电动泵
阅读：577发布：2020-05-11
专利汇可以提供电动泵专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 电动 泵 ，其包括：壳体； 马 达单元，其包括设置在壳体中的 定子 、旋转地设置在定子上的 转子 和插入转子中并且穿过转子的旋 转轴 ；以及泵单元，泵单元包括内部转子和外部转子，内部转子联接至 旋转轴 的一端，泵单元具有用于容纳泵单元的插入凹部。，下面是电动泵专利的具体信息内容。
1.一种电动泵，包括：
壳体；
马达单元，所述马达单元包括设置在所述壳体中的定子、设置在所述定子上的转子以及插入所述转子中并且穿过所述转子的旋转轴；
泵单元，所述泵单元包括内部转子和外部转子，所述内部转子联接至所述旋转轴的一端；
第一轴承，所述第一轴承支承所述旋转轴旋转；以及
密封构件，所述密封构件设置在所述第一轴承与所述马达单元之间，
其中，所述壳体包括插入凹部和凹入部，所述插入凹部形成在所述壳体的一侧以用于容纳所述泵单元，所述凹入部形成在所述壳体的另一侧以用于容纳所述马达单元，其中，所述插入凹部的底表面设置在所述插入凹部与所述凹入部之间并且包括通孔，所述旋转轴穿过所述通孔，
其中，所述通孔包括具有第一直径的第一孔、具有第二直径的第二孔和具有第三直径的第三孔，其中，所述第二孔连接至所述第一孔和所述第三孔，
其中，所述第二直径小于所述第一直径并且大于所述第三直径，
其中，所述密封构件设置在所述第一孔中并且所述第一轴承设置在所述第二孔中，其中，所述第三孔包括设置在所述第三孔的内周与所述旋转轴之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的电动泵，其中，所述壳体包括形成在所述插入凹部的底表面上的主通道，所述主通道连接至形成在所述壳体的外侧上的流体入口和流体出口，流体被泵送至所述主通道。
3.根据权利要求2所述的电动泵，其中，所述壳体包括将所述流体入口连接至所述主通道的入口通道和将所述流体出口连接至所述主通道的出口通道。
4.根据权利要求3所述的电动泵，其中，所述主通道包括连接至所述入口通道的第一主通道和连接至所述出口通道的第二主通道。
5.根据权利要求1所述的电动泵，其中，所述密封构件的外径等于或大于所述第一轴承的外径。
6.根据权利要求1所述电动泵，其中，所述第一轴承的外径小于所述马达单元的外径。
7.根据权利要求1所述的电动泵，还包括联接至所述壳体的一个侧表面以密封所述泵单元的第一盖。
8.根据权利要求7所述的电动泵，还包括联接至所述壳体的另一个侧表面以密封所述马达单元的第二盖。
9.根据权利要求8所述的电动泵，还包括设置在所述旋转轴的另一端部上的感测单元，所述感测单元通过所述第二盖被密封在所述壳体中。
10.根据权利要求8所述的电动泵，还包括设置在所述第二盖中的电路板和逆变器。
11.根据权利要求10所述的电动泵，其中，所述电路板直接地连接至所述马达单元的端子。
电动泵
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2012年12月21日提交的韩国专利申请No.2012-0151050以及于2013年7月23日提交的韩国专利申请No.2013-0086787的优先权和受益权，上述申请的全部内容通过参引合并到本文中。
技术领域
背景技术
[0004] 通常，电动油泵（EOP）是一种将油供给至机动车辆的传动系中以恒定地保持传动系中的压力用于平顺地执行传动功能的装置。特别地，混合电动车辆（HEV）的缺点在于：在车辆行驶结束时发动机停止并且因此传动系中的压力不能被恒定地保持。为了弥补以上缺点，上述泵被操作以在发动机停止时保持油的压力。
[0005] 然而，在用于制造常规电动油泵的过程中，泵、马达和逆变器被分别制造，泵和马达通过螺栓彼此联接并且逆变器借助单独的线缆连接至马达和泵。因此，由于泵、马达和逆变器由不同的制造商制造并且然后被组装，因此常规电动油泵在性能、效率和生产成本方面具有不必要的结构。
[0006] 特别地，由于每个部件均被独立地组装，因此电动油泵的尺寸不必要地增大并且电动油泵易受振动的损害。另外，由于分离式电动油泵，因此增加了噪音缺陷并且在组装电动油泵时需要额外的构件/元件（例如衬套）用于保证可靠性。
发明内容
[0007] 本发明针对一种可以与马达一体地制造以便能够省略会引起不必要的组装过程的结构和增强组装可靠性的电动泵。
[0008] 根据本发明的一个方面，提供一种电动泵，该电动泵包括：壳体；马达单元，该马达单元包括设置在壳体中的定子、旋转地设置在定子上的转子以及插入转子中并且穿过转子的旋转轴；以及泵单元，该泵单元包括内部转子和外部转子，内部转子联接至旋转轴的一端。在此，壳体具有形成在所述壳体的一个侧表面上用于容纳泵单元的插入凹部。
[0009] 在根据本发明的一个特征的电动泵中，主通道形成在插入凹部的底表面上，该主通道连接至形成在壳体的外侧上的流体入口和流体出口，流体被泵送至主通道。
[0010] 在根据本发明的一个特征的电动泵中，将流体入口连接至主通道的入口通道和将流体出口连接至主通道的出口通道形成在壳体中。
[0011] 在根据本发明的一个特征的电动泵中，通孔形成在插入凹部的底表面的中心部分处，旋转轴穿过通孔并且轴承设置在通孔的内壁上以旋转地支承旋转轴。
[0012] 在根据本发明的一个特征的电动泵中，间隙形成在通孔与旋转轴之间以使流体能够进入轴承。
[0013] 在根据本发明的一个特征的电动泵中，密封构件可以设置在轴承与马达单元之间以阻挡流体的流入。
[0014] 根据本发明的一个特征的电动泵包括联接至壳体的一个侧表面以密封泵单元的第一盖和联接至壳体的另一个侧表面以密封马达单元的第二盖。
[0015] 在根据本发明的一个特征的电动泵中，感测单元设置在旋转轴的另一端部上，并且该感测单元通过第二盖被密封在壳体中。
[0016] 根据本发明的一个特征的电动泵包括与第二盖一体地形成以使马达单元旋转的驱动单元。
[0018] 通过参照附图详细地描述本发明的示例性实施方式，本发明的上述及其他目的、特征和优点对本领域普通技术人员而言将变得更加明显，在附图中：
[0019] 图1是根据本发明的一个实施方式的电动泵的立体图；
[0020] 图2是根据本发明的一个实施方式的电动泵的分解立体图；
[0021] 图3是示出根据本发明的一个实施方式的电动泵中的流体流的视图；
[0022] 图4是根据本发明的一个实施方式的电动泵的横截面图；
[0023] 图5是示出根据本发明的一个实施方式的电动泵中的轴承和密封构件的位置的视图；
[0024] 图6是图4的部分“A”的放大视图。
具体实施方式
[0025] 下面将参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。尽管结合本发明的示例性实施方式示出和描述了本发明，但是对本领域技术人员来说明显的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以做出多种改型。
[0026] 由于本发明可以以多种方式修改并且可以具有多种实施方式，因此在附图中示出并且在说明书中详细描述了具体实施方式。然而，应当理解的是，本发明不限于公开的具体实施方式，而是包括包含在本发明的精神和技术范围内的所有改型、等同方案以及替代方案。
[0027] 可以使用包括例如“第一”、“第二”等等序数词在内的术语来描述各个部件，但是这些部件不受这些术语限制。术语仅用于将一个部件与其他部件区分开的目的。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一部件可以被指定为第二部件。同样地，第二部件也可以被指定为第一部件。术语“和/或”包含所公开的多个相关项的组合以及选自所公开的所述多个相关项中的任意项。
[0028] 当任意部件被描述为“连接至”或“连结至”另一部件时，尽管这可能意指任意部件直接连接或连结至第二部件的情况，但是其也可能意指第一部件与第二部件之间仍存在另一部件或多个部件的情况。相反，当任意部件被描述为“直接连接至”或“直接连结至”另一部件时，这应该理解成意味着在第一部件与第二部件之间不存在其他部件。
[0029] 在本申请的说明书中使用的术语仅用于说明具体实施方式，而并不旨在限制本发明。只要上下文中没有相反指示，那么单数表述可包括复数表述。在本说明书中，术语“包括”和“具有”应被理解成旨在表明存在所说明的特征、数目、步骤、操作、部件、部分或其组合，而不排除一个或更多个不同特征、数目、步骤、操作、部件、部分或其组合的存在，也不排除增加一个或更多个不同特征、数目、步骤、操作、部件、部分或其组合的可能性。
[0030] 除非另有说明，否则本文中使用的所有术语——包括技术术语或科学术语——都具有与本发明所属技术领域中的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。常用字典中定义的术语必须理解成具有与相关技术背景下使用的含义相同的含义并且不被解释成具有理想或过于正式的含义，除非在本说明书中明确规定。
[0031] 在下文中，将参照附图对本发明的实施方式进行详细地描述。与已经说明的结构元件相同或对应的结构元件将以相同的附图标记表示，并且省略对其的说明。
[0032] 图1是根据本发明的一个实施方式的电动泵的立体图，图2是根据本发明的一个实施方式的电动泵的分解立体图。
[0033] 参照图1和图2，根据本发明的一个实施方式的电动泵包括：壳体100；马达单元400，马达单元400包括插入壳体100中的旋转轴410、设置在旋转轴410的外周面上的转子
420和容纳转子420的定子430；以及泵单元300，泵单元300包括内部转子310和外部转子
320，内部转子310联接至旋转轴410的一端。
420和容纳转子420的定子430；以及泵单元300，泵单元300包括内部转子310和外部转子
320，内部转子310联接至旋转轴410的一端。
[0034] 壳体100是圆筒形构件并且具有插入凹部110，插入凹部110形成在壳体100的一个侧表面上以使泵单元300能够容纳在插入凹部中。插入凹部110的深度可以等于泵单元300的厚度。然而，本发明不一定局限于此，壳体可以制造成使得泵单元300的仅一定部分插入到插入凹部110中。壳体100的泵单元300插入其中的一个侧表面与第一盖210联接以使壳体密封。
[0035] 在壳体100上形成有安装部160。作为本发明的一个示例，示例性地示出其中在安装部160上形成有流体入口120和流体出口130的结构。然而，流体入口和流体出口的位置不一定局限于此。另外，安装部160的形状和位置可以根据使用者或设计者的选择进行各种修改。
[0036] 泵单元300包括联接至旋转轴410的一端的内部转子310和其中容纳内部转子310的外部转子320。在内部转子310的外表面上形成有N个凸角，在外部转子320上形成有N+1个凸角，使得内部转子和外部转子以（N+1）/N的旋转比旋转。
[0038] 换句话说，在转子的旋转运动期间，具有增大容积的部分利用压降吸入周围的流体，具有缩小容积的部分利用压力增大排放流体。可以将众所周知的泵单元结构应用至本发明的上述泵单元，因此省略对本发明的上述泵单元的详细描述。
[0039] 马达单元400被插入到壳体100的另一侧中。可以将下述众所周知的结构应用至马达单元400：该众所周知的结构包括旋转轴410、设置在旋转轴410的外周面上的转子420以及其中容纳转子420的定子430。具体地，马达单元400可以是有刷马达或无刷马达。
[0040] 在泵单元300与马达单元400之间设置有轴承500以旋转地支承旋转轴410，密封构件600阻挡在泵单元300中循环的流体以防止流体流入至马达单元400中。
[0041] 第二盖220联接至壳体100的另一侧表面以密封马达单元400，如果需要，可以在壳体中插入各种电子/电气装置，比如马达驱动单元。
[0042] 在根据本发明的一个实施方式的电动泵中，由于马达单元400和与马达单元一体地形成的泵单元300容置在一个壳体100中，因此不需要使用用于组装常规马达和泵所采用的结构，并且因此提高了组装可靠性以及减小了总体尺寸，以使得能够制造紧凑的马达。
[0043] 根据本发明的一个实施方式的电动泵可以操作为油泵。然而，如果需要，本发明的电动泵可被修改和用作用于泵送各种流体的结构，比如水泵。
[0044] 图3是示出根据本发明的一个实施方式的电动泵中的流体流的视图。
[0045] 参照图3，插入凹部110形成在壳体100的一个侧表面上用于将泵单元300容纳在其中，在插入凹部110的底表面113上形成有主通道111。流体借助于由泵单元300的旋转所引起的压力差而被泵送至主通道111。
[0046] 上述主通道111可以形成为沿着壳体的底表面113的周向形成的长形凹槽。另外，在底表面113的中心部分上形成有通孔114，旋转轴穿过通孔114。因此，旋转轴穿过通孔114并且然后联接至内部转子以将旋转力传递至泵单元。
[0047] 具体地，主通道111可以包括联接至入口通道121的端部的第一主通道111a和连接至出口通道131的端部的第二主通道111b。
[0048] 因此，通过泵流动经过流体入口120的流体可以穿过入口通道121并且进入第一主通道111a，并且流体可以被排放至第二主通道111b，并且然后穿过出口通道131并被排放至流体出口130。
[0049] 在以上描述中，尽管示例性地示出第一主通道111a和第二主通道111b，但是可以根据诸如传动系的联接位置的条件对上述主通道的结构进行各种修改。另外，为了使通道的长度最小化，可以对入口通道121和出口通道131的构型进行各种改变。
[0050] 图4是根据本发明的一个实施方式的电动泵的横截面图，图5是示出根据本发明的一个实施方式的电动泵中的轴承和密封构件的位置的视图，以及图6是图4的部分“A”的放大图。
[0051] 参照图4，第一轴承500设置在旋转轴410穿过的通孔114的内壁上，并且该第一轴承旋转地支承旋转轴410的一个端部。同样地，在旋转轴的另一个端部上设置有第二轴承510。
[0052] 根据上述结构，由于第一轴承500设置成靠近旋转轴410的端部，因此第一轴承可以稳定地支承旋转轴410的旋转，并且可以在不使用另外的衬套的情况下仅通过第一轴承500稳定地支承旋转轴410的轴向负载。此时，第一轴承500可以设计成具有比泵单元300的内部转子310的直径更小的直径。
[0053] 密封构件600设置在第一轴承500与马达单元400之间以阻挡流体的流入。可以采用众所周知的元件诸如O形环作为密封构件600。可以在通孔114的内壁上设置其中可以安装第一轴承500和密封构件600的空间。
[0054] 根据本发明，由于密封构件600设置在第一轴承500与马达单元400之间，因此有利的是在阻挡油的流入方面提供了具有等于或大于第一轴承500的内径的内径的密封构件600。
[0055] 以下，说明第一轴承500设置在泵单元300与密封构件600之间的原因。参照图5，当向泵单元300施加载荷时，施加至第一轴承500与施加至第二轴承510的载荷的总和满足以下等式1。
[0056] 等式1
[0057] ΣP＝-Ppump+Pb1-Pb2＝0
[0058] 其中，Ppump是施加至泵单元300的载荷，Pb1是施加至第一轴承500的载荷，Pb2是施加至第二轴承510的载荷。
[0059] 另外，第一轴承的力矩Mb1与第二轴承的力矩Mb2的总和满足以下等式2，并且第一轴承的力矩Mb1与第二轴承的力矩Mb2可以表达为以下等式3。其中，Lb1是第一轴承的载荷距离以及Ltotal是总距离。
[0060] 等式2
[0061] ΣM＝Mb1-Mb2＝0
[0062] 等式3
[0063] (Pbl×Lb1)-(Pb2×Ltotal)=0
[0064] 因此，通过将等式3代入等式1并且对项进行整理，可以得到以下等式4。
[0065] 等式4
[0066]
[0067] 参照图5和等式4，可以看到施加至第一轴承的载荷Pb1与第一轴承的载荷距离Lb1成比例地增大。因此，优选的是，通过减小第一轴承500的载荷距离并且使轴缩短来减小施加至第一轴承的载荷。
[0068] 然而，如图5示出的，如果密封构件600设置在第一轴承500与泵单元300之间，则泵单元300与第一轴承500应彼此间隔开密封构件600的尺寸的距离。因此，第一轴承500的载荷与泵单元300与第一轴承500之间的间隔距离成比例地增大，这缩短了泵的寿命。
[0069] 换句话说，第一轴承500设置在密封构件600与泵单元300之间，并且优选的是将第一轴承设置成靠近泵单元300。
[0070] 参照图6，第一轴承500设置在容纳凹部114a中，容纳凹部114a设置在通孔的内壁上，并且在通孔114的内壁114b与旋转轴410之间形成有间隙G。
[0071] 因此流体可以经由间隙G进入第一轴承500以执行对第一轴承500的润滑作用。内部转子可以构造成使得在内部转子310的接触表面的中心部分处形成有凹槽311以使流体能够进入第一轴承。另外，如果需要，在通孔的内壁114b上额外地形成有狭槽以使间隙G加宽，因此能够增加流体的流入。
[0072] 可以选择各种产品作为第一轴承500，只要这些产品不与用于其的润滑油起化学反应。另外，如果采用自动变速箱油（ATF）作为流体，则ATF可以充分地执行对轴承的润滑作用。
[0073] 然而，本发明不局限于上述结构，而是可以进行各种修改。例如，如果需要阻挡流体流入到第一轴承500中，则可以在间隙G中设置单独的密封构件（未示出）。
[0074] 返回图4，感测单元700是设置用于感测转子420的旋转位置的结构元件，并且可以采用设置在马达中的任何众所周知的感测装置（解析器或类似装置）作为感测单元。另外，借助于第二盖220，感测单元700可以被密封在壳体100中。
[0075] 因此，根据本发明的一个实施方式，泵单元300、马达单元400和感测单元700全部设置在一个壳体100中以便能够获得紧凑的结构。
[0076] 根据本发明，驱动单元800可以与第二盖220一体地形成。由于泵单元300、马达单元400和感测单元700设置在一个壳体100中，因此能够确保其中驱动单元800可以与具有与常规电动马达的壳体相等尺寸的壳体一体地形成的空间。
[0077] 具体地，驱动单元800可以与第二盖220的上部部分一体地形成。然而，本发明不局限于此，驱动单元800可以形成在第二盖220的内部空间中。
[0078] 驱动单元800包括用于使马达单元400旋转的逆变器和逆变器驱动部件，安装在逆变器中的印刷电路板801直接地连接至马达单元的u端子、v端子和w端子440，使得与利用线缆的常规结构相比提高了电气可靠性并且获得了更紧凑的结构。具体地，印刷电路板801可以通过焊接直接地连接至马达单元的u端子、v端子和w端子440。
[0079] 根据本发明，与常规结合式的马达和泵相比，可以减少大约20%至25%的体积，并且能够将逆变器安装在有保证的额外空间中以在常规体积中实现逆变器一体式泵。
[0080] 另外，用于泵的模具和用于马达的模具不是单独地制造，而是仅制造用于一体式壳体的一个模具，因此能够节省生产成本。
[0081] 此外，不需要用于使泵和马达同中心地对准的对准点，使得电动马达易于制造并且简化了制造电动马达的过程。
[0082] 此外，由于制造了马达一体式泵，因此不需要在马达与泵之间设置密封结构用于防止油的泄漏。
[0083] 另外，旋转轴被设计成使得旋转轴的长度缩短，因此防止不必要的转矩损失。
[0084] 此外，由于一体式本体，因此油流动通路（通道）可被容易地紧固在泵中。
[0085] 同样，由于传动系联接部靠近电动泵的重心，因此电动泵抵抗振动并且可以体现为低噪音设计。
[0086] 另外，由于一体式结构，因此用于组装电动泵的过程简单并且可以防止由不适当的对准引起的驱动缺陷和噪音缺陷。
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