車輛用電子水泵及其葉輪轉子組件的製作方法
2023-06-02 00:31:06 4
車輛用電子水泵及其葉輪轉子組件的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種車輛用電子水泵及其葉輪轉子組件，葉輪轉子組件包括葉輪和轉子組件；葉輪包括輪盤主體、葉片、葉輪軸、第一限位板和第二限位板，葉輪軸的中央開設轉子軸孔，轉子軸孔的深度為28mm～32mm。所述轉子組件包括轉子鐵芯、磁瓦和塑封殼體，磁瓦安裝在轉子鐵芯內，安裝了磁瓦的轉子鐵芯塑封在塑封殼體內部，葉輪的第二限位板抵靠塑封殼體的內部前端面，塑封殼體的前端面抵靠葉輪的第一限位板。葉輪轉子組件通過兩步注塑工藝成型，先將轉子組件注塑成型，然後在對轉子注塑成型後得到葉輪轉子組件，與轉子軸連接時無需軸承，葉輪的轉子軸孔有28mm～32mm的長度與轉子軸配合，運行時穩定，轉子不會偏心晃動。
【專利說明】車輛用電子水泵及其葉輪轉子組件
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電子水泵，具體涉及一種車用電子水泵及其葉輪轉子組件以及葉輪轉 子組件的製備方法。
【背景技術】
[0002] 目前，現有的車輛用電子水泵採用的是電機軸端直接連接葉片或通過磁性聯軸器 來帶動葉片。前者軸的動密封易失效，難以做到有效密封，泵壽命短。後者雖然解決了密封 問題，但由於是通過磁性聯軸器傳遞，效率降低，同時磁性聯軸器使生產成本上升，生產裝 配難度大。
[0003] 中國專利文獻CN201448251U(申請號200920059915.4)公開了一種水泵，葉輪與 轉子為一體成型的葉輪轉子，葉輪轉子為稀土永磁鐵與塑膠注塑成的葉輪轉子。電機軸連 接轉子的一端連接有陶瓷軸承，陶瓷軸承裝在軸上。陶瓷軸承連接轉子的頂端成球狀，表面 光滑不易磨損。該水泵的葉輪轉子與軸連接時需要使用陶瓷軸承，而陶瓷軸承價格高加工 困難；另外該葉輪的內孔與軸相接觸的距離較短，葉輪在旋轉過程中易擺動造成偏心磨損。
[0004] 中國專利文獻CN202381401U(申請號201120557873. 4)公開了一種無刷電動循環 水泵，包括轉子葉輪組件、泵體組件、上端蓋、下端蓋組件、定子組件以及無刷電機控制器， 泵體組件由泵殼和固定轉軸採用塑料嵌件注塑而成，所述的轉子葉輪組件由葉輪轉子與高 緻密性的石墨軸承注塑而成並固定於泵體組件的固定轉軸上，具體的葉輪轉子組件用塑料 嵌件結構一次注塑而成安裝在泵體組件的內部。與上面專利文獻所公開的葉輪轉子同樣 的，該電子水泵的葉輪轉子組件的葉輪內孔與軸相接觸的距離較短，葉輪在旋轉過程中易 擺動造成偏心磨損；另外轉子腔和定子腔只有很薄的一層壁容易開裂，定子腔空間小散熱 效果差。
[0005] 中國專利文獻CN203114645U(申請號201220621880.0)公開了一種車用電子水 泵，包括泵蓋、泵體、固定座和泵座，泵體內設置直流無刷電機，直流無刷電機由定子組件和 直流無刷電機轉子構成，水泵葉片與直流無刷電機轉子通過注塑做成一體。該專利文獻未 具體公開水泵葉片與轉子的連接結構，也未公開水泵葉片與轉子如何注塑做成一體。
[0006] 中國專利文獻CN102297142A(申請號201110215254. 1)公開了一種車用電子水 泵，包括動力部分、渦輪、定子部分、轉子部分和機殼部分，轉子部分套在渦輪上，轉子帶動 渦輪運轉，從而使渦輪進行泵水。所述渦輪包括渦輪葉片，轉子部分包括轉子軸、渦杆支撐、 轉子磁鋼和轉子鐵芯，渦輪葉片裝在轉子軸上且構成轉子的渦杆支撐，轉子鐵芯套在渦輪 葉片外圈，渦輪葉片通過轉子軸支撐在端蓋上面。其中轉子的磁鋼和轉子鐵芯採用塑封工 藝，將及和渦輪塑封為一體，塑封后定轉子的氣隙小於1_，塑封材料應具有防水、耐高溫性 能。該電子水泵的蝸輪在轉子內部，加工複雜且加工難度大；另外構成轉子的渦杆支撐結構 複雜且易磨損。
【發明內容】
[0007] 本發明所要解決的技術問題是提供一種完全密封、體積小、結構簡單的車用電子 水泵及其葉輪轉子組件以及葉輪轉子組件的製備方法。
[0008] 實現本發明第一目的的技術方案是一種車輛用電子水泵，包括前蓋組件、葉輪轉 子組件、轉子軸、塑封定子組件、電機塑封殼體、密封圈、驅動線路板組件和後蓋組件，葉輪 轉子組件包括葉輪和轉子組件；葉輪包括輪盤主體、葉片、葉輪軸、第一限位板和第二限位 板，葉輪軸的中央開設轉子軸孔，轉子軸孔的深度為28mm?32_。
[0009] 所述轉子組件包括轉子鐵芯、磁瓦和塑封殼體，磁瓦安裝在轉子鐵芯內，安裝了磁 瓦的轉子鐵芯塑封在塑封殼體內部，葉輪的第二限位板抵靠塑封殼體的內部前端面，塑封 殼體的前端面抵靠葉輪的第一限位板。
[0010] 轉子軸包括一體加工成型的前段、中段和後段，前段的外徑與後段的外徑相同，前 段的外徑大於中段的外徑；轉子軸的前段和後段與轉子軸孔形成間隙配合。
[0011] 所述前蓋組件通過自攻螺絲固定在電機塑封殼體的前方，前蓋組件與電機塑封殼 體採用第一密封圈靜密封；後蓋組件通過螺絲固定在電機塑封殼體的後方，後蓋組件與電 機塑封殼體採用第二密封圈靜密封形成塑封定子組件的密封腔。
[0012] 實現本發明第二目的的技術方案是一種車輛用電子水泵的葉輪轉子組件，包括葉 輪和轉子組件，葉輪包括輪盤主體、葉片、葉輪軸、第一限位板和第二限位板，葉輪軸的中央 開設轉子軸孔，轉子軸孔的深度為28mm?32mm。
[0013] 所述轉子組件包括轉子鐵芯、磁瓦和塑封殼體，磁瓦安裝在轉子鐵芯內，安裝了磁 瓦的轉子鐵芯塑封在塑封殼體內部，葉輪的第二限位板抵靠塑封殼體的內部前端面，塑封 殼體的前端面抵靠葉輪的第一限位板。
[0014] 所述第一限位板和第二限位板均固定設置在葉輪軸上，其中第一限位板靠近輪盤 主體設置，第二限位板設置在葉輪軸的後端面。
[0015] 所述轉子軸孔的邊緣還開設槽，槽的長度與轉子軸孔的長度相同。
[0016] 實現本發明第三目的的技術方案是一種如上所述的車輛用電子水泵的葉輪轉子 組件的製備方法，包括以下步驟：
[0017] ①轉子組件的注塑成型，將磁瓦安裝在轉子鐵芯內，然後進行第一次注塑操作，使 得轉子鐵芯塑封在塑封殼體內部。
[0018] ②將步驟①得到的轉子組件放置在葉輪的注塑模具中，轉子組件的放置位置位於 注塑模具的中後部；然後開始葉輪的注塑成型，在葉輪的成型過程中葉輪與轉子組件注塑 成一體件。
[0019] 上述步驟①轉子組件注塑成型時塑封殼體所用的注塑材料與步驟②轉子組件注 塑成型所用的注塑材料不同，塑封殼體所用的注塑材料成本低於轉子組件注塑成型所用的 注塑材料。
[0020] 本發明具有積極的效果：（1)本發明的電子水泵的前蓋組件與電機塑封殼體採用 密封圈靜密封，電機塑封殼體與後蓋組件之間採用密封圈靜密封，前蓋組件、電機塑封殼體 以及後蓋組件之間的密封結構簡單同時密封效果好，葉輪轉子組件安裝在塑封定子組件內 工作時不存在內部洩露問題。
[0021] 另外本發明的電子水泵的電機定子採用上下骨架結構，繞線容易完成，同時易於 電機定子一體化成型，減少密封裝置定子線圈及鐵芯腐蝕。轉子軸與電機定子組裝時，採用 軸壓入軸底座後與電機定子一體化成型方式，確保軸能夠穩定與殼體一體化，且能夠保持 抗葉輪衝擊。
[0022] (2)本發明的葉輪轉子組件由葉輪和轉子組件兩部分組成，葉輪轉子組件通過兩 步注塑工藝成型，先將轉子組件採用IPM(INNER PERMANENT MAGNET)結構一次注塑成型， 然後在與葉輪一體注塑成型後得到葉輪轉子組件；減少密封裝置、防止轉子鐵芯腐蝕。與 SPM(表面式永磁）結構相比，可防止在高速旋轉下磁鐵脫體。
[0023] 本發明的轉子組件和葉輪各自注塑成型時所使用的材料不同，葉輪所使用的注塑 材料成本較高，轉子組件所使用的注塑材料成本較低；相比於對比文件中一次成型的葉輪 轉子組件，本發明節省了製造成本，因為若是一次注塑成型，轉子組件所使用的材料必須也 是葉輪所用的材料，葉輪所使用的材料是高強度、高耐磨性的材料，成本較高。
[0024] (3)本發明的葉輪轉子組件上設置的通孔一方面減輕了葉輪轉子組件的自重，另 一方面可由孔觀察轉子組件與葉輪1的連接是否可靠以及是否能傳遞足夠的扭矩。一旦葉 輪上的通孔與轉子鐵芯上的通孔不在同一軸線上，說明工作中葉輪與轉子組件之間發生了 移位，該葉輪轉子組件不能傳遞足夠的扭矩，反之如果葉輪上的通孔與轉子鐵芯上的通孔 一直在同一軸線上，說明葉輪轉子組件能傳遞足夠的扭矩。
[0025] (4)本發明的通過兩次注塑過程得到葉輪轉子一體件，與轉子軸連接時無需軸承， 葉輪的轉子軸孔有28mm?32mm的長度與轉子軸配合，運行時穩定，轉子不會偏心晃動。轉 子軸採取三段式結構，易於製造；前段和後段與轉子軸孔形成間隙配合，起到了滑動軸承作 用，維持葉輪轉子繞轉子軸穩定旋轉工作。同時轉子軸孔的邊緣開槽，使得轉子高速旋轉過 程中與轉子軸間形成動壓液體膜，起到滑動軸承潤滑作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發明的葉輪轉子組件的結構示意圖；
[0027] 圖2為圖1所示的葉輪轉子組件的爆炸圖；
[0028] 圖3為圖1所示葉輪轉子組件的A-A剖視圖；
[0029] 圖4為轉子軸的立體結構圖；
[0030] 圖5為圖3所示的葉輪轉子組件中安裝轉子軸後的剖視圖；
[0031] 圖6為本發明的車輛用電子水泵的結構爆炸示意圖；
[0032] 上述附圖中的標記如下：葉輪1，輪盤主體11，通孔11-1，葉輪軸12,第一限位板 13,第二限位板14,轉子軸孔15,槽16 ;
[0033] 轉子鐵芯2,通孔21;
[0034] 磁瓦 3 ;
[0035] 塑封殼體4，通孔41 ;
[0036] 轉子軸5,前段51，中段52,後段53,軸座54 ;
[0037] 塑封定子組件6,電機塑封殼體7,驅動線路板組件8,後蓋組件9,前蓋組件100,第 一密封圈101，第二密封圈102。
【具體實施方式】
[0038] (實施例1)
[0039] 見圖4至圖6,本實施例的車輛用電子水泵包括前蓋組件100、葉輪轉子組件、轉子 軸5、塑封定子組件6、電機塑封殼體7、密封圈、驅動線路板組件8和後蓋組件9。
[0040] 塑封定子組件6完全密封，塑封定子組件6是將繞線後的定子組件直接注塑成電 機主體。所述定子組件採用上下骨架結構，便於繞線，同時易於電機定子一體化成型。轉子 軸5壓入軸座54後與塑封定子組件6 -起注塑。
[0041] 塑封定子組件6和驅動線路板組件8固定於電機塑封殼體7的內腔內。前蓋組件 100通過自攻螺絲固定在電機塑封殼體7的前方，前蓋組件100與電機塑封殼體7採用第一 密封圈101靜密封。後蓋組件9通過螺絲固定在電機塑封殼體7的後方，後蓋組件9與電 機塑封殼體7採用第二密封圈102靜密封形成塑封定子組件6的密封腔。前蓋組件100、電 機塑封殼體7以及後蓋組件9之間的密封結構簡單同時密封效果好，葉輪轉子組件安裝在 塑封定子組件6內工作時不存在內部洩露問題。
[0042] 見圖1至圖3,所述葉輪轉子組件包括葉輪1和轉子組件。
[0043] 所述葉輪1包括輪盤主體11、葉片、葉輪軸12、第一限位板13和第二限位板14。 葉片和葉輪軸12分別設置在輪盤主體11的兩側。第一限位板13和第二限位板14均固定 設置在葉輪軸12上，其中第一限位板13靠近輪盤主體11設置，第二限位板14設置在葉輪 軸12的後端面。輪盤主體11上開設通孔11-1，通孔11-1有四個，等間距圍繞設置在葉輪 軸12的外周。
[0044] 葉輪軸12的中央開設轉子軸孔15,轉子軸孔15的深度為28mm?32mm(本實施例 中為30mm)。
[0045] 見圖3,轉子軸孔15的邊緣還開設與轉子軸孔15相通的槽16,槽16的長度與轉 子軸孔15的長度相同，槽16的寬度為0. 6mm，深度為0. 4_。
[0046] 葉輪1是由高強度、高耐磨性含碳纖塑料一次注塑成型，本實施例中葉輪1使用日 本東麗公司的短纖維CF強化PPS (CF10% )材料一次注塑成型。
[0047] 所述轉子組件包括轉子鐵芯2、磁瓦3和塑封殼體4。轉子鐵芯2和塑封殼體4的 中央均設有葉輪軸通孔，轉子鐵芯2的葉輪軸通孔的外周還設有4個通孔21，塑封殼體4的 葉輪軸通孔的外周還設有4個通孔41。
[0048] 磁瓦3安裝在轉子鐵芯2內，安裝了磁瓦3的轉子鐵芯2塑封在塑封殼體4內部。
[0049] 轉子軸5安裝在葉輪轉子組件的轉子軸孔15內。
[0050] 見圖4,轉子軸5包括一體加工成型的前段51、中段52和後段53,前段51的外徑 與後段53的外徑相同，前段51的外徑大於中段52的外徑。前段51的長度為9mm?10mm， 中段52的長度為9mm?10mm,後段53的長度為9mm?10mm。
[0051] 見圖5,轉子軸5的前段51和後段53與轉子軸孔15形成間隙配合，起到了滑動軸 承作用，維持葉輪轉子繞轉子軸穩定旋轉工作。因此本實施例的轉子軸5與葉輪轉子組件 連接時不需要使用軸承。由於轉子軸孔15的邊緣還開設了槽16,使得轉子高速旋轉過程中 與轉子軸5間形成動壓液體膜，起到滑動軸承潤滑作用。
[0052] 葉輪轉子組件為一體件。葉輪轉子組件的製備方法包括以下步驟：
[0053] ①轉子組件的注塑成型。將磁瓦3安裝在轉子鐵芯2內，然後進行第一次注塑操 作，使得轉子鐵芯2塑封在塑封殼體4內部。塑封殼體4是在注塑時成型。此時轉子鐵芯2 的各通孔21分別與塑封殼體4的各通孔41同軸線設置。在進行轉子組件的注塑成型時， 塑封殼體4所用的注塑材料是日本東麗公司的PPS+GF30材料。
[0054] ②將步驟①得到的轉子組件放置在葉輪1的注塑模具中，轉子組件的放置位置位 於注塑模具的中後部；然後開始葉輪1的注塑成型，在葉輪1的成型過程中葉輪1與轉子組 件注塑成一體件。並且葉輪1的第二限位板14抵靠塑封殼體4的內部前端面，塑封殼體4 的前端面抵靠葉輪1的第一限位板13。注塑完成後葉輪1的輪盤主體11的通孔11-1與轉 子鐵芯2的各通孔21分別同軸線設置。在進行葉輪1的注塑成型時，所用的注塑材料是日 本東麗公司的短纖維CF強化PPS (CF10% )材料。
[0055] 本實施例通過兩次注塑過程得到葉輪轉子一體件，與轉子軸5連接時無需軸承， 葉輪1的轉子軸孔15有28mm?32mm的長度與轉子軸配合，轉子軸5的前段51和後段53 與轉子軸孔15形成間隙配合，起到了滑動軸承作用，能夠維持葉輪轉子繞轉子軸穩定旋轉 工作，運行時穩定，轉子不會偏心晃動。
[0056] 本實施例的葉輪轉子組件上設置的通孔一方面減輕了葉輪轉子組件的自重，另一 方面可由孔觀察轉子組件與葉輪1的連接是否可靠以及是否能傳遞足夠的扭矩。一旦葉輪 1上的通孔11-1與轉子鐵芯2上的通孔21不在同一軸線上，說明工作中葉輪與轉子組件之 間發生了移位，該葉輪轉子組件不能傳遞足夠的扭矩，反之如果葉輪1上的通孔11-1與轉 子鐵芯2上的通孔21 -直在同一軸線上，說明葉輪轉子組件能傳遞足夠的扭矩。
【權利要求】
1. 一種車輛用電子水泵，包括前蓋組件（100)、葉輪轉子組件、轉子軸（5)、塑封定子組 件（6)、電機塑封殼體（7)、密封圈、驅動線路板組件（8)和後蓋組件（9)，葉輪轉子組件包括 葉輪（1)和轉子組件；其特徵在於：葉輪（1)包括輪盤主體（11)、葉片、葉輪軸（12)、第一限 位板（13)和第二限位板（14)，葉輪軸（12)的中央開設轉子軸孔（15)，轉子軸孔（15)的深 度為28mm?32mm ; 所述轉子組件包括轉子鐵芯（2)、磁瓦（3)和塑封殼體（4)，磁瓦（3)安裝在轉子鐵芯 (2)內，安裝了磁瓦（3)的轉子鐵芯（2)塑封在塑封殼體⑷內部； 轉子軸（5)包括一體加工成型的前段（51)、中段（52)和後段（53)，前段（51)的外徑 與後段（53)的外徑相同，前段（51)的外徑大於中段52的外徑；轉子軸（5)的前段（51)和 後段（53)與轉子軸孔（15)形成間隙配合。
2. 根據權利要求1所述的車輛用電子水泵，其特徵在於：前蓋組件（100)通過自攻螺 絲固定在電機塑封殼體（7)的前方，前蓋組件（100)與電機塑封殼體（7)採用第一密封圈 (101)靜密封；後蓋組件（9)通過螺絲固定在電機塑封殼體（7)的後方，後蓋組件（9)與電 機塑封殼體（7)採用第二密封圈（102)靜密封形成塑封定子組件￠)的密封腔。
3. -種車輛用電子水泵的葉輪轉子組件，包括葉輪（1)和轉子組件，其特徵在於：葉輪 (I) 包括輪盤主體（11)、葉片、葉輪軸（12)、第一限位板（13)和第二限位板（14)，葉輪軸 (12) 的中央開設轉子軸孔（15)，轉子軸孔（15)的深度為28mm?32mm ; 所述轉子組件包括轉子鐵芯（2)、磁瓦（3)和塑封殼體（4)，磁瓦（3)安裝在轉子鐵芯 ⑵內，安裝了磁瓦⑶的轉子鐵芯⑵塑封在塑封殼體⑷內部，葉輪⑴的第二限位板 (14)抵靠塑封殼體（4)的內部前端面，塑封殼體（4)的前端面抵靠葉輪（1)的第一限位板 (13) 。
4. 根據權利要求3所述的車輛用電子水泵的葉輪轉子組件，其特徵在於：第一限位板 (13)和第二限位板（14)均固定設置在葉輪軸（12)上，其中第一限位板（13)靠近輪盤主體 (II) 設置，第二限位板（14)設置在葉輪軸12的後端面。
5. 據權利要求3所述的車輛用電子水泵的葉輪轉子組件，其特徵在於：轉子軸孔（15) 的邊緣還開設槽（16)，槽（16)的長度與轉子軸孔（15)的長度相同。
6. -種如權利要求3所述的車輛用電子水泵的葉輪轉子組件的製備方法，其特徵在於 包括以下步驟： ① 轉子組件的注塑成型，將磁瓦（3)安裝在轉子鐵芯（2)內，然後進行第一次注塑操 作，使得轉子鐵芯（2)塑封在塑封殼體（4)內部； ② 將步驟①得到的轉子組件放置在葉輪（1)的注塑模具中，轉子組件的放置位置位於 注塑模具的中後部；然後開始葉輪（1)的注塑成型，在葉輪（1)的成型過程中葉輪（1)與轉 子組件注塑成一體件。
7. 根據權利要求6所述的車輛用電子水泵的葉輪轉子組件的製備方法，其特徵在於： 步驟①轉子組件注塑成型時塑封殼體（4)所用的注塑材料與步驟②轉子組件注塑成型所 用的注塑材料不同，塑封殼體（4)所用的注塑材料成本低於轉子組件注塑成型所用的注塑 材料。
【文檔編號】H02K1/22GK104061169SQ201410290357
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年6月26日
【發明者】蔡文新, 姜震旦 申請人:常州市東南電器電機有限公司, 常州市東電汽車零部件技術開發有限公司