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汽车直流水泵的工作原理及发展前景 一． 汽车直流无刷水泵水泵的发展前景
1． 新能源汽车市场的需要
中国新能源汽车目前正处于产业化发展的前夜，由研发向真正的产业化迈进的过渡期。2012年以来，中国新能源汽车产业发展加速，最新新能源汽车政策也是密集出台： 3月5日，科技部出台了《电动汽车科技发展\十二五\专项规划》，对\十二五\期间电动汽车的发展方向提供了指导；3月7日，三部委发布《通知》，对新能源汽车免车船税；4月18日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，研究部署今年政府信息公开重点工作，讨论通过《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》，规划的通过，对新能源汽车的中长期发展具有重要意义；5月16日国务院常务会议研究通过促进节能产品消费的政策措施，其中安排60亿元支持推广1.6升及以下排量节能汽车。
《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》由国务院发布实施，该规划将包括一系列产业扶持政策：在新能源汽车方面，2011-2020年，购买纯电动汽车、插电式混合动力汽车将免征车辆购置税；在节能汽车方面，2011-2015年，中重度混合动力汽车减半征收车辆购置税、消费税和车船税。规划明确了纯电动汽车仍是我国新能源汽车发展的主要战略取向，工作重点从前期技术研发和示范运行转变到现阶段产业化建设。同时，政府部门将会采取更加务实的做法，会更加注重市场的作用，加大力度扶持技术较为成熟的混合动力汽车。财政部已明确表示新能源汽车将成为今年下半年节能减排工作重点，并强调了新能源汽车在公务、物流、租赁等行业的使用，取消车牌拍卖、摇号、限行等限制措施，出台停车费、电价、道路通行费等扶持政策，加快充电站等基础设施建设步伐。
汽车和房地产两大行业，一直以来都是国内经济发展的重要产业，我国汽车工业在国民经济中的地位也在不断提升，数据显示，2008年，汽车工业总产值占GDP的比重已超过8％，接近房地产行业比重。此次系列政策的出台和即将出台，具体包括2011-2020年，购买纯电动汽车、插电式混合动力汽车将免征车辆购置税；2011-2015年，中强混合动力汽车减半征收车辆购置税、消费税和车
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船税；2011-2020年，企业销售新能源汽车及其关键零部件的增值税税率调整为13%等。一系列动作表明，国家在鼓励汽车企业生产、销售新能源车上的决心是坚定不移的。业内人士分析：一系列产业扶持政策出台，无疑是对汽车工业发展打了一剂强心针，政策的组合拳出击必将带动汽车及其相关产业的转型与发展，未来一段时间，国内新能源汽车行业或将迎来新一轮增长期。
2． 燃油，燃气汽车的发展需要
直流无刷汽车水泵的出现和应用，是汽车水泵技术的一次革命，一百多年以来汽车水泵一直是使用机械水泵和有刷电动水泵。随着汽车性能向着更安全，更可靠，更稳定，全自动智能化及环保节能的方向发展，新能源汽车的开发使用，汽车上电子产品器件使用越来越多，性能要求不断的提高，为减少相互干扰，特别是电磁传导干扰和电磁辐射干扰，原有的机械水泵和有刷电动水泵就明显的不再适用；据世界安全组织权威部检测统计，机动汽车对人类造成人身安全和财产损失之各超过其各类事故之和，汽车的性能，汽车的自动化，智能化，汽车的人脑化的发展以是必能的方向；要做到这些，汽车的传动及动力部必须要用无刷电机，无刷水泵。只有使机械水泵，直流无刷水泵，有刷电动水泵的工作原理没什么区别，只是汽车机械水泵驱动动力是由汽车发动机直接通过皮带连接传递给机械水泵的转轴上，也有通过曲轴或齿轮传动连接。也就是说机械水泵自身没有动力源，而无刷直流水泵和有刷电动水泵工作过程和原理都是一样的，都有一个单独的动力来源，直流无刷汽车水泵，其动力源是无刷电机，有刷电动水泵是有刷电机。直流无刷汽车水泵主要用于：电动汽车，燃油汽车，电动摩托车，房车等。 1.用途：汽车发动机散热循环泵，汽油加压泵，机油潤滑循环泵，汽车空调泵，汽车玻璃喷水泵。
2.优点：直流无刷汽车水泵无电磁干扰，而且高效环保（在同等扬程和流量情况下，无刷水泵的功耗是有刷水泵的三分之二，是机械水泵的三分之一），无级自动调速。
（1）．汽车发动机循环散热水泵：是一款专用于汽车发动机循环散热和汽车冷态（汽车在冬天零下40度以下时）下起动的直流无刷离心式水泵。 （2）．汽油加压泵，机油润滑循环泵 ：有自吸功能的直流无刷水泵，喷出压力可达到3KG以上，使汽油形成雾状。
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（3）．汽车空调泵：是一款用于汽车空调内循环的离心式直流无刷水泵。 （4）．汽车玻璃喷水泵：是一款高压力（1KG以上）低流量（3.5L/MIN）直流无刷离心式水泵。
二；汽车直流无刷水泵水泵工作结构
（一）；水泵的分类
根据驱动方式的不同，水泵一般分为机械水泵（图１）和电动水泵（图２）。目前大多数发动机采用机械水泵，在一些新开发的技术含量较高的发动机上已经使用了电动水泵，例如宝马６系（Ｅ６３）搭载的发动机。
（１）机械水泵 机械水泵由发动机曲轴通过传动胶带驱动，它的转速和发动机的转速成正比。机械水泵的工作方式有优点也有缺点。当发动机在高速大负荷工况下工作时，发动机产生的热量多，水泵的高转速使冷却液的循环流量增大，这样正好能够提高发动机的冷却能力；当发动机在低速大负荷工况下工作时，例如牵引其他车辆或开空调，此时发动机的转速低导致水泵的转速也低，这样就降低了发动机的冷却能力。
（２）电动水泵；电动水泵又无刷电动水泵和有刷电动水泵之分；电动水泵由发动机控制单元通过电流控制，它不受当时发动机转速的影响，可以根据发动机的实际冷却需要灵活工作。由于电动水泵消耗的发动机功率非常少，因此采用电动水泵后，发动机的燃油消耗量可以有所降低。
（二）；水泵的结构
1． 无刷直流汽车水泵的结构
汽车上使用的水泵比一般水泵在结构和性能要求比较高；汽车水泵的工作环境比较差，要做到能防振，防潮，耐热，特别对水泵的稳定性，可靠性都有更高的要求。
无刷直流离心水泵的磁铁与叶轮注塑成一体组成电机的磁转子，转子中间有直接注塑成型的轴套，轴套是高耐性能磨石墨固定在转子体中，电机的定子与电路板部分采用环氧树脂胶灌封于泵体中，定子与转子之间是一个空腔，水泵泵体腔与电机转子腔连通，电机转子腔与电机定子及电机控制完全隔离，转轴是用高光滑，有高强度的氧化锆精加工而成，轴将电机与泵体连成一体，无需配以传统的机械轴封，因而是完全密封而又防漏
电机的扭力是通过矽钢片(定子)上的线圈通电后产生磁场带动永磁磁铁(转子)工作运转。 对磁体进行n (n为偶数) 级充磁使磁体部分相互组成完整藕合的磁力系统。当定子线圈产生的磁极与磁铁的磁极处于异极相对，即两个磁极间的位移角Φ=0，此时磁系统的磁能最低;当磁极转动到同极相对，即两个磁极间
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的位移角Φ=2π/n，此时磁系统的磁能最大。去掉外力后，由于磁系统的磁极相互排斥，磁力将使磁体恢复到磁能最低的状态。于是磁体产生运动，带动磁转子旋转；无刷水泵叶轮的驱动力是无刷电机。
无刷直流水泵通过电子换向，无需使用碳刷，磁体转子和定子矽钢片都有多级磁场，当磁体转子相对定子旋转一个角度后会自动改变磁极方向，使转子始终保持同级排斥，从而使无刷直流磁力隔离泵有较高的转速和效率，
无刷直流离心汽车水泵的定子与转子完全隔离，完全避免了传统的电机式无刷直流水泵存在的液体泄漏问题。而且可以完全潜水使用并且完全防水，有效的提高了泵的使用寿命及性能，所以无刷不需要水泵轴承用润滑脂润滑，也没有密封垫和油封。
2．有刷直流汽车水泵
有刷直流汽车水泵，支撑水泵轴的轴承用润滑脂润滑，因此要防止冷却液泄
漏到润滑脂造成润滑脂乳化，同时还要防止冷却液的泄漏。水泵防止泄漏的密封措施有水封和密封垫。水封动密封环与轴通过过盈配合装在叶轮与轴承之间，水封静密封座紧紧的靠在水泵的壳体上，从而达到密封冷却液的目的。
有刷直流离心水泵的磁铁与叶轮注塑成一体组成电机的转子，转子中间有直接注塑成型的轴套，通过高性能陶瓷轴固定在壳体中，电机的定子与电路板部分采用环氧树脂胶灌封于泵体中，定子与转子之间有一层薄壁隔离，无需配以传统的机械轴封，因而是完全密封。电机的扭力是通过矽钢片（定子）上的线圈通电后产生磁场带动永磁磁铁（转子）工作运转。其电磁工作原理与无刷水泵电机是一样的。总而言之：无刷水泵电电子换相；有刷水泵电机是机械换相；有刷水泵叶轮的驱动力是有刷电机。
三；汽车直流无刷水泵工作原理
汽车水泵工作的最终目的是把汽车上受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下正常工作。
接通电源水泵运转工作带动叶轮转动，水泵中的冷却液被叶轮带动一起旋转，在离心力的作用下被甩向水泵壳体的边缘，同时产生一定的压力，然后从出水道或水管流出。叶轮的中心处由于冷却液被甩出而压力降低，水箱中的冷却液在水泵进口与叶轮中心的压差作用下经水管被吸入叶轮中，实现冷却液的往复循环。
有刷水泵，支撑有刷水泵轴的轴承用润滑脂润滑，因此要防止冷却液泄漏到润滑脂造成润滑脂乳化，同时还要防止冷却液的泄漏。水泵防止泄漏的密封措施有水封和密封垫。水封动密封环与轴通过过盈配合装在叶轮与轴承之间，水封静密封座紧紧的靠在水泵的壳体上，从而达到密封冷却液的目的。
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水泵壳体通过密封垫与发动机相连，并支撑着轴承等运动部件。水泵壳体上还有泄水孔，位于水封与轴承之间。一旦有冷却液漏过水封，可从泄水孔泄出，已防止冷却液进入轴承腔，而破坏轴承润滑及部件锈蚀。如果发动机停止后仍有冷却液漏出，则表明水封已经损坏；
而无刷水泵，由于设计结构及生产工艺不同；无碳刷磨损，水泵泵体与电机为一整体，所以就不存在以上的密封和防漏的情况。
1；直流无刷水泵的驱动
水泵叶轮的转动的动力是电动机，电机是水泵的动力核心，直流无刷
水泵，是以直流无刷电机为动力，从而实现将机械能转化为液压能；水泵是发动机冷却系统的重要部件，它的作用是泵送冷却液，使冷却液在发动机的冷却水道内快速流动，以带走发动机工作时产生的热量，保持发动机正常工作温度。
叶轮是水泵工作的核心，叶轮本身的运动很简单，只是和磁转子一起旋转。但由于叶片的作用，叶轮中液体的运动是很复杂的；一方面随叶轮旋转作牵连运动，一方面在叶片的驱驶下不断地从旋转着的叶轮中甩出，即相对叶轮的运动。因此叶轮的外径大小，叶轮叶片的高低及角度，以及与水泵壳体的间隙，直接影响着水泵的性能，汽车水泵 主要是汽车冷却系统强制循环的主要部件，在汽车发动机的缸体里，有条多供冷却水循环的水道，与置于汽车前部的散热器（俗称水箱）通过水管相连接，构成一个大的水循环系统，在发动机的上出水口，装有一个水泵，通过风扇皮带来带动，把发动机缸体水道内的热水泵出，把冷水泵入。在水泵的旁边还有一个节温器，汽车刚发动时（冷车）时，不打开，使冷却水不经过水箱，只在发动机内循环（俗称小循环），待发动机的温度达到80度以上时，就打开，发动机内的热水被泵入水箱，汽车前行时的冷风吹过水箱，带走热量，大致上是这样工作的。
四；直流无刷水泵与直流有刷水泵的优缺点比较
（一）直流无刷水泵电机有什么特点？ 优点：
1) 电子换相来代替传统的机械换相，性能可靠、永无磨损（无电火花产生）、故障率低，寿命比有刷电机提高了很多倍（一般可连续工作20000小时以上，无刷直流水泵代表了直流水泵的发展方向； 2) 属静态电机，空载电流小； 3) 效率高；
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4) 体积小
5)．节能环保，无污染， 6).噪音小 缺点：
1) 低速起动时有轻微振动，如速度加大换相频率增大，就感觉不到振动现象了；
2) 价格高，控制器要求高；
3) 易形成共振，因为任何一件东西都有一个固有振动频率，如果无刷电机的振动频率与车架或塑料件的振动频率相同或接近时就容易形成共振现象，但可以通过调整将共振现象减小到最小程度。所以采用无刷电机驱动的电动车有时会发出一种嗡嗡的声音是一种正常的现象。
（二）直流有刷水泵电机有什么优缺点？ 优点：
1) 变速平稳，几乎感觉不到振动； 2) 温升低，可靠性好；
3) 价格低，所以被较多厂家选用。 缺点：
1) 碳刷易磨损（有电火花产生和碳刷粉尘污染），碳刷更换较为麻烦，寿命短（一般连续运行在500-1000小时）；
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