一种高效散热的双流道水泵的制作方法

1.本技术涉及屏蔽泵技术领域，尤其涉及一种高效散热的双流道水泵。


背景技术：

2.屏蔽泵的泵体和电机连在一起，电动机的转子和泵体的叶轮固定在同一根转轴上。现有技术中虽然存在实现屏蔽泵电机降温的冷却流道，但是冷却流道却设置在电机外侧，冷却效果不佳，而且屏蔽泵的冷却液与需要泵送的流体单独设置，不利于水泵集成，增加了水泵成本。
3.例如，中国专利文献中，专利号cn2016214699800于2017年8月8日授权公告的实用新型专利，该申请案公开了一种带有内流道的水泵，包括泵体和电机，电机左端固定有端盖，端盖与泵体固定连接，泵体与端盖内部之间形成腔体，腔体内侧壁上设有供水流动的流道，流道与腔体连通。其不足之处在于：流道设置在泵体和端盖上，只能完成电机前端的冷却，电机整体的冷却效率差。


技术实现要素：

4.基于现有技术中的上述不足，本发明提供了一种高效散热的双流道水泵，能够提供对应于电机定子的第一流道和对应于电机定子和电机转子之间的第二流道，通过第一流道和第二流道实现电机的一体散热，无需在电机外部设置冷却流道；通过定子支架支撑定子组件，提高稳定性的同时，通过定子支架形成涡流，提高冷却效率。
5.为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案。
6.一种高效散热的双流道水泵，其特征是，包括水泵外筒、定子组件、转子组件和导流壳；定子组件密闭设置在水泵外筒内，转子组件转动设置在定子组件内，水泵外筒和定子组件的外壁围合形成第一空间，转子组件的外壁和定子组件的内壁围合形成第二空间；导流壳内设有连接转子组件的叶轮，导流壳内设有配合叶轮的安装腔，安装腔的周壁上设有若干道涡旋槽，涡旋槽连通导流壳的轴向两端，导流壳的在背对安装腔的后侧设有配合涡旋槽的挡流面；导流壳内部设有配合转子组件的透水孔，透水孔连通导流壳的前后两端；水泵的进水端、涡旋槽、第一空间和水泵的出水端形成第一流道；水泵的进水端、透水孔、第二空间和水泵的出水端形成第二流道；定子组件外侧设有定子支架，定子支架的内侧和定子组件的外壁贴合，定子支架上设有若干个冷却槽；定子支架的两端分别设有挡流环，挡流环朝向定子支架外端的一侧设有若干段挡流槽。
7.第一流道能够将水泵的进水从涡旋槽引入到第一空间，完成定子外侧的散热，而第二流道能够将水泵内的水体经透水孔引入到第二空间，完成定子和转子之间的散热，散
热效率高，第一流道和第二流道的设置即能够满足对流体的输送，又能够保障定子组件、转子组件和轴承的冷却，其改善了现有技术需要单独设置冷却液进行冷却的方式，还能够保障流体的正常泵送，因此具有结构简单、使用方便，经济效益好的特点；导流壳的设置完成了水体的分流，透水孔和涡旋槽分别对应第二流道和第一流道，保证两组流道的水体足量冷却，保证冷却效率；通过定子支架支撑定子组件，提高稳定性的同时，通过定子支架形成涡流，提高冷却效率。
8.作为优选，所述水泵还包括后端盖，水泵外筒内设有配合转轴的固定座；固定座和后端盖之间设有若干根连接杆，定子支架的挡流环上设有配合连接杆的限位孔，定子支架在冷却槽之间设有配合连接杆的限位柱面。
9.作为优选，定子组件包括定子外筒、定子内筒、定子绕组和密闭端件；所述定子内筒与所述定子外筒同心布置以围合形成用于容纳所述定子绕组的容纳空间；所述密闭端件分别与所述定子外筒、所述定子内筒连接，以密闭所述容纳空间；定子内筒的内壁和两端分别设有绝缘纸。
10.通过定子外筒和定子内筒完成定子绕组的安装和密封固定，保证定子组件的绝缘性，保证电机内冷却流道设置的可靠性。
11.作为优选，转子组件包括转轴和转轴上的转子，所述转子外侧设有绝缘层；所述固定座和转轴通过轴承连接，所述轴承的内周侧设有过水槽，所述轴承的端面上设有分水槽。
12.过水槽完成径向的通水，过水槽作为通道进一步保证了第二流道的过水能力，从而不仅保证了第二流道的冷却性能，还能完成轴承位置的散热，提高电机的散热能力；轴承和转轴一起转动，分水槽的设置能够方便水体扩散，在轴承转动时能够将水体从过水槽快速分散到第二空间或将第二空间内的水体快速抽取到过水槽，而且能够形成负压，有利于第二流道内的水体流动散热。
13.作为优选，过水槽为直线形，过水槽平行轴承的轴线。
14.作为优选，过水槽的形状为直线形，过水槽的横截面形状为半圆形，过水槽的轴线位于轴承内周侧的切面上，过水槽的轴线和轴承轴线倾斜设置，过水槽的轴线和轴承内周侧的交点位于轴承轴向的中间位置。
15.作为优选，导流壳的后侧设有配合涡旋槽的挡流面；所述安装腔的周壁上设有若干块导流板；所述若干块导流板绕安装腔的轴线圆周阵列设置；所述导流板的一端朝向安装腔的一侧设有与安装腔偏心设置的导流面；所述导流板的另一端背对安装腔的一侧设有顺流面；相邻导流板上的导流面和顺流面之间形成涡旋槽；所述导流面和安装腔的周壁相切设置。
16.导流板之间形成了涡旋槽，涡旋槽的结构形状稳定，通过导流面实现聚流，顺流面加速水体流出，在叶轮转动时，水体从涡流槽沿导流壳的切线方向射出，对水泵外筒的冲击较小，能够保证水泵外筒的密封性和使用寿命；涡旋槽流出的水体会打击在挡流面上，之后再进行流动，有利于在挡流面位置形成涡流，提高散热效果。
17.作为优选，顺流面的远离安装腔底面的一端设有挡水条，涡旋槽槽底的外端设有向安装腔底面倾斜设置的导流斜面，挡水条上设有配合导流斜面的配合斜面。
18.由于导流斜面和配合斜面的设置，形成了向安装腔外侧的倾斜导向通道，在水体从涡流槽沿导流壳切线方向流出时，由于倾斜导向通道的设置使水体在射出时会在导流壳的切面上形成倾斜，实现水体和挡流面的倾斜碰撞，更易形成回旋形的涡流，从而有利于水体分配流动到第一空间，避免出现层流式的冷却梯度，提高第一空间对应定子的冷却效率。
19.作为优选，叶轮包括前轮盖和后轮体，后轮体上设有若干块绕后轮体轴线圆周阵列设置的涡流板，前轮盖贴合固定在涡流板的外端，前轮盖的轴线上设有进水孔，后轮体的轴线上设有和转轴连接的安装孔。
20.进水孔进水，前轮盖和后轮体密闭配合涡流板形成从轴向到周向的导流出水，实现水流的单向驱动，叶轮导水后能够将相当一部分水量导入到导流壳内，方便导流壳分流和导流的可靠性。
21.作为优选，后端盖包括相互连接的后盘体和后端体；后端体为圆柱形的筒状结构，后盘体体内设有截面形状为u形的过渡空间；过渡空间的中部一侧与第二空间连通，过渡空间的边缘与第一空间连通；过渡空间连通后端体；过渡空间内设有压力传感器；后端体内设有流量传感器。
22.通过压力传感器和流量传感器配合，实现第一流道和第二流道畅通性的测量，确保有足够的水体能够完成水泵内电机的冷却，提高冷却效率；并且方便实时检修。
23.本发明具有如下有益效果：能够提供对应于电机定子的第一流道和对应于电机定子和电机转子之间的第二流道，通过第一流道和第二流道实现电机的一体散热，无需在电机外部设置冷却流道，而且冷却效率高；导流壳的设置完成了水体的分流，透水孔和涡旋槽分别对应第一流道和第二流道，保证两组流道的水体足量冷却，保证冷却效率。
附图说明
24.图1是本发明的结构示意图。
25.图2是本发明的爆炸图。
26.图3是本发明中导流壳的侧面结构示意图。
27.图4是本发明中导流壳的正面结构示意图。
28.图5是本发明中定子支架的结构示意图。
29.图6是本发明中轴承第一种实施例的结构示意图。
30.图7是本发明中叶轮的结构示意图。
31.图8是本发明中轴承第二种实施例的结构示意图。
32.图9是图8所示轴承的正视图。
33.图中：水泵外筒1
ꢀꢀ
定子组件2
ꢀꢀ
转子组件3
ꢀꢀ
导流壳4
ꢀꢀ
前端盖5
ꢀꢀ
前外壳6
ꢀꢀ
后端盖7
ꢀꢀ
后外壳8
ꢀꢀ
前盘体9
ꢀꢀ
前端体10
ꢀꢀ
进口11
ꢀꢀ
延伸口12
ꢀꢀ
转轴13
ꢀꢀ
转子14
ꢀꢀ
转子套筒15
ꢀꢀ
固定座16
ꢀꢀ
轴承17
ꢀꢀ
分水槽18
ꢀꢀ
过水槽19
ꢀꢀ
定子外筒20
ꢀꢀ
定子内筒21
ꢀꢀ
定子绕组22
ꢀꢀ
密闭端件23
ꢀꢀ
限位孔26
ꢀꢀ
定子支架27
ꢀꢀ
冷却槽28
ꢀꢀ
挡流环29
ꢀꢀ
挡流槽30
ꢀꢀ
连接杆31
ꢀꢀ
限位柱面32
ꢀꢀ
第一空间33
ꢀꢀ
后盘体34
ꢀꢀ
后端体35
ꢀꢀ
第二空间36
ꢀꢀ
压力传感器37
ꢀꢀ
流量传感器38
ꢀꢀ
止推件39
ꢀꢀ
叶轮40
ꢀꢀ
前轮盖41
ꢀꢀ
后轮体42
ꢀꢀ
涡流板43
ꢀꢀ
进水孔44
ꢀꢀ
安装孔45
ꢀꢀ
安装
腔46
ꢀꢀ
涡旋槽47
ꢀꢀ
导流板48
ꢀꢀ
导流面49
ꢀꢀ
顺流面50
ꢀꢀ
挡水条51
ꢀꢀ
导流斜面52
ꢀꢀ
配合斜面53
ꢀꢀ
挡流面54
ꢀꢀ
回流槽55
ꢀꢀ
透水孔56
ꢀꢀ
控制盒57
ꢀꢀ
底壳58
ꢀꢀ
铝件59
ꢀꢀ
压板60
ꢀꢀ
控制器61
ꢀꢀ
电源线62。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
35.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
38.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
40.实施例1，如图1到图7所示，一种高效散热的双流道水泵，其特征是，包括水泵外筒1、定子组件2、转子组件3和导流壳4。
41.水泵外筒1的形状为两端畅通的圆筒形，水泵还包括前端盖5、前外壳6、后端盖7和后外壳8；沿所述水泵外筒1的轴线方向，所述前端盖5、所述前外壳6分别固定在水泵外筒1的一端的内外壁上，所述后端盖7、所述后外壳8分别固定在泵外筒的另一端的内外壁上。前端盖5、前外壳6、后端盖7和后外壳8均为圆形的环盘状结构。前端盖5包括相互连接的前盘体9和前端体10。前端体10为圆柱形的筒状结构，该筒状结构的中空通道形成水泵的进口11。前盘体9具有喇叭状的开放的内腔，该内腔贯穿整个前盘体9。内腔具有截面较小的小端部，以及截面较大的大端部。小端部的开口与前端盖5的中空通道连通。大端部与导流壳4的端面围合形成安装腔46。前端盖5还包括圆柱形的延伸口12，且该延伸口12位于前端体10和前盘体9之间。延伸口12的直径小于进水孔44的直径，且延伸口12伸入进水孔44中，以形成内口环结构。这样的内口环结构具有缩小口径、提高扬程和防止返流的效果。可以理解的，在本发明的其他实施例中，还可以是延伸口12的直径大于进水孔44的直径，且进水孔44伸入延伸口12中，以形成外口环结构。这样的外口环结构具有流量变大的效果。这里仅仅是一个示例，不做限定。
42.在水泵外筒1靠近水泵的进口11的一端，前端盖5的外周壁套设在水泵外筒1的内
壁上，前端盖5与水泵外筒1的内壁通过密封件密封。且前外壳6的内壁套设在水泵外筒1的外壁上。前端盖5与前外壳6共同密封水泵外筒1靠近水泵进口11的端部。前外壳6通过一固定盖与前端盖5可拆卸地连接。在水泵外筒1靠近水泵出口的一端，后端盖7的外周壁套设在水泵外筒1的内壁上，后端盖7与水泵外筒1的内壁通过密封件密封。且后外壳8的内壁套设在水泵外筒1的外壁上。后端盖7与后外壳8共同密封水泵外筒1靠近水泵的出口的端部。水泵外筒1靠近水泵出口的端部还是具有径向延伸的弯折部。该弯折部嵌入后端盖7与后外壳8形成的狭小空间。在该狭小空间中，弯折部靠近水泵出口一侧与后外壳8之间设置有另一密封件。前外壳6套设在前端盖5的前端体10上，且前外壳6的盘面抵持在前端盖5的前盘体9上。固定盖的外环面卡接在前外壳6的内环面上。固定盖的内壁设置有内螺纹，前端体10的外壁设置有外螺纹。固定盖的内壁与前端体10的外壁螺纹连接，以使前外壳6与前端盖5稳固连接。
43.优选的，前端盖5和后端盖7采用铸钢一体成型。这样的设置方式既具有结构强度好、装配可靠性好的特点，还更好地解决了多零件配合造成的安装误差及泄漏的问题。
44.转子组件3包括转轴13和转轴13上的转子14，转轴13上设有转子套筒15，转子14固定在转子套筒15上，转子14外侧设有绝缘层；转子套筒15的长度大于转子14的长度，因此，第二空间36包括转轴13与定子内筒21的空间、转轴13套与定子内筒21的空间，以及转子14与定子内筒21的空间。所述水泵外筒1靠近叶轮40的一端设有在定子组件2外端设置的的固定座16；固定座16和转轴13通过轴承17连接，转轴13和后端盖7之间也设有轴承17。固定座16为环形结构，固定座16的一端通过导流壳4抵持在前端盖5上，固定座16的另一端通过连接杆31与后端盖7连接；固定座16通过连接杆31与后端盖7连接的方式进一步加强了水泵整体的结构稳定性。轴承17的内周侧设有过水槽19，轴承17的端面上设有分水槽18。轴承17为石墨材质制成的石墨轴承17。石墨轴承17为衬套结构，石墨轴承17与转轴13为滑动轴承17配合。过水槽19平行轴承17的轴线设置，分水槽18设置在轴承17端面的径向。过水槽19的形状为直线形，过水槽19的横截横截面形状为半圆形。
45.定子组件2包括定子外筒20、定子内筒21、定子绕组22和密闭端件23；定子内筒21与所述定子外筒20同心布置以围合形成用于容纳所述定子绕组22的容纳空间；密闭端件23分别与所述定子外筒20、所述定子内筒21连接，以密闭所述容纳空间；定子内筒21的内壁和两端分别设有绝缘纸。
46.密闭端件23包括第一端件和第二端件。第一端件设置在定子外筒20、定子内筒21靠近水泵进口11的一侧，以密封容纳空间的第一端；第二端件设置在定子外筒20、定子内筒21靠近水泵出口的一侧，以密封容纳空间的第二端。这样的设置方式既保障了定子组件2内的定子绕组22的密闭性，又能够便于定子组件2的装配和维护。第一端件为环盘状结构。第一端件靠近定子外筒20的端面上设置有环形的第一凸起，该第一凸起向远离屏蔽泵进口11的方向延伸。第一凸起与第一端件的外边缘形成第一台阶，定子外筒20卡接在该第一台阶上。第一凸起与第一端件的内边缘形成第二台阶，定子内筒21卡接在该第二台阶上。第二端件也为环盘状结构。第二端件的外边缘与定子外筒20的端面抵持。第二端件的内边缘设置有第三台阶，定子内筒21卡接在该第三台阶上。定子组件2外侧设有定子支架27，定子支架27的内侧和定子组件2的外壁贴合，定子支架27上设有若干个冷却槽28；定子支架27的两端分别设有挡流环29，挡流环29朝向定子支架27外端的一侧设有若干段挡流槽30。固定座16
和后端盖7之间设有四根连接杆31，定子支架27的挡流环29上设有配合连接杆31的限位孔26，限位孔26的横截面为半圆形。定子支架27在冷却槽28之间设有配合连接杆31的限位柱面32。冷却槽28设置在限位柱面32之间。两限位柱面32之间设置四段冷却槽28，冷却槽28的形状为弧形的长方形，扩大定子组件2和水流直接接触的面积。
47.定子组件2密闭设置在水泵外筒1内，转子组件3转动设置在定子组件2内，水泵外筒1和定子组件2的外壁围合形成第一空间33，后端盖7包括相互连接的后盘体34和后端体35；后端体35为圆柱形的筒状结构，后盘体34体内设有截面形状为u形的过渡空间；过渡空间的中部一侧与第二空间36连通，过渡空间的边缘与第一空间33连通；过渡空间连通后端体35；过渡空间内设有压力传感器37；后端体35内设有流量传感器38。转子组件3的外壁和定子组件2的内壁围合形成第二空间36；转轴13上设有配合转子套筒15的止推件39，止推件39位于第二空间36内。
48.导流壳4内设有连接转子组件3的叶轮40，叶轮40包括前轮盖41和后轮体42，后轮体42上设有五块绕后轮体42轴线圆周阵列设置的涡流板43，前轮盖41贴合固定在涡流板43的外端，前轮盖41的轴线上设有进水孔44，后轮体42的轴线上设有和转轴13连接的安装孔45。导流壳4内设有配合叶轮40的安装腔46，前端盖5与导流壳4围合安装腔46。导流壳4对应安装腔46的周壁上设有四道涡旋槽47，涡旋槽47连通导流壳4的前后两端；具体的，安装腔46的周壁上设有四块导流板48； 四块导流板48绕安装腔46的轴线圆周阵列设置；导流板48的一端朝向安装腔46的一侧设有与安装腔46偏心设置的导流面49；所述导流板48的另一端背对安装腔46的一侧设有顺流面50；相邻导流板48上的导流面49和顺流面50之间形成涡旋槽47；涡旋槽47设有四道；导流面49和安装腔46的周壁相切设置。顺流面50的远离安装腔46底面的一端设有挡水条51，涡旋槽47槽底的外端设有向安装腔46底面倾斜设置的导流斜面52，挡水条51上设有配合导流斜面52的配合斜面53。导流壳4的后侧设有配合涡旋槽47的挡流面54；挡流面54设有绕导流壳4轴线呈圆形阵列设置的十二块；相邻挡流面54之间形成回流槽55；涡旋槽47的出口端对应在四个回流槽55内。
49.导流壳4内部设有配合转子组件3的透水孔56，透水孔56连通导流壳4的前后两端；水泵的进水端、涡旋槽47、第一空间33和水泵的出水端形成第一流道；水泵的进水端、透水孔56、第二空间36和水泵的出水端形成第二流道。
50.水泵还包括设置在水泵外筒1底部的控制装置。控制装置包括筒状的控制盒57、板状的底壳58，以及铝件59、压板60、控制器61和电源线62。控制盒57靠近水泵外筒1的一侧分别与前端盖5、后端盖7卡接，控制盒57远离水泵外筒1的一侧通过螺栓分别与前端盖5、后端盖7螺纹连接。控制盒57与底壳58围合形成封闭的盒状空间。 铝件59卡接在控制盒57中，且铝件59与水泵外筒1抵持连接。这里的铝件59具有良好的导电效果，如此保障水泵的接地效果。铝件59还具有靠近底壳58的延伸件，控制器61通过压板60设置在延伸件上。控制器61通过环氧胶粘在压板60上，二者的整体固定在铝件59上。
51.相比现有技术中控制器61直接固定在铝件59上的方式，这样的设置更便于更换控制器61，且控制器61通过压板60、铝件59贴在水泵外筒1的外面上，可直接通过水流带走热量，实现散热效果。流量传感器38和压力传感器37均与控制器61连接。电源线62的一端与控制器61连接，电源线62的另一端向远离控制盒57的方向延伸。
52.可选的，这里的控制器61采用低频率赫兹信号。相比现有技术的蓝牙连接，这样的
方式具有穿墙性好、灵敏度高的特点。
53.实施例2，一种高效散热的双流道水泵，如图8和图9所示，实施例2与实施例1的不同之处在于：过水槽19的形状为直线形，过水槽19的横截面形状为半圆形，过水槽19的轴线位于轴承17内周侧的切面上，过水槽的轴线和轴承轴线倾斜设置，过水槽的轴线和轴承内周侧的交点位于轴承轴向的中间位置。分水槽18位于轴承17端面的径向，轴承17的两端分别设置了倒角，分水槽18沿着轴承17的端面和倒角呈折线形设置。
54.使用时，定子组件2通电，定子绕组22在产生变化的磁场以带动转子14转动。因为转子14与转轴13是固定连接，因此转子14转动时，转轴13上的叶轮40同时转动。具体的，启动水泵后，转轴13带动叶轮40和水做高速旋转运动，水发生离心运动，被甩向叶轮40外缘，从而使水流开始移动。一部分水流经蜗形的导流壳4的涡旋槽47流入第一空间33，再从过渡空间泵送至后端盖7上的出口，即形成第一流道；另一部分水流从透水孔56经前端轴承17的过水槽19进入第二空间36，再从第二空间36经后端轴承17的过水槽19进入过渡空间，再过渡空间泵送至后端盖7上的出口，即形成第二流道。这样第一流道和第二流道的设置能够满足对流体的输送，又能够利用泵送的流体对定子组件2、转子组件3和轴承17进行冷却，且冷却效果出众。