一种交替叶片式汽车电子水泵及设计方法与流程

本发明属于汽车电子水泵，具体涉及一种交替叶片式汽车电子水泵及设计方法。

背景技术：

1、汽车电子水泵是一种新型的流体动力装置，可以通过电子集系统实现流体传输的精确控制，已经被大量运用于汽车、工业以及给排水领域；低功率电子水泵通常具有体积小，质量轻的特点，在泵的分类上低比转速泵；目前市面上的低功率电子水泵在叶轮设计上通常使用传统低比转速泵的设计思路，不对各个叶片做出区分，叶片数通常不宜过多，设为5-7片；

2、而存在这样的问题：电子水泵的叶片一般有单曲率叶片，也称圆柱叶片

3、随着叶片的增加，水泵进口直径较小时或者说水泵进口直径不变的情况下，叶片数越多，占用面积越大，流体通过的面积越小，会造成进口堵塞的问题；

4、根据有限叶片理论，由于惯性流的作用，叶轮中部以及叶轮出口分别会产生轴向漩涡、相对速度滑移和二次回流等问题；

5、公告号：cn116252431a，公开了一种电子泵的制造方法，包括如下步骤：提供定子绕组和泵轴，放置泵轴和定子绕组至注塑模具的同侧模具腔中，将模芯放至定子绕组的内孔中，模芯的外侧壁和定子绕组的内侧壁有一预设的第一间隙，模芯的端部表面与注塑模具的底部的上表面有一预设第二间隙，将注塑料至少填充至第一间隙和第二间隙，形成定子绕组的定子外壳，且该定子外壳在注塑过程中形成内底部和内侧部，泵轴的定位部凸出于内底部的外侧表面，获得定子组件。通过上述制造方法可以有效减少泵轴与定子外壳之间的同轴度误差，从而提高定子组件与相配合之件，比如转子组件的装配性能，减少噪音，本技术还公开一种电子泵。

6、公告号：cn215214083u，公开了一种电子泵叶轮结构，包括：叶轮前盖板、叶片、叶轮后盖板和轮毂，叶轮前盖板的顶端设置有开口端，用于使液流进入叶轮；叶片设置在叶轮前盖板和叶轮后盖板之间，并与叶轮前盖板和叶轮后盖板形成流道；轮毂贯穿设置在叶轮后盖板上，轮毂远离叶轮前盖板的一端设置有安装孔，用于与转轴相连接；轮毂靠近叶轮前盖板的斜壁上设置有贯通斜壁的轮毂孔，轮毂孔将安装孔与流道相连通。该叶轮结构更紧凑，降低了电子泵的体积。从轮毂孔流出的高压液流既不扰乱电子泵进口液流的流场，又能在流道内对电子泵进口液流进行增压。既有效提高电子泵的抗气蚀能力，又能大幅提高电子泵效率。

7、而面临上述弊端，现有技术缺乏有效应对可以有效的技术措施，如何实现简化的电子泵，改善叶片结构，在增加叶片改善性能的同时，避免流道堵塞，缺乏有效技术措施，因此需要对交替叶片式汽车电子水泵进行改进。

技术实现思路

1、有鉴于此，面对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种交替叶片式汽车电子水泵及设计方法，具有成本低、易于制造设计，解决了流道堵塞，排挤系数减小，减少了进口水力损失并改善了气蚀性能。

2、为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种交替叶片式汽车电子水泵，包括布置的第一组叶片，布置的相邻叶片之间插入有第二组叶片，且第一组叶片和第二组叶片的尺寸不等，第一组叶片和第二组叶片远离电子泵旋转轴心的外端的边界对齐，即第一组叶片和第二组叶片旋转一定角度后，第一组叶片和第二组叶片的外端边界重合，使交替相邻的叶片的长度和流道占用面积均不同。

3、本技术提供的一种技术方案，还具有以下技术特征：

4、优选的，在本技术的一个实施例中，第一组叶片和第二组叶片布置在叶轮上，叶轮为一体结构，叶轮的远离第一组叶片的一端为转子连接部；形成的一体结构的叶轮，体积紧凑，易于装配；而采用的两种叶片，即一种大叶片和小叶片的组合式的叶轮结构，避免了叶片数过多引起的进口流道堵塞问题，小叶片能为叶轮流道中的流体提供约束，提高泵的扬程和水力效率。

5、优选的，在本技术的一个实施例中，叶轮的转子连接部的中心为空腔，用于设置轴承件；为了形成一体结构，并配合转子的安装和旋转，设置轴承件及其结构是必要的。

6、优选的，在本技术的一个实施例中，第一组叶片或/和第二组叶片的靠近上盖板的一端上设置有定位柱，定位柱用于连接上盖板；定位柱用于焊接连接上盖板，实现定位和安装的连接。

7、优选的，在本技术的一个实施例中，第一组叶片的工作面的面积大于第二组叶片的工作面的面积；为了形成大小叶片，即形成差异的两种叶片，两种叶片在表象上是尺寸的差异，本质在于工作面积的不同，在电子泵中，其工作面的面积是提供给电子泵的主要的核心参数，而此处的工作面的面积不同，是形成两种叶片不可避免的必须选择；而为了布置两种不同的叶片，即形成插入的交替叶片，工作面的面积不同是不可避免的一个最重要的量化的参数之一，而形成工作面的面积不同，具体延展为：各个尺寸的差异，如长度、高度及曲面的尺寸差异，以此形成两个交替的不等尺寸叶片；

8、虽然说有可能不等尺寸的叶片，会形成一个工作面的面积相等的叶片，但是为了减少这排挤系数的影响，即通过一个差异的叶片在考量叶片数过多引起的进口流道堵塞问题，利用另外的一个相比较小的工作面的面积叶片，来形成基于尺寸差异后的一个叶片的必要的要求参数，从而为提高泵的扬程和水力效率，提供一种实现路径。

9、优选的，在本技术的一个实施例中，第一组叶片的工作面的长度大于第二组叶片的工作面的长度，长度为从靠近轴心处的极限点至远离轴心处的极限点之间的距离；为了布置这种差异化的交替叶片，即大叶片、小叶片交替布置，大小主要是指两者的尺寸，表现在工作面的面积，基于工作面的面积，从另外一个角度，在基于两者都是符合电子泵的流体性能要求的情况下，一个较长，一个较短是比较恰当而合理的选择；因为两者都是单曲率叶片，单曲率叶片方便制造，成本低，误差也小；而为了形成工作面的面积差异，因为两者的形状为一个弯曲的曲面，且两者有布置对中的要求，这样一个较长，一个较短的两个差异化的叶片，是最简化的选择；而在高度上，圆环垂直于电子泵的旋转轴心，且圆心在旋转轴心上，两个叶片和圆环交接处的高度，是等高的，这样才符合电子泵的叶片布置，以及其旋转形成泵压流体的力学要求；

10、因此两者的长度不同是最简单，最佳的，最有效的一个形成差异化交替叶片的技术路径。

11、优选的，在本技术的一个实施例中，第一组叶片和第二组叶片的环形阵列轴心线相同，均为电子泵的旋转轴心；两者阵列设置，而且是从外端来说，第二组叶片的叶片为第一组叶片的一部分；

12、即第二组叶片的叶片旋转一定角度后，第二组叶片重合在第一组叶片内；

13、旋转的角度为第二组叶片和第一组叶片的两个相邻叶片的夹角，夹角为从垂直旋转轴心的圆环和叶片的交接处的对应的两个对应点，连接圆形的两个半径的夹角，两个对应点应为叶片的对应的一个极限点，如叶片的工作面或背面的逆时针或顺时针取极限端点，极限端点也位于圆环上。

14、优选的，在本技术的一个实施例中，第二组叶片均布置在第一组叶片的两个相邻叶片的中心处，即第二组叶片的每个叶片均沿第一组叶片的两个相邻叶片的中心线布置。

15、优选的，在本技术的一个实施例中，第一组叶片环形阵列布置。

16、优选的，在本技术的一个实施例中，第二组叶片均为环形阵列布置。

17、优选的，在本技术的一个实施例中，第一组叶片的内端距离电子泵的旋转轴心的距离，大于第二组叶片的距离电子泵的旋转轴心的距离，叶片的内端为靠近电子泵的旋转轴心的一端，叶片的外端为远离电子泵的旋转轴心的一端；

18、由于第二组叶片为第一组叶片的一部分，所以沿叶片的外端至内端，第二组叶片的形状和尺寸和第一组叶片的尺寸一样，只是在内端处第二组叶片的收尾需要形成一个光华的符合流体力学要求及减少阻力的一个光华凸起。

19、优选的，在本技术的一个实施例中，第一组叶片的内端的高度大于第二组叶片的内端的高度。

20、优选的，在本技术的一个实施例中，第一组叶片的高度布置为：沿叶片内端至叶片外端的高度逐渐变小。

21、优选的，在本技术的一个实施例中，第二组叶片的高度布置为：沿叶片内端至叶片外端的高度逐渐变小。

22、优选的，在本技术的一个实施例中，第一组叶片的厚度布置为：沿叶片内端至叶片外端的厚度逐渐变大。

23、优选的，在本技术的一个实施例中，第二组叶片的厚度布置为：沿叶片内端至叶片外端的厚度逐渐变大。

24、优选的，在本技术的一个实施例中，第一组叶片为单曲率叶片，单曲率叶片，也称圆柱叶片，这种圆柱叶片相比扭曲叶片，有着易于加工铸造和一体化成型的优点。

25、优选的，在本技术的一个实施例中，第二组叶片为单曲率叶片，单曲率叶片，也称圆柱叶片，这种圆柱叶片相比扭曲叶片，有着易于加工铸造和一体化成型的优点。

26、优选的，在本技术的一个实施例中，第一组叶片为双曲率叶片；虽然优选为单曲率叶片，当然本技术并不排除采用双曲率叶片，或者非单曲率的叶片，只要可以满足形成差异化的交替叶片布置均可，即可满足本技术的技术方案的要求，达到技术要求，只是非单曲率的叶片的成本高一些；如采取3d打印等技术也可以实现制造和安装。

27、优选的，在本技术的一个实施例中，第二组叶片为双曲率叶片；虽然优选为单曲率叶片，当然本技术并不排除采用双曲率叶片，或者非单曲率的叶片，只要可以满足形成差异化的交替叶片布置均可，即可满足本技术的技术方案的要求，达到技术要求，只是非单曲率的叶片的成本高一些；如采取3d打印等技术也可以实现制造和安装。

28、优选的，在本技术的一个实施例中，第一组叶片、第二组叶片设置在叶轮上，叶轮的第一组叶片通过定位柱连接上盖板；转子连接部设置在叶轮的远离第一组叶片的一端，转子连接部的内部设置轴承件；转子连接部外壁套设有硅钢片、包塑件，硅钢片内环形阵列嵌入有铁芯，硅钢片的外侧包围设置有包塑件，包塑件用于固定硅钢片。

29、优选的，在本技术的一个实施例中，转子连接部上设置有包围固定包塑件的上下端面的凸起面，凸起面上设置有凹槽用于配合限位包塑件，包塑件包围硅钢片的上侧面、外侧面和部分下侧面。

30、优选的，在本技术的一个实施例中，一种交替叶片式汽车电子水泵设计方法，设置交替叶片为不等尺寸的单曲率叶片，且叶轮和转子连接部为一体结构，转子连接部的中心设置有轴承件的安装腔体；紧凑的一体化结构，方便安装制造，而且在交替叶片的叶轮结构的基础上实现电子泵的结构优化。

31、本发明的有益效果在于：

32、1、本技术的圆柱叶片的设计相比扭曲叶片，有着易于加工铸造和一体化成型的优点，更适合设计参数都较小的低功率电子水泵，扭曲叶片模具设计复杂，成本较高；

33、2、本技术的叶片布置，采用大小叶片在叶轮上采用交替均匀布置，小叶片位于相邻两个相邻大叶片工作面和背面的中间位置，有利于流体介质在叶轮中的流动；

34、3、本技术在解决了进口堵塞的问题，在水泵进口直径较小时，叶片数越多，占用面积越大，流体通过的面积越小，会造成进口堵塞的问题；

35、电子水泵的流道面积是指泵内流体通过的通道或通道的横截面积；

36、本技术采用大小叶片的水泵设计，小叶片在进口处不占用流道面积，解决了流道堵塞问题，排挤系数减小，减少了进口水力损失并改善了气蚀性能；

37、4、本技术的小叶片的使用，增加了叶片总数，进一步约束了流道中的流体，相较常规叶轮设计效率提升了6％，扬程提升了10kpa；

38、5、本技术的两种叶片配合，形成的大小叶片配合设计有利于减少叶轮进出口产生的压力脉动，提升流动稳定性；

39、6、本技术的叶轮同电机转子采用一体化设计使得结构紧凑，布置合理，具有实用性。