KR101919844B1 - 전기 펌프 - Google Patents

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쯔지앙 산후아 오토모티브 컴포넌츠 컴퍼니 리미티드
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Abstract

하우징, 샤프트, 회전자 조립체 및 정지 조립체를 포함하는 전기 펌프가 제공된다. 샤프트는 하우징에 고정되고, 회전자 조립체는 샤프트 주위에서 회전 가능하며, 회전자 조립체는 샤프트 상에서 슬리브 연결된다. 정지 조립체는 상기 체임버 내의 회전자 조립체의 위치를 제한하도록 구성된다. 정지 조립체는 제 1 정지부 및 제 2 정지부를 포함하고, 상기 제 1 정지부는 상기 샤프트의 제 2 부분에 대해 고정되며, 상기 제 2 정지부는 샤프트의 제 1 부분에 대해 고정된다. 상기 정지 조립체와 샤프트 사이에 상대 운동이 일어나지 않고, 이는 정지 조립체와 샤프트 사이에 마찰로 인해 생기는 마모를 줄여주고, 정지 조립체의 수명을 향상시키는 것을 가능하게 한다.

Description

전기 펌프{Electric Pump}
이 출원은 열 순환 시스템, 특히 전기 펌프에 관한 것이다.
최근 수십년 간, 전기 펌프는 점차 종래 기계식 펌프를 대체해왔고, 열 순환 시스템에 널리 사용되었다. 전기 펌프는 적은 전자기 간섭, 효율적이고 환경 친화적인 점, 무단 속도 조정률(stepless speed regulation) 등의 장점들을 가지고, 따라서 시장의 요구를 만족시킬 수 있다.
전기 펌프는 임펠러 및 회전자를 포함하고, 상기 임펠러와 회전자는 샤프트 주위를 회전한다. 임펠러의 위치는 샤프트 축 방향의 위치 제한 장치에 의해 제한된다. 하지만, 전기 펌프가 작동할 때, 위치 제한 장치는 샤프트에 대해 회전할 수 있고, 이는 위치 제한 장치의 마모, 및 심지어 위치 제한 장치의 기능 고장을 야기할 수 있다.
따라서, 종래의 기술을 향상시켜 상기 기술적 문제들을 다룰 필요가 있다.
본 출원의 목적은 위치 제한 장치의 성능을 향상시킬 수 있는 전기 펌프를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 출원에 다음의 기술적 해법들이 채택된다. 전기 펌프가 제공되고, 이는 하우징, 샤프트, 및 회전자 조립체를 포함한다. 체임버는 하우징에 의해 형성되고, 회전자 조립체는 체임버 내에 배치된다. 샤프트는 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하고, 제 1 부분은 하우징에 고정되며, 제 2 부분은 체임버 내로 연장된다. 회전자 조립체는 샤프트 주위에서 회전 가능하고, 회전자 조립체는 샤프트의 외주 표면 상에서 슬리브로 연결된다(sleeved). 전기 펌프는 정지 조립체를 포함하고, 상기 정지 조립체는 체임버 내의 회전자 조립체의 위치를 제한한다. 정지 조립체는 제 1 정지부 및 제 2 정지부를 포함하고, 제 1 정지부는 샤프트를 따라 제 1 부분으로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 회전자 조립체의 위치를 제한하도록 구성되고, 제 2 정지부는 샤프트를 따라 제 1 부분을 향하는 방향으로 이동하는 회전자 조립체의 거리를 제한하도록 구성된다. 제 1 정지부는 제 2 부분에 고정되고, 제 2 정지부는 제 1 부분에 고정된다.
종래 기술과 비교하여, 본 출원에 따른 전기 펌프는 회전자 조립체의 위치를 제한하도록 구성되는 정지 조립체를 포함한다. 상기 정지 조립체는 상기 제 1 정지부 및 제 2 정지부를 포함한다. 제 1 정지부와 제 2 정지부는 샤프트에 고정되고, 이는 정지 조립체와 샤프트 사이의 상대 운동에 의해 야기되는 마모를 방지하고, 정지 조립체의 수명의 향상을 가능케 한다.
도 1은 본 출원의 실시예에 따른 전기 펌프의 구조를 보여주는 개략도이다.
도 2는 A-A 선을 따라 취해진 도 1의 전기 펌프의 구조를 보여주는 개략 단면도이다.
도 3은 도 2의 회전자 조립체의 구조를 보여주는 개략 분해도이다.
도 4는 도 2의 회전자 조립체의 구조를 보여주는 개략 단면도이다.
도 5는 도 3의 제 2 부분의 구조를 보여주는 개략 사시도이다.
도 6은 도 5의 제 2 부분의 구조를 보여주는 개략 단면도이다.
도 7은 도 2의 전기 펌프의 격벽 조립체의 구조를 보여주는 개략 단면도이다.
도 8은 도 2의 전기 펌프의 M부분의 구조를 보여주는 개략 부분확대도이다.
도 9는 도 2의 정지 요소의 구조를 보여주는 개략 사시도이다.
도 10은 도 3의 회전자 조립체의 제 1 부분의 구조를 보여주는 개략 정면도이다.
도 11은 도 6의 제 2 부분의 구조를 보여주는 개략 정면도이다.
본 출원은 이하 도면과 실시예들에 대해 기재된다.
도 1은 일 실시예에 따른 전기 펌프(100)의 구조를 보여주는 개략도이다. 전기 펌프(100)는 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 체임버를 형성할 수 있다. 이 실시예에서, 상기 하우징은 제 1 하우징(10), 격벽(20), 및 모터 하우징(30)을 포함한다. 이 실시예에서, 제 1 하우징(10), 격벽(20), 및 모터 하우징(30)은 각각 사출 성형에 의해 형성된다. 제 1 하우징(10)은 나사(120) 또는 볼트에 의해 상기 격벽(20)에 고정되고, 상기 격벽(20)은 나사(120) 또는 볼트에 의해 상기 모터 하우징(30)에 고정된다. 제 1 하우징(10)이 격벽(20)에 연결되는 연결부 및 격벽(20)이 모터 하우징(30)에 연결되는 연결부는 각각 밀봉 링(130)(도 2 참조)이 제공되고, 이는 상기 연결부들의 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다. 도 2를 참조하면, 상기 체임버는 격벽(20)에 의해 습윤 체임버(91)와 건조 체임버(92)로 분할된다. 작업 매체(working medium)는 상기 습윤 체임버(91)를 통하여 흐를 수 있고, 상기 건조 체임버(92)를 통하여는 작업 매체가 흐르지 않는다. 명백히, 하우징은 다른 구조들을 가질 수 있다. 이 실시예에 따른 하우징의 구조는 상대적으로 간단한 제조 공정을 가지고, 그 부분들 및 부품들은 조립하기에 편리하다. 이 실시예의 전기 펌프(100)는 주로 열 순환 시스템에 적용되고, 상기 열 순환 시스템은 냉각 순환 시스템 및/또는 가열 순환 시스템을 포함한다. 전기 펌프(100)는 작업 매체에 순환 동력(circulating power)을 제공하도록 구성된다. 이 실시예에 따른 전기 펌프(100)는 차량 냉각 순환 시스템에 적용될 수 있다. 이 실시예의 전기 펌프(100)는 작은 크기와 고양력(high lift)을 갖는 펌프이다.
도 2를 참조하면, 전기 펌프(100)는 샤프트(40), 회전자 조립체(50), 고정자 조립체(60), 제어 유닛(70), 및 와이어 관통 부재(80)를 더 포함한다. 회전자 조립체(50)는 습윤 체임버(91)에 배치되고, 고정자 조립체(60) 및 제어 유닛(70)은 건조 체임버(92)에 배치된다. 샤프트(40) 및 격벽(20)은 사출 성형으로 서로 고정되고, 회전자 조립체(50)는 샤프트(40) 주위에서 회전 가능하다. 회전자 조립체(50)는 임펠러 및 회전자를 포함하고, 상기 회전자는 영구 자석을 포함한다. 상기 회전자 조립체(50)는 격벽(20)에 의해 상기 고정자 조립체(60)로부터 고립되고, 상기 고정자 조립체(60)는 제어 유닛(70)에 전기적으로 연결된다. 제어 유닛(70)은 연결 와이어들에 의해 외부 전원 공급부, 신호 회로 등에 전기적으로 연결되고, 상기 연결 와이어들은 와이어 관통 부재(80)를 통해 전기 펌프의 외부로 이어진다. 이 실시예에서, 전기 펌프(100)는 내부 회전자 타입 전기 펌프이고, 상기 내부 회전자 타입 전기 펌프는 회전자 조립체(50)의 영구 자석이 고정자 조립체(60)보다 샤프트(40)에 더 가까이 배치되는 펌프에 관련된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 회전자 조립체(50)는 적어도 사출 성형된 두 부분의 부재들, 즉 제 1 부분(501) 및 제 2 부분(502)을 포함한다. 제 1 부분(501)은 용접, 예를 들어 초음파 용접에 의해 제 2 부분(502)에 고정된다. 제 1 부분(501)은 상부 플레이트(51) 및 블레이드들(52)을 포함하고, 사출 성형에 의해 일체로 형성된다. 일 실시예에서, 제 1 부분(51)의 재료는 폴리페닐렌 설파이드 플라스틱(polyphenylene sulfide plastic)(줄여서 PPS 플라스틱)과 유리섬유의 혼합물이다. 제 2 부분(502)은 하부 플레이트(53), 영구 자석(41), 및 제 1 베어링(42)을 포함한다. 제 2 부분(502)은 사출 성형층을 포함하고, 제 2 부분(502)은 사출 성형 재료를 사용하여 영구 자석(41) 및 제 1 베어링(42)을 사출 성형 인서트로 취하는 사출 성형에 의해 형성된다. 일 실시예에서, 제 2 부분(502)의 사출 성형 재료는 폴리페닐렌 설파이드 플라스틱(줄여서 PPS 플라스틱)과 유리섬유의 혼합물일 수 있다. 추가로, 제 2 부분(502)의 사출 성형 재료도 상대적으로 우수한 기계적 특성을 갖는 다른 열가소성 재료들일 수 있다. 제 1 부분(501) 및 제 2 부분(502)은 용접에 의해 전체로서 고정된다. 회전자 조립체(50)는 기능에 따라 임펠러(5) 및 회전자(4)를 포함한다. 임펠러(5)는 상부 플레이트(51), 하부 플레이트(53), 및 블레이드들(52)을 포함하고, 회전자(4)는 영구 자석(41)을 포함한다. 이 실시예에서, 회전자(4) 및 하부 플레이트(53)는 사출 성형에 의해 일체로 형성되고, 상부 플레이트(51) 및 블레이드들(52)은 사출 성형에 의해 일체로 형성된다. 이 방식으로, 상부 플레이트(51)와 블레이드들(52)은 재료에 대한 낮은 요건을 가지고, 이는 비용을 절감하고 이 두 부분들의 디몰딩(demolding)을 촉진하기도 한다. 장착 홈들(532)은 하부 플레이트(53)에 형성되고, 블레이드들(52)은 장착 홈들(532)에 대응하는 하부 플레이트(53)에 조립되고, 용접에 의해 하부 플레이트(53)에 일체로 고정된다. 명백히, 블레이드들(52) 및 하부 플레이트(53)는 다른 방식들, 예를 들어 임펠러(5)와 회전자(4)가 따로 형성되고, 연결 구조에 의해 서로 연결되는 방식으로 연결될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 제 1 베어링(42)의 재료는 흑연 또는 폴리에텔에텔케톤(polyetheretherketone)을 포함한다. 제 1 베어링(42)은 제 1 홀(421)이 제공되고, 제 1 베어링(42)은 제 1 내부 표면(422)과 제 1 외부 표면(423)을 포함한다. 샤프트(40)는 제 1 홀(421)을 관통하고, 제 1 내부 표면(422)은 샤프트(40)와 협동하도록 구성될 수 있다. 제 1 외부 표면(423)은 사출 성형에 의해 제 2 부분(502)의 사출 성형층에 고정된다. 제1 내부 표면(422) 및 샤프트(40)의 외주 표면은 간격을 두고 배치된다. 제 1 베어링(42)의 상부 단부 표면은 하부 플레이트(53)의 상부 단부보다 약간 더 높다. 이 방식으로, 회전자 조립체(50)가 상향 이동하는 경우, 제 1 정지부는 제 1 베어링(42)의 상부 단부 표면에 접촉하고, 하부 플레이트(53)에 접촉하지 않을 수 있어서, 하부 플레이트(53)의 마모를 방지한다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 회전자 조립체(50)는 제 2 베어링(43)을 더 포함하고, 제 2 베어링(43)은 제 2 부분(502)에 분리 가능하게 조립되고 연결된다. 구체적으로, 장착공(mounting cavity; 45)은 제 2 부분(502)에 형성되고, 상기 장착공(45)은 임펠러(5)로부터 멀리 있도록 배치된다. 제 2 베어링(43)은 상기 장착공(45) 내에 장착된다. 제 2 베어링(43)의 재료는 흑연 또는 폴리에텔에텔케톤(polyetheretherketone)을 포함한다. 제 2 베어링(43)은 제 2 홀(431)이 제공되고, 제 2 내부 표면(432) 및 제 2 외부 표면(433)을 포함한다. 제 2 홀(431)은 제 2 내부 표면(432)에 의해 둘러싸인 공간을 포함한다. 제 2 외부 표면(433)은 제 2 부분(502)에 직접적 또는 간접적으로 고정될 수 있고, 제 2 내부 표면(432)은 샤프트(40)의 외주 표면과 접촉되도록 또는 샤프트(40)의 외주 표면으로부터 간격을 두고 배치되도록 배치될 수 있다.
회전자 조립체(50)는 제 1 베어링(42) 및 제 2 베어링(43)에 상대적으로 고정적으로 연결된다. 샤프트(40)는 제 1 홀(421) 및 제 2 홀(431)을 관통한다. 샤프트(40)의 외주 표면은 제 1 내부 표면(422) 및 제 2 내부 표면(432)과 접촉하고, 회전자 조립체(50)는 제 1 베어링(42)과 제 2 베어링(43)에 의해 샤프트(40) 주위를 회전한다. 이 실시예에서, 제 1 베어링(42) 및 제 2 베어링(43)은 흑연 또는 폴리에텔에텔케톤으로 만들어질 수 있고, 이는 자기(self) 윤활 기능을 가질 수 있어서, 샤프트(40)에 대한 회전자 조립체(50)의 회전으로부터 야기되는 회전 마찰력을 줄일 수 있고, 그에 의해 마찰에 의해 야기될 수 있는 회전자 조립체(50)의 진동을 줄일 수 있다.
또한, 제 2 베어링(43)이 회전할 때 하부 단부 표면 상에서의 마찰력을 줄이기 위해 제 2 베어링(43)의 하부 단부 표면에 와셔(58)가 추가로 제공될 수 있다. 도 2, 도 7, 및 도 9를 참조하면, 전기 펌프(100)는 회전자 조립체(50)를 제한하기 위한 정지 조립체(90)를 더 포함하고, 회전자 조립체(50)는 상기 정지 조립체(90)에 의해 체임버 내에 제한된다. 특히, 회전자 조립체(50)의 움직임은 체임버의 대응하는 위치 범위 내에 제한된다. 정지 조립체(90)는 샤프트(40), 제 1 정지부(1) 및 제 2 정지부(2)를 포함한다. 구체적으로, 회전자 조립체(50)는 샤프트(40)의 주변 주위에 배치되고, 샤프트(40)는 회전자 조립체(50)의 회전 중심의 위치를 제한한다. 제 1 정지부(1)는 회전자 조립체(50)의 상부 단부의 위치를 제한하도록 구성된다. 구체적으로, 제 1 정지부(1)는, 회전자 조립체(50)가 시동될 때 축방향력 때문에 샤프트(40)를 따라 전기 펌프(100)의 입구를 향해 회전자 조립체(50)가 이동하는 경우, 회전자 조립체(50)의 위치를 제한하도록 구성된다. 제 2 정지부(2)는 회전자 조립체(50)의 하부 단부의 위치를 제한하도록 구성된다. 구체적으로, 제 2 정지부(2)는, 회전자 조립체(50)가 비활성화될 때 샤프트(40)를 따라 샤프트(40)의 제 1 부분을 향해 회전자 조립체(50)가 이동하는 경우, 회전자 조립체(50)의 위치를 제한하도록 구성된다. 제 1 정지부(1) 및 제 2 정지부(2)는 샤프트(40)에 대해 고정되고, 샤프트(40)에 대한 회전자 조립체(50)의 위치를 제한할 수 있다. 이 방식으로, 샤프트(40)에 대해 고정된 제 1 정지부(1) 및 제 2 정지부(2)는 샤프트(40)에 의해 야기되는 제 1 정지부(1)와 제 2 정지부(2)에 대한 마모를 줄일 수 있고, 또 상대 운동 동안 소음을 줄일 수 있고, 제품의 수명을 향상시키는 것을 가능하게 한다.
도 7은 격벽 조립체의 구조를 보여주는 개략 단면도이다. 격벽 조립체는 격벽(20) 및 샤프트(40)를 포함하고, 격벽 조립체는 샤프트(40)를 인서트로 취하는 사출 성형에 의해 형성된다. 체임버(21)는 격벽(20)에 형성되고, 격벽(20)은 제 1 바닥부(22) 및 제 1 측벽(23)을 포함한다. 체임버(21)는 제 1 바닥부(22) 및 제 1 측벽(23)에 의해 정의되는 공간을 포함한다. 샤프트(40)는 제 1 부분(401) 및 제 2 부분(402)을 포함하고, 제 1 부분(401)은 사출 성형에 의해 격벽(20)에 고정된다. 제 2 부분(402)은 체임버(21) 내로 연장하고, 샤프트(40)에 나사 홀(4011)이 제공된다. 상기 나사 홀(4011)은 샤프트(40)의 축방향을 따라 제 2 부분(402) 내로 연장하고, 제 1 정지부(1)는 상기 나사 홀(4011)을 통해 샤프트(40)에 고정된다.
이 실시예에서, 샤프트(40)는 사출 성형에 의해 제 1 바닥부(22)에 고정되고, 격벽(20)은 제 1 돌출부(221) 및 제 2 돌출부(222)를 포함한다. 제 1 돌출부(221)는 제 1 바닥부(22)로부터 체임버(21)를 향해 돌출함으로써 형성되고, 제 2 돌출부(222)는 제 1 바닥부(22)로부터 격벽(20)의 외부를 향해 돌출함으로써 형성된다. 제 1 돌출부(221)는 샤프트(40)의 외주부(outer periphery)에 고정되고, 제 2 돌출부(222)는 샤프트(40)의 꼬리 단부에 대응한다. 따라서, 제 1 돌출부(221) 및 제 2 돌출부(222)는 격벽(20)과 샤프트(40)의 고정 길이가 증가되도록 함으로써 샤프트(40)와 격벽(20) 간의 연결 강도를 향상시킨다. 제 1 돌출부(221)는 제 2 돌출부(222)의 길이보다 더 큰 길이를 가지고, 체임버 내의 부분들의 배열이 반대로 영향을 받지 않는다는 전제 하에 격벽(20)의 전체 길이가 감소하고, 이는 격벽(20)을 사용하는 전기 펌프가 더욱 소형화되도록 허용한다. 또한, 샤프트(40)는 제 1 부분(401)에 거친 외부 표면을 가질 수 있고, 따라서 샤프트(40)와 제 1 바닥부(22) 사이의 연결은 더욱 신뢰성 있으며, 샤프트(40)와 격벽(20) 사이의 상대 운동이 제한된다.
제 2 정지부(2)는 제 1 돌출부(221)를 포함하거나 제 1 돌출부(221) 및 와셔(58)를 포함한다. 제 1 돌출부(221)는 최상부(2211), 측부(2212), 및 전이부(2213)를 포함하고, 상기 최상부(2211)는 제 2 베어링(43)의 하부 단부 표면의 위치를 제한한다. 회전자 조립체(50)가 움직이지 않는 경우에, 최상부(2211)는 제 2 베어링의 하부 단부 표면에 직접 접촉하거나 제 2 베어링(43)의 하부 단부 표면에 와셔(58)를 통해 간접 접촉함으로써 회전자 조립체(50)가 하향 이동하는 것을 방지한다. 그런 배열로, 제 2 베어링(43)과 제 1 돌출부(221)의 최상부(2211) 사이 마찰이 감소될 수 있다. 전이부(2213)는 비스듬히 배열되고, 최상부(2211)는 전이부(2213)에 의해 측부(2212)에 연결된다. 전이부(2213)는 회전자 조립체(50)가 특정 거리만큼 제 2 정지부(2)로부터 이격되도록 허용함으로써, 움직임 동안 회전자 조립체(50)가 제 2 정지부(2)로부터 방해받는 것을 방지한다.
도 8을 참조하면, 제 1 정지부(1)는 정지 요소(11) 및 연결 요소(12)를 포함하고, 연결 요소(12)는 샤프트(40)에 연결된다. 정지 요소(11)는 연결 요소(12)를 통해 샤프트(40)에 고정된다. 정지 요소(11)는 샤프트(40)를 따라 회전자 조립체(50)가 축방향 위로 이동하는 거리를 제한하고, 회전자 조립체(50)가 멈추는 위치를 제한하며, 따라서 샤프트의 제 2 부분을 향하는 회전자 조립체(50)의 축방향 최대 이동 거리가 정지 요소(11)가 샤프트(40)에 고정되는 위치를 넘지 않도록 한다.
도 9를 참조하면, 정지 요소(11)는 금속으로 만들어지고, 특정 두께 및 특정 경도를 가진다. 중앙 홀(110)은 정지 요소(11)에 제공된다. 정지 요소(11)는 정지 요소의 상부 단부 표면(111) 및 정지 요소의 하부 단부 표면(112)을 포함한다. 정지 요소(11)의 상부 단부 표면(111) 및 하부 단부 표면(112)은 표면 처리가 수행되거나 적어도 하부 단부 표면(112)이 표면 처리가 수행된다. 하부 단부 표면(112)의 처리는 제 1 베어링(42)과 접촉하는 정지 요소(11)의 하부 단부 표면(112)의 마찰 계수를 줄일 수 있다. 이 방식으로, 전기 펌프(100)가 작동할 때, 회전자 조립체(50)와 정지 요소(11) 사이의 마찰력은 감소될 수 있다. 일반적으로, 정지 요소(11)의 하부 단부 표면(112)의 표면 조도(roughness)는 1.6보다 낮다. 이 실시예에서, 장착 실수를 방지하기 위해, 상부 단부 표면(111)과 하부 단부 표면(112) 각각의 표면 조도는 1.6보다 낮다. 정지 요소(11)의 중앙 홀(110)은 샤프트(40)를 통해 연장하고 샤프트(40)에 고정될 연결 요소(12)를 위한 것이다. 정지 요소(11)의 마모를 줄이기 위해, 적어도 하부 단부 표면(112)은 유사 다이아몬드 코팅으로 덮인다. 장착 실수를 방지하기 위해, 상부 단부 표면(111)과 하부 단부 표면(112) 모두는 유사 다이아몬드 코팅으로 덮일 수 있다.
연결 요소(12)는 나사를 포함하고, 나사는 정지 요소(11)의 상부 단부 표면(111)과 맞고 접촉하는 평면부를 가진다. 샤프트(40)는 연결부를 포함하고, 상기 연결부는 연결 요소(12)와 맞고 연결되도록 구성된다. 연결부는 나사 홀(4011)을 포함하고, 나사는 상기 나사 홀(4011)에 나사 연결된다. 나사는 정지 요소(11)를 샤프트(40)의 제 2 부분 상으로 가압하여 정지 요소(11)가 샤프트(40)에 고정적으로 연결되게 한다.
회전자 조립체(50)가 시동될 때, 회전자 조립체(50)는 샤프트(40)를 따라 샤프트(40)의 제 2 부분(402)이 배치된 측을 향해 이동하고, 그 다음 제 1 베어링(42)은 정지 요소(11)와 접촉하고 정지 요소(11)에 대해 이동한다. 정지 요소(11)는 상대적으로 샤프트(40)에 고정되고, 이 방식으로, 정지 요소(11)의 단부 표면과 회전자 조립체(50)의 제 1 베어링(42) 사이에만 마찰이 일어나며, 정지 요소(11)와 샤프트(40) 사이의 상대 운동이 없으면 정지 요소(11)와 샤프트(40) 사이에 마모가 일어나지 않는다. 샤프트(40), 정지 요소(11), 및 연결 요소(12) 각각은 금속으로 만들어지고, 제 1 베어링(42)의 재료는 흑연 물질과 같은 내마모성 비금속 재료이다. 이 방식으로, 정지 요소(11)는 비금속 재료로 만들어진 제 1 베어링(42)과 접촉하고, 이는 회전자 조립체(50)의 제 1 정지부(1)의 수명을 증가시키는 것이 가능하게 한다. 또한, 샤프트의 재료는 특정 미끄러움(lubricity)이 있고, 정지 요소(11)의 하부 단부 표면(112)은 상대적으로 부드러워, 샤프트(40)와 정지 요소(11) 사이의 운동 마찰력(sliding friction force)이 상대적으로 작고, 이에 따라 회전자 조립체(50)의 회전에 상대적으로 적은 부작용을 가진다. 전기 펌프(100)가 작동하지 않을 때, 정지 요소(11)는 회전자 조립체(50)의 제 1 베어링(42)의 상부 단부 표면으로부터 특정 거리만큼 이격된다. 회전자 조립체(50)가 작동할 때 회전자 조립체(50)가 샤프트(40)의 축방향을 따라 샤프트(40)의 제 2 부분(402)을 향해 이동할 수 있기 때문에, 특정 간격의 배열은 회전자 조립체(50)가 시동될 때 회전자 조립체(50)의 이동에 대한 확실한 허용을 제공한다.
연결 요소(12)가 회전자 조립체(50)의 작동 중에 풀리는 것을 방지하기 위해, 연결 요소(12)와 샤프트(10) 사이에 접착제가 추가로 덮일 수 있다. 구체적으로, 접착제가 나사의 나사산 섹션의 외부 표면 상에 덮이거나 나사 홀(4011)의 나사산 섹션의 측벽 상에 덮일 수 있다. 또한, 연결 요소(12)의 회전 방향은 회전자 조립체(50)의 회전 방향과 동일하게 설정될 수 있다. 구체적으로, 나사의 조임(screw-in) 방향은 회전자 조립체(50)의 회전 방향과 일치하도록 설정된다. 구체적으로, 도 10을 참조하면 회전자 조립체(50)는 임펠러(5)를 포함하고, 임펠러(5)는 제 1 블레이드들(521)을 포함하고, 제 1 블레이드들(521) 각각은 제 1 측(733) 및 제 2 측(744)을 포함한다. 나사의 조임 방향은 제 1 블레이드들(521)의 제 1 측(733)들의 돌출 방향과 동일하거나, 다른 말로, 상부 플레이트(51)로부터 하부 플레이트(53)를 향해 보면 나사의 조임 방향은 시계 방향이고, 비슷하게, 회전자 조립체(50)의 회전 방향은 또한 시계 방향이다. 이 경우에, 회전자 조립체(50)가 회전할 때, 나사를 밀어 넣는 회전자 조립체의 힘은 나사를 조이는 방향이고, 따라서 펌프의 작동 신뢰성을 보장한다.
도 3, 10, 및 11을 참조하면, 임펠러(5)는 상부 플레이트(51), 하부 플레이트(53), 및 블레이드들(52)을 포함한다. 블레이드들(52)은 상부 플레이트(51)와 하부 플레이트(53) 사이에 배치된다. 블레이드들(52)은 제 1 블레이드들(521) 및 제 2 블레이드들(522)을 포함하고, 제 1 블레이드들(521) 각각은 제 2 블레이드들(522) 각각의 길이보다 더 큰 길이를 갖는다. 제 1 블레이드들(521) 및 제 2 블레이드들(522)은 교대로 분포된다. 이 실시예에서, 임펠러(5)는 네 개의 제 1 블레이드들(521) 및 네 개의 제 2 블레이드들(522)을 포함한다. 상부 플레이트(51)의 외부 에지 또는 하부 플레이트(53)의 외부 에지는 제 1 원주로서 정의되고, 제 1 원주의 지름은 제 1 지름(Φ1)이다. 제 2 블레이드들(522)은 제 2 원주로부터 시작하고, 제 2 원주의 지름은 제 2 지름(Φ2)이다. 제 2 지름(Φ2)은 제 1 지름(Φ1)의 0.6배 내지 0.7배 범위이다. 제 1 블레이드들(521) 각각은 제 1 측(733) 및 제 2 측(744)을 포함하며, 제 1 측(733)은 오목한 측이고, 제 2 측(744)은 볼록한 측이다. 제 3 원주는 제 1 블레이드들(521)이 시작하는 원주로 정의되고, 제 3 원주의 지름은 제 3 지름(Φ3)이며, 제 3 지름(Φ3)은 제 2 지름(Φ2)보다 작다.
이 실시예에서, 블레이드들(52)과 상부 플레이트(51)는 사출 성형에 의해 일체로 형성되고, 하부 플레이트(53)는 장착 홈들(532)이 제공된다. 장착 홈들(532)은 제 1 블레이드들(521)에 대응한다. 장착 홈들(532)은 오목한 측(533) 및 볼록한 측(534)을 포함하고, 오목한 측(533)은 제 1 블레이드(521)의 제 1 측(733)에 대응하고, 볼록한 측(534)은 제 1 블레이드(521)의 제 2 측(744)에 대응한다. 제 1 블레이드들은 장착 홈들 내로 대응하여 장착되고, 제 1 블레이드들(521)은 용접에 의해 하부 플레이트(53)에 일체로 고정된다.
회전자 조립체(50)의 두 단부들의 축방향 힘들을 추가로 균형 잡고, 제 1 정지부(1)의 정지 요소(11)의 마모를 줄이기 위해, 균형 홀들(531)이 임펠러(5)의 하부 플레이트(53)에 제공된다. 균형 홀들(531)은 하부 플레이트(53)의 상부 측과 하부 측 사이의 압력이 균형 잡히게 하고, 이는 회전자 조립체(50)가 시동될 때 회전자 조립체(50)에 의해 가해지는 작동력을 감소시키는 것을 가능하게 하고, 회전자 조립체(50)에 의해 야기되는 정지 요소(11)의 마모를 감소시키는 것을 가능하게 한다.
균형 홀들(531)의 중심들(centers)은 제 4 원주 상에 위치되고, 제 4 원주의 지름은 제 4 지름(Φ4)이다. 제 4 지름(Φ4)은 제 3 지름(Φ3)보다 크고, 제 2 지름(Φ2)보다 작다. 이 경우, 각 균형 홀(531)은 인접한 제 1 블레이드들(521) 사이에 가능한한 많이 배치되고, 제 3 원주와 제 2 원주 사이의 영역에 위치되며, 이는 균형 홀들(531)에 의해 일어나는 임펠러(5)를 통해 흐르는 작업 매체의 유동에 부작용을 감소시키는 것을 가능하게 한다.
균형 홀들(531)의 개수는 2 이상이고, 균형 홀들(531)의 총 유동 면적은 균형 홀들(531)의 유동 면적들의 합과 같다. 고리형 간격(301)은 임펠러(5)의 외부 에지와 하우징 사이에 형성되고, 작업 매체는 상기 고리형 간격(301)을 통과한다. 고리형 간격(301)은 작업 매체를 위한 고리형 단면 유동 면적을 가지고, 균형 홀들(531)의 총 유동 면적은 고리형 단면 유동 면적 이상이다. 전기 펌프(100)가 작동할 때, 작동 매체는 임펠러(5)로 들어가고, 고리형 간격(301)을 통해 흐르며, 하부 플레이트(53) 아래에 있는 습윤 체임버(91) 부분으로 들어간다. 이 경우, 하부 플레이트(53) 위에 있는 습윤 체임버(91) 부분은 하부 플레이트(53) 아래에 있는 습윤 체임버(91) 부분과 고리형 간격(301)을 통해 연통한다. 작업 매체의 압력이 임펠러(5)의 중심에서부터 임펠러(5)의 외부 에지까지 점차 증가되기 때문에, 하부 플레이트(53) 아래의 있는 습윤 체임버(91) 부분에서의 압력은 대체로 임펠러(5)의 외부 에지에서의 압력과 동일하다. 이 방식으로, 하부 플레이트(53) 아래에 있는 습윤 체임버(91) 부분에서의 압력은 하부 플레이트(53) 위의 있는 습윤 체임버(91)부분에서의 압력보다 크다. 압력 차이의 작용으로 인해, 임펠러(5)는 회전자 조립체(50)가 샤프트(40)의 제 2 부분(402)을 향해 이동하도록 구동한다. 이 실시예에서, 균형 홀들(531)의 총 유동 면적은 고리형 단면 유동 면적 이상인 것이 보장된다. 상기 간격(301)에서의 작업 매체의 압력이 균형 홀들(531)에서의 작업 매체의 압력보다 크고, 압력차를 더 감소시키기 위해 균형 홀들(531)의 총 유동 면적이 증가될 수 있다. 이러한 설계에 의해, 압력차의 감소가 가능해지고, 회전자 조립체(50)가 샤프트(40)의 제 2 부분(402)을 향해 이동할 때 회전자 조립체(50)에 의해 가해지는 압력이 감소되며, 또한 제 1 정지부에 의해 가해지는 힘이 감소되고, 따라서 마모는 줄어든다. 구체적으로, 균형 홀들(531)의 총 유동 면적은 3mm2 이상이고, 18mm2 이하이다. 임펠러(5)는 네 개의 균형 홀들(531)을 포함하고, 균형 홀들(531)은 각각 대체로 원형인 순환 섹션을 가지며, 균형 홀들(531) 각각의 유동 면적은 1.7mm2보다 크고 3.2mm2보다 작다. 이 방식으로, 작업 매체의 소통이 보장될 뿐 아니라, 서로 인접한 블레이드들 사이에서 작업 매체의 작동이 영향받지 않는다.
임펠러가 조립된 후, 균형 홀들(531) 각각이 인접한 제 1 블레이드들(521) 사이에 배치된다. 구체적으로, 균형 홀들(531) 각각은 인접한 장착 홈들(532) 사이에 배치된다. 균형 홀(531)과 상기 균형 홀(531)에 가까운 장착 홈(532)의 오목한 측(533) 사이의 거리는 1mm 이상이다. 또한, 상부 플레이트(51)의 하부 단부 표면으로부터 상부 단부 표면으로의 방향으로 임펠러(5)의 축방향을 따라, 균형 홀들(531)이 대응하는 상부 플레이트(51) 상에 투영되는(projected) 경우에, 제 2 블레이드(522)의 시작 단부(S)와 임펠러의 중심(O) 사이의 연결 라인은 제 1 라인(SO)로 정의된다. 제 2 블레이드(522)의 오목한 측에 인접하는 제 1 블레이드(521)의 시작 단부(F)와 임펠러의 중심(O) 사이의 연결 라인은 제 2 라인(FO)으로 정의된다. 균형 홀(531)의 중심(P)과 임펠러의 중심(O) 사이의 연결 라인은 제 3 라인(PO)으로 정의된다. 제 2 원주와 균형 홀에 가까운 제 1 블레이드의 제 1 측과의 교차점(C)과 임펠러의 중심(O) 사이의 연결 라인은 제 4 라인(CO)으로 정의된다. 제 1 라인(SO)과 제 4 라인(CO) 사이에 포함된 각도는 제 1 포함각(α)으로 정의된다. 제 3 라인(PO)과 제 4 라인(FO) 사이에 포함된 각도는 제 2 포함각(β)이고, 제 2 포함각(β)은 제 1 포함각(α)보다 작다.
위 실시예들은 오직 본 출원을 설명하기 위해서 의도된 것이지, 본 출원의 기술적 해법들을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 출원이 위 실시예들과 관련하여 상세히 기재되었다 하더라도, 통상의 기술자들에 의해 변형 또는 동등한 대체물이 여전히 본 출원에 대해 만들어질 수 있다는 것이 통상의 기술자에 의해 이해되어야 하고; 본 출원의 어떤 기술적 해법들 및 개선들도 그 의미 및 범위로부터 벗어남이 없이 청구항에 의해 정의되는 본 출원의 범위에 포함된다.

Claims (15)

  1. 하우징, 샤프트, 고정자 조립체 및 회전자 조립체를 포함하고, 상기 하우징 내에 체임버가 형성되고, 상기 체임버는 격벽에 의해 습윤 체임버와 건조 체임버로 분할되고, 상기 고정자 조립체는 상기 건조 체임버 내에 배치되며, 상기 회전자 조립체는 상기 습윤 체임버 내에 배치되는 전기 펌프로서,
    상기 샤프트는 제 1 부분, 제 2 부분을 포함하고, 상기 제 1 부분은 상기 격벽에 고정되고, 상기 제 2 부분은 상기 격벽에 간접적으로 접촉하고;
    상기 회전자 조립체는 상기 샤프트 주위에서 회전 가능하고, 상기 회전자 조립체는 상기 샤프트 상에서 슬리브로 연결되며;
    상기 전기 펌프는 정지 조립체를 포함하고, 상기 정지 조립체는 상기 체임버 내의 회전자 조립체의 위치를 제한하도록 구성되고 제 1 정지부 및 제 2 정지부를 포함하고;
    상기 제 1 정지부는 상기 제 1 부분으로부터 먼 방향으로 상기 샤프트를 따라 이동하는 회전자 조립체의 위치를 제한하고, 상기 제 2 정지부는 제 1 부분을 향하는 방향으로 상기 샤프트를 따라 이동하는 회전자 조립체의 위치를 제한하도록 구성되고, 상기 제 1 정지부는 상기 제 2 부분에 고정되고, 상기 제 2 정지부는 상기 제 1 부분에 고정되고,
    상기 제 1 정지부는 연결 요소 및 정지 요소를 포함하고, 상기 연결 요소는 상기 제 2 부분에 고정되고, 상기 정지 요소는 상기 연결 요소와 상기 제 2 부분 사이에 배치되고 상기 제 2 부분 상에 가압되며,
    상기 샤프트는 연결부를 포함하고, 상기 연결 요소는 상기 연결부를 통해 상기 샤프트에 연결되고;
    상기 연결부는 나사 홀을 포함하고, 상기 나사 홀은 상기 제 2 부분 내로 연장하며;
    상기 연결 요소는 나사를 포함하고, 상기 나사는 상기 샤프트와 나사 연결되고, 상기 연결 요소는 상기 나사에 의해 상기 샤프트의 제 2 부분 상에 가압되고,
    상기 회전자 조립체는 회전자 및 임펠러를 포함하고, 상기 회전자는 상기 임펠러에 고정되고, 상기 회전자는 영구 자석을 포함하며, 상기 임펠러는 상부 플레이트, 하부 플레이트, 및 블레이드들을 포함하고;
    상기 블레이드들은 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 형성되고, 상기 블레이드들은 제 1 블레이드들 및 제 2 블레이드들을 포함하고, 상기 제 1 블레이드들 각각은 상기 제 2 블레이드들 각각의 길이보다 더 큰 길이를 갖고, 상기 제 1 블레이드들 및 제 2 블레이드들은 교대로 분포되며;
    상기 상부 플레이트의 외부 에지는 제 1 원주로서 정의되고, 상기 제 2 블레이드들은 제 2 원주로부터 시작하고, 상기 제 1 원주의 지름은 제 1 지름이고, 상기 제 2 원주의 지름은 제 2 지름이고, 상기 제 2 지름은 상기 제 1 지름의 0.6배 내지 0.7배의 범위이고;
    제 3 원주는 상기 제 1 블레이드들이 시작하는 원주로서 정의되고, 상기 제 3 원주의 지름은 제 3 지름이고, 상기 임펠러의 하부 플레이트는 균형 홀들이 제공되고, 상기 균형 홀들의 중심들은 제 4 원주에 위치되고, 상기 제 4 원주의 지름은 제 4 지름이며, 상기 제 4 지름은 상기 제 3 지름보다 더 크고, 상기 제 4 지름은 상기 제 2 지름보다 더 작은, 전기 펌프.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 정지 요소에 홀이 제공되고, 상기 홀은 상기 제 2 부분의 외부 에지보다 더 작고, 상기 정지 요소의 외부 에지는 상기 제 2 부분의 외주 표면보다 더 큰, 전기 펌프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정지 요소는 상부 단부 표면 및 하부 단부 표면을 포함하고, 상기 상부 단부 표면은 상기 나사와 접촉하고, 상기 하부 단부 표면은 상기 제 2 부분과 접촉하고, 적어도 상기 정지 요소의 하부 단부 표면은 1.6보다 작은 조도를 갖는, 전기 펌프.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정지 요소는 코팅을 포함하고, 적어도 상기 정지 요소의 하부 단부 표면은 상기 코팅으로 덮이고, 상기 코팅은 유사 다이아몬드(diamond-like) 재료로 만들어지는, 전기 펌프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 나사 홀의 나사 섹션과 상기 나사의 나사 섹션의 외부 표면 중 적어도 어느 하나에는 접착제가 덮이고, 상기 나사의 외주 표면은 상기 나사 홀이 제공되는 상기 샤프트에 상기 접착제에 의해 분리할 수 없게 고정되는, 전기 펌프.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 회전자 조립체는 임펠러를 포함하고, 상기 임펠러는 상부 플레이트, 블레이드들, 및 하부 플레이트를 포함하며;
    상기 블레이드들은 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 배치되고;
    상기 상부 플레이트에서 상기 하부 플레이트를 향해 보면, 블레이드들 각각은 볼록한 측 및 오목한 측을 포함하고, 상기 나사의 조임 방향은 상기 블레이드들의 볼록한 측들의 돌출 방향과 일치하는, 전기 펌프.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회전자 조립체는 베어링을 포함하고, 상기 베어링은 사출 성형에 의해 상기 회전자 조립체에 고정되고;
    상기 샤프트의 축 방향에서, 상기 샤프트의 제 2 부분에 가까운 상기 베어링의 표면은 상부 단부 표면이고, 상기 베어링의 상부 단부 표면은 상기 정지 요소의 하부 단부 표면으로부터 특정 거리만큼 이격되고, 상기 베어링의 상부 단부 표면은 상기 하부 플레이트의 상부 단부보다 더 높은, 전기 펌프.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 균형 홀들의 개수는 2 이상이고, 상기 균형 홀들의 총 유동 면적은 상기 균형 홀들의 유동 면적들의 합과 같으며;
    상기 임펠러의 외부 에지와 상기 하우징 사이에 고리형 간격이 형성되고, 상기 고리형 간격은 상기 고리형 간격을 통과하는 작업 매체를 위한 고리형 단면 유동 면적을 가지고, 상기 균형 홀들의 총 유동 면적은 상기 고리형 단면 유동 면적 이상인, 전기 펌프.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 균형 홀들의 개수는 2 이상이고, 상기 균형 홀들의 총 유동 면적은 상기 균형 홀들의 유동 면적들의 합과 같고, 상기 균형 홀들의 총 유동 면적은 3mm2 이상이고, 18mm2이하인, 전기 펌프.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 균형 홀들의 개수는 상기 제 1 블레이드들의 개수 이하이고, 상기 균형 홀들 각각은 인접한 제 1 블레이드들 사이에 배치되고, 상기 균형 홀들 각각은 원형인 순환 섹션을 가지며, 상기 균형 홀들 각각의 유동 면적은 1.7mm2 이상이고, 3.2mm2 이하인, 전기 펌프.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제 1 블레이드들 및 상기 상부 플레이트는 일체로 고정되고, 상기 하부 플레이트는 장착 홈들이 제공되고, 상기 장착 홈들은 상기 제 1 블레이드들에 대응하도록 배치되고, 상기 균형 홀들 각각은 인접한 장착 홈들 사이에 배치되며, 상기 균형 홀에 더 가까운 장착 홈의 볼록한 측과 상기 균형 홀의 외부 에지 사이의 거리는 1mm 이상인, 전기 펌프.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 균형 홀들이 상기 상부 플레이트의 하부 단부 표면으로부터 상부 단부 표면으로의 방향으로 상기 임펠러의 축 방향을 따라 상기 상부 플레이트 상에 투영되는 경우,
    상기 제 2 블레이드들 각각의 시작 단부와 상기 임펠러의 중심 사이의 연결 라인이 제 1 라인으로서 정의되고;
    상기 제 2 블레이드들의 오목한 측들에 인접한 제 1 블레이드들 각각의 시작 단부와 상기 임펠러의 중심 사이의 연결 라인은 제 2 라인으로서 정의되며;
    균형 홀들 각각의 중심과 상기 임펠러의 중심 사이의 연결 라인은 제 3 라인으로서 정의되고;
    상기 제 2 원주와 상기 균형 홀에 가까운 제 1 블레이드의 제 1 측과의 교차점과 상기 임펠러의 중심 사이의 연결 라인은 제 4 라인으로서 정의되고;
    상기 제 1 라인과 제 4 라인 사이에 포함된 각도는 제 1 포함각으로서 정의되고, 제 3 라인과 제 2 라인 사이의 포함된 각도는 제 2 포함각으로서 정의되고, 상기 제 2 포함각은 상기 제 1 포함각보다 더 작은, 전기 펌프.
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