湿定子组件及应用其的电子水泵 |
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| 申请号 | CN202410096209.6 | 申请日 | 2024-01-24 | 公开(公告)号 | CN117914027A | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
| 申请人 | 广东深鹏科技股份有限公司; | 发明人 | 林锦海; 程祖意; 谢用波; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种湿 定子 组件及应用其的 电子 水 泵 ，涉及水泵及其零部件技术领域，其包括定子 铁 芯和线圈，线圈绕制在定子铁芯上；定子铁芯和线圈的外围注塑，形成注塑构造层；定子铁芯的至少一部分被埋设在注塑构造层之中，定子铁芯的至少另一部分外露于注塑构造层；线圈被埋设在注塑构造层之中，线圈的端头从注塑构造层之中引出。本发明主要解决如何改进电子水泵的定子组件结构和磁路结构的问题；本发明使湿定子组件能够直接与液体介质 接触 而不漏电，以此方式使电子水泵无需设置隔离套，即避免了隔离套带来的一系列问题，进而使电子水泵获得更可靠的性能和更长的使用寿命，同时还降低了电子水泵的装配难度，并一定程度改善了电子水泵的磁路。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种湿定子组件，其特征在于，包括定子铁芯和线圈，所述线圈绕制在所述定子铁芯上； |
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| 说明书全文 | 湿定子组件及应用其的电子水泵技术领域[0001] 本发明涉及水泵及其零部件技术领域，具体为一种湿定子组件及应用其的电子水泵。 背景技术[0002] 电子水泵具有较高的输出效率且能够实现精确的流量控制，因而，电子水泵被广泛应用于汽车、家用电器以及工业设备上，尤其是新能源汽车通常有两个甚至更多的电子水泵，电子水泵是新能源汽车整个冷却系统的动力来源，新能源汽车的动力电池、驱动电机等均需要依靠电子水泵带动冷却液进行循环冷却。 [0003] 现有技术中的电子水泵，至少包括定子组件和转子组件，转子组件将构造支架、磁环以及叶轮集成为一体，并且被容置并支撑在电子水泵的腔室中，定子组件用于受电并提供旋转磁场，该旋转磁场能够驱动腔室中的转子组件旋转，从而实现电子水泵的基础功能。 [0004] 上述的电子水泵，定子组件通常不能与液体直接接触，因此，需要在电子水泵之中设置隔离套，以隔离出一个封闭的腔室，将转子组件容置并支撑在该腔室中，并将定子组件设置在该腔室外，即可将定子组件与液体相互隔离开。 [0005] 然而，电子水泵的内部空间有限，且需要考虑定子组件与转子组件之间的磁通性，因此，隔离套的厚度被限制，使隔离套的机械强度较差，在长久使用后，隔离套容易出现老化、漏液以及开裂的现象，降低了整个电子水泵的运行效率，甚至会使电子水泵损坏。 [0006] 综上所述，如何改进电子水泵的定子组件结构和磁路结构，使电子水泵获得更可靠的性能和更长的使用寿命，成为亟待解决的问题。 发明内容[0007] 本发明的目的在于提供一种湿定子组件及应用其的电子水泵，其湿定子组件能够直接与液体介质接触而不漏电，使电子水泵无需设置隔离套，进而使电子水泵获得更可靠的性能和更长的使用寿命。 [0008] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种湿定子组件，其包括定子铁芯和线圈，所述线圈绕制在所述定子铁芯上；所述定子铁芯和所述线圈的外围注塑，形成注塑构造层；所述定子铁芯的至少一部分被埋设在所述注塑构造层之中，所述定子铁芯的至少另一部分外露于所述注塑构造层；所述线圈被埋设在所述注塑构造层之中，所述线圈的端头从所述注塑构造层之中引出。 [0009] 上述技术方案中，所述定子铁芯包括呈环形的轭部、成型于所述轭部之内环处的若干个齿部，以及，成型在所述齿部之自由端的靴部；所述线圈绕制在所述定子铁芯的齿部；所述定子铁芯的轭部之外环面外露于所述注塑构造层，所述定子铁芯的靴部之内侧面也外露于所述注塑构造层。 [0010] 上述技术方案中，所述线圈的端头处设置有端子和/或连接器。 [0011] 一种电子水泵，其包括上述的湿定子组件。 [0012] 上述技术方案中，本发明的电子水泵还包括泵壳组件、泵盖、转子组件、转轴‑叶轮组件以及驱动电路板；所述泵盖盖合在所述泵壳组件上，并在所述泵盖的内侧形成叶轮腔室；所述泵壳组件之中形成有动力腔室，且所述动力腔室与所述叶轮腔室相互连通；所述湿定子组件被容置并固定在所述泵壳组件的动力腔室之中，所述驱动电路板被容置并固定在所述泵壳组件之中，并位于所述动力腔室之外，所述湿定子组件与所述驱动电路板电性连接；所述转轴‑叶轮组件包括转轴本体和叶轮，所述转轴本体被支撑在所述泵壳组件之中，并且贯穿所述动力腔室和所述叶轮腔室；所述转子组件套设在所述转轴本体位于所述动力腔室之中的一段，并位于所述湿定子组件的内环之中，所述叶轮套设在所述转轴本体位于所述叶轮腔室之中的一段；所述湿定子组件通电时，能够磁耦合驱动所述转子组件旋转，进而驱动所述转轴‑叶轮组件旋转。 [0013] 上述技术方案中，所述转子组件包括转子铁芯、永磁体、端面挡板以及外护套；所述永磁体被插接在所述转子铁芯之中，所述端面挡板设置在所述转子铁芯的两端，所述外护套从侧面包裹住所述转子铁芯和所述端面挡板；所述转轴‑叶轮组件的转轴本体贯穿所述转子组件的转子铁芯和端面挡板，并且与所述转子组件的转子铁芯和端面挡板相互固定。 [0014] 上述技术方案中，所述泵壳组件包括主泵壳、副泵壳以及端盖；所述主泵壳的一端形成有第一轴承座，所述第一轴承座之中穿设有第一轴承；所述副泵壳上形成有第二轴承座，所述第一轴承座之中穿设有第二轴承；所述副泵壳固定在所述主泵壳的开口端，并使所述第一轴承座与所述第二轴承座相互对置；所述泵盖固定在所述主泵壳的封闭端，并在所述泵盖的内侧形成叶轮腔室；所述转轴‑叶轮组件的转轴本体受所述第一轴承和所述第二轴承支撑；所述转轴‑叶轮组件的转轴本体与所述主泵壳的第一轴承座之间留有第一流通间隙，使所述动力腔室与所述叶轮腔室相互连通；所述驱动电路板被容置并固定在所述泵壳组件的副泵壳之中，所述湿定子组件的端子穿入到所述副泵壳之中，并与所述驱动电路板电性连接。 [0016] 上述技术方案中，所述湿定子组件的注塑构造层，在对应于所述定子铁芯的齿部和/或靴部的位置，沿轴向方向延伸形成屏蔽环；所述屏蔽环的外侧套设有第二密封圈，或者，所述屏蔽环的内侧穿设有第二密封圈；所述第二密封圈和/或所述屏蔽环的至少一部分与所述泵壳组件的副泵壳相抵接，以在所述泵壳组件的动力腔室之中将所述屏蔽环的内外两侧相互隔离。 [0017] 上述技术方案中，所述转轴‑叶轮组件的转轴本体处开设有轴向贯穿其自身的轴向流道；所述转轴‑叶轮组件的转轴本体与所述副泵壳的第二轴承座之间留有第二流通间隙；液体介质能够沿所述叶轮腔室、所述轴向流道以及所述第二流通间隙的路径，流入所述动力腔室，和/或，液体介质能够沿所述动力腔室、所述第二流通间隙以及所述轴向流道的路径，流入所述叶轮腔室。 [0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的湿定子组件及应用其的电子水泵，其湿定子组件的线圈被埋设在注塑构造层之中，使湿定子组件能够直接与液体介质接触而不漏电，以此方式使电子水泵无需设置隔离套，即避免了隔离套带来的一系列问题，进而使电子水泵获得更可靠的性能和更长的使用寿命，同时还降低了电子水泵的装配难度，并一定程度改善了电子水泵的磁路。附图说明 [0019] 图1为本发明实施例一的立体视图之一。 [0020] 图2为本发明实施例一的立体视图之二。 [0021] 图3为本发明实施例一的剖面结构视图。 [0022] 图4为本发明实施例二的立体视图。 [0023] 图5为本发明实施例二的爆炸视图。 [0024] 图6为本发明实施例二的剖面视图。 [0025] 图7为图6中的A局部放大图。 [0026] 图8为图7中的B局部放大图。 [0027] 图9为本发明实施例二中的转子组件的结构视图。 [0028] 附图标记为：1、湿定子组件；11、定子铁芯；111、轭部；112、齿部；113、靴部；12、线圈；121、端头；13、注塑构造层；131、屏蔽环；14、端子；15、第一密封圈；16、第二密封圈；2、泵壳组件；21、主泵壳；211、第一轴承座；212、第一轴承；213、动力腔室；22、副泵壳；221、第二轴承座；222、第二轴承；23、端盖；3、泵盖；31、叶轮腔室；32、进水通道；33、出水通道；4、转子组件；41、转子铁芯；42、永磁体；43、端面挡板；44、外护套；5、转轴‑叶轮组件；51、转轴本体；511、轴向流道；52、叶轮；53、法兰；54、端轴承；6、驱动电路板；10、第一流通间隙；20、第二流通间隙。 具体实施方式[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0030] 实施例一： [0031] 本实施例提供一种湿定子组件，能够应用在电子水泵或者电机之中，用于受电并为转子组件提供旋转磁场。 [0032] 请参阅图1‑图3，本实施例的湿定子组件1包括定子铁芯11和线圈12，其中，定子铁芯11为铸铁材质的环状体，线圈12为漆包线绕制若干圈数后所形成的电磁线圈，线圈12绕制在定子铁芯11上。 [0033] 定子铁芯11和线圈12的外围注塑，形成注塑构造层13，即，注塑构造层13以包覆成型的方式，成型于定子铁芯11和线圈12之外；定子铁芯11的至少一部分被埋设在注塑构造层13之中，定子铁芯11的至少另一部分外露于注塑构造层13；线圈12被埋设在注塑构造层13之中，线圈12的端头121从注塑构造层13之中引出。 [0034] 具体地，定子铁芯11包括呈环形的轭部111、成型于轭部111之内环处的若干个齿部112，以及，成型在齿部112之自由端的靴部113，实际上，该轭部111、该齿部112以及该靴部113一体成型；线圈12绕制在定子铁芯11的齿部112，本实施例中，齿部112沿周向方向分布有6个，相应地，线圈12设置有6组；定子铁芯11的轭部111之外环面外露于注塑构造层13，从而作为整个湿定子组件1的外环，定子铁芯11的靴部113之内侧面也外露于注塑构造层13，从而作为整个湿定子组件1的内环。 [0036] 本实施例的湿定子组件，先将各个线圈12对应绕制在定子铁芯11的各个齿部112，并引出线圈12的端头121，随后将定子铁芯11和线圈12整体置入注塑构造层13的成型模具之中，向该成型模具中注入熔融的塑胶，熔融的塑胶将填满定子铁芯11的各齿部112之间的间隙，冷却固化后即在该位置成型出实体，此外，冷却固化后的塑胶还在定子铁芯11的端面处成型出实体，从而将线圈12埋设在注塑构造层13之中，脱模后，即可获得本实施例的湿定子组件。 [0037] 实施例二： [0038] 请参阅图4‑图6，本实施例提供一种电子水泵，其包括上述的湿定子组件1。 [0039] 具体地，本实施例的电子水泵还包括泵壳组件2、泵盖3、转子组件4、转轴‑叶轮组件5以及驱动电路板6。 [0040] 其中，泵壳组件2为一个或数个构件组成的壳体，用于为本实施例的电子水泵提供结构容置和支撑基础；泵盖3为工程塑料材质或者金属材质的半壳体，其形成有进水通道32和出水通道33，本实施例中，进水通道32和出水通道33均为一体成型在泵盖3上的硬质短管；驱动电路板6为印刷电路板(PCB)，其搭载有主控、用于驱动湿定子组件1运行的电力电子器件以及其他必要的外围电路，用于驱动湿定子组件1运行。 [0041] 泵盖3盖合在泵壳组件2上，并在泵盖3的内侧形成叶轮腔室31，实际上，该叶轮腔室31为泵盖3内侧的空腔结构。 [0042] 泵壳组件2之中形成有动力腔室213，且动力腔室213与叶轮腔室31相互连通，实际上，该动力腔室213为泵壳组件2内侧的空腔结构。 [0043] 湿定子组件1被容置并固定在泵壳组件2的动力腔室213之中，驱动电路板6被容置并固定在泵壳组件2之中，并位于动力腔室213之外，湿定子组件1与驱动电路板6电性连接。 [0044] 转轴‑叶轮组件5包括转轴本体51和叶轮52，其中，转轴本体51为金属轴体，叶轮52为工程塑料材质或者金属材质的构件，其外轮廓大致为轮状，且分布有若干的叶片；转轴本体51被支撑在泵壳组件2之中，并且贯穿动力腔室213和叶轮腔室31。 [0045] 转子组件4套设在转轴本体51位于动力腔室213之中的一段，并位于湿定子组件1的内环之中，叶轮52套设在转轴本体51位于叶轮腔室31之中的一段。 [0046] 湿定子组件1通电时，能够磁耦合驱动转子组件4旋转，进而驱动转轴‑叶轮组件5旋转。 [0047] 请参阅图9，具体地，转子组件4包括转子铁芯41、永磁体42、端面挡板43以及外护套44；其中，转子铁芯41为若干片矽钢片堆叠而成的圆柱形铁芯，其分布有若干的插槽，用于供永磁体42插接在其中；永磁体42为长方体或者瓦片的形状，其具有永磁性；端面挡板43为圆板形的金属或工程塑料材质薄片，其直径与转子铁芯41的直径相同；外护套44则为金属材质的薄型套筒；永磁体42被插接在转子铁芯41之中，实际上，转子铁芯41之中插接有若干颗永磁体42，端面挡板43设置在转子铁芯41的两端，以免永磁体42掉出，外护套44从侧面包裹住转子铁芯41和端面挡板43，以此方式，即将转子组件4组合为一体；转轴‑叶轮组件5的转轴本体51贯穿转子组件4的转子铁芯41和端面挡板43，并且与转子组件4的转子铁芯41和端面挡板43相互固定，具体可以通过过盈配合和键连接的方式，实现固定。 [0048] 具体地，泵壳组件2包括主泵壳21、副泵壳22以及端盖23；其中，主泵壳21为工程塑料材质或者金属材质，其一端开口，另一端封闭；副泵壳22也为工程塑料材质或者金属材质，其同样为一端开口，另一端封闭，但容积较主泵壳21小；端盖23为工程塑料材质或者金属材质的盖板，其形状与副泵壳22匹配；主泵壳21的一端(具体为封闭端)形成有第一轴承座211，该第一轴承座211与主泵壳21一体成型，且为贯穿主泵壳21的结构，第一轴承座211之中穿设有第一轴承212，该第一轴承212为石墨轴承、陶瓷轴承或者自润滑轴套中的一种；副泵壳22上形成有第二轴承座221，该第二轴承座221与副泵壳22一体成型，第一轴承座211之中穿设有第二轴承222，该第二轴承222为石墨轴承、陶瓷轴承或者自润滑轴套中的一种； 副泵壳22固定在主泵壳21的开口端，并使第一轴承座211与第二轴承座221相互对置，此时，第一轴承212与第二轴承222也相互对置；泵盖3固定在主泵壳21的封闭端，并在泵盖3的内侧形成叶轮腔室31；转轴‑叶轮组件5的转轴本体51受第一轴承212和第二轴承222支撑，在一些可能的实施例中，转轴本体51为阶梯轴，即，转轴本体51的中部直径较两端的直径大，使转轴本体51的两端适于与第一轴承212和第二轴承222配合，此外，第一轴承212和第二轴承222的规格可以为一致，也可以为不一致，以适配转轴本体51的两端不同荷载；请参阅图 7，转轴‑叶轮组件5的转轴本体51与主泵壳21的第一轴承座211之间留有第一流通间隙10，使动力腔室213与叶轮腔室31相互连通，实际上，该第一流通间隙10为第一轴承座211底面和侧壁留有的缺口，同时，转轴本体51与主泵壳21的穿孔之间也具有间隙，该间隙也构成第一流通间隙10的一部分，在动力腔室213中的液体介质，能够经由第一流通间隙10而进入叶轮腔室31，同样，在叶轮腔室31中的液体介质，能够经由第一流通间隙10而进入动力腔室 213；驱动电路板6被容置并固定在泵壳组件2的副泵壳22之中，具体通过螺钉固定，湿定子组件1的端子14穿入到副泵壳22之中，并与驱动电路板6电性连接，具体是，湿定子组件1的端子14焊接在驱动电路板6上，或者与驱动电路板6上的端子相接触，以实现电性连接。 [0049] 进一步地，湿定子组件1的注塑构造层13之侧壁上套设有第一密封圈15，该第一密封圈15为橡胶密封圈或者硅胶密封圈，第一密封圈15与泵壳组件2的主泵壳21之内壁相抵接，以提高湿定子组件1与泵壳组件2的主泵壳21之间的密封程度。 [0050] 需要说明的是，湿定子组件1的定子铁芯11之轭部111与泵壳组件2的主泵壳21之内壁过盈配合，再加上第一密封圈15的密封作用，使湿定子组件1与泵壳组件2的主泵壳21之间无需灌封环氧树脂或采用其它固定措施。 [0051] 进一步地，湿定子组件1的注塑构造层13，在对应于定子铁芯11的齿部112和/或靴部113的位置，沿轴向方向延伸形成屏蔽环131，即，该屏蔽环131一体成型于注塑构造层13的端面上，且该屏蔽环131的径向位置未有到达定子铁芯11的轭部111；屏蔽环131的外侧套设有第二密封圈16，或者，屏蔽环131的内侧穿设有第二密封圈16，该第二密封圈16为橡胶密封圈或者硅胶密封圈；第二密封圈16和/或屏蔽环131的至少一部分与泵壳组件2的副泵壳22相抵接，以在泵壳组件2的动力腔室213之中将屏蔽环131的内外两侧相互隔离；当动力腔室213被注液后，湿定子组件1的内环以及屏蔽环131的内环之中，能够充满液体介质，屏蔽环131的外环之外，则为干燥状态；通常来说，线圈12的端头121从定子铁芯11的轭部111被引出，端子14也设置在该位置并穿出至副泵壳22之外，设置屏蔽环131将该位置隔离，能够有效避免液体介质从副泵壳22上的端子穿孔处渗入至副泵壳22之中，以保护驱动电路板6。 [0052] 请参阅图8，进一步地，转轴‑叶轮组件5的转轴本体51处开设有轴向贯穿其自身的轴向流道511，即，轴向流道511沿轴向方向贯穿整根转轴本体51，使转轴本体51实质为空心轴；转轴‑叶轮组件5的转轴本体51与副泵壳22的第二轴承座221之间留有第二流通间隙20，实际上，该该第二流通间隙20为第二轴承座221底面和侧壁留有的缺口，同时，转轴本体51与第二轴承座221的底面之间也具有间隙，该间隙也构成第二流通间隙20的一部分；液体介质能够沿叶轮腔室31、轴向流道511以及第二流通间隙20的路径，流入动力腔室213，和/或，液体介质能够沿动力腔室213、第二流通间隙20以及轴向流道511的路径，流入叶轮腔室31。 [0053] 在一些优选的实施例中，转轴‑叶轮组件5的转轴本体51与叶轮52相互螺纹连接，并且，该螺纹的旋向与转轴‑叶轮组件5的旋向相反，即，转轴本体51与叶轮52的螺纹紧固方向，与转轴‑叶轮组件5的旋转方向相同，转轴‑叶轮组件5在旋转时，能够持续使转轴本体51与叶轮52的螺纹配合更为紧固，避免转轴本体51与叶轮52相互脱位。 [0054] 在一些优选的实施例中，转轴‑叶轮组件5的转轴本体51在靠近第一轴承座211的位置设置有法兰53，并且在法兰53中设置有端轴承54，该端轴承54为石墨轴承或陶瓷轴承中的一种；设置法兰53和端轴承54，能够避免转子组件4与第一轴承座211发生摩擦。 [0055] 本实施例的电子水泵在使用时，驱动电路板6通过贯穿副泵壳22的连接器，连接至外部电源，以获得供电；驱动电路板6通过端子14为湿定子组件1的线圈12供电，湿定子组件1的线圈12通电后，能够产生磁场，该磁场通过定子铁芯11传导和整形，使湿定子组件1的内环中产生旋转磁场；此时，湿定子组件1能够磁耦合驱动转子组件4旋转，进而驱动转轴‑叶轮组件5旋转；叶轮52在叶轮腔室31之中旋转，使叶轮腔室31之中具有负压，液体介质经过进水通道32被吸入叶轮腔室31，再从出水通道33处流出；在上述过程中，液体介质能够沿叶轮腔室31、轴向流道511以及第二流通间隙20的路径，流入动力腔室213，和/或，液体介质能够沿动力腔室213、第二流通间隙20以及轴向流道511的路径，流入叶轮腔室31，使转轴本体 51的轴向流道511有液体介质经过，从而为转子组件4散热。 [0056] 本实施例的湿定子组件及应用其的电子水泵，其湿定子组件1的线圈12被埋设在注塑构造层13之中，使湿定子组件1能够直接与液体介质接触而不漏电，以此方式使电子水泵无需设置隔离套，即避免了隔离套带来的一系列问题，进而使电子水泵获得更可靠的性能和更长的使用寿命，同时还降低了电子水泵的装配难度，并一定程度改善了电子水泵的磁路。 |
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