一种屏蔽套注塑组件、屏蔽套装配组件及屏蔽式水泵电机的制作方法

1.本实用新型涉及汽车电子水泵技术领域，尤其涉及一种屏蔽套注塑组件、屏蔽套装配组件及屏蔽式水泵电机。


背景技术：

2.汽车电子水泵已广泛应用于新能源汽车驱动电机、电池热管理、空调暖通等系统中，人们越来越关注汽车的安全性、可靠性以及舒适性。屏蔽式汽车电子水泵的定子组件与转子组件由屏蔽套进行阻隔开来，避免了介质泄漏问题，同时使得电子屏蔽式汽车电子水泵具有良好的散热功能，并具备防电磁干扰、高效环保等优点。
3.现有的场景应用无论是车用暖通系统冷却或是车用三电冷却系统其管路越来越复杂，管阻越来越大，特殊条件下在水泵的非设计工况点工作或者气蚀状态下，则带来的问题是水泵泵腔的压力会失去平衡，尤其体现在轴向窜动磨损方面，在水泵启停的瞬间，因管路阻力与管路的水锤现象会将叶轮10附带转子组件3向后推，导致流量、压力不稳定；同时，向后窜动还会对后轴承及屏蔽套底部造成一定的冲击和磨损，轴与轴承之间的振动、撞击量大，振动大会加速轴系的磨损，造成后轴承的脱落导致整个轴系卡死。频繁的冲击运转过程中的磨损，会导致屏蔽套底部磨穿漏水，降低了水泵的寿命；这就需要电子水泵在运行过程中能够承受较大的冲击能力以及复杂工况的适应能力。
4.基于以上问题，现有已知结构如下：如图1所示，采用屏蔽套包塑金属垫片8的型式来抵充水泵轴向启动惯量和特殊工况下的轴向窜动，其装配后轴底与金属垫片8距离小于叶轮副叶片至端盖距离，这样该金属垫片8就会处在优先与电机轴底部磨损的条件，电机轴和金属垫片8为同种材质的摩擦副，且二者的接触面积较大，加速了磨损，金属垫片8磨穿后会直接导致的屏蔽套底部(塑料材质)磨穿漏水，导致水进入电子水泵的控制器腔内，使电子水泵控制器进水短路失效，而由于金属材质的塑性形变较好，若直接将金属垫片8的材质更换，将会导致金属垫片8与屏蔽套的注塑强度降低，当电机轴与金属垫片8接触旋转时，金属垫片8受到电机轴的旋切力会与屏蔽套断开，从而导致水泵噪音加大。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中屏蔽式汽车电子水泵因电机轴和金属垫片为同种材质的摩擦副，金属垫片磨损速度较快，造成屏蔽套底部磨穿漏水的技术问题，本实用新型提供了一种屏蔽套组件及应用其的屏蔽式水泵电机来解决上述问题。
6.本实用新型提出一种屏蔽套注塑组件，包括可容纳屏蔽式水泵电机中的转子组件的屏蔽套注塑体以及位于屏蔽套注塑体内的摩擦垫片；屏蔽套注塑体与摩擦垫片注塑固定；所述屏蔽套注塑体的一端为开口端、另一端为封闭端，摩擦垫片位于所述屏蔽套注塑体的封闭端、并与所述转子组件端面正对；摩擦垫片采用陶瓷或者石墨材质制成，且摩擦垫片上背对转子组件的一端设有储胶槽。
7.进一步的，所述储胶槽由摩擦垫片的端面中心沿径向延伸至摩擦垫片的端面外边
缘。
8.本实用新型还提出一种屏蔽套装配组件，包括连接轴承、轴承固定件、转子组件和以上所述的屏蔽套注塑组件；所述屏蔽套注塑组件的屏蔽套注塑体内具有轴承室，所述轴承固定件将连接轴承轴向限位于轴承室内，转子组件的电机轴通过连接轴承与屏蔽套注塑体转动连接；摩擦垫片位于轴承室和屏蔽套注塑体的封闭端端面之间。
9.进一步的，所述摩擦垫片的厚度方向两端端面外边缘设置有倒角。
10.进一步的，所述倒角的边长c≥0.5mm。
11.进一步的，所述轴承室的侧壁具有若干贯通轴承室轴向两端的导流槽。
12.进一步的，若干所述导流槽将所述轴承室分隔为若干互不相接的轴承瓣。
13.进一步的，所述摩擦垫片上朝向转子组件的端面设有若干径向延伸的储液槽，所述储液槽与导流槽形成介质流通通路。
14.进一步的，所述储胶槽与储液槽结构相同，且储胶槽和储液槽均沿圆周方向阵列布置。
15.进一步的，令储液槽的槽深为t，槽宽为h，则t/h＝0.2～0.4。
16.进一步的，t/h＝0.25。
17.进一步的，令储液槽的宽度为h，导流槽的宽度为h，则h≦h。
18.进一步的，所述轴承室具有轴向凸出的环状凸缘，所述轴承固定件为压紧于所述环状凸缘内周并与连接轴承端面抵接的卡簧。
19.本实用新型还提出一种屏蔽式水泵电机，包括定子组件、转子组件、端盖、叶轮和以上所述的屏蔽套装配组件；所述定子组件位于屏蔽套注塑体外部，端盖固定于屏蔽套注塑体的开口端，转子组件的电机轴穿过端盖与叶轮固定；令摩擦垫片与转轴端面的最小距离为b，叶轮与端盖端面的最小距离为b，则b》b。
20.进一步的，所述摩擦垫片与电机轴端面的最小距离b＝0.4～0.8mm。
21.进一步的，所述叶轮与端盖端面的最小距离b＝1～2mm。
22.本实用新型的有益效果是：
23.(1)本实用新型所述的屏蔽套注塑组件、屏蔽套装配组件及屏蔽式水泵电机，将摩擦垫片由金属材质改进为与电机轴不同的耐磨材质，优化了摩擦副形式，同时通过储胶槽的设置保证甚至提高了摩擦垫片与屏蔽套注塑体的连接强度，提升了水泵寿命。
24.(2)本实用新型通过导流槽和储液槽的设置，使工作介质在电机轴底部形成通路，即使叶轮在受到很大的背压下电机轴底面与摩擦垫片贴死接触，工作介质通过该通路形成有效的润滑和摩擦冷却作用，并且工作介质在轴底形成的反作用力可有效的降低轴向窜动，实现轴向力的平衡，减轻了轴向窜动量和降低了窜动频率。
附图说明
25.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
26.图1是现有技术中的屏蔽式水泵电机的局部示意图；
27.图2是本实用新型所述的屏蔽套装配组件爆炸图；
28.图3是本实用新型中屏蔽套注塑组件的主视图；
29.图4是图3的a-a向剖视图；
30.图5是图3所示屏蔽套注塑组件的局部剖面示意图；
31.图6是本实用新型所述屏蔽套装配组件的内部示意图；
32.图7是图6的a处放大图；
33.图8是本实用新型中摩擦垫片的立体图；
34.图9是图8所示摩擦垫片的主视图；
35.图10是图9的b-b向剖视图；
36.图11是本实用新型所述屏蔽套装配组件中工作介质在介质流通通道内的流通路线示意图；
37.图12是本实用新型所述屏蔽式水泵电机的示意图。
38.图中，1、屏蔽套注塑体，2、摩擦垫片，201、储胶槽，203、储液槽，3、转子组件，301、电机轴，4、倒角，5、连接轴承，6、轴承固定件，7、轴承室，701、环状凸缘，702、导流槽，703、轴承瓣，8、金属垫片，9、端盖，10、叶轮。
具体实施方式
39.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
40.实施例一
41.如图2-图5所示，一种屏蔽套注塑组件，包括可容纳屏蔽式水泵电机中的转子组件3的屏蔽套注塑体1以及位于屏蔽套注塑体1内的摩擦垫片2；屏蔽套注塑体1通过注塑包胶方式与摩擦垫片2固定；屏蔽套注塑体1的一端为开口端、另一端为封闭端，摩擦垫片2位于屏蔽套注塑体1的封闭端、并与转子组件3端面正对，转子组件3通常包括电机轴301和转子注塑体，摩擦垫片2与电机轴301的轴底正对；摩擦垫片2采用陶瓷或者石墨材质制成，且摩擦垫片2上背对转子组件3的一端设有储胶槽201，储胶槽201增大了注塑时摩擦垫片2的受力面积，减小了摩擦垫片2单位面积所承载的注塑压力，注塑后塑胶填充至储胶槽201中，在异常工况下电机轴301接触摩擦垫片2旋转，摩擦垫片2受到相对的径向旋切力，储胶槽201中的塑胶起到径向止位和轴向支撑的作用。
42.陶瓷和石墨材质均为耐磨力较好的材质，并且将摩擦垫片2的材料改为与电机轴301材质不同，可以降低两者的摩擦损失。由于相对于金属材质而言，陶瓷或者石墨材质的塑性变形较差，因此本实用新型通过储胶槽201的设置增加包胶面积，提高摩擦垫片2与屏蔽套注塑体1的连接强度。
43.作为优选的，储胶槽201由摩擦垫片2的端面中心沿径向延伸至摩擦垫片2的端面外边缘。塑胶可以由摩擦垫片2的端面外边缘流入储胶槽201。
44.实施例二
45.如图2、图6和图7所示，一种屏蔽套装配组件，包括连接轴承5、轴承固定件6、转子组件3和以上所述的屏蔽套注塑组件；所述屏蔽套注塑组件的屏蔽套注塑体1内具有轴承室7，轴承固定件6将连接轴承5轴向限位于轴承室7内，转子组件3的电机轴301通过连接轴承5与屏蔽套注塑体1转动连接；摩擦垫片2位于轴承室7和屏蔽套注塑体1的封闭端端面之间。
如图5所示，轴承室7的底部与屏蔽套注塑体1的封闭端端面之间形成容纳摩擦垫片2的腔体，摩擦垫片2与屏蔽套注塑体1接触的表面均包覆有塑胶，摩擦垫片2与电机轴301摩擦接触的表面未包覆塑胶。
46.连接轴承5的安装可靠决定着整个水泵轴系的稳定性，连接轴承5轴向和径向的有效固定可降低电机轴301表面的磨损，径向上，如图7所示，轴承室7的内孔与连接轴承5的外圈通过过盈配合压装，实现径向固定，限制连接轴承5外圈与轴承室7的径向转动，连接轴承5的内圈与电机轴301的外周接触。轴向上，如图6所示，轴承室7的一端具有内底面，连接轴承5从轴承室7的另一端装入，并通过轴承固定件6将连接轴承5固定在轴承室7内，例如轴承固定件6可以为铆接在轴承室7和连接轴承5外圈的固定块，本实施例中的轴承固定件6优选为卡簧，轴承室7具有轴向凸出的环状凸缘701，所述卡簧套在电机轴301外，卡簧压紧于所述环状凸缘701内周并与连接轴承5端面抵接。卡簧可以采用工装压铆后，通过卡簧的回弹特性卡扣在环状凸缘701上，实现止位，限制连接轴承5的轴向移动。
47.实施例三
48.在实施例二的基础上，摩擦垫片2的厚度方向两端端面外边缘设置有倒角4，如图10所示，摩擦垫片2的左右两端均设有倒角4，两面倒角4的设置可以提升摩擦垫片2的强度，避免因其为脆性材质在生产流转过程中的磕碰损伤，同时提升了摩擦垫片2模压成型过程中的良率。并且，由于摩擦垫片2两个端面均与屏蔽套注塑体1接触包胶，增加倒角4后可以进一步增加包胶面积，同时轴向形成了反向包胶，提升了轴向包覆力和承压面积，在优选设计中，倒角4的边长c≥0.5mm。
49.实施例四
50.在实施例三的基础上，轴承室7的侧壁具有若干贯通轴承室7轴向两端的导流槽702。泵腔内的工作介质可随导流槽702流入连接轴承5的侧壁和底部，为连接轴承5提供冷却和润滑，降低磨损，提升寿命周期。其次，设置导流槽702还可以使轴承室7料厚均匀，不会产生因局部料厚不均而导致的注塑后收缩，以保证轴承室7的轴向和径向尺寸稳定性，确保连接轴承5压入后的同心度和垂直度。
51.导流槽702的深度可以小于轴承室7的壁厚，也就是仅位于轴承室7的内表面，如图3和图4所示，本实施例共均匀设置有六个导流槽702，并且六个导流槽702的深度等于轴承室7的壁厚，因此导流槽702将轴承室7分隔为若干互不相接的轴承瓣703。
52.实施例五
53.在实施例四的基础上，如图8-图10所示，摩擦垫片2上朝向转子组件3的端面设有若干径向延伸的储液槽203，储液槽203与导流槽702形成介质流通通路。在水泵运行过程中即使叶轮10在受到很大的背压下电机轴301底面与摩擦垫片2贴死接触，工作介质通过该介质流通通路形成有效的润滑和摩擦冷却作用，如图11所示为工作介质的流通路径，并且工作介质在轴底形成的反作用力可有效的降低轴向窜动，实现轴向力的平衡。
54.本实施例中，储液槽203也沿圆周方向均匀设置有六个，与导流槽702一一对应，摩擦垫片2装配至屏蔽套注塑体1底部后，储液槽203与导流槽702一一连通，储液槽203可以减小转子组件3轴向窜动时轴底和摩擦垫片2的摩擦面积，同时储液槽203内存有一定量的工作介质，在摩擦垫片2和电机轴301端面形成一道润滑层起到了有效润滑作用，显著地减少了摩擦。
55.作为优选的，储胶槽201与储液槽203结构相同，且储胶槽201和储液槽203均沿圆周方向阵列布置。此时摩擦垫片2的两面形状相同，在注塑生产过程中，不用区分防呆，便于作业人员无差别放置定位摩擦垫片2，提升了工作效率。储液槽203的槽深t与槽宽h的比例范围t/h为0.2-0.4(图9中示意出储液槽203的槽宽h，图10中示意出储液槽203的槽深t)，这样可以更好的控制摩擦垫片2硬性和脆性材料的结构强度，并且更好的控制摩擦垫片2的端面与电机轴301底面的摩擦接触面积，将摩擦副的磨损和轴向窜动带来的冲击惯量降到最低，本实施例中，储液槽203和储胶槽201的槽深t与槽宽h的比例t/h均为0.25。
56.作为优选的，储液槽203的宽度h≦导流槽702的宽度h，工作介质从上至下流动(图3中示意出导流槽702的宽度h)，当工作介质由导流槽702进入储液槽203时，工作介质流速变大，压力变大，从而在电机轴301底部形成一定的背压以抵消平衡转子在特殊工况下向后窜动的力。另外，由于摩擦垫片2的两面均与屏蔽套注塑体1包胶，其中摩擦垫片2的正面与轴承瓣703包胶固定，摩擦垫片2的反面与屏蔽套注塑体1的底面包胶固定，轴承瓣703的面积以及轴承瓣703与摩擦垫片2的连接面积与储水槽和导流槽702的宽度呈反比，如果储水槽和导流槽702宽度不作限制，储水槽的宽度过大，会导致反包固定的塑胶面积变小，影响摩擦垫片2的固定效果和反包塑胶的结构强度。
57.实施例六
58.如图12所示，一种屏蔽式水泵电机，包括定子组件(图中未示意)、转子组件3、端盖9、叶轮10和以上所述的屏蔽套装配组件；定子组件位于屏蔽套注塑体1外部，端盖9固定于屏蔽套注塑体1的开口端，转子组件3的电机轴301穿过端盖9与叶轮10固定；令摩擦垫片2与转轴端面的最小距离为b，叶轮10与端盖9端面的最小距离为b，则b》b，因此电机轴301底部与摩擦垫片2先行接触磨损，即使摩擦垫片2被磨穿，叶轮10背部与端盖9之间留有一定的安全余量，确保叶轮10背部不会和端盖9接触产生摩擦损伤和卡滞。作为优选的，摩擦垫片2与电机轴301端面的最小距离b＝0.4～0.8mm，叶轮10与端盖9端面的最小距离b＝1～2mm，本实施例中b＝0.6mm，b＝1.5mm。
59.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“宽度”、“厚度”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
60.此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是两个或两个以上。
61.在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。
62.以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。