CN110768468A - 一种水冷电机、电机泵单元及清洗设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水冷电机、电机泵单元及清洗设备，水冷电机（28）包括：电机轴（25），围绕所述电机轴（25）设置的铁芯（26），及壳体（22），所述壳体（22）具有收纳所述铁芯（26）的收容部（24）；其特征在于：所述收容部（24）的外围远离所述收容部（24）的位置设有若干冷却管I（1），所述冷却管I（1）由所述收容部（24）的一端延伸至另一端，其内部设有供液体进出的内部通道I（3），所述冷却管I（1）的外壁与所述收容部（24）的外壁之间连接有导热筋I（27）。本发明能够利用外部冷水对电机和泵同时进行冷却，冷却效果好，有助于提升电机效率和寿命，同时还能够避免腐蚀后液体侵入电机，提高运行的安全性。

Description

一种水冷电机、电机泵单元及清洗设备

技术领域

本发明属于清洗设备技术领域，具体涉及一种水冷电机、电机泵单元及清洗设备。

背景技术

高压清洗设备作为一种水高压清洗工具用途非常广泛，可以用来清洗汽车、地面、墙壁、屋顶等等，它的主要原理是通过电机带动高压水泵工作，将低压力的自来水或水池中的水自吸后通过高压水泵增压到客户需要的高压力，通过高压出水口、高压软管、喷枪将高压水喷出，从而实现高压机高压清洗工作过程中，电机消耗很大功率，电机及泵头运转会产生大量的热量，如不进行有效的冷却，将会严重影响电机和泵头的寿命及整机的工作效率。

目前行业中现有的清洗机对电机和泵头进行冷却的方式多为风冷方式，通过电机自带的风扇对电机进行冷却，该种冷却方式存在以下不足：

1、冷却效率不高；

2、电机的功率密度不高，2000W以上的风冷电机体积和重量较大，不易于使用在家用式产品上；

3、由于自带风扇，导致电机运行中风扇发出的噪音较大，影响使用感受；

4、同样功率设计下原材料使用多，不属于节能产品；

5、由于自带风扇及风道与大气相通，因此易卷入。

因此，有人尝试采用水冷方式对高压清洗机中的电机泵单元组件部分进行冷却，然而采用水冷方式对于水路结构设计、密封设计、材料选择等均有很高技术要求，并且还要面对壳体开裂或被腐蚀后水容易进入电机内部所导致的引起电机失效，甚至触电的风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种水冷电机、电机泵单元及清洗设备，能够利用外部冷水流经电机或泵时对电机和泵同时进行冷却，冷却效果好，有助于提升电机效率和寿命，同时还能够避免腐蚀后液体侵入电机，提高运行的安全性。

为解决现有技术问题，本发明提高了一种水冷电机，包括：

电机轴，

围绕所述电机轴设置的铁芯，及

壳体，所述壳体具有收纳所述铁芯的收容部；

所述收容部的外围远离所述收容部的位置设有若干冷却管I，所述冷却管I由所述收容部的一端延伸至另一端，其内部设有供液体进出的内部通道I，所述冷却管I的外壁与所述收容部的外壁之间连接有导热筋I。

本发明还提供了一种水冷电机泵单元，包括：

电机，及

泵，所述电机与所述泵相连以驱动其运行；

所述电机为上述的一种水冷电机。

进一步地，所述泵包括缸体，所述缸体与所述壳体相连；所述缸体的外围远离所述缸体的位置设有若干冷却管II，所述冷却管II由所述缸体的一端延伸至另一端，其内部设有供液体进出的内部通道II，所述冷却管I、II与所述泵的进水口相连；所述冷却管II的外壁与所述缸体的外壁之间连接有导热筋III。

进一步地，所述冷却管I和所述冷却管II均沿直线方向延伸，所述冷却管I的延伸方向和所述导热筋I的延伸方向均平行于所述电机轴的轴线方向，所述冷却管II的延伸方向和所述导热筋III的延伸方向均平行于所述缸体的轴线方向。

进一步地，所述导热筋I在所述电机轴的径向上连接所述冷却管I与所述收容部，所述导热筋I的径向尺寸大于所述冷却管I的壁厚；所述导热筋III在所述缸体的径向上连接所述冷却管II与所述缸体，所述导热筋III的径向尺寸大于所述冷却管II的壁厚。

进一步地，所述冷却管I的外壁与所述收容部的外壁之间连接有若干导热筋II，所述导热筋II沿所述收容部的周向延伸；所述冷却管II的外壁与所述缸体的外壁之间连接有若干导热筋IV，所述导热筋IV沿所述缸体的周向延伸。

进一步地，所述收容部、所述冷却管I和所述导热筋I、II均为一体成型；所述缸体、所述冷却管II和所述导热筋III、IV均为一体成型。

进一步地，所述冷却管I和所述冷却管II采用如下方式连接：

所述冷却管I和所述冷却管II分别顺次串接后再整体相连，使冷却水能够顺次流经所述内部通道I和所述内部通道II后进入所述泵内；或

所述冷却管I与所述冷却管II一一对应相连后再顺次串接，使冷却水能够交错流经所述内部通道I和所述内部通道II后进入所述泵内。

进一步地，

当所述冷却管I、所述冷却管II两两连接的连接距离较近时，相连两部分之间通过密封接头相连，当连接距离较远时，相连两部分之间通过连接管相连。

进一步地，所述冷却管I和所述冷却管II均为圆柱状管体，并且周向均布设置。

进一步地，所述水冷电机为稀土永磁无刷电机。

本发明还提供了一种清洗设备，包括电机泵单元，所述电机泵单元为上述的水冷电机泵单元。

本发明具有的有益效果：

1、本发明中，电机和泵双水冷，电机和泵的寿命大大提升，冷却管I远离紧贴定子铁芯的壳体设置，冷却管II远离缸体设置，当冷却管I和冷却管II存在制造缺陷或长期被腐蚀后，冷却水不会进入电气设备，保证了电气设备的正常运行。

2、本发明中，冷却水流入电机壳体和泵缸体后，水流方向只能单方向的从一头进从另一头出，从而形成非循环式流动，整机冷却效果得到明显提升，电机泵发热问题得到明显改善，有助于提升机器设备运行效率、最大输出压力及流量，同时冷却水路流向设计合理，水流单向非循环流动提升了水流流动性，不会造成水流在冷却管内的紊乱，减少水在流道内的阻力，泵的供水不受影响，自吸能力得到显著提升。

3、本发明中，冷却水经缸体进水口进入缸体内后，缸体进水口和缸体出水口离泵头较近，方便了进出水的连接，结构更为紧凑，水在管路中压力损失也较小。

4、本发明中，电机和泵采用水冷完全替代风冷，减少风叶和进出风口等零部件及机身构造，有助于提高设备的防水等级。

5、本发明中，采用清洗介质作为冷源，可以实现设备的全密封设计构造，既降低了机器运行噪声，还缩小了设备体积。

6、本发明中，冷却管I及冷却管II远离壳体及缸体，为开放式结构，易于一体加工成型，制作容易，成本低。

7、本发明中，内部通道I沿电机轴向延伸，内部通道II沿缸体轴向延伸，从而能够覆盖更多的散热面，进一步提升了冷却效果。

附图说明

图1为本发明实施例中电机泵单元的结构立体图；

图2为图1所示实施例中电机泵单元的结构爆炸图；

图3为图1所示实施例中电机泵单元的结构前视图；

图4为图3中A-A向的结构剖视图；

图5为图3中B-B向的结构剖视图；

图6为图1所示实施例中电机泵单元的结构俯视图；

图7为图1所示实施例中电机泵单元的结构仰视图；

图8为图1所示实施例中电机泵单元的一种水路结构示意图；

图9为本发明实施例中电机泵单元的另一种水路结构示意图。

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3所示，在一个实施例中，提供了一种水冷电机泵单元20，包括：电机及泵15，所述电机与所述泵15相连以驱动其运行。

所述电机为水冷电机28，其包括电机轴25，围绕所述电机轴25设置的铁芯26及壳体22。壳体22提供收容上述部件的空间以起到便于安装固定和防护的作用。电机轴25外周固定转子绕组，转子绕组通电后产生驱动力矩，从而使该驱动力矩通过电机轴25向外输出，同时产生大量热使电机升温。

所述泵15为柱塞泵，其包括通过螺钉35顺次连接的缸体29、柱塞架30和泵头31。柱塞架30设有泵进水口36和泵出水口12，其内部设有柱塞腔，柱塞腔内设有柱塞，柱塞由斜盘驱动在柱塞腔内直线移动从而将水泵出。斜盘由电机轴25驱动而绕其自身旋转轴旋转。缸体29内部有用于给泵15冷却的冷却液。所述缸体29与所述壳体22相连，以便于电机与泵15建立动力传递路径。泵15运行时，在斜盘和柱塞摩擦配合下会产生热量从而使泵15升温。

因此，本实施例提供了一种针对电机和泵的发热问题的解决方案，具体的：

所述壳体22具有收纳所述铁芯26的收容部24；所述收容部24的外围远离所述收容部24的位置设有若干冷却管I1，所述冷却管I1沿平行于所述电机轴25的轴线方向延伸，其内部设有供液体进出的内部通道I3，所述冷却管I1的外壁与所述收容部24的外壁之间连接有导热筋I27。

所述缸体29的外围远离所述缸体29的位置设有若干冷却管II2，所述冷却管II2沿平行于所述缸体29的轴线方向延伸，其内部设有供液体进出的内部通道II4，所述冷却管II2的外壁与所述缸体29的外壁之间连接有导热筋III32。为了建立冷却水流动路径，所述冷却管I、II1、2与所述泵15的进水口36相连，使冷却水在经过冷却管I、II1、2后进入泵15内。

如图4所示，在一个实施例中，冷却管I1的数量为三个，并且沿圆周方向均匀分布于收容部24的外围，这样便可以使壳体22的热量相对均匀地传导到冷却管I1上进行散热。导热筋I27作为导热体，连接在冷却管I1和收容部24之间，将壳体22上的热量快速地传导至冷却管I1上。冷却管I1内可通入冷却水将热量带走，起到高效散热的目的。

如图1至4所示，在一个实施例中，所述导热筋I27沿平行于所述电机轴25的轴线方向延伸。所述导热筋I27在所述电机轴25的径向上连接所述冷却管I1与所述收容部24，所述导热筋I27的径向尺寸H1大于所述冷却管I1的壁厚H2。需要说明的是，为了便于生产制造，壳体22通常被设置为圆柱状结构体，作为壳体22的一部分，收容部24也为圆柱状，因此冷却管I1与收容部24之间的最小距离即为直径方向的距离。因此将导热筋I27沿轴线方向延伸并且在收容部24的径向上连接收容部24和冷却管I1可以缩短导热路径，延长吸热面积，从而加速热量向冷却管I1的传导。另一方面，当冷却管I1发生腐蚀时，由于导热筋I27的径向尺寸H1大于冷却管I1的壁厚H2，因此腐蚀处在未完全穿透导热筋I27时就已经使冷却管I1的管壁穿透，此时冷却水便通过腐蚀穿孔处泄漏到电机外部，从而被使用者发现。也就是说，导热筋I27一方面起到导热的作用，另一方面起到保护壳体22不被腐蚀穿透的作用。

如图5所示，在一个实施例中，冷却管II2的数量也为三个，并且沿圆周方向均匀分布于缸体29的外围，使缸体29的热量相对均匀地传导到冷却管II2上。导热筋III32沿平行于所述缸体29的轴线方向延伸，所述导热筋III32在所述缸体29的径向上连接所述冷却管II2与所述缸体29，所述导热筋III32的径向尺寸H3大于所述冷却管II2的壁厚H4。缸体29通常也为圆柱状结构体，因此导热筋III32在径向上连接冷却管II2和缸体29能够使导热路径最短，提高导热速度。与导热筋I27相同的是，导热筋III32的作用也是导热和腐蚀保护，具体原理不再赘述。

如图1和2所示，在一个实施例中，所述冷却管I1的外壁与所述收容部24的外壁之间连接有若干导热筋II7，所述导热筋II7沿所述收容部24的周向延伸；所述冷却管II2的外壁与所述缸体29的外壁之间连接有若干导热筋IV9，所述导热筋IV9沿所述缸体29的周向延伸。导热筋II7的作用一方面是进一步增强壳体22与冷却管I1之间的导热速度，另一方面则是提高冷却管I1与壳体22之间的连接强度。同理，导热筋IV9具有相同的作用。由图4和图5可以看出，导热筋II7与导热筋I27垂直连接，导热筋III32与导热筋IV9垂直连接。

在一个实施例中，所述收容部24、所述冷却管I1和所述导热筋I、II27、7均为一体成型；所述缸体29、所述冷却管II2和所述导热筋III、IV32、9均为一体成型。如此一来，热量可直接通过导热筋进行传导，提高了导热效率，另一方面也保证了连接强度。冷却管I1和冷却管II2均沿直线方向延伸，并且延伸方向分别与电机轴25的轴线、缸体29的轴线平行，降低了模具的设计难度和生产成本。需要说明的是，冷却管I1和冷却管II2也可沿具有一定较小弧度的曲线延伸，或者沿具有一定较小倾斜角度的直线延伸来解决本申请的技术问题，但这种设置方式会提高模具设计难度和生产成本，因此在更为高效且低廉的生产工艺出现之前，在综合考虑实际冷却效果和成本的情况下，优选沿直线且平行的方向设置为佳。

冷却水的流动路径可根据冷却管I1和冷却管II2的连接方式而确定，具体地：所述冷却管I1和所述冷却管II2采用如下方式连接：

如图1、图2和8所示，在一个实施例中，所述冷却管I1与所述冷却管II2一一对应相连后再顺次串接，使冷却水能够交错流经所述内部通道I3和所述内部通道II4后进入所述泵15内。需要说明的是，由于冷却管I1和冷却管II2的数量可以相同，且电机的壳体22和泵15的缸体29在轴向上相连，因此冷却管I1与冷却管II2可以在同轴相连形成一个完整的通道，然后若干通道再首尾相连即可形成一条完整的冷却水流动路径。由于相连的冷却管I1之间距离较远，因此冷却管I1之间采用连接管I17相连，冷却管I1之间相连的端部可加工成弯头I19以供连接管I17连接。弯头I19与连接管I17采用接头I33密封连接。同理，冷却管II2之间采用连接管II11相连，冷却管II2之间相连的端部可加工成弯头II18以供连接管II11连接。弯头II18与连接管II11采用接头II23密封连接。由于冷却管I1与冷却管II2之间距离较近，因此可以直接采用接头III8密封连接。接头I33、II23、III8均为软质密封件，例如橡胶件。内部流道I3和内部流道II4的截面均为圆形，因此接头I33、II23、III8的密封面也均为圆形，密封效果更佳且便于安装。通过上述连接方式连接后，其中一个冷却管I1的端部弯头I19可以通过进水接头13连接外接水管从而向流道内供水，而其中一个冷却管II2的端部弯头II18则通过出水接头34和连接管III16与泵15的泵进水口36相连，使流道内的水进入泵15内进行加压。这样连接可以使冷却水先冷却壳体22，然后冷却缸体29，最后进入泵15内。

在一个实施例中，冷却管I1的端部弯头I19可以通过出水接头34和连接管III16连接泵15的泵进水口36连接，冷却管II2的端部弯头II18则通过进水接头13连接外接水管。这样就使得冷却水先冷却缸体29，然后冷却壳体22，最后进入泵15内。

如图9所示，在一个实施例中，所述冷却管I1和所述冷却管II2分别顺次串接后再整体相连，使冷却水能够顺次流经所述内部通道I3和所述内部通道II4后进入所述泵15内。具体地，冷却管I1之间通过连接管I17顺次串接，冷却管II2之间通过连接管II11顺次串接，然后其中一个冷却管I1的端部通过连接管IV21连接一个冷却管II2的端部，另一个冷却管I1的端部与外接水管或泵进水口36相连，相应的，另一个冷却管II2的端部与泵进水口36或外接水管相连。

在一个实施例中，所述水冷电机28为稀土永磁无刷电机。

本发明还提供了一种清洗设备，包括喷枪和上述实施例中的电机泵单元20，电机泵单元20的泵出水口12通过高压水管与喷枪相连。

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 (12)

1.一种水冷电机（28），包括：

电机轴（25），

围绕所述电机轴（25）设置的铁芯（26），及

壳体（22），所述壳体（22）具有收纳所述铁芯（26）的收容部（24）；

其特征在于：

所述收容部（24）的外围远离所述收容部（24）的位置设有若干冷却管I（1），所述冷却管I（1）由所述收容部（24）的一端延伸至另一端，其内部设有供液体进出的内部通道I（3），所述冷却管I（1）的外壁与所述收容部（24）的外壁之间连接有导热筋I（27）。

2.一种水冷电机泵单元（20），包括：

电机，及

泵（15），所述电机与所述泵（15）相连以驱动其运行；

其特征在于：所述电机为如权利要求1所述的一种水冷电机（28）。

3.根据权利要求2所述的一种水冷电机泵单元（20），其特征在于：所述泵（15）包括缸体（29），所述缸体（29）与所述壳体（22）相连；所述缸体（29）的外围远离所述缸体（29）的位置设有若干冷却管II（2），所述冷却管II（2）由所述缸体（29）的一端延伸至另一端，其内部设有供液体进出的内部通道II（4），所述冷却管I、II（1、2）与所述泵（15）的进水口（36）相连；所述冷却管II（2）的外壁与所述缸体（29）的外壁之间连接有导热筋III（32）。

4.根据权利要求3所述的一种水冷电机泵单元（20），其特征在于：所述冷却管I（1）和所述冷却管II（2）均沿直线方向延伸，所述冷却管I（1）的延伸方向和所述导热筋I（27）的延伸方向均平行于所述电机轴（25）的轴线方向，所述冷却管II（2）的延伸方向和所述导热筋III（32）的延伸方向均平行于所述缸体（29）的轴线方向。

5.根据权利要求3所述的一种水冷电机泵单元（20），其特征在于：所述导热筋I（27）在所述电机轴（25）的径向上连接所述冷却管I（1）与所述收容部（24），所述导热筋I（27）的径向尺寸大于所述冷却管I（1）的壁厚；所述导热筋III（32）在所述缸体（29）的径向上连接所述冷却管II（2）与所述缸体（29），所述导热筋III（32）的径向尺寸大于所述冷却管II（2）的壁厚。

6.根据权利要求3所述的一种水冷电机泵单元（20），其特征在于：所述冷却管I（1）的外壁与所述收容部（24）的外壁之间连接有若干导热筋II（7），所述导热筋II（7）沿所述收容部（24）的周向延伸；所述冷却管II（2）的外壁与所述缸体（29）的外壁之间连接有若干导热筋IV（9），所述导热筋IV（9）沿所述缸体（29）的周向延伸。

7.根据权利要求6所述的一种水冷电机泵单元（20），其特征在于：所述收容部（24）、所述冷却管I（1）和所述导热筋I、II（27、7）均为一体成型；所述缸体（29）、所述冷却管II（2）和所述导热筋III、IV（32、9）均为一体成型。

8.根据权利要求3所述的一种水冷电机泵单元（20），其特征在于：所述冷却管I（1）和所述冷却管II（2）采用如下方式连接：

所述冷却管I（1）和所述冷却管II（2）分别顺次串接后再整体相连，使冷却水能够顺次流经所述内部通道I（3）和所述内部通道II（4）后进入所述泵（15）内；或

所述冷却管I（1）与所述冷却管II（2）一一对应相连后再顺次串接，使冷却水能够交错流经所述内部通道I（3）和所述内部通道II（4）后进入所述泵（15）内。

9.根据权利要求8所述的一种水冷电机泵单元（20），其特征在于：

当所述冷却管I（1）、所述冷却管II（2）两两连接的连接距离较近时，相连两部分之间通过密封接头相连，当连接距离较远时，相连两部分之间通过连接管相连。

10.根据权利要求3所述的一种水冷电机泵单元（20），其特征在于：所述冷却管I（1）和所述冷却管II（2）均为圆柱状管体，并且周向均布设置。

11.根据权利要求2所述的一种水冷电机泵单元（20），其特征在于：所述水冷电机（28）为稀土永磁无刷电机。

12.一种清洗设备，包括电机泵单元，其特征在于：所述电机泵单元为权利要求2所述的一种水冷电机泵单元（20）。

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