KR100316609B1 - 펌프용 모터의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펌프용 모터의 냉각장치에 관하여 개시하며, 펌핑되는 액체(물)의 일부를 냉각매체로 사용함으로써 냉각효과를 효과를 높이고 소형화 및 저가격화를 실현시키기 위한 것이다. 본 발명에 의해 개시된 펌프용 모터의 냉각장치는, 모터하우징(11)을 순환하도록 모터 하우징(11)의 주벽에 매립 또는 부착되는 형태로 배관된 관체로서 그 관체의 양단부(42,43)가 펌프하우징(21)의 흡입구(22) 및 토출구(23)와 각각 연결되어, 펌프 작동시 펌핑되는 액체의 일부가 그 압력차이에 의하여 그 흡입측 단부(42)로 유입된 후 토출측 단부(43)를 통해 유출되어 그 모터하우징(11)을 냉각하도록 열교환하는 냉각수관(40)을 구비하여 된다. 이 구조는 종래의 공랭식과 달리 공기보다 밀도가 큰 액체(물)를 사용하므로 냉각효과가 월등한 동시에 구조가 간단하여 소형화 및 저가격화에 효과적이다.

Description

펌프용 모터의 냉각장치{COOLING SYSTEM OF MOTOR FOR PUMP}

본 발명은 펌프와 일체적으로 결합되는 모터를 냉각시키기 위한 펌프용 모터의 냉각장치에 관한 것으로서, 특히 펌프에 의해 펌핑되는 액체(물)를 냉각매체로 사용하는 수냉식 구조인 펌프용 모터의 냉각장치에 관한 것이다.

펌프와 일체적으로 결합되는 펌프용 모터에 있어서도, 일반 모터와 마찬가지로 그 운전시 고정자코일에서 발생되는 열에 의하여 과열되면 그만큼 손실이 커져서 효율이 떨어지고 동작특성이 나빠지는 것은 물론, 코일의 절연상태가 파괴되어 사고를 크게 일으킬 위험이 있다. 따라서 모터는 출력과 부하특성 등에 따라 일정온도 이상으로 과열되지 않도록 하는 적절한 냉각수단을 필요로 한다.

모터의 냉각에는 냉각매체에 따라 공기를 이용하는 공랭식과 물 등의 액체를 사용하는 수냉식이 있다. 공랭식은 또한 자연통풍형과 강제통풍형으로 구분된다. 공랭식은 자연통풍형보다 강제통풍형이 효과적이며, 또한 공랭식에 비하여 냉각율과 관련있는 밀도가 공기보다 큰 액체(물)를 사용하는 수냉식이 훨씬 효과적이다. 그런데 수냉식은 별도의 냉각매체인 액체를 다루기 위한 기구를 갖추어야 하므로, 공랭식에 비해 구조가 복잡하고 가격상승요인이 크므로 비경제적이며 중소형 모터에는 적합하지 않다. 따라서 종래 펌프용 모터에는 대부분 공랭식 냉각장치가 적용되고 있었다.

도 1은 공랭식 특히 강제통풍형 공랭식 냉각장치를 가지는 종래의 펌프용 모터를 보인 단면도이다. 도시된 바와 같이 펌프용 모터의 외관은 모터부(10)와 펌프부(20) 및 냉각장치부(30)의 세부분으로 이루어진다. 모터부(10)는 통상과 같이 원통형 모터하우징(11), 환상철심(13)에 코일(14)을 권선하여 되며 모터하우징(11) 내주면에 고착된 고정자(12), 원통형 철심(16)에 회전축(17)을 끼워 되며 고정자(12) 내측에 삽입되어 그 회전축(17)이 베어링(18)으로 지지되는 회전자(15)로 이루어진다. 펌프부(20)는 모터하우징(11) 전면에 결합되고 액체의 흡입구(22)와 토출구(23)를 가지는 펌프하우징(21), 이 펌프하우징(21)에 내장된 모터하우징(11)의 전면을 관통한 회전축(17) 선단부에 직결되어 그 흡입구(22)로부터 액체를 흡입한 후 토출구(23)로 토출하도록 회전작동되는 임펠러(24)로 이루어진다. 그리고 냉각장치부(30)는 모터하우징(11) 후면을 관통하는 회전축(17) 후단부에 직결되어 송풍하도록 회전되는 팬(31)과 이 팬(31) 주위에 씌워진 팬덮개(32)로 이루어진다.

즉, 전원이 인가되어 모터부(10)의 회전자(15)가 회전되면 회전축(17) 선단부에 직결된 임펠러(24)가 회전되어 펌프부(20)가 액체를 펌핑하도록 작동되는데, 이와 동시에 그 회전축(17) 후단부에 직결된 냉각장치부(30)의 팬(31)을 회전시켜서 구멍(33)을 통해 모터하우징(11)의 외주면 주위로 송풍되게 함으로써, 고정자 코일(14)에서 발열하여 복사 및 환상철심(13)을 통해 모터하우징(11)으로 전도되는 열기를 식혀주도록 된 것이다.

상기한 바와 같이 종래의 공랭식 냉각장치는 펌프의 작동과는 무관하게 단순히 결합되는 것으로서, 전체 부피를 증가시키고 또한 냉각매체로 밀도가 낮은 공기를 사용하므로 그 냉각효율도 미약하다. 더욱이 기온이 상승하거나 주변에 발열체가 함께 설치되는 등 주변온도가 높은 경우에 그 냉각효율을 더욱 낮아질 것이다.

따라서 종래의 냉각장치로 만족할 만한 냉각효과를 얻기 위해서는 팬의 직경을 크게 설계하는 등, 펌프의 소요동력에 비하여 펌프용 모터가 필요이상으로 크게 설계되어야 하므로, 소형화가 어렵고 가격상승 요인이 커지는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 종래의 공랭식 냉각장치보다 훨씬 효과적인 수냉식을 적용하되, 기존 수냉식보다는 물론 전술한 공랭식보다도 간단하여 펌프용 모터의 효과적인 냉각과 함께 소형화 및 저가격화를 실현시킬 수 있는 펌프용 모터의 냉각장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 기온 등 주변온도의 변화에 관계없이 최적의 냉각효율을 유지할 수 있는 펌프용 모터의 냉각장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 공랭식 펌프용 모터를 보인 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 수냉식 펌프용 모터를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 수냉식 펌프용 모터에 사용되는 하우징을 도시한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 모터부 11 : 모터하우징

20 : 펌프부 21 : 펌프하우징

22 : 흡입구 23 : 토출구

40 : 냉각수관 41 : 코일부

42,43 : 단부

상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 별도의 냉각매체를 사용하지 않고 펌프부에서 펌핑되는 액체(물)를, 특히 별도의 순환작동기구를 구비하지 않고 펌프작동시 그 흡입측과 토출측 사이에 나타나는 압력차이로 순환시킬 수 있는 구조로 하여 모터하우징의 냉각에 이용하는 것이다.

이에 따라 제공되는 본 발명에 따른 펌프용 모터의 냉각장치는, 모터하우징을 순환하도록 모터 하우징의 주벽에 매립 또는 부착되는 형태로 배관된 관체로서 그 관체의 양단부가 펌프하우징의 흡입측 및 토출측 개구와 각각 연결되어, 펌프 작동시 펌핑되는 액체의 일부가 그 압력차이에 의하여 그 흡입측 단부로 유입된 후 토출측 단부를 통해 유출되어 그 모터하우징을 냉각하도록 열교환하는 냉각수관을 구비하는데 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면 우선 냉각매체로서 공기보다 밀도가 큰 액체(물)를 사용하므로 냉각효과를 월등하게 향상시킬 수 있을 것이다. 뿐만 아니라 종래의 공랭식 구조에서 사용되던 팬과 팬커버를 배제하는 대신 코일형 냉각수관을 구비하면 되므로 구조가 간단해지므로 그만큼 소형화 및 저가격화할 수 있는 것이다.

이하 첨부된 도면 도 2 및 도 3을 참조하여 바람직한 실시예를 설명한다. 편의상 도 2 및 도 3에는 종래의 도 1과 대응되는 부분에 대하여 동일한 참조번호가 부여되었다.

도 2는 본 발명이 적용된 개선된 수냉식 냉각장치를 갖는 펌프용 모터로서, 모터부(10)와 펌프부(20)로 구분될 수 있다. 통상과 같이 모터부(10)는 모터하우징(11), 고정자(12)를 구성하는 환상철심(13)과 코일(14), 회전자(15)를 구성하는 원통형 철심(16)과 회전축(17), 그리고 베어링(18) 등으로 이루어지며, 펌프부(20)는 흡입구(22)와 토출구(23)를 가지는 펌프하우징(21) 및 회전축(17)에 직결된 임펠러(24)로 이루어진다. 한편, 본 발명에 따라 기존 공랭식 냉각장치가 제거된 대신 냉각수관(40)이 구비되어 있다.

냉각수관(40)은 비교적 직경이 가늘고 열전달 특성이 좋은 동이나 알루미늄 등의 금속관을 사용하여, 도 3에 도시된 바와 같이 원통모양으로 감은 코일부(41)를 갖도록 제작하고, 그 코일부(41)를 모터하우징(11)의 주벽에 직접 매립하여 대체로 모터하우징(11)의 전 영역을 순환하는 형태로 배관하였다. 이와같이 배관함에 있어서는 소정의 성형프레임을 이용하여 모터하우징(11) 제작용 금형내에 그 냉각수관의 코일부(41)를 인서트한 상태로 그 모터하우징(11)을 제작함으로써 가능하였다. 코일부(41)의 양측 단부(42,43)를 모터하우징(41)의 한쪽 측부를 관통하여 외부로 돌출시켰다. 그리고 돌출된 양측 단부(42,43)중 일측 단부(42)를 도 2에서 보는 바와 같이 펌프하우징(21)의 흡입구(22) 측부에 관통시키고 그 타측 단부(43)를 토출구(23) 측부에 관통시켜 연결하였다.

여건에 따라서는 상기한 코일부(41)와 단부(42,43)를 단일체로 하지 않고 별도의 연결관을 사용함으로써 기술적 어려움을 극복할 수 있을 것이다.

또한 도면으로 예시하지는 않았으나, 냉각수관(40)의 코일부(41)를 모터하우징(11)의 주벽에 매립하지 않고 그 내측 및/또는 외측 주면상에 밀착시킨 형태로 배관하여 충분한 냉각효과를 얻을 수 있을 것이다.

이와같이 실시된 본 발명에 따른 펌프용 모터의 냉각장치에 의하면, 펌프작동시 임펠러(24) 회전에 의해 도 2에 굵은 화살표로 표시한 바와 같이 액체(물)가 펌프하우징(21)의 흡입구(22)로 흡입된 후 그 토출구(23)로 토출된다. 이때 수리적으로 그 흡입구(22)측 압력보다는 토출구(23)측 압력이 크게 작용하게 되며, 이에 따라 흡입구(22)측과 토출구(23)측에 각각 연결된 냉각수관(40)의 양측 단부(42,23) 사이에 압력의 차이가 발생한다. 수리적으로 액체(물)는 압력이 낮은 측에서 높은 측으로 유동되어진다. 따라서 펌프하우징(21)의 흡입구(22)로 흡입되어지는 액체의 일부는 도 2에 가는 화살표로 표시한 바와 같이 냉각수관(40)의 일측(흡입측) 단부(42)로 유입되어 코일부(41)를 순환하게 되고 타측(토출측) 단부(43)를 통해 유출되어진다.

이와같이 펌프작동시에 펌핑되는 액체의 일부가 자동적으로 냉각수관(40)을 순환하게 되며, 그 순환하는 동안 모터하우징(11)과의 열교환이 이루어지는 것이다. 따라서 펌핑되는 액체의 온도가 모터하우징(11)의 온도보다 낮은 경우에 그 모터하우징(11)이 냉각되어짐은 물론이다.

뿐만 아니라 냉각매체로서 냉각수관(40)을 반복적으로 순환하지 않고 계속하여 새로이 펌핑되는 액체가 순환하게 됨은 물론, 액체는 기온 등 주변온도변화에 크게 영향받지 아니하고 대체로 일정한 온도로 유지되므로 항상 최적의 냉각상태를 유지할 수 있는 것이다.

이상의 실시예를 통하여 설명된 바와 같이 본 발명은 냉각매체로서 공기보다 밀도가 큰 액체(물)를 사용하므로 냉각효과를 월등하게 향상시키는 동시에 종래의 공랭식보다도 간단한 구조의 수냉식 냉각장치를 제공한다.

따라서 본 발명은 펌프용 모터의 냉각효과를 높여서 효율 및 특성을 향상시키는데 효과적이며, 또한 구조가 간단하여 소형화 및 저가격화하는 데에도 효과적이다.

Claims (1)

1. 동력을 발생하는 모터의 하우징에 그 동력을 받아서 액체를 흡입하여 토출하도록 작동되는 펌프의 하우징이 결합된 펌프용 모터에 있어서,

   상기 모터의 하우징의 주벽에 매립 또는 부착되는 형태로 순환하도록 배관된 관체로서 그 관체의 양단부가 상기 펌프하우징의 흡입측 및 토출측 개구와 각각 연결되어, 펌프 작동시에 그 펌핑되는 액체의 일부가 압력차이에 의하여 그 흡입측 단부로 유입된 후 토출측 단부를 통해 유출되어 상기 모터하우징을 냉각하도록 열교환하는 냉각수관이 구비된 것을 특징으로 하는 펌프용 모터의 냉각장치.