CN106640679B - 发动机电动水泵及具有其的车辆 - Google Patents
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Abstract
一种发动机电动水泵及具有其的车辆，包括水泵支架及水泵本体，水泵本体包括水泵壳体、水泵端盖、驱动总成、定子、定轴、转子及叶轮，水泵壳体与水泵端盖共同形成控制室，水泵端盖远离水泵壳体的一侧设有转子室，水泵端盖远离水泵壳体一侧与水泵支架共同形成螺旋室，凹陷部与螺旋室连通，但与控制室不连通，螺旋室通过冷却液进口及冷却液出口与水泵支架内部连通，定轴固定于转子室及螺旋室内，转子设置于转子室内，叶轮设置于螺旋室内，叶轮固定于转子上并可绕定轴转动地套设于定轴上，定子套设于转子室的外侧壁上。该发动机电动水泵能够在发动机全工况下均可实现对冷却液流量的调节，且能够提高电动水泵的效率。
Description
技术领域
本发明涉及车辆零部件技术领域，尤其是涉及一种发动机电动水泵及具有该发动机电动水泵的车辆。
背景技术
水泵在发动机冷却系统当中是不可或缺的零部件，其主要为冷却液提供动能，使冷却液在发动机冷却系统中流动，以便冷却液能够及时将发动机系统内产生的热量带走。
在现有技术中，传统的车辆上使用的基本都是机械水泵，机械水泵通过发动机上的附件轮系来驱动，水泵与发动机的转速成正比，但与发动机的负荷无关。由于水泵性能是以确保发动机不过热为依据的，因此通常需要以整车最高温度点或发动机最高功率点为基准对性能进行线性布设，发动机在低负荷时往往存在流量过高水温过低的情况。
离合式水泵是一种机械式水泵的变形，一般包括水泵本体、叶轮、控制组件以及离合器，控制组件通过给定信号控制离合器，以使水泵与发动机之间相互接触或脱离，当水泵与发动机之间脱离接触时，水泵不工作；当水泵与发动机之间接触时，水泵才能工作。离合式水泵可以通过水泵的不工作状态来使冷却系统中冷却液的流量为零，从而达到整车快速暖机的目的。但是离合式水泵也只能实现水泵的开与停，水泵工作时的转速仍然与发动机成正比，并不能对自由地对流量进行调节。
为了能够在全工况范围内调整冷却系统中的流量，独立式的电动水泵越来越多地应用与发动机中，电动水泵一般包括转子总成、定子总成、控制板组件、插接件及罩壳等，但电动水泵自身只对外保留了进出水口，没有配对的水泵支架，没有开放的蜗壳。独立式的电动水泵的叶轮内置，且独立式电动水泵整体封闭，需要将部分冷却液引入电机内部方可进行散热，冷却液引入电机内部，在电动水泵的功率一定的情况下，会降低泵出冷却液的流量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发动机电动水泵及具有其的车辆，该发动机电动水泵能够在发动机全工况下均可实现对冷却液流量的调节，且能够提高电动水泵的效率。
本发明实施例提供一种发动机电动水泵，包括水泵支架及水泵本体，所述水泵本体固定于所述水泵支架上，并通过所述水泵支架与冷却系统相连，所述水泵本体包括水泵壳体、水泵端盖、驱动总成、定子、定轴、转子及叶轮，所述水泵壳体固定于所述水泵端盖上，并与所述水泵端盖共同形成控制室，所述水泵端盖远离所述水泵壳体的一侧设有转子室，所述水泵端盖远离所述水泵壳体一侧固定于水泵支架上，并与水泵支架共同形成螺旋室，所述转子室与所述螺旋室连通，但与所述控制室不连通，所述螺旋室通过冷却液进口及冷却液出口与所述水泵支架内部连通，所述定轴固定于所述转子室及所述螺旋室内，所述转子设置于所述转子室内，所述叶轮设置于所述螺旋室内，所述叶轮固定于所述转子上并可绕所述定轴转动地套设于所述定轴上，所述驱动总成与所述定子相连，并位于所述控制室内，所述定子套设于所述转子室的外侧壁上。
进一步地，在所述水泵端盖远离所述水泵壳体的表面形成有第一螺旋壳体，在水泵支架上与所述第一螺旋壳体相对应的位置形成有第二螺旋壳体，所述水泵端盖远离所述水泵壳体的一侧固定于所述水泵支架上，所述螺旋室由所述第一螺旋壳体与所述第二螺旋壳体共同形成，所述水泵支架上集成有发动机进出水口、发动机进出出水口、膨胀水箱接口及暖风水箱接口。
进一步地，所述第二螺旋壳体的底部设置有第一轴座，所述转子室的底部设置有第二轴座，所述定轴固定于所述第一轴座与所述第二轴座之间。
进一步地，所述冷却液进口设置于所述第一轴座的底部，在所述螺旋室内，从所述第一轴座至远离所述第一轴座方向形成有螺旋流道，所述冷却液出口设置于螺旋流道远离所述第一轴座所在方向的端部。
进一步地，所述叶轮包括上叶轮及下叶轮，所述上叶轮套设于所述下叶轮上，所述转子与所述下叶轮相连，在所述下叶轮上设置有通孔，冷却液通过所述通孔在所述叶轮前后两侧流通。
进一步地，所述上叶轮的侧壁与所述第一轴座的侧壁之间的距离小于0.5㎜。
进一步地，所述叶轮上靠近所述转子的一侧设置有与所述叶轮一体相连且同轴设置的连接部，所述转子固定于所述连接部上，所述转子、连接部及叶轮同轴设置并共同套设于所述定轴上。
进一步地，所述驱动总成包括线路板、插接件及连接片，在所述水泵端盖上设置有插接口，所述线路板固定于所述水泵端盖上，并使所述定子夹设于所述线路板与所述水泵端盖之间，所述插接件的一端与所述线路板相连，另一端穿过所述插接口与发动机线束相连，所述线路板通过连接片与所述定子相连。
进一步地，所述水泵壳体为金属铸件制成的水泵壳体，所述线路板远离所述水泵端盖的一侧通过热熔胶与所述水泵壳体的底部粘接。
本发明还提供了以一种车辆，该车辆包括上述的发动机电动水泵。
综上所述，在本发明中，通过电动水泵取代机械水泵，可以实现水泵的自由启停，在冷启动过程中通过冷却液零流量来达到快速暖机的目的，还可以根据需要对流量进行调节，便于实现更复杂的控制策略，由于电动水泵不是由发动机直接带动，因此能够在发动机正常工作的阶段降低机械功耗；进一步地，转子室与螺旋室连通，但是与控制室不连通，转子室与控制室之间在省去了密封件的同时，还保证了密封性能，使冷却液不能进入控制室，减少了冷却液的损失，提升了电动水泵的效率；通过水泵支架集成冷却系统的各个子流道，使整机实现集成化及小型化。另外，将线路板通过热熔胶直接粘接于铝合金制成的水泵壳体上，能够及时将控制室产生的热量直接导入外部空气，提高了电动水泵的散热效率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的发动机电动水泵的结构示意图。
图2为图1中水泵支架的结构示意图。
图3为图1中水泵支架另一视角的结构示意图。
图4为图1中水泵本体的结构示意图。
图5为图4中定轴固定于端盖上的结构示意图。
图6为图4中水泵本体去掉转子及定轴的结构示意图。
图7为水泵本体省略水泵壳体后的结构示意图。
图8为水泵本体的截面结构示意图。
图9为水泵本体的分解结构示意图。
图10为水泵本体另一视角的分解结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如下。
本发明的目的在于提供一种发动机电动水泵及具有其的车辆，该发动机电动水泵能够在发动机全工况下均可实现对冷却液流量的调节，且能够提高电动水泵的效率。
图1为本发明的发动机电动水泵的结构示意图，图2为图1中水泵支架的结构示意图，图3为图1中水泵支架另一视角的结构示意图，图4为图1中水泵本体的结构示意图，图5为图4中转轴固定于端盖上的结构示意图，图6为图4中水泵本体去掉转子及定轴的结构示意图，图7为水泵本体省略水泵壳体后的结构示意图，图8为水泵本体的截面结构示意图，图9为水泵本体的分解结构示意图，图10为水泵本体另一视角的分解结构示意图。如图1至图10所示，本发明提供的发动机电动水泵包括水泵支架1与水泵本体2，水泵本体2固定于水泵支架1上，并通过水泵支架1与冷却系统相连。水泵本体2包括水泵端盖20、驱动总成30、定子40、定轴50、转子61、叶轮62及水泵壳体80。水泵壳体80固定于水泵端盖20上，水泵壳体80与水泵端盖20共同形成控制室71，水泵端盖20远离水泵壳体80一侧的表面的中部向靠近水泵壳体80所在的方向凹陷，形成转子室72，水泵端盖20远离水泵壳体80的一侧固定于水泵支架1上，并与水泵支架1共同形成螺旋室，其中，转子室72与螺旋室连通，与控制室71不连通，螺旋室通过冷却液进口及冷却液出口731与水泵支架1内部连通，定轴50固定于转子室72及螺旋室内，转子61设置于转子室72内，叶轮62设置于螺旋室内，叶轮62固定于转子61上，并可绕定轴50转动地套设于定轴50上，驱动总成30与定子40相连，并位于控制室71内，定子40与转子61的位置相适应，并套设于转子室72的外侧壁上。
在本发明中，通过电动水泵取代机械水泵，可以实现水泵的自由启停，在冷启动过程中通过冷却液零流量来达到快速暖机的目的，还可以根据需要对流量进行调节，便于实现更复杂的控制策略，由于电动水泵不是由发动机直接带动，因此能够在发动机正常工作的阶段降低机械功耗；进一步地，转子室72与螺旋室连通，但是与控制室71不连通，转子室72与控制室71之间在省去了密封件的同时，还保证了密封性能，使冷却液不能进入控制室71，减少了冷却液的损失，提升了电动水泵的效率。
进一步地，在本实施例中，水泵壳体80通过销轴与水泵端盖20固定，连接螺栓91从水泵壳体80远离水泵端盖20的一侧依次穿过水泵壳体80及水泵端盖20，将电动水泵固定于水泵支架1上。在本实施例中，优选地，水泵壳体80为金属铸件，如铝合金铸件，水泵端盖20由树脂材料制成，为了防止水泵端盖20在连接处发生变形，在连接螺栓91上还套设有嵌套92。
进一步地，为了减少管道的长度以及减少电动水泵泵出的冷却液的损失，在水泵端盖20远离水泵壳体80的表面形成有第一螺旋壳体732，在水泵支架1上与第一螺旋壳体732相对应的位置形成有第二螺旋壳体733，水泵端盖20远离水泵壳体80的一侧固定于水泵支架1上，螺旋室由第一螺旋壳体732与第二螺旋壳体733共同组成，水泵支架1上集成有发动机进水口11、发动机出水口12、膨胀水箱接口13及暖风接口14，其中发动机进水口11及发动机出水口12与发动机相连，膨胀水箱接口13与膨胀水箱相连，暖风接口14与暖风通道相连。通过水泵支架1集成冷却系统的各个子流道，使整机实现集成化及小型化。
进一步地，在第二螺旋壳体733的底部设置有第一轴座51，在转子室72的底部设置有第二轴座52，定轴50固定于第一轴座51及第二轴座52之间，也即，在本实施例中，水泵本体2与水泵支架1之间不设置连接管路，从螺旋室内泵出的冷却液能够直接进入水泵之间内。
冷却液进口设置于第一轴座51的底部，冷却液进入水泵支架1后通过冷却液进口进入螺旋室，在螺旋室内，从第一轴座51至远离第一轴座51所在的方向设置有螺旋流道734，冷却液出口731设置于螺旋流道734远离第一轴座51所在方向的端部，当冷却液从冷却液进口进入螺旋室后，冷却液在叶轮62的带动下经过螺旋流道734从冷却液出口731泵出。
叶轮62优选为闭式叶轮，该闭式叶轮包括上叶轮621及下叶轮622，上叶轮621套设于下叶轮622上，转子61与下叶轮622相连。当叶轮62在旋转时，叶轮62前侧压力会低于叶轮62后侧的压力，为了降低叶轮62两侧的压差，保证叶轮62不会发生位移，在叶轮62上还设有通孔(图未标出)，冷却液可以通过通孔在叶轮62前后两侧流通，以降低两侧压差，防止叶轮62产生位移。
进一步地，在本实施例中，在叶轮62靠近转子61的一侧还设有与叶轮62一体相连且同轴设置的连接部623，在本实施例中，连接部623与下叶轮622一体成型，转子61，如磁钢，固定于连接部623上，从而与叶轮62相连，转子61、连接部623与叶轮62同轴设置且共同套设于定轴50上。
进一步地，在本实施例中，上叶轮621的侧壁与第一轴座51的侧壁之间的距离需要控制在合理的范围内，以防止距离过大时造成冷却液倒流或距离过小时阻碍冷却液从螺旋室流出，优选地，上叶轮621的侧壁与第一轴座51的侧壁之间的距离小于0.5㎜。
在本实施例中，转子室72呈圆柱形，其朝向螺旋室的一端与螺旋室连通，朝向控制室71的一端封闭，在控制室内环绕转子室72的外侧壁上设置有定子固定部41，定子40设置于转子室72的外侧壁与定子固定部41之间。
在本实施例中，驱动总成30包括线路板31、插接件32及连接片33，在水泵端盖20上设置有插接口34，线路板31通过螺栓固定于水泵端盖20上，并使定子40夹设于线路板31与水泵端盖20之间。插接件32的一端与线路板31相连，另一端穿过插接口34与发动机线束相连，并实现与ECU的通讯，线路板31通过连接片33与定子40相连。当ECU发出信号时，电子水泵由线路板31对信号进行识别与转换，以形成内部信号控制电机进行工作。为了保护插接件32，在线路板31与插接口34之间还设有插接件罩壳35，插接件32设置于插接件罩壳35内。
为了便于散热，线路板31远离水泵端盖20的一侧通过热熔胶与水泵壳体80的底部粘接，控制室71内的热量可以通过热熔胶及金属铸件制成的水泵壳体80传递至电动水泵外。
为了便于对进入水泵支架1内的流量进行分配，在水泵支架1上还设置有节温器安装口15，节温器通过节温器安装口15安装于水泵支架1内，以实现散热器大循环、内部小循环及暖风循环等流道的流量分配。为了便于对冷却液温度的感测，在水泵支架1上还设有温度传感器安装口16，水温传感器通过温度传感器安装口16插入水泵支架1，以获得水泵支架1内冷却液的温度，并将该冷却液的温度反馈给ECU。为了增加水泵支架1与水缸支架的密封性能，在发动机进水口11及发动机出水口12上还设有密封圈17。
在工作时，电动水泵内部的线路板31读取定子40及转子61的工作状态，并将该工作状态形成电信号通过插接件32反馈至ECU。水温传感器感测水泵支架1内冷却液的温度，并将该温度信息传递至ECU。ECU通过线路板31反馈的状态及冷却液的温度，实时更新控制信号，并将该控制信号发送至线路板31，线路板31通过该控制信号对电动水泵的转速进行实时调整。
综上所述，在本发明中，通过电动水泵取代机械水泵，可以实现水泵的自由启停，在冷启动过程中通过冷却液零流量来达到快速暖机的目的，还可以根据需要对流量进行调节，便于实现更复杂的控制策略，由于电动水泵不是由发动机直接带动，因此能够在发动机正常工作的阶段降低机械功耗；进一步地，转子室72与螺旋室连通，但是与控制室71不连通，转子室72与控制室71之间在省去了密封件的同时，还保证了密封性能，使冷却液不能进入控制室71，减少了冷却液的损失，提升了电动水泵的效率；通过水泵支架1集成冷却系统的各个子流道，使整机实现集成化及小型化。另外，将线路板31通过热熔胶直接粘接于铝合金制成的水泵壳体80上，能够及时将控制室71产生的热量直接导入外部空气，提高了电动水泵的散热效率。
本发明还提供了一种车辆，包括上述的发动机电动水泵，关于该车辆的其他技术特征，请参见现有技术，在此不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种发动机电动水泵，包括水泵支架(1)及水泵本体(2)，所述水泵本体(2)固定于所述水泵支架(1)上，并通过所述水泵支架(1)与冷却系统相连，所述水泵本体(2)包括水泵端盖(20)、驱动总成(30)、定子(40)、定轴(50)、转子(61)、叶轮(62)及水泵壳体(80)，其特征在于：所述水泵壳体(80)固定于所述水泵端盖(20)上，并与所述水泵端盖(20)共同形成控制室(71)，所述水泵端盖(20)远离所述水泵壳体(80)的一侧设有转子室(72)，所述水泵端盖(20)远离所述水泵壳体(80)一侧固定于水泵支架(1)上，并与水泵支架(1)共同形成螺旋室，所述转子室(72)与所述螺旋室连通，但与所述控制室(71)不连通，所述螺旋室通过冷却液进口及冷却液出口(731)与所述水泵支架(1)内部连通，所述定轴(50)固定于所述转子室(72)及所述螺旋室内，所述转子(61)设置于所述转子室(72)内，所述叶轮(62)设置于所述螺旋室内，所述叶轮(62)固定于所述转子(61)上并可绕所述定轴(50)转动地套设于所述定轴(50)上，所述驱动总成(30)与所述定子(40)相连，并位于所述控制室(71)内，所述定子(40)套设于所述转子室(72)的外侧壁上。
2.根据权利要求1所述的发动机电动水泵，其特征在于：在所述水泵端盖(20)远离所述水泵壳体(80)的表面形成有第一螺旋壳体(732)，在水泵支架(1)上与所述第一螺旋壳体(732)相对应的位置形成有第二螺旋壳体(733)，所述水泵端盖(20)远离所述水泵壳体(80)的一侧固定于所述水泵支架(1)上，所述螺旋室由所述第一螺旋壳体(732)与所述第二螺旋壳体(733)共同形成，所述水泵支架(1)集成有发动机进水口(11)、发动机出水口(12)、膨胀水箱接口(13)及暖风水箱接口(14)。
3.根据权利要求2所述的发动机电动水泵，其特征在于：所述第二螺旋壳体(733)的底部设置有第一轴座(51)，所述转子室(72)的底部设置有第二轴座(52)，所述定轴(50)固定于所述第一轴座(51)与所述第二轴座(52)之间。
4.根据权利要求3所述的发动机电动水泵，其特征在于：所述冷却液进口设置于所述第一轴座(51)的底部，在所述螺旋室内，从所述第一轴座(51)至远离所述第一轴座(51)方向形成有螺旋流道(734)，所述冷却液出口(731)设置于螺旋流道(734)远离所述第一轴座(51)所在方向的端部。
5.根据权利要求3所述的发动机电动水泵，其特征在于：所述叶轮(62)包括上叶轮(621)及下叶轮(622)，所述上叶轮(621)套设于所述下叶轮(622)上，所述转子(61)与所述下叶轮(622)相连，在所述下叶轮(622)上设置有通孔，冷却液通过所述通孔可在所述叶轮(62)前后两侧流通。
6.根据权利要求5所述的发动机电动水泵，其特征在于：所述上叶轮(621)的侧壁与所述第一轴座(51)的侧壁之间的距离小于0.5㎜。
7.根据权利要求1所述的发动机电动水泵，其特征在于：所述叶轮(62)上靠近所述转子(61)的一侧设置有与所述叶轮(62)一体相连且同轴设置的连接部(623)，所述转子(61)固定于所述连接部(623)上，所述转子(61)、连接部(623)及叶轮(62)同轴设置并共同套设于所述定轴(50)上。
8.根据权利要求1所述的发动机电动水泵，其特征在于：所述驱动总成(30)包括线路板(31)、插接件(32)及连接片(33)，在所述水泵端盖(20)上设置有插接口(34)，所述线路板(31)固定于所述水泵端盖(20)上，并使所述定子(40)夹设于所述线路板(31)与所述水泵端盖(20)之间，所述插接件(32)的一端与所述线路板(31)相连，另一端穿过所述插接口(34)与发动机线束相连，所述线路板(31)通过连接片(33)与所述定子(40)相连。
9.根据权利要求8所述的发动机电动水泵，其特征在于：所述水泵壳体(80)为金属铸件制成的水泵壳体，所述线路板(31)远离所述水泵端盖(20)的一侧通过热熔胶与所述水泵壳体(80)的底部粘接。
10.一种车辆，其特征在于：包括权利要求1至9中任意一项所述的发动机电动水泵。
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