JP5920907B2 - 水冷電気モータ - Google Patents

Description

本発明は水冷電気モータに関し、特に高圧清掃機器のモータ・ポンプユニットに用いられる水冷電気モータに関する。

モータは、一般的に空気、水または他の冷却媒体により冷却される。水冷式は優れた冷却効果をモータに提供することにより、所定のコストで、より高い出力パワーを達成させ、或いは、少ない材料とより低いコストで、特定の出力を得ることができる。

空冷モータと比較して、水冷電気モータは雑音が少ない。従って、水冷電気モータは、各種の分野で比較的に高い経済的価値、及び実用的価値がある。

既存のモータ・ポンプユニットに用いられる水冷電気モータは、構造から幾つかのタイプに分類される。一つのタイプは、電気モータハウジングにおける型鋳造の際に、中空螺旋状アルミニウム管をモータハウジングに埋め込み、中空螺旋状アルミニウム管の中の水を循環させることにより、モータを冷却させる。しかし、構造的な複雑性及び製造コストが高いというデメリットがある。

もう一つのタイプは、公開番号ＣＮ２０１４５０３８４Ｕと公開番号ＣＮ２０１９３７３８２Ｕの中国特許に開示された、二重壁構造のアルミニウム円筒を用いたモータである。この構造において、防水リブは二つの円筒形壁の間に均等に配置され、各円筒の両端にカバーが提供され、カバーに水流溝が設置される。この構造は多数のパーツで構成されるため、構造的な複雑性及び高い製造コストの欠点が生じ、さらに、密封性が低いため、水が侵入しやすくなり、重大な危険が生じる可能性がある。

公開番号ＣＮ１０１６６３４８３Ａの中国特許に開示された構造において、プラスティックハウジングの内部に複数の射出成型されたリブが形成されることにより、プラスティックハウジングとモータ冷却ハウジングの間に“Ｚ”型の水流経路が形成される。この構造はシンプルであり、コストが比較的低い。しかし、プラスティックハウジングのモールドは、多数のインナーコア‐プル機構が必要とされるため、モールドの構造が複雑になり、射出成形工程における製造において故障が生じやすくなる。さらに、“Ｚ”型の経路は水流に対し、前進方向で多数回の１８０度回転をもたらすため、同じ断面積において水流量が低くなってしまう。

公開番号ＣＮ１０２５１０１５８Ａの中国特許において、螺旋状水流溝が採用された水冷電気モータが開示されている。図１に示すように、水冷電気モータ内側のハウジング２の外部円周表面には、複数の螺旋状水流溝２．０が形成され、外部円周表面の各末端に輪状の集水溝が形成される。ここで、片端が第一集水溝２．１であり、他端が第二集水溝２．２である。各螺旋状水流溝２．０は、モータの軸に沿い、等間隔で数回転巻かれ、両端の集水溝に接続される。二つの集水溝には、それぞれ二つの水分離板２．３が設置される。第一集水溝２．１は第一入水集水溝２．１１と第一出水集水溝２．１２に分離され、第二集水溝２．２は第二入水集水溝２．２１と第二出水集水溝２．２２に分離される。

第一入水集水溝２．１１と第二出水集水溝２．２２は連結され、さらに、それぞれモータの外側ハウジング１に配置された第一入水連結管２．１１’、と第二出水連結管２．２２’に接続され、第二入水集水溝２．２１と第一出水集水溝２．１２は連結され、それぞれ外側ハウジング１に配置された第二入水連結管２．２１’、と第一出水連結管２．１２’に接続され、外部水路に接続することにより、二つの入水通路と二つの出水通路を構成し、冷却水路を形成して、その結果、入水と出水はモータ軸に沿い、左右対称に流れることになる。

反対の水流動を達成するために、外側ハウジングの両側にそれぞれ二つ（合計四つ）の連結管が設置されるため、外側ハウジングが構造的に複雑になり、加工及び組立が困難となり、さらに、水漏れを引き起こしやすくなり、電機故障の高い危険性がある。また、伝熱の要求を満たすために、モータハウジングは金属材料により構成され、ネジが内側ハウジングに設置され、水分離板とモータハウジングが一体的に形成されるため、ハウジングを加圧鋳造のみにより製造できる。しかし、加圧鋳造により製造された製品は気孔が生じやすくなる、即ち、鋳物の構造が密集とはなっていない。気孔は、水を溝からモータ内部に流動させ、漏電と感電をもたらす結果になる。

従って、冷却効果が均一で、冷却効率が高いことを確保すると同時に、構造がシンプルで、製造性がよく、コストが低く、防水性がよく、安全性と信頼性がある水冷電気モータを提供することは当業者にとって、緊急の要請がある。

本発明は、従来のモータにおける構造的な複雑性、低い密封性、低い安全性、及び高いコストの問題を解決するために、水冷電気モータを提供する。
上記問題を解決するために、本発明は一種の水冷電気モータを提供するものであり、以下を有する：
少なくとも１つの固定子と１つのローターを収容するハウジングがあり、ハウジングは１つの底部、１つの側壁及び底部と反対側の１つの開口を有し、側壁は１つのフランジ、１つの外側ケーシングを有し、外側ケーシングはその内面に設置された２条ネジを有し、それにより、１つの入水通路と１つの出水通路を形成し、１つの入水口は、外側ケーシングに配置され、さらに、前記入水通路の第一端部に接続され、１つの出水口は、前記入水口と隣接し、外側ケーシングに配置され、さらに、前記出水通路の第二端部に接続され、入水通路の第二端部と出水通路の第一端部はフランジを通じて相互接続される。

１つの好ましい実施例において、前記モータは入水口に配置される隔水囲いを有し、隔水囲いが入水口を通り流れた水が、直接出水口に向けて流れることを防ぐ構成とする。

１つの好ましい実施例において、入水口は、隔水囲いが入水口に配置された状態において、隔水囲いが外側ケーシングに対して回転しないように設計される。

１つの好ましい実施例において、入水口と出水口は、外側ケーシングにおいてハウジングの開口に接近する側に設けられる。

１つの好ましい実施例において、水冷電気モータはさらに：
入水口が外部の入水管に接続される第一接続コネクタと、
外部の出水管に出水口を接続するための第二接続コネクタを有する。

１つの好ましい実施例において、ハウジングは開口に外向きの凸縁がある。

１つの好ましい実施例において、水冷電気モータはさらに：
外側ケーシングの第一端部とハウジングの間に設置される第一封止リングと、
外側ケーシングの第二端部とハウジングの間に設置される第二封止リングと、を有する。

１つの好ましい実施例において、ハウジングは金属材料から製造され、外側ケーシングはプラスチック材料から作られる。

１つの好ましい実施例において、ハウジングは一体の構造体にて構成される。

本発明は、従来の技術に比べて、以下の点で有利である。
本発明の水冷電気モータは、外側ケーシングの内面に２条ネジが設置されることにより、外側ケーシングとハウジングの間の二つの水流路を隔離させる。

ハウジングの側壁にフランジが設置されることにより、付加的な接続手段を採用せずに、二つの水流路を相互連結させ、大幅にモータの構造を単純化させた。

さらに、入水口と出水口が外側ケーシングの同じ側に配置されることにより、モータの構造をよりコンパクトにさせ、さらに、本発明におけるモータの構造は、ハウジングが金属板延伸形成プロセスで製造され、その製品が緻密であり、圧力鋳造プロセスの製品は気孔があるため、モータの中に水が浸透することを排除することができる。

本発明におけるモータの構造は、ネジが外側ケーシングに設置され、外側ケーシングがプラスチック成形プロセスで製造されるため、製造コストが大幅に減少される。

また、本発明の水冷電気モータは簡単な隔水囲いを採用することで、入水口を通り流れた水が、直接出水口に向けて流れることを防ぐのだけではなく、外側ケーシングモールドの構造が簡単になり、製造コストが大いに低減される。

従来の水冷電気モータハウジングの構造を示す図である。 本発明の水冷電気モータを採用したモータ・ポンプユニットの構造を示す図である。 図２の組立分解図である。 図２の断面図である。 図４の部分拡大図である。 本発明の一実施例における外側ケーシングの断面図である。 本発明の一実施例における水流通路を示す図である。

実施例の詳細な説明

本発明の目的、特徴および利点は、添付図面を参照し、本発明の実施例に対して、次の詳細な説明から明らかにされる。

本発明の実施例に対する説明を簡単で理解しやすくするために、本発明の添付図面が簡易化した形で提供され、必ずしも一定の割合で表しているわけではないことに留意すべきである。

本発明の水冷電気モータは、モータ・ポンプユニットに使用されるために特に好適である。図２〜図４は、本発明の水冷電気モータを採用したモータ・ポンプユニットを示す図である。

モータ・ポンプユニットは、互いに反対向きに設置されたハウジング１０と末端カバー２０を有し、ハウジング１０と末端カバー２０の間の空間に設置される固定子３０、回転子４０、及び二つの軸受５０を有する。

ここで、各軸受５０は回転子４０の両端に固定され、固定子３０の外部円周表面はハウジング１０の内面と締り嵌めされる。

ハウジング１０の側壁にはフランジ６４が配置され、ハウジング１０の中に設置された固定子３０を軸方向において定位させ、水冷電気モータの入水通路と出水通路を相互接続させる。

ハウジング１０の外部には外側ケーシング６０が設置され、ケーシング６０には互いに近傍に配置される入水口６１と出水口６２が設けられる。

外側ケーシング６０の内面にネジ６３が設けられ、ネジ６３の巻数はハウジング１０と外側ケーシング６０のサイズに応じて決められる。各巻ネジ６３は同一の底径を有し、ネジ６３により、ハウジング１０の外面と外側ケーシング６０の内面の間の出水通路８０を分離させる。

具体的には、外側ケーシング６０は、モールド鋳型における簡単な製作を確保するために、プラスチック材料により形成される。

ハウジング１０は、金属板延伸成形プロセスで形成され、コップの形状を有する。

ハウジング１０の開口端（コップの開口端）は末端カバー２０に固定され、軸受５０を配置するために、開口端の反対側の端部（コップの底端）に軸受室５１が設置される。

フランジ６４はハウジング１０の側壁を２つのセクションに分割し、開口に接近する第一セクションの外径は、底端に接近する第二セクションの外径より大きく、第一セクションの外径がネジ６３の底径とほぼ同等で、その結果、ネジ６３の底部を第一セクションの側壁に密接させる。

図２乃至図４に示すように、特に図５乃至図７に示すように１つの好ましい実施例において、外側ケーシング６０の内面に配置されるネジ６３は、２条ネジであり、外側ケーシング６０にある入水口６１と出水口６２は、ハウジング１０の開口に近接する位置に配置され、それぞれが２条ネジ６３により形成された、二つの水流通路の一端に接続され、二つの水流通路の他端はハウジング１０の側壁にあるフランジ６４を介して、相互接続される。つまり、２条ネジ６３は入水通路８１と出水通路８２を区切り、入水通路８１と出水通路８２は、フランジ６４により形成された接続通路８３のところで相互接続される。

第５図及び第７図に示される実施例においては、入水通路８１の末端は軸方向に沿って出水通路８２が開始する後方（図の右側）に位置する。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。他の実施例において、入水通路８１の末端は軸方向に沿って出水通路８２の開始の先方（即ち、出水通路８２の開始の位置が相互に交換される）とすることもでき、同様にフランジ６４により形成された接続通路８３を介して、入水通路８１と出水通路８２との接続が実現できる。

好ましくは、入水口６１を通り流れた水が、直接出水口６２に向けて流れることを防ぐために、入水口６１には隔水囲い６５が設置され、これにより、入水口６１に入った水流は隔水囲い６５の影響により、直接に出水口６２に向けて流れずに、入水通路８１へ導かれる。

水流は入水通路８１の方向に沿い、フランジ６４に至るまでに螺旋流として移動し、その後、出水通路８２の方向に沿い、螺旋流として移動して、最終的に出水口６２に向かって流れる。

好ましくは、隔水囲い６５が、外側ケーシング６０に対して回転するのを防ぐために、入水口６１の形状は規則的な円ではなく、隔水囲い６５の形状に合わせるものとされる。例えば、入水口６１のところに二つの回転停止フランジ６６が設置され、図６に示されるように、回転停止フランジ６６の形状は隔水囲い６５の形状に合わせることにより、隔水囲い６５を回転停止フランジ６６のところに置くと、隔水囲い６５の回転を防ぐことができる。

好ましくは、図２及び図３に示すように、入水口６１と出水口６２は、接続コネクタ７０により、それぞれ入水管７１及び出水管７２に接続される。具体的には、入水管７１、出水管７２はそれぞれ、第一コネクタ７０ａ及び第二コネクタ７０ｂに接続され、第三コネクタ７０ｃ、第四コネクタ７０ｄはそれぞれ、入水口６１及び出水口６２に接続されて、各接続点は第三封止リング６７により密封され、接続コネクタ７０により、水流の方向が調節される。

好ましくは、ハウジング１０と末端カバー２０との接触端部（所謂開口端）には、外向きの凸縁１１が設置され、具体的には、末端カバー２０、凸縁１１及び外側ケーシング６０には、それぞれに対応するネジ穴（図示しない）が設置され、末端カバー２０、ハウジング１０及び外側ケーシング６０はネジ穴に対応するネジピンにより、固定、接続される。

好ましくは、図３、図４及び図６、図７に図示するように、外側ケーシング６０とハウジング１０が相互連結される両端には、第一封止リング１２と第二封止リング１３が設置される。その結果、ハウジング１０と外側ケーシング６０の間に形成された水流が、入水口６１と出水口６２のみを介して外部に接続され、良好な封止効果が確保されることができる。

好ましくは、本発明は特に、高圧清掃機器のモータ・ポンプユニットの使用に適する。
図２及び図３に図示するように、モータの先端にポンプユニット９０が取り付けられ、本発明において、ポンプ自身の入水が、パイプ７１によりモータに導入され、モータを冷却した後に、パイプ７２を通し、ポンプの入口に入り、ポンプにより加圧された後に、出口９１から放出される。

このデザインは、モータ冷却に特別な給水及び、関連給水通路を確立するための部品を必要とすることなく、その結果、省資材を達成することができる。さらに、水冷が採用されるため、ファンを使用する方法より、少ない雑音が発生する。

要約すると、本発明の水冷電気モータは、外側ケーシング６０の内面に２条ネジ６３が設置されることにより、外側ケーシング６０とハウジング１０の間の二つの水流通路８１、８２を分離させ、ハウジング１０の側壁にフランジ６４が配置されることにより、付加的な接続手段を採用せずに、二つの水流通路８１、８２を相互連結させ、大幅にモータの構造を単純化させている。

さらに、入水口６１と出水口６２を外側ケーシング６０の同じ側に配置することにより，モータの構造をよりコンパクトにさせた。また、本発明の水冷電気モータは、簡単な隔水囲い６５を採用することにより、入水口６１を通り流れた水が、直接に出水口６２に向けて流れることを防ぐのだけではなく、外側ケーシング６０のモールド構造が簡単になり，製造コストが大いに減少される。

当業者は本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、種々の改変及び変更を行うことができることは明らかである。本発明は、そのような改変及び変更が本発明請求項の範囲又はその均等物の範囲に入る限り、そのような改変及び変更のすべてを含むものと解釈されることを意図している。

Claims (6)

1. 互いに反対向きに設置されたハウジングと末端カバーを有しており、
   前記ハウジングと前記末端カバーの間の空間に設置される固定子、回転子、及び二つの軸受を有しており、
   前記各軸受は前記回転子の両端に固定されており、前記固定子の外部円周表面は前記ハウジングの内面と締り嵌めされており、
   前記ハウジングの外部には、外側ケーシングが配置されており、
   前記外側ケーシングに入水口と出水口が設けられており、前記外側ケーシングの内面にネジが設置されており、
   前記ネジの底部は前記ハウジングの側壁に密接しており、
   水流通路が前記入水口、二つの隣接ネジ間の間隙、前記出水口により形成されており、
   前記外側ケーシングの内面に配置されるネジは、２条ネジであり、
   前記外側ケーシングにある入水口と出水口は、それぞれが２条ネジにより形成された、二つの水流通路の一端に接続されており、二つの水流通路の他端は前記ハウジングの側壁にあるフランジを介して相互接続されており、
   前記入水口に配置される隔水壁を有しており、前記隔水壁が円弧状であり、
   前記外側ケーシングの前記入水口に対応する箇所に回転停止フランジが設置されており、
   前記回転停止フランジの形状は前記隔水壁の形状に合わせられている、
   水冷電気モータ。
2. 前記入水口と前記出水口は、
   接続コネクタにより、それぞれ入水管及び出水管に接続される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の水冷電気モータ。
3. 前記ハウジングと前記末端カバーとの接触端部には、外向きの凸縁が設置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の水冷電気モータ。
4. 前記末端カバー、前記凸縁及び前記外側ケーシングには、それぞれに対応するネジ穴が設置される、
   ことを特徴とする請求項３に記載の水冷電気モータ。
5. 前記外側ケーシングと前記ハウジングが相互連結される両端には、第一封止リングと第二封止リングが設置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の水冷電気モータ。
6. 前記ハウジングは金属板が延伸されたものであり、前記外側ケーシングはプラスチック材料により形成されたものである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の水冷電気モータ。

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