泵装置的制作方法

1.本实用新型涉及泵装置领域，尤其涉及一种具有改进的散热配置的泵装置，尤其是碳罐主动脱附泵。

背景技术：

2.当前泵装置产品的寿命主要受限于轴承寿命，在泵体长期运转的情况下会导致轴承发热严重，长期的高温条件下会极大的缩短轴承的寿命并加剧滚珠内部的磨损，产生比较大的噪音，某些特殊工况下由于散热不良会导致轴承受热变形造成轴承卡滞导致产品失效。
3.在已有的离心脱附泵布局中，流体部分在电机一侧，无法实现对其它组件的散热。当前技术条件下的解决方案是使用更加精密的轴承组件，高但是这种轴承组件价格昂贵，导致产品无成本优势。同时泵体电机的发热也会恶化轴承的表现，同时也会导致电机控制系统出错。电机转子在高温情况下会导致不可逆的退磁现象。
4.因此，当前形式下急需解决高转速脱附泵散热不良的问题。

技术实现要素：

5.为了克服上述问题，需要提供这样一种泵装置，其采用贯穿整个泵体的流体通道，改善了泵装置的多个组件或部件的散热。
6.为此，本实用新型提供一种泵装置，该泵装置包括：泵壳体；安装在所述泵壳体一端的入口壳体，该入口壳体具有流体入口；安装在所述泵壳体另一端的蜗壳，该蜗壳具有流体出口；位于所述泵壳体内部的电机，该电机具有转轴、套装在所述转轴上的转子、设置在所述转子的径向外侧的定子、以及在该转轴上布置在所述转子两端的第一轴承和第二轴承，该转轴为具有沿其轴向延伸的通孔的空心转轴；和设置在所述转轴的一端并位于所述蜗壳内部的叶轮；其中，所述空心转轴、所述叶轮以及所述蜗壳限定出从所述流体入口到所述流体出口的流体通道。
7.在根据本实用新型的上述配置中，提供了贯穿整个泵体的流体通道，在泵装置运转时，叶轮在转轴的带动下高速旋转，通过叶轮叶片的离心作用在蜗壳内产生高流量高压差的流体例如气体，使得流体介质例如气体从流体入口进入，流经转轴的通孔、叶轮以及蜗壳内部，随后从流体出口流出，可以对泵装置的转子、轴承等部件进行降温，降低由于电机产生的热量升温对零部件的损害，尤其是在大负荷长时间运行的工况环境下。在这种情况下，可以使用低温度等级的零部件材料进一步降低成本。
8.在根据本实用新型的一个方案中，泵装置还包括设置在所述蜗壳内的法兰盘，所述转轴的设置有叶轮的一端延伸穿过所述法兰盘的中心孔，并且所述转轴限定在所述入口壳体侧的轴入口和在所述蜗壳侧的轴出口，所述叶轮位于所述蜗壳和所述法兰盘限定的腔室内，所述轴入口与所述流体入口流体连通，所述蜗壳、所述法兰盘以及所述叶轮限定出从所述轴出口到所述流体出口的流体通道。
9.在根据本实用新型的一个优选方案中，泵装置还包括位于所述泵壳体内的电子控制单元，该电子控制单元连接到所述电机的一侧，并且可以设置在所述泵壳体内靠近所述蜗壳的位置，这样以来，流经所述蜗壳内部的流体能对电子控制单元实现更好的散热。应当理解，电子控制单元也可以布置在泵壳体内靠近入口壳体的位置，这也涵盖在本技术的范围内。
10.在本实用新型的一个优选方案中，叶轮可包括第一叶轮部件和设置在转轴上的第二叶轮部件，该第一叶轮部件和该第二叶轮部件彼此固定连接并在两者之间限定出从叶轮的中心朝向叶轮的周缘延伸的叶轮流体通道，所述叶轮流体通道将所述通孔与所述蜗壳内部流体连通。叶轮的这种配置结构使得从空心转轴的通孔流出的流体介质能经由叶轮流体通道从叶轮的周缘处流出而进入蜗壳内部，以实现更好的散热效果。
11.有利的是，所述第一叶轮部件和所述第二叶轮部件均由塑料材料通过注塑成型工艺制成，并且第一叶轮部件和该第二叶轮部件通过例如超声波焊接彼此固定连接。应当理解，其它合适的连接方式例如粘接等，也涵盖在本技术的范围内。
12.更优选地，所述转轴和所述第二叶轮部件可以由塑料材料注塑成型为一体结构。转轴与叶轮制成一体结构有利于保证叶轮组件的同轴度和后续的动平衡工艺，并且减少了零部件的数量和连接点的数目过多导致的失效风险。在这里，转轴和叶轮可以由peek(聚醚醚酮)材料制成。应当理解，转轴和叶轮也可以由金属材料制成。
13.根据本实用新型的一个方案，入口壳体可以具有限定所述流体入口和流体入口通道的入口管，蜗壳可以具有用于限定所述流体出口和流体出口通道的出口管。
14.在本实用新型的一个优选方案中，所述入口管可以配置成位于所述入口壳体的径向中心位置处并且在所述入口壳体安装到该泵壳体上时与所述转轴同轴，所述出口管配置成与所述蜗壳的外周面相切。
15.在根据本实用新型的泵装置中，所述电机选择为无刷直流电机，所述转子为四极表贴式转子，这样穿过空心转轴的流体介质能更好地对转子进行散热。并且，采用无刷直流电机，噪声和振动较小，效率较高。
16.在本实用新型中，所述泵装置优选用作碳罐主动脱附泵，其中该流体入口用于与车辆的碳罐相连通，所述流体出口用于与车辆的发动机的进气管相连通。
17.应当理解，除了碳罐主动脱附泵之外，汽车用水泵/气泵/循环泵及其它电机驱动的泵同样适用于本技术中泵装置的配置。
18.由于采用了上述技术方案，本实用新型能够产生以下有益的技术效果中的至少一个：贯穿整泵的流体通道可有效地对电机、轴承、电路板进行冷却；由于高效的电机冷却系统布置可降低对其它组件的耐温要求；可采用低端的轴承组件、铜线、电子元件即可满足产品级的需求；创新的布局降低了整泵的重量，使结构更加紧凑，有利于采用这种泵装置的车辆的轻量化。
附图说明
19.参考附图，通过阅读以下详细描述，将更清楚地了解本实用新型的进一步的特征和优点：
20.图1是根据本实用新型的一个实施例的碳罐主动脱附泵的立体图；
21.图2是图1所示的碳罐主动脱附泵的剖视图；
22.图3示出了根据本实用新型的一个实施例的碳罐主动脱附泵的转轴、转子、叶轮以及轴承的装配结构示意图；
23.图4示出了根据本实用新型的一个实施例的碳罐主动脱附泵的叶轮和转轴的装配结构示意图；
24.图5是根据本实用新型的法兰盘的一个实施例的立体图；和
25.图6是根据本实用新型的蜗壳的一个实施例的立体图。
具体实施方式
26.下面将参照附图并通过实施例，来描述根据本实用新型实现的泵装置，尤其是用于车辆的碳罐主动脱附泵。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本实用新型。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本实用新型的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本实用新型并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本实用新型，而无论它们是否涉及不同的实施例。
27.为减轻汽油燃料的不良影响，现代汽油车普遍配备了用于降低碳氢化合物排放的蒸发物处理系统。燃油箱中的所有烟雾均会被吸入活性碳罐，而这些积存有碳氢化合物的活性碳罐需要经常冲洗或脱附。
28.当前在汽车中安装碳罐主动脱附泵，蒸发的燃油蒸汽可以通过主动脱附泵回收到发动机中来燃烧，并且其电子驱动的特点可以通过能量转换来为发动机提供更多的进气量来提高其性能。
29.碳罐主动脱附泵的运作不依赖于真空，相反，它主动将碳罐中收集的汽油蒸发物抽吸出来并送至燃烧室中进行燃烧，以确保车辆满足排放标准。随着汽车性能的提升，环保要求的提高，碳罐脱附泵的工作负荷也越来越大，产生热量越多，同时对散热效果以及轴承的要求也更加严苛。
30.图1示出了是根据本实用新型的泵装置1的一个实施例，具体来说用于车辆的碳罐主动脱附泵的立体图。图2示出了图1所示的泵装置的剖视图。从图1和图2中可以看出，泵装置1包括泵壳体2，安装在泵壳体一端的入口壳体3和安装在泵壳体另一端的蜗壳4(也可以称为出口壳体)。入口壳体3包括限定了流体入口30和流体入口通道31的入口管32，蜗壳4包括限定流体出口通道(未示出)和流体出口40的出口管42。尤其参见图2，泵装置1还包括位于所述泵壳体(限定的第一腔室)内的电机和电子控制单元10，该电机具有转轴5、套装在转轴5上的转子6、设置在所述转子的径向外侧的定子7、以及在该转轴上布置在所述转子两端的第一轴承5a和第二轴承5b。该泵装置1还包括设置在所述转轴5的一端并位于所述蜗壳内的叶轮8。有利的是，该转轴5构造成具有沿其轴向延伸的通孔50的空心转轴，并具有在所述入口壳体侧的轴入口51和在所述蜗壳侧的轴出口52；这样一来，所述空心转轴、所述蜗壳4以及所述叶轮限定出从所述流体入口30到所述流体出口40的贯穿整个泵装置的流体通道。
31.参见图2和图5，泵装置1还包括设置在所述蜗壳4内的法兰盘9，该法兰盘具有中心孔90、在其内表面上的环形凹槽9a以及与该环形凹槽相切的凹口9b。所述转轴5的设置有叶轮8的一端延伸穿过所述法兰盘的中心孔90并进入蜗壳4限定的腔室内。所述叶轮8位于由
所述蜗壳4和所述法兰盘9限定的腔室内，其中所述轴入口51与所述流体入口30流体连通，其中所述蜗壳、所述法兰盘以及所述叶轮限定出从所述轴出口52到所述流体出口40的流体通道。在装配状态下，凹口9b位于与所述蜗壳4的流体出口40相对应的位置。
32.在这里以碳罐主动脱附泵为例来描述根据本实用新型的泵装置的工作过程，在定子7的线圈通电后，产生磁场，使电机的转子6转动，进而带动转轴5以及叶轮3转动产生负压，将来自车辆例如汽车的碳罐的燃油蒸汽从入口壳体3的进气管32输送给泵壳体限定的腔室内，经空心转轴的通孔50和叶轮8进入蜗壳和法兰盘限定的腔室内，再从出口管42流出，从而完成从碳罐回收燃油蒸汽，并输送到车辆的发动机中进行燃烧。这提高了整车的燃油经济性。
33.燃油蒸汽从进气管32的流体入口30流动通过流体入口通道31、空心转轴的通孔50、叶轮8、蜗壳4和法兰盘9限定的腔室以及出口管42后从流体出口40流出。燃油蒸汽从空心转轴中通过，带走了电机和电子控制单元产生的热量，从而能有效地对转子6、第一轴承5a、第二轴承5b以及电子控制单元10进行冷却。这避免了由于散热不良导致轴承变形，缩短轴承寿命的问题；并且还避免了电机转子在高温情况下会导致不可逆的退磁现象。
34.另外，当前由于升温的原因，轴承成为制约电机寿命的最大短板，高精度长寿命轴承技术由一些垄断型企业掌握，且价格较高，例如仅轴承成本占整泵bom成本的6％-10％，采用根据本实用新型的泵装置的这种布局后，能进一步降低轴承的要求，可使用国产轴承即可满足寿命需求。
35.另外，电机定子铜线外部有漆包线，温升过高会导致漆包线烧穿所以需要高耐温等级。采用根据本实用新型的上述泵装置设计可以降低铜线耐温等级，继而降低铜线成本。
36.在本实用新型的一个优选实施例中，该电子控制单元10通常为印刷电路板组件，其设置在所述泵壳体内靠近所述蜗壳4的位置。印刷电路板组件布置在靠近蜗壳的位置，能够通过流过蜗壳的流体例如燃油蒸汽进行改善的散热。本领域技术人员应当理解，印刷电路板组件中的所有电子元件亦会有耐温要求，低等级会降低原材料成本，同时传统布局中应对电路板温升会采用额外散热结构，例如金属散热片及导热胶等等，采用本结构可取消附加的散热结构。
37.参见图3和图4，在本实用新型的一个优选实施例中，叶轮8包括第一叶轮部件81和第二叶轮部件82，其中第二叶轮部件82和所述转轴5由塑料材料例如peek材料通过注塑成型工艺一体制成。第一叶轮部件81也可以由塑料材料例如peek通过注塑成型工艺制成，并且第一叶轮部件可以通过超声波焊接固定连接到第二叶轮部件82，从而在两者之间限定出从该叶轮的中心朝向该叶轮的周缘延伸的叶轮流体通道83，并且该通孔50通向该叶轮流体通道。尤其参见图4，第一叶轮部件81具有圆形的叶轮基部810以及布置在所述叶轮基部上的多个曲形叶片811，这些叶片从叶轮基部的中心延伸到其周缘处。当将第一叶轮部件固定连接到第二叶轮部件时，这些曲形叶片面向并与该第二叶轮部件固定连接，从而限定出从叶轮的中心朝向该叶轮的周缘延伸的离心式流体通道。
38.本实用新型中使用的peek材料是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料，可制造加工成多种机械零部件，如汽车齿轮、泵的转轴、叶轮等、飞机发动机零部件、自动洗衣机转轮、医疗器械零部件等。
39.在上述实施例中，将叶轮与转轴制成一体结构有利于保证叶轮组件的同轴度和后
续动平衡工艺。与做成分体式的叶轮组件相比，减少了零部件的数目，降低了操作成本，同时也降低了由于连接点过多而增加的失效风险。
40.图6示出了根据本实用新型的蜗壳4的一个实施例。从图中可以看出，蜗壳4的出口管42配置成与蜗壳的外周面相切，这样可以实现更好的散热效果。
41.再次参见图2，入口壳体3构造成其入口管32位于入口壳体的中心位置处，并且基本垂直于所述入口壳体的基部所在的平面，从而当入口壳体3安装到泵壳体上时与所述转轴5基本同轴。应当理解，为了减小泵装置的总体尺寸，入口管32也可以配置成与入口壳体的外周面相切，同样涵盖在本技术的范围内。
42.在根据本实用新型的泵装置中，电机可以为无刷直流电机，转子为直接布置在转轴上的四极表贴式转子。
43.本领域技术人员应当理解，虽然上面的示例性实施例中给出的是应用于汽车燃油蒸发领域的碳罐主动脱附泵，当泵的上述配置并不仅限于该应用范畴。针对不同介质及工况环境，本实用新型的结构设计亦可在保持框架结构不变的情况下通过调整电机参数及流道结构亦可实现不同功能，例如汽车用水泵/气泵/循环泵及其它电机驱动的泵类同样适用于本实用新型。
44.虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内所作的各种组合、变更与修改，均应纳入本实用新型的保护范围内，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

技术特征：

1.一种泵装置(1)，其特征在于，包括：泵壳体(2)；安装在所述泵壳体一端的入口壳体(3)，该入口壳体具有流体入口(30)；安装在所述泵壳体另一端的蜗壳(4)，该蜗壳具有流体出口(40)；位于所述泵壳体内的电机，该电机具有转轴(5)、套装在所述转轴(5)上的转子(6)、设置在所述转子的径向外侧的定子(7)、以及在该转轴上布置在所述转子两端的第一轴承(5a)和第二轴承(5b)，该转轴为具有沿其轴向延伸的通孔(50)的空心转轴；和固定设置在所述转轴(5)的一端并位于所述蜗壳内的叶轮(8)；其中，所述空心转轴、所述叶轮(8)以及所述蜗壳(4)限定出从所述流体入口(30)到所述流体出口(40)的流体通道。2.根据权利要求1所述的泵装置(1)，其特征在于，还包括设置在所述蜗壳(4)内的法兰盘(9)，所述转轴的设置有叶轮的一端延伸穿过所述法兰盘的中心孔(90)，并且所述转轴限定在所述入口壳体侧的轴入口(51)和在所述蜗壳侧的轴出口(52)，所述叶轮(8)位于所述蜗壳和所述法兰盘限定的腔室内，所述轴入口(51)与所述流体入口(30)流体连通，其中所述蜗壳、所述法兰盘以及所述叶轮限定出从所述轴出口(52)到所述流体出口(40)的流体通道。3.根据权利要求1或2所述的泵装置(1)，其特征在于，还包括位于所述泵壳体(2)内的电子控制单元(10)，该电子控制单元(10)连接到所述电机的一侧并设置在所述泵壳体内靠近所述蜗壳(4)的位置。4.根据权利要求1或2所述的泵装置(1)，其特征在于，所述叶轮(8)包括第一叶轮部件(81)和设置在所述转轴(5)上的第二叶轮部件(82)，该第一叶轮部件固定连接到该第二叶轮部件并在两者之间限定出从该叶轮的中心朝向该叶轮的周缘延伸的叶轮流体通道(83)，所述叶轮流体通道(83)将所述通孔(50)与所述蜗壳内部流体连通。5.根据权利要求4所述的泵装置(1)，其特征在于，所述第一叶轮部件(81)和所述第二叶轮部件(82)均由塑料材料通过注塑成型工艺制成，并且该第一叶轮部件通过超声波焊接固定连接到该第二叶轮部件。6.根据权利要求5所述的泵装置(1)，其特征在于，所述转轴(5)由塑料材料制成并且与所述第二叶轮部件(82)通过注塑成型工艺制成一体结构。7.根据权利要求1或2所述的泵装置(1)，其特征在于，所述入口壳体(3)具有限定流体入口通道(31)的入口管(32)，所述蜗壳(4)具有用于限定流体出口通道的出口管(42)。8.根据权利要求7所述的泵装置(1)，其特征在于，所述入口管(32)配置成位于所述入口壳体(3)的径向中心位置处并且在所述入口壳体安装到该泵壳体上时与所述转轴(5)同轴，所述出口管(42)配置成与所述蜗壳(4)的外周面相切。9.根据权利要求1或2所述的泵装置(1)，其特征在于，所述电机为无刷直流电机，所述转子(6)为四极表贴式转子。10.根据权利要求1或2所述的泵装置(1)，其特征在于，所述泵装置用作碳罐主动脱附泵，其中该流体入口用于与车辆的碳罐相连通，所述流体出口用于与车辆的发动机的进气管相连通。

技术总结

本实用新型涉及一种泵装置(1)，尤其是碳罐主动脱附泵，包括：泵壳体(2)；安装在泵壳体一端的入口壳体(3)，该入口壳体具有流体入口(30)；安装在泵壳体另一端的蜗壳(4)，该蜗壳具有流体出口(40)；位于泵壳体内的电机，该电机具有转轴(5)、套装在转轴(5)上的转子(6)、设置在转子的径向外侧的定子(7)、以及在该转轴上布置在转子两端的第一轴承(5a)和第二轴承(5b)，该转轴为具有沿其轴向延伸的通孔(50)的空心转轴；和固定设置在转轴(5)的一端并位于所述蜗壳内的叶轮(8)；其中，空心转轴、叶轮(8)以及蜗壳(4)限定出从所述流体入口(30)到所述流体出口(40)的流体通道。流体出口(40)的流体通道。流体出口(40)的流体通道。