新型通过前内圈稳定环16、后内圈稳定环1302、前外圈稳定环17和后外圈稳定环1303，利用稳定环温度补偿及螺旋波纹型结构作用增加轴承在电子水泵高低温运行时的稳定性，避免内外圈发生跟转和跑圈现象，同时叶轮采用开式叶轮设计，此种设计方案可以有效的降低叶轮运行产生的轴向力，从而进一步降低轴承载荷，提高轴承的使用寿命，提升了电子水泵的使用效率。

Claims (10)

1.一种稳定型电子水泵，其特征在于：包括水力组件、屏蔽电机组件、转子轴系组件和控制系统组件，水力组件通过屏蔽电机组件连接控制系统组件，转子轴系组件设置在屏蔽电机组件内部，前端伸入水力组件内部，转子轴系组件包括调整垫、叶轮和轴端螺母、阶梯轴及布置在阶梯轴两端的前轴承和后轴承，阶梯轴伸入水力组件的部位安装有叶轮，叶轮通过轴端螺母固定在阶梯轴上，叶轮与前轴承之间还设置有调整垫，在阶梯轴与前轴承及后轴承接触的表面分别设置有若干个第一前U型槽和第一后U型槽，第一前U型槽和第一后U型槽内部分别安装有前内圈稳定环和后内圈稳定环，前轴承和后轴承的外圈表面分别设置有第二前U型槽和第二后U型槽，第二前U型槽和第二后U型槽内部分别安装有前外圈稳定环和后外圈稳定环。

2.根据权利要求1所述的稳定型电子水泵，其特征在于：前内圈稳定环、后内圈稳定环、前外圈稳定环和后外圈稳定环均为环形结构，且采用塑胶材质，并沿表面设置有螺旋槽。

3.根据权利要求1所述的稳定型电子水泵，其特征在于：前轴承设置有2个，成对布置。

4.根据权利要求1所述的稳定型电子水泵，其特征在于：前轴承和后轴承均采用全陶瓷刚性轴承。

5.根据权利要求1所述的稳定型电子水泵，其特征在于：叶轮包括前盖板、叶片及后盖板，前盖板后端固定有后盖板，二者之间设置有叶片，后盖板的后端且位于相邻叶片之间的位置还设置有开槽。

6.根据权利要求1所述的稳定型电子水泵，其特征在于：水力组件包括蜗壳和安装在其内部的密封环，蜗壳套装在阶梯轴前端，其内形成的腔体用于容纳叶轮，密封环用于密封叶轮与蜗壳之间的间隙。

7.根据权利要求6所述的稳定型电子水泵，其特征在于：蜗壳包括进口管、出口管和螺旋形压水室，螺旋形压水室的前端设置有进口管，侧面设置有出口管，其内部固定有密封环。

8.根据权利要求1所述的稳定型电子水泵，其特征在于：屏蔽电机组件包括电机壳体、定子磁钢、定子屏蔽套和绝缘套，定子磁钢安装在电机壳体内部，定子磁钢内部安装定子屏蔽套，在定子屏蔽套与电机壳体接触的外表面设置有绝缘套，定子屏蔽套内部安装有阶梯轴。

9.根据权利要求8所述的稳定型电子水泵，其特征在于：定子屏蔽套包括依次连接的法兰、薄壁套和后轴承室，法兰外部设置有绝缘套。

10.根据权利要求1所述的稳定型电子水泵，其特征在于：控制系统组件包括电路板、控制器壳体、盖板和接插件，控制器壳体内部设置有电路板，后端设置有盖板，控制器壳体外部还设置有用于信号传输和外部供电的接插件。

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