一种水冷控制器的电动水泵

摘要

本发明涉及一种水冷控制器的电动水泵，其包括：壳体，所述壳体的一侧设有水套，且所述水套内收容沿预设方向流动的冷却液；控制器，其通过安装盒固设于所述水套的一侧，且所述安装盒与所述冷却液接触。本发明涉及的一种水冷控制器的电动水泵，控制器产生的热量可以传导至安装盒，通过安装盒再传导至冷却液，从而实现对控制器进行散热，并且流动的冷却液便于将热量带走，可以实现循环对控制器散热，避免了局部冷却液过热至沸点，影响传热和散热，同时，在壳体上设置水套，用于散热的水套属于壳体的一部分，不需要在电动水泵上单独设置散热结构，整个电动水泵结构紧凑，因此，电动水泵的体积较小，便于在发动机上布置，利于汽车小型化的发展趋势。

权利要求

1.一种水冷控制器的电动水泵，其特征在于，其包括：

壳体（1），所述壳体（1）的一侧设有水套（11），且所述水套（11）内收容沿预设方向流动的冷却液；

控制器（2），其通过安装盒（3）固设于所述水套（11）的一侧，且所述安装盒（3）与所述冷却液接触；

所述壳体(1)内埋设电机定子(6)，所述电机定子(6)与所述水套(11)间隔设置，所述壳体(1)内设有空腔(12)，且所述空腔(12)内固设水泵轴(7)； 所述空腔(12)内还设有叶轮总成(5)，所述叶轮总成(5)悬浮套设并轴向限位于所述水泵轴(7)，且所述叶轮总成(5)内一体注塑有电机转子(51)；

叶轮总成(5)的内侧与水泵轴(7)之间、以及叶轮总成5的外侧与壳体(1)内壁之间均具有间隙；

当电机定子(6)的线圈（61）通电后，电机转子(51)在磁场的作用下开始转动，使得电机转子(51)驱动叶轮总成(5)旋转；

所述壳体(1)还具有与所述空腔(12)连通的第二流道 (13)；所述水套(11)的出水口（116）与所述空腔(12)远离所述第二流道(13)的一端连通，所述水套(11)的进水口 (115)与所述第二流道(13)连通。

2.如权利要求1所述的水冷控制器的电动水泵，其特征在于：所述水套（11）具有用于供所述冷却液流通的第一流道（112），所述第一流道（112）于所述水套（11）与所述安装盒（3）的接触面内曲折延伸。

3.如权利要求1所述的水冷控制器的电动水泵，其特征在于：所述水套（11）具有第一腔体（111），所述第一腔体（111）内设置导流板（113），使所述第一腔体（111）内形成供所述冷却液流通的第一流道（112），所述第一流道（112）于所述第一腔体（111）内曲折延伸。

4.如权利要求3所述的水冷控制器的电动水泵，其特征在于：所述导流板（113）设有多个，且多个所述导流板（113）于所述第一腔体（111）内平行间隔设置。

5.如权利要求2或3任一项所述的水冷控制器的电动水泵，其特征在于：所述安装盒（3）面对所述水套（11）的一侧固设换热片（4），所述换热片（4）延伸进入所述第一流道（112）。

6.如权利要求1所述的水冷控制器的电动水泵，其特征在于：所述水套（11）具有用于供冷却液进入的进水口（115），以及设置于所述水套（11）远离所述进水口（115）一侧的出水口（116），所述进水口（115）与所述出水口（116）之间形成压力差。

7.如权利要求6所述的水冷控制器的电动水泵，其特征在于：所述进水口（115）设有单向阀，当所述进水口（115）与所述出水口（116）之间的压力差达到预设压力差时，所述单向阀开启。

8.如权利要求6所述的水冷控制器的电动水泵，其特征在于：所述叶轮总成（5）驱动所述空腔（12）中的冷却液流动至所述第二流道（13）。

9.如权利要求1所述的水冷控制器的电动水泵，其特征在于：所述壳体（1）一体注塑成型。

10.如权利要求1所述的水冷控制器的电动水泵，其特征在于：所述水套（11）具有收容所述冷却液的第一腔体（111），以及与所述第一腔体（111）间隔设置的第二腔体（114），所述第二腔体（114）收容接插件（8），所述接插件（8）用于电性连接所述控制器（2）与发动机。

说明书

一种水冷控制器的电动水泵

技术领域

[0001] 本发明涉及电动水泵技术领域，特别涉及一种水冷控制器的电动水泵。

背景技术

[0002] 目前，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。对于集成了驱动控制器的电动水泵，因其流量高、负荷大，其电子元器件的散热需要也越高。

[0003] 相关技术中，电动水泵的控制器一般设有驱动芯片，驱动芯片发热量较大，尤其是高流量、大功率的水泵，为了保证控制器工作在允许的温度范围内，防止控制器过热损坏，需要对控制器进行冷却。一种给控制器散热的方式为风冷，其是通过在控制器上贴合金属导热材料的壳体，壳体上设置散热片，通过散热片与空气进行热交换，来进行散热。

[0004] 但是，对于大功率水泵，由于其散热需求较大，需要增大散热片的散热面积，以保证足够的散热需求，这样会导致控制器外的散热结构尺寸较大，从而导致整个水泵的体积较大，不利于在汽车发动机上进行布置，同时，不利于汽车小型化的发展趋势。

发明内容

[0005] 本发明实施例提供一种水冷控制器的电动水泵，以解决相关技术中控制器外的散热结构尺寸较大，导致整个水泵的体积较大，不利于在汽车发动机上布置，同时，不利于汽车小型化的发展趋势的问题。

[0006] 第一方面，提供了一种水冷控制器的电动水泵，其包括：壳体，所述壳体的一侧设有水套，且所述水套内收容沿预设方向流动的冷却液；控制器，其通过安装盒固设于所述水套的一侧，且所述安装盒与所述冷却液接触。

[0007] 一些实施例中，所述水套具有用于供所述冷却液流通的第一流道，所述第一流道于所述水套与所述安装盒的接触面内曲折延伸。

[0008] 一些实施例中，所述水套具有第一腔体，所述第一腔体内设置导流板，使所述第一腔体内形成供所述冷却液流通的第一流道，所述第一流道于所述第一腔体内曲折延伸。

[0009] 一些实施例中，所述导流板设有多个，且多个所述导流板于所述第一腔体内平行间隔设置。

[0010] 一些实施例中，所述安装盒面对所述水套的一侧固设换热片，所述换热片延伸进入所述第一流道。

[0011] 一些实施例中，所述水套具有用于供冷却液进入的进水口，以及设置于所述水套远离所述进水口一侧的出水口，所述进水口与所述出水口之间形成压力差。

[0012] 一些实施例中，所述进水口设有单向阀，当所述进水口与所述出水口之间的压力差达到预设压力差时，所述单向阀开启。

[0013] 一些实施例中，所述壳体内设有空腔，且所述壳体具有与所述空腔连通的第二流道；所述电动水泵还包括设于所述空腔内的叶轮总成，所述叶轮总成驱动所述空腔中的冷却液流动至所述第二流道；所述出水口与所述空腔远离所述第二流道的一端连通，所述进水口与所述第二流道连通。

[0014] 一些实施例中，所述壳体一体注塑成型，且所述壳体内埋设电机定子，所述电机定子与所述水套间隔设置，所述壳体内设有空腔，且所述空腔内固设水泵轴；所述空腔内还设有叶轮总成，所述叶轮总成悬浮套设于所述水泵轴，且所述叶轮总成内一体注塑有电机转子。

[0015] 一些实施例中，所述水套具有收容所述冷却液的第一腔体，以及与所述第一腔体间隔设置的第二腔体，所述第二腔体收容接插件，所述接插件用于电性连接所述控制器与发动机。

[0016] 本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

[0017] 本发明实施例提供了一种水冷控制器的电动水泵，由于在壳体上设置了水套，且水套内设有冷却液，安装盒可以与水套中的冷却液接触，当控制器上的电子元器件发热量较大，控制器产生的热量可以传导至安装盒，然后通过安装盒再传导至冷却液，进而对控制器进行散热，且流动的冷却液便于将热量带走，同时，在壳体上设置水套，用于散热的水套属于壳体的一部分，不需要在电动水泵上单独设置散热结构，整个电动水泵结构紧凑，因此，电动水泵的体积较小，便于在发动机上布置，利于汽车小型化的发展趋势。

附图说明

[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0019] 图1为本发明实施例提供的一种水冷控制器的电动水泵的立体结构示意图；

[0020] 图2为本发明实施例提供的一种水冷控制器的电动水泵的水套的主视示意图；

[0021] 图3为本发明实施例提供的一种水冷控制器的电动水泵的安装盒的结构示意图。

[0022] 图中：

[0023] 100、电动水泵；

[0024] 1、壳体；11、水套；111、第一腔体；112、第一流道；113、导流板；114、第二腔体；115、进水口；116、出水口；12、空腔；13、第二流道；

[0025] 2、控制器；

[0026] 3、安装盒；

[0027] 4、换热片；

[0028] 5、叶轮总成；51、电机转子；

[0029] 6、电机定子；61、线圈；

[0030] 7、水泵轴；71、挡圈；

[0031] 8、接插件。

具体实施方式

[0032] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

[0033] 本发明实施例提供了一种水冷控制器的电动水泵，其能解决相关技术中控制器外的散热结构尺寸较大，导致整个水泵的体积较大，不利于在汽车发动机上布置，同时，不利于汽车小型化的发展趋势的问题。

[0034] 参见图1和图2所示，为本发明实施例提供的一种水冷控制器的电动水泵100，其可以包括：壳体1，所述壳体1的一侧设有水套11，也就是说，水套11是属于壳体1其中的一部分，且所述水套11内收容沿预设方向流动的冷却液，具体的，水套11内填充冷却液，且冷却液可以在水套11中沿预设方向流动，本实施例中，冷却液为水；控制器2，其可以通过安装盒3固设于所述水套11的一侧，具体的，控制器2密封于安装盒3内，以避免控制器2与冷却液直接接触，安装盒3可以与壳体1固定，使安装盒3贴合于水套11的一侧，且所述安装盒3与所述冷却液接触，当所述电动水泵100以较大功率运转时，控制器2上的电子元器件，尤其是功率器件会有很大的发热量，由于控制器2设置于安装盒3内部，热量聚集且密封的环境导致温度迅速上升，升高的温度超出控制器2上零部件的耐热极限，使得控制器2容易存在失效甚至起火造成安全事故的风险，本实施例中，通过设置冷却液，当控制器2的热量传导至安装盒3上时，安装盒3可以将热量传导至冷却液，使得流动的冷却液可以迅速的将热量带走，达到为控制器2迅速散热的效果，本实施例中，控制器2与安装盒3是紧密贴合的，使得控制器2产生的热量充分传导至安装盒3，且控制器2与安装盒3之间设置绝缘结构隔开，同时，控制器2优选采用良好的导热金属材料制作。

[0035] 在一些实施例中，参见图1和图2所示，所述水套11可以具有用于供所述冷却液流通的第一流道112，也就是说，水套11上可以直接设置条状的第一流道112供冷却液流通，所述第一流道112可以于所述水套11与所述安装盒3的接触面内曲折延伸，也就是说，第一流道112整体在水套11上是一条曲折延伸的通道，通过设置曲折延伸的通道，使得冷却液在水套11中按照第一流道112的延伸方向进行流动，同时，增大了冷却液流通路径的长度，保证换热充分。

[0036] 在一些可选的实施例中，参见图1和图2所示，所述水套11可以具有第一腔体111，本实施例中，第一腔体111大致呈长方形，在其他实施例中，第一腔体111也可以为圆形，所述第一腔体111内可以设置导流板113，其中，导流板113可以为一长条弯折延伸的长板，也可以是多个间隔设置的挡板，通过在第一腔体111内设置导流板113，导流板113将所述第一腔体111分隔形成供所述冷却液流通的第一流道112，所述第一流道112可以于所述第一腔体111内曲折延伸，使得冷却液在水套11中按照第一流道112的延伸方向进行流动，同时，增大了冷却液流通路径的长度，保证换热充分。

[0037] 在一些可选的实施例中，参见图1和图2所示，所述导流板113设有多个，且多个所述导流板113于所述第一腔体111内平行间隔设置，具体的，本实施例中，导流板113并排固设于第一腔体111的长边，且导流板113的一端与第一腔体111的其中一个长边固定，另一端朝向第一腔体111的另一个长边延伸，且导流板113的另一端与第一腔体111的另一个长边之间具有间隙，以供冷却液流通，其中，相邻两个导流板113分别固定于所述第一腔体111的不同长边，通过设置多个平行间隔的导流板113，使得第一流道112大致呈“Z”形，第一流道112在第一腔体111的宽度方向上能够得到最大限度的延伸，且沿第一腔体111的长度方向上能够设置多个导流板113，进一步延伸第一流道112的长度，使冷却液能够在第一腔体111内存留的时间较长，提升散热效果。

[0038] 在一些实施例中，参见图2和图3所示，所述安装盒3面对所述水套11的一侧可以固设换热片4，所述换热片4延伸进入所述第一流道112，具体的，当水套11上直接设置第一流道112时，在安装盒3安装至壳体1上后，换热片4能够插入第一流道112中，且与第一流道112的内壁之间具有间隙，使得换热片4的相对两侧面都能够接触冷却液，增大安装盒3的散热面积；当水套11上设置第一腔体111，且第一腔体111内通过设置导流板113形成第一流道112时，换热片4插入第一流道112且与导流板113交错布置，进一步增大散热面积，加强换热；本实施例中，安装盒3包括前盖和后盖，前盖与水套11接触，后盖位于外侧，前盖和后盖共同围成密封的内部空间，控制器2收容于安装盒3密封的内部空间中，同时，换热片4固设于前盖的板面，与前盖的板面垂直设置。

[0039] 在一些可选的实施例中，参见图1所示，所述水套11可以具有用于供冷却液进入的进水口115，本实施例中，进水口115与第一流道112连通，使得冷却液可以从进水口115进入第一流道112的一端，以及设置于所述水套11远离所述进水口115一侧的出水口116，本实施例中，出水口116也与第一流道112连通，使得第一流道112中的冷却液将热量带走后可以从出水口116流走，所述进水口115与所述出水口116之间形成压力差，本实施例中，出水口116的压力优选小于进水口115的压力，在压力差的动力下，使得冷却液能够按照预定的方向从进水口115进入，一直流动至出水口116，从出水口116流出，强制驱动冷却液在第一流道112内流动起来，进行冷却，同时，可以达到清除转子内部杂质的目的。

[0040] 在一些实施例中，参见图1所示，所述进水口115可以设有单向阀，当所述进水口115与所述出水口116之间的压力差小于预设压力差时，控制器2发热量较小，单向阀可以处于关闭的状态，减少不必要的流量损失，当所述进水口115与所述出水口116之间的压力差达到预设压力差时，控制器2发热量较大，需要进行散热，所述单向阀开启，壳体1水套11内部水开始循环流动对控制器2进行冷却，通过开启单向阀，使得第一流道112中的冷却液仅能朝向出水口116的方向流动，保证足够的冷却液流量，从而实现换热过程可控，保证控制器2工作在允许的工作范围之内，同时减少回流损失。

[0041] 在一些可选的实施例中，参见图1所示，所述壳体1内可以设有空腔12，且所述壳体1具有与所述空腔12连通的第二流道13，本实施例中，空腔12位于所述壳体1的中心，第二流道13位于壳体1的底部；所述电动水泵100还可以包括设于所述空腔12内的叶轮总成5，所述叶轮总成5驱动所述空腔12中的冷却液流动至所述第二流道13，也就是说，叶轮总成5可以在空腔12中高速旋转，高速旋转的叶轮总成5使得空腔12中的冷却液对外输出至第二流道
13，第二流道13中的冷却液进一步可以与发动机内部的冷却液混合，进入发动机冷却系统，进一步，叶轮总成5的一端设有多个叶轮，叶轮总成5在高速旋转的过程中，冷却液经过叶轮后沿着叶轮的圆周切向流出至第二流道13；所述出水口116可以与所述空腔12远离所述第二流道13的一端连通，所述进水口115可以与所述第二流道13连通，使得进入第二流道13中的冷却液可以部分通过所述进水口115进入第一流道112中进行循环冷却，而从第一流道
112到达第一出水口116的冷却液可以再进入壳体1的中心空腔12中，如此循环流动；同时，由于所述进水口115设置于第二流道13处，也就是靠近叶轮总成5的出水位置，此处压力较高，所述出水口116设置于靠近壳体1内部叶轮总成5未设置叶轮的一端，此处由于叶轮总成
5的旋转吸水，压力较低，从而利用电动水泵100内部结构自然形成了水套11进水口115与出水口116的压力差，不需要额外增设部件来设置进水口115与出水口116之间的压力差，结构简单。

[0042] 在一些实施例中，参见图1所示，所述壳体1可以一体注塑成型，且所述壳体1内埋设电机定子6，也就是说，所述壳体1在注塑成型时就与电机定子6固定在一起，且壳体1可以将电机定子6包裹在其内部，使得电机定子6的线圈61与冷却液有效隔离，所述电机定子6与所述水套11间隔设置，所述壳体1的空腔12内固设水泵轴7，其中，水泵轴7为金属件，水泵轴7也可以通过壳体1注塑固定在壳体1的空腔12中，使得水泵轴7与壳体1保持静止；所述空腔
12内还设有叶轮总成5，所述叶轮总成5悬浮套设于所述水泵轴7上，具体的，叶轮总成5的内侧与水泵轴7之间、以及叶轮总成5的外侧与壳体1内壁之间均具有间隙，使得叶轮总成5旋转起来之后呈悬浮的状态，叶轮总成5与水泵轴7之间形成水膜，避免了叶轮总成5与水泵轴
7接触，减少摩擦，同时减少了轴承等零件的使用，降低成本，水泵轴7的端部设置挡圈71和卡环，通过挡圈71和卡环对所述叶轮总成5进行轴向限位，且所述叶轮总成5内一体注塑有电机转子51，电机转子51一般为多层硅钢片，呈圆环状，通过注塑的方式固定在叶轮总成5内部，当电机定子6的线圈61通电后，电机转子51在磁场的作用下开始转动，使得电机转子
51驱动叶轮总成5旋转，从而使得所述空腔12中心的冷却液通过叶轮总成5向第二流道13输出；通过注塑的方式，可以将壳体1与电机定子6之间的壁厚控制的很薄，同时，将叶轮总成5与电机转子51之间的壁厚控制的很薄，保证了电机的效率，减轻电动水泵100的整体重量，避免装配式电动水泵100的复杂结构。

[0043] 在一些可选的实施例中，参见图1和图2所示，所述水套11还具有与所述第一腔体111间隔设置的第二腔体114，使得第二腔体114与第一腔体111隔离开来，本实施例中，第二腔体114与第一腔体111并排设置于第一腔体111的一侧，所述第二腔体114内可以收容接插件8，所述接插件8用于电性连接所述控制器2与发动机，本实施例中，第二腔体114还可以容纳有电机定子6线圈61的出线，接插件8和线圈61均可以与控制器2焊接连接，其中，接插件8包括电源端子盒信号端子，通过接插件8使得电动水泵100实现与电源和发动机ECU的能量和信息连通。

[0044] 进一步，本实施例中，控制器2包括信号接收单元、处理单元以及驱动单元，所述信号接收单元与发动机的控制单元通过接插件8连接，信号接收单元接收发动机的运转工况信息、发动机ECU的水温等并发送电动水泵100的故障信息，所述处理单元接收信号接收单元发送的信息，处理发动机运转信息并输出工作信号给驱动单元，驱动单元与电机定子6的线圈61连接，驱动单元可控制线圈61的电流通断，

[0045] 本实施例中，壳体1的一侧可以设有冷却液的进水通道，进水通道与壳体1内叶轮总成5的中心孔连通，从而将冷却液输入到叶轮总成5中心，高速旋转的叶轮总成5使冷却液进入叶轮总成5与壳体1之间的间隙中，并且冷却液从叶轮总成5的中心流向叶轮总成5一端的叶轮，进而进入第二流道13，进入第二流道13的部分冷却液可以从水套11的进水口115进入第一流道112，然后顺着第一流道112做“Z”字形流动，冷却液在第一流道112中流动的过程中可以与安装盒3进行热交换，然后冷却液进一步从第一流道112端部的出水口116处回到壳体1的中心位置，接着沿水泵轴7与叶轮总成5之间的间隙以及叶轮总成5与壳体1之间的间隙返回到第二流道13，进入第二流道13的冷却液部分进入第一流道112，部分与发动机内部的冷却液混合，进入发动机冷却系统，如此往复循环冷却。

[0046] 同时，在电动水泵100循环往复进行冷却的过程中，由于水套11的进水口115处设置了单向阀，当叶轮总成5的转速较低时，第二流道13内的压力较低，此时电动水泵100的功率较低，控制器2发热量小，此时单向阀可以不开启，当叶轮总成5转速较高时，第二流道13内的压力较高，此时控制器2发热量大需要散热，单向阀可以自动打开，水套11内部的冷却液开始循环流动对控制器2进行冷却。

[0047] 本发明实施例提供的一种水冷控制器的电动水泵100的原理为：

[0048] 由于在壳体1的一侧设置了水套11，且水套11内可以设置用于进行冷却的冷却液，控制器2可以密封于安装盒3内部，将安装盒3与壳体1固定，且安装盒3的板面可以与水套11贴合，避免控制器2直接与冷却液接触，而导致控制器2损坏，同时安装盒3可以与水套11中的冷却液接触，当电动水泵100以较大功率运转时，控制器2上的电子元器件发热量较大，控制器2产生的热量可以传导至安装盒3，然后通过安装盒3再传导至冷却液，从而实现对控制器2进行散热，并且流动的冷却液便于将热量带走，可以实现循环对控制器2散热，避免了局部冷却液过热至沸点，影响传热和散热，同时，在壳体1上设置水套11，用于散热的水套11属于壳体1的一部分，不需要在电动水泵100上单独设置散热结构，整个电动水泵100结构紧凑，因此，电动水泵100的体积较小，便于在发动机上布置，利于汽车小型化的发展趋势。

[0049] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0050] 需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0051] 以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。