汽车电动气泵的制作方法

本发明涉及一种汽车电动气泵。

特别地，本发明涉及一种包括电子换向电机的汽车气泵，其中，电机包括具有至少一个静电磁线圈的电机定子和在电机容器内旋转的电机转子。电机驱动泵转子。气泵还包括用于驱动电磁线圈的电子电路板。

背景技术：

包括无刷电子换向电机的汽车气泵包括具有用于使电机换向的功率半导体的印刷电路板。当汽车气泵在满负荷下被驱动时，功率半导体可能显着地被加热。高热负荷会导致功率半导体的破坏。为了克服这些问题，现有技术建议冷却功率半导体。

现有技术us2014/0161630a1描述了一种电动流体泵，其包括将湿部分与干部分分开的容纳壳，以及机械连接到永久激励的电机转子的泵轮，该两者都设置在湿部分中。在干部分中设置电动机的定子和用于电子换向电机的电子电路板。导热薄片布置在容纳壳和电子电路板的半导体之间，使得半导体的热量传递到容纳壳中的流体。

尽管定子线圈的温度也会升高，但现有技术没有面对消散电机定子的热量的问题。定子线圈的欧姆电阻随着温度的升高而升高，使得电机定子线圈的温度进一步升高并且电效率恶化。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种具有改进的热管理和提高的效率的汽车电动气泵。

该目的通过具有权利要求1的特征的汽车电动气泵来解决。

根据本发明，泵电动机设置有内部安装框架，该内部安装框架具有定子床和电机容器。定子床至少部分地嵌入电机定子。安装框架不限定泵壳体的相关部分。安装框架由塑料材料制成并包括高传导填充材料。电机定子优选地由安装框架的塑料材料部分地包覆成型。由此，实现了安装框架和电机定子之间的最大接触表面积。随着热传递通过增加接触表面积而增加，电机定子的热负荷有效地传递到安装框架。安装框架还形成并限定电机容器的一部分，使得安装框架与泵的泵送气体直接接触。结果，电机定子的热量直接散发到冷气体介质。作为泵的泵送介质的气体通过泵连续交换，从而连续地给出冷却效果。

安装框架限定了优选圆柱形电机容器的全部或至少大部分，该电机容器将泵气体部分中的电机转子与电机定子径向分开。电机的内部可以限定大的表面，该大的表面由泵气体连续地飞越，从而确保高的热传递。

即使气泵布置在相对较热的环境中，例如靠近内燃机或发动机排气系统，泵，特别是电机定子，也可以冷却到远低于泵附近的温度的温度。

为了提高安装框架的导热性，在塑料材料基体中提供高传导填充材料，使得电机定子的热负荷更有效地消散。结果，定子线圈的欧姆电阻保持相对较低，从而提高了汽车电动气泵的电效率。此外，由于定子的低温，间接降低了功率半导体上的热负荷。

在本发明的优选实施例中，电机定子包括单个电磁线圈。汽车电动气泵可以设计得非常紧凑。此外，由于省略了附加电磁线圈的制造成本，所以可以更经济地制造气泵。

在另一优选实施例中，安装框架与电磁线圈和定子的磁轭热接触。由此，安装框架以导热方式接触定子的磁轭和电磁线圈。在电磁线圈和电机定子的磁轭中产生的热量直接消散到泵气体中。

优选地，安装框架的塑料材料是聚酰胺塑料，例如聚酰胺6(pa6)或聚酰胺66(pa66)。这种塑料材料具有高机械强度和高热稳定性，使得可以提供完全适应汽车气泵要求的安装框架。

根据优选实施例，高传导填充材料由陶瓷颗粒组成。陶瓷颗粒，如例如氮化硼，具有高导热率，从而提高塑料材料的总热导率。通过限定均匀分布在塑料材料中的陶瓷颗粒的合适浓度，可以调节安装框架的导热性。结果，由电子换向的电机定子产生的热量和间接地电路板的热量被有效地消散。

或者，高传导填充材料由矿物颗粒组成。矿物颗粒以及陶瓷颗粒显着改善了塑料材料的总导热率。

安装框架的导热率优选在2-10w/(m×k)的范围内。结果，热量可以有效地传导到泵送介质。优选地，安装框架的导热率在5-10w/(m×k)的范围内。在另一替代实施例中，安装框架的导热率在2-5w/(m×k)的范围内。

在本发明的另一实施例中，安装框架包括多个肋。肋形成为安装框架上的纵向突起。优选地，这些肋设置在安装框架的背离电机定子并面向电子器件的一侧。肋具有增加安装框架的表面积的效果。结果，改善了安装框架的散热。此外，这些肋还改善了安装框架的刚度，从而可以减小安装框架的壁厚。由此可以减少安装框架的塑料材料的总量，从而可以更经济地制造安装框架。

在本发明的一优选实施例中，提供单独的盖，将泵气体部分与包括电路板的电子腔室分开。优选地，盖由区别于安装框架的另外的材料制成。作为独立的单独部分设置的盖流体地封闭电机容器的开口轴向端部，即面向电子腔室的端部。盖的材料与安装框架的材料不同，从而可以选择盖材料以完全适应其导热性。在另一优选实施例中，单独的盖与电路板和/或功率半导体直接热接触，使得电子器件的热量通过单独的盖传导到冷却器泵气体。结果，电路板也被有效地冷却。

附图说明

以下是参考附图对本发明实施例的详细描述，其中：

图1示出了根据本发明的汽车电动气泵的一实施例的分解图。

图2示出了根据图1的汽车电动气泵的纵向截面；并且

图3示出了汽车电动气泵的安装框架的等轴视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的汽车电动气泵10的分解图。气泵10包括泵壳体14，该泵壳体14包括电机部分18、覆盖电机部分18的第一轴向端部的泵部分22和覆盖电机部分18的与泵部分22相对的第二轴向端部的电子腔室盖26。泵部分22设置有轴向气体入口端30，用于将气体吸入到泵壳体14中，并且还包括切向气体出口端34，泵送的气体可以通过该切向气体出口端34排出泵壳体14。电机部分18设置有电连接器部分38。电连接器部分38可与互补电连接器(未示出)连接，用于向气泵10的电子换向电机42提供电能。

电机部分18形成电子腔室46，其由电子腔室盖26封闭。用于驱动电机定子58的单个电磁线圈54的电子电路板50布置在电子腔室46内。电机定子58还包括形成电机定子58的磁轭62的一捆层叠片60。电机定子58至少部分地嵌入安装框架70的定子床66中。

布置在电机部分18中的安装框架70还限定了支撑电连接器部分38的电触头78的触头支撑部分74。电触头78电连接到电子电路板50。安装框架70部分地形成电机容器82，该电机容器82在面向电子电路板50的一个轴向容器端部处通过单独的盖86(参见图2)封闭。单独的盖86将设置在电机容器82内的气体部分88(见图2)与电子腔室46流体分离。

安装框架70在外侧包括多个纵向肋90和横向肋92，纵向肋90在纵向方向上设置到电机容器82，并且横向肋92在横向方向上设置到电机容器82。这些肋90、92改善了安装框架70的散热和安装框架70的机械刚度。

电机容器82由成捆的层叠片60径向地包围。电机定子58的热量经由层叠片60散发到电机容器82中的冷却器气体。通过设置在安装框架70的塑料材料中的高传导填充材料，例如矿物或陶瓷颗粒，进一步改善安装框架70的散热。

永久磁化的电机转子94在安装框架70的电机容器82内旋转。泵转子98通过转子轴102机械地和可共同旋转地连接到电机转子94。旋转的泵转子98将气体从气体入口端30泵送到气体出口端34。

图3示出了安装框架70的等轴视图，其示出了定子床66的内部，该定子床66嵌入形成电机定子58的电磁线圈54和磁轭62。定子床66包括围绕电机容器82并且垂直于电机容器82的轴向方向的平面表面106。磁轭62布置在平面表面106上，提供与平面表面106的大接触面积，使得轭62的热量有效地传导到安装框架70。可以在平面表面106和轭62之间设置导热膏，以进一步改善轭62和安装框架70之间的热传导。

包括轭引导部分114的轭保持凸耳110设置在安装框架70的两个外侧上，用于将磁轭62保持和定位在安装框架70处。安装框架70设置有线圈接收部分118，线圈接收部分118形成为用于接收和嵌入电磁线圈54的中空部。线圈接收部分118包括线圈引导部分122，用于将电磁线圈54保持和定位在线圈接收部分118中。六个槽开口126设置在线圈接收部分118的底侧，以确保空气流通。由此，改善了电磁线圈54的冷却。

两个线圈线开口130设置在线圈接收部分118中，使得电磁线圈54的电线134(参见图1)穿过安装框架70。电线134将电磁线圈54电连接到电子电路板50。安装框架70还包括安装孔138，该安装孔138与轭62的轭孔142(见图1)对齐，使得两个部分62、70由此安装到电机部分18。

从上面可以清楚地看出，汽车电动气泵不限于上述实施例。特别地，电机定子也可以完全嵌入安装框架中。此外，盖也可以由安装框架形成。

附表标记列表

10汽车电动气泵

14泵壳体

22泵部分

26电子腔室盖

30气体入口端

34气体出口端

42电子换向电机

46电子腔室

50电子电路板

54电磁线圈

58电机定子

66定子床

70安装框架

74接触支撑部分

78电触头

82电机容器

86单独的盖

88气体部分

90纵向肋

92横向肋

94电机转子

98泵转子

102转子轴

106平面表面

110轭保持凸耳

140轭引导部分

118线圈接收部分

122线圈引导部分

126槽开口

130线圈线开口

134线圈线

138安装孔

142轭孔