CN110138131B - 一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机，包括：电机泵单元，电机泵单元包括迷你泵和水冷电机，水冷电机与迷你泵相连接，迷你泵具有泵进水口和高压出水口；及外壳，外壳密封包裹电机泵单元；水冷电机包括电机壳；电机壳内安装电机轴、转子和定子铁芯；转子安装在电机轴上，定子铁芯位于转子外部；电机壳具有一圈侧壁，定子铁芯紧贴侧壁形成热传导通道；电机壳设有至少一个途经侧壁的冷却通道、连通冷却通道一端的进水口和连通冷却通道另一端的出水口，进水口连接外部水源，出水口与泵进水口相连通。本发明具有的有益效果：电机采用水冷替代现有的风冷，电机及整机的防水等级可以达到IPX7甚至更高，机器更安全可靠。

Description

一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机

技术领域

本发明属于手持式清洗机技术领域，具体涉及一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机。

背景技术

高压清洗机是一种以水或添加有清洗剂的混合液为清洗介质，利用高压水流实现物体表面清洗的设备，高压清洗机可用来清洗汽车、庭院、地面、栏杆、门窗等，使用起来较为高效和方便，其主要组成有喷枪和主机，主机包括电机、泵和电池或外接电源线，喷枪和主机间通过进水管连接，喷枪负责根据实际需要形成不同形状的水流，而主机负责将水从市政自来水或水桶中转换成高压水流输送至喷枪中，常见的为主机在地面上固定放置或可移动放置，主机体积较大、重量较重，使用过程通过喷枪进行工作，使用范围受到一定限制，操作起来仍然存在很多不方便的地方。

专利US20090045271A1公开了一种手持电动压力清洗机，包括泵16、电机14、机壳20,以及与机壳20相连的手柄62及侧手柄68，喷嘴58通过枪杆54连接到机壳20，该专利实际公开的是一种低压力的清洗机，其压力无法达到高压清洗机要求，因为国际标准中明确将高压清洗机定义为工作压力大于等于2.5MPa，实际使用中工作压力只有超过2.5MPa时才能达到高压清洗目的，由于高压清洗机直接与水接触，标准中对应手持式高压清洗机防水等级要求至少为IPX7，要求机器置于水下可短时间工作。从专利US20090045271A1公开的技术方案可以看出，电机14尾部设有冷却风叶18，机壳20对应位置设有若干通风口22，通风口22的存在使得所述手持电动压力清洗机的防水等级达不到手持高压清洗机的要求。市场上真正需要的是一种手持高压清洗机，电机冷却与防水的矛盾是一直未能解决的行业难题。

专利CN205570600U也公开了一种手持式清洗机，目的在于提升清洗机的便携性，解决移动便利性问题。该技术方案与专利US20090045271A1的区别在于，专利US20090045271A1是通过电源线30连接外部电源，由外部电源给电机14供电，而CN205570600U机器上包括电池170，由电池供电，用电池取代外接电源。专利CN205570600U所公开的同样只是一种低压清洗机，并非手持高压清洗机，其工作压力不可能达到和超过高压清洗机所需的2.5MPa压力，CN205570600U没有公开任何电机冷却及防水密封解决方案，其提供的也不是手持式高压清洗机，从CN205570600U说明书附图可以看出电机尾部冷却风口的存在，机壳上对应位置必须留出通风口，其防水等级无法达到手持式高压清洗机防水等级要求。

作为手持式清洗机，电机泵的高速运转会带来温度的急剧升高，不仅通过外壳传递给使用者，严重影响使用舒适感，而且还会影响到机器的运行效率和寿命。此外，开放式机壳及电机风叶所产生的噪音也直接影响到使用者的操作舒适感。

可见，设计一种移动方便、能够直接通过进水管连接至外部水源、压力能达到高压清洗机要求、防水等级符合手持高压清洗机要求、高清洁能力、低温、静音的手持式高压清洗机尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机，具有冷却效果好、运行噪声低、清洗压力高和防水能力强的特点。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机，包括：

电机泵单元，电机泵单元包括迷你泵和水冷电机，水冷电机与迷你泵相连接，迷你泵具有泵进水口和高压出水口；及

外壳，外壳容纳电机泵单元；

水冷电机包括电机壳；电机壳内密封地安装有转子和定子铁芯；

转子安装在电机轴上，定子铁芯位于转子外部；电机壳具有一圈侧壁，侧壁内表面紧贴定子铁芯形成热传导通道；电机壳设有至少一个途经侧壁的冷却通道、连通冷却通道一端的进水口和连通冷却通道另一端的出水口，进水口连接外部水源，出水口与泵进水口相连通。

进一步地，冷却通道为两个以上时，电机壳还设有连通冷却通道进水端的分流通道和连通冷却通道出水端的汇流通道。

进一步地，冷却通道沿平行于电机壳的轴线方向延伸，分流通道沿平行于电机壳的直径方向延伸，汇流通道沿电机壳的周向延伸。

进一步地，电机壳包括端盖和壳体，壳体为一端开口、另一端封闭的罐状体，端盖密封安装在壳体的开口处，端盖靠近迷你泵，壳体远离迷你泵；进水口、冷却通道、分流通道和汇流通道均设于壳体上，出水口设于端盖上。

进一步地，壳体的开口处有沿其周向延伸而成的环形槽，端盖与环形槽密封连接后形成汇流通道。

进一步地，端盖的中心孔中安装轴承II，壳体的中心孔安装轴承I，电机轴的两端分别安装于轴承I和轴承II中。

进一步地，壳体为一体加工成型的结构体。

进一步地，冷却通道的外表面设有若干向电机壳的外表面延伸的导热筋。

进一步地，迷你泵与水冷电机之间设有减速机构。

进一步地，减速机构为行星齿轮减速。

进一步地，迷你泵为单柱塞泵或斜盘三柱塞泵。

进一步地，水冷电机为稀土永磁无刷电机。

进一步地，外壳具有一体连接的收容部和手持部，迷你泵和水冷电机设于收容部内，手持部沿背离收容部的方向倾斜延伸，手持部上设有电源开关。

进一步地，手持高压清洗机还包括电池包，电池包的额定电压为18～60V；电池包设于手持部内或可分离地设于手持部端部的防水仓内，防水仓设有防水仓盖。

进一步地，手持高压清洗机还包括电池包，电池包的额定电压为18～60V；电池包与手持部的端部密封插拔连接。

进一步地，电机壳上设有供电机导线引出的引出孔，电机导线在引出孔处密封设置。

进一步地，定子铁芯的外径不超过90mm。

进一步地，定子铁芯的外径为38～58mm。

进一步地，水冷电机或手持式高压清洗机的防水等级至少为IPX7。

进一步地，手持式高压清洗机的重量不超过4.2公斤。

进一步地，迷你泵的最小工作压力不低于2.5Mpa。

进一步地，外壳密封地包裹电机泵单元。

本发明具有的有益效果：

1、本发明中，电机采用水冷替代现有的风冷，因而可以通过密封设计使电机及整机的防水等级可以达到IPX7甚至更高，机器更安全可靠，符合手持式高压清洗机防水要求。

2、本发明中，电机采用非循环水进行冷却，冷却效果大大提升，电机温度明显降低，电机发热问题得到有效解决，电机效率得以提升，消耗同样功率下输出压力及流量得到提升，出水压力可以达到甚至超过2.5MPa，显著提高清洗能力，在更加便捷的基础上，应用范围也得到了拓宽。

3、本发明中，对于永磁电机或稀土永磁无刷电机，采用水冷方案后，电机永磁材料温度得到很好控制，有效解决了永磁体或稀土永磁材料的高温退磁问题，有效防止不可逆的退磁造成电机失效，电机可靠性得到大幅提高。

4、本发明中，电机采用水冷后，免除风叶噪音，由于电机壳体是封闭的，并且外壳上没有任何进、出风口，机器变得更静音，体积更紧凑，有效防止噪音对人的伤害。

附图说明

图1为本发明中一个优选实施例的结构示意图；

图2为图1所示实施例中电机泵单元的结构立体图；

图3为图1所示实施例中电机泵单元的结构主视图；

图4为图3中沿剖面线AA的剖视图；

图5为图3中沿剖面线BB的剖视图；

图6为图1所示实施例中水冷电机的立体剖视图；

图7为图6中C处的局部放大图；

图8为图1所示实施例中水冷电机的立体爆炸图；

图9为图1所示实施例中电机壳的结构立体图。

附图标记：

1壳体；2端盖；3收容部；4电池包；5迷你泵；6高压出水口；7泵进水口；8出水口；9进水口；10连接管；11进水接头；12电机导线；13引出孔；14轴承I；15分流通道；16电机轴；17侧壁；18定子铁芯；19冷却通道；20第一O型圈；21进水接头O型圈；22第二O型圈；23减速机构；24泵壳体；25斜盘；26柱塞；27出水接头；28轴承II；29电机泵单元；30导热筋；31汇流通道；32水冷电机；33出水接头O型圈；34转子；35环形槽；36连接头；37进水管；38喷枪；39手持式高压清洗机；40手持部；41电源开关；42防水仓；43电池包外壳；44防水仓盖；45电机壳；46端盖内壁；47端盖外壁；48壳内壁；49壳外壁；图中箭头所指示方向为水流方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至9所示，一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机39，包括：电机泵单元29和外壳43，外壳43容纳电机泵单元29，并且外壳43密封地包裹电机泵单元29。

电机泵单元29包括迷你泵5和水冷电机32，水冷电机32与迷你泵5相连接从而驱动迷你泵5工作，此处的连接一方面指水冷电机32与迷你泵5在结构上需要连接实现在外壳43内的固定，另一方面指水冷电机32与迷你泵5在动力上需要连接实现扭矩的传递。迷你泵5具有泵进水口7和高压出水口6。高压出水口6连接喷枪38从而将高压水流以一定形态喷出，实现高压清洗。

水冷电机32包括电机壳45；电机壳45内密封地安装有转子34和定子铁芯18；电机轴16的两端分别通过一轴承I14和轴承II28转动安装在电机壳45内，转子34安装在电机轴16上从而传递扭矩，定子铁芯18位于转子34外部，通过电磁原理产生扭矩时转子34旋转。电机壳45具有一圈侧壁17，该侧壁17围绕在定子铁芯18的外周并且使定子铁芯18紧贴侧壁17以形成热传导通道，定子铁芯18产生的热量因此而传导到侧壁17上以便于后续的散热。为了实现水冷散热的目的，电机壳45设有至少一个途经侧壁17、尤其是侧壁17外表面的冷却通道19、连通冷却通道19一端的进水口9和连通冷却通道19另一端的出水口8，进水口9处通过进水接头O型圈21密封安装一进水接头11，通过进水接头11可以实现与进水管37的连接头36连接，进水管37的另一端连接外部水源，出水口8处通过出水接头O型圈33安装一出水接头27，出水接头27通过连接管10与泵进水口7相连通。外部水源的清洗水在未加压时先作为冷却水在冷却通道19中吸收来自定子铁芯18传导到侧壁17上的热量，然后再进入迷你泵5中进行加压形成清洗所用的高压水流。由于采用水冷方式使得外壳43整体无需风冷开口，整机可以完全密封而达到较高的防水等级IPX7，从而符合手持高压清洗机的标准，压力可以达到高压清洗机的2.5MPa以上。由于水冷电机32不需要冷却风叶且电机壳45为密封结构，电机运行噪音非常低，实现了静音目的。此外，由于水冷方式的冷却能力得到提升，因此水冷电机32的功率也可以得到提升，使得迷你泵5的出水压力达到高压标准，即不低于2.5MPa，大大提升了清洗能力。

为了进一步提升冷却能力，冷却通道19的数目可以设置两个以上，此时为了方便进出水，电机壳45还设有连通冷却通道19进水端的分流通道15和连通冷却通道19出水端的汇流通道31。冷却水经进水口9进入分流通道15，然后再分流到每一个冷却通道19中对电机壳45进行冷却，然后再通过汇流通道31汇集后从出水口8排出到迷你泵5中。

为了保证冷却效果并且便于加工制造，电机壳45包括端盖2和壳体1，壳体1为一端开口、另一端封闭且一体加工成型的罐状体，端盖2密封安装在壳体1的开口处，端盖2与迷你泵5连接从而实现水冷电机32与迷你泵5的连接固定。端盖2靠近迷你泵5，壳体1远离迷你泵5；进水口9、冷却通道17、分流通道15和汇流通道31均设于壳体1上，出水口8设于端盖2上。作为一种典型的结构方式，冷却通道19沿平行于壳体1的轴线方向延伸，分流通道15沿平行于壳体1的直径方向延伸，汇流通道31沿壳体1的周向延伸。

由于电机壳45采取轴向分体式结构，因此汇流通道31可以这样设置，如图6和7所示，壳体1的开口处有沿其周向延伸而成的环形槽35，环形槽35的内侧形成一圈壳内壁48、外侧形成一圈壳外壁49，同样地，端盖2也具有一圈端盖内壁46和一圈端盖外壁47，端盖内壁46通过第一O型圈与壳内壁48形成密封连接，端盖外壁47通过第二O型圈与壳外壁49形成密封连接，通过密封连接使环形槽35形成供冷却水流动的汇流通道31。

为了实现电机轴16的安装，端盖2的中心孔中安装轴承II28，壳体1的中心孔安装轴承I14，电机轴16的两端分别安装于轴承I14和轴承II28中。

由于电机壳45上存在没有设置冷却通道19的部位，为了实现这些部位能够散热，冷却通道19的外表面设有若干向电机壳45的外表面延伸的导热筋30，导热筋30可以延伸到壳体1上，也可以延伸到端盖2上从而实现冷却能力的进一步提高。

为了提高迷你泵5的加压能力，迷你泵5与水冷电机32之间设有减速机构23。减速机构23设于端盖2前侧的腔体内，减速机构23为行星齿轮减速。迷你泵5为单柱塞泵或斜盘三柱塞泵。水冷电机32为稀土永磁无刷电机。

如图1所示，外壳43具有一体连接的收容部3和手持部40，迷你泵5和水冷电机32设于收容部3内，手持部40沿背离收容部3的方向倾斜延伸，手持部40上设有电源开关41。电源开关41连接在供电电路中实现整机的启停控制。

为了提高清洗机的应用范围，减少外部线缆，清洗机可采用自供电方式，具体地，手持高压清洗机39还包括电池包4，电池包4的额定电压为18～60V；电池包4设于手持部40内或可分离地设于手持部40端部的防水仓42内，防水仓42设有防水仓盖44。防水仓盖44可以采取滑动式方式实现防水仓42的开合，也可以采取枢接方式实现防水仓42的开合，以便于电池包4的取放。作为替代方案，电池包4与手持部40的端部密封插拔连接，具体地，手持部40设有触点，电池包4对应部位也设有触点，电池包4插接到位后，两者的触点相连形成完整的供电回路，同时满足防水要求。

电机壳45上设有供电机导线12引出的引出孔13，电机导线12在引出孔13处密封设置，从而确保电机内部为密封状态，保证电气安全。

为了提高手握体验度，外壳43的收容部3的尺寸不宜过大，因此定子铁芯18的外径不超过90mm，更进一步地，定子铁芯18的外径为38～58mm。同样地，为了降低手持使用的疲劳感，手持式高压清洗机39的重量不超过4.2公斤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (18)

1. 一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），包括：

电机泵单元（29），所述电机泵单元（29）包括迷你泵（5）和水冷电机（32），所述水冷电机（32）与所述迷你泵（5）相连接，所述迷你泵（5）具有泵进水口（7）和高压出水口（6）；及

外壳（43），所述外壳（43）容纳所述电机泵单元（29）；

其特征在于，所述水冷电机（32）包括：

电机壳（45）；所述电机壳（45）内密封地安装有转子（34）和定子铁芯（18）；

所述转子（34）安装在电机轴（16）上，所述定子铁芯（18）位于所述转子（34）外部；所述电机壳（45）具有一圈侧壁（17），所述侧壁（17）内表面紧贴所述定子铁芯（18）形成热传导通道；所述电机壳（45）设有至少一个途经所述侧壁（17）的冷却通道（19）、连通所述冷却通道（19）一端的进水口（9）和连通所述冷却通道（19）另一端的出水口（8），所述进水口（9）连接外部水源，所述出水口（8）与所述泵进水口（7）相连通；

电机壳（45）包括端盖（2）和壳体（1），壳体（1）为一端开口、另一端封闭且一体加工成型的罐状体，端盖（2）密封安装在壳体（1）的开口处，端盖（2）与迷你泵（5）连接从而实现水冷电机（29）与迷你泵（5）的连接固定；端盖（2）靠近迷你泵（5），壳体（1）远离迷你泵（5）；进水口（9）、冷却通道（17）、分流通道（15）和汇流通道（31）均设于壳体（1）上，出水口（8）设于端盖（2）上；

壳体1的开口处有沿其周向延伸而成的环形槽（35），环形槽（35）的内侧形成一圈壳内壁（48）、外侧形成一圈壳外壁（49），同样地，端盖（2）也具有一圈端盖内壁（46）和一圈端盖外壁（47），端盖内壁（46）通过第一O型圈与壳内壁（48）形成密封连接，端盖外壁（47）通过第二O型圈与壳外壁（49）形成密封连接，通过密封连接使环形槽（35）形成供冷却水流动的汇流通道（31）；

所述冷却通道（19）为两个以上时，所述电机壳（45）还设有连通冷却通道（19）进水端的分流通道（15）和连通冷却通道（19）出水端的汇流通道（31）；

所述冷却通道（19）沿平行于所述电机壳（45）的轴线方向延伸，所述分流通道（15）沿平行于所述电机壳（45）的直径方向延伸，所述汇流通道（31）沿所述电机壳（45）的周向延伸。

2.根据权利要求1所述一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），其特征在于：所述端盖（2）的中心孔中安装轴承II（28），所述壳体（1）的中心孔安装轴承I（14），所述电机轴（16）的两端分别安装于所述轴承I（14）和所述轴承II（28）中。

3.根据权利要求1所述一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），其特征在于：所述壳体（1）为一体加工成型的结构体。

4.根据权利要求1至3任一所述一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），其特征在于：所述冷却通道（19）的外表面设有若干向所述电机壳（45）的外表面延伸的导热筋（30）。

5.根据权利要求1所述一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），其特征在于：所述迷你泵（5）与所述水冷电机（32）之间设有减速机构（23）。

6.根据权利要求5所述一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），其特征在于：所述减速机构（23）为行星齿轮减速。

7.根据权利要求1所述一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），其特征在于：所述迷你泵（5）为单柱塞泵或斜盘三柱塞泵。

8.根据权利要求1所述一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），其特征在于：所述水冷电机（32）为稀土永磁无刷电机。

9.根据权利要求1所述一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），其特征在于：所述外壳（43）具有一体连接的收容部（3）和手持部（40），所述迷你泵（5）和所述水冷电机（32）设于所述收容部（3）内，所述手持部（40）沿背离所述收容部（3）的方向倾斜延伸，所述手持部（40）上设有电源开关（41）。

10.根据权利要求9所述一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），其特征在于：所述手持高压清洗机（39）还包括电池包（4），所述电池包（4）的额定电压为18～60V；所述电池包（4）设于所述手持部（40）内或可分离地设于所述手持部（40）端部的防水仓（42）内，所述防水仓（42）设有防水仓盖（44）。

11.根据权利要求9所述一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），其特征在于：所述手持高压清洗机（39）还包括电池包（4），所述电池包（4）的额定电压为18～60V；所述电池包（4）与所述手持部（40）的端部密封插拔连接。

12.根据权利要求1所述一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），其特征在于：所述电机壳（45）上设有供电机导线（12）引出的引出孔（13），所述电机导线（12）在所述引出孔（13）处密封设置。

13.根据权利要求1所述一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），其特征在于：所述定子铁芯（18）的外径不超过90mm。

14.根据权利要求1所述一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），其特征在于：所述定子铁芯（18）的外径为38～58mm。

15.根据权利要求1所述一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），其特征在于：所述水冷电机（32）或所述手持式高压清洗机（39）的防水等级至少为IPX7。

16.根据权利要求1所述一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），其特征在于：所述手持式高压清洗机（39）的重量不超过4.2公斤。

17.根据权利要求1所述一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），其特征在于：所述迷你泵（5）的最小工作压力不低于2.5Mpa。

18.根据权利要求1所述一种具有静音水冷高效电机的手持式高压清洗机（39），所述外壳（43）密封地包裹所述电机泵单元（29）。

Images