CN217652922U - 电动汽车电源热管理系统用电泵 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车电源热管理系统用电泵，包括电动机及其轴向传动的叶轮于蜗室驱动泵液体，一环抱电动机壳体的环柱形空腔，内置在空腔内加热泵液体且将空腔分隔为外周空腔和内周空腔的筒状加热器，内置在内周空腔内将其分隔为中层的内周空腔一和内层的内周空腔二的内水套，在空腔的一端，内周空腔一和内周空腔二的流道下游汇总后通往外周空腔的流道上游，在空腔的另一端，内周空腔一和内周空腔二的流道上游通往蜗室，外周空腔的流道下游通往电泵的吐出口，在寒冷环境下利用电动机的发热、筒状加热器内外周全表面的发热更快升温泵液体，而且，在较热环境下紧邻电动机外壳的内周空腔二内液流加快电动机散热。

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。为此，本申请人提出了一种动力电池热管理系统用电泵的设计，见中国发明专利申请CN114060287A、CN114060288A、CN202122621949.1，该电泵的加热腔体环抱泵电动机柱面外周，由筒状加热器分隔为内、外周流道，各自沿圆周用隔板分隔为数段螺旋形流道，经轴向两端泵盖和泵体构成的换向流道顺序连通，上游连通泵蜗室输送的液流，经筒状加热器加热后，下游连通泵的吐出口泵出。但是，该电泵用于分隔螺旋形内加热流道的内加热流道套套合泵体内环在内加热流道和定子之间形成两层传热壁，导致在较热的环境下较大功率的定子散热太慢。

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一种电动汽车电源热管理系统用电泵，相比如CN114060287A说明书中的第三实施例、CN114060288A说明书中的实施例3及CN202122621949.1说明书中的实施例等在先设计，避免其内加热流道套套合泵体内环在内加热流道和定子之间形成两层传热壁导致定子散热太慢的问题。

本发明的技术方案是一种电动汽车电源热管理系统用电泵，包括：

——电动机，具有筒状的电动机壳体，其轴向传动的叶轮于蜗室驱动泵液体；

——电动机壳体的外周大致同轴套设有筒状的泵外壳，泵外壳和电动机壳体之间具有一环抱电动机壳体的空腔，该空腔为所述轴向的环柱形；

——内置在所述空腔内加热泵液体的筒状加热器，沿所述轴向位于所述空腔的外周和内周之间，将所述空腔分隔为外周空腔和内周空腔；

其特征在于：还包括内置在所述内周空腔内的内水套，其具有筒状的内筒状基体，沿所述轴向位于内周空腔的外周和内周之间，将内周空腔分隔为内周空腔一和内周空腔二；在所述空腔沿所述轴向的一端，内周空腔一和内周空腔二的流道下游汇总后通往所述外周空腔的流道上游，在所述空腔沿所述轴向的另一端，内周空腔一和内周空腔二的流道上游通往所述蜗室，所述外周空腔的流道下游通往所述电泵的吐出口。

在寒冷环境下，利用电动机的发热、筒状加热器内外周全表面的发热而更快升温泵液体，而且，在较热环境下，通过紧邻电动机壳体外柱面的内周空腔二内的液流，加快电动机散热。

该技术方案的典型设计为：

所述外周空腔绕设一道或数道外周隔板，将外周空腔分隔为一道或数道绕所述筒状加热器外周的外周流道；

所述内周空腔一绕设一道或数道内周隔板，将内周空腔一分隔为一道或数道在所述筒状加热器内周绕行的内周流道；

所述电动机壳体包括筒状的内壳体，内壳体外周设置多片轴向导流翅片将内周空腔二分隔为多道轴向流道；

在空腔的第一端，所述内筒状基体向内延伸出环形端面，该环形端面沿圆周开设有多个上过水槽，用于连通蜗室；在空腔的第二端，所述内筒状基体沿圆周开设有多个下过水槽，用于连通外周空腔的所述外周流道的上游；所述的多个上过水槽、所述的多个下过水槽与所述的多道轴向流道一一对应连通。

这样，通过设置流道绕行于筒状加热器内外周，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，而且，通过轴向导流翅片所形成的多道轴向流道，内周空腔二的液流在电动机外壳柱面圆周导流均匀，电动机散热均匀且效率高。

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是本发明实施例卧式屏蔽电泵分解示意图；

图2是图1电泵的立体示意图；

图3是图1电泵的左视示意图；

图4是沿图3的A剖切圆示意筒状加热器内周柱面拆除泵罩和筒状加热器后的立体示意图；

图5是沿图3的A’剖切圆示意外筒状基体内周柱面拆除泵罩、剖去外筒状基体后的立体示意图；

图6是图3的B-B剖视示意图(省略内、外导流翅片)；

图7是图6的局部放大图Ⅰ；

图8是图6的局部放大图Ⅱ；

图9是图1电泵的泵体立体图；

图10是图1电泵的内水套立体图(省略内导流翅片)；

图11是图1电泵的内水套主视图；

图12是图1电泵的内水套剖视图(省略内导流翅片)；

图13是图1电泵的半外水套一、半外水套二拼合示意立体图；

图14是图1电泵的半外水套一立体图(省略外导流翅片一)；

图15是图1电泵的半外水套一主视示意图；

图16是图1电泵的半外水套二立体图(省略外导流翅片二)；

图17是图1电泵的半外水套二主视示意图；

图18是沿图3的A剖切圆示意筒状加热器内周柱面展开内周流道的示意图(省略内导流翅片展示内周流道流线)；

图19是沿图3的A’剖切圆示意外筒状基体内周柱面展开外周流道的示意图(省略外导流翅片展示外周流道流线)。

附图标记：

定子组件10；

叶轮转子组件20；

泵罩30，泵盖31、泵罩外壳32；

泵体40，底板41，内壳体(电动机壳体)42，安装基面401，轴向导流翅片421；

屏蔽套50；

筒状加热器60，筒状加热器内周柱面61；

引出电线密封罩65；

内水套70，内筒状基体71，内周隔板72，内导流翅片73，环形端面74，上过水槽75，下过水槽76；

外水套80，半外水套一80a，半外水套二80b，

外筒状基体81，半外筒状基体一81a，半外筒状基体二81b，外筒状基体内周柱面811

外周隔板82，外周隔板一82a，外周隔板二82b，

外导流翅片83，外导流翅片一83a，外导流翅片二83b；

空腔90，外周空腔91，内周空腔92，内周空腔一93，内周空腔二94，外周流道911，外导流槽912，内周流道931，内导流槽932，轴向流道941；

蜗室99；

泵外壳(泵罩外壳+外筒状基体)3281。

具体实施方式

本发明实施例电泵是在本申请人在先设计CN114060287A、CN114060288A、CN202122621949.1及CN114151385A的基础上改进设计而成，改进要点是：加热组件主体和泵体的安装、配合结构、流道设计等，目的是进一步减少困气，提高传热效率，增加电动机液冷散热，简化制造工艺，各实施例中，未提及的设计，见CN114060287A、CN114060288A、CN202122621949.1及CN114151385A中的适用内容。

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”、“下”方位，如图3所示，以安装基面朝向为“上”，相反方向为“下”，“顺时针”、“逆时针”转向如图3所示视角，如图6所示，以吸入口朝向为“前”，相反方向为“后”。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。

实施例

本实施例为一种电动汽车电源热管理系统用电泵的卧式屏蔽泵的基本实施方式，包括电动机、泵头、加热组件，如图1、2、6所示，具体包括定子组件10、叶轮转子组件20、泵罩30、泵体40、屏蔽套50、筒状加热器60、内水套70、外水套80、引出电线密封罩65。

如图1、3、6，电动机和泵头部分与CN114151385A实施例类似，同样地，泵罩30成形有泵盖31和于泵盖31外边缘凸出的圆筒状的泵罩外壳32，泵体40如图9成形有大致呈环形的底板41、底板外周的安装基面401和于底板41内环边缘凸出的圆筒状的内壳体42及沿内壳体42外周柱面圆周方向布置的多片轴向导流翅片421沿泵轴方向延伸，由屏蔽套50和内壳体42围合成定子腔容纳定子组件10，环抱在定子腔的外周由泵体40的环形的底板41及圆筒状的内壳体42和泵罩30的泵盖31及圆筒状的泵罩外壳32连接围合成一沿泵轴环柱形的空腔90用于容纳筒状加热器60和内水套70、外水套80所组成的加热组件(详见后述)。空腔90位于泵盖31的一端称之为第一端，位于底板42的一端称之为第二端，转子和定子组件10构成电动机，以内壳体42作为电动机壳体，共轴驱动叶轮于泵盖31和屏蔽套50围合而成的叶轮腔室内驱动液体经蜗室99流入空腔90。

加热组件及流道部分与CN202122621949.1实施例类似，包括：筒状加热器60、引出电线密封罩65、内水套70、外水套80，以及泵罩30和泵体40朝向空腔90的部位。

如图10-12所示，内水套70，具有内筒状基体71，绕内筒状基体71的外周柱面一体成形一道内周隔板72及数道内导流翅片73，内导流翅片73与内周隔板72走向一致；在空腔90的第一端，内筒状基体71向内延伸出环形端面74，沿该环形端面圆周方向开设多个上过水槽75；在空腔90的第二端，沿内筒状基体71圆周方向开设多个下过水槽76。

如图3、13-17所示，外水套80，具有筒状的外筒状基体81，绕贴外筒状基体内周柱面811设有一道外周隔板82及数道外导流翅片83，外导流翅片83与外周隔板82走向一致；绘制穿过泵轴的平面K，将外水套80切分为半外水套一80a和半外水套二80b，同时，将外筒状基体81切分为半外筒状基体一81a和半外筒状基体二81b，将外周隔板82切分成两部分，分别是外周隔板一82a和外周隔板二82b，将数道外导流翅片83切分成两部分，分别是数道的外导流翅片一83a和数道的外导流翅片二83b；外周隔板一82a和外导流翅片一83a与半筒状基体一81a一体成形制成半外水套一80a，外周隔板二82b和外导流翅片二83b与半筒状基体二81b一体成形制成半外水套二80b。这样拆分设计对比一件整体式的外水套，工艺模具简单，生产安装便捷，穿过泵轴的切分平面K可以任意选取，只要方便注塑脱模即可。

泵罩30的泵盖31和泵体40的底板41各自朝向空腔90的一侧都设有筋槽、围栏结构用于与相邻零部件围合水道，起到后述流道系统连通中转的作用，其中，如图9所示，底板41朝向空腔90的一端设置一环形筋板用于与筒状加热器60端面贴合，环形筋板开设一道缺口411。

如图1、3、6所示，加热组件套装于电泵：首先，将筒状加热器60套装于空腔90内固定于泵体40的底板41再安装固定引出电线密封罩65，在筒状加热器60内周套入内水套70卡接于底板41，在筒状加热器60外周依次套入半外水套一80a和半外水套二80b并卡接于底板41，二者在平面K拼合为完整的外水套80，最后在外水套80的外筒状基体81的外周套入泵罩30，再将其与泵体41紧固密封。

安装后，在电动机的外周，泵罩30与泵体40连接围合形成空腔90，泵罩的泵盖31和泵体的底板41构成空腔90的两端，泵罩外壳32和外水套的外筒状基体81一同组合为筒状的泵外壳3281构成空腔90的外周，泵体的内壳体42构成空腔90的内周。

筒状加热器60内置在空腔90内，沿泵轴位于空腔90的外周和内周之间，将空腔90分隔为外周空腔91和内周空腔92。

半外水套一80a和半外水套二80b拼合为外水套80内置在空腔90内，绕贴其外筒状基体内周柱面811的外周隔板82和筒状加热器60围合，将外周空腔91分隔为一道绕筒状加热器60外周柱面的外周流道911，其下游通过泵盖31上的筋板、围栏围合的水道连通泵的吐出口，在外周流道911内利用绕贴于外筒状基体内周柱面811的数道外导流翅片83形成数道外导流槽912(如图5所示)。

内水套70内置在内周空腔92内，内水套70的内筒状基体71沿泵轴轴向位于内周空腔92的外周和内周之间，将内周空腔92分隔为内周空腔一93和内周空腔二94，内周空腔一93位于外周空腔91和内周空腔二94之间；

绕内筒状基体71外周柱面的内周隔板72和筒状加热器60围合，将内周空腔一93分隔为一道内周流道931，其上游通过泵盖31上的筋板、围栏围合的水道连通蜗室99，其下游通过底板41上的缺口411连通外周流道911的上游，在内周流道931内利用内筒状基体71外周柱面的数道内导流翅片83形成数道内导流槽932(如图4所示)。

泵体的内壳体42及其外周柱面的多片轴向导流翅片421和内筒状基体71围合，将内周空腔二94分隔为多道轴向流道941，其与沿环形端面74圆周方向开设的多个上过水槽75、沿内筒状基体71圆周方向开设的多个下过水槽76一一对应连通；在空腔90的第一端，内壳体42的外周柱面围合上过水槽75形成通孔与内壳体42、隔水套50和泵盖31上的筋板、围栏围合的水道连通通往蜗室99；在空腔90的第二端，底板41抵接下过水槽76形成通孔与内周流道931的下游连通后再通往外周流道911的上游。

实现加热的泵液体连通路径依次为：泵的吸入口——叶轮——蜗室99——内周流道931——底板上环形筋板的缺口411——外周流道911——泵的吐出口，途经筒状加热器60内、外周表面实现加热，绕设仅一道内周流道、一道外周流道仅于空腔的底板一端的缺口411换向一次，避免了在先设计CN114060287A、CN114060288A、CN202122621949.1中数段螺旋流道反复换向，流速方向急剧变化，导致流速分布不均，出现局部高温和困气的问题，数道导流翅片在流道内形成数道更窄的导流槽，将泵液体沿流道两岸及中央均匀分布地导流，不会出现流道左岸或右岸流量偏低致使该部位传热太慢进而导致该局部高温或困气的现象。

实现电动机散热的泵液体连通路径依次为：泵的吸入口——叶轮——蜗室99——多个上过水槽75——多道轴向流道941——多个下过水槽76——外周流道911——泵的吐出口，内周空腔二94内的多道轴向流道941紧邻电动机壳体，流道内泵液体接触电机外壳热量升温后，流入外周流道911，再经电泵的吐出口排出，带走电动机的热量，散热效果好，尤其适合于电动汽车在夏季高温环境下使用，特别是将环柱形的内周空腔二94分隔为多道的轴向流道941，液流在电动机壳体外周柱面导流均匀，电动机散热均匀且效率高。

这里，上/下过水槽75/76可以设置成槽供液流通过，也可以设置成通孔供液流通过，只要起到连通轴向流道和蜗室水道或外周流道911的作用即可。

如图1、3-6、18、19所示，外周流道911设计：外周空腔91的最大几何半径定义为r₀，绘制穿过泵轴的铅垂面V，其与外筒状基体81的内周柱面811的交线L即为外周空腔91的最上方位母线，母线L朝外周流道911上游沿柱面逆时针15°位置定义为液流起始端E，母线L朝外周流道911下游沿柱面顺时针15°位置定义为液流终止端F，外周隔板82由数段具有不同升角的螺旋形隔板连接而成，在图19沿外筒状基体内周柱面811的展开图上绘制垂直于泵轴的平面W，示意外周隔板82的螺旋升角α控制液流走向，假设外周流道911内流量为Q，截面积为S，流道内流速为v＝Q/S，沿外周隔板82的走向控制液流运动轨迹(即位移曲线)，其曲率半径为r，离心加速度a＝v²/r，为了使液流克服重力加速度g，从而能顺利爬升越过外周空腔91最高位置，需确保a＝v²/r>g，即Q²/(S²*r)>g，并尽可能增大离心加速度a。在外周螺旋形流道为3段的CN114060288A典型设计中，每道流道仅绕圆周120°，升角α大于30°；与之对比，本实施例采用一道绕圆周超过360°的流道，调整从E到F的外周隔板82朝平面W倾斜，使得该段外周隔板82的升角α小于20°，引导最上方区域液流沿外周空腔圆周方向的速度矢量增加、沿泵轴方向速度矢量减少，使得r减小，a增大，使得a更多地超过g，从而使得液流能更顺利地爬升越过外周空腔91最高段EF位置并冲刷带走流道中的气体，对应的，远离最上方区域的外周隔板82可以调整朝母线方向倾斜，对应区域液流沿泵轴方向的速度矢量适当增加，对液流越过最高点无影响。本实施例选取最有利的情况，在E到F之间取α＝0°，最上方区域的外周隔板82垂直于母线，液流运动轨迹曲率半径r等于外周空腔91的最大几何半径r₀，在流量相同的情况下，a达到最大值，效果最好。CN114060288A典型设计是螺旋形流道为3段，每道流道仅绕圆周120°，无法对隔板倾斜度进行这样较大的调整。同样地，设计内周流道931时，铅垂面V与筒状加热器内周柱面61的交线L’即为内周空腔92的最上方位母线，母线L’朝内周流道931上游沿柱面逆时针15°位置定义为液流起始端E’，母线L’朝内周流道931下游沿柱面顺时针15°位置定义为液流终止端F’，内周隔板72也是由数段具有不同升角的螺旋形隔板连接而成，在图18沿筒状加热器内周柱面61的展开图上绘制垂直于泵轴的平面W’，示意内周隔板72的螺旋升角β控制液流走向，该升角β与α的设计同理，本实施例同样在E’到F’之间选取β＝0°的最有利情况。当然，在E’到F’之间取β小于20°，就可以使得内周空腔最高位置的液流离心加速度a更多地超过重力加速度g，从而更顺利地爬升越过最高段E’F’位置并冲刷带走流道中的气体。

因应引出电线密封罩65在空腔90沿其母线占用的空间，外周流道911沿母线方向偏移避让即可，用电线密封罩65密封的筒状加热器60柱面不设加热丝，无需考虑流量不均、传热不均所导致的局部高温问题，内、外导流翅片中断即可。

在内壳体外周柱面取消轴向导流翅片，内水套取消环形端面、上过水槽、下过水槽，将泵体的内壳体向外扩张后，与内水套的内筒状基体贴合，取消内周流道二，适合于电动机外径增大而需占用取消该流道的情况，可与基础设计通用较多的零部件。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多段、多个、多片、数道”中的“多或数”的含义是两或两以上。

以上所述实施例、设计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、设计例中适合环抱圆柱形电动机壳体的筒状加热器、内筒状基体、外筒状基体采用圆环柱形最紧凑，若所环抱电动机柱面为棱柱，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 (4)

1.一种电动汽车电源热管理系统用电泵，包括：

——电动机，具有筒状的电动机壳体，其轴向传动的叶轮于蜗室(99)驱动泵液体；

——电动机壳体的外周大致同轴套设有筒状的泵外壳(3281)，泵外壳和电动机壳体之间具有一环抱电动机壳体的空腔(90)，该空腔(90)为所述轴向的环柱形；

——内置在所述空腔(90)内加热泵液体的筒状加热器(60)，沿所述轴向位于所述空腔(90)的外周和内周之间，将所述空腔(90)分隔为外周空腔(91)和内周空腔(92)；

其特征在于：还包括内置在所述内周空腔(92)内的内水套(70)，其具有筒状的内筒状基体(71)，沿所述轴向位于内周空腔(92)的外周和内周之间，将内周空腔(92)分隔为内周空腔一(93)和内周空腔二(94)；在所述空腔(90)沿所述轴向的一端，内周空腔一(93)和内周空腔二(94)的流道下游汇总后通往所述外周空腔(91)的流道上游，在所述空腔(90)沿所述轴向的另一端，内周空腔一(93)和内周空腔二(94)的流道上游通往所述蜗室(99)，所述外周空腔(91)的流道下游通往所述电泵的吐出口。

2.根据权利要求1所述电泵，其特征在于：所述电动机壳体包括筒状的内壳体(42)，内壳体(42)外周设置多片轴向导流翅片(421)将所述内周空腔二(94)分隔为多道轴向流道(941)。

3.根据权利要求2所述电泵，其特征在于：在空腔(90)的第一端，所述内筒状基体(71)向内延伸出环形端面(74)，该环形端面沿圆周开设有多个上过水槽(75)，用于连通蜗室(99)；在空腔(90)的第二端，所述内筒状基体(71)沿圆周开设有多个下过水槽(76)，用于连通所述外周空腔(91)的流道的上游；所述的多个上过水槽(75)、所述的多个下过水槽(76)与所述的多道轴向流道(941)一一对应连通。

4.根据权利要求1所述电泵，其特征在于：

所述外周空腔(91)绕设一道或数道外周隔板(82)，将外周空腔(91)分隔为一道或数道绕所述筒状加热器(60)外周的外周流道(911)；

所述内周空腔一(93)绕设一道或数道内周隔板(72)，将内周空腔一(93)分隔为一道或数道在所述筒状加热器(60)内周绕行的内周流道(931)。

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