CN102878080A - 电动真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动真空泵，解决了现有混合动力或纯电动车上真空泵存在的体积庞大、能耗高、使用寿命低的问题。技术方案包括电机及泵体，所述泵体包括沿中心线依次套装在电机输出轴上的端盖、底板、接头及转子，所述转子剖面为圆形，其外套有定子，所述定子内壁剖面为椭圆形或近椭圆形；所述定子、转子、底板及盖板之间形成的空腔被多个叶片分隔成多个不同体积的泵室，所述端盖上设进气口及排气口，进气口与端盖内的气体缓冲室连通，所述气体缓冲室经底板上的进气开槽与空腔连通，所述空腔经盖板上的排气开槽与端盖和外壳之间形成的封密区连通、所述封密区与端盖上的排气口连通。本发明结构简单、体积小、能耗低、制造成本低，使用寿命长。

Description

电动真空泵

技术领域

本发明涉及一种电动真空泵。 

背景技术

随着石油资源日趋减少，排放法规日益严格，节能减排已成为汽车设计考虑的关键因素。传统机械式真空泵功率消耗很大，且在发动机运转过程中持续工作，能耗过大，已经不满足目前车辆能耗需求。同时，混合动力及纯电动车辆的发展，需要一种不依赖于发动机动力，且能适时提供制动所需真空的装置。现有的电动真空泵存在以下问题：1，结构复杂、体积庞大、能耗高、制造成本高；2，为偏心式泵体设计，运转过程中冲击负荷大、噪音大，使用寿命低；3通常为湿式真空泵，增加了体积的同时密封性要求更高。 

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、使用寿命长、体积小、负荷小、能耗低、适于混合动力及纯电动车辆使用的电动真空泵。 

技术方案包括电机及泵体，所述泵体包括沿中心线依次套装在电机输出轴上的端盖、底板、接头及转子，所述转子剖面为圆形，其外套有定子，所述定子内壁剖面为椭圆形或近椭圆形，沿所述转子的圆周面上均匀开有多个叶片槽，叶片的一端***叶片槽中，另一端与定子内壁接触，盖板封闭覆盖在定子上表面，所述外壳套装在端盖上；所述定子、转子、底板及盖板之间形成的空腔被多个叶片分隔成多个不同体积的泵室，所述端盖上设进气口及排气口，进气口与端盖内的气体缓冲室连通，所述气体缓冲室经底板上的进气开槽与空腔连通，所述空腔经盖板上的排气开槽与端盖和外壳之间形成的封密区连通、所述封密区与端盖上的排气口连通； 

所述底板上进气开槽的位置接近泵室处于最大体积处的区域；所述盖板上排气开槽的位置接近泵室处于最小体积处的区域。 

所述底板上的进气开槽和盖板上的排气开槽均有两个。 

所述叶片槽的轴线与转子的圆周面的切线之间的角度为60°～90°。。。。。 

所述转子半径与定子内壁的最小半径差为0.1-0.3mm。 

所述电机为有刷或无刷电机。 

所述有刷电机包括电机本体和驱动板。 

所述转子及叶片采用石墨材料。 

所述转子及叶片采用石墨材料并浸渍树脂后制得。 

本发明中，发明人对泵体结构进行了改进，改变了过去的偏心式泵体设计，端盖、底板、接头及转子均沿其中心线套装在电机的输出轴上，这样使电机输出轴转动时，能带动接头使转子沿其圆心转动，这样，当转子转动时，叶片的另一端会由于离心力的存在始终保持与定子内壁的接触状态，这样，多个叶片就将定子、转子、底板及盖板之间形成的空腔分隔成多个泵室。由于发明人对定子内壁的剖面形状态进行设计，将其设计为椭圆形或近似椭圆形，而转子的剖面为圆形，优选所述转子半径与定子内壁的最小半径差为0.1-0.3mm，这样相邻两个叶片之间的泵室会在叶片转动时，由于对应不同位置的定子壁面而发生体积变化，当任一相邻两个叶片转至定子的最短半径区域时，此时该两个叶片间的泵室的体积最小，当转至定子的最长半径区域时，此时该两个叶片间的泵室的体积最大。由于定子内壁为椭圆形或近似椭圆形，叶片有多个，每个泵室旋转一圈会经历两次小体积向大体积的变化的过程，即产生两次吸气、排气的过程，因此考虑在底板设两个进气开槽，在盖板上设两个排气开槽，以满足进、排气的要求，同时最好设计进气开槽在底板上的位置，使其接近理论上泵室处于最大体积的位置处，而排气开槽在盖板上的位置最好接近理论上泵室处 于最小体积的位置处。外壳罩于端盖上可起到保护泵体内各部件的作用，同时外壳与端盖间形成的封密区又能起到连通泵室及排气口的作用。 

由于叶片及转子处于高度运转状态，离心作用会使叶片的一端受定子内壁的限位在转子上的叶片槽中伸缩，另一端会与定子内壁磨擦，长时间使用对叶片及转子的强度、抗折性能、耐磨性能要求极高，这里转子及叶片优选采用石墨材料，进一步的，将石墨材料的转子和叶片浸渍树脂后制得。石墨材料具有耐高温及自润滑性能，在此基础上浸渍树脂后，在满足零部件强度要求的同时，保证了润滑及耐磨性能延长泵体的使用寿命。 

所述电机可以采用有刷或无刷电机，优选采用无刷电机，其具有效率高、能耗低、易于调节的优点，进一步的，所述无刷电机上的驱动板可以采用带位置传感器的驱动板或者是带计数器的驱动板，优选使用带计数器的驱动板，可以进一步减小体积。 

为保证密封性能，泵体各部件间的连接可根据需要加装密封件，如在底板和端盖间加装密封圈等；并且电动真空泵应于车辆，还应考虑减振效果，必要时也可根据需要加装减震部件，如在电机输出轴上加装减震垫及减震垫衬芯，本领域技术人员可根据需要合理设计。 

有益效果： 

1．本发明泵体在电机输出轴的带动下可实现由进气口吸口、排气口排气功能，采用平衡式泵体设计，大大减轻了运转过程中的冲击负荷和噪音，延长了使用寿命（寿命相比同类型偏心式真空泵，可提高寿命30% 以上）。 

2．本发明电动真空泵为干式真空泵，体积更小、密封性要求较湿式真空泵低，降低了制造成本，安装及维护更为简便（寿命相比同类型湿式真空泵，可减小寿命20% 以上，质量可降低30%左右）。 

3．本发明结构简单、体积小、能耗低、使用寿命长，可靠 性高。 

附图说明

图1为本发明主视图。 

图2为本发明电机的结构示意图。 

图3为本发明结构爆开图； 

图4为转子、叶片及定子的安装结构示意图。（作了修改，请确认） 

图5为进气开槽和排气开槽的安装位置示意图。 

图6为端盖的俯视图。 

图7为电动真空泵工作时的气体流向图，其中，箭头指示出气体流向。 

其中，1-电机本体、1.1-电机输出轴、2-密封圈、3-底板、4-接头、5-定子、6-转子、6.1-叶片槽、7-叶片、8-盖板、9-壳体、10-泵室、11-排气开槽、12-端盖、13-驱动板、14-空腔、15-进气口、16-排气口、17-气体缓冲室、18-进气开槽、19-封密区。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释说明： 

参照图1-图3，本实施例中电机采用无刷电机，包括电机本体1套装在电机输出轴1.1上的驱动板13（带计数器，无位置传感器），所述电机输出轴1.1上沿中心线依次套装有端盖12、底板3、接头4以及转子6，所述端盖12和底板3之间设有密封圈2以两证两者间的密封，参见图4，所述转子6外套有定子5，转子6上均匀开有多个供叶片7***的叶片槽6.1（本实施例中共8个），所述叶片7的一端***叶片槽6.1中，另一端与定子5的内壁接触，所述叶片槽的轴线与转子的圆周面的切线之间的角度a为60°～90°，因为在此角度下，运转过程中叶片7由于离心力而对定子5内壁产生的正压力适中，能够在保证叶片7与内壁较小摩擦阻力的同时，获得较好密封 性能，所述定子5的内壁剖面（径向面）为椭圆形或近椭圆形，转子6的剖面（径向面）为圆形，所述转子半径与定子内壁的最小半径差为0.1-0.3mm，使转子6在定子5内壁的最小半径处形成间隙配合，所述定子5的上表面覆盖有上盖板8，底板3、转子6、定子5以及上盖板8共同形成一个环形密封的空腔14，该空腔14被8个叶片7对应分隔成8个泵室10，外壳9密封罩在端盖12上，在端盖12和外壳9之间形成一个密封区19，该密封区19与排气口16连通。参照图6，所述端盖12上设有进气口15和排气口16，端盖12内开有气体缓冲室17，所述进气口15与气体缓冲室17连通。参照图5，图5为定子5、转子6、叶片7、及底板3的局部组装俯视图（未画出盖板8），在图中标出了底板3上对称的两个进气开槽18位置，还用虚线标出了对应盖板8上对称的两个排气开槽11在空腔14中的投影位置，所述底板3上进气开槽18的位置接近泵室10处于最大体积处的A1或A2区域；所述盖板8上排气开槽11的位置接近泵室10处于最小体积处的B1或B2区域。进气开槽18和排气开槽11的设计位置可以考虑遵循以下原理，即：当转子6转动时，形成任一泵室10的相邻两个叶片7中的第二个叶片转至进气开槽18末端位置时，该泵室10正好位于A1或A2区域，其体积达到最大值；转子6继续转动，上述相邻两个叶片7中的第二个叶片转至排气开槽11末端位置时，该泵室10正好位于B1或B2区域，其体积达到最小值。 

由于定子5的内壁剖面为椭圆形或近似椭圆形，因此两个相邻叶片7形成的泵室10旋转一周会分别出现两次最大的体积（A1和A2区域）和最小体积（B1和B2区域），因此应该在底板3上设计两个进气开槽18，在盖板8上对应设计两个排气开槽11，这样就可形成进气口15、气体缓冲室17、进气开槽18、空腔14、排气开槽11、密封区域19、排气口16依次连通状态，气体可沿上述通道由进气口15向排气口16单向流通，实现真空泵的功能。所述叶片7及转子6 采用石墨材料，并于成形后浸渍树脂后制得。本发明电动真空泵采用平衡式泵体设计，更适用于各种混合动力车或纯电动车。 

工作原理： 

无刷电机启动正常工作后，电机输出轴1.1转动，依次带动接头4和转子6转动。由于离心作用，八个叶片7的另一端均能保持与定子5内壁的贴合状态，当任一叶片7旋转至定子5的较长半径处时，则叶片7沿叶片槽6.1部分伸出以保持叶片7的的另一端与内定子5内壁的接触状态；当转至定子5的较短半径处时，则受定子5内壁的限位作用，叶片7沿叶片槽6.1部分回缩，叶片槽6.1的深度应该保证叶片7在最大伸出状态下不会脱出，在最小回缩状态下也不会与壁面发生卡滞，影响转子6的转动。当8个叶片7开始旋转，任一相邻的两个叶片7形成的泵室10由空腔14内的B1区域向A1区域旋转时，受转旋的离心力及定子5内壁限位的共同作用，叶片7逐渐伸出，泵室10的体积逐渐增大，该泵室10内形成负压（此时该泵室10正好对应底板3上的进气开槽18），气体由进气口15进入气体缓冲室17，再经排气开槽18被吸入泵室10中，直至泵室10转至A1区域时体积为最大（此时，形成泵室10的第二个叶片已转至进气开槽18末端位置时），完成一次吸气动作；转子6在电机输出轴1.1的带动下继续转动，该泵室10由空腔14内的A1区域向B2区域旋转，叶片7受定子5内壁限位逐渐回缩，泵室10的体积逐渐减小，该泵室10内形成正压，泵室10内的气体经盖板8上的排气开槽11排入密封区19，再经排气口16排出，直至泵室10转至B2区域时体积为最小（此时，形成泵室10的第二个叶片已转至排气开槽11末端位置时），完成一次排气动作；同上，转子6继续转动，泵室10由B2区域向A2区域转动，体积逐渐增大，再次产生吸气动作。 

本实施例中，转子6每旋转一周，单个泵室10吸气、排气各两次，由于有8个叶片，即可构成8个泵室10，无刷电机带动转子6 运转一周，8个泵室10合计完成16次抽排气过程。 

Claims (9)

1.一种电动真空泵，包括电机及泵体，其特征在于，所述泵体包括沿中心线依次套装在电机输出轴上的端盖、底板、接头及转子，所述转子剖面为圆形，其外套有定子，所述定子内壁剖面为椭圆形或近椭圆形，沿所述转子的圆周面上均匀开有多个叶片槽，叶片的一端***叶片槽中，另一端与定子内壁接触，盖板封闭覆盖在定子上表面，所述外壳套装在端盖上；所述定子、转子、底板及盖板之间形成的空腔被多个叶片分隔成多个不同体积的泵室，所述端盖上设进气口及排气口，进气口与端盖内的气体缓冲室连通，所述气体缓冲室经底板上的进气开槽与空腔连通，所述空腔经盖板上的排气开槽与端盖和外壳之间形成的封密区连通、所述封密区与端盖上的排气口连通。

2.如权利要求1所述的电动真空泵，其特征在于，所述底板上进气开槽的位置接近泵室处于最大体积处的区域；所述盖板上排气开槽的位置接近泵室处于最小体积处的区域。

3.如权利要求2所述的电动真空泵，其特征在于，所述底板上的进气开槽和盖板上的排气开槽均有两个。

4.如权利要求1所述的电动真空泵，其特征在于，所述叶片槽的轴线与转子的圆周面的切线之间的角度为60°～90°。

5.如权利要求1所述的电动真空泵，其特征在于，所述转子半径与定子内壁的最小半径差为0.1-0.3mm。

6.如权利要求1所述的电动真空泵，其特征在于，所述电机为有刷或无刷电机。

7.如权利要求6所述的电动真空泵，其特征在于，所述有刷电机包括电机本体和驱动板。

8.如权利要求1-7任一项所述的电动真空泵，其特征在于，所述转子及叶片采用石墨材料。

9.如权利要求8所述的电动真空泵，其特征在于，所述转子及叶片采用石墨材料并浸渍树脂后制得。

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