KR101077728B1

KR101077728B1 - 펌프 전기 모터의 회전자용 스러스트 베어링을 구비한 회전 서포트 및 이를 구비하는 동기 펌프

Info

Publication number: KR101077728B1
Application number: KR1020050057066A
Authority: KR
Inventors: 엘리오 마리오니
Original assignee: 아스콜 홀딩 에스.알.엘.
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2011-10-27
Also published as: DE602004019636D1; US20060034716A1; ATE423910T1; EP1612427B1; KR20060048703A; US7261524B2; EP1612427A1

Abstract

본 발명은, 영구 자석 회전자를 지지하고 수용하기 위한 중공체(hollow body)를 구비하는 전기 모터의 고정자와, 상기 전기 모터의 샤프트에 운동 가능하게 결합된 임펠러 및 어느 하나는 축방향 스러스트-베어링(thrust-bearing)을 구비하는, 서로 마주하는 서포트들(opposite supports)을 포함하는 펌프 모터용 회전 서포트에 관한 것이다.

바람직하게, 스러스트 베어링을 구비한 서포트는 회전자의 측면과 대향하며, 상기 회전자의 측면과 직접 접촉하도록 배치되는 축방향 접합부(axial abutment)를 구비하는 마찰 감소(antifriction) 물질로 된 부시(bush)를 포함한다.

회전 서포트, 동기 펌프, 전기 모터, 고정자, 부시

Description

펌프 전기 모터의 회전자용 스러스트 베어링을 구비한 회전 서포트 및 이를 구비하는 동기 펌프{Rotation Support with Thrust-bearing for Rotors of Pump Electric Motors and Synchronous Pump having the same}

도 1은 본 발명에 따른 스러스트 베어링을 구비한 서포트를 포함하는 모터 펌프의 축방향 면을, 제어 전자 회로의 관련 부품들과 함께 개략적으로 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 스러스트 베어링을 구비한 회전자의 서포트 및 회전자의 분해도를 나타낸 것이다.

도 3은 도 2에 도시된 스러스트 베어링을 구비한 회전자의 서포트 및 회전자의 분해도를 다른 각도에서 바라본 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1...펌프 3...임펠러

5...회전 서포트 10...몸체

14...고정자 15...회전자

25...노치

본 발명은 펌프 전기 모터의 회전자를 위해 개선된 스러스트(thrust) 베어링을 구비하는 회전 서포트(rotation support), 즉 생산을 쉽게 하고, 이용 및 유지보수를 편리하게 하기 위해 유체 회전 펌프 내에서 사용되는 축방향 스러스트를 지지하는 새로운 방법에 관한 것이다.

더욱 구체적으로, 본 발명은, 영구 자석 회전자를 지지하고 수용하기 위한 중공체(hollow body)를 구비하는 전기 모터의 고정자와, 상기 전기 모터의 샤프트에 운동 가능하게 결합된 임펠러 및 어느 하나는 축방향 스러스트-베어링을 구비하는, 서로 마주하는 서포트들을 포함하는 펌프 모터용 회전 서포트에 관한 것이다.

해당 분야의 기술자들에게 잘 알려진 바와 같이, 유체 순환 펌프는 샤프트에 고정되는 회전자를 구비하는 전기 모터를 포함하는데, 상기 샤프트는 그 일단에 운동 가능하게 연결되는 펌프의 임펠러를 수반한다.

상기 펌프는 다뤄지는 유체에 대해 다양한 형태 및 넓은 범위의 추진력을 갖는 임펠러를 구비할 수 있다; 원심형의 만곡된 바람개비를 포함한 임펠러의 경우, 상기 유체에 가해지는 펄스(pulse)는, 상기 임펠러의 흡입 및 배출 영역 사이에 생성되는 압력 경사(pressure gradient)에 의하여 축방향(axial) 스러스트를 생성한다. 상기 펌프의 구조에 있어서, 구체적으로 원심형에 있어서, 상기 영역들은 상기 회전 샤프트와 동일 축의(in axis with the rotation shaft) 임펠러에 속한 흡입 영역 및 임펠러와 동일평면 상에 있으며, 임펠러 지름의 외부의 환상(環狀) 영역에 있는 배출 영역에 항상 위치한다.

이러한 배치는, 상기 유체를 공급하는 콘딧(conduit)을 향한 상기 임펠러의 흡입구(suction mouth)에 접근하기 위함과 같이, 상기 임펠러를 상부 및 하부로 벗어나는 압력장(pressure field) 사이의 차이의 축방향 구성요소로부터 야기되는, 상기 임펠러에 가해지는 축방향 스러스트를 생성한다.

본 발명에서 다뤄지는 유체용 모터 펌프의 타이폴로지(typology)에서, 모터 펌프의 전기 모터는 동기형이며, 영구자석 회전자는 상기 고정자 팩(pack) 및 권선 내의 중공체에 수용되는 것으로 알려져 있다. 상기 권선을 구비한 팩은 전기적 절연을 보장하기 위해 상기 중공체로부터 분리되어 절연되어 있으나, 상기 회전자는 유지관리를 위해 분리 및 조립이 용이하도록 분리가능하도록 상기 고정자 팩 내에 수용되어 있다.

기술적으로, 마찰감소(antifriction) 물질로 된 서포팅 부시에 의해 상기 회전자를 지지하는 것은 알려져 있다: 상기 임펠러 측의 부시는, 또한 드라이빙 샤프트에 의해 임펠러로부터 회전자로 전송되는 축방향 스러스트를 지지한다. 상기 서포팅 부시의 축방향 접합부 및 회전자 간의 접촉은, 축방향 접합부 및 모터의 측면 사이에 삽입된 마모 방지 물질인 딱딱한 스러스트 베어링 디스크(thrust-bearing disk of hard)에 의해 발생한다. 상기 디스크는 드라이빙 샤프트에 삽입되어 통합된 환상 시트(annular seat)에 의해 일반적으로 배치된다: 상기 시트 및 디스크는 회전자를 고정자 상의 중심에 위치시키기 위해, 샤프트 상의 적합한 위치에 축방향으로 블록되어 있다.

동일 출원인에 의한 구현예에서, 상기 디스크는, 바람직하게 부시의 접합부에 디스크가 채용되도록 하는 중심 볼록체(central convexity)를 구비한 탄력성 물질로 된 환상(annular) 컵에 의해 배치된다. 상기 컵은 스러스트 베어링 디스크의 외부 에지에 맞물리는 톱니바퀴 에지(engaging toothed edge)를 더 구비한다.

상기 디스크 및 컵의 어셈블리는 회전자 자체의 플라스틱 가장자리의 연장부에 의해 회전자의 측면에 형성된 적합한 챔버내에 수용된다.

따라서, 종래 기술에서, 상기 축방향 스러스트의 서포트는 적합한 구성요소, 정확하게는 스러스트 베어링 디스크, 및 탄력성 있는 물질로 된 환상 컵 및/또는 컨테인용 환상 시트와 같은 부속부품을 더 포함하는 것으로 알려져 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 문제는, 구성을 단순화하고, 축의 크기를 감소시키며, 상기 어셈블리를 더욱 실용적으로 만들고, 상기 임펠러 측의 축방향 스러스트 베어링의 유지보수를 단순화함에 의해, 상기 서포팅 부시의 축방향 접합부와 상기 샤프트/회전자 사이의 상기 축방향 스러스트를 전송하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 매우 감소된 비용과 대규모로 구현된 제품의 경제적 스케일을 이용함으로써, 임펠러의 필수적인 축방향 스러스트 베어링을 실현하는 펌프용 축방향 스러스트 베어링을 구현하는 것이다.

본 발명의 회전 서포트에 의해, 전술한 목적들이 해결되며, 스러스트 베어링을 구비한 상기 서포트는 상기 회전자의 측면과 마주하는 마찰감소 물질로 된 부시를 포함하며, 상기 회전자의 상기 면과 직접 접촉하도록 배치된 축방향 접합부를 갖는다.

본 발명에 따른 상기 서포트를 구비한 상기 펌프의 특징 및 장점들은, 첨부된 도면들을 참조로 하는 이하 실시예들에 대한 설명으로부터 명백할 것이다.

도면들 및 특히 도 1을 참조하면, 30은 포괄적 및 개략적으로 본 발명에 따라 구현된 스러스트 베어링(thrust-bearing)을 구비한 회전 서포트(support)(5)를 구비하는 모터 펌프를 나타낸다.

모터 펌프(30)는 펌프(1) 및 전기 모터(2)의 결합(coupling)에 의해 구현된다.

펌프(1) 및 모터(2)는 동일한 서포트들을 가지므로, 펌프(1)의 임펠러(impeller)(3)는 전기 모터(2)의 샤프트(shaft)(4)의 일단에 고정되고 회전이 가능하도록(rotably) 지지된다.

바람직하게, 임펠러(3) 측의 서포트(5)는, 마찰방지 물질로 된 부시(8)를 수용하기 위한 임펠러(3)의 부시 운반 디스크(bush-carrying disk)(7)에 통합 형성되어 있는 시트(seat)(6) 및 관련 시트(6)에 부시(bush)(8)를 매달고 적용하기 위한 탄력적인 링(9)을 포함한다; 후방의 부시의 유사한 구성에 의해, 서포트들과 함께 회전자의 회전축이 자기 배열(self-alignment)을 하는 것이 알려져 있다.

펌프(1)의 몸체(10)는 중공체(hollow body)(12)의 플랜지(flange)(11)에 의해, 전기 모터(2)의 몸체(13)에 견고하게 연결된다.

바람직하게 전기 모터(2)는 동기 방식이며, 고정자(14)는 회전자(15)를 수용하는 중공체(12)의 중심을 가로질러 위치한다. 회전자(15)는 영구 자석(16)이며, 회전자(15)는 중공체(12)의 고정자(14)에 대해 확실히 절연되어 있다.

회전자(15)는 고정자(14)에 의해 생성되는 전자기장에 의해 회전하게 되고, 적절한 권선이 감겨진 자극편(pole shoes)을 포함한다.

펌프의 몸체(10)에는, 샤프트(4)의 축에 바람직하게 수직인 축을 갖는 배출구(delivery opening)(17)가 형성되며, 임펠러(3)와 접하도록 위치한다. 또한, 펌프 몸체(10)에는 임펠러(3)에 의해 펌핑된 유체가 배출구(17)를 통해 흡입되는 흡입구(18)가 형성된다. 흡입구(18)는 바람직하게 샤프트(4)의 축에 평행한 축을 갖는다.

전기 모터(2)는, 펌프(1)의 반대면에 위치한 전기 모터의 몸체(13)와 결합된 박스(19)의 내부에 구비된 전기적 구성부품들을 포함한다.

종래에 알려진 방식으로 구현된 마찰감소 부시(antifriction bush)(21)를 포함하는 서포트(20)에 의해 마감된 중공체(12)에서, 샤프트(4)는 임펠러(3)의 반대면에 의해 지지된다.

임펠러 측(3)의 서포트(5)는 회전자(22)의 측면(23)에 접촉하는 부시(8)의 축방향 접합부(24, axial abutment)를 포함한다. 여기서, 자석(16)은 노출되어 있으므로, 상기 접촉은 상기 접합부(24) 및 측면(23) 사이에서 발생한다.

바람직하게, 자석(16)은, 마찰감소 물질로 구성된 부시(8)의 접합부와의 정확한 결합을 보장하기 위해, 충분히 높은 표면 강도(surface hardness)를 갖는 자성 세라믹 페라이트(magnetic ceramic ferrite)로 제조된다. 이에 의해, 슬라이딩하는 축성의 스러스트 베어링이 구현된다.

나아가, 도 2는 외부 지름상에 반경 방향의 노치(radial notches)(25) 및 평평부(flattenings)(26)를 구비하고, 부시 운반 디스크(7)의 시트(6)로부터 연장된 손잡이(ears)(27)를 구비한 반 회전 홀트(anti-rotation halt)로서 동작하는, 부시(8)의 축방향 접합부(24)를 나타낸다. 도면에서 알 수 있듯이, 자석 상에 이러한 반경 방향의 노치(25) 및 평평부(26)를 형성하는 것은 어렵지 않다.

본 발명이 속하는 해당분야의 기술자는, 구체적 및 우연적 필요를 충족시키기 위해 전술한 유체 순환 펌프의 구성을 일부 변화시킬 수 있을 것이나, 그러한 변형예도 이하의 청구항에 의해 정의되는 본 발명의 보호 범위 내에 포함된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 전기 모터 및 펌프에 의해 구성되는 어셈블리는 더 이상 이용되지 않는 스러스트 베어링과 같은 구성요소를 구비하지 않고 더욱 용이하게 구성된다.

또한, 본 발명에 따르면, 적은 수의 부품이 소요되는 생산 단계, 조립 단계 및 이후에 발생하는 유지 단계에서 상당한 규모의 비용절감이 이루어진다.

또한, 본 발명에 따르면, 부시의 접합부 및 회전자의 측면 사이의 슬라이딩 결합구조는, 축방향 스러스트를 안전하게 지지한다.

Claims

영구 자석 회전자(22)를 지지하고 수용하기 위한 중공체(12)를 구비하는 전기 모터(2)의 고정자(14)와, 상기 전기 모터(2)의 샤프트(4)에 운동 가능하게 결합된 임펠러(3) 및 어느 하나는 축방향 스러스트-베어링을 구비하는, 서로 마주하는 서포트들을 포함하는, 펌프(1) 전기 모터(2)의 회전자용 개선된 스러스트-베어링을 구비한 회전 서포트로서,

회전자(22)의 측면(23)과 대향하며 상기 회전자의 측면과 직접 접촉하도록 배치되는 축방향 접합부(24)를 구비하는 마찰감소 물질로 된 부시(8)를 포함하며,

상기 영구 자석(16)들의 끝단이 상기 회전자(22)의 상기 측면(23)으로부터 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 서포트.
삭제
제1 항에 있어서,

상기 영구 자석(16)들은 자성 세라믹 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 회전 서포트.
제1 항에 있어서,

상기 부시(8)는, 부시 운반 디스크(7)의 하우징 시트(6)로부터 연장된 손잡이(27)와 연동하여 회전 방지 홀트(anti-rotation halt)로서 동작하기 위해, 외경에 평평부(flattenings)가 형성된 것을 특징으로 하는 회전 서포트.
제1 항에 있어서,

상기 부시(8)는 상기 축방향 접합부에 반경 방향 노치(25)가 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 서포트.
제1 항 및 제3항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 따른 스러스트 베어링을 구비한 회전 서포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 자석 전기 모터를 구비한 동기 펌프.