CN116136220A - 输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵 - Google Patents

Abstract

输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵，其包括：泵盖、泵体及二者围合的蜗室；位于泵盖和泵体中心支撑叶轮的芯轴；沿叶轮轴线通往蜗室吸入侧且开口朝下的进口管，进口管穿越外转子电动机的定子的中心；邻接环绕进口管且开口朝下的筒状定子腔，容置在定子腔中的外转子电动机的定子，所述定子的内外周分别与定子腔的内外腔壁导热接触；环绕定子腔且开口朝上贯通蜗室的筒状的转子腔，用于容置外转子电动机的转子。该外转子屏蔽电泵除外转子完全被泵液包围外，内定子铁心的内外周均可与流动的泵液实现导热传导，使冷却液被驱动以供使用的同时，散出电动机发出的热量，因而提高泵效率并免除额外提供冷却装置的必要，有助于减少泵尺寸。

Description

输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵

技术领域

本发明涉及一种输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵，IPC分类可属于F04D13/06、F04D29/58或F04D29/40。

背景技术

现有技术外转子电动机驱动的屏蔽电泵可见中国专利文献CN2844514Y、CN104179693B 和CN109983232A以及中国台湾专利文献TW200928117A，其冷却结构仍有必要进一步改进以降低电动机的温升。

本说明书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/T 5415《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》和中国宇航出版社2011年版《现代泵理论与设计》。

发明内容

本发明的目的是提供一种输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵，相比现有技术可提高传热效率和减少泵尺寸。该屏蔽电泵包括：

——泵盖、泵体及二者围合的蜗室；

——沿蜗室的轴线于泵盖和泵体支撑叶轮的芯轴；

——沿蜗室的轴线通往所述蜗室吸入侧且开口朝下的进口管，所述进口管穿越所述外转子电动机的定子的中心；

——环绕进口管且开口朝下的筒状的定子腔，容置在定子腔中的外转子电动机的定子，所述外转子电动机的定子的内外周分别与定子腔的内外腔壁导热接触；

——环绕定子腔且开口朝上贯通所述蜗室的筒状的转子腔，用于容置所述外转子电动机的转子。

该屏蔽电泵除外转子完全被泵液包围外，内定子铁心的内外周均可与流动的泵液实现导热传导(未被导热率极小的空气隔离的热传导方式)，使冷却液被驱动以供使用的同时，散出电动机发出的热量，因而提高泵效率且无需额外提供冷却装置，有助于减少泵尺寸。

进一步地，所述泵体进口管一端设有输入冷却液的吸入口，连通蜗室的另一端设支撑所述芯轴的支撑座，所述支撑座与进口管壁的连接部设有数个连通蜗室的进口管通孔。该结构可导引冷却液至蜗室被叶轮驱动，同时，芯轴两端得到固定，增加泵运转稳定性。

更进一步地，所述进口管、定子腔和转子腔一体注塑为整体沿轴线剖视呈凹凸形，各功能结构在轴向交错凹凸一体形成，结构紧凑简单，有助于减少泵尺寸和便于高效制造。

优选地，所述转子具有圆筒状的支架，该圆筒状一端设有底壁，另一端开口敞开，圆筒内壁固定设有永磁体，所述底壁中心设有一通孔，该通孔的外沿轴向向筒外突出形成限定芯轴的凸起,，在该凸起外周的底壁上端面固定设有驱动冷却液的叶轮，在该凸起与底壁的交接处开设有数个把通孔流入的冷却液导引至叶轮流道的侧通孔。该转子结构可将进口管输入的冷却液导引至与其固定一起旋转的叶轮，叶轮驱动冷却液排出泵外。

进一步地，所述支架的圆筒壁顶端设有数个回流孔，利用旋转圆筒的离心力，将内部冷却液导引至筒内壁顶端的回流孔排回蜗室，实现冷却液在转子腔的流通。

更进一步地，所述回流孔的中心线设置在圆筒壁与底壁的交接面，该位置设置使得冷却液得以大部导流回蜗室，而且可以避免在交汇处累积残留物。

进一步地，还包括设置在定子腔开口端的控制板、与泵体一体注塑形成用于与外电源可拆卸电连接的插接头，所述控制板与所述插接头电连接。该结构可实现电动机与外界电源可拆卸连接。

更进一步地，所述控制板上的发热功率元件直接或通过导热件与进口管导热接触，从而发热功率元件发出的热量可以通过流动冷却液而被散出，避免温度过高，影响控制板性能稳定。

附图说明

图1是本发明的输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵实施例1的主视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明的输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵实施例1的冷却液流向示意图；

图4是本发明的输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵实施例1的泵体沿轴向的剖视图；

图5是本发明的输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵实施例1的转子实施方式一的沿轴向的剖视图；

图6是本发明的输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵实施例1的转子实施方式二的沿轴向的剖视图；

图7是本发明的输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵实施例1的转子实施方式三的沿轴向的剖视图；

图8是本发明的输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵实施例2的沿轴向的剖视图；

图9是本发明的输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵实施例2的转子的沿轴向的剖视图；

附图标记：

10—泵盖，101—吐出口，102—蜗室，103—芯轴；20—转子，201—支架，202—叶轮， 203—导流孔，204—永磁体，205—底壁，206—通孔，207—轴承支撑座，208—轴承，209—侧通孔，210—芯轴支撑座；30—定子；40—泵体，401—进口管，402—吸入口，403—定子腔，404—转子腔，4041—进入口，405—支撑座，4051—进口管通孔，第二轴承—406；50 —控制板；60—后盖板。

具体实施方式

本发明说明书使用的术语“导热接触”特指两个零件间没有空气间隙的接触，包括紧贴或在两个零件间填充导热硅脂等高导热率的材料形成良好导热性能的接触；上方或上侧指电泵接近蜗室的一方，下方或下侧则相反。

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。

图1-2示出本发明的输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵实施例1的主视图及剖视图，该电泵包括泵盖10、泵体40，泵盖10及泵体40相迎固定连接围合形成蜗室102，泵盖10设有连通蜗室102的吐出口101，泵盖10中心固定芯轴103一端，泵体40大体呈柱状，柱状两端设有固定用法兰，如图1所示，法兰的周向还设有螺丝柱，本实施例的泵盖10及泵体40通过螺丝固定连接，当然，采用如热熔焊接、密封胶粘接等传统工艺方式固定连接也是可行的。如图4所示，进口管401、定子腔403和转子腔404制作为整体沿轴线的剖视呈凹凸形的一体注塑件泵体40，泵体40中心为连通外界冷却液的进口管401，其一端设有吸入口402，另一端连通蜗室102，进口管连通蜗室102一端的中央设有可支撑芯轴103另一端的支撑座405，支撑座405与进口管内壁的连接部设有数个连通蜗室102的进口管通孔4051，优选数个为3个或4个。进口管401外周设有与其同轴的筒状定子腔403，定子腔403朝向吸入口402一端开口敞开，定子腔403外周设有与其同轴的筒状转子腔404，该转子腔404朝向蜗室102一端的开口并与蜗室102连通。

该电泵还包括外转子电动机的定子30及转子20，定子30固定设置在所述泵体的定子腔 403内，具体地，定子30的铁心的外周与定子腔403的外腔壁(即转子腔404的内腔壁)紧贴直接接触或定子30的铁心的外周与定子腔403的外腔壁(即转子腔404的内腔壁)之间填充导热硅脂导热接触；定子30的铁心的内周与定子腔403的内腔壁(即进口管401管壁)紧贴直接接触或定子30的铁心的内周与定子腔403的内腔壁(即进口管401管壁)之间填充导热硅脂导热接触。这样，定子30的铁心与进口管流动的冷却液没有被热导率小的空气隔离，通过进口管壁与冷却液可以实现良好热传导，定子30的铁心与转子腔404内流动的冷却液通过转子腔404的内腔壁也可以实现良好热传导。进一步地，在定子30的上下端填充导热樹脂，这样可固定及加强定子30的散热能力。转子20容置在所述泵体的转子腔404内，被流动的冷却液包围，其热量被流动的冷却液带走。

本实施例转子20的具体结构如图5所示，转子20主体为一个圆筒状的支架201，该圆筒朝向吸入口一端敞开，另一端设有底壁205，圆筒内壁固定设有永磁体204，底壁205中心设有一通孔206，该通孔206的外沿轴向向筒状支架外突出形成中空的柱状凸起，该凸起形成轴承支撑座207,轴承支撑座207的内腔固定设有轴承208，轴承支撑座207的内腔壁下段径向开设有数个侧通孔209，用于导引由通孔206流入的冷却液至叶轮区域。在底壁205上端面，位于轴承支撑座207外侧固定设有驱动冷却液的叶轮202，叶轮202与支架201底壁固定连接并且通过这种方式形成电动机外转子，固定连接方式可以采用超声波焊接、螺纹螺接等常规工艺。图6示出的转子20是图5实施例的变形设计，数个侧通孔209开设在底壁 205与轴承支撑座207的连接区域，该结构增加轴承支撑座207及轴承208的轴向长度，可提升转子20旋转的稳定性。图7示出的转子20是图5实施例的另一种变形设计，其支架201 为塑料件，以永磁体204或和轴承208为嵌件一体注塑形成，该结构简化了转子20安装工艺，而且各零件连接牢固。

该电泵装配后，转子20经轴承208套于芯轴103，支撑在泵体40的转子腔404中，转子20与定子30一起形成电动机，转子20通过定子30产生的旋转磁场带动而旋转，传动固定在其底壁上端的叶轮202经轴承208绕芯轴103旋转，在泵体蜗室102中形成压力，由此冷却液可以如图3大箭头所示，经由吸入口402输入并且通过吐出口101导出。

进一步的优化设计如图2、图3所示，在支架201的筒壁顶端设有数个回流孔203，优选地，回流孔203的中心线设置在筒壁与底壁的交接面。泵体转子腔404外壁与和筒状支架201 之间的环形缝隙设置为用于冷却电动机部的冷却液的进入口4041。因此，如图3小箭头所示，冷却液通过该进入口4041从泵部蜗室的高压力侧循环到筒状支架201和转子腔404内壁之间的间隙中，最后通过回流孔203回流回蜗室被叶轮驱动排出。形成冷却液包围转子20的流道，转子20热量被流动冷却液带走，散热能力强。

进一步地，该电泵还包括设置在定子腔403开口端、定子30下方的控制板50，该控制板50与定子30电连接以控制电动机运转，其可以通过软线与外界电源连接，也可以如图1所示，通过与泵体一体注塑形成的插接头电连接，实现与外界电源可拆卸地方便连接。优选地，控制板50上的发热功率元件，直接或通过导热件与进口管401管壁紧贴接触或在它们之间的间隙填充导热硅脂导热接触，利用进口管401内流动的冷却液带走功率元件发热量，所述导热件特指采用导热率高的金属材料如铝材制成的可以与功率元件及进口管401外形适配安装的结构件；该电泵还包括在定子腔403一侧与泵体法兰盖合遮蔽控制板50与定子30的后盖板60，优选地，后盖板60与泵体贴合处设有弹性密封件密封，防止粉尘及水气进入定子30内部。

图8示出本发明的输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵实施例2的沿轴向的剖视图，实施例2与实施例1的差异在于：芯轴103固定在转子20的中心；在泵盖10中心沉孔固定设有轴承208，轴承208可以与泵盖一体注塑固定，也可以采用过盈压紧，热融焊接或粘接等不同方式固定在泵盖上；在进口管的支撑座405固定设有一第二轴承406。该电泵装配时，转子20通过芯轴103套入第二轴承406及轴承208被支撑限位，容置在泵体40的转子腔404中，转子20与定子30一起形成电动机，转子20由定子30产生的磁场带动旋转，传动固定在转子底壁上端的叶轮202连同芯轴103旋转，在泵体蜗室102中形成压力，由此冷却液也可以如图3大箭头所示，经由吸入口402输入并且通过吐出口101导出。

图9示出本实施例转子20的具体结构，与实施例1图5转子的差异主要是：底壁205中心通孔206的外沿轴向向筒状支架外突出形成一柱状凸起，该凸起成为芯轴支撑座210,芯轴支撑座210的中心固定设有芯轴103，芯轴支撑座210的内腔壁下段径向开设有数个侧通孔 209，用于导引由通孔206流入的冷却液至叶轮流道。芯轴103与芯轴支撑座210可以采用热融焊接、过盈配合或一体注塑等常规工艺固定。

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本发明保护范围的限制。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，例如芯轴103可以固定在泵体40上，而在泵盖中心设置支撑座，在泵体与泵盖盖合固定时，芯轴103另一端套入泵盖支撑座被支撑。这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵，包括：

——泵盖(10)、泵体(40)及二者围合的蜗室(102)；

——沿蜗室(102)的轴线于泵盖(10)和泵体(40)支撑叶轮的芯轴(103)；

——沿蜗室(102)的轴线通往所述蜗室(102)吸入侧且开口朝下的进口管(401)，所述进口管(401)穿越所述外转子电动机的定子(30)的中心；

——环绕进口管(401)且开口朝下的筒状的定子腔(403)，容置在定子腔(403)中的外转子电动机的定子(30)，所述外转子电动机的定子(30)的内外周分别与定子腔(403)的内外腔壁导热接触；

——环绕定子腔(403)且开口朝上贯通所述蜗室(102)的筒状的转子腔(403)，用于容置所述外转子电动机的转子(20)。

2.根据权利要求1所述输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵，其特征在于，所述泵体进口管(401)一端设输入冷却液的吸入口(402)，连通蜗室(102)的另一端设支撑所述芯轴(103)的支撑座(405)，所述支撑座(405)与进口管壁的连接部设数个连通蜗室(102)的进口管通孔(4051)。

3.根据权利要求2所述输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵，其特征在于，所述进口管(401)、定子腔(403)和转子腔(403)一体注塑为整体沿轴线的剖视呈凹凸形。

4.根据权利要求1所述输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵，其特征在于，所述转子(20)具有圆筒状的支架(201)，该圆筒状一端设有底壁(205)，另一端开口敞开，圆筒内柱面固定有永磁体(204)，所述底壁(205)中心设有一通孔(206)，该通孔(206)的外沿轴向向筒外突出形成限定芯轴(103)的凸起，该凸起外周的底壁(205)上端面固定驱动冷却液的叶轮(202)，该凸起与底壁(205)的交接处开设数个把通孔(206)流入的冷却液导引至叶轮流道的侧通孔(209)。

5.根据权利要求4所述输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵，其特征在于，所述支架(201)的圆筒壁顶端设数个回流孔(203)。

6.根据权利要求5所述输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵，其特征在于，所述回流孔(203)的中心线设置在圆筒壁与底壁的交接面。

7.根据权利要求1-6任一所述输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵，其特征在于，还包括设置在定子腔(403)开口端的控制板(50)、与泵体一体注塑形成用于与外电源可拆卸电连接的插接头，所述控制板与所述插接头电连接。

8.根据权利要求7所述输送冷却液用外转子电动机驱动的屏蔽电泵，其特征在于，所述控制板(50)上的发热功率元件直接或通过导热件与进口管(401)导热接触。

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