KR101977697B1

KR101977697B1 - 전기모터 일체형 텐덤형 유압펌프

Info

Publication number: KR101977697B1
Application number: KR1020170108146A
Authority: KR
Inventors: 허인순
Original assignee: 주식회사 한진엔지니어링
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2019-05-13
Also published as: KR20190022178A

Abstract

본 발명은 전기모터 일체형 텐덤형 유압펌프에 관한 발명이다.
본 발명은 전기모터와 텐덤형 유압펌프가 일체로 형성되어, 전기모터의 구동에 따라 작동되는 유압펌프에 있어서, 하우징, 상기 하우징의 내부에 부착되어, 전원이 공급됨에 따라 자력을 발생시키는 전기모터 고정자, 상기 고정자로부터 일정 간극 이격되어 위치하며, 상기 고정자로부터 발생된 자력에 의해 회전하는 회전자, 상기 회전자의 회전에 따라 상기 하우징 내부를 축 회전하는 동력 전달 플레이트, 상기 동력 전달 플레이트와 결합되어, 상기 동력 전달 플레이트로부터 회전력을 전달 받는 회전축, 상기 회전 축에 의해 관통되며, 경사각을 조절함으로써 펌핑되는 유량을 조절할 수 있는 사판, 상기 회전축과 결합하며, 복수 개의 중공이 방사상으로 형성되어 피스톤이 수평 운동할 수 있는 실린더 블록, 상기 실린더 블록 상의 복수 개의 중공 사이를 수평 운동하며, 내부에 유체유동홀이 관통 형성된 복수 개의 피스톤 및 상기 실린더 블록을 연통하는 유체유입부 및 유체토출부를 포함하는 밸브 플레이트로 각각 구성된 텐덤형 유압펌프를 포함하는 전기모터 일체형 텐덤형 유압펌프를 제공한다.
상기와 같은 전기모터 일체형 텐덤형 유압펌프를 통해, 높은 효율을 유지하면서도 유압펌프와 전기모터가 차지하는 부피를 최소화하여 체적을 줄일 수 있으며, 아울러 전기모터가 유압펌프 내의 유체에 잠겨 구동하므로 소음이 적다는 장점이 있다.

Description

전기모터 일체형 텐덤형 유압펌프{Tandem type hydraulic pump integrated with electric motor}

본 발명은 텐덤형 유압펌프와 전기모터가 일체로 형성된 펌프에 관한 발명으로, 보다 구체적으로는 유압펌프에 비하여 상대적으로 부피가 큰 전기모터 내부에 유압펌프를 내장시킴으로써, 환경오염 및 소음발생을 줄이고, 결과적으로 도심지용 건설 중장비에 적합한 전기모터 일체형 텐덤형 유압펌프를 제공하는 것을 목적으로 하는 발명이다.

큰 출력밀도를 필요로 하는 굴삭기와 같은 건설 중장비의 경우에 있어서, 유압동력 펌프는 건설 중장비의 이동 및 작업을 위한 핵심장치로써 유압 동력원으로 꾸준히 사용되고 있었다.

종래에는 유압펌프를 주로 디젤엔진과 같은 내연기관을 활용하여 유압펌프를 작동시키는 것이 일반적이었다.

다만, 도심지에서 건설 중장비가 운전될 경우 디젤엔진으로부터 배출되는 매연과 소음 발생 및 에너지 효율이 떨어진다는 등의 문제가 발생하였고, 환경오염 및 소음 규제가 강화됨에 따라 규제를 만족하지 못하는 성능을 가진 건설 중장비의 작업 투입이 점점 제한되었다.

상기 문제점을 개선시키기 위한 방법으로, 굴삭기 등의 건설 중장비의 디젤엔진에서 전기 자동차에서 사용하는 배터리와 전기모터로 대체시키고, 전기모터로 구동시킴으로써, 유압펌프를 구동하여 유압 동력을 발생시키는 방안이 제안되고 있다.

도 1은 종래의 전기모터를 통해 유압모터를 구동하기 위한 장치를 도시한 도면인데, 전기모터를 활용한 굴삭기의 경우 도 1과 같이 전기모터와 유압펌프가 커플링 등을 통해 축 이음 연결되는 구조가 일반적이어서, 차지하는 부피가 커지고 소음이 여전히 발생하게 된다는 문제점이 있었다.

다시 말해, 종래의 전기모터를 활용하여 유압펌프를 구동시키고, 상기 유압펌프의 유압 동력을 통해 구동되는 굴삭기는 환경 오염 문제는 해결할 수 있지만, 전기모터와 유압펌프를 단순히 연결하는 수준에 그쳐 에너지 손실, 소음 발생, 공간의 낭비가 많을 수 밖에 없는 구조였기 때문에, 도심지에서 사용되는 건설 중장비에는 적합하지 않았다.

전기모터를 활용하여 문제점을 해결하는 또 다른 방안으로 통상적으로 사용되는 전기모터는 같은 동력을 발생시키는 유압펌프에 비해 약 10배정도의 부피를 가지므로, 상기 전기모터와 유압펌프의 부피 차이를 이용하여 종래 전기 굴삭기의 단점을 보완하는 하기 선행기술(출원번호 : JP 2003-232277 및 등록번호 : JP 2001-263229)과 같은 기술이 제안되었다.

보다 구체적으로, 상기 기술은 전기모터 내부에 유압펌프를 구동시킬 수 있는 구성요소를 배치함으로써, 전기모터와 유압펌프가 차지하는 부피를 최소화하는 방안이다.

상기 방안을 활용하더라도 회전축의 뒤틀림 등에 따른 소음, 동력 손실 등이 발생하는 것은 종래와 다를 바 없으므로, 저소음, 저공해, 고효율을 낼 수 있는 새로운 유압동력 펌프 기술의 개발이 요구되는 것이 현실이다.

일본공개특허공보(출원번호 : JP 2003-232277) “건설기계의 동력원” 일본등록특허공보(등록번호 : JP 2001-263229) “전동 압축기”

본 발명은 종래의 굴삭기 등의 건설 중장비에 사용되는 유압 동력원이 갖는 문제점을 해결하기 위하여, 전기모터 내부에 유압펌프 구동 요소들을 배치하여, 높은 출력 효율을 유지하면서도, 전기모터와 유압펌프가 차지하는 체적을 최소화할 수 있는 유압 동력원을 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러, 유압펌프를 구동하는 유체 내부에서 전기모터가 구동함에 따라, 소음을 줄일 수 있으며, 디젤엔진 대신에 전기모터를 사용함에 따라 환경 오염도 방지할 수 있는 도심지용 건설 중장비에 적합한 유압 동력원을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 전기모터와 텐덤형 유압펌프가 일체로 형성되어, 전기모터의 구동에 따라 작동되는 유압펌프에 있어서, 하우징; 상기 하우징의 내부에 부착되어, 전원이 공급됨에 따라 자력을 발생시키는 전기모터 고정자; 상기 고정자로부터 일정 간극 이격되어 위치하며, 상기 고정자로부터 발생된 자력에 의해 회전하는 회전자; 상기 회전자의 회전에 따라 상기 하우징 내부를 축 회전하는 동력 전달 플레이트; 상기 동력 전달 플레이트와 결합되어, 상기 동력 전달 플레이트로부터 회전력을 전달 받는 회전축, 상기 회전 축에 의해 관통되며, 경사각을 조절함으로써 펌핑되는 유량을 조절할 수 있는 사판, 상기 회전축과 결합하며, 복수 개의 중공이 방사상으로 형성되어 피스톤이 수평 운동할 수 있는 실린더 블록, 상기 실린더 블록 상의 복수 개의 중공 사이를 수평 운동하며, 내부에 유체유동홀이 관통 형성된 복수 개의 피스톤 및 상기 실린더 블록을 연통하는 유체유입부 및 유체토출부를 포함하는 밸브 플레이트로 각각 구성된 텐덤형 유압펌프;를 포함하며, 상기 동력 전달 플레이트에 상기 텐덤형 유압펌프의 각 회전축이 함께 체결되어, 상기 동력 전달 플레이트의 축 회전에 따라, 텐덤형 유압펌프의 회전축이 회전하게 되어, 두 개의 유압펌프가 동시에 구동되는 것을 특징으로 하는 전기모터 일체형 텐덤형 유압펌프를 제공한다.

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또한, 상기 전기모터에 공급되는 전원 및 상기 텐덤형 유압펌프 내의 유량을 제어할 수 있는 레귤레이터를 더 포함할 수 있다.

아울러, 상기 텐덤형 유압펌프는 상기 텐덤형 유압펌프는 상기 레귤레이터의 제어에 의해 수평 이동함으로써, 상기 사판의 경사각을 조절할 수 있는 컨트롤 피스톤을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 상기 텐덤형 유압펌프는 상기 동력 전달 플레이트를 기준으로 회전축, 사판, 실린더 블록, 밸브 플레이트의 순서로 배치되며, 상기 하우징의 좌측에 배치된 유압펌프의 유체유입부와 유체토출부는 상기 하우징의 좌측면을 관통하도록 형성되고, 상기 하우징의 우측에 배치된 유압펌프의 유체유입부와 유체토출부는 상기 하우징의 우측면을 관통하도록 형성됨에 따라, 상기 하우징의 외부로부터 상기 유압펌프 내로 유체를 유입되거나, 상기 유압펌프 내의 유체가 상기 하우징의 외부로 토출될 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 텐덤형 유압펌프의 밸브 플레이트에 제1 영구 자석과 제2 영구 자석이 밸브 플레이트의 중심으로부터 대칭적으로 배치되고, 상기 제1 영구 자석과 제2 영구 자석은 각기 다른 극성인 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 제1 영구자석은 밸브 플레이트의 유체유입부 측에 배치되고, 상기 제2 영구자석은 밸브 플레이트의 유체토출부 측에 배치되되, 상기 텐덤형 유압펌프의 복수 개의 피스톤 내부에는 각각 제3 영구 자석이 배치되며, 상기 제3 영구 자석은 상기 제1 영구자석과 동일한 극성을 띄는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 텐덤형 유압펌프의 실린더 블록에 형성된 복수 개의 중공 내부에는 제4 영구 자석이 피스톤의 주위를 둘러싸도록 배치되며,

상기 제4 영구 자석은 상기 제3 영구 자석과 동일하거나 반대 극성을 띄는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전기 모터 내부에 텐덤형 유압펌프를 일체형으로 배치하여, 한 쌍의 고정자와 회전자를 통해 두 개의 유압펌프를 함께 구동시킬 수 있게 됨에 따라, 건설 중장비의 높은 효율을 유지하면서도, 유압펌프 및 전기모터가 차지하는 부피를 최소화하여 체적을 줄일 수 있다.

또한, 전기모터가 유압펌프의 유체에 잠겨 구동하게 됨에 따라, 건설 중장비가 저소음 운전까지 가능해져 도심지용 건설 중장비의 구동에 적합한 유압 동력원을 제공할 수 있으며, 아울러 실린더 블록 및 밸브 플레이트에 영구 자석을 부착함으로써, 피스톤의 자동 조심(Self alignment)이 가능하다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 전기모터를 통해 유압펌프를 구동하기 위한 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 전기모터 일체형 텐덤형 유압펌프를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 전기모터 일체형 텐덤형 유압펌프를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 유압펌프의 구성요소를 나타낸 도면이다.
도 5 (a)는 밸브 플레이트에 부착된 영구 자석을 나타낸 도면이며, 도 5 (b)는 피스톤 내부에 부착된 영구 자석을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실린더 블록에 영구 자석이 부착된 것을 나타낸 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서 전체에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치한다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본 출원에서, “포함하다.” 또는 “가지다.” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 설명에 앞서, 도 1을 참조하여 종래의 전기모터를 통해 구동되는 유압펌프를 살펴본다. 도 1은 종래의 전기모터를 통해 유압펌프를 구동하기 위한 장치를 도시한 도면이다.

종래에는 도 1과 같이 별도의 유압펌프 하우징(301)에 유압펌프(300)를 설치하고, 전기모터(200)의 구동축(240)과 유압펌프(300)의 회전축(310)을 커플링(250)을 통해 연결함으로써, 유압펌프(300)를 구동시켰다.

이 경우, 펌프의 종류를 교체하며 사용할 수 있다는 장점이 있었으나, 전기모터(200)의 구동 소음이 크고, 전기모터(200)와 유압펌프(300)를 연결하는 별도의 구성요소(커플링)가 필요하며, 축 이음에 의한 동력 손실이 발생할 수 있다는 단점이 있었다.

아울러, 전기모터(200)와 유압펌프(300)가 차지하는 부피가 커서, 상기 전기모터(200)와 유압펌프(300)를 설치하기 위한 넓은 공간이 필요하게 된다. 종래 기술의 전기모터(200)와 유압펌프(300)를 유압동력을 필요로 하는 건설 중장비 or 건설용 기계 등에 적용한다고 할 때, 엔진룸의 체적을 키우는 원인이 된다.

본 발명은 종래의 전기모터(200)를 활용한 유압펌프(300) 구동 방식이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 전기모터(200) 일체형 텐덤형 유압펌프(300)를 제공한다.

이하에서는 도 3을 참조하여, 본 발명이 제공하는 전기모터(200) 일체형 텐덤형 유압펌프(300)에 대하여 자세하게 살펴보겠다.

본 발명의 전기모터(200) 일체형 텐덤형 유압펌프(300)는 전기모터(200)와 유압펌프(300)가 설치되는 하우징(100),

상기 하우징(100)의 내부에 부착되어, 전원이 공급됨에 따라 자력을 발생시키는 전기모터(200)의 고정자(210), 상기 고정자(210)로부터 일정 간극 이격되어 위치하며, 상기 고정자(210)로부터 발생된 자력에 의해 회전하는 전기모터(200)의 회전자(220), 상기 회전자(220)의 내부에 위치하며, 상기 회전자(220)의 회전에 따라 상기 하우징(100) 내부를 축 회전하는 동력 전달 플레이트(230)로 구성된 전기모터(200),

상기 동력 전달 플레이트(230)와 결합되어, 상기 동력 전달 플레이트(230)로부터 회전력을 전달 받는 회전축(310), 상기 회전축(310)에 의해 관통되며, 경사각을 조절함으로써 펌핑되는 유량을 조절할 수 있는 사판(320), 상기 회전축(310)과 결합하며, 복수 개의 중공(331)이 방사상으로 형성되어 피스톤(340)이 수평 운동할 수 있는 실린더 블록(330), 상기 실린더 블록(330) 상의 복수 개의 중공(331) 사이를 수평 운동하며, 내부에 유체유동홀(341)이 관통 형성된 복수 개의 피스톤(340) 및 상기 실린더 블록(330)을 연통하는 유체유입부(360) 및 유체토출부(370)를 포함하는 밸브 플레이트(350)로 각각 구성된 유압펌프(300)로 구성된다. 특히, 상기 유압펌프(300)는 상기 하우징(100)의 좌측과 우측에 대칭적으로 배치됨으로써, 텐덤(Tandem)형 유압펌프(300)를 형성한다.

이 때, 상기 전기모터(200)를 구성하는 고정자(210), 회전자(220) 및 상기 회전자(220) 내부에 위치한 동력 전달 플레이트(230)는 원형인 것이 일반적이나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상으로 변형될 수 있다.

배경기술에서 언급한 것처럼 종래에도 도 2와 같이 전기모터(200)를 활용하여 텐덤형 유압펌프(300)를 구동하기 위한 기술이 개시된 바 있다.

구체적으로 전기모터(200) 내부에 2개의 구동축(240)이 구비되고, 각각의 구동축(240)과 유압펌프(300)의 회전축(310)이 커플링(250)(Coupling)에 의해 체결됨에 따라, 상기 구동축(240)의 축 회전으로 유압펌프(300)를 구동시키는 것이 일반적이었다.

종래 기술에 따른 전기모터(200)를 활용한 텐덤형 유압펌프(300)는 유압펌프(300)를 구동시키기 위하여 2개의 회전자(220), 고정자(210) 세트가 필요하므로 전기모터(200)의 부피가 커지며, 상기 커플링(250)을 통해 전기모터(200)의 구동축(240)과 유압펌프(300)의 회전축(310)을 체결하는 경우 동력 손실이 발생할 수 밖에 없어 효율성이 떨어진다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 회전자(220) 내부에 상기 동력 전달 플레이트(230)를 구비함으로써, 종래의 문제점을 극복하고자 한다.

구체적으로, 본 발명의 상기 회전자(220)의 회전에 따라 상기 하우징(100) 내부를 축 회전하는 동력 전달 플레이트(230)의 중앙에는 중공이 형성되며,

상기 동력 전달 플레이트(230) 중앙에 중공이 형성됨에 따라, 상기 텐덤형 유압펌프(300)의 각 회전축(310)(상기 하우징의 좌측과 우측에 배치된 유압펌프의 각 회전축)은 상기 하우징(100) 내부의 동력 전달 플레이트(230)의 중공에 삽입되어, 상기 동력 전달 플레이트(230)와 체결될 수 있다.

이 때, 상기 동력 전달 플레이트(230) 중앙의 중공과 상기 텐덤형 유압펌프(300)의 회전축(310) 사이에는 베어링, O 링, 실링(sealing)부재 등이 추가되어 이들간의 연결을 견고하게 할 수도 있다. 다만 상기 언급한 구성요소에 한정되는 것은 아니며 동력 전달 플레이트(230)와 유압펌프(300)의 회전축(310) 사이의 결합을 견고하게 하며, 누유를 방지할 수 있는 구성요소라면 어떠한 구성요소도 추가될 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 상기 동력 전달 플레이트(230)는 상기 회전자(220)의 회전에 의해 하우징(100) 내부를 축 회전하는데, 상기 동력 전달 플레이트(230)에 상기 텐덤형 유압펌프(300)의 각 회전축(310)이 체결됨에 따라, 상기 동력 전달 플레이트(230)의 축 회전으로 상기 하우징(100) 내부의 좌측과 우측에 대칭적으로 배치된 유압펌프(300)가 동시에 구동된다.

다시 말해, 하나의 동력 전달 플레이트(230)를 통해 상기 유압펌프(300)의 복수 개의 피스톤(340)을 수평 이동시킬 수 있는 왕복 추력을 발생시킬 수 있어, 전기모터(200)의 고정자(210), 회전자(220) 하나의 세트로 2개의 유압펌프(300)를 구동시킬 수 있게 된다.

결과적으로, 본 발명은 종래의 텐덤형 유압펌프(300)처럼 두 개의 고정자(210), 회전자(220) 세트를 구비할 필요 없이, 하나의 고정자(210), 회전자(220) 세트만으로 두 개의 유압펌프(300)를 함께 구동시킬 수 있어, 전기모터(200)의 구성요소를 최소화할 수 있어 전기모터(200)가 차지하는 부피를 줄일 수 있으며,

또한, 상기 회전자(220) 내부에 상기 동력 전달 플레이트(230)를 구비함에 따라 커플링(250)을 통한 전기모터(200)의 구동축(240)과 유압모터의 회전축(310) 사이의 체결이 필요하지 않게 되어, 축 체결에 의한 동력 손실을 방지할 수 있어 높은 동력 효율을 가질 수 있다는 장점이 있다.

본 발명은 상기 전기모터(200)의 고정자(210)에 공급되는 전원을 컨트롤하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 전기모터(200) 일체형 텐덤형 유압펌프(300)는 상기 텐덤형 유압펌프(300) 내의 유량을 제어할 수 있는 레귤레이터(Regulator, 380)를 더 포함할 수 있다.

일 실시례에 따르면 본 발명의 레귤레이터는 정, 역 가변형 사판식 피스톤 펌프의 서보제어 레귤레이터가 해당될 수 있다.

상기 레귤레이터(380)는 상기 제어부(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다.

레귤레이터(380)의 주요 역할을 유압펌프(300)의 유량을 조절함으로써, 건설 중장비 등에 전달되는 유압 동력을 조절할 수 있다.

그리고 본 발명에서 사용되는 유압펌프(300)는 상기 사판(320)의 경사각을 조절함으로써 펌프 내의 유량을 조절할 수 있는 사판(320)식 가변용량형 유압펌프(300)가 해당된다.

나아가 유압펌프(300) 내의 유량 조절이 가능하도록, 상기 텐덤형 유압펌프(300) 각각은 상기 레귤레이터(380)와 연결된 컨트롤 피스톤(390)을 더 포함한다.

이 때, 상기 컨트롤 피스톤(390)은 상기 사판(320)에 인접하여 배치되고, 상기 레귤레이터(380)의 제어에 따라 대략 수평 이동함으로써, 상기 사판(320)의 경사각을 조절할 수 있다.

다음으로 도 4를 참조하여 본 발명의 유압펌프(300)의 배치에 대해서 보다 구체적으로 살펴보겠다. 도 4는 본 발명의 유압펌프의 구성요소를 나타낸 도면이다.

상기 유압펌프(300)는 상기 동력 전달 플레이트(230)를 기준으로 상기 동력 전달 플레이트(230)에 체결되는 회전축(310), 상기 회전축(310)에 의해 관통되는 사판(320), 상기 사판(320)과 맞닿아 수평 이동하여 유체를 이동시킬 수 있는 복수 개의 피스톤(340)이 내재된 실린더 블록(330), 상기 실린더 블록(330)과 연통된 밸브 플레이트(350)의 순서대로 배치된다.

본 발명의 유압 펌프(300)는 위에 기재된 순서대로, 동력 전달 플레이트(230)를 기준으로 좌우 대칭으로 배치므로, 상기 하우징(100)의 좌측에 배치된 유압펌프(300)의 유체유입부(360)와 유체토출부(370)는 상기 하우징(100)의 좌측면을 관통하도록 형성되고, 상기 하우징(100)의 우측에 배치된 유압펌프(300)의 유체유입부(360)와 유체토출부(370)는 상기 하우징(100)의 우측면을 관통하도록 형성된다.

이와 같이 상기 텐덤형 유압펌프(300)의 밸브 플레이트(350)에 구성된 각각의 유체유입부(360)와 유체토출부(370)가 상기 하우징(100) 좌, 우측면을 관통하도록 형성됨에 따라, 유압펌프(300)를 구동시킬 수 있는 유체가 상기 하우징(100)의 외부로부터 상기 유압펌프(300) 내로 유입되거나, 상기 유압펌프(300) 내의 유체가 상기 하우징(100)의 외부로 토출될 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 목적에 따라 전기모터(200) 내부에 유압펌프(300)를 설치되는 경우에도, 위와 같은 구성을 통해 유압펌프(300)를 구동시키는 유체가 상기 하우징(100)의 외부로 바로 토출될 수 있으므로, 상기 전기모터(200) 내부에 유압펌프(300) 작동 유체를 처리하기 위한 별도의 장치 및 이를 수용하는데 필요한 공간이 필요하지 않아, 결과적으로 전기모터(200)와 유압펌프(300)가 차지하는 부피를 최소화할 수 있다.

마지막으로, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 상기 유압펌프(300) 내에 영구 자석을 부착함으로써 본 발명의 구성요소(ex, piston)를 정렬시키는 기술에 대하여 살펴본다.

도 5 (a)는 밸브 플레이트에 부착된 영구 자석을 나타낸 도면이며, 도 5 (b)는 피스톤 내부에 부착된 영구 자석을 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 실린더 블록에 영구 자석이 부착된 것을 나타낸 도면이다.

도 5 (a) 내지 도 6과 같이 상기 텐덤형 유압펌프(300)의 각 밸브 플레이트(350)에는 제1 영구 자석(410)과 제2 영구 자석(420)이 상호 대칭적으로 배치되며, 상기 제1 영구 자석(410)과 제2 영구 자석(420)은 각기 다른 극성인 것을 특징으로 한다.

여기서 제1 영구 자석(410)과 제2 영구 자석(420)은 밸브 플레이트(350)의 중심으로부터 원점 대칭 또는 밸브 플레이트(350)의 중심을 지나는 가상의 선으로부터 선 대칭을 형성할 수 있다.

상기 제1 영구 자석(410)과 제2 영구 자석(420)은 각기 다른 극성으로 형성되는 경우, 예를 들어 상기 제1 영구 자석(410)이 N극이면, 상기 제2 영구 자석(420)은 S극이 되며, 반대로 상기 제1 영구 자석(410)이 S극이면, 상기 제2 영구 자석(420)은 N극이 된다.

나아가, 상기 제1 영구자석(410)은 밸브 플레이트(350)의 인렛(inlet)슬롯에 배치되고, 상기 제2 영구자석(420)은 밸브 플레이트(350)의 아웃렛(outlet)슬롯에 배치될 수 있다.

여기서 제1 영구 자석(410)이 인렛(inlet)슬롯에 배치된다는 것은 제1 영구 자석(410)이 상기 도 (a)와 같이 복수개의 중공으로 형성된 유체유입부(360)를 감싸도록 배치된다는 것을 의미할 수 있다. 이와 마찬가지로 제2 영구 자석(420)이 아웃렛(outlet)슬롯에 배치된다는 것은 제2 영구 자석(420)이 상기 도 (a)와 같이 복수개의 중공으로 형성된 유체토출부(370)를 감싸도록 배치된다는 것을 의미할 수 있다.

이 때, 상기 제1 영구 자석(410)과 제2 영구 자석(420)은 상기 도 5 (a)와 같이 유체유입부(360)와 유체토출부(370)의 주변에 배치될 수도 있으나, 반드시 상기 도면과 같은 배치에 한정되는 것은 아니며, 제1 영구 자석(410)과 제2 영구 자석(420)이 상기 밸브 플레이트(350) 상에 대칭적으로 배치된다면 어떠한 형태라도 좋다.

한편, 상기 텐덤형 유압펌프의 복수 개의 피스톤 내부에는 각각 제3 영구 자석(430)이 배치되며, 상기 제3 영구 자석(430)은 상기 제1 영구자석(410)과 동일한 극성을 띄는 것을 특징으로 할 수 있다. 이때 제1 영구자석(410)과 제2 영구자석(420)은 서로 반대 극성을 띄므로, 제3 영구자석(430)은 제2 영구자석(410)과는 자연스레 다른 극성을 가지게 된다.

이 때, 상기 복수 개의 제3 영구 자석(430)은 모두 동일한 극성을 가지며, 상기 제1 영구 자석(410) 또는 상기 제2 영구 자석(420)의 중 어느 하나의 영구 자석과 동일한 극성을 갖게 된다. 구체적으로, 상기 복수 개의 제3 영구 자석(430)은 모두 N극이거나 모두 S극을 갖는다.

예컨대, 제1 영구 자석(410)이 N극인 경우 복수 개의 제3 영구 자석(430) 모두 N극성을 띄게 된다. 이 때, 제2 영구 자석(420)은 S극성을 가지게 된다.

따라서, 제3 영구 자석(430)이 구비된 피스톤이 실린더 블록의 중공 내부를 왕복 운동하게 되는 과정에서, 제3 영구 자석(430)과 제1 영구 자석(410) 간에는 척력이, 제3 영구 자석(430)과 제2 영구 자석(420)과 제1 영구 자석(410) 간에는 인력이 발생한다.

제1 영구 자석(410)은 유체유입부 측에 배치되므로, 제1 영구 자석(410)과 제3 영구 자석(430) 사이에 발생하는 척력은 유체의 공급을 보다 신속하게 실린더 블록 중공 내부에 유입되도록 하는데 유리한 영향을 끼치게 된다.

그리고 제2 영구 자석(420)은 유체토출부 측에 배치되므로, 제2 영구 자석(420)과 제3 영구 자석(420) 사이에 발생하는 인력은 유체의 토출을 보다 신속하게 하는데 유리한 영향을 끼치게 된다.

또한, 도 6에서와 같이 상기 텐덤형 유압펌프(300)의 상기 실린더 블록(330)에 형성된 복수 개의 중공(331) 내부에 복수 개의 제4 영구 자석(440)이 배치될 수 있다. 이때 제4 영구 자석(440)은 피스톤의 주위를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 그리고 상기 복수 개의 제4 영구 자석(440)의 개수는 상기 실린더 블록(330) 상에 형성된 중공(331)의 개수에 대응되는 것이 바람직하다.

나아가 상기 제4 영구 자석(440)은 상기 제3 영구 자석(430)과 동일하거나 반대 극성을 띄는 것을 특징으로 한다.

즉, 제3 영구 자석(430)이 N극인 경우 제4 영구 자석(440) 또한 N극을 가지는 자성체가 해당될 수 있다.

제4 영구 자석(440)은 제3 영구 자석(430)이 마련된 피스톤 주위를 감싸도록 배치되므로, 상기 피스톤(340)이 상기 실린더 블록(330) 내부를 수평 운동하는 동안(피스톤 내부에 삽입된 제3 영구 자석(430)도 함께 왕복 운동 한다), 상기 상기 피스톤(340) 내부에 배치된 복수 개의 제3 영구 자석(430)과 대향하는 제4 영구 자석(440) 의 극성이 동일한 경우에는 영구 자석 사이에 척력이 작용하고, 반대로 상기 제3 영구 자석(430)과 대향하는 제4 영구 자석(440) 의 극성이 다른 경우에는 영구 자석 사이에 인력이 작용함으로써, 상기 실린더 블록(330) 내부를 수평 운동하는 상기 복수 개의 피스톤(340)이 자동 조심(Self-alignment)될 수 있다.

피스톤(340)이 수평 운동하기 위해서는 일정한 공차를 두어야 하며, 이를 위해 실린더 블록(330) 내부의 중공(331)이 피스톤(340)의 직경보다 커야 하므로, 피스톤(340)의 수평운동 중 축 이 어긋나는 경우가 종종 발생한다.

이러한 문제를 방지하기 위하여 본 발명은 실린더 블록(330), 피스톤(340) 밸브 플레이트(350)에 영구 자석을 배치하여 자력을 통해 피스톤(340)의 축 이탈을 방지할 수 있어, 결과적으로 피스톤(340)의 축 이탈 시 발생되는 동력 손실 및 누유 등을 방지할 수 있다.

상기 내용을 정리하면, 본 발명은 전기 모터 내부에 텐덤형 유압펌프를 일체형으로 배치한 유압 동력원을 제공함으로써, 한 세트의 고정자와 회전자를 통해 두 개의 유압펌프를 함께 구동시킬 수 있어, 건설 중장비의 높은 효율을 유지하면서도, 유압펌프 및 전기모터가 차지하는 부피를 최소할 수 있다.

또한, 전기모터가 유압펌프의 유체에 잠겨 구동하게 됨에 따라, 건설 중장비가 저소음 운전까지 가능해져 도심지용 건설 중장비의 구동에 적합한 유압 동력원을 제공할 수 있으며, 아울러 실린더 블록 및 밸브 플레이트에 영구 자석을 부착함으로써, 구성 요소를 자동 조심시킬 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

또한, 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 하우징
200 : 전기모터
210 : 고정자
220 : 회전자
230 : 동력 전달 플레이트
240 : 구동축
250 : 커플링
300 : 유압펌프
310 : 회전축
320 : 사판
330 : 실린더 블록
331 : 중공
340 : 피스톤
341 : 유체유동홀
350 : 밸브 플레이트
360 : 유체유입부
370 : 유체토출부
380 : 레귤레이터
390 : 컨트롤 피스톤
410 : 제1 영구 자석
420 : 제2 영구 자석
430 : 제3 영구 자석
440 : 제4 영구 자석

Claims

전기모터와 텐덤형 유압펌프가 일체로 형성되어, 전기모터의 구동에 따라 작동되는 유압펌프에 있어서,
하우징;
상기 하우징의 내부에 부착되어, 전원이 공급됨에 따라 자력을 발생시키는 전기모터 고정자;
상기 고정자로부터 일정 간극 이격되어 위치하며, 상기 고정자로부터 발생된 자력에 의해 회전하는 회전자;
상기 회전자의 회전에 따라 상기 하우징 내부를 축 회전하는 동력 전달 플레이트;
상기 동력 전달 플레이트와 결합되어, 상기 동력 전달 플레이트로부터 회전력을 전달 받는 회전축, 상기 회전 축에 의해 관통되며, 경사각을 조절함으로써 펌핑되는 유량을 조절할 수 있는 사판, 상기 회전축과 결합하며, 복수 개의 중공이 방사상으로 형성되어 피스톤이 수평 운동할 수 있는 실린더 블록, 상기 실린더 블록 상의 복수 개의 중공 사이를 수평 운동하며, 내부에 유체유동홀이 관통 형성된 복수 개의 피스톤 및 상기 실린더 블록을 연통하는 유체유입부 및 유체토출부를 포함하는 밸브 플레이트로 각각 구성된 텐덤형 유압펌프;를 포함하며,
상기 동력 전달 플레이트에 상기 텐덤형 유압펌프의 각 회전축이 함께 체결되어, 상기 동력 전달 플레이트의 축 회전에 따라, 텐덤형 유압펌프의 회전축이 회전하게 되어, 두 개의 유압펌프가 동시에 구동되는 것을 특징으로 하는 전기모터 일체형 텐덤형 유압펌프.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 전기모터에 공급되는 전원 및 상기 텐덤형 유압펌프 내의 유량을 제어할 수 있는 레귤레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기모터 일체형 텐덤형 유압펌프.
제 3항에 있어서,
상기 텐덤형 유압펌프는 상기 레귤레이터의 제어에 의해 수평 이동함으로써, 상기 사판의 경사각을 조절할 수 있는 컨트롤 피스톤을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기모터 일체형 텐덤형 유압펌프.
제 1항에 있어서,
상기 텐덤형 유압펌프는 상기 동력 전달 플레이트를 기준으로 회전축, 사판, 실린더 블록, 밸브 플레이트의 순서로 배치되며,
상기 하우징의 좌측에 배치된 유압펌프의 유체유입부와 유체토출부는 상기 하우징의 좌측면을 관통하도록 형성되고, 상기 하우징의 우측에 배치된 유압펌프의 유체유입부와 유체토출부는 상기 하우징의 우측면을 관통하도록 형성됨에 따라,
상기 하우징의 외부로부터 상기 유압펌프 내로 유체를 유입되거나, 상기 유압펌프 내의 유체가 상기 하우징의 외부로 토출될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기모터 일체형 텐덤형 유압펌프.
제 1항에 있어서,
상기 텐덤형 유압펌프의 밸브 플레이트에 제1 영구 자석과 제2 영구 자석이 밸브 플레이트의 중심으로부터 대칭적으로 배치되고,
상기 제1 영구 자석과 제2 영구 자석은 각기 다른 극성인 것을 특징으로 하는 전기모터 일체형 텐덤형 유압펌프.
제 6항에 있어서,
상기 제1 영구자석은 밸브 플레이트의 유체유입부 측에 배치되고, 상기 제2 영구자석은 밸브 플레이트의 유체토출부 측에 배치되되,
상기 텐덤형 유압펌프의 복수 개의 피스톤 내부에는 각각 제3 영구 자석이 배치되며,
상기 제3 영구 자석은 상기 제1 영구자석과 동일한 극성을 띄는 것을 특징으로 하는 전기모터 일체형 텐덤형 유압펌프.
제 7항에 있어서,
상기 텐덤형 유압펌프의 실린더 블록에 형성된 복수 개의 중공 내부에는 제4 영구 자석이 피스톤의 주위를 둘러싸도록 배치되며,
상기 제4 영구 자석은 상기 제3 영구 자석과 동일하거나 반대 극성을 띄는 것을 특징으로 하는 전기모터 일체형 텐덤형 유압펌프.