KR20190098188A - 전기 기어 펌프 - Google Patents

Abstract

전기 기어 펌프는 외부 스퍼 로터 및 외부 스퍼 로터 외부에 배열된 내부 스퍼 로터를 포함하는, 회전축(A)을 중심으로 회전할 수 있는 제로터; 내부 스퍼 로터의 외부에 배열된 전기 권선을 갖는 스테이터; 스테이터의 전기 권선에 전류가 공급될 때 상기 제로터를 회전시키는 방식으로 내부 스퍼 로터에 적어도 부분적으로 수용된 적어도 하나의 자석을 포함하고, 내부 스퍼 로터는 회전축(A) 상에 중심설정된 원통형 외부 표면을 포함하고, 자석은 내부 스퍼 로터의 외부 표면으로부터 분리된 외부 표면을 포함하며, 자석의 외부 표면은 자석과 내부 스퍼 로터의 외부 표면의 대응하는 부분 사이에 일정한 반경방향 거리(d)를 한정하는 방식으로 성형된다.

Description

전기 기어 펌프

본 발명은 전기 기어 펌프에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 제로터 전기 기어 펌프에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 펌프 조립체에 관한 것으로, 이는 직렬로

- 연료, 바람직하게는 디젤을 흡인하고 연료를 초기 압축하기 위한 저압 펌프(앞서 설명한 제로터 전기 기어 펌프); 및

- 연료를 추가 압축하고 고압으로 연료를 내연 기관에 공급하기 위한, 바람직하게는 펌핑 피스톤을 갖는 고압 펌프를 포함한다.

내연 기관에 대한 공급을 위한 고압 펌프 및 고압 펌프에 연료를 공급하기 위한 저압 펌프를 포함하는, 내연 기관에 연료, 특히 디젤을 공급하기 위한 시스템의 사용은 이미 알려져 있다. 고압 펌프는 샤프트에 의해 이동되며 저압에서 연료가 공급되는 실린더에 수용되는 적어도 하나의 펌핑 피스톤을 포함한다. 이러한 시스템을 위한 적어도 두 가지 다른 유형의 저압 펌프가 현재 존재한다.

제1 유형은 고압 펌프의 피스톤을 구동하는 동일한 샤프트에 의해 구동되는 기어 펌프를 포함한다. 특히, 이 기어 펌프는 "제로터" 펌프일 수 있다. 공지된 바와 같이, 제로터 펌프는 샤프트에 의해 회전되고 내부 스퍼 로터 내부에 수용되는 외부 스퍼 로터를 포함한다. 회전하는 동안 외부 스퍼 로터의 스퍼는 내부 스퍼 로터의 스퍼와 맞물리고, 외부 스퍼 로터보다 하나 더 많은 스퍼를 갖는다. 절대적으로 또는 상대적으로 또는 서로에 대해 회전하는 2개의 로터는 탱크에 연결된 입구로부터 고압 펌프에 연결된 출구로 연료를 펌핑한다.

제2 유형의 기어 펌프는 펌핑 피스톤을 구동하기 위해 샤프트에 의해 구동되지 않는 기어 펌프를 포함하며, 펌프는 전기적 또는 전자기적으로 구동된다. 이러한 유형의 펌프의 경우, 현재의 제로터 펌프에서, 내부 스퍼 로터 및 외부 스퍼 로터 중 적어도 하나는 철로 형성된 작은 플라크의 다발과 같은 자기 또는 강자성 모듈을 가지며, 이들은 내부 스퍼 로터의 외부에 배열된 스테이터와 전자기적으로 결합하며 전기 권선을 포함한다. 특히, 내부 스퍼 로터의 외부에 배치된 스테이터의 권선 부근에 또는 그 외부 표면의 부근에서 내부 스퍼 로터에 직접적으로 매설된, 일반적으로 평행육면체 구조를 갖는 자기 모듈을 수용하는 것이 현재 일반적이다.

상기 권선에 전류를 공급함으로써, 전자기 조건이 생성되어 제로터가 회전하기 시작하여 탱크와 고압 펌프 사이에서 연료를 펌핑한다.

이러한 유형의 제로터 전기 기어 펌프에서, 제로터를 움직이기 때문에 "전기 모터"로 정의될 수도 있는 전기 권선을 갖는 스테이터는 전자기 상호 작용을 증가시키기 위해 상기 제로터와 동일한 레벨에 배치된다. 제로터와 스테이터의 이러한 동심 배열은 현재 제로터의 내부 스퍼 로터의 외부 벽과 스테이터 사이에 배치된 베어링의 존재를 필요로 한다. 따라서, 상기 베어링에 결합된 내부 스퍼 로터의 외부 표면의 기하학적 원형도에 관한 기계적 기계가공과 관련하여 높은 정밀도가 필요하다.

제로터 전기 기어 펌프가 널리 사용되지만, 이러한 펌프의 현재 형태에는 다수의 단점이 있다.

특히, 앞서 설명한 바와 같이 내부 스퍼 로터 내에 자석을 배치하는 것은 어렵고 고가의 과정이다.

더욱이, 사용되는 자석의 현재 구조 때문에, 로터 외부 표면의 기계적 기계가공은 요구되는 원형도 공차를 항상 달성하지는 못하며, 반대로 다엽형 외부 프로파일을 생성한다.

공지된 종래 기술에 비추어, 본 발명의 목적은 대안적인 기어 펌프, 바람직하게는 대안적인 제로터 전기 기어 펌프를 제조하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 기능적 관점 및 구조적 관점 모두에서 앞서 설명된 대응하는 종래 기술의 펌프를 기능적 관점 및 구조적 관점 모두에서 간단하고 경제적으로 개선할 수 있게 하는 제로터 전기 기어 펌프를 제조하는 것이다.

이러한 목적에 따라, 본 발명은 전기 기어 펌프에 관한 것으로, 이는

- 외부 스퍼 로터와, 외부 스퍼 로터의 외부에 배열된 내부 스퍼 로터를 포함하는, 회전축(A)을 중심으로 회전할 수 있는 제로터;

- 내부 스퍼 로터의 외부에 배열된 전기 권선을 갖는 스테이터; 및

- 스테이터의 전기 권선에 전류가 공급될 때 상기 제로터를 회전시키는 방식으로 내부 스퍼 로터에 적어도 부분적으로 수용된 적어도 하나의 자석을 포함한다.

"자석"이란 용어는 자석 그 자체 또는 자기/강자성 구조를 의미한다. 또한, "내부" 및 "외부"이라는 용어는 제로터의 회전축(A)을 참조한다.

본 발명에 따르면, 내부 스퍼 로터는 회전축(A) 상에 중심설정된 외부 표면을 포함하며, 이는 일반적으로 축(A)에 중심설정된 원형 단면을 갖는 원통형이다. 자석은 차례로 외부 표면을 포함하고, 이 외부 표면은 자석이 내부 스퍼 로터에 결합되면, 내부 스퍼 로터의 외부 표면으로부터 분리 또는 이격된 위치에 있으며, 이는 실질적으로 원통형이고, 축(A) 상에 중심설정된 원형 단면을 갖는다. 특히, 본 발명에 따른 이러한 구성에 있어서, 자석의 외부 표면은 자석과 내부 스퍼 로터의 외부 표면의 대응하는 부분 사이에서, 축(A)로부터 반경방향으로 측정된 일정한 거리(d)를 형성하는 방식으로 성형된다.

유리하게는, 자석에서도, 내부 스퍼 로터의 외부 표면의 기계적 기계가공을 위한 재료의 균질한 분포가 이렇게 보장되어 결과적으로 획득 가능한 원형도가 개선된다.

바람직하게는, 펌프는 제로터용 지지 베이스 및 폐쇄 커버를 포함한다. 따라서, 내부 스퍼 로터는 베이스와 결합하기 위한 하부 표면과 커버와 결합하기 위한 상부 표면을 포함한다. 이 실시예에 따르면, 내부 스퍼 로터는 하부 표면 또는 상부 표면 상에 자석을 수용하기 위한, 예를 들어 표면 채널 형태의 적어도 하나의 시트를 포함한다.

바람직하게는, 이러한 방식에서, 예를 들어, 몰딩에 의한 자석의 제조, 자석을 위한 하우징의 제조 및 예를 들어, 접착제 결합에 의한 시트에 대한 자석의 결합은 간단하고 저렴한 작업이다.

바람직하게는, 자석은 관련 시트에 삽입될 때 그 하부 또는 상부면이 내부 스퍼 로터의 상대적 하부 또는 상부 표면과 동일한 높이가 되도록 하는 방식으로 설계된다.

유리하게는, 이러한 방식으로 자석은 기어 펌프의 커버 또는 베이스에 존재하는 다른 정적 구성요소와 간섭하지 않는다.

바람직하게는, 펌프는 적어도 2개의 자석을 포함하고 내부 스퍼 로터는 하부 표면 상의 적어도 하나의 하부 시트와 상부 표면 상의 적어도 하나의 상부 시트를 포함한다. 보다 더 바람직하게는, 이 실시예에 따르면, 하부 및 상부 시트는 회전축(A)에 평행한 축을 따라 정렬되고, 거리(D)만큼 서로 분리되며, 이 거리는 회전축(A)에 평행한 축을 따라 측정된 자석의 두께보다 작다.

바람직하게는, 제로터를 이동시키는 전자기장이 최적화되어 자석 사이의 유동 손실을 최소화한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 자석은 내부 스퍼 로터의 외부 표면에 관하여, 그리고, 회전축(A)에 관하여 중심설정되고, 따라서, 동심인 하나 이상의 링의 형태로 형성된다.

유리하게는, 이 실시예에 따르면, 자석이 내부 스퍼 로터의 전체 주연부를 따라 놓이기 때문에 자석을 위치시키는 것이 간단하고 빠르다. 또한, 본 실시예에 따르면, 로터의 외부 표면과 링 자석의 외부 표면 사이에서 내부 스퍼 로터의 전체 주연부를 따라 일정한 거리(d)가 존재하며, 결과적으로 기계적 기계가공에 의해 획득 가능한 원형도가 개선된다.

바람직하게는, 링 형태의 자석은 단일편 또는 복수의 인접한 부분들로 제조될 수 있다.

당연히, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 전기 기어 펌프와 고압 펌프를 직렬로 포함하는 탱크로부터 내연 기관으로 연료를 공급하기 위한 펌프 조립체를 위해, 그리고, 현재 사용되는 펌프를 개선시키기 위해 사용될 수 있는 가능한 스페어 부품으로서 내부 스퍼 로터만을 위해 양자 모두에 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부 도면의 도면을 참조하는, 본 발명의 두 가지 비제한적인 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.
도 1은 탱크로부터 내연 기관으로 연료, 바람직하게는 디젤을 공급하기 위한 펌프 조립체의 실시예의 개략도이며, 펌프 조립체는 저압 기어 펌프 및 펌핑 피스톤을 구비한 고압 펌프를 직렬로 포함한다.
도 2는 종래 기술에 따른 저압 제로터 기어 펌프의 개략도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 도 2의 내부 스퍼 로터의 개략도이다.
도 4는 저압 제로터 전기 기어 펌프를 위한 본 발명에 따른 내부 스퍼 로터의 제1 실시예의 개략도이다.
도 5는 저압 제로터 전기 기어 펌프를 위한 본 발명에 따른 내부 스퍼 로터의 제2 실시예의 개략도이다.
도 6은 도 5의 내부 스퍼 로터의 VI-VI 단면선을 따른 단면도이다.

도 1은 탱크로부터 내연 기관으로 연료, 바람직하게는 디젤을 공급하기 위한 펌프 조립체의 실시예의 개략도이며, 펌프 조립체는 직렬로, 저압 펌프 및 고압 펌프를 포함한다. 특히, 도 1은 펌프 조립체(1)를 도시하며, 이는

- 저압 전기 기어 펌프(4);

- 고압 펌프(5);

- 탱크(2)로부터 전기 기어 펌프(4)로 연료를 공급하기 위한 저압 흡입관(6);

- 전기 기어 펌프(4)로부터 고압 펌프(5)로 연료를 공급하기 위한 저압 전달관(7); 및

- 고압 펌프(5)로부터 내연 기관(3)으로 연료를 공급하기 위한 고압 전달관(8)을 포함한다.

이 예에서, 내연 기관(3)은 단지 개략적으로 도시되어 있고, 고압 전달관(8)에 의해 공급되는 공통 매니폴드(17) 및 내연 기관(3)의 실린더 내로 고압으로 연료를 분무 및 분사하도록 설계된 복수의 분사기(18)(도시되지 않음)를 포함한다.

도 1에서, 고압 펌프(5)는 단지 개략적으로 도시되어 있고, 공급 밸브(12)에서 저압으로 연료가 공급되고 엔진(3)에 고압으로 연료를 공급하기 위한 전달 밸브(13)에 연결된 2개의 펌핑 피스톤(11)을 포함한다. 도 1은 또한 저압 펌프(4)의 하류에 배열된 필터(10), 필터(10)의 하류의 연료 측정 장치(14), 필터(10)와 연료 측정 장치(14) 사이의 릴리프 밸브(15), 매니폴드(17)에 연결된 압력 제한 밸브(19) 및 탱크(2)로의 전달을 위한 밸브(20)를 도시한다. 도 1에 도시된 화살표는 펌프 조립체(1)를 통한 연료의 경로를 나타낸다.

도 2는 종래 기술에 따른 제로터 전기 기어 펌프(4)를 도시한다. 상기 전기 기어 펌프(4)는,

- 외부 스퍼 로터(21) 및 외부 스퍼 로터(21)의 외부에 배열된 내부 스퍼 로터(22)를 포함하는, 회전축(A)을 중심으로 회전할 수 있는 제로터(9);

- 제로터(9)와 동일한 레벨에서 외부에 배열된 전기 권선(26)을 갖는 스테이터(25);

- 제로터(9)를 위한 지지 베이스(24);

- 공급관(6) 및 전달관(7)이 적어도 부분적으로 형성되는 베이스(24)에 결합될 수 있는 커버(27); 및

- 스테이터와 제로터(9), 특히 내부 스퍼 로터(22)의 외부 표면 사이의 관련 밀봉부(16)를 갖는 베어링(28)을 포함한다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 내부 스퍼 로터(22)는 스테이터(25)의 권선(26)과의 전자기 상호 작용을 최대화하도록 베어링(28) 근방에 배열된 자석(23)을 갖는다.

도 3은 도 2의 종래 기술의 내부 스퍼 로터(22)의 단면 개략도이다. 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따르면, 자석(23)은 평행육면체 구조의 형태로 제조되고 내부 스퍼 로터(22)의 주연부를 따라 배열된다. 이 실시예에 따르면, 자석(23)과 내부 스퍼 로터(22)의 외부 표면(29)의 대응하는 부분 사이에 일정한 거리 또는 재료의 균질한 분포가 존재하지 않는다.

도 4는 반경방향으로 측정된 일정한 거리(d) 또는 재료의 균질한 분포가 자석(23)과 내부 스퍼 로터(22)의 외부 표면(29)의 대응 부분 사이에서 보장되는, 본 발명에 따른 내부 스퍼 로터(22)의 제1 실시예의 개략도이다. 이러한 기술적 효과는 내부 스퍼 로터(22)의 원형 주연부를 따라 배열된 복수의 자석(23)에 의해 도 4의 실시예에서 달성되며, 상기 자석은 축(A)에 직교하는 평면에서 볼 때 상기 축(A)에 중심설정된 원의 원호와 일치하는 외부 표면(30)을 갖는다.

이러한 자석은 내부 스퍼 로터(22)에 매립되어 제공되거나 내부 스퍼 로터(22)의 하부 및/또는 상부 표면 상에 형성된 특수한 시트에 삽입될 수 있다. 도 4에서 명확성을 위해, 로터(22)의 내부 스퍼는 도시되지 않는다.

도 5는 본 발명에 따른 내부 스퍼 로터(22)의 제2 실시예의 개략도로서, 여기서는 재료의 균질한 분포 또는 일정한 반경방향 거리(d)가 자석(23)과 내부 스퍼 로터(22)의 외부 표면(29) 사이에서 보장된다. 이 실시예에 따르면, 자석(23)은 축(A)과 동심인 링의 형태로 형성되어, 내부 스퍼 로터(22)의 내주를 따라 자석(23)과 로터의 외부 표면(29) 사이의 재료의 균질한 분포 또는 일정한 반경방향 거리(d)를 보증한다.

도 6은 도 5의 내부 스퍼 로터의 VI-VI 단면선을 따른 단면도이다. 본 실시예에 따르면, 볼 수 있는 바와 같이, 내부 스퍼 로터(22)는 상부 표면(32) 상에 형성된 제1 환형 시트(33) 및 하부 표면(31) 상에 형성된 제1 환형 시트(33)를 포함하며, 상기 시트(33)는 축방향(A)으로 정렬된다.

도 6에서 참조 부호 D로 표시된 축방향(A)에서의 시트 사이의 거리는 또한 상기 축방향(A)으로 측정된 개별 자석(23)의 두께보다 작다.

이 실시예에 따르면, 링 자석(23)은 상대 시트(33)에 삽입되고, 예를 들어 접착제 결합에 의해 제 위치에 유지될 때, 내부 스퍼 로터(22)의 하부 표면(31) 및 상부 표면과 동일 높이에 있다.

마지막으로, 첨부된 청구항의 범위를 초과하지 않으면서 본원에 설명된 발명에 대한 보정 및 변형이 이루어질 수 있음이 명백하다.

Claims (10)

1. 전기 기어 펌프(4)이며,
   - 외부 스퍼 로터(21) 및 외부 스퍼 로터(21)의 외부에 배열된 내부 스퍼 로터(22)를 포함하는, 회전축(A)을 중심으로 회전할 수 있는 제로터(9);
   - 내부 스퍼 로터(22)의 외부에 배열된 전기 권선(26)을 갖는 스테이터(25); 및
   - 스테이터(25)의 전기 권선(26)에 전류가 공급될 때 제로터(9)를 회전시키는 방식으로 내부 스퍼 로터(22)에 적어도 부분적으로 수용된 적어도 하나의 자석(23)을 포함하고,
   - 내부 스퍼 로터(22)는 회전축(A) 상에 중심설정된 원통형 외부 표면(29)을 포함하고,
   - 자석(23)은 내부 스퍼 로터(22)의 외부 표면으로부터 분리된 외부 표면(30)을 포함하며,
   - 자석(23)의 외부 표면(30)은 자석(23)과 내부 스퍼 로터(22)의 외부 표면(29)의 대응하는 부분 사이에 일정한 반경방향 거리(d)를 한정하는 방식으로 성형되는, 전기 기어 펌프.
2. 제1항에 있어서, 펌프(4)는 제로터(9)를 위한 지지 베이스(24) 및 폐쇄 커버(27)를 포함하며, 내부 스퍼 로터(22)는 베이스(24)와 결합하기 위한 하부 표면(31) 및 커버(27)와 결합하기 위한 상부 표면(32)을 포함하고, 내부 스퍼 로터(22)는 하부 표면(31) 또는 상부 표면(32) 상에 자석(23)을 수용하기 위한 적어도 하나의 시트(33)를 포함하는, 전기 기어 펌프.
3. 제2항에 있어서, 시트(33)는 자석(23)에 대응하는 형상을 갖는 채널인, 전기 기어 펌프.
4. 제2항에 있어서, 시트(33)에 삽입될 때, 자석(23)은 내부 스퍼 로터(22)의 하부 표면(31) 또는 상부 표면(32)과 동일한 높이에 있는, 전기 기어 펌프.
5. 제4항에 있어서, 펌프는 적어도 2개의 자석(23)을 포함하고, 내부 스퍼 로터(22)는 하부 표면(31)의 적어도 하나의 하부 시트(33) 및 상부 표면(32) 상의 적어도 하나의 상부 시트(33)를 포함하는, 전기 기어 펌프.
6. 제5항에 있어서, 하부 및 상부 시트(33)는 회전축(A)에 평행한 축을 따라 정렬되는, 전기 기어 펌프.
7. 제5항에 있어서, 하부 및 상부 시트(33) 사이의 거리는 회전축(A)에 평행한 축을 따라 측정된 자석(23)의 두께보다 작은, 전기 기어 펌프.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 자석(23)은 링의 형태인, 전기 기어 펌프.
9. 제8항에 있어서, 링 형태의 자석(23)은 단일편 또는 복수의 인접한 부분들로 제조되는, 전기 기어 펌프.
10. 탱크(2)로부터 내연 기관(3)으로 연료를 공급하는 펌프 조립체이며,
    펌프 조립체(1)는 저압 전기 기어 펌프(4) 및 고압 펌프(5)를 직렬로 포함하고,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따라 전기 기어 펌프(4)가 제조되는, 펌프 조립체.

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