KR102078042B1 - 초고속 영구자석 모터와 직결된 원심펌프 - Google Patents

Abstract

초고속 영구자석 모터와 직결된 원심펌프에 관한 것이다. 모터는 모터 하우징과, 영구자석을 장착한 상태로 모터 하우징의 중앙에 배치된 중간 로터부와 중간 로터부로부터 상측으로 연장되어 모터 하우징의 상측 인출홀을 통해 인출된 상측 로터부와 중간 로터부로부터 하측으로 연장되어 모터 하우징의 하측 인출홀을 통해 인출된 하측 로터부를 구비하는 로터와, 코일을 감은 상태로 중간 로터부의 바깥 둘레에 배치되어 모터 하우징의 내벽에 고정된 스테이터를 포함한다. 임펠러는 하측 로터부의 하단에 동일 축상으로 고정된다. 케이싱은 유체 흡입구를 통해 유체 통로를 거쳐 유체 배출구를 통해 배출하며, 상측 개구를 통해 유체 통로로 임펠러를 수용한다. 축봉장치는 모터 하우징과 케이싱 사이에 배치되어 케이싱의 상측 개구와 하측 로터부 사이의 기밀을 유지한다.

Description

초고속 영구자석 모터와 직결된 원심펌프{Centrifugal pump directly connected to ultra-high speed permanent magnet motor}

본 발명은 임펠러의 회전에 의한 원심력으로 유체에 압력 에너지를 부여해서 유체를 이송하는 원심펌프에 관한 기술이다.

원심펌프는 탄화수소, 기초원료, 합성원료 등과 같은 작동유체를 반응공정으로 이송하기 위해 사용되는 정유·석유화학 플랜트의 핵심 장비이다. 반응공정에서 고압력(고양정)이 필요한데, 그 이유는 고압상태의 반응조 내부로 기초·중간연료를 주입하기 위해서는 반응조 내부압력에 비해 주입연료의 이송압력이 훨씬 높아야 하기 때문이다.

특히, 반응공정 특성상 순차적인 반응을 일으키기 위해서는 소유량의 원료 주입이 필요하며, 이를 위해 기존의 고유량·고압력 다단 방식 원심펌프를 적용할 경우 원료를 바이패스시키는 양이 많아져 생산 및 기기 운용 측면에서 매우 비효율적이다. 따라서, 대부분의 정유·석유화학 공정에서는 소유량·고압력 조건을 만족시키기 위해 소유량·고압력 방식 원심펌프를 적용하고 있다.

종래에 따른 원심펌프는 유도전동기로 증속기어를 구동시켜 고속 회전을 발생시키도록 구성된 예가 있는데, 증속기어의 채용으로 인해 출력 밀도가 낮아 효율이 낮고, 수직 방향으로 체적이 크기 때문에 진동 및 소음 문제가 빈번히 발생한다.

본 발명의 과제는 효율을 향상시킴과 아울러 진동 및 소음을 줄일 수 있는 원심펌프를 제공함에 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 원심펌프는 모터와, 상측 베어링 기구와, 하측 베어링 기구와, 임펠러(impeller)와, 케이싱, 및 축봉장치(stuffing box)를 포함한다. 모터는 모터 하우징과, 영구자석을 장착한 상태로 모터 하우징의 중앙에 배치된 중간 로터부와 중간 로터부로부터 상측으로 연장되어 모터 하우징의 상측 인출홀을 통해 인출된 상측 로터부와 중간 로터부로부터 하측으로 연장되어 모터 하우징의 하측 인출홀을 통해 인출된 하측 로터부를 구비하는 로터와, 코일을 감은 상태로 중간 로터부의 바깥 둘레에 배치되어 모터 하우징의 내벽에 고정된 스테이터를 포함한다. 상측 베어링기구는 모터 하우징의 상측 인출홀에 장착되어 상측 로터부의 회전을 지지한다. 하측 베어링기구는 모터 하우징의 하측 인출홀에 장착되어 하측 로터부의 회전을 지지한다. 임펠러는 하측 로터부의 하단에 동일 축상으로 고정된다. 케이싱은 모터 하우징으로부터 하방으로 이격되어 배치되며, 유체 흡입구를 통해 유체 통로를 거쳐 유체 배출구를 통해 배출하며, 상측 개구를 통해 유체 통로로 임펠러를 수용한다. 축봉장치는 모터 하우징과 케이싱 사이에 배치되어 케이싱의 상측 개구와 하측 로터부 사이의 기밀을 유지한다.

본 발명에 따르면, 모터의 로터를 증속기어 없이 임펠러에 직결시켜 모터의 회전력을 임펠러에 전달하므로, 증속기어를 채용하는 것에 비해, 출력 밀도를 높여 효율을 향상시킬 수 있고, 수직 방향으로 체적을 줄여 콤팩트한 구조로 구현함에 따라 진동 및 소음을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심펌프에 대한 종단면도이다.
도 2는 도 1의 상측 영역을 발췌하여 도시한 종단면도이다.
도 3은 도 1의 하측 영역을 발췌하여 도시한 종단면도이다.
도 4는 임펠러에 대한 평면도이다.
도 5는 케이싱에 대한 평면도이다.
도 6은 순환팬에 대한 사시도이다.
도 7은 냉각팬에 대한 사시도이다.
도 8은 도 1에 도시된 원심펌프에 대한 횡단면도이다.
도 9는 순환팬과 냉각팬의 작용을 설명하기 위한 단면도이다.

본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심펌프에 대한 종단면도이다. 도 2는 도 1의 상측 영역을 발췌하여 도시한 종단면도이다. 도 3은 도 1의 하측 영역을 발췌하여 도시한 종단면도이다. 도 4는 임펠러에 대한 평면도이다. 도 5는 케이싱에 대한 평면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원심펌프는 모터(100)와, 상측 베어링 기구(200)와, 하측 베어링 기구(300)와, 임펠러(impeller, 400)와, 케이싱(500), 및 축봉장치(stuffing box, 600)를 포함한다.

모터(100)는 모터 하우징(110)과, 로터(rotor, 120), 및 스테이터(stator, 130)를 포함한다. 모터 하우징(110)은 하우징 몸체(111)와, 상측 하우징 커버(112)와, 하측 하우징 커버(115)를 구비할 수 있다. 하우징 몸체(111)는 내부공간을 가지며, 상측과 하측이 개구된 형태로 이루어진다.

상측 하우징 커버(112)는 하우징 몸체(111)의 상측 개구를 덮은 상태로 상측 개구 주변에 볼팅 등에 의해 고정된다. 상측 하우징 커버(112)는 상측 로터부(122)를 인출시키는 상측 인출홀을 갖는다.

상측 하우징 커버(112)는 이너 커버부(113)와 아우터 커버부(114)가 상하로 적층되어 볼팅 등에 의해 고정된 형태로 구성될 수 있다. 이너 커버부(113)와 아우터 커버부(114)의 사이에는 후술할 순환팬(700)을 수용하는 팬 수용공간(112a)이 형성될 수 있다.

이너 커버부(113)는 하우징 몸체(111)의 내부공간으로부터 팬 수용공간(112a)으로 공기를 흡입하는 공기 흡입구(113a)들과, 팬 수용공간(112a)으로부터 하우징 몸체(111)의 내부공간으로 공기를 배출하는 공기 배출구(113b)들을 갖는다. 공기 흡입구(113a)들은 상측 로터부(122)의 외주에 인접해서 위치되고, 공기 배출구(113b)들은 하우징 몸체(111)의 내벽에 인접해서 위치될 수 있다.

하측 하우징 커버(115)는 하우징 몸체(111)의 하측 개구를 덮은 상태로 하측 개구 주변에 볼팅 등에 의해 고정된다. 하측 하우징 커버(115)는 하측 로터부(123)를 인출시키는 하측 인출홀을 갖는다.

로터(120)는 중간 로터부(121)와 상측 로터부(122)와 하측 로터부(123)를 구비한다. 중간 로터부(121)는 영구자석을 장착한 상태로 모터 하우징(110)의 중앙에 배치된다. 중간 로터부(121)는 일정한 외경을 갖고 영구자석을 매립할 수 있다.

상측 로터부(122)는 중간 로터부(121)로부터 상측으로 연장되어 모터 하우징(110)의 상측 인출홀을 통해 인출된다. 상측 로터부(122)는 상측으로 갈수록 외경이 단계적으로 작아지는 형태로 이루어질 수 있다.

하측 로터부(123)는 중간 로터부(121)로부터 하측으로 연장되어 모터 하우징(110)의 하측 인출홀을 통해 인출된다. 하측 로터부(123)는 하측으로 갈수록 외경이 단계적으로 작아지는 형태로 이루어질 수 있다.

중간 로터부(121)와 상측 로터부(122)와 하측 로터부(123)는 각각 별개의 부재로 이루어져 슬리브(124)에 함께 끼움 결합됨으로써, 일체화된 로터(120)를 구성할 수 있다. 물론, 중간 로터부(121)와 상측 로터부(122)와 하측 로터부(123)는 하나의 부재로 제조됨으로써, 일체화된 로터(120)를 구성할 수도 있다.

스테이터(130)는 코일을 감은 상태로 중간 로터부(121)의 바깥 둘레에 배치되어 모터 하우징(110)의 내벽에 고정된다. 로터(120)의 영구자석에 의해 자기장이 만들어진 상태에서, 스테이터(130)의 코일에 전류가 공급되면, 전자기적인 힘에 의해 로터(120)가 회전 가능하게 된다.

스테이터(130)는 로터(120)를 향한 면에 원주 방향을 따라 티스(teeth)이 형성되며, 티스 사이에 슬롯들이 형성된다. 코일은 티스를 각각 감도록 설치될 수 있다. 스테이터(130)는 코일에 전류가 흐르면 로터의 회전을 위한 회전자계(rotating magnetic field)를 발생시킨다.

이러한 모터(100)는 슬롯 개수, 슬롯당 턴수, 권선직경, 슬롯면적, 병렬회로수, 소선개수, 점적률(space factor), 상저항, 동기 인덕턴스, 역기전력 상수, 영구자석 직경, 로터 직경, 스테이터 내경, 스테이터 외경, 스테이터 축방향 길이, 슬리브 두께, 공극, 티스 두께, 슬롯 오프닝 등의 설정에 따라 12,000rpm 이상의 초고속 영구자석 모터로 구성될 수 있다.

상측 베어링기구(200)는 모터 하우징(110)의 상측 인출홀에 장착되어 상측 로터부(122)의 회전을 지지한다. 상측 베어링기구(200)는 상측 베어링(210)과 상측 베어링 하우징(220)을 포함할 수 있다. 상측 베어링(210)은 상측 로터부(122)의 회전을 지지한다. 상측 베어링(210)은 구름 베어링으로 이루어질 수 있다.

상측 베어링 하우징(220)은 상측 베어링(210)의 바깥 둘레를 감싸서 지지한 상태로 모터 하우징(110)의 상측 인출홀에 고정된다. 상측 베어링 하우징(220)은 하측 부위가 아우터 커버부(114)의 상측 인출홀에 끼워진 상태로 상측 부위가 아우터 커버부(114)를 일부 덮는 형태로 이루어질 수 있다. 상측 베어링 하우징(220)은 볼팅 등에 의해 아우터 커버부(114)에 고정될 수 있다.

상측 베어링(210)은 상측 오일유로(114a)을 통해 윤활을 위한 오일을 공급받을 수 있다. 상측 오일유로(114a)는 이너 보스(231)로부터 상측 베어링(210)으로 오일을 공급하고, 중력에 의해 낙하하는 오일을 아우터 커버부(114)로 배출시키도록 형성될 수 있다. 상측 오일유로(114a)는 오일젯 방식에 의해 오일을 공급받거나, 오일에 공기를 혼합해서 분사하는 방식에 의해 오일을 공급받을 수 있다.

상측 오일유로(114a)는 상측 베어링기구(200)의 상측에 배치된 제1 오일시일(230)과, 상측 베어링기구(200)의 하측에 배치된 제2 오일시일(240)에 의해 실링될 수 있다. 이너 보스(231)가 상측 로터부(122)를 중공을 통해 관통시킨 상태로 아우터 커버부(114)의 상측에 볼팅 등에 의해 고정될 수 있다. 제1 오일시일(230)은 이너 보스(231)의 중공 내주면에 고정된 상태로 상측 로터부(122)의 외주면에 접촉됨으로써, 이너 보스(231)와 상측 로터부(122) 사이의 기밀을 유지할 수 있다.

아우터 보스(232)가 상측 로터부(122)를 중공을 통해 관통시킨 상태로 이너 보스(231)의 상측에 볼팅 등에 의해 고정됨으로써, 제1 오일시일(230)의 상방 이탈을 방지할 수 있다. 제1 오일시일(230)은 래비린스 시일(Labyrinth seal)로 이루어질 수 있다. 래비린스 시일은 유체가 좁은 틈들을 여러 번 지날 때마다 압력 강하를 받음으로써 누설량을 줄여주는 형태의 시일이다.

제2 오일시일(240)은 이너 커버부(113)의 상측 인출홀의 내주면에 고정된 상태로 상측 로터부(122)의 외주면에 접촉됨으로써, 이너 커버부(113)와 상측 로터부(122) 사이의 기밀을 유지할 수 있다. 제2 오일시일(240)은 래비린스 시일로 이루어질 수 있다.

하측 베어링기구(300)는 모터 하우징(110)의 하측 인출홀에 장착되어 하측 로터부(123)의 회전을 지지한다. 하측 베어링기구(300)는 하측 베어링(310)들과 하측 베어링 하우징(320)을 포함할 수 있다. 하측 베어링(310)들은 상하로 2열로 배치되어 하측 로터부(123)의 회전을 지지한다. 하측 베어링(310)은 구름 베어링으로 이루어질 수 있다.

하측 베어링 하우징(320)은 하측 베어링(310)들의 바깥 둘레를 감싸서 지지한 상태로 모터 하우징(110)의 하측 인출홀에 고정된다. 하측 베어링 하우징(320)은 하측 하우징 커버(115)의 하측 인출홀에 끼워진 상태로 볼팅 등에 의해 하측 하우징 커버(115)에 고정될 수 있다.

하측 베어링(310)은 하측 오일유로(115a)을 통해 윤활을 위한 오일을 공급받을 수 있다. 하측 오일유로(115a)는 하측 하우징 커버(115)의 상부로부터 상측열의 하측 베어링(310)으로 오일을 공급하고, 중력에 의해 하측열의 하측 베어링(310)을 거쳐 낙하하는 오일을 하측 하우징 커버(115)의 하부로 배출시키도록 형성될 수 있다. 하측 오일유로(115a)는 오일젯 방식에 의해 오일을 공급받거나, 오일에 공기를 혼합해서 분사하는 방식에 의해 오일을 공급받을 수 있다.

하측 오일유로(115a)는 하측 베어링기구(300)의 상측에 배치된 제3 오일시일(330)과, 하측 베어링기구(300)의 하측에 배치된 축봉장치(600)에 의해 실링될 수 있다. 제3 오일시일(330)은 상측열의 베어링(310)보다 상측에서 배치되고, 하측 하우징 커버(115)에 고정된 상태로 하측 로터부(123)의 외주면에 접촉됨으로써, 하측 하우징 커버(115)와 하측 로터부(123) 사이의 기밀을 유지할 수 있다. 제3 오일시일(330)은 래비린스 시일로 이루어질 수 있다.

임펠러(400)는 하측 로터부(123)의 하단에 동일 축상으로 고정된다. 임펠러(400)는 하측 로터부(123)와 함께 회전함에 따라 흡입된 유체에 원심력에 의한 속도에너지를 가한다. 임펠러(400)는 날개(402)들이 허브(401)의 외주를 따라 동일 형상으로 배열된 구조로 이루어질 수 있다.

인듀서(inducer, 410)가 임펠러(400)의 하측에 동일 축상으로 고정될 수 있다. 인듀서(410)는 유체의 흡입 방향을 기준으로 임펠러(400)의 앞에 배치되어 하측 로터부(123)와 함께 회전함으로써, 캐비테이션(cavitation)을 방지할 수 있게 한다. 인듀서(410)는 날개(412)가 허브(411)의 외주면에 나선 방향으로 형성된 구조로 이루어질 수 있다.

인듀서(410)는 허브(411)로부터 상측으로 연장된 제1 인듀서 결합부(413)와, 제1 인듀서 결합부(413)로부터 상측으로 연장된 제2 인듀서 결합부(414)를 포함할 수 있다. 제1 인듀서 결합부(413)는 임펠러(400)의 허브(401)를 관통한 상태로 묻힘 키(sunk key) 방식으로 결합됨으로써, 인듀서(410)와 임펠러(400) 간에 상대적 회전 미끄럼을 방지할 수 있다.

제2 인듀서 결합부(414)는 외주에 나사탭이 형성되어 하측 로터부(123)의 하단 나사홈에 나사 결합될 수 있다. 제2 인듀서 결합부(414)와 하측 로터부(123)의 나사 결합 방향은 하측 로터부(123)의 회전 방향과 반대되는 방향으로 설정됨으로써, 제2 인듀서 결합부(414)와 하측 로터부(123)는 하측 로터부(123)의 회전시 풀림 방지될 수 있다.

슈라우드(shroud, 420)가 인듀서(410)를 바깥 둘레를 둘러싼 상태로 케이싱(500)의 유체 통로(530)에 고정될 수 있다. 슈라우드(420)는 일정 내경의 중공을 갖는다. 슈라우드(420)는 하측 부위가 일정 외경을 가지며, 상측 부위가 상방으로 갈수록 2단으로 외경이 확장되는 형태로 이루어질 수 있다. 케이싱(500)은 펌핑 공간(531) 주변에 슈라우드(420)의 상측 부위를 2단으로 안착시키는 2단 턱을 갖는다. 슈라우드(420)는 케이싱(500)의 펌핑 공간(531) 주변에 2단으로 안착된 상태로 볼팅 등에 의해 고정될 수 있다.

케이싱(500)은 모터 하우징(110)으로부터 하방으로 이격되어 배치된다. 케이싱(500)은 유체 흡입구(510)를 통해 유체 통로(530)를 거쳐 유체 배출구(520)를 통해 배출하며, 상측 개구를 통해 유체 통로(530)로 임펠러(400)를 수용한다. 케이싱(500)은 바깥 면에 유체 흡입구(510)와 유체 배출구(520)가 형성되고, 내부에 유체 통로(530)가 나선형으로 형성되어 유체 흡입구(510)와 유체 배출구(520)와 연결될 수 있다. 즉, 케이싱(500)은 볼류트 케이싱(volute casing)으로 이루어질 수 있다. 케이싱(500)은 유체 흡입구(510)와 유체 배출구(520)의 각 주변에 플랜지가 형성될 수 있다.

케이싱(500)은 유체 통로(530)의 중간에 상측 개구를 통해 임펠러(400)와 인듀서(410)를 수용하는 펌핑 공간(531)을 갖는다. 케이싱(500)은 임펠러(400)의 출구와 유체 배출구(520) 사이의 유체 통로(530)가 디퓨저로 이루어질 수 있다. 디퓨저는 임펠러(400)에 의해 가해진 물의 속도에너지를 물의 압력에너지로 변환한다.

축봉장치(600)는 모터 하우징(110)과 케이싱(500) 사이에 배치되어 케이싱(500)의 상측 개구와 하측 로터부(123) 사이의 기밀을 유지한다. 축봉장치(600)는 시일 하우징(620)에 시일(610)이 장착된 구조로 이루어진다. 시일 하우징(620)은 하측 로터부(123)를 중공을 통해 관통시킨 상태로 모터 하우징(110)과 케이싱(600) 사이에 배치된다. 시일 하우징(620)은 모터 하우징(110)과 케이싱(500)에 볼팅 등에 의해 고정된다. 시일 하우징(620)은 하부가 하측 로터부(123)를 관통시킨 상태로 케이싱(500)의 상측 개구를 덮는다.

시일 하우징(620)은 하측으로 갈수록 외경이 다단으로 작아지는 형태로 이루어질 수 있다. 케이싱(500)은 상측 개구 주변이 시일 하우징(620)을 다단으로 안착시키는 턱을 갖는 형태로 이루어질 수 있다. 따라서, 케이싱(500)과 시일 하우징(620)은 안정되게 결합된 상태로 유지될 수 있다.

시일(610)은 시일 하우징(620)의 중공 내주면에 고정된 상태로 하측 로터부(123)의 외주면에 접촉됨으로써, 시일 하우징(620)과 하측 로터부(123) 사이의 기밀을 유지할 수 있다. 시일(610)은 미케니컬 시일(mechanical seal)로 이루어질 수 있다. 미케니컬 시일은 회전축에 수직된 2개의 섭동면으로 구성되어 한 면이 회전축과 함께 회전하며 스프링의 장력 또는 유체의 압력으로 회전축의 밀봉을 지속적으로 유지하는 면 접촉식 시일이다. 미케니컬 시일은 시일 면의 윤활은 자체적으로 형성되는 유체막(0.025~0.25㎛)에 의해 이루어진다.

전술한 원심펌프에 의하면, 모터(100)의 로터(120)를 증속기어 없이 임펠러(400)에 직결시켜 모터의 회전력을 임펠러(400)에 전달하므로, 증속기어를 채용하는 것에 비해, 출력 밀도를 높여 효율을 향상시킬 수 있고, 수직 방향으로 체적을 줄여 콤팩트한 구조로 구현함에 따라 진동 및 소음을 줄일 수 있다.

한편, 순환팬(700)이 모터 하우징(110)의 내측에 배치된 상태로 상측 로터부(122)에 동일 축상으로 고정되어 회전함에 따라 모터 하우징(110)의 내부 공기를 순환시킬 수 있다. 냉각팬(800)이 모터 하우징(110)의 외측에 배치된 상태로 상측 로터부(122)에 동일 축상으로 고정되어 회전함에 따라 주변 공기를 모터 하우징(110)의 외벽 쪽으로 송출할 수 있다.

원심펌프가 폭발이나 화재를 유발할 수 있는 가스나 증기 등과 같은 유체를 이송하는 경우, 모터(100)는 방폭형 모터로 이루어져 외부 냉각공기의 내부 유입이 차단된 밀폐형 구조를 갖게 된다. 모터(100)는 구동시 로터(120)의 영구자석과 스테이터(130)의 코일에서 열이 발생되어 내부 온도가 상승하게 된다. 모터(100) 내부가 지나치게 과열되면, 모터(100)가 소손되는 등의 문제를 일으키게 된다. 따라서, 모터(100) 내부의 영구자석 온도는 설정 온도, 예컨대 140℃ 이하로 유지될 필요가 있다.

이러한 상황에서, 순환팬(700)은 모터(100) 내부의 온도 불균형을 완화시키고, 냉각팬(800)은 모터(100) 내부의 열을 외부로 빼냄으로써, 모터(100)의 내부 온도를 설정 온도 이하로 낮출 수 있게 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 순환팬(700)은 중앙쪽으로부터 공기를 흡입해서 원주 방향으로 송출하는 원심형으로 이루어질 수 있다. 순환팬(700)은 날개(720)들이 중공 원판(710) 상에 원주 방향을 따라 동일 형상으로 배열된 형태로 이루어진다.

도 7에 도시된 바와 같이, 냉각팬(800)은 공기를 축방향과 같은 방향으로 이송시키는 축류형으로 이루어질 수 있다. 냉각팬(800)은 날개(820)들이 허브(810)의 외주를 따라 동일 형상으로 배열된 구조로 이루어진다. 냉각팬(800)의 날개(820)들은 상측 로터부(122)의 회전시 상부로부터 공기를 흡입해서 하부로 송출하도록 설정된다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 모터(100)는 냉각팬(800)을 수용하는 탑캡(top cap, 116)을 구비할 수 있다. 탑캡(116)은 내부 공간을 갖고 하측에 개구가 형성된 형태로 이루어진다. 탑캡(116)은 내부공간에 냉각팬(800)을 수용한 상태로 하측 개구 주변에 상측 하우징 커버(112)에 볼팅 등에 의해 고정된다.

탑캡(116)은 상측에 공기를 흡입하는 공기 흡입구(116a)들이 형성될 수 있다. 상측 하우징 커버(112)는 탑캡(116)과 인접한 부위에 탑캡(116) 내의 공기를 배출시키는 공기 배출구(112b)들이 형성될 수 있다. 공기 배출구(112b)들은 탑캡(116) 내의 공기를 배출시켜 하우징 몸체(111)의 바깥 면으로 유도하도록 형성될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 하우징 몸체(111)는 바깥 면에 방열핀(111a)들이 돌출되어 형성될 수 있다. 방열핀(111a)들은 하우징 몸체(111)의 외주를 따라 일정 간격으로 배열될 수 있다. 각각의 방열핀(111a)은 하우징 몸체(111)의 상하 방향을 따라 일정 단면적으로 길게 연장된 형태로 이루어질 수 있다. 방열핀(111a)들은 공기와 접촉하는 하우징 몸체(111)의 냉각 면을 확장함으로써, 공랭에 의한 하우징 몸체(111)의 방열 성능을 높일 수 있게 한다.

순환팬(700)과 냉각팬(800)의 작용에 대해, 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

모터(100)의 구동시 로터(120)가 회전하게 되면, 순환팬(700)과 냉각팬(800)은 로터(120)의 상측 로터부(122)와 함께 회전하게 된다. 이때, 순환팬(700)은 상측 로터부(122)의 외주에 인접한 이너 커버부(113)의 공기 흡입구(113a)들을 통해 하우징 몸체(111)의 내부공간으로부터 공기를 흡입한 후, 원주 방향으로 송출하여 하우징 몸체(111)의 내벽에 인접한 이너 커버부(113)의 공기 배출구(113b)들을 통해 하우징 몸체(111)의 내부공간으로 배출한다. 따라서, 하우징 몸체(111) 내의 공기는 순환팬(700)에 의해 순환함으로써 모터(100) 내부의 온도 불균형을 완화시킨다.

이와 동시에, 냉각팬(800)은 탑캡(116)의 공기 흡입구(116a)들을 통해 흡입한 후, 축 방향으로 송출하여 상측 하우징 커버(112)의 공기 배출구(112b)들을 통해 배출한다. 배출된 공기는 하우징 몸체(111)의 바깥 면을 따라 흐르면서 열교환을 통해 냉각시킴으로써, 모터(100) 내부의 열을 외부로 빼낸다. 따라서, 냉각팬(800)은 순환팬(700)과 함께 모터(100)의 내부 온도를 설정 온도 이하로 낮출 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

100..모터 110..모터 하우징
120..로터 130..스테이터
200..상측 베어링 기구 300..하측 베어링 기구
400..임펠러 410..인듀서
420..슈라우드 500..케이싱
600..축봉장치 610..,시일
620..시일 하우징 700..순환팬
800..냉각팬

Claims (4)

1. 모터 하우징과, 영구자석을 장착한 상태로 상기 모터 하우징의 중앙에 배치된 중간 로터부와 상기 중간 로터부로부터 상측으로 연장되어 상기 모터 하우징의 상측 인출홀을 통해 인출된 상측 로터부와 상기 중간 로터부로부터 하측으로 연장되어 상기 모터 하우징의 하측 인출홀을 통해 인출된 하측 로터부를 구비하는 로터와, 코일을 감은 상태로 상기 중간 로터부의 바깥 둘레에 배치되어 상기 모터 하우징의 내벽에 고정된 스테이터를 포함하는 모터;
   상기 모터 하우징의 내측에 배치된 상태로 상기 상측 로터부에 동일 축상으로 고정되어 회전함에 따라 상기 모터 하우징의 내부 공기를 순환시키는 순환팬;
   상기 모터 하우징의 상측 인출홀에 장착되어 상기 상측 로터부의 회전을 지지하는 상측 베어링기구;
   상기 모터 하우징의 하측 인출홀에 장착되어 상기 하측 로터부의 회전을 지지하는 하측 베어링기구;
   상기 하측 로터부의 하단에 동일 축상으로 고정된 임펠러;
   상기 모터 하우징으로부터 하방으로 이격되어 배치되며, 유체 흡입구를 통해 유체 통로를 거쳐 유체 배출구를 통해 배출하며, 상측 개구를 통해 유체 통로로 상기 임펠러를 수용하는 케이싱; 및
   상기 모터 하우징과 케이싱 사이에 배치되어 상기 케이싱의 상측 개구와 하측 로터부 사이의 기밀을 유지하는 축봉장치;를 포함하며,
   상기 모터 하우징은, 내부공간을 갖고 상측과 하측이 개구된 하우징 몸체와, 상기 상측 인출홀을 갖고 상기 하우징 몸체의 상측 개구를 덮은 상태로 상측 개구 주변에 고정되는 상측 하우징 커버, 및 상기 하측 인출홀을 갖고 상기 하우징 몸체의 하측 개구를 덮은 상태로 하측 개구 주변에 고정되는 하측 하우징 커버를 포함하며;
   상기 상측 하우징 커버는 이너 커버부와 아우터 커버부가 상하로 적층되어 고정된 형태로 이루어지되 상기 이너 커버부와 아우터 커버부 사이에 상기 순환팬을 수용하는 팬 수용공간을 가지며;
   상기 이너 커버부는, 상기 상측 로터부의 외주에 인접하게 위치되어 상기 하우징 몸체의 내부공간으로부터 상기 팬 수용공간으로 공기를 흡입하는 공기 흡입구들과, 상기 하우징 몸체의 내벽에 인접하게 위치되어 상기 팬 수용공간으로부터 상기 하우징 몸체의 내부공간으로 공기를 배출하는 공기 배출구들을 가지며;
   상기 상측 베어링기구는, 상기 상측 로터부의 회전을 지지하는 상측 베어링과, 상기 상측 베어링의 바깥 둘레를 감싸서 지지한 상태로 상기 아우터 커버부의 상측 인출홀에 고정되는 상측 베어링 하우징과, 상기 아우터 커버부의 상측에 고정되는 이너 보스, 및 상기 이너 보스로부터 상기 상측 베어링으로 오일을 공급하고 중력에 의해 낙하하는 오일을 상기 아우터 커버부로 배출시키도록 형성되며 제1 오일시일과 제2 오일시일에 의해 실링되는 상측 오일유로를 포함하며;
   상기 제1 오일시일은 상기 이너 보스의 상측에 고정된 아우터 보스에 의해 상방 이탈 방지된 상태로 상기 이너 보스와 상측 로터부 사이의 기밀을 유지하며, 상기 제2 오일시일은 상기 이너 커버부와 상측 로터부 사이의 기밀을 유지하며;
   상기 하측 베어링 기구는, 상하로 2열로 배치되어 상기 하측 로터부의 회전을 지지하는 하측 베어링들과, 상기 하측 베어링들의 바깥 둘레를 감싸서 지지한 상태로 상기 하측 하우징 커버의 하측 인출홀에 고정되는 하측 베어링 하우징, 및 상기 하측 하우징 커버의 상부로부터 상측열의 하측 베어링으로 오일을 공급하고 중력에 의해 하측열의 하측 베어링을 거쳐 낙하하는 오일을 상기 하측 하우징 커버의 하부로 배출시키도록 형성되며 제3 오일시일과 상기 축봉장치에 의해 실링되는 하측 오일유로를 포함하며;
   상기 제3 오일시일은 상측열의 베어링보다 상측에서 배치되어 상기 하측 하우징 커버와 하측 로터부 사이의 기밀을 유지하며;
   상기 순환팬은 날개들이 중공 원판 상에 원주 방향을 따라 동일 형상으로 배열되어 중앙쪽으로부터 공기를 흡입해서 원주 방향으로 송출하는 원심형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 원심펌프.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 임펠러의 하측에 동일 축상으로 고정된 인듀서와,
   상기 인듀서를 바깥 둘레를 둘러싼 상태로 상기 케이싱의 유체 통로에 고정된 슈라우드를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심펌프.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 모터 하우징의 외측에 배치된 상태로 상기 상측 로터부에 동일 축상으로 고정되어 회전함에 따라 주변 공기를 상기 모터 하우징의 외벽 쪽으로 송출하는 냉각팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심펌프.

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