節溫器及電動機冷卻系統的製作方法

2023-07-25 14:40:36

本發明涉及一種節溫器及電動機冷卻系統。

背景技術：

汽車節溫器總成是汽車電動機冷卻系統裡不可缺少的一部分。在汽車的冷卻系統中，通過節溫器的開閉，來使冷卻液分別流經大循環或者小循環，最終達到冷天電動機快速升溫或者熱天電動機快速散熱的目的。

現有技術的節溫器，不論是蠟式節溫器還是電子節溫器，都具有以下問題：第一、節溫器芯裡面裝有石蠟，通過給石蠟加熱來驅動閥門的開閉，而石蠟的熔化和凝固需要一定的反應時間，使得閥門的開啟和關閉過程有反應遲鈍、卡滯現象；第二、無法連續調控，蠟式感應體基於物理的熔化和凝固特性，僅具有開啟和關閉兩種狀態，不能夠漸變地開啟和控制流量。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術的節溫器反應遲鈍、常有卡滯現象且無法連續調控的缺陷，提供一種節溫器及電動機冷卻系統。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

一種節溫器，包括外殼，所述外殼設有進水孔、第一出水孔，其特點在於，所述節溫器還包括閥芯、電機和控制器；

所述閥芯設置於所述外殼內，所述閥芯設有第二出水孔；所述控制器與所述電機電連接；所述電機與所述閥芯連接，所述電機用於帶動所述閥芯轉動並使所述第二出水孔轉動到所述第一出水孔處。

本方案中，通過控制器控制電機轉動，電機帶動閥芯轉動，實現節溫器出水口的開啟和關閉，本發明的節溫器反應靈敏且不存在卡滯現象。若有需要，控制器可連續轉動電機，從而帶動閥芯旋轉，實現節溫器的連續調控。 閥芯與外殼之間設置密封圈，用於密封閥芯與外殼，以防止冷卻液從出水口以外的隙縫流出，從而避免損壞電機等電子器件。

較佳地，所述外殼設有2個第一出水孔，其中一個為第一大循環出水孔，另一個為第一小循環出水孔；所述閥芯設有2個第二出水孔，其中一個為第二大循環出水孔，另一個為第二小循環出水孔；所述第一大循環出水孔與所述第一小循環出水孔之間的夾角等於所述第二大循環出水孔與所述第二小循環出水孔的夾角。

外殼及閥芯上分別設有2個出水孔，從而實現節溫器的三種狀態：外殼上的2個出水孔和閥芯上的2個出水孔完全錯位，節溫器中沒有冷凍液流出，即節溫器處於非工作狀態；第一大循環出水孔與第二大循環出水孔對準，且第一小循環出水孔與第二小循環出水孔對準，達到大小循環出水口全開的狀態；第一大循環出水孔與第二大循環出水孔對準，或第一小循環出水孔與第二小循環出水孔對準，達到一個出水口打開的狀態。本方案根據電動機實時溫度的不同，通過控制器控制節溫器的大、小循環出水口的開閉，從而保證電動機始終在合適的溫度範圍內工作。

較佳地，所述第一大循環出水孔和所述第一小循環出水孔均為圓形，所述第二大循環出水孔為橢圓形，所述第二小循環出水孔為圓形。橢圓形第二大循環出水孔的設計是為了，節溫器處於工作狀態下，且需要進行不同狀態轉換的過程中，使節溫器始終保持大循環冷卻迴路打開。本方案設置第二大循環出水孔為橢圓形是根據實踐得出，當然若根據需求不同，也可設置小循環出水孔為橢圓形，使狀態轉換的過程中，始終保持小循環冷卻迴路打開。

較佳地，所述節溫器還包括軸承，所述軸承套設於所述閥芯上，且所述軸承設置於所述外殼內。軸承用於支撐閥芯，避免了閥芯的移動及偏心。且軸承可減少閥芯與電機的摩擦係數，從而減少閥芯的磨損，提高閥芯的使用壽命。

較佳地，所述節溫器還包括法蘭，所述法蘭設置於所述外殼上，且所述法蘭用於固定所述電機。

較佳地，所述閥芯上設有角度限位槽，所述外殼上設有限位螺釘，所述角度限位槽與所述限位螺釘相配合以用於所述閥芯的旋轉限位。經過實踐得出，閥芯在一定的角度範圍內旋轉就可實現節溫器的三種狀態轉換，本方案使得閥芯只能在一定的旋轉角度轉動，達到電機轉動限位的目的。

較佳地，所述節溫器還包括角度傳感器，與所述控制器電連接，所述角度傳感器用於檢測所述閥芯的轉動角度。角度傳感器將檢測到的轉動角度發送至控制器，控制器判斷該轉動角度是否等於設定角度，再根據判斷結果控制電機的旋轉角度，以使閥芯轉動到精確角度。

較佳地，所述節溫器還包括外罩，所述電機與所述角度傳感器設置於所述外罩內，且所述外罩通過所述外罩上的法蘭與所述外殼上的法蘭連接。外罩起到防塵、防水的目的。

本發明還包括一種電動機冷卻系統，包括大循環冷卻迴路、小循環冷卻迴路，其特點在於，所述電動機冷卻系統還包括如上所述的節溫器，且所述大循環冷卻迴路、所述小循環冷卻迴路共用所述節溫器；

所述大循環冷卻迴路包括依次連接的所述節溫器、散熱器、水泵和電動機，所述節溫器的進水孔與所述電動機的出水口連接，所述節溫器的所述第一大循環出水孔與所述散熱器的進水口連接；所述散熱器的出水口與所述水泵的進水口連接；所述水泵的出水口與所述電動機的進水口連接；

所述小循環冷卻迴路包括依次連接的所述節溫器、電動機和水泵，所述節溫器的進水孔與所述電動機的出水口連接，所述節溫器的所述第一小循環出水孔與所述水泵的進水口連接，所述水泵的出水口與所述電動機的進水口連接。

較佳地，所述電動機冷卻系統還包括ECU(Electronic Control Unit電子控制單元)和設置在所述節溫器的進水孔的溫度傳感器，所述ECU分別與所述溫度傳感器和所述節溫器電連接。

本方案中，溫度傳感器將檢測到的溫度信號輸送至ECU，ECU基於該溫度信號發送至節溫器的控制器，控制器通過改變電機的旋轉角度及方向控 制節溫器出水口的開啟或關閉，決定大、小循環冷卻迴路是否開通，從而使電動機中溫度始終保持在適當的範圍，保證電動機始終在合適的溫度範圍內工作。

本發明的積極進步效果在於：本發明的節溫器通過電機的快速旋轉，實現出水口的開啟與關閉，靈敏度高且不存在卡滯現象，從而能夠連續精準地調控流經節溫器的液體流量。通過節溫器對循環迴路中液體流量的控制，本發明的電動機冷卻系統保持電動機中的溫度始終在適當的範圍，保證電動機始終在合適的溫度範圍內工作。

附圖說明

圖1為本發明實施1的節溫器的結構示意圖；

圖2為圖1中的閥芯的結構示意圖；

圖3為圖1的節溫器組裝後的結構示意圖；

圖4為本發明實施2的電動機冷卻系統的結構示意圖。

具體實施方式

下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但並不因此將本發明限制在所述的實施例範圍之中。

實施例1

圖1-3示出了一種節溫器101，包括外殼1、閥芯2、電機3和控制器(圖中未示出)。外殼1上設有進水孔11、第一出水孔。為了方便節溫器101與其他部件連接，在進水孔11處可設有接頭9。閥芯2上設有第二出水孔，且閥芯2設置於外殼1內，為了密封閥芯2與外殼1，避免冷卻液腐蝕電機3等電子器件，在閥芯2與外殼1之間設有密封圈4。控制器與電機3電連接；電機3與閥芯2連接，為了支撐閥芯2，避免了閥芯2的移動及偏心，可在閥芯2上套設軸承5，且軸承5設置於外殼1內。通過電機3帶動閥芯2轉動，使第二出水孔轉動到第一進水孔11處，實現節溫器101閥門的開啟。

本實施例中，為了固定電機3，在外殼1上設置一法蘭6，並將電機3固定於法蘭6上。為了精確定位閥芯2的旋轉角度，節溫器101還包括角度傳感器7，其與控制器電連接，角度傳感器7檢測閥芯2的轉動角度，並將該轉動角度發送至控制器，控制器判斷轉動角度是否等於預先設定的旋轉角度值，若否，則控制器控制電機3轉動，電機3調節閥芯2直至轉動到預先設定的旋轉角度位置，從而達到精確定位閥芯2的旋轉角度的目的。此外，還可在閥芯2的外壁面上設置角度限位槽21，在外殼1上設置限位螺釘14，角度限位槽21與限位螺釘14相配合以用於閥芯2的旋轉限位，以達到電機3轉動限位的目的。為了保護電機3與角度傳感器7免受灰塵及液體的腐蝕，將電機3與角度傳感器7設置在外罩8內，且外罩8通過外罩8上的法蘭與外殼1上的法蘭6連接。

本實施例中，為了使電動機始終在合適的溫度範圍內工作，使流經節溫器101的冷卻液流量可調，節溫器101設置2個出水口。外殼1上設有2個第一出水孔，其中一個為第一大循環出水孔13，另一個為第一小循環出水孔12，且第一大循環出水孔13和第一小循環出水孔12均為圓形。同樣閥芯2設有2個第二出水孔，其中一個為第二大循環出水孔23，另一個為第二小循環出水孔22，第二大循環出水孔23為橢圓形，第二小循環出水孔22為圓形。第一大循環出水孔13與第一小循環出水孔12之間的夾角等於第二大循環出水孔23與第二小循環出水孔22的夾角。通過電機3帶動閥芯2轉動，可使節溫器101具有三種狀態。

如圖1所示，外殼1為大致圓柱狀，第一大循環出水孔13與第一小循環出水孔12設置在外殼1的外壁面上，且它們之間的夾角為135°。第二大循環出水孔23與第二小循環出水孔22設置在閥芯2的外壁面上，且它們之間的夾角也為135°。當節溫器101不工作時，第二小循環出水孔22位於第一大循環出水孔13與第一小循環出水孔12之間，此時限位螺釘14位於角度限位槽21的一端，這樣大循環出水口和小循環出水口均處於關閉狀態。當電動機啟動且溫度-在一設定範圍內，例如-20℃～60℃範圍內(此溫度範圍 可根據實際需求自行設置)，控制器發送控制信號至電機3，電機3帶動閥芯2轉動67.5°左右，使得第一大循環出水孔13與第二大循環出水孔23對準，且第一小循環出水孔12與第二小循環出水孔22也對準，即大循環出水口與小循環出水口完全打開。冷卻液經過大循環出水口形成大循環冷卻迴路，為電動機降溫；冷卻液經過小循環出水口形成小循環冷卻迴路，為電動機保溫，從而使電動機的溫度始終維持在設定的溫度範圍內。當電動機的溫度高於60℃，此時需給電動機快速降溫，控制器發送控制信號至電機3，電機3帶動閥芯2以相同方向轉動50°左右，此時限位螺釘14位於角度限位槽21的另一端，使得第一大循環出水孔13與橢圓形的第二大循環出水孔23始終對準，而第一小循環出水孔12與第二小循環出水孔22錯開，此時只有大循環冷卻迴路為電動機降溫，使電動機的溫度快速降至60℃內，從而使電動機的溫度始終維持在設定的溫度範圍內。因此，通過實時調節經過節溫器101的冷卻液流量，可使電動機始終在合適的溫度範圍內工作。當然，上述第一大循環出水孔13與第一小循環出水孔12之間的角度、第二大循環出水孔23與第二小循環出水孔22之間的角度以及閥芯2轉動的角度，是通過多次試驗選擇的最佳方案，但並不限於此數值，本領域的一般技術人員均可以根據其自身具有的基礎知識進行設計，此處不再贅述。

實施例2

圖4示出了一種電動機冷卻系統，包括大循環冷卻迴路、小循環冷卻迴路、實施例1中的節溫器101、ECU和設置在節溫器101的進水孔的溫度傳感器，ECU分別與溫度傳感器和節溫器101電連接。其中，大循環冷卻迴路、小循環冷卻迴路共用節溫器101。

大循環冷卻迴路包括依次連接的節溫器101、散熱器102、水泵103和電動機104，節溫器101的進水孔與電動機104的出水口連接，節溫器101的第一大循環出水孔與散熱器102的進水口連接；散熱器102的出水口與水泵103的進水口連接；水泵103的出水口與電動機104的進水口連接。

小循環冷卻迴路包括依次連接的節溫器101、電動機104和水泵103， 節溫器101的進水孔與電動機104的出水口連接，節溫器101的第一小循環出水孔與水泵103的進水口連接，水泵103的出水口與電動機104的進水口連接。

在冬天氣候寒冷的地區，氣溫可達到40℃時，汽車剛剛啟動時，電動機104溫度較低，電動機104不僅不需要散熱，反而需將冷卻液溫度快速升高，以達到其最佳工作狀態。此時節溫器101處於關閉狀態，以減緩系統中冷卻液的循環，降低電動機104處的散熱效果，從而達到電動機104快速升溫的目的，讓電動機104在合適的溫度範圍內進行工作。

在車輛的行駛過程中，冷卻液和電動機104的溫度均漸漸升高，節溫器101需處於工作狀態下。設置在節溫器101的進水口的溫度傳感器實時檢測節溫器101的進水口溫度，並將該溫度信息發送給ECU，ECU判斷進水口的溫度是否超過了設定範圍，例如-20℃～60℃，如果電動機104的溫度在20℃～60℃範圍內，則ECU系統按照設置好的溫度特性圖將信號發送至節溫器101的控制器，控制器驅動電機進行旋轉，從而帶動閥芯轉動，使節溫器101的小循環出水口及大循環出水口迅速打開，實現打開小循環冷卻迴路和大循環冷卻迴路。冷卻液從第一小循環出水孔流出到水泵103再提供給電動機104，來回的反覆循環，達到汽車電動機104保溫的目的。冷卻液還從第一大循環出水孔流出到散熱器102，經過散熱器102之後車用冷卻液的溫度會下降，然後回到水泵103再提供給電動機104，來回的反覆循環，達到給汽車電動機104降溫的目的。冷卻液經過大、小循環冷卻迴路，使電動機104的工作溫度始終維持在設定的溫度範圍內。

當冷卻液和電動機104的溫度均繼續升高，特別是在炎熱的夏天，可達60℃以上，超過了溫度的設定範圍，則控制器繼續往相同的方向旋轉電機，從而帶動閥芯轉動，使節溫器101的大循環出水口打開，小循環出水口關閉，即冷卻液只經過大循環冷卻迴路，電動機冷卻系統只有降溫而沒有保溫，達到快速給汽車電動機104降溫的目的。當然，經過節溫器101調節，電動機104的溫度重新降到設定值範圍內時，控制器可控制電機逆方向旋轉，使節 溫器101同時處於小循環出水口與大循環出水口打開的工作狀態，即大、小循環冷卻迴路同時運行，以保證電動機104在合適的溫度範圍內工作。

雖然以上描述了本發明的具體實施方式，但是本領域的技術人員應當理解，這僅是舉例說明，本發明的保護範圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發明的保護範圍。