KR102631733B1 - 전기 모터 구동식 액체 펌프 - Google Patents

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마르쿠스 디라우프
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에프티이 오토모티브 게엠베하
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Abstract

액체 펌프(10)는, 흡입 연결부(14)와 압력 연결부(16)를 갖는 하우징(12); 고정자(20)와 이 고정자 안에 있는 회전자(22)를 갖는 전기 모터(18); 회전자에 의해 회전 구동되며, 흡입 연결부와 연통하는 흡입 입구(30) 및 압력 연결부와 연통하는 압력 출구(32)를 갖는 전달 장치(28); 및 분할 벽(36)의 후방측에 있는 전기 모터용 전자 파워 유닛(34)을 포함하고, 분할 벽은 회전자에 인접하여 이 회전자의 회전 축선(26)에 대해 횡방향으로 연장되어 있다. 최적화된 냉각과 동시에 컴팩트한 구성을 위해, 흡입 입구는, 고정자와 회전자 사이의 환형 틈(24)의 내측 반경(rR) 보다 작은 회전 축선과 관련된 높이(hs)로 배치되며, 회전자는, 바람직하게는 일정한 높이(hD)에서 연장되어 있는 통로(40)를 가지고 있어, 흡입 연결부에 의해 안내되는 액체가 부분적으로 환형 틈을 통해 구속 안내되고, 회전자 통로를 통과하여 흡입 입구로 가기 전에, 분할 벽을 냉각시키면서 그 분할 벽에서 방향 전환된다.

Description

전기 모터 구동식 액체 펌프{ELECTRIC-MOTOR-DRIVEN LIQUID PUMP}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 전기 모터 구동식 액체 펌프에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 낮은 중량 및 필요시 전기적 구동 제어의 가능성 때문에 연료 소비 및 CO2 배출의 감소에 기여하도록 예컨대 윤활유 펌프, 냉각 오일 펌프, 보조 오일 펌프 또는 액츄에이터 펌프로서 자동차 산업에서 대규모로 사용되며 최근에는 주로 플라스틱 재료 구성품으로 만들어지는 액체 펌프에 관한 것이다.
알려져 있는 바와 같이, 자동차의 작동 중에 오염 물질의 적은 배출 및 가능한 최저의 연료 소비는 새로운 차량과 차량 개념의 개발에 중요한 역할을 하고 있는데, 미래에 개발자들은 또한 법적 규제 때문에 이러한 점에 더욱 초점을 둘 것이다. 이한 목적이 주어지면, 조절 가능한 전기 오일 펌프가 자동차의 동력 전달 라인의 영역, 특히 변속기 내부 및 또한 변속기 영역에서 다양하게 사용될 수 있다. 따라서, 상기 펌프는, 회전 속도와 유동의 조절이 가능하게 작동될 수 있으므로, 예컨대 CVT(Continuously Variable Transmission) 변속기, IVT(Infinitely Variable Transmission) 변속기 및 트윈 클러치 변속기에서 윤활유 펌프로서 뿐만 아니라 냉각 오일 펌프 또는 작동 펌프로서 특히 적절하게는 요구 사항에 따라 또한 최적화된 성능으로 사용될 수 있다. 종래의 오일 펌프와는 달리, 당해 펌프의 구동은 예컨대 내연 엔진 또는 변속기의 축에 대한 기계적 연결을 통해서 일어나지 않고, 자동차에 탑재되어 있는 전원 또는 배터리의 도움으로 전기 모터에 의해 일어나게 된다. 따라서, 특정 상황에서는, 예컨대 내연 엔진이 자동차의 시동/정지 작동에서 정지될 때, 윤활 및/또는 냉각 목적으로 오일을 전달할 수 있다.
펌프에 대한 추가 요구 사항은, 자동차에서 펌프의 설치 위치는, 전달되어야 할 매체(예컨대, 오일 섬프(sump)에 있는)의 근처, 또는 전달되는 매체가 윤활 및/또는 냉각 목적을 위해 필요한 지점의 근처, 즉, 보통 변속기 하우징의 내부 또는 적어도 그 변속기 하우징의 부근이어야 한다는 것이다. 한편, 변속기 하우징 내부 또는 그 부근의 가용 설치 공간은 일반적으로 크기가 매우 작은데, 그래서 펌프는 가능한 한 컴팩트하게 만들어져야 한다. 다른 한편, 비교적 넓은 온도 범위에 걸쳐 펌프의 신뢰적인 기능이 보장될 필요가 있는데, 그 온도 범위는 예컨대 엔진이 저온으로 되는 동절기 작동시의 -40℃에서 엔진이 고온으로 되는 하절기 작동시의 +150℃ 까지 될 수 있다. 이들 요건은 서로 상충되는데, 주어진 펌프 출력(예컨대, 변속기에서 사용되는 경우 최대 30 바(bar)의 압력 또는 최대 25 리터/분의 부피 유량)에 대해 펌프의 구성이 컴팩트할 수록, 펌프의 신뢰적인 기능을 넓은 온도 범위에 걸쳐 보장하는 것은 더 어렵게 된다. 그 경우, 낮은 온도 범위에서 작은 유동 단면과 함께 오일의 고점성이 문제가 될 수 있고, 반면 높은 온도에서 주난제는 전기 모터로부터의 적절한 열 소산이다.
이와 관련하여, 청구항 1의 전제부를 이루는 문헌 JP 2013-183603 A(도 1 ∼ 3(b))에는, 흡입 연결부와 압력 연결부를 갖는 하우징을 포함하는 전기 모터 구동식 액체 펌프가 개시되어 있다. 내부 회전자 모터로 되어 있고 고정자와 회전자를 포함하는 전기 모터가 하우징 안에 통합되어 있고, 회전자는 고정자 내부에 수용되어 환형 틈이 형성되고 또한 회전자는 회전 축선 둘레로 회전하도록 구동될 수 있다. G 로터(Generated rotor) 펌프 장치의 형태로 되어 있는 전달 장치가 회전자와 구동 가능하게 연결되며, 흡입 연결부와 유체 연결되어 있는 흡입 입구 및 압력 연결부와 유체 연결되어 있는 압력 출구를 가지고 있다. 유사하게 하우징 안에 배치되는 전자 파워 유닛이 전기 모터의 작동을 위해 추가로 제공된다. 보다 정확하게는, 회전자는 이 회전자에 인접하여 회전 축선에 대해 실질적으로 횡방향으로 연장되어 있는 분할 벽을 가지며, 이 분할 벽은 액체가 유입하는 모터 내부 공간의 경계를 이루며, 전자 파워 유닛은 회전자로부터 먼 벽의 건조 측에 장착된다.
이 종래 기술에서, 이미 펌프 구성품들의 배치는, 하우징의 흡입 연결부를 통해 액체 펌프에 들어가는 액체는 전달 장치의 흡입 입구에 도달하기 전에 처음에 모터 내부 공간을 통과하도록 되어 있는데, 이의 목적은 회전자와 고정자의 영역에서 전기 모터를 냉각시키기 위한 것이다. 그 경우, 유사하게 열을 발생시켜 전달하는 전자 파워 유닛이 모터 내부 공간으로부터 멀리 떨어져 있어(심지어 하우징 안에 또는 하우징의 분할 벽에는 2개의 단부 회전자 베어링 중의 하나를 위한 공간이 남아 있음), 전자 파워 유닛에 의해 모터 내부 공간이 실제로 크게 가열되지 않을 것이다. 그러나, 전자 파워 유닛에 의해 발생되는 열의 적절한 소산에 여전히 주의를 기울여야 한다. 더욱이, 이러한 구성에서는 상당한 축방향 설치 공간이 필요한데, 이 때문에 그러한 펌프의 사용 가능성이 제한된다.
본 발명의 목적은, 특히 자동차에서 변속기용으로 사용되는 전기 모터 구동식 액체 펌프로서, 가능한 가장 가볍고 또한 가장 컴팩트한 구성을 가지며 위에서 언급한 단점들을 피하고 또한 약술한 종래 기술과 비교하여 최적화된 냉각이 이루어지는 전기 모터 구동식 액체 펌프를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1에 나타나 있는 특징적 사항으로 달성된다. 본 발명의 유리하거나 편리한 개량예는 청구항 2 ∼ 15의 내용이다.
본 발명에 따르면, 전기 모터 구동식 액체 펌프는, 흡입 연결부와 압력 연결부를 가지며 전기 모터를 수용하기 위한 하우징으로서, 상기 전기 모터는 고정자 및 회전자를 포함하고, 회전자는 환형 틈이 형성되도록 상기 고정자 내부에 수용되고 회전 축선 둘레로 회전가능하게 구동될 수 있는 하우징; 상기 회전자와 구동 연결되며, 상기 흡입 연결부와 유체 연결되는 흡입 입구 및 상기 압력 연결부와 유체 연결되는 압력 출구를 갖는 전달 장치; 및 전기 모터를 구동시키기 위한 전자 파워 유닛을 포함하고, 상기 하우징은 상기 회전자에 인접하여 상기 회전 축선에 대해 실질적으로 횡방향으로 연장되어 있는 분할 벽을 가지며, 분할 벽의 양측 중 상기 회전자로부터 먼 측에는 상기 전자 파워 유닛이 장착되며, 상기 전달 장치의 흡입 입구는, 회전 축선에 대해 상기 환형 틈의 내측 반경 보다 작은 반경 방향 높이에서 배치되며, 상기 회전자는, 회전 축선에 대해 실질적으로 일정하거나 또는 전달 장치의 흡입 입구를 향하는 방향으로 증가하는 반경 방향 높이에서 연장되어 있는 적어도 하나의 통로를 가지고 있어, 하우징의 흡입 연결부를 지나 전달 장치의 흡입 입구에 의해 안내되는 액체가 부분적으로 회전자와 고정자 사이의 상기 환형 틈에 의해 구속 안내되고, 회전자의 통로를 통과하여 전달 장치의 흡입 입구로 가기 전에, 하우징의 분할 벽을 냉각시키면서 하우징의 분할 벽에서 방향 전환된다.
처음에, 본 발명에 따른 액체 펌프에서, 액체는 그래서 냉각 목적으로 전달 장치의 흡입측에서 유리하게 사용된다. 이는, 전달되는 액체의 일 부분이 펌프 냉각을 위해 전달 장치의 압력측에서 분기되는 유사한 종래의 방안과 비교하여 더 효율적이다. 그 이유는, 첫째, 전달 펌프에 의해 전달되는 액체는 압력측에서 전체적으로 압력 연결부에 의해 전달될 수 있고(그래서 냉각 목적을 위한 분할이 없음), 둘째, 전달 장치의 흡입측에서 전기 모터와 전자 파워 유닛에 의해 "가열된(heated up)" 액체, 예를 들면, 변속기 오일이, 액체의 내부 마찰이 온도 유도 점성 변화로 인해 더 작아서 더 쉽게 전달될 수 있기 때문이다.
더욱이, 본 발명에 따른 액체 펌프에서, 회전자와 고정자 사이의 환형 틈에 대한 전달 장치의 흡입 입구의 물리적 배치뿐만 아니라 회전자의 회전 축선과 관련된 회전자의 적어도 하나의 통로의 물리적 배치의 결과로, 펌프 하우징에서 방향이 미리 정해져 있는 유동이 전기 모터의 영역에서 구속된다. 하우징의 흡입 연결부를 지나 고정자와 회전자 사이의 환형 틈 안으로 들어가는 액체는, 특히 그 환형 틈을 통과하는 강제 유동으로 추가로 끌려 들어와 하우징의 분할 벽에서 방향 전환되고 회전자에 있는 적어도 하나의 통로를 통과하여 전달 장치의 흡입 입구로 가게 된다. 그 경우, 환형 틈을 통과해 흐르면서 고정자를 냉각시키는 액체에 의해 고정자 권선에 의해 발생된 열이 소산될 뿐만 아니라, 전자 파워 유닛에 의해 발생되어 분할 벽을 통해 전도되는 열은, 냉각 효과를 가지고 분할 벽을 따라 지나가면서 안내되는 액체에 동반되어 소산된다. 회전자에 있는 적어도 하나의 통로를 지나 전달 장치의 흡입 입구로 가는 액체의 추가 경로에서, 액체는 회전자의 회전 결과로 발생되는 원심력에 의해 전혀 방해를 받지 않으며(통로의 경로가 실질적으로 일정한 반경 방향 높이에 있는 경우), 심지어는 도움을 받을 수 있다(통로의 경로가 전달 장치의 흡입 입구를 향하는 방향으로 "상승하는(rising)" 경우).
결과적으로, 전기 모터와 전자 파워 유닛의 영역에서 본 발명에 따른 액체 펌프의 냉각이 최적화된다. 이리하여, 전기 모터, 특히 그의 고정자와 전자 파워 유닛이 서두에서 개략적으로 설명한 종래 기술과 비교하여 서로 더 근처에 있거나 함께 더 가깝게 있을 수 있는데, 이는 액체 펌프의 특히 컴팩트한 설계에 필요할 뿐만 아니라, 더 작은 하우징 질량으로 인해 중량 감소도 줄 수 있다. 높은 파워 밀도를 가지고 이루어지는 이러한 컴팩트한 구성으로 인해, 본 발명에 따른 액체 펌프는 예컨대 변속기 하우징 안에 오일 펌프로서 직접 설치하는 데에 적합하지만, 작은 구성 공간 요건 때문에, 문제 없이 변속기 하우징의 외부에 장착되는 것도 일반적으로 가능하다.
액체 펌프의 일 유리한 개량예에서, 전기 모터의 고정자는 복수의 금속 고정자 적층체를 가지며, 이 고정자 적층체는 고정자 권선을 지니고 있고 또한 상기 환형 틈에 접하는 반경 방향 단부를 가지고 있으며, 상기 고정자 적층체 및 고정자 권선은, 고정자 적층체의 반경 방향 내측 단부가 플라스틱 재료 사출 성형 인클로저(enclosure)가 없이 남아 있도록, 플라스틱 재료로 사출 성형된 인클로저를 통해 함께 연결될 수 있다. 처음에, 이와 관련하여, 플라스틱 재료는 열전달 특성에 있어 공기 보다 우수하다는 것을 강조해야 하는데, 그래서, 유리하게도 고정자 권선의 코일(플라스틱 재료로 주위에 사출 성형되어 있음)이, 공기만으로 둘러싸여 있는 경우 보다 열을 더 잘 분산시킬 수 있다. 또한, 고정자가 플라스틱 재료 사출 성형 인클로저를 갖는 경우, 고정자 코어의 개별 와이어의 비싼 고정은 없어도 된다. 추가로, 고정자 적층체의 반경 방향 내측 단부에 플라스틱 재료 사출 성형 인클로저가 없으면, 자유로운 고정자 적층체 단부를 지나 환형 틈을 통해 안내되는 액체에 의한 특히 양호한 열소산이 있게 된다.
그 경우, 고정자 적층체의 반경 방향 내측 단부는 원칙적으로 환형 틈에 있는 플라스틱 재료 사출 성형 인클로저와 동일 면 내에 있을 수 있다. 그러나, 한편으로 고정자와 회전자 사이의 환형 틈에서의 가능한 최대의 유동 단면, 및 다른 한편으로는 그러면서도 고정자 적층체 단부와 회전자 사이의 작은 에너지 효율적인 반경 방향 간격 면에서 볼 때는, 고정자 적층체의 반경 방향 내측 단부가 상기 플라스틱 재료 사출 성형 인클로저를 넘어 반경 방향 내측으로 돌출되어 그 인클로저와 함께, 유리하게 유동 경로의 일 부분을 형성하는 홈의 경계를 이루는 것이 바람직하다. 이 홈은 바람직하게는, 회전 축선에 실질적으로 평행하게 연장되어 있고 그래서 짧은 유동 경로를 보장하는 축방향 홈이다. 그러나, 홈의 다른 경로, 예컨대 실질적으로 나선형인 경로도 마찬가지로 가능한데, 이 나선형 경로는 회전자의 회전 방향에 대해 적절히 배향된 경우 환형 틈에서 추가적인 전달 효과를 제공할 수 있다.
그와 관련하여, 플라스틱 재료로 주위에 사출 성형되는 고정자에 의해 형성되는 홈은 원칙적으로 환형 틈 보다 짧을 수 있다. 그러나, 다시 환형 틈의 영역에서 가능한 최대의 유동 단면에 대해서는, 상기 홈이 적어도 회전자의 길이에 걸쳐 연장되어 있는 것이 바람직하다.
액체 펌프의 특히 바람직한 실시 형태에서, 더욱이 상기 전기 모터의 회전자는 하우징에서 회전자의 양측 중 상기 분할 벽으로부터 먼 측에서 캔틸레버(cantilever)식으로 장착될 수 있다. 이는 한편으로 액체 펌프의 축방향으로 짧은 구성에 필요하고, 다른 한편으로는, 안내되는 액체가 분할 벽에 접해 더 잘 흐를 수 있고 이 분할 벽이 더 넓은 면적에 걸쳐 냉각될 수 있으므로, 회전자를 (또한) 분할 벽에 장착하는 경우와 비교하여 유리하다.
본 발명의 개념을 더 추구하여, 상기 하우징의 분할 벽은 회전자와 대향하는 측에서 유동의 방향 전환을 위한 돌출부를 가질 수 있는데(하지만 반드시 그럴 필요는 없음), 이 돌출부는 회전 축선에 대해 동심으로 배치되고 회전자의 방향으로 돌출되어 있다. 이러한 돌출부는 유리하게도, 안내되는 액체가 분할 벽으로부터 회전자 또는 그의 적어도 하나의 통로의 방향으로 방향 전환되는 것을 촉진시켜 준다. 그 경우, 돌출부는 중앙 오목부(central recess)를 가질 수 있는데, 상기 회전자와 연결되어 있고 회전 축선 둘레의 회전자의 각 위치를 검출하는 역할을 하는 자석이 그 중앙 오목부에 수용된다. 전기 모터의 전자적인, 즉 브러시레스 전류(brushless commutation)를 위해, 회전자의 회전 위치를 검출하기 위한 자석이 정말로 필요한 경우, 돌출부에 제공되어 있는 내부 공간이 공간 절약적인 방식으로 상기 자석을 수용하는 역할을 할 수 있다.
더욱이, 상기 회전자는 특히 회전 축선에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 복수의 통로를 가질 수 있으며, 이들 통로는 회전 축선에 대해 상기 돌출부의 외측 반경과 같거나 큰 반경 방향 높이에 있다. 회전자에 복수의 통로를 제공함으로써, 회전자를 통과해 안내되는 액체를 위한 유동 단면이 처음에 증가될 수 있다. 원칙적으로, 그 경우 상기 통로는, 특히 회전자의 회전과 함께 전달 작용을 추가로 발생시키면 예컨대 나선형으로 연장되어 있을 수 있다. 그러나, 회전 축선에 평행하게 연장되어 있는 통로가 만들기에 더 간단하고 또한 더 저렴하다. 상기 통로가 반경 방향으로 돌출부의 직경의 높이에 또는 그 외부에 위치되기 때문에, 돌출부가 상기 안내되는 액체를 통로 안으로 직접 방향 전환시키는 추가 효과가 있을 수 있다. 이는 안내되는 액체가 전달 장치의 흡입 입구에 도달하기 전에 그 액체를 액체 펌프의 하우징에서 원하는 대로 순환시키는 데에 또한 유리하다.
추가로, 액체 펌프의 냉간 운전 특성을 개선하기 위해, 우회 연결부가 제공될 수 있는데, 이 우회 연결부는 유동 방향에서 볼 때 환형 틈의 앞에 있는 하우징의 흡입 연결부와 전달 장치의 흡입 입구를 연결한다. 그래서, 특히 낮은 온도 및 고점성 액체의 경우에, 안내되는 액체의 일 부분이 고정자와 회전자 사이의 환형 틈을 우회할 수 있어, 이들 어려운 사전 상황에서도, 액체 펌프의 압력 연결부에서 원하는 펌프 출력 및/또는 압력을 얻을 수 있게 된다. 특히 간단한 실시 형태에서, 그 경우 상기 우회 연결부는, 회전자의 내주 표면과 하우징의 벽 표면 사이의 추가 환형 틈에 의해 형성될 수 있다.
더욱이, 액체 펌프의 일 유리한 개량예에서, 상기 하우징은, 분할 벽의 양측 중 회전자로부터 먼 측에서 금속 커버로 폐쇄될 수 있으며, 이 커버는 열소산을 위해 전자 파워 유닛 근처에서 이 전자 파워 유닛을 가로질러 바깥쪽으로 연장되어 있고, 또한 상기 금속 커버에는 전자 파워 유닛으로부터 먼 측에서 냉각 리브와 같은 표면 증가 구조가 선택적으로 제공된다. 이렇게 하우징의 일 부분에 의해 이루어지는 보충적인 열소산은, 펌프 출력이 더 높고 또한 이에 따라 전자 파워 유닛이 더 강력한 형태로 되어 있는 경우에 유리하다.
전기 모터의 회전자 및 이와 구동 연결되어 있는 전달 장치는 원칙적으로 액체 펌프의 회전 축선 상에서 선택적으로 서로 간격을 두고 서로의 앞뒤에 배치될 수 있지만, 특히 짧은 축방향 구성의 액체 펌프에 대해서는, 회전자는 실질적으로 컵형으로 만들어지고 또한 전달 장치가 적어도 부분적으로 수용되는 내부 공간의 경계를 이루는 것이 바람직하다.
특히 대량 생산 면에서 더 경제적인 액체 펌프의 현저히 더 간단한 실시 형태에서, 더욱이 하우징은 주로 플라스틱 재료로 이루어질 수 있고, 전기 모터의 회전자는 모터 축에 의해 상기 하우징의 플라스틱 재료에 직접 장착되는데, 즉 여기서는 볼 베어링 등과 같은 특별한 베어링이 필요 없다. 그 경우, 배치는 바람직하게는, 전기 모터의 회전자는 상기 모터 축을 통해 전달 장치와 구동 연결되며 그 모터 축은 하우징에서 전달 장치의 양측에 각각의 베어링에 의해 장착되고 회전자로부터 더 멀리 있는 모터 축용 베어링은 구동 연결부에 의해 전달 장치와 함께 윤활되며 그래서 베어링 윤활을 위한 추가적인 조치는 없어도 되도록 이루어진다.
마지막으로, 원칙적으로, 다양한 종류의 펌프가 전달 장치로서 사용될 수 있는데, 그래서, 본 발명에 따른 액체 펌프의 전달 장치는 예컨대 피스톤 펌프, 베인 펌프, 롤러 펌프, 원심 펌프 또는 임의의 형태의 기어 펌프 방식으로 구성될 수 있다. 압력 범위가 비교적 낮은 경우에는, 상기 전달 장치가, 기어휠 및 환형 기어를 갖는 내부 기어 펌프의 형태로 되어 있고, 상기 기어휠은 전기 모터의 회전자에 의해 회전 구동되고 상기 회전 축선에 대해 동심으로 배치되며 또한 외치부를 가지며, 상기 환형 기어는 상기 외치부와 맞물리고 하우징에서 회전 축선에 대해 편심으로 안내되며, 또한 상기 환형 기어는 액체를 전달하도록 상기 외치부와 상호 작용하는 내치부를 갖는 액체 펌프의 실시 형태가 특히 낮은 제조비 면에서 바람직하다. 따라서 이러한 전달 장치는 선택적으로 소결되는 단지 2개의 회전자 부품(기어휠과 환형 기어)만 필요로 한다.
이하, 부분적으로 개략적인 첨부 도면을 참조하여 일 바람직한 실시 형태를 가지고 본 발명을 더 상세히 설명하며, 도면에서 도시의 단순화를 위해 탄성중합체 또는 탄성 부품은 변형되지 않은 상태로 도시되어 있다.
도 1은 비장착 상태에 있는 본 발명의 일 바람직한 실시 형태에 따른 전기 모터 구동식 액체 펌프의 평면도로, 액체 펌프의 유압 연결 측을 본 것이며, 그 유압 연결 측에서 액체 펌프의 하우징은 흡입 연결부와 압력 연결부를 가지고 있다.
도 2는 도 1에 있는 단면선 Ⅱ-Ⅱ에 대응하는 도 1에 따른 액체 펌프의 단면도로, 전달되는 액체의 유동 방향은 화살표로 나타나 있다.
도 3은 도 2의 단면에 대해 대응하는, 도 1에 따른 액체 펌프의 단면도로, 하우징 내의 추가 상세를 명료하게 하기 위해, 액체 펌프의 전기 모터 및 전달 장치의 회전 구성들은 생략되어 있다.
도 4는 도 2에 있는 단면선 Ⅳ-Ⅳ에 대응하는 도 1에 따른 액체 펌프의 단면도로, 특히, 전기 모터 및 이와 구동 연결되어 있는 전달 장치의 추가 상세를 볼 수 있는 면으로 나타나 있다.
도 5는, 전기 모터의 회전자와 고정자 사이의 환형 틈 및 고정자의 내주에 있는 축방향 홈(회전자 및 고정자에 접함)을 더 잘 도시하기 위한, 도 4에 있는 상세 원 Ⅴ에 대응하는 도 1에 따른 액체 펌프의 확대 부분 단면도이다.
도 6은 도 1에 따른 액체 펌프를 아래쪽 후방 우측에서 비스듬히 본 분해 사시도로, 도 1의 도면에서 반시계 방향으로 90°회전된 것이고, 하우징의 금속 커버를 본 것부터 시작한다.
도 7은 도 6에 있는 상세 Ⅶ의 확대도로, 특히, 금속 커버, 전자 파워 유닛 및 하우징의 모터 하우징부를 나타낸다.
도 8은 도 6에 있는 상세 Ⅷ의 확대도로, 특히, 전기 모터의 회전자(모터 축에 위치됨), 하우징의 펌프 하우징부, 및 전달 장치의 환형 기어와 기어휠을 나타낸다.
도 9는 도 6에 있는 상세 Ⅸ의 확대도로, 특히, 액체 펌프의 흡입 연결부와 압력 연결부가 형성되어 있는 하우징의 연결 하우징부를 나타낸다.
도면에서 참조 번호 "10"은 전체적으로 전기 모터 구동식 액체 펌프를 나타내는데, 이 액체 펌프는 자동차용 변속기에서 특히 냉각 및/또는 윤활 목적의 오일 펌프로서 사용될 수 있다. 액체 펌프(10)는, 흡입 연결부(14)와 압력 연결부(16)를 갖는 하우징(전체적으로 참조 번호 "12"로 표시되어 있음)을 포함한다. 특히 도 2에서 보는 바와 같이, 하우징(12)에는 전기 모터(18)가 배치되어 있는데, 이 전기 모터는 하우징에 있는 고정자(stator)(20)와 내부 회전자(rotor)(22)를 포함한다. 회전자(22)는 환형 틈(24)이 형성되도록 고정자(20) 내부에 수용되고, 회전 축선(26) 둘레로 회전 구동될 수 있다. 도 2 및 4에서 전체적으로 참조 번호 "28" 표시되어 있는 전달 장치가 구동 가능하게 전기 모터(18)의 회전자(22)와 연결되어 있으며, 이 전달 장치는 하우징(12)의 흡입 연결부(14)와 유체 연결되어 있는 흡입 입구(30) 및 하우징(12)의 압력 연결부(16)와 유체 연결되어 있는 압력 출구(32)를 가지고 있다. 추가로, 전기 모터(18)를 작동시키기 위한 전자 파워 유닛(34)이 하우징(12)에 제공되어 있다. 그 경우, 하우징(12)은, 회전 축선(26)에 대해 실질적으로 횡방향으로 연장되어 있고 회전자(22)에 인접해 있는 분할 벽(36)을 가지고 있다. 분할 벽(36)은 하우징(12)의 내부 공간(38)의 경계를 이루며, 작동시 그 내부 공간에는 전달 대상 액체가 유입되며, 따라서 회전자(22)가 하우징 안에서 습식 운전된다. 전자 파워 유닛(34)은 하우징(12) 안에서 회전자(22)로부터 먼 분할 벽(36)의 건조 측에 장착된다.
이하에서 더 상세히 설명하는 바와 같이, 전달 장치(28)의 흡입 입구(30)는 회전 축선(26)에 대해 반경 방향 높이(hs)로 배치되며, 이 반경 방향 높이는 환형 틈(24)의 내측 반경(rR) 보다 작다(도 2 및 4 참조). 그래서, 회전 축선(26)을 따라 볼 때 흡입 입구(30)는 환형 틈(24)의 반경 방향 내측에 있다(적어도 부분적으로). 한편, 회전자(22)는 적어도 하나의 통로(40)(도시된 실시 형태에서는 회전 축선(26) 둘레에 일정한 각도 간격으로 서로 떨어져 있는 심지어 4개의 통로(40)(도 8 참조))를 갖는데, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 그 통로는 회전 축선(26)에 대해 실질적으로 일정한 반경 방향 높이(hD)에서 연장되어 있다(또는, 나타나 있지는 않지만, 그 반경 방향 높이는 전달 장치의 흡입 입구 쪽의 방향으로 증가함). 다시 말해, 회전 축선(26)으로부터 회전자(22) 내의 내부 통로(40)의 반경 방향 간격은 통로(40)를 따라서 볼 때 변하지 않는다(하지만, 또는 회전자의 대안적인 실시 형태(미도시)에서는, 분할 벽으로부터 전달 장치로 향하는 방향에서 볼 때 반경 방향 간격은 통로를 따라 증가함). 유동 단면의 이러한 반경 방향 배치로 인해, 전달 대상 액체의 흡입측 주 유동이 액체 펌프(10) 안에 구속되며, 하우징(12)의 흡입 연결부(14)를 통해 전달 장치(28)의 흡입 입구(30)에 의해 안내되는 액체는 부분적으로 고정자(20)와 회전자(22) 사이의 환형 틈(24)을 통해 강제적으로 전달되며, 회전자(22)의 통로(40)(또는 통로들)를 통과하여 전달 장치(28)의 흡입 입구(30)로 가기 전에, 하우징(12)의 분할 벽(36)에서 방향 전환되고, 여기서 분할 벽(36)의 냉각이 일어난다. 하우징(12)의 내부 공간(38)에서 하우징(12)의 흡입 연결부(14)로부터 회전자(22)의 원주를 가로질러 분할 벽(36) 쪽으로 가고 거기서 회전자(22)의 내부를 통과해 전달 장치(28)로 되돌아가는 이러한 주 유동이 도 2에서 화살표 SP로 나타나 있다. 전자 파워 유닛(34)에 의해 가열되는 하우징(12)의 분할 벽(36)처럼 전기 모터(18)의 고정자(20)도 이 주 유동(SP)에 의해 냉각되며, 또는 고정자(20)와 전자 파워 유닛(34)에서 발생된 열의 일부가 소산된다.
추가로, 도시되어 있는 실시 형태에서, 냉간 운전 특성을 개선하기 위해, 액체 펌프(10)에는 우회 연결부(42)가 제공되어 있는데, 이 우회 연결부는 고정자(20)와 회전자(22) 사이의 환형 틈(24)의 앞에 있는(유동 방향에서 볼 때) 하우징(12)의 흡입 연결부(14)와 전달 장치(28)의 흡입 입구(30)를 서로 연결한다. 여기서 이 우회 연결부(42)는, 회전자(22)의 내주 표면(46)과 하우징(12)의 벽 표면(48) 사이의 추가 환형 틈(44)에 의해 형성된다. 그리하여, 전달 장치(28)에 의해 안내되는 액체의 이차 유동(도 2에서 화살표 SS으로 나타나 있음)이 주로 액체 펌프(10)의 초기 운전 또는 냉간 운전시에 발생하게 된다. 그래서, 액체 펌프(10)의 냉간 상태에서도, 특히 고점성 오일이 전달 대상 액체인 경우, 원하는 전달량이 보장될 수 있다.
주로 플라스틱 재료로 사출 성형되는 하우징(12)에 대한 추가 상세는 특히 도 3 및 6 ∼ 9에서 알 수 있다. 따라서, 도 3에서 우측에서 좌측으로 볼 때 하우징(12)은 실질적으로 4개의 부분 또는 부로 이루어져 있는데, 즉 연결 하우징부(50), 펌프 하우징부(52), 모터 하우징부(54) 및 커버(56)로 이루어져 있고, 도시되어 있는 실시 형태에서 커버는 금속, 보다 구체적으로는 알루미늄 합금으로 된 단일 하우징부로 형성되어 있다.
액체 펌프(10)의 흡입 연결부(14)와 압력 연결부(16)는, 도 1의 위쪽 외측 그리고 도 2 및 3의 우측에서, 연결 하우징부(50)에 일체적으로 형성되어 있다. 변속기측 연결 메이팅(mating) 부재(나타나 있지 않음)에 대한 시일링 역할을 하는 O-링(58)이 각 연결부(14, 16)의 외주에 장착되어 있다. 도 9에 따르면 실질적으로 원형으로 환형이고 흡입 연결부(14)와 교차하여 연통하는 오목부(60)가 연결 하우징부(50)의 내측면(도 2 및 3에서는 좌측에 있음)에 형성되어 있다. 전달 장치(28)의 압력 출구(32)(평면도에서 볼 때 실질적으로 콩팥 모양으로 되어 있음)는 상기 둘러싸는 오목부(60)의 반경 방향 내측에서 그 오목부로부터 떨어져 배치되어 있고(도 9 참조), 그 압력 출구는 연결 하우징부(50)를 관통해 연장되어 있고 도 2 및 3에 따르면 액체 펌프(10)의 압력 연결부(16)에 열려 있다.
추가로, 연결 하우징부(50)는 연결부(14, 16)로부터 먼 측에서 칼라(62)를 가지고 있는데, 이 칼라에 의해 연결 하우징부(50)가 모터 하우징부(54)의 관련된 환형 돌출부(64) 상으로 밀어 붙여질 수 있다. 도 1 및 9에 따르면, 통로 보어(68)를 갖는 체결 아이(eye)(66)가 칼라(62)의 외주에 형성되어 있다. 도 4 및 7에서 알 수 있는 바와 같이, 모터 하우징부(54)는 그의 외주에서, 스크류 구멍(72)을 갖는 체결 아이(70)를 가지고 있으며, 이 체결 아이는 연결 하우징부(50)의 체결 아이(66)와 각각 관련되어 있다. 모터 하우징부(54)에 대한 연결 하우징부(50)의 체결은, 연결 하우징부(50)의 체결 아이에 있는 통로 보어(68)를 통과하는 체결 스크류(74)(도 1, 4 및 9 참조)에 의해 이루어지며, 이 체결 스크류는 모터 하우징부(54)의 체결 아이(70)의 스크류 구멍(72) 안으로 나사 결합되어 연결 하우징부(50)를 모터 하우징부(54)에 고정시키게 된다. 모터 하우징부(54)의 환형 돌출부(64)와 연결 하우징부(50)의 칼라(62) 사이에 삽입되는 원형 탄성중합체 밀폐 링(76)이 하우징(12)의 내부 공간(38)을 주변 환경에 대해 밀폐시킨다.
도 2 및 3에 추가로 나타나 있는 바와 같이, 동시에 펌프 하우징부(52)는 회전 축선(26)에 대해 중심 맞춤되도록 연결 하우징부(50)와 모터 하우징부(54) 사이에 유지되는데, 특히, 환형 체결 플랜지(78)에 의해 연결 하우징부(50)와 모터 하우징부(54) 사이에서 축방향으로 위치 고정된다. 그러한 경우 펌프 하우징부(52)는 모터 하우징부(54)에 장착되어 있는 2개의 핀(나타나 있지 않음)에 의해 위치되고 또한 회전 축선(26) 둘레의 각도 위치에 배향되며, 그 핀은 펌프 하우징부(52)의 체결 플랜지(78)에 있는 관련된 절개부(80)(도 8 참조)를 통과하여 연결 하우징부(50)의 대응하는 위치 잡기 구멍(82)(도 9 참조)에 삽입된다.
반경 방향 외주부(84)와 베이스부(86)를 갖는 컵형 영역이 반경 방향 내측에서 펌프 하우징부(52)의 체결 플랜지(78)에 접해 있는데, 이 컵형 영역은 내부 공간(38)의 방향으로 돌출되어 있고, 상기 반경 방향 외주부는 앞에서 언급한 벽 표면(48)을 형성하며, 상기 베이스부는, 도 3에 따르면, 연결 하우징부(50)와 함께, 전달 장치(28)의 움직이는 부품을 위한 수용 공간(88)의 경계를 이루게 되며, 이들에 대해서는 뒤에서 더 상세히 설명할 것이다. 전달 장치(28)의 흡입 입구(30)(평면도에서 볼 때 실질적으로 콩팥 모양으로 형성되어 있음)는 베이스부(86)에 제공되어 있고(도 8 참조), 펌프 하우징부(52)의 체결 플랜지(78)에는 일정한 각도 간격으로 서로 떨어져 있는 복수의(여기서는 6개) 통로 보어(90)가 제공되어 있는데, 도 2 및 3에서 알 수 있는 바와 같이, 이들 통로 보어는, 연결 하우징부(50)에 있는 환형 오목부(60)(흡입 연결부(14)와 연통함)와 모터 하우징부(54)의 내부 공간(38)을 서로 연결하게 해주는 회전 축선(26)에 대한 반경 방향 높이에 위치되어 있다.
도 1, 4 및 7에 따르면, 모터 하우징부(54)는 외측에서 2개의 추가적인 더 큰 체결 아이(92)를 가지고 있는데, 이 체결 아이는 회전 축선(26)에 대해 서로 정반대편에 있고 보강 슬리브(94)로 라이닝되어(lined) 있으며 액체 펌프(10)를 변속기 하우징의 벽(나타나 있지 않음)에 장착하는 역할을 한다. 그 경우, 모터 하우징부(54)의 외주에 장착되는 원형 밀폐 링(96)이 변속기 하우징의 벽에 대해 밀폐를 한다.
특히 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 모터 하우징부(54)는 전자 파워 유닛(34)을 수용하기 위한 전자 장치 챔버(98)를 더 형성하며, 이 챔버는 평면도에서 볼 때 실질적으로 직사각형이다. 그와 관련하여, 분할 벽(36)은 회전자측 내부 공간(38)(액체 펌프의 작동시 전달 대상 액체가 유입되거나 이 액체로 채워지게 됨)와 건식 전자 장치 챔버(98)를 서로 분리시킨다. 도시되어 있는 실시 형태에서, 전자 파워 유닛(34)의 회로 기판(100)은 체결 스크류(102)(회로 기판(100)에 있는 체결 보어(103)(도 7 참조)를 통과함)에 의해 스크류 받이대(104)에 장착되고, 이 스크류 받이대는 모터 하우징부(54)에 형성되어 있고 전자 장치 챔버(98) 안으로 돌출되어 있어, 도 2 및 3에서 알 수 있는 바와 같이, 회로 기판(100)이 분할 벽(36)을 가로질러 그에 매우 가깝게 있으며 선택적으로는 심지어 분할 벽(36)과 접촉하게 된다. 그 경우, 전자 파워 유닛(34)의 회로 기판(100)은 더 상세히는 나타나 있지 않은 방식으로 전기 접촉자(106)(모터 하우징부(54)에 내장되어 있음)를 통해, 전기 모터(18)의 고정자(20) 및 액체 펌프(10)의 전기 단자(도 1, 4 및 7에 "108"로 나타나 있음)와 전기적 접촉을 하게 된다.
마지막으로 하우징(12)은, 분할 벽(36)의 양측 중 회전자(22)로부터 먼 측에서 금속 커버(56)로 폐쇄되는데, 이 커버는 열소산을 위해 전자 파워 유닛(34) 근처에서 또한 이에 걸쳐 바깥쪽으로 연장되어 있다. 도시되어 있는 실시 형태에서, 커버(56)는, 전자 파워 유닛(45)으로부 먼 측에서, 표면 확장 구조(110)(여기서는 냉각 리브의 형태임)가 제공되어 있는데, 그래서 커버(56)는 냉각체로서의 역할도 한다. 커버(56)를 모터 하우징부(54)에 중심 맞춰 체결하기 위해, 모터 하우징부(54)의 단부면(도 2 및 3에서 좌측에 있음)에는, 둘러싸는 축방향 돌출 림(rim)(112)이 제공되어 있는데, 이 림은 커버(56)에 있는 상보적인 형상의 둘러싸는 홈(114) 안에 끼워지게 된다. 그 경우, 도 7에 따른 실질적으로 직사각형인 커버(56)에는, 반경 방향에서 볼 때 상기 홈(114)의 외부에 있는 코너에서, 통로 보어(116)가 제공되어 있다. 체결 스크류(118)가 커버(56) 내의 통로 보어(116)를 통과하여, 모터 하우징부(54)에 있는 관련된 스크류 구멍(120)에 나사 결합된다. 커버(56)를 모터 하우징부(54) 상으로 밀어붙여 그 모터 하우징부와 스크류 연결하기 전에 홈(114) 안에 들어가는 액체 시일(122)(도 2 및 3 참조)이, 액체 펌프(10)의 작동시 습기가 전자 장치 챔버(98) 안으로 침투하는 것을 방지한다.
액체 펌프(10)의 전기 모터(18)에 대한 추가 상세는 도 2 ∼ 5에서 알 수 있다. 전기 모터(18)의 고정자(20)는 고정자(20)의 철심(iron core)을 형성하는 복수의 금속 고정자 적층체(124)(여기서는 대략 50개의 시트(sheet))를 갖는다. 고정자 적층체(124)는 알려져 있는 방식으로 전기 고정자 권선(126)을 지니고 있으며, 플라스틱 재료 사출 성형 인클로저(enclosure)에 의해 그 권선과 고정적으로 연결된다. 도 2 ∼ 5에서 알 수 있는 바와 같이, 그 경우 상기 플라스틱 재료 사출 성형 인클로저는, 고정자 적층체(124)와 고정자 권선(126) 사이에 위치되고 플라스틱 재료로 된 예비 사출 성형 인클로저(128), 및 플라스틱 재료로 된 마무리 사출 성형 인클로저(130)를 포함하며, 이 마무리 사출 성형 인클로저는 모터 하우징부(54)의 형성시 생기게 되며, 마무리 사출 성형 인클로저에 의해 고정자(20)가 모터 하우징부(54) 안에 통합되며, 그 결과 고정자(20)가 하우징(12)의 모터 하우징부(54)와 일체로 형성된다. 도 4 및 5에 따르면, 고정자 적층체(124)는, 환형 틈(24)과 인접하거나 또는 이 틈의 반경 방향 외측 경계를 이루는 반경 방향 내측 단부(132)를 가지고 있다. 그러한 경우, 고정자 적층체(124) 및 고정자 권선(126)은, 고정자 적층체(124)의 반경 방향 내측 단부(132)는 플라스틱 재료 사출 성형 인클로저(128, 130)가 없이 남아 있고 그래서 그 내측 단부가 "금속 블랭크(metallic blank)"로 남아 있도록, 상기 플라스틱 재료 사출 성형 인클로저(128, 130)에 의해 함께 연결되며, 그래서 액체 펌프(10)의 작동시 환형 틈(24)을 통과해 흐르는 액체는 직접 고정자 적층체(124)의 반경 방향 내측 단부(132)를 지나갈 수 있고, 따라서, 특히, 고정자 적층체(124)로부터, 지나면서 흐르는 액체로의 매우 양호한 열전달이 일어나게 된다.
특히, 도 3 및 5에 추가로 나타나 있는 바와 같이, 상기 플라스틱 재료 사출 성형 인클로저(128, 130)는, 고정자 적층체(124)의 반경 방향 내측 단부(132)가 플라스틱 재료 사출 성형 인클로저를 넘어 반경 방향 내측으로 돌출되어 그 인클로저와 함께 홈(134)(도시되어 있는 실시 형태에서는 축방향 홈)의 경계를 이루도록 형성되어 있고, 그 홈은 회전 축선(26)에 실질적으로 평행하다. 도 2에 따르면, 환형 틈(24)의 영역에서 추가적인 유동 단면을 제공하는 상기 홈(134)은 회전자(22)의 축방향 길이를 넘어 연장되어 있다.
전기 모터(18)의 회전자(22)에 대한 상세는 특히 도 2에서 알 수 있다. 실질적으로 컵형인 회전자(22)는, 플라스틱 재료에 포함되고 금속 모터 축(136) 상에 사출 성형되는 페라이트(ferrite)로 이루어지며, 회전자(22)는 상기 축에 의해 회전 축선(26) 둘레로 회전할 수 있도록 하우징(12)의 플라스틱 재료에 직접 장착된다. 보다 구체적으로, 회전자(22)의 양측 중 분할 벽(36)으로부터 먼 측에서 그 회전자(22)는 모터 축(136)에 의해 하우징(12)에 캔틸레버식으로 장착된다. 그러한 경우, 모터 축(136)(전기 모터(18)의 회전자(22)와 전달 장치(28) 사이의 구동 연결을 제공함)이 전달 장치(28)를 통과해 연장되어 있고, 또한 양측에서, 각각의 베어링, 특히 펌프 하우징부(52)의 베이스부(86)에 있는 중앙 베어링(138)(회전자(22)에 더 가까이 있음) 및 연결 하우징부(50)의 내측에 있는 중앙 베어링(140)(회전자(22)로부터 더 멀리 있음)에 의해 하우징(12)에 장착된다(또한 도 3 참조).
도 2의 좌측에 있는 회전자(22)의 일 측에서, 하우징(12)의 분할 벽(36)은 회전자(22)와 대향하는 측에서, 주 유동(SP)의 방향 전환을 위한 돌출부(142)를 가지고 있으며, 이 돌출부는 회전 축선(26)에 대해 동심으로 배치되어 있고 회전자(22)의 방향으로 돌출되어 있다. 회전자(22)에서의 축방향 하중을 적은 마모로 받기 위해, 회전자(22)의 일 단부면에서, 모터 축(136)에 형성되어 있는 환형 칼라(144)가 스러스트 와셔(thrust washer) 방식으로 상기 돌출부(142)의 환형 단부면(146)과 상호 작용하게 되며, 회전자(22)의 반대편 단부면에서는, 모터 축(136)을 둘러싸는 스러스트 와셔(148)가 회전자(22)와 펌프 하우징부(52)의 베어링(138) 사이에 삽입되어 있다. 도 2 및 3에서 추가로 알 수 있는 바와 같이, 돌출부(142)는 자석(152)을 수용하는 중앙 오목부(150)를 가지고 있으며, 그 자석은 모터 축(136)을 통해 회전자(22)와 연결되고 또한, 도시되어 있는 실시 형태에서는, 전자 파워 유닛(34)의 회로 기판(100)에 있는 센서(더 상세히는 나타나 있지 않음)와 협력하여, 회전 축선(26) 둘레의 회전자(22)의 각 위치를 검출하는 역할을 한다. 그렇게 검출된 각 위치 데이터는 알려져 있는 방식으로 브러시레스(brushless) 직류 모터(18)의 전기적 전류(commutation)를 위해 사용된다.
추가로, 도 2 및 8에서 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 앞에서 언급한 4개의 통로(40)는, 특히 회전 축선(26)에 실질적으로 평행하도록, 실질적으로 컵형인 회전자(22)의 베이스부(154)에 형성되어 있다. 그러한 경우, 통로(40)는 회전 축선(26)에 대해 돌출부(142)의 외측 반경(RF) 보다 큰 반경 방향 높이(hD)에 있으며, 그래서, 방향 전환된 주 유동(SP)이 회전자(22)를 직접 통과할 수 있다. 더욱이, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 회전자(22)의 베이스부(154)는 이 회전자의 중공 원통형 둘레부(156)와 함께 내부 공간(158)의 경계를 이루며, 이 내부 공간에는 전달 장치(28)가 부분적으로 수용되어, 배치는 축방향으로 매우 컴팩트한 구성으로 된다.
전달 장치(28)에 대한 상세는 특히 도 2 및 4에서 추가로 알 수 있다. 따라서, 도시되어 있는 실시 형태에 있는 전달 장치(28)는 소결된 제로터(sintered gerotor)인, 기어휠(160)과 환형 기어(162)를 갖는 내부 기어 펌프의 형태로 되어 있다. 그러한 경우, 모터 축(136)을 통해 전기 모터(18)의 회전자(22)에 의해 회전 구동되고 회전 축선(26)에 대해 동심으로 배치되는 상기 기어휠(160)에는 외치부(164)가 제공되어 있고, 상기 환형 기어(162)는 내치부(166)를 가지고 있으며 하우징(12)에서 회전 축선(26)에 대해 편심되어 펌프 하우징부(52)의 둘레부(84)에 의해 안내되며, 도 4에 따르면 그 둘레부는 회전 축선(26)에 대해 측방향으로 오프셋되어 있다. 모터 축(136)이 회전하고 있을 때, 기어휠(160)의 외치부(164)는 환형 기어(162)의 내치부(166)와 맞물려 흡입 입구(30)로부터 액체를 압력 출구(32)에 전달하게 된다. 액체 유동을 균질화하고 압력 맥동(pulsation)을 억제하기 위해, 펌프 하우징부(52)의 베이스부(86) 및 연결 하우징부(50)의 내측면에는, 각각의 섀도우 키드니(shadow kidney)(168, 170)가 회전 축선(26) 둘레에 흡입 입구(30) 및 압력 출구(32)에 대해 180°로 각각 오프셋되어, 하우징(12)의 플라스틱 재료에 있는 오목부로서 형성되어 있다. 도 2에 따르면 모터 축(136)과 기어휠(160) 사이의 구동 연결은 궁극적으로는 스플라인(spline) 치부(172)에 의해 일어나게 되며, 연결 하우징부(50)에 있는 베어링(140)(회전자(22)로부터 더 멀리 있음)은 이 구동 연결에 의해 윤활된다.
액체 펌프는 흡입 연결부와 압력 연결부를 갖는 하우징, 고정자와 이 고정자 안에 있는 회전자를 갖는 전기 모터, 흡입 연결부 및 압력 연결부와 각각 연통하는 흡입 입구와 압력 출구를 가지며 회전자에 의해 회전 구동되는 전달 장치, 및 하우징의 분할 벽의 후방측에 있는 전기 모터용 전자 피워 유닛을 포함하며, 상기 분할 벽은 회전자에 인접하여 이 회전자의 회전 축선에 대해 횡방향으로 연장되어 있다. 컴팩트한 구성과 동시에 최적화된 냉각을 위해, 흡입 입구는, 고정자와 회전자 사이의 환형 틈의 내측 반경 보다 작은 높이(회전 축선과 관련된 높이)에 배치되며, 회전자는 바람직하게는 일정한 높이에서 연장되어 있는 통로를 가지고 있어, 흡입 연결부에 의해 안내되는 액체가, 회전자 통로를 통과해 흡입 입구로 가기 전에, 부분적으로 환형 틈을 통해 구속 안내되어, 분할 벽을 냉각시키면서 그 분할 벽에서 방향 전환된다.
10 액체 펌프 12 하우징
14 흡입 연결부 16 압력 연결부
18 전기 모터 20 고정자
22 회전자 24 환형 틈
26 회전 축선 28 전달 장치
30 흡입 입구 32 압력 출구
34 전자 파워 유닛 36 분할 벽
38 내부 공간 40 통로
42 우회 연결부 44 추가 환형 틈
46 내주 표면 48 벽 표면
50 연결 하우징부 52 펌프 하우징부
54 모터 하우징부 56 커버
58 O-링 60 환형 오목부
62 칼라 64 환형 돌출부
66 체결 아이 68 통로 보어
70 체결 아이 72 스크류 구멍
74 체결 스크류 76 원형 밀폐 링
78 체결 플랜지 80 절개부
82 위치 잡기 구멍 84 둘레부
86 베이스부 88 수용 공간
90 통로 보어 92 체결 아이
94 보강 슬리브 96 원형 밀폐 링
98 전자 장치 챔버 100 회로 기판
102 체결 스크류 103 체결 보어
104 스크류 받이대 106 전기 접촉자
108 전기 단자 110 표면 확장 구조
112 림 114 홈
116 통로 보어 118 체결 스크류
120 스크류 구멍 122 액체 시일
124 고정자 적층체 126 고정자 권선
128 플라스틱 재료를 갖는 예비 사출 성형 인클로저
130 플라스틱 재료를 갖는 마무리 사출 성형 인클로저
132 반경 방향 내측 단부
134 홈 136 모터 축
138 베어링 140 베어링
142 돌출부 144 환형 칼라
146 환형 단부면 148 스러스트 와셔
150 오목부 152 자석
154 베이스부 156 둘레부
158 내부 공간 160 기어휠
162 환형 기어 164 외치부
166 내치부 168 섀도우 키드니
170 섀도우 키드니 172 스플라인 치부/구동 연결부
hD 회전자에 있는 통로의 반경 방향 높이
hS 흡입 입구의 반경 방향 높이
rR 환형 틈의 내측 반경
RF 돌출부의 외측 반경
SP 주 유동
SS 이차 유동

Claims (15)

  1. 전기 모터 구동식 액체 펌프(10)로서,
    흡입 연결부(14)와 압력 연결부(16)를 가지며 전기 모터(18)를 수용하기 위한 하우징(12)으로서, 상기 전기 모터는 고정자(20) 및 회전자(22)를 포함하고, 회전자는 환형 틈(24)이 형성되도록 상기 고정자(20) 내부에 수용되고 회전 축선(26) 둘레로 회전가능하게 구동될 수 있는 하우징(12);
    상기 회전자(22)와 구동 연결되며, 상기 흡입 연결부(14)와 유체 연결되는 흡입 입구(30) 및 상기 압력 연결부(16)와 유체 연결되는 압력 출구(32)를 갖는 전달 장치(28); 및
    상기 전기 모터(18)를 구동시키기 위한 전자 파워 유닛(34)을 포함하고,
    상기 하우징(12)은 상기 회전자(22)에 인접하여 상기 회전 축선(26)에 대해 가로질러 연장되어 있는 분할 벽(36)을 포함하며, 상기 회전자(22)로부터 먼 측에는 상기 전자 파워 유닛(34)이 장착되며,
    상기 전달 장치(28)의 흡입 입구(30)는, 상기 환형 틈(24)의 내측 반경(rR) 보다 작은 회전 축선(26)에 대한 반경 방향 높이(hs)로 배치되며,
    상기 회전자(22)는, 회전 축선(26)에 대해 일정하거나 또는 전달 장치(28)의 흡입 입구(30)를 향하는 방향으로 증가하는 반경 방향 높이(hD)에서 연장되어 있는 적어도 하나의 통로(40)를 가지고 있어, 하우징(12)의 흡입 연결부(14)를 지나 전달 장치(28)의 흡입 입구(30)에 의해 안내되는 액체가, 부분적으로 회전자(22)와 고정자(20) 사이의 상기 환형 틈(24)에 의해 구속 안내되고, 회전자(22)의 통로(40)를 통과하여 전달 장치(28)의 흡입 입구(30)로 가기 전에, 하우징(12)의 분할 벽(36)에서 방향 전환되어 상기 분할 벽(36)을 냉각시키는 것을 특징으로 하는, 전기 모터 구동식 액체 펌프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기 모터(18)의 고정자(20)는 복수의 금속 고정자 적층체(124)를 포함하고, 이 고정자 적층체는 고정자 권선(126)을 지니고 있고 또한 상기 환형 틈(24)에 접하는 반경 방향 내측 단부(132)를 가지고 있으며,
    상기 고정자 적층체(124) 및 고정자 권선(126)은 플라스틱 재료 사출 성형 인클로저(enclosure)(128, 130)에 의해 함께 연결되어 있으며, 고정자 적층체(124)의 반경 방향 내측 단부(132)는 플라스틱 재료 사출 성형 인클로저(128, 130)가 없이 남아 있는, 전기 모터 구동식 액체 펌프.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 고정자 적층체(124)의 반경 방향 내측 단부(132)는 상기 플라스틱 재료 사출 성형 인클로저(128, 130)를 넘어 반경 방향 내측으로 돌출되어 그 인클로저와 함께, 회전 축선(26)에 평행하게 연장되어 있는 홈(134)의 경계를 이루는, 전기 모터 구동식 액체 펌프.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 홈(134)은 적어도 회전자(22)의 길이에 걸쳐 연장되어 있는, 전기 모터 구동식 액체 펌프.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 전기 모터(18)의 회전자(22)는 하우징(12)에서 상기 분할 벽(36)으로부터 먼 회전자(22)의 측에서 캔틸레버(cantilever)식으로 장착되어 있는, 전기 모터 구동식 액체 펌프.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 하우징(12)의 분할 벽(36)은 회전자(22)와 대향하는 측에서 유동의 방향 전환을 위한 돌출부(142)를 가지며, 이 돌출부는 회전 축선(26)에 대해 동심으로 배치되고 회전자(22)의 방향으로 돌출되어 있는, 전기 모터 구동식 액체 펌프.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 돌출부(142)는 중앙 오목부(15)를 가지고 있으며, 상기 회전자(22)와 연결되어 있고 회전 축선(26) 둘레의 회전자(22)의 각 위치를 검출하는 역할을 하는 자석(152)이 상기 중앙 오목부에 수용되어 있는, 전기 모터 구동식 액체 펌프.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 회전자(22)는 회전 축선(26)에 평행하게 연장되어 있는 복수의 통로(40)를 포함하며, 이 통로는 회전 축선(26)에 대해 상기 돌출부(142)의 외측 반경(RF)과 같거나 큰 반경 방향 높이(hD)에 있는, 전기 모터 구동식 액체 펌프.
  9. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 하나의 항에 있어서,
    우회 연결부(42)가 제공되어 있고, 냉간 운전 특성을 개선하기 위해 상기 우회 연결부는 하우징(12)의 흡입 연결부(14)와, 유동 방향에서 볼 때 환형 틈(24)의 앞에 있는 전달 장치(28)의 흡입 입구(30)를 연결하는, 전기 모터 구동식 액체 펌프.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 우회 연결부(42)는, 회전자(22)의 내주 표면(46)과 하우징(12)의 벽 표면(48) 사이의 추가 환형 틈(44)에 의해 형성되는, 전기 모터 구동식 액체 펌프.
  11. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 하우징(12)은, 회전자(22)로부터 먼 분할 벽(36)의 측에서 금속 커버(56)로 폐쇄되며, 이 금속 커버는 외부로의 열소산을 위해 전자 파워 유닛(34) 근처에서 이 전자 파워 유닛(34)에 걸쳐 연장되어 있고, 또한 상기 금속 커버에는 전자 파워 유닛(34)으로부터 먼 측에 표면 증가 구조(110)가 선택적으로 제공되는, 전기 모터 구동식 액체 펌프.
  12. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 회전자(22)는 컵형 구조이고, 전달 장치(28)가 적어도 부분적으로 수용되는 내부 공간(158)의 경계를 이루는, 전기 모터 구동식 액체 펌프.
  13. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 하우징(12)은 플라스틱 재료로 이루어져 있고, 전기 모터(18)의 회전자(22)는 모터 축(136)에 의해 상기 하우징(12)의 플라스틱 재료에 직접 장착되는, 전기 모터 구동식 액체 펌프.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 전기 모터(18)의 회전자(22)는 상기 모터 축(136)을 통해 전달 장치(28)와 구동 연결되며, 이 모터 축은 하우징(12)에서 전달 장치(28)의 양측에 각각의 베어링(138, 140)에 의해 장착되고, 회전자(22)로부터 더 멀리 있는 모터 축(136)용 베어링(140)은 구동 연결부(172)에 의해 전달 장치(28)로 윤활되는, 전기 모터 구동식 액체 펌프.
  15. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 전달 장치(28)는, 기어휠(160) 및 환형 기어(162)를 갖는 내부 기어 펌프의 형태로 되어 있고, 상기 기어휠은 전기 모터(18)의 회전자(22)에 의해 회전 구동되고 상기 회전 축선(26)에 대해 동심으로 배치되며 또한 외치부(164)를 포함하고, 상기 환형 기어는 상기 외치부(164)와 맞물리고 하우징(12)에서 회전 축선(26)에 대해 편심으로 안내되며, 또한 상기 환형 기어는 액체를 전달하도록 상기 외치부(164)와 상호 작용하는 내치부(166)를 포함하는, 전기 모터 구동식 액체 펌프.
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