节温器及电动机冷却系统的制作方法

本发明涉及一种节温器及电动机冷却系统。

背景技术：

汽车节温器总成是汽车电动机冷却系统里不可缺少的一部分。在汽车的冷却系统中，通过节温器的开闭，来使冷却液分别流经大循环或者小循环，最终达到冷天电动机快速升温或者热天电动机快速散热的目的。

现有技术的节温器，不论是蜡式节温器还是电子节温器，都具有以下问题：第一、节温器芯里面装有石蜡，通过给石蜡加热来驱动阀门的开闭，而石蜡的熔化和凝固需要一定的反应时间，使得阀门的开启和关闭过程有反应迟钝、卡滞现象；第二、无法连续调控，蜡式感应体基于物理的熔化和凝固特性，仅具有开启和关闭两种状态，不能够渐变地开启和控制流量。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的节温器反应迟钝、常有卡滞现象且无法连续调控的缺陷，提供一种节温器及电动机冷却系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种节温器，包括外壳，所述外壳设有进水孔、第一出水孔，其特点在于，所述节温器还包括阀芯、电机和控制器；

所述阀芯设置于所述外壳内，所述阀芯设有第二出水孔；所述控制器与所述电机电连接；所述电机与所述阀芯连接，所述电机用于带动所述阀芯转动并使所述第二出水孔转动到所述第一出水孔处。

本方案中，通过控制器控制电机转动，电机带动阀芯转动，实现节温器出水口的开启和关闭，本发明的节温器反应灵敏且不存在卡滞现象。若有需要，控制器可连续转动电机，从而带动阀芯旋转，实现节温器的连续调控。 阀芯与外壳之间设置密封圈，用于密封阀芯与外壳，以防止冷却液从出水口以外的隙缝流出，从而避免损坏电机等电子器件。

较佳地，所述外壳设有2个第一出水孔，其中一个为第一大循环出水孔，另一个为第一小循环出水孔；所述阀芯设有2个第二出水孔，其中一个为第二大循环出水孔，另一个为第二小循环出水孔；所述第一大循环出水孔与所述第一小循环出水孔之间的夹角等于所述第二大循环出水孔与所述第二小循环出水孔的夹角。

外壳及阀芯上分别设有2个出水孔，从而实现节温器的三种状态：外壳上的2个出水孔和阀芯上的2个出水孔完全错位，节温器中没有冷冻液流出，即节温器处于非工作状态；第一大循环出水孔与第二大循环出水孔对准，且第一小循环出水孔与第二小循环出水孔对准，达到大小循环出水口全开的状态；第一大循环出水孔与第二大循环出水孔对准，或第一小循环出水孔与第二小循环出水孔对准，达到一个出水口打开的状态。本方案根据电动机实时温度的不同，通过控制器控制节温器的大、小循环出水口的开闭，从而保证电动机始终在合适的温度范围内工作。

较佳地，所述第一大循环出水孔和所述第一小循环出水孔均为圆形，所述第二大循环出水孔为椭圆形，所述第二小循环出水孔为圆形。椭圆形第二大循环出水孔的设计是为了，节温器处于工作状态下，且需要进行不同状态转换的过程中，使节温器始终保持大循环冷却回路打开。本方案设置第二大循环出水孔为椭圆形是根据实践得出，当然若根据需求不同，也可设置小循环出水孔为椭圆形，使状态转换的过程中，始终保持小循环冷却回路打开。

较佳地，所述节温器还包括轴承，所述轴承套设于所述阀芯上，且所述轴承设置于所述外壳内。轴承用于支撑阀芯，避免了阀芯的移动及偏心。且轴承可减少阀芯与电机的摩擦系数，从而减少阀芯的磨损，提高阀芯的使用寿命。

较佳地，所述节温器还包括法兰，所述法兰设置于所述外壳上，且所述法兰用于固定所述电机。

较佳地，所述阀芯上设有角度限位槽，所述外壳上设有限位螺钉，所述角度限位槽与所述限位螺钉相配合以用于所述阀芯的旋转限位。经过实践得出，阀芯在一定的角度范围内旋转就可实现节温器的三种状态转换，本方案使得阀芯只能在一定的旋转角度转动，达到电机转动限位的目的。

较佳地，所述节温器还包括角度传感器，与所述控制器电连接，所述角度传感器用于检测所述阀芯的转动角度。角度传感器将检测到的转动角度发送至控制器，控制器判断该转动角度是否等于设定角度，再根据判断结果控制电机的旋转角度，以使阀芯转动到精确角度。

较佳地，所述节温器还包括外罩，所述电机与所述角度传感器设置于所述外罩内，且所述外罩通过所述外罩上的法兰与所述外壳上的法兰连接。外罩起到防尘、防水的目的。

本发明还包括一种电动机冷却系统，包括大循环冷却回路、小循环冷却回路，其特点在于，所述电动机冷却系统还包括如上所述的节温器，且所述大循环冷却回路、所述小循环冷却回路共用所述节温器；

所述大循环冷却回路包括依次连接的所述节温器、散热器、水泵和电动机，所述节温器的进水孔与所述电动机的出水口连接，所述节温器的所述第一大循环出水孔与所述散热器的进水口连接；所述散热器的出水口与所述水泵的进水口连接；所述水泵的出水口与所述电动机的进水口连接；

所述小循环冷却回路包括依次连接的所述节温器、电动机和水泵，所述节温器的进水孔与所述电动机的出水口连接，所述节温器的所述第一小循环出水孔与所述水泵的进水口连接，所述水泵的出水口与所述电动机的进水口连接。

较佳地，所述电动机冷却系统还包括ECU(Electronic Control Unit电子控制单元)和设置在所述节温器的进水孔的温度传感器，所述ECU分别与所述温度传感器和所述节温器电连接。

本方案中，温度传感器将检测到的温度信号输送至ECU，ECU基于该温度信号发送至节温器的控制器，控制器通过改变电机的旋转角度及方向控 制节温器出水口的开启或关闭，决定大、小循环冷却回路是否开通，从而使电动机中温度始终保持在适当的范围，保证电动机始终在合适的温度范围内工作。

本发明的积极进步效果在于：本发明的节温器通过电机的快速旋转，实现出水口的开启与关闭，灵敏度高且不存在卡滞现象，从而能够连续精准地调控流经节温器的液体流量。通过节温器对循环回路中液体流量的控制，本发明的电动机冷却系统保持电动机中的温度始终在适当的范围，保证电动机始终在合适的温度范围内工作。

附图说明

图1为本发明实施1的节温器的结构示意图；

图2为图1中的阀芯的结构示意图；

图3为图1的节温器组装后的结构示意图；

图4为本发明实施2的电动机冷却系统的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

图1-3示出了一种节温器101，包括外壳1、阀芯2、电机3和控制器(图中未示出)。外壳1上设有进水孔11、第一出水孔。为了方便节温器101与其他部件连接，在进水孔11处可设有接头9。阀芯2上设有第二出水孔，且阀芯2设置于外壳1内，为了密封阀芯2与外壳1，避免冷却液腐蚀电机3等电子器件，在阀芯2与外壳1之间设有密封圈4。控制器与电机3电连接；电机3与阀芯2连接，为了支撑阀芯2，避免了阀芯2的移动及偏心，可在阀芯2上套设轴承5，且轴承5设置于外壳1内。通过电机3带动阀芯2转动，使第二出水孔转动到第一进水孔11处，实现节温器101阀门的开启。

本实施例中，为了固定电机3，在外壳1上设置一法兰6，并将电机3固定于法兰6上。为了精确定位阀芯2的旋转角度，节温器101还包括角度传感器7，其与控制器电连接，角度传感器7检测阀芯2的转动角度，并将该转动角度发送至控制器，控制器判断转动角度是否等于预先设定的旋转角度值，若否，则控制器控制电机3转动，电机3调节阀芯2直至转动到预先设定的旋转角度位置，从而达到精确定位阀芯2的旋转角度的目的。此外，还可在阀芯2的外壁面上设置角度限位槽21，在外壳1上设置限位螺钉14，角度限位槽21与限位螺钉14相配合以用于阀芯2的旋转限位，以达到电机3转动限位的目的。为了保护电机3与角度传感器7免受灰尘及液体的腐蚀，将电机3与角度传感器7设置在外罩8内，且外罩8通过外罩8上的法兰与外壳1上的法兰6连接。

本实施例中，为了使电动机始终在合适的温度范围内工作，使流经节温器101的冷却液流量可调，节温器101设置2个出水口。外壳1上设有2个第一出水孔，其中一个为第一大循环出水孔13，另一个为第一小循环出水孔12，且第一大循环出水孔13和第一小循环出水孔12均为圆形。同样阀芯2设有2个第二出水孔，其中一个为第二大循环出水孔23，另一个为第二小循环出水孔22，第二大循环出水孔23为椭圆形，第二小循环出水孔22为圆形。第一大循环出水孔13与第一小循环出水孔12之间的夹角等于第二大循环出水孔23与第二小循环出水孔22的夹角。通过电机3带动阀芯2转动，可使节温器101具有三种状态。

如图1所示，外壳1为大致圆柱状，第一大循环出水孔13与第一小循环出水孔12设置在外壳1的外壁面上，且它们之间的夹角为135°。第二大循环出水孔23与第二小循环出水孔22设置在阀芯2的外壁面上，且它们之间的夹角也为135°。当节温器101不工作时，第二小循环出水孔22位于第一大循环出水孔13与第一小循环出水孔12之间，此时限位螺钉14位于角度限位槽21的一端，这样大循环出水口和小循环出水口均处于关闭状态。当电动机启动且温度-在一设定范围内，例如-20℃～60℃范围内(此温度范围 可根据实际需求自行设置)，控制器发送控制信号至电机3，电机3带动阀芯2转动67.5°左右，使得第一大循环出水孔13与第二大循环出水孔23对准，且第一小循环出水孔12与第二小循环出水孔22也对准，即大循环出水口与小循环出水口完全打开。冷却液经过大循环出水口形成大循环冷却回路，为电动机降温；冷却液经过小循环出水口形成小循环冷却回路，为电动机保温，从而使电动机的温度始终维持在设定的温度范围内。当电动机的温度高于60℃，此时需给电动机快速降温，控制器发送控制信号至电机3，电机3带动阀芯2以相同方向转动50°左右，此时限位螺钉14位于角度限位槽21的另一端，使得第一大循环出水孔13与椭圆形的第二大循环出水孔23始终对准，而第一小循环出水孔12与第二小循环出水孔22错开，此时只有大循环冷却回路为电动机降温，使电动机的温度快速降至60℃内，从而使电动机的温度始终维持在设定的温度范围内。因此，通过实时调节经过节温器101的冷却液流量，可使电动机始终在合适的温度范围内工作。当然，上述第一大循环出水孔13与第一小循环出水孔12之间的角度、第二大循环出水孔23与第二小循环出水孔22之间的角度以及阀芯2转动的角度，是通过多次试验选择的最佳方案，但并不限于此数值，本领域的一般技术人员均可以根据其自身具有的基础知识进行设计，此处不再赘述。

实施例2

图4示出了一种电动机冷却系统，包括大循环冷却回路、小循环冷却回路、实施例1中的节温器101、ECU和设置在节温器101的进水孔的温度传感器，ECU分别与温度传感器和节温器101电连接。其中，大循环冷却回路、小循环冷却回路共用节温器101。

大循环冷却回路包括依次连接的节温器101、散热器102、水泵103和电动机104，节温器101的进水孔与电动机104的出水口连接，节温器101的第一大循环出水孔与散热器102的进水口连接；散热器102的出水口与水泵103的进水口连接；水泵103的出水口与电动机104的进水口连接。

小循环冷却回路包括依次连接的节温器101、电动机104和水泵103， 节温器101的进水孔与电动机104的出水口连接，节温器101的第一小循环出水孔与水泵103的进水口连接，水泵103的出水口与电动机104的进水口连接。

在冬天气候寒冷的地区，气温可达到40℃时，汽车刚刚启动时，电动机104温度较低，电动机104不仅不需要散热，反而需将冷却液温度快速升高，以达到其最佳工作状态。此时节温器101处于关闭状态，以减缓系统中冷却液的循环，降低电动机104处的散热效果，从而达到电动机104快速升温的目的，让电动机104在合适的温度范围内进行工作。

在车辆的行驶过程中，冷却液和电动机104的温度均渐渐升高，节温器101需处于工作状态下。设置在节温器101的进水口的温度传感器实时检测节温器101的进水口温度，并将该温度信息发送给ECU，ECU判断进水口的温度是否超过了设定范围，例如-20℃～60℃，如果电动机104的温度在20℃～60℃范围内，则ECU系统按照设置好的温度特性图将信号发送至节温器101的控制器，控制器驱动电机进行旋转，从而带动阀芯转动，使节温器101的小循环出水口及大循环出水口迅速打开，实现打开小循环冷却回路和大循环冷却回路。冷却液从第一小循环出水孔流出到水泵103再提供给电动机104，来回的反复循环，达到汽车电动机104保温的目的。冷却液还从第一大循环出水孔流出到散热器102，经过散热器102之后车用冷却液的温度会下降，然后回到水泵103再提供给电动机104，来回的反复循环，达到给汽车电动机104降温的目的。冷却液经过大、小循环冷却回路，使电动机104的工作温度始终维持在设定的温度范围内。

当冷却液和电动机104的温度均继续升高，特别是在炎热的夏天，可达60℃以上，超过了温度的设定范围，则控制器继续往相同的方向旋转电机，从而带动阀芯转动，使节温器101的大循环出水口打开，小循环出水口关闭，即冷却液只经过大循环冷却回路，电动机冷却系统只有降温而没有保温，达到快速给汽车电动机104降温的目的。当然，经过节温器101调节，电动机104的温度重新降到设定值范围内时，控制器可控制电机逆方向旋转，使节 温器101同时处于小循环出水口与大循环出水口打开的工作状态，即大、小循环冷却回路同时运行，以保证电动机104在合适的温度范围内工作。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。