KR100792676B1 - Ｂｌｄｃ 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 BLDC(brushless direct current) 펌프에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 모터를 작동시키는 회로부에는 우발적 또는 예기치 못한 서지 전압등이 유입되어 회로소자 또는 모터가 고장나는 경우가 발생되는데, 이러한 서지 전압(즉, 노이즈)을 충분히 제거하여 회로소자 또는 모터가 고장나거나 모터가 오동작하는 것을 최소화하고, 특히 고정자에 둘러싸인 종동마그넷과 흡입 배출력을 발생시키는 임펠러의 결합구조에 있어 PPS(poly(phenylene sulfide)) 소재로 이루어진 마그넷이 소재의 특성(약한 내충격성 및 낮은 인장력)으로 인하여 임펠러와의 사출 성형 결합시 성형압력으로 인하여 크랙 등의 파손이 발생하게 되는데, 이를 해결하고자 인서트 성형법을 사용할 경우 1차 가공에 이은 2차 가공법을 사용하여 연결하거나 별도의 공정으로 접착제나 초음파 융착 공정 등의 방법을 사용하여 마그넷과 임펠러를 결합시키는 방식을 사용하고 있는데, 이러한 개선책은 PPS 소재의 마그넷이 갖는 내충격성의 결함은 해소할 수 있을지 모르나 생산성이 저하되고 제조단가가 상승되는 문제점이 발생되는바, 본 발명에서는 한번에 인서트 사출이 가능하도록 하기 위하여 임펠러와 종동마그넷의 결합 구조를 개선하였다.

본 발명에 따른 ＢＬＤＣ 펌프는 임펠러가 구비된 구동마그넷과 종동마그넷을 포함하여 이루어진 모터; 상기 모터를 감싸는 하우징; 상기 하우징의 전면을 덮어 상기 임펠러를 감싸고, 유체 흡입구와 배출구가 구비되어 있는 펌프하우징; 상기 모터의 작동을 컨트롤하는 회로부;를 포함하여 이루어진다.

펌프, BLDC, 모터, 회전속도, 리플제거, 마그넷, 임펠러, 공회전방지, 브라켓, 보강리브

Description

ＢＬＤＣ 펌프{BLDC PUMP}

도 1은 본 발명에 따른 회로부의 회로도,

도 2a는 본 발명에 따른 펌프의 부분 절개 측면도,

도 2b는 본 발명에 따른 펌프의 정면도,

도 2c는 본 발명에 따른 펌프의 배면도,

도 3는 본 발명에 따른 펌프의 종동마그넷과 임펠러의 결합관계를 도시한 도면들,

도 4은 종래 펌프의 종동마그넷과 임펠러의 결합관계를 도시한 도면들이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

P: 펌프 10: 모터하우징

11; 수용홈 13: 결합돌기

15: 전원접속부 20: 펌프하우징

21A: 흡입구 21B: 배출구

21a: 보강살 23: 대응결합돌기

25A,25B,25C: 장착브라켓 25a,25b,25c: 보강리브

30: 종동마그넷 31: 중공부

33: 환홈 35: 공회전방지홈

40: 임펠러 41: 메인디스크

41a: 블레이드 43,45: 이탈방지부재

44: 연결부 46: 베어링 고정부

47: 베어링 50: 제어부

61: 홀센서 62: 전원공급부

63: 모터전원부 64: 회전속도조절부

65: 회전속도계측부 66: 발진주파수설정부

67: 과전류방지부

본 발명은 BLDC(brushless direct current) 펌프에 관한 것으로,

보다 구체적으로는 모터를 작동시키는 회로부에는 우발적 또는 예기치 못한 서지 전압등이 유입되어 회로소자 또는 모터가 고장나는 경우가 발생되는데, 이러한 서지 전압(즉, 노이즈)을 충분히 제거하여 회로소자 또는 모터가 고장나거나 모터가 오동작하는 것을 최소화하였다. 또한,

특히 고정자에 둘러싸인 종동마그넷과 흡입 배출력을 발생시키는 임펠러의 결합구조에 있어 PPS(poly(phenylene sulfide)) 소재로 이루어진 마그넷이 소재의 특성(약한 내충격성 및 낮은 인장력)으로 인하여 임펠러와의 사출 성형 결합시 성형압력으로 인하여 크랙 등의 파손이 발생하게 되는데, 이를 해결하고자

인서트 성형법을 사용할 경우 1차 가공에 이은 2차 가공법을 사용하여 연결하거나

별도의 공정으로 접착제나 초음파 융착 공정 등의 방법을 사용하여 마그넷과 임펠러를 결합시키는 방식을 사용하고 있는데,

이러한 개선책은 PPS 소재의 마그넷이 갖는 내충격성의 결함은 해소할 수 있을지 모르나 생산성이 저하되고 제조단가가 상승되는 문제점이 발생되는바,

본 발명에서는 한번에 인서트 사출이 가능하도록 하기 위하여 임펠러와 종동마그넷의 결합 구조를 개선하였다.

일반적으로 BLDC 펌프는 모터의 원리와 같이 자기장 변화에 따라 고정자와 회전자의 상호 작용으로 회전력을 얻고, 상기 회전자의 회전력을 전달받아 임펠러가 흡입력과 배출 압력을 발생시켜 유체의 강제적인 움직임을 일으키게 된다.

이러한 펌프의 구성 중 도 4에는 종래 펌프에서 회전자를 이루는 종동마그넷과 임펠러의 결합구조가 도시되어 있는데,

(A)는 다수의 블레이드(141a)를 갖는 임펠러(140)의 메인디스크(141)에 대한 정면도를 도시한 것이며,

(C)는 상기 임펠러(140)와 종동마그넷(130)의 결합체에 대한 배면도이며,

(B)는 (C)에서 S3-S3선을 따라 절개한 임펠러(140)와 종동마그넷(130)의 결합체에 대한 단면도로써, 원통형인 상기 종동마그넷(130)은 단면 표시를 하지 않았다.

최근 상기 종동마그넷(130)의 재료로는 PPS(poly(phenylene sulfide))가 각광받고 있는데,

PPS는 흑갈색의 매우 단단한 열가소성수지로써 주로 유리섬유와 복합시켜 FRTP로써 사용되기도 하며,

그 성형품은 폴리아미드, 4불화에틸렌에 비길 만한 내열성을 가지며 열변형 온도는 250℃ 이상(ASTM 하중 18.6kg)이고 난연성도 우수하며, 또 강도강성도 매우 높아 굴절강도 2300kg/㎠, 굴절탄성률 22만kg/㎠ 정도의 의 재료도 얻을 수 있고,

내약품성은 거의 모든 유기용매에 침식되지 않고 산화성인 산에는 고온일 때만 침식을 받으며 내열수성도 매우 높고,

특히 무기질과의 친화성이 좋으므로 유리섬유 외에도 카본섬유, 2황화 몰리브덴, Graphite, PTFE 등과 블렌드에서 고도의 접동재료, 금속에 비길만한 고강성재료가 만들어지는데,

그러므로 모터나 펌프의 회전자로 사용되도록 자성체 분말과 혼합하여 제조하는 종동마그넷의 재료로 선택되고 있다.

도 4에서, 상기 임펠러(140)는

블레이드(141a)를 갖는 메인디스크(141)와,

상기 메인디스크(141)와 연결되어 있고 역시 디스크 형태의 제1이탈방지부재(143),

상기 제1이탈방지부재(143)와 함께 상기 종동마그넷(130)의 전후 양단을 감싸는 제2이탈방지부재(145), 그리고

상기 제1 및 제2 이탈방지부재(143)(145)를 연결하는 연결부(144)를 포함하여 이루어진다.

상기 연결부(144)는 상기 종동마그넷(130)의 중공부 내면에 접하는 원통형태이고,

내부에 베어링(147) 장착을 위한 베어링 고정부(146)가 형성되어 있다.

이러한 [종동마그넷(130)-임펠러(140) 결합체]에서 회전력의 전달을 위하여 상호 공회전이 방지되어야 하는데,

이를 위하여 상기마그넷(130)의 중공부 내주면에 전후 길이??향으로 대칭된 두 공회전방지홈(135)을 형성하고,

사출성형시 금형에 이미 제조된 종동마그넷(130)을 인서트 하고 사출을 진행하면,

통상 일명 Noryl 소재(Modified polyphenylene oxide(MPPO))로 이루어진 임펠러(140)의 원통형 연결부(144)에 상기 마그넷(130)의 공회전방지홈(135)에 대응 되는 공회전방지돌기(145a)가 형성되게 되며,

또 상기 종동마그넷(130)의 후단부 환홈(133)에 대응되는 위치에 고리형의 제2이탈방지부재(145)가 형성되는데,

사출성형과정에서 조밀하게 사출물이 채워질 수 있도록 압력을 가하게 되므로,

낮은 내충격성 특성을 갖는 PPS 소재 마그넷(130)에 크랙이 발생할 수 있다.

이러한 문제는 만약 상기 마그넷(130)의 중공부에 홈 형태가 아닌 돌기 형태의 공회전방지부재를 형성하더라도

상기 마그넷이 전체적으로 불균일한 두께를 갖게 됨으로 인하여

사출압력에 의하여 상기 마그넷의 중공부 내부에서 외부 쪽으로 가해지는 스트레스에 대하여 어쩔 수 없이 취약한 부분이 발생되고

빈도와 정도의 차이는 있으나 역시 크랙이 발생되는 것을 발견하게 되었다.

이러한 PPS 소재 특성으로 인한 마그넷(130)의 파손을 방지하고자, 해결책의 일환으로

1차적으로 상기 임펠러(140) 형성을 위한 성형물을 상기 마그넷(130)의 중공부 내측뿐 아니라 외측까지 도포 성형한 후, 2차적으로 외측 사출물을 후가가공하는 방식으로 제조하거나

임펠러를 별도로 성형하여 마그넷과 접착하거나 초음파 융착하는 방식을 채용하고 있다.

그럼에도 상기 개선책들은 PPS 소재의 마그넷이 갖는 내충격성의 결함은 해소할 수 있을지 모르나 생산성이 저하되고 제조단가가 상승되는 문제점이 안고 있다.

본 발명은 노이즈에 강하고, 동작 신뢰도가 높은 회로부를 갖는 BLDC 펌프를 제공함을 목적으로 하고, 또한

본 발명은 종래 BLDC 펌프에서 [종동마그넷-임펠러 결합체]의 제조 방법이 갖는 상기 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것이다.

이에 본 발명은 한번의 인서트 사출로 [종동마그넷-임펠러 결합체]가 성형되면서도 마그넷 파손 문제가 없고 종동마그넷과 임펠러 상호간의 공회전이 방지될 수 있는 암(雌) 또는 수(雄) 공회전방지 결합구조를 갖는 BLDC 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 펌프가 사용되는 장치나 특정 장소에 펌프를 용이하게 장착하기 위하여 별도의 장착부재를 사용하는 것이 아니라 일체형의 브라켓을 도입하고, 또 재료 절감 효과와 강도 보장을 동시에 충족시키기 위하여 상기 브라켓에 보강리브를 도입하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 상기 종동마그넷의 중공부 내면에 배열되어 상기 종동마그넷의 전후 양단에 접하는 제1 및 제2 이탈방지부재를 잇는 연결부를 상기 마그넷의 중공부 내주면 일부와 접하는 막대형태가 되도록 하여 재료절감효과를 얻고,

아울러 본 발명은 상기 암(雌) 또는 수(雄) 공회전방지부와 상기 막대형 연결부는 서로 엇갈린 위치에 배열되도록 하여 사출 성형압력의 분산효과를 얻을 수 있도록 한 BLDC 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 ＢＬＤＣ 펌프는 임펠러가 구비된 구동마그넷과 종동마그넷을 포함하여 이루어진 모터; 상기 모터를 감싸는 하우징; 상기 하우징의 전면을 덮어 상기 임펠러를 감싸고, 유체 흡입구와 배출구가 구비되어 있는 펌프하우징; 상기 모터의 작동을 컨트롤하는 회로부;를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 회로부는 상기 모터를 작동시키고 그 회전속도를 조절하는 IC칩 형태의 제어부와, 상기 모터의 종동마그넷에 대한 구동마그넷의 상대적 회전위치를 감지하고 이를 상기 제어부로 전송하는 마그넷위치감지 홀센서와, 리플제거를 위한 캐패시터가 출력단에 연결되어 있고 상기 제어부를 위한 전원을 공급하는 전원공급부와, 리플제거를 위한 캐패시터가 출력단에 연결되어 있고 상기 모터의 작동을 위한 전원을 상기 제어부로 전송하는 모터전원부와, 리플제거를 위한 저항 및 커패시터가 출력단에 연결되어 있고 상기 제어부로 회전속도지령신호를 전송하는 회전속도조절부와, 입력단에 오픈콜렉터트랜지스터가 연결되어 있고 상기 제어부로부터 상기 모터의 회전속도신호를 전송받아 계측하는 회전속도계측부를 포함하여 이루어 진 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 ＢＬＤＣ 펌프는 장착편리성을 향상시키기 위하여 상기 펌프하우징에 복수의 장착브라켓을 도입하고,

나아가 상기 각 장착브라켓에는 보강리브를 형성하는 것이 재료 절감과 강도 보장 측면에서 바람직하다.

또 본 발명에 따른 ＢＬＤＣ 펌프는 재료절감효과를 위하여 상기 임펠러의 연결부가 상기 종동마그넷의 중공부 내면 일부와 접하는 복수의 연결막대 형태가 되도록 하고,

아울러 상기 임펠러의 막대형 연결부와 상기 임펠러의 공회전방지부는 상호 엇갈린 위치에 배열되어 있으면서도,

상기 임펠러의 연결부와 상기 공회전방지부는 각각 대칭 형태로 형성되어 있도록 하여 사출 성형압력의 분산효과를 얻을 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

마지막으로 본 발명에 따른 ＢＬＤＣ 펌프는 상기 종동마그넷과 상기 임펠러 각각의 공회전방지부 사이의 빈틈없는 맞물림을 위하여 [종동마그넷-임펠러 결합체] 성형시 임펠러를 위한 합성수지가 투입되는 방향인 제2이탈방지부재 쪽에 공회전방지부가 형성되도록 하여

상기 종동마그넷의 공회전방지부는 상기 중공부 후단부 둘레에 형성되어 있 고, 상기 임펠러의 공회전방지부는 이탈방지돌기는 제2이탈방지부재와 연결되어 있는 형태로 하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

우선, 본 발명에 따른 회로부를 도시한 도1을 참조하여 설명한다.

상기 제어부(50)는 입력되는 전원과 신호(모터 회전속도 지령신호, 종동마그넷의 위치신호 등)에 의해 모터를 작동시키고, 그 회전속도를 제어한다. 본 발명에 사용된 상기 제어부(50)는 일본의 히타치회사의 ECN30204 제품으로 IC칩 형태이다.

상기 제어부(50)의 출력단(MU,MV,MW)은 모터의 구동마그넷에 연결되어 3상전원을 공급하고, 3상전원을 공급받은 구동마그넷에는 자기력이 발생되어 종동마그넷(30)을 회전시키게 된다. 여기서 3상전원은 출력단소자인 6개의 IGBT(T1~T6)가 출력한다. 그리고 상기 6개 IGBT(T1~T6)의 온,오프 동작(즉, 상전환 동작)은 홀센서(61:HU,HV,HW)가 전송하는 종동마그넷(30)의 위치신호와 회전속도조절부(64)에서 전송되는 모터회전속도지령신호를 수신한 삼상분배기(51)에 의해 제어된다.

상기 모터위치감지 홀센서(61)는 모터의 종동마그넷(30)이 회전함에 따라 발생되는 자력을 검출함으로서 종동마그넷(30)의 회전위치를 감지하고, 이를 제어부(50)로 전송한다. 그리고 제어부(50)의 회전수검출기(52)는 상기 홀센서(61)의 입력신호를 펄스형태의 신호로 가공하여 출력을 한다. 이 회전수검출기(52)가 출력하는 펄스의 주파수를 측정함으로서 모터의 회전수를 알 수 있다.

상기 전원공급부(62)는 상기 제어부(50)를 구동시키기 위한 직류전압을 공급하는데, 펌프 외부에서 직류전압을 출력하는 배터리, SMPS, 컨버터 등과 전기적 연결을 위한 잭일 수 있고, 외부에서 공급되는 (직류 또는 교류)전압을 승압 또는 강압하고 정전압화하여 출력하는 컨버터, 레귤레이터 등 일수 있다. 이 전원공급부(62)가 출력하는 전압은 15V이고, 그 출력단에는 서지전압 등에 의한 리플을 제거하기 위한 캐패시터(C1,C2)가 병렬로 연결되어 있다. 그리고 상기 전원공급부(62)의 출력전압은 제어부(50)의 내부전원공급기(53)로 입력되고, 상기 내부전원공급기(53)는 입력되는 전압을 7.5V로 강압하고 이를 홀센서(61)와 제어부(50)의 삼상분배기(51), 회전수검출기(52), 삼각파발생기(54) 등에 공급한다. 그리고 상기 내부전원공급기의 출력단에는 출력전압의 발진을 방지하기 위하여 캐패시터(C3,C4,C5)와 저항(R1,R2,R3)이 연결된다.

상기 모터전원부(63)는 모터를 회전시키기 위한 전원을 제어부(50)로 공급한다. 보다 구체적으로는 제어부(50)의 출력소자(T1~T6)인 IGBT의 콜렉터에 전원을 공급함으로서 모터를 구동시킨다. 모터전원부(63) 또한 서지전압 등에 의한 출력전압의 리플을 제거하기 위한 캐패시터(C6)가 출력단에 병렬로 연결된다. 모터전원부(63)는 282V의 직류전압을 출력하며, 전원공급부(62)와 같이 잭이나 컨버터 등 일수 있다.

상기 회전속도조절부(64)는 모터의 회전속도를 조절하는 회전속도지령신호를 제어부(50)로 전송한다. 상기 회전속도지령신호는 직류전압의 레벨이며, 이 전압레벨은 스위치에 의해 조절된다. 본 발명에서는 회전속도조절부(64)에서 출력하는 직류전압의 레벨이 저압(예, 2.5V)일때 모터의 회전속도는 느리고, 고압(예, 5.5V)일때 모터의 회전속도는 빠르다. 회전속도조절부(64) 역시 서지전압 등에 의한 출력전압의 리플을 제거하기 위해 출력단에 저항(R4)이 직렬로 연결되고, 캐패시터(C7)가 병렬로 연결된다.

상기 회전속도계측부(65)는 상기 제어부(50)의 회전수검출기로부터 입력되는 펄스신호의 주파수를 계측하여 모터의 회전수(rpm)를 측정한다. 회전속도계측부(65)의 입력단에는 오픈콜렉터트랜지스터(Tr)가 연결된다. 이 오픈콜렉터트랜지스터(Tr)의 베이스단자는 제어부(50)의 회전수검출기(52)에 연결되고, 이미터단자는 회전속도계측부(65)에 연결되어 있어, 콜렉터단자에 전원공급부(62)의 출력전압이 인가되어야 회전수검출기(52)의 펄스신호가 회전속도계측부(65)로 전송된다.

그리고 제어부(50)의 삼각파발생기(54)에는 저항(R5)과 캐패시터(C8)로 구성된 발진주파수설정부(66)가 연결된다. 이 발진주파수설정부(66)의 저항값과 캐패시터값에 의해 상기 삼각파발생기(54)가 출력하는 삼각파의 주파수가 결정된다.

그리고 상기 삼각파발생기(54)의 삼각파는 제어부(50) 비교기(55)의 -단자로 입력되고, 상기 회전속도조절부(64)의 회전속도지령신호는 비교기(55)의 +단자로 입력된다. 상기 비교기(55)는 입력되는 두 전압신호를 비교하여 PWM신호를 생성하여 3상분배기로 출력한다.

이상에서 알 수 있는 바와 같이 상기 발진주파수설정부(66)에 의해 PWM신호의 주파수가 결정되고, 상기 회전속도조절부(64)에 의해 PWM신호의 듀티비가 결정된다.

그리고 제어부(50)의 출력소자(T1~T6) IGBT의 이미터단자에는 과전류방지부(67)가 연결된다. 상기 과전류방지부(67)는 모터로 출력되는 전류를 감지하는 저항(R6,R7)과, 상기 저항(R6,R7)에 유도된 전압의 리플을 제거하여 제어부(50)의 과전류방지용 비교기(56)의 +단자로 출력하는 저항(R8) 및 커패시터(C9)로 이루어진다. 그리고 상기 비교기(56)의 -단자에는 기준전압(Vr)이 인가된다. 이와 같은 구성에 의해 모터로 과전류가 유입되는 경우 과전류방지부(67)의 저항(R6,R7)이 이를 감지하여 비교기(56)로 전송하고, 비교기(56)는 유입된 전압이 기준전압(Vr)보다 크면(즉, 모터에 과전류가 유입되면) 3상분배기(51)로 신호를 전송하고, 3상분배기(51)는 하암드라이버(58)를 통해 하암 IGBT(T4,T5,T6)를 오프함으로서 모터에 과전류가 유입되는 것을 방지한다.

그리고 제어부(50)의 상암드라이버(57)에는 출력소자도통부(68)가 연결된다. 상기 출력소자도통부(68)는 다이오드(D1,D2) 및 캐패시터(C10,C11)로 이루어지고, 상기 캐패시터(C10,C11)가 방전하는 전압은 상암드라이버(57)의 구동전원이 되어 출력소자(T1,T2,T3) IGBT의 게이트단자로 인가되어 출력소자를 도통시킨다.

이하에서는 도2 및 도3을 참조하면 본 발명에 따른 BLDC 펌프를 설명한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

아울러 종래 [종동마그넷-임펠러 결합체]를 도시한 도 4에서는 각 구성요소에 대한 참조부호를 100의 자리수로 지칭하였고, 본 발명에 따른 펌프와 관련된 도 3에서는 같은 구성요소를 10의 자리수로 지칭한 것을 확인할 수 있다.

본 발명에 따른 펌프(P)를 설명함에 있어 방향 기준을 도 2a 및 도 3를 참고하여 특정하면,

도 2a에서 모터하우징(10)에 결합된 펌프하우징(20)쪽,

즉 도 3의 [종동마그넷(30)-임펠러(40) 결합체]에서 임펠러(40)의 메인디스크(41) 쪽을 전방으로 정하고, 임펠러의 제2이탈방지부재(45) 쪽을 후방으로 정한다.

참고로 [종동마그넷-임펠러 결합체]의 인서트 사출 성형시 임펠러를 위한 합성수지를 투입하는 쪽이 상기 제2탈방지부재(45) 방향으로, 후방에 해당된다.

도 2a는 본 발명에 따른 펌프의 부분 절개 측면도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 펌프의 정면도이며, 도 2c는 본 발명에 따른 펌프의 배면도이고,

도 3는 본 발명에 따른 펌프의 종동마그넷과 임펠러의 결합관계를 도시한 도면들인데,

먼저 (A)는 다수의 블레이드(41a)를 갖는 임펠러(40)의 메인디스크(41)에 대한 정면도를 도시한 것이며,

(D)는 상기 임펠러(40)와 종동마그넷(30)의 결합체에 대한 배면도이며,

(B) 및 (C)는 각각 (D)의 S1-S1선 및 S2-S2선을 따라 절개한 임펠러(40)와 종동마그넷(30)의 결합체에 대한 단면도로써, 도 4에서와 마찬가지로 원통형인 상기 종동마그넷(30)은 단면 표시를 하지 않았다.

먼저 도 2a, 도 2b 및 도 2c에서, 본 발명에 따른 펌프(P)에서 고정자는 모터하우징(10)에 둘러싸여 있으며 별도로 도시하지 않고 있는데,

상기 고정자의 구조는 통상적인 펌프에서와 마찬가지로 각종 회로 소자들이 실장된 PCB 기판을 포함하며, 또 코일이 권선된 보빈에 의하여 둘러싸인 구동마그넷을 구비하고 있으며,

상기 PCB 기판은 도 2c에서 보다 쉽게 확인할 수 있는 접속단자로 이루어진 전원접속부(15)를 통하여 전원이 공급되며, 또 상기 전원접속부를 통하여 각종 제어신호가 입력될 수 있다.

도 2a에서와 같이 상기 모터하우징의 중앙 수용홈(11)에는 종동마그넷(30), 보다 구체적으로는 [종동마그넷(30)-임펠러(40) 결합체]가 삽입되며,

도 2a 및 도 3에서와 같이, 상기 종동마그넷(30)의 중공부(31)에는 고정축(11a)이 구비되어 있어 상기 종동마그넷(30)의 회전 중심축 역할을 하는데,

상기 고정축(11a)의 외주면은 실질적으로 상기 임펠러(40)에서 상기 종동마그넷(30)의 전후 양단부와 접하는 제1 및 제2 이탈방지부재(43)(45)를 잇는 연결부, 특히 막대형 연결부(44)에 고정되어 있는 베어링 고정부(46)와 접한다.

또 상기 고정축(11a)은 상기 모터하우징(10)의 후방 내측부에 돌설된 축고정부(11b)에 끼워져 조립되는데,

상기 고정축(11a)의 공회전을 방지하기 위하여 원기둥 형태인 상기 고정축의 후단부가 길이방향으로 부분 절개되어 있고(단면이 반원형에 가깝다), 상기 축고정부(11b)의 구멍 형상 또한 상기 고정축의 후단부 형상에 상응하는 반원형에 가까운 형상이다.

상기 수용홈(11)에 [종동마그넷(30)-임펠러(40) 결합체]가 삽입된 상태에서 상기 모터하우징(10)의 전면에는 펌프하우징(20)가 결합되는데,

상기 모터하우징(10)과 상기 펌프하우징(20)는 도 2b 및 도 2c에서 확인할 수 있는 바와 같이, 총 4곳에 결합돌기(13)(23)가 각각 형성되어 있어, 상기 결합돌기(13)(23)의 각 결합공(13a)(23a)(각각 도 2c 및 도 2b에서 은선(隱線)으로 표시)에 끼워지는 볼트(B)에 의하여 확고하게 체결된다.

도 2a 및 도 2b에서, 상기 펌프하우징(20)는 임펠러(40)의 회전에 의하여 유체가 흡입 배출되도록 하기 위하여 중앙 흡입구(21A)와 외측 배출구(21B)가 형성되어 있고,

상기 흡입구(21A)를 중심으로 방사상의 보강살(21a)이 다수 형성되어 있어 재료 소모량을 줄이면서도 충분한 강도 보장이 가능하도록 되어 있다.

또 상기 펌프하우징(20)에는 본 발명의 펌프(P)가 사용되는 장치 또는 특정 장소에 펌프가 보다 쉽게 설치되도록 하기 위하여 특히 펌프하우징(20)와 일체형인 장착브라켓(25A)(25B)(25C)이 형성되어 있으며,

일반적으로 합성수지로 이루어지는 펌프하우징(20)에서 재료절감 효과를 얻으면서도 강도를 높이기 위하여 상기 각 장착브라켓에는 보강리브(25a)(25b)(25c)가 형성되어 있는데,

각 브라켓에는 볼트 삽입을 위한 장착공(25d)이 형성되어 있으며, 필요에 따라 상기 장착브라켓의 형성 위치, 개수, 크기 등이 변형될 수 있다.

다음으로 도 3를 참조하여 본 발명의 핵심을 이루는 [종동마그넷(30)-임펠러(40) 결합체]를 구체적으로 살펴보도록 한다.

상기 종동마그넷(30)은 앞서 언급한 바와 같이 내화학성 및 내열성 등이 우수하고 강도가 높으며 무기재료와의 혼합특성이 우수한 PPS(poly(phenylene sulfide)) 재질로 이루어지며,

기본적으로 중공부(31)를 갖는 원통형상으로,

상기 중공부(31)의 전단부 둘레 또는 후단부 둘레, 또는 이들 모두에 형성된 암(雌) 또는 수(雄) 공회전방지부를 갖는데,

도면에서 상기 공회전방지부(35)는 홈 형태로, 상기 중공부(31)를 중심으로 방사상으로, 대칭된 형태로, 그리고 90도 간격으로 4개소에 형성되어 있으며, 특히 후단에 형성되어 있다.

또 상기 임펠러(40)는 전면에 복수의 블레이드(41a)가 형성된 메인디스크(41)를 갖고, 상기 메인디스크(41)의 후방에 차례로 제1이탈방지부재(43), 연결부(44), 제2이탈방지부재(45)가 배열되어 있다.

한편 상기 임펠러(40)의 회전시 상기 메인디스크(41)의 블레이드(41a)의 중앙에서 외측으로 향하는 흡입력의 강도와 집중력을 높이기 위하여 상기 블레이드(41a) 전면에는 별도로 중공 형성 보조 디스크(미(未)도시 됨)가 덮일 수 있으며,

상기 임펠러의 소재는 앞서 언급한 바와 같이 소위 Noryl로 불리는 MMPO(modified polyphenylene oxide)가 사용될 수 있는데,

상기 MPPO는 PP의 내열성과 PS의 가공성을 적절히 조합하여 만든 수지로 비중이 낮고 성형수축률이 작으며 흡수율이 낮은 특성을 지니고 있어 사출성형시 매우 우수한 수치안정성을 갖고 있으며, 전기적 성질과 내열성이 우수하고 뛰어난 난연특성을 가지며, 성형온도 범위가 넓고 열안정성이 좋기 때문에 성형성이 매우 우수하며 금형 등을 부식시키지도 않고, 인장강도, 내충격강도 등의 강도가 우수하고 또한 성질을 넓은 온도범위에서 유지하고 있어, 최근 각광받고 있다.

이러한 임펠러(40)의 성형시 먼저 원통형 상기 종동마그넷(30)을 금형에 투입, 특히 상기 공회전방지홈(35)이 후방을 향한 상태로 투입하여,

Noryl을 사출하여 성형 제조하는데,

완성된 상기 임펠러(40)는 제1이탈방지부재(43)가 상기 마그넷(30)의 전면에 배열되고, 제2이탈방지부재(45)가 상기 마그넷의 후면에 접하고,

상기 종동마그넷(30)의 중공부(31) 내면에는 상기 제1 및 제2 이탈방지부재(45)를 잇는 연결부(44)가 배열되어 있되,

도 4에 도시된 종래 [종동마그넷(130)-임펠러(140) 결합체]에서 연결부(44)가 마그넷(130)의 중공부 내주면과 전체적으로 접하는 원통형인 것이 아니라,

본 발명에서는 상기 종동마그넷(30)의 중공부(31) 내면 일부와 접하는 복수의 연결막대 형태,

바람직하기로는 상기 종동마그넷(30)의 암(雌) 또는 수(雄) 공회전방지부에 상응하는 위치에 형성되는 수(雄) 또는 암(雌) 공회전방지부,

특히 도면에서와 같이 공회전방지돌기(45a)와 상호 엇갈린 위치에 배열된 막대형 연결부(44)를 가지며,

보다 바람직하기로는 역시 상기 임펠러의 연결부와 상기 공회전방지부는 각각 대칭 형태로 형성되어 있어,

각각 재료 절감과 사출 성형 압력의 분산 효과를 통하여 보다 확실하게 상기 마그넷(30)의 파손을 방지하는 것을 도모하였다.

한편 도면에서와 같이 상기 종동마그넷의 공회전방지부와 상기 임펠러의 대응 공회전방지부는 어느 하나가 암놈 형태로 성형되고, 다른 하나는 수놈 형태로 성형될 수 있고,

대안적으로 어느 하나의 공회전방지부에 암수(雌雄) 형태가 모두 도입되고, 다른 공회전방지부에는 대응되는 수암(雄雌) 형태가 도입되는 형태로 변형될 수 있다.

상기 임펠러(40)에서 상기 마그넷(30)의 공회전방지홈(45)에 대응되는 공회전방지돌기(45a)는 실질적으로 상기 고리형 제2이탈방지부재(45) 전면에 형성되어 있는데,

상기 제2이탈방지부재(45)가 상기 마그넷(30) 후면에 돌출되는 것을 방지하기 위하여 상기 종동마그넷(30)의 후면에는 대응되는 환홈(33)이 형성되어 있다.

나아가 상기 임펠러(40)의 막대형 연결부(44)가 시작되는 지점은 상기 고정축(11a)(도 2a 참조)과의 마찰저항 감소를 위하여 도입되는 베어링(47)의 결합을 위한 베어링 고정부(sleeve)(46) 후단부이고,

상기 베어링 고정부(46)와 상기 베어링(47)의 결합은 인서트 사출 성형시 금형에 투입되어 함께 성형되거나,

상기 [종동마그넷(30)-임펠러(40) 결합체]의 사출 성형 후, 별도로 조립 결합되는 형태일 수 있으며,

상기 베어링 고정부(46)와 상기 베어링(47) 역시 상호 공회전이 방지되도록 암수 결합부를 가질 수 있으며,

상기 베어링(47)의 소재는 윤활유 없이 마찰 감소 효과와 내열성 등이 탁월한 공지의 소재를 사용할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 ＢＬＤＣ 펌프는 한번의 인서트 사출로 [종동마그넷-임펠러 결합체]가 성형되면서도 마그넷 파손 문제가 없고 종동마그넷과 임펠러 상호간의 공회전이 방지될 수 있는 암(雌) 또는 수(雄) 공회전방지 결합구조를 가지며, 또 펌프가 사용되는 장치나 특정 장소에 펌프를 용이하게 장착하기 위하여 별도의 장착부재를 사용하는 것이 아니라 일체형의 브라켓을 도입하고, 또 재료 절감 효과와 강도 보장을 동시에 충족시키기 위하여 상기 브라켓에 보강리브를 도입하고, 나아가 상기 종동마그넷의 중공부 내면에 배열되어 상기 종동마그넷의 전후 양단에 접하는 제1 및 제2 이탈방지부재를 잇는 연결부를 상기 마그넷의 중공부 내주면 일부와 접하는 막대형태가 되도록 하여 재료절감효과를 얻고, 아울러 상기 암(雌) 또는 수(雄) 공회전방지부와 상기 막대형 연결부는 서로 엇갈린 위치에 배열되도록 하여 사출 성형압력의 분산효과를 얻을 수 있다.

이상의 설명에서 통상의 펌프와 관련된 기술, 특히 고정자의 구조, 구동마그넷을 포함하는 고정자와 종동마그넷을 포함하는 회전자의 상호 작용 관계와 관련된 통상의 공지된 기술을 생략되어 있으나, 당업자라면 이를 당연히 추측 및 추론할 수 있을 것이다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 펌프를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 임펠러가 구비된 구동마그넷과 종동마그넷을 포함하여 이루어진 모터;

   상기 모터를 감싸는 하우징;

   상기 하우징의 전면을 덮어 상기 임펠러를 감싸고, 유체 흡입구와 배출구가 구비되어 있는 펌프하우징;

   상기 모터의 작동을 컨트롤하는 회로부;를 포함하여 이루어진 ＢＬＤＣ 펌프에 있어서,

   상기 회로부는 상기 모터를 작동시키고 그 회전속도를 조절하는 IC칩 형태의 제어부와,

   상기 모터의 종동마그넷에 대한 구동마그넷의 상대적 회전위치를 감지하고 이를 상기 제어부로 전송하는 마그넷위치감지 홀센서,

   리플제거를 위한 캐패시터가 출력단에 연결되어 있고 상기 제어부를 위한 전원을 공급하는 전원공급부,

   리플제거를 위한 캐패시터가 출력단에 연결되어 있고 상기 모터의 작동을 위한 전원을 상기 제어부로 전송하는 모터전원부,

   리플제거를 위한 저항 및 커패시터가 출력단에 연결되어 있고 상기 제어부로 회전속도지령신호를 전송하는 회전속도조절부,

   입력단에 오픈콜렉터트랜지스터가 연결되어 있고 상기 제어부로부터 상기 모터의 회전속도신호를 전송받아 계측하는 회전속도계측부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 ＢＬＤＣ 펌프.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 모터의 종동마그넷은 중공부의 전단부 둘레 또는 후단부 둘레, 또는 이들 모두에 형성된 암(雌) 또는 수(雄) 공회전방지부를 갖고,

   상기 임펠러는 상기 종동마그넷의 양단과 각각 접하는 제1 및 제2 이탈방지부재, 상기 종동마그네트의 중공부에 배열되어 상기 두 이탈방지부재를 잇는 연결부, 상기 제1 이탈방지부재 전방에 배열되고 다수의 나선부를 갖는 메인디스크, 그리고 상기 종동마그넷의 공회전방지부에 대응하는 위치에 상기 제1 또는 제2 이탈방지부재와 이어져 있는 수(雄) 또는 암(雌) 공회전방지부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 ＢＬＤＣ 펌프.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 펌프하우징은 보강리브가 형성되어 있는 복수의 장착브라켓을 갖고,

   상기 임펠러의 연결부는 상기 종동마그넷의 중공부 내면 일부와 접하는 복수의 연결막대 형태인인 것을 특징으로 하는 ＢＬＤＣ 펌프.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 종동마그넷의 공회전방지부는 상기 중공부 후단부 둘레에 형성되어 있고,

   상기 임펠러의 공회전방지부는 이탈방지돌기는 제2이탈방지부재와 연결되어 있고,

   상기 임펠러의 막대형 연결부와 공회전방지부는 상호 엇갈린 위치에 배열되어 있고, 각각 대칭 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 ＢＬＤＣ 펌프.

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