KR101519206B1 - 캔드 모터 펌프 - Google Patents

Abstract

모터의 로터와 스테이터를 외측에서 감싸는 모터하우징; 상기 모터하우징의 내측에 로터를 감싸도록 형성되어 로터와 스테이터를 격리하는 캔부; 상기 모터하우징의 상측에 마련되되 내측에는 소정의 공간이 형성되는 수력부가 마련되고, 수력부에는 벌류트 형상의 토출부가 마련된 펌프하우징; 상기 모터하우징과 펌프하우징의 사이에 형성되어 모터하우징과 펌프하우징을 격리하는 펌프바디; 및 상하로 긴 바형상으로써, 상기 로터에 관통되되 일단은 토출부에 관통결합되고, 타단은 캔부의 하방까지 연장형성되며 내측에는 길이방향으로 관통된 제1유로가 형성되어 제1유로를 통해 유체가 이동되는 샤프트;를 포함하는 캔드 모터 펌프가 소개된다.

Description

캔드 모터 펌프 {CANNED-MOTOR PUMP FOR VEHICLE}

본 발명은 로터와 스테이터 사이에 캔 구조물이 삽입된 캔드 모터 펌프에 관한 것이다.

통상적으로 캔드 모터 펌프는 캔드 모터 타입의 전동식 펌프로써, 로터와 스테이터 사이에 캔부가 삽입된다. 여기서는 워터 펌프를 한정하여 설명하지만, 오일 펌프 또한 동일하게 적용될 수 있다.

캔드 모터 워터펌프는 수력부를 로터 어셈블리까지 연장하여 로터가 유체에 잠기도록 하여 유입되는 유체가 로터에서 발생되는 마찰열을 적절히 냉각시키도록 하는 구조이나 유체가 순환하지 않아 유체에 열적구배가 발생하여 캔부의 내부 역시 열적구배가 발생하며 유체의 순환이 없기 때문에 찌꺼기나 불순물 등의 이물질이 퇴적되는 문제가 있었다.

따라서, 대한민국 공개 특허번호 10-2010-0050986 A의 "수중모터펌프"에서는 원통 형상으로 형성되어 규소재질의 강판으로 이루어진 회전자에 고정된 임펠러가 회전하면서 유체를 공급 및 배출시킬 때 유체에 노출된 회전자에 부식 및 녹청이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 회전자를 코팅처리한 수중모터펌프에 관한 것이나 유체의 열적구배를 해결하지 못하는 단점이 있다.

따라서, 캔부 내부의 유체의 열평형을 이루도록 하면서도 내부에 퇴적되는 이물질을 배출시켜 모터의 효율을 상승시키는 캔드 모터 펌프가 필요한 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2010-0050986 A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 캔부 내부의 유체의 열평형을 이루도록 하면서도 내부에 퇴적되는 이물질을 배출시켜 모터의 효율을 상승시키는 캔드 모터 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 캔드 모터 펌프는 모터의 로터와 스테이터를 외측에서 감싸는 모터하우징; 상기 모터하우징의 내측에 로터를 감싸도록 형성되어 로터와 스테이터를 격리하는 캔부; 상기 모터하우징의 상측에 마련되되 내측에는 소정의 공간이 형성되는 수력부가 마련되고, 수력부에는 벌류트 형상의 토출부가 마련된 펌프하우징; 상기 모터하우징과 펌프하우징의 사이에 형성되어 모터하우징과 펌프하우징을 격리하는 펌프바디; 및 상하로 긴 바형상으로써, 상기 로터에 관통되되 일단은 토출부에 관통결합되고, 타단은 캔부의 하방까지 연장형성되며 내측에는 길이방향으로 관통된 제1유로가 형성되어 제1유로를 통해 유체가 이동되는 샤프트;를 포함한다.

상기 샤프트의 하방에는 제1유로와 수직인 방향으로 관통된 제2유로가 형성될 수 있다.

상기 제2유로의 상면은 상기 로터의 하면과 일평면을 형성할 수 있다.

상기 캔부의 하단에는 직경이 줄어드는 단차부가 형성되고 상기 샤프트가 단차부까지 연장될 수 있다.

상기 샤프트의 하단 외측에는 베어링이 결합되되, 베어링의 상면과 단차부의 상면은 일직선을 이룰 수 있다.

상기 샤프트의 하방에는 제1유로와 수직인 방향으로 관통된 제2유로가 형성되고, 제2유로는 로터의 하면과 베어링의 상면 사이에 위치할 수 있다.

상기 캔부에는 내주면의 둘레를 따라 만입홈 형성되어 제3유로를 형성하고, 제3유로를 통해 유체가 이동될 수 있다.

상기 제3유로는 일정 간격으로 이격되어 복수개가 형성될 수 있다.

상기 캔부의 내경은 상기 로터의 외경보다 소정의 크기만큼 크게 형성되어 캔부와 로터가 일정 거리를 두고 이격되어 유체가 이동되는 제3유로를 형성할 수 있다.

상기 펌프바디와 캔부 사이에는 오링이 결합되어 캔부가 밀봉될 수 있다.

상기 토출부 내측에는 임펠러가 형성되고 임펠러의 하측에 유입홀이 관통형성되어 유체가 캔부측으로 유입될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 캔드 모터 펌프에 따르면 별도의 추가 비용없이도 캔부 내의 유체가 순환하도록 함으로써 캔부 내의 유체의 열적 구배를 해소하여 로터와 스테이터 사이의 열적 구배를 해소하여 열평형을 이루도록하여 모터의 효율을 상승시키고, 캔부 내측에 이물질이 퇴적되지 못하게 함으로써, 모터의 내구성이 향상되게 된다.

또한, 캔부 내측에 흐르는 유체에 발생하는 와류를 감소시킴으로써 수력부의 효율을 상승시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캔드 모터 펌프의 단면도.
도 2는 도 1에 유체의 흐름을 나타낸 도면.
도 3은 캔부를 상세히 도시한 도면.
도 4는 샤프트를 상세히 도시한 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 캔드 모터 펌프에 대하여 살펴본다.

통상적으로 캔드 모터 펌프는 캔드 모터 타입의 전동식 펌프로써, 로터(100)와 스테이터(200) 사이에 캔부(400)가 삽입된다. 또한, 수력부(510)를 로터(100)까지 연장하여 로터(100)가 유체에 잠기도록 하여 유입되는 유체가 로터(100)에서 발생되는 마찰열을 적절히 냉각시키도록 하는 구조이다. 그러나 캔부(400) 내측에서 유체가 순환하지 않아 유체에 열적구배가 발생하여 로터(100)와 스테이터(200) 뿐 아니라 캔부(400)의 내부 역시 열적구배가 발생하며, 유체의 순환이 없기 때문에 찌꺼기나 불순물 등의 이물질이 캔부(400)의 내측에 퇴적되는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캔드 모터 펌프의 단면도이고, 도 2는 도 1에 유체의 흐름을 나타낸 도면이며 도 3은 캔부(400)를 상세히 도시한 도면이고, 도 4는 샤프트(700)를 상세히 도시한 도면이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 캔드 모터 펌프는 모터의 로터(100)와 스테이터(200)를 외측에서 감싸는 모터하우징(300); 상기 모터하우징(300)의 내측에 로터(100)를 감싸도록 형성되어 로터(100)와 스테이터(200)를 격리하는 캔부(400); 상기 모터하우징(300)의 상측에 마련되되 내측에는 소정의 공간이 형성되는 수력부(510)가 마련되고, 수력부(510)에는 벌류트 형상의 토출부(530)가 마련된 펌프하우징(500); 상기 모터하우징(300)과 펌프하우징(500)의 사이에 형성되어 모터하우징(300)과 펌프하우징(500)을 격리하는 펌프바디(600); 및 상하로 긴 바형상으로써, 상기 로터(100)에 관통되되 일단은 토출부(530)에 관통결합되고, 타단은 캔부(400)의 하방까지 연장형성되며 내측에는 길이방향으로 관통된 제1유로(710)가 형성되어 제1유로(710)를 통해 유체가 이동되는 샤프트(700);를 포함한다.

본 실시예에서는 워터 펌프를 한정하여 설명하지만, 오일 펌프 또한 동일하게 적용될 수 있다.

상기 캔부(400)는 상측은 개방되고 하측은 밀폐되도록 형성되어 내측에서 로터(100)가 회전하게 되면 로터(100)가 관통결합된 샤프트(700)가 회전하여 토출부(530)가 회전하게 된다. 여기서 로터(100)와 샤프트(700)는 별물로 형성되어 관통결합될 수도 있고, 일체로 사출성형될 수도 있다.

또한, 상기 샤프트(700)의 샤프트(700)의 하단에는 외주면에 베어링(800)이 결합되며 상기 캔부(400)의 하단에는 직경이 줄어드는 단차부(410)가 형성되되, 단차부(410)의 직경은 샤프트(700)에 결합된 베어링(800)의 직경과 거의 동일하되 약간 크게 형성되며, 단차부(410)의 높이는 베어링(800)의 상면과 단차부(410)의 상면은 일직선을 이루도록 형성되어 샤프트(700)와 로터(100)의 회전시 보다 단단하게 지지되게 된다.

상기 모터하우징(300)의 상측에는 유체가 흡입될 수 있도록 형성된 흡입구(I)가 형성되고, 모터하우징(300)과 펌프바디(600)가 형성하는 소정의 부피를 갖는 수력부(510)에는 토출부(530)가 형성되며 토출부(530)의 내측에는 임펠러(날개차, 540)가 형성되고, 임펠러(540)의 하측에 유입홀(550)이 관통형성되어 유체가 캔부(400)측으로 유입되게 된다.

통상적으로 토출부(530)는 벌류트 형식이 사용되는데, 로터(100)와 스테이터(200)에 의해 샤프트(700)가 회전되고, 샤프트(700)의 일단에 관통된 토출부(530)의 임펠러(540)가 회전하면 유체가 흡입구(I)를 통해 수력부(510)로 흡입된다. 또한, 동시에 토출부(530)의 유입부로 유입된 유체가 토출부(530) 내의 임펠러(540)를 통과하면서 발생하는 원심력에 의해 토출구(미도시)로 토출되는 방식이므로 펌프 내부에서는 유체가 순환되지 않아 로터(100)와 스테이터(200)에서 발생한 열이 유체에 전달되어 유체에 열적 구배가 발생하는 것이다.

따라서, 본 발명에서는 캔부(400)의 내부에서도 유체를 순환시키기 위하여 로터(100)의 회전축인 긴 바형상의 샤프트(700)의 내측에 길이방향으로 관통된 제1유로(710)를 형성하여 샤프트(700)의 하측에서 상측으로 유체가 이동되도록 한다. 여기서 제1유로(710)는 최적의 설계에 의해 샤프트(700)의 중심부에 샤프트(700)와 동심원을 형성하도록 설계되나 환경에 따라 변경 가능하다.

마찬가지로, 상기 샤프트(700)의 하방에는 제1유로(710)와 수직인 방향으로 관통 형성된 제2유로(730)가 마련되고, 제2유로(730)는 로터(100)의 하면과 베어링(800)의 상면 사이에 위치하되, 유체의 흡입효율을 높이기 위하여 제2유로(730)가 최대한 상측에 위치할 수 있도록 제2유로(730)의 상면이 로터(100)의 하면과 일평면을 형성할 수 있는 위치에 형성된 것을 도시하였으나, 제2유로(730)의 위치는 얼마든지 변경 가능하다.

물론, 샤프트(700)의 일단에 관통 결합되는 토출부(530)와 샤프트(700) 사이에는 부품간의 마찰을 최소화하고 원활한 부품의 동작을 위하여 베어링(B)이 결합되어 지지되고, 로터(100)의 상측으로는 펌프바디(600)에 고정되어 샤프트(700)의 외주면과의 마찰을 최소화하면서 샤프트(700)를 지지하는 프론트베어링(B)과 로터(100)와 프론트베어링(B) 사이에 스러스트 베어링(B)이 마련되어 프론트베어링(B)과 윤활 및 마찰하여 회전하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 캔부(400) 내측의 유체가 보다 원활하게 순환될 수 있도록 캔부(400)에도 제3유로(430)를 형성할 수 있는데, 본 명세서에서는 제3유로(430)를 형성하는 방법을 두 가지의 실시예로 설명하나 후술하는 두 가지에만 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.

제3유로(430)를 형성하는 첫번째 방법으로는 상기 캔부(400)의 내주면에 내주면의 둘레를 따라 상단에서 하단으로 길이방향으로 길게 만입홈을 형성하고, 형성된 제3유로(430)를 통해 유체가 캔부의 상측에서 하측으로 이동되게 된다. 물론, 제3유로(430)는 캔부(400)의 내주면을 따라 일정 간격으로 이격되어 복수개가 형성될 수 있다.

두번째 방법으로는 상기 캔부(400)의 내경보다 상기 로터(100)의 외경을 소정의 크기만큼 작게 형성하여 캔부(400)와 로터(100)가 일정 거리를 두고 이격되도록하여 제3유로(430)를 형성하는 것이다. 캔부(400)와 로터(100)가 이격되어 원주형상을 이루는 제3유로(430)가 형성되고, 형성된 제3유로(430)를 통해 캔부(400) 내부의 유체가 상측에서 하측으로 이동되게 된다.

따라서, 로터(100)의 회전에 의해 토출부(530) 내의 임펠러(540)가 회전하여 흡입구(I)를 통해 흡입된 유체는 수력부(510)로 유입되며 수력부(510)에서 펌프바디(600)를 통해 캔부(400)로 유입되게 되는데, 이 때 제3유로(430)를 통하게 된다. 로터(100)의 하측까지 이동된 유체는 제2유로(730)를 통해 샤프트(700) 내의 제1유로(710)를 따라 원심력에 의해 캔부(400)의 하측에서 상측으로 이동된 후 토출부(530)에서 토출구를 통해 토출되도록 작동된다.

상기 토출부(530) 내측에 형성된 임펠러(540)의 하측에 유입홀(550)이 관통형성되어 유체가 캔부(400)측으로 유입되도록 할 수도 있다. 물론, 유체가 스테이터(200) 측으로는 유입되지 않도록 상기 펌프바디(600)와 캔부(400) 사이에는 오링(900)이 결합되어 캔부(400)가 밀봉되게 된다.

상기와 같은 캔드 모터 펌프에 의하면 종래의 펌프 구동 시 유체의 흐름에 의해 발생하는 와류를 제거할 수도 있는데, 아래에 이러한 효과를 도시하였다.

< 그림 1 - 종래의 유체의 흐름과 본 발명의 캔드 모터 펌프의 유체의 흐름 >

상기 그림 1에서 화살표의 왼쪽은 기존의 펌프 구동 시의 유체의 흐름을 도시하고, 화살표 오른쪽은 본 발명의 캔드 모터 펌프의 유체의 흐름을 도시한 것으로써, 기존 캔드 모터 펌프에서는 펌프하우징(500)의 모서리부분 및 캔부(400)의 모서리부분에서 와류가 발생하는 것을 볼 수 있으나, 본 발명에서는 와류가 확연하게 감소된 것을 볼 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 캔드 모터 펌프는 샤프트(700)에 제1유로(710)를 형성하고, 로터(100)와 접하는 위치에 제2유로(730)를 형성하여 캔부(400) 내의 유체가 순환하도록함으로써 별도의 추가 비용없이도 로터(100)와 스테이터(300) 사이의 열적 구배를 해소하고 캔부(400) 내 유체의 열적 구배를 해소하여 열평형을 이루도록 하여 모터의 효율을 상승시키고, 동시에 유체의 순환으로 인해 캔부(400) 내측에 퇴적되는 이물질을 제거함으로써 모터의 내구성이 향상되게 되며, 캔부(400) 내측에 흐르는 유체에 발생하는 와류를 감소시킴으로써 수력부(510)의 효율을 상승시키는 효과가 발생하게 된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 로터 200 : 스테이터
300 : 모터하우징 400 : 캔부
410 : 단차부 430 : 제3유로
500 : 펌프하우징 510 : 수력부
530 : 토출부 540 : 임펠러
550 : 유입홀 600 : 펌프바디
700 : 샤프트 710 : 제1유로
730 : 제2유로 800 : 베어링
900 : 오링

Claims (11)

1. 모터의 로터와 스테이터를 외측에서 감싸는 모터하우징;
   상기 모터하우징의 내측에 로터를 감싸도록 형성되어 로터와 스테이터를 격리하는 캔부;
   상기 모터하우징의 상측에 마련되되 내측에는 소정의 공간이 형성되는 수력부가 마련되고, 수력부에는 벌류트 형상의 토출부가 마련된 펌프하우징;
   상기 모터하우징과 펌프하우징의 사이에 형성되어 모터하우징과 펌프하우징을 격리하는 펌프바디; 및
   상하로 긴 바형상으로써, 상기 로터에 관통되되 일단은 토출부에 관통결합되고, 타단은 캔부의 하방까지 연장형성되며 내측에는 길이방향으로 관통된 제1유로가 형성되어 제1유로를 통해 유체가 이동되는 샤프트;를 포함하고,
   상기 캔부의 하단에는 직경이 줄어드는 단차부가 형성되고 상기 샤프트가 단차부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 캔드 모터 펌프.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 샤프트의 하방에는 제1유로와 수직인 방향으로 관통된 제2유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 캔드 모터 펌프.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제2유로의 상면은 상기 로터의 하면과 일평면을 형성하는 것을 특징으로 하는 캔드 모터 펌프.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 샤프트의 하단 외측에는 베어링이 결합되되, 베어링의 상면과 단차부의 상면은 일직선을 이루는 것을 특징으로 하는 캔드 모터 펌프.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 샤프트의 하방에는 제1유로와 수직인 방향으로 관통된 제2유로가 형성되고, 제2유로는 로터의 하면과 베어링의 상면 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 캔드 모터 펌프.
7. 모터의 로터와 스테이터를 외측에서 감싸는 모터하우징;
   상기 모터하우징의 내측에 로터를 감싸도록 형성되어 로터와 스테이터를 격리하는 캔부;
   상기 모터하우징의 상측에 마련되되 내측에는 소정의 공간이 형성되는 수력부가 마련되고, 수력부에는 벌류트 형상의 토출부가 마련된 펌프하우징;
   상기 모터하우징과 펌프하우징의 사이에 형성되어 모터하우징과 펌프하우징을 격리하는 펌프바디; 및
   상하로 긴 바형상으로써, 상기 로터에 관통되되 일단은 토출부에 관통결합되고, 타단은 캔부의 하방까지 연장형성되며 내측에는 길이방향으로 관통된 제1유로가 형성되어 제1유로를 통해 유체가 이동되는 샤프트;를 포함하고,
   상기 캔부에는 내주면의 둘레를 따라 상하방향으로 길게 만입홈 형성되어 제3유로를 형성하고, 제3유로를 통해 유체가 이동되는 것을 특징으로 하는 캔드 모터 펌프.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제3유로는 일정 간격으로 이격되어 복수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 캔드 모터 펌프.
9. 청구항 1항 또는 7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 캔부의 내경은 상기 로터의 외경보다 소정의 크기만큼 크게 형성되어 캔부와 로터가 일정 거리를 두고 이격되어 유체가 이동되는 제3유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 캔드 모터 펌프.
10. 청구항 1항 또는 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프바디와 캔부 사이에는 오링이 결합되어 캔부가 밀봉되는 것을 특징으로 하는 캔드 모터 펌프.
11. 청구항 1항 또는 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토출부 내측에는 임펠러가 형성되고 임펠러의 하측에 유입홀이 관통형성되어 유체가 캔부측으로 유입되는 것을 특징으로 하는 캔드 모터 펌프.

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