KR20020032169A - 모터 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터 펌프에 관한 것으로 모터의 하우징 내부에 전자코어인 스테이터는 방수조건으로 밀봉되어 스테이터의 회전자계의 자력이 로터의 회전영역으로 투과되고 상기 회전자계의 자력에 의하여 회전되는 영구자석으로 된 로터의 중심내부에 회전펌프 수단을 로터의 회전력으로 구동되게 한 몸으로 결합되게 구비시키어, 모터와 펌프간에 동력의 전달수단이 생략되어 기구의 간소화와 취급의 간편성 및 동력의 전달수단에서의 동력손실의 문제를 해소하고 각종 용도로 보다 유용하게 사용할 수 있게 한 것이다.

Description

모터 펌프{MOTER PUMP}

본 발명은 모터 펌프에 관한 것이다. 보다 구체적으로 말하면 모터의 스테이터의 회전자계의 자력에 의하여 회전되는 로터의 중심내부에 회전펌프수단을 한 몸으로 결합되게 구비하여서 된 것을 특징으로 한 것이다.

일반적으로 각종 펌프는 별도의 구동수단인 모터나 엔진의 동력을 사용하여구동하게 되어 있다. 예컨대 도4에 표시된 바와 같이 스크류 펌프(sp)는 별도의 구동수단인 모터(m)의 동력이 동력전달 수단(t)에 의하여 전달되어 구동하게 되어 있다. 이때의 동력전달 수단(t)이란 풀리와 밸트 뿐 아니라 전동기어기구, 유체전동기구 등도 포함된다. 또한 모터의 회전축에 클러치를 통하여 펌프의 회전축에 직결되게 구성한 것도 있다.

사실 펌프수단이란 하우징의 일정한 공간용적을 기계적 수단으로 가변시키어 유체를 압출하여 다른 위치로 이송하는 것이고 구동수단이란 외부의 에너지원, 또는 에너지원에서 추출된 물리적 힘을 일에 쓰이도록 출력하는 것으로 이 두 가지 장치는 기능과 기술분야가 서로 다른 것이다.

그러나 사용에 있어서는 펌프수단과 구동수단은 불가분(不可分)의 관계에 있다. 따라서 펌프와 동력장치를 함께 취급해야 하므로 기구의 복잡성과 취급의 불편성 및 동력수단으로 부터 펌프수단으로 에너지를 제공하는 동력 전달 수단에서 상당한 에너지 손실이 유발되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 모터 기능과 펌프 기능을 겸하는 한 몸으로 구성된 새로운 모터 펌프를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 모터와 펌프간에 동력의 전달수단이 생략되어 기구의 간소화, 취급의 간편성 및 동력 전달수단에서의 에너지 소실의 문제점을 해결하고 초소형 모터 펌프의 구성이 가능하여 각종 용도로 모터 펌프를 보다 유용하게 사용할 수 있게 하는데 있다.

펌프는 여러 종류의 것이 있으며, 피스톤형 펌프를 제외한 회전펌프의 대부분은 그 형식과 종류를 불문하고 펌프실에서 밴이 형성된 로터나 스크류가 회전하여 펌프 기능을 발휘하게 되어 있다. 여기에서는 펌프의 효율을 말하고자 하는 것이 아니고 펌프의 구동형태를 말하는 것이다.

이러한 회전펌프의 로터와 모터의 아마추어인 로터와는 그 기구에서의 놓인 위치와 회전되는 점에서 양자 유사점이 있는 것에 주안점을 두고 연구 노력한 결과 이러한 로터의 유사점으로 인하여 모터와 회전펌프의 두 가지 기능적 요소를 하나의 기구로 결합 구성하는 것이 가능함을 알게 되었다.

즉 펌프수단(이하 회전펌프수단을 말함)과 동력 수단간에 동력의 전달수단을 생략하는 것이 가능하고 모터와 펌프를 한 몸으로 결합 구성하는 것이 가능하여 새로운 모터 펌프를 개발하였다.

본 발명은 모터의 하우징에 회전자계를 형성하는 전자코어로 되는 스테이터가 방수조건으로 매입되어 있어 전기누전의 문제점을 근원적으로 제거하였다. 스테이터에서 발생된 회전자계의 자력은 로터의 회전영역으로 투과되어 로터의 회전력을 부여한다. 모터의 로터는 영구자석으로 된 것이 안전상 유리하며 전자코어로 구성되는 로터의 경우에는 전원 공급 부러쉬 부분에서 복잡한 안전장치의 기구가 부가된다.

로터의 내부에는 펌프실을 위한 공간이 확보되어 있고 이 공간에는 펌프실을 가진 비자성체(非磁性??)인 회전통이 관통되어 로터와 일체로 회전되게 회전통의 양단부는 좌우 측판에 설치된 베어링 축수에 지지되어 있다.

로터는 이 회전통에 의지하여 스테이터의 회전자계의 자력에 의하여 실제적으로 회전된다. 회전통의 펌프실에는 로터에 의하여 회전되는 회전펌프 수단이 구비된다. 이때의 펌프수단은 로터리 펌프의 밴을 설치할 수 있으나 가장 설치가 용이하고 실용적인 것은 스크류이다.

본래 스크류 펌프의 기본 구성은 도4에 표시된 바와 같이 일정한 용적을 구비한 외통과 외통내부의 구획된 용적을 변위시키는 회전축에 형성된 스크류의 두 요소로 구성되어 있다.

일반적으로는 회전축에 스크류가 형성되어 (이하 포시티브형 스크류라 고 함) 원통의 펌프실에서 회전축에 의하여 스크류가 회전하게 되어 있다.

따라서 원통은 유체에 대하여 정계(靜系)를 이루고 스크류는 유체에 대하여 동(動系)을 이루어 정계에 대한 동계의 변화에 의하여 유체는 압력을 받으면서 동계가 작용하는 방향으로 펌핑된다. 만약 원통과 스크류가 일체로 함께 회전된다면 정계와 동계의 형성이 이루어지지 않어 펌프기능이 없다

그런데 본 발명에서는 스크류에 회전축이 없고 로터에 관통된 회전통에 스크류의 외주면이 일체로 형성되어 (이하 네가티브 스크류라고 함) 로터의 회전에 의하여 회전통과 스크류가 함께 회전하게 구성된 것이 특징이다. 스크류의 중심부인 회전축 위치에는 고정축이 가로질러 관통되어 있고 고정축의 양단부는 하우징의 좌우 측판의 리테이너에 고정되어 있으며, 스크류의 중심단부는 고정축의 주면에 밀접한 상태로 회전된다. 좌우 양측판의 중심부에 각각 펌프의 흡입관과 토출관이 형성되어 있다.

따라서 본 발명에서는 펌프실을 구비한 회전통이 스크류와 함께 회전되므로 스크류의 중심부에 가로로 관통된 고정축이 정계(靜系)이고 스크류가 동계 (動系)로서 고정축의 정계에 대한 스크류의 동계의 변화에 의하여 통상의 스크류펌프의 기능을 발휘하게 된다.

스크류의 피치 간격이나 원주 반경 등 설계적인 것은 통상의 스크류 펌프의 사양에 따르면 된다.

본 발명의 모터 펌프는 모터의 스테이터에 교류전원을 인가하면 교류싸이클의 회전자계가 발생되면서 그 자력의 극성변화에 따라 영구자석으로 된 로터가 회전되고 로터의 회전에 따라 회전통과 스크류가 함께 회전되어 고정축에 대한 스크류의 위치변화에 따라서 흡입구에서 유체를 흡입하여 토출구로 압출펌핑하는 것이다.

본 발명은 모터의 로터의 중심내부에 펌프수단이 구비된 것을 특징으로 하기 때문에 모터와 펌프가 한 몸으로 되어 펌프기구가 매우 간단하고 초소형 펌프의 구성이 가능하며, 각종 유체의 순환기기 등 여러 분야의 펌프로 유용하게 사용할 수 있다.

또한 펌프와 모터간에 동력의 전달수단이 없기 때문에 종래와 같은 동력 전달과정에서의 에너지 손실의 문제점이 해소되고 그만큼 동력의 이용률이 높게 되며동력전달 수단의 기계적 소음이 없다.

본 발명은 스크류 펌프를 예를 들어 설명하였으나 모터의 로터내부에 각종 회전펌프 수단을 구비하는 것도 본 발명의 기술 범위에 속하는 것임을 부언한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예인 스크류 모터 펌프의 단면 예시도

도 2는 동 종단면도

도 3은 동 측면도

도 4는 통상의 스크류 펌프와 모터를 개략적으로 표시한 예시도

[도면중 중요한 부분에 대한 부호 설명]

1 : 모터, 2 : 하우징, 2a, 2b : 측판,

3 : 스테이터, 4 : 로터, 4a : 회전통,

4d : 펌프실, 4 : 스크류, 6 : 고정 축이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 모터의 로터의 내부에 스크류 펌프를 구비시킨 실시 예시도이다.

모터(1)의 하우징(2)의 내부에 전자코어(3a)인 스테이터(3)가 방수조건으로 매입되어 있고 스테이터(3)의 회전자계의 자력이 로터(4)의 회전영역으로 투과하게 되어 있다.

로터(4)는 원통상의 영구자석으로 되어 있고 로터(4)의 중심부에 형성된 공간부에 펌프실(4d)이 구비된 비자성체인 회전통(4a)이 관통되어 로터와 일체로 회전 가능하게 회전통의 양단부는 좌우 측판(2a)(2b)에 설치된 베어링 축수(5)에 지지되어 있다. 상기 회전통(4a)은 로터(4)와 접작제층(4c) 또는 통상의 체결수단에 의하여 일체화가 가능하다.

상기 회전통(4a)은 모터(1)의 회전중심부에 위치되어 있으나 스테이터(3)의 회전자계의 영향을 받지 아니하며 로터(4)의 회전계(回轉系)에도 장해를 주지 않고 스테이터(3)의 회전자계의 자력에 의하여 회전되는 로터(4)와 한 몸으로 회전통이 (4a) 회전되는 로터의 회전축의 역할을 겸한다.

상기 회전통(4a)의 내부 공간인 펌프실(4d)에는 네가티브 스크류(4s)가 회전통(4a)의 내주면과 일체로 형성되어 있다. 이는 스크류와 회전통의 두 요소를 각각제작하여 결합할 수 도 있고 소형인 경우에는 회전통과 스크류를 한 소재에서 삭성(削成)하여 만들 수도 있다.

상기 스크류(4s)의 회전 중심부에는 고정축(6)이 가로질러 그 양단부 (6a)(6b)가 측판(2a)(2b)의 흡입관(2n)과 토출관(2u)의 중앙부에 통수공(2w)을 두고 형성된 리테이너(2r)에 의하여 수평으로 고정되어 있고 스크류(4s)의 중심단부는 상기 고정축(6)의 외주면에 밀접상태로 회전되면서 스크류에 의하여 펌프실 (4d) 내의 유체가 흡입관 측에서 토출관 측으로 펌핑된다.

고정축(6)이 리테이너(2r)에 고정되지 않고 스크류(4s)의 중심내단부에 고정되어 스크류와 함께 회전되게 하는 경우에는 스크류펌프 라기 보다는 인페라에 가깝게 된다.

본 발명의 모터 펌프는 측판(2b)에 형성된 흡입관(2n)에 도시되지 않은 호스를 관접하여 펌핑할 유체에 담그고 모터(1)에 교류전원을 공급하면 스테이터(3)의 전자코어(3a)에 회전자계가 발생되면서 그 자력이 로터(4)의 자성체에 작용하고 회전자계의 극성변화에 따라 로터(4)는 일방향(시계방향)으로 회전된다.

로터(4)가 회전되면 회전통(4a)도 베어링 축수(5)에 지지된 채 교류 싸이클의 상응한 회전수로 회전된다. 로터(4)의 자극은 통상 2극이므로 60싸이클 교류전원에서는 3600rpm의 속도로 회전되고 50싸이클의 교류에서는 3000rpm 의 속도 회전된다. 물론 로터는 2극 또는 4극으로 구성할 수 도 있다.

로터(4)와 함께 회전되는 회전통(4a)의 회전에 따라 스크류(4s)가 회전되면서 스크류 중심부에 고정된 고정축(6)을 정계(靜系)로 하고 회전하는 스크류(4s)가 동계(動系)로서 한쪽방향으로 변화되어 흡입관(2n)을 통하여 회전통(4a)의 펌프실 (4d)로 유입된 유체는 토출관(2u)으로 토출된다.

이 때의 유체는 흡입관(2n)에서 토출관(2u)을 가로지른 층류(層流)를 이루면서 이동되기 때문에 유체충돌에 의한 에너지 손실이 보다 적어 그만큼 펌핑효율이 높게 된다.

또한 스테이터의 회전자계의 자력에 의하여 회전되는 로터의 회전력이 직접 스크류의 회전에 전달되므로 종래 스크류 펌프의 동력전달수단에서의 에너지가 손실되던 문제가 해소되어 그만큼 펌프의 기계적 효율이 보다 높게 된다.

본 발명은 모터의 로터 중심내부에 펌프수단을 구비하였기 때문에 모터와 펌프가 한몸으로 되어 기구가 극히 간단하고 초소형 모터펌프의 구성이 가능하며 따라서 펌프의 유용성이 보다 넓게 확장될 수 있다.

또한 종래와 같은 동력전달수단이 생략되어 그만큼 에너지손실이 절감되어 상대적으로 펌프의 동력 이용율이 높게 된다.

또한 모터와 펌프가 한몸으로 되어 있어 모터 펌프의 설치공간이 그만큼 축소되고 좁은 공간에서도 사용이 가능하고 취급이 간편하여 종래의 스크류 펌프에 비하여 보다 편리하게 사용할 수 있는 등 여러 가지 효과가 있다.

Claims (2)

1. 모터의 하우징에 전자코어로 된 스테이터는 방수조건으로 매입(埋??)되어 스테이터의 회전자계의 자력이 로터의 회전영역으로 투과되게 하고 상기 회전자계의 자력에 의하여 회전되는 영구자석으로 된 로터의 중심내부에 회전 펌프수단이 로터의 회전력으로 구동되게 한몸으로 결합되게 구비된 것을 특징으로 하는 모터 펌프
2. 제1항에 있어서, 모터(1)의 하우징(2)의 내부에 방수조건으로 매입된 회전자계를 형성하는 전자코어(3a)인 스테이터(3)와, 스테이터의 회전자계의 자력에 의하여 회전되는 원통상의 영구자석으로 된 로터(4)와, 상기 로터(4)의 공간내부로 관통하여 일체로 회전되게 측판(5)의 베어링 축수(5)에 지지된 비자성체인 회전통 (4a)과, 상기 회전통(4a)의 내부 공간인 펌프실(4d)에 일체로 회전되게 형성된 회전펌프 수단인 네가티브 스크류(4s)와, 상기 스크류(4s)의 중심내부에 관통되어 좌우 측판의 리테이너(2r)에 고정된 고정축(6)으로 모터와 펌프수단이 한몸으로 결합되게 구비 된것을 특징으로 하는 모터 펌프.