KR20200071125A

KR20200071125A - 물 펌프 조립 방법

Info

Publication number: KR20200071125A
Application number: KR1020207015110A
Authority: KR
Inventors: 에르네스토 지오반니 아놀디; 파올로 링컨 마우리노
Original assignee: 한온 시스템즈 이에프피 도이칠란드 게엠베하
Priority date: 2017-11-13
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2020-06-18
Also published as: WO2019091762A1; CN111386399B; EP3710705A1; EP3710705B1; KR102312549B1; US11525460B2; DE102017220156B4; CN111386399A; DE102017220156A1; US20210071685A1

Abstract

본 발명은 하우징 캡(41)을 포함하는 전기 기계에 의해 구동되는 임펠러(impeller)(28), 유입구(12)와 유출구(14)를 가지는 벌류트(volute)(10), 상기 전기 기계의 회전자(26)와 고정자(24)를 호스팅(hosting)하는 부트(boot)(20), 및 상기 임펠러(28)로부터 이격된 측면에 장착되고 상기 하우징 캡(41)에 의해 덮히는 전자 보드(40)를 가지는 물 펌프(2)를 조립하는 방법에 관한 것으로, 상기 부트(20)는 다음의 단계에 의하여 정의되는 적어도 슬롯들(44)을 포함하는 방사형 연장 림(rim)(43)을 가진다:
- 축 방향 후크(11)를 상기 부트의 슬롯들(44)에 삽입함으로써 상기 벌류트(10)를 상기 부트(20)에 연결하는 단계,
- 상기 부트(20)에 대해 상기 벌류트(10)를 비틀어 상기 축 방향 후크(11)를 고정시키는 단계, 및
- 상기 하우징 캡(41)의 방사형 후크들(45)을 동일한 슬롯들(44)에 삽입하는 단계.

Description

물 펌프 조립 방법

본 발명은 하우징 캡을 포함하는 전기 기계에 의해 구동되는 임펠러(impeller), 유입구와 유출구를 가지는 벌류트(volute), 상기 전기 기계의 회전자와 고정자를 호스팅(hosting)하는 부트(boot), 상기 임펠러로부터 이격된 측면에 장착되고 상기 하우징 캡에 의해 덮히는 전자 보드를 가지며, 고정자 스택은 오버 몰딩되는 물 펌프를 조립하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 물 펌프는 고정자와 회전자를 포함한다. 상기 회전자는 유체를 이동시키기 위한 임펠러와 연통된다. 상기 유체는 벌류트에서의 유입구를 통해 펌프로 진입하고 임펠러와 접촉하여 벌류트의 출구를 통해 이동한다. 회전자와 고정자는 벌류트와 연결되는 하우징에 포함된다. 일반적으로, 회전자와 고정자는 자기 공극에 의해 분리되고, 회전자와 고정자는 희토류 금속을 포함하여 회전자와 고정자 사이의 자기 공극이 메워져 사용 중에 회전자가 회전 할 수 있도록 회전자와 고정자 또는 둘 다 사용 중에 유체로부터 격리되어 계속 작동 할 수 있다. 그러나, 희토류 금속의 사용은 유체에 의해 손상될 수 있어서 희토류 금속에 추가적인 포장이 요구되어 손상을 방지한다.

US 9360015 B1는 전기식 물 펌프 및 더욱 상세하게는 개선된 습식 슬리브(wet sleeve)를 가지어 하우징이 없는 전기식 물 펌프를 개시하고 있다. 상기 전기식 물 펌프는 샤프트(shaft)를 가지는 펌프 회전자(rotor)를 포함한다. 습식 슬리브는 회전자를 둘러싸고, 캡, 회전자를 수용하는 슬리브 및 회전자의 샤프트와 연통하는 시트(seat)를 구비하여 시트가 샤프트 고정자의 지지에 도움이 된다. 습식 슬리브와 회전자를 둘러싸는 것은 회전자, 습식 슬리브 및 고정자의 상부를 덮는 벌류트이다. 전기식 물 펌프는 회전자의 하부, 습식 슬리브 및 고정자를 덮고 있는 고무 부트를 더 포함하고, 벌류트와 연통하여 커버를 형성한다.

본 발명의 목적은 안전하고 용이한 방법으로 조립될 수 있는 최적화된 설계의 물 펌프를 제공하는 것이다.

하우징 캡을 포함하는 전기 기계에 의해 구동되는 임펠러(impeller), 유입구와 유출구를 가지는 벌류트(volute), 상기 전기 기계의 회전자와 고정자를 호스팅(hosting)하는 부트(boot), 상기 임펠러로부터 이격된 측면에 장착되고 상기 하우징 캡에 의해 덮히는 전자 보드를 가지는 물 펌프를 조립하는 방법이 해결책으로 제시된다. 상기 부트는 다음의 단계에 의하여 정의되는 적어도 슬롯들을 포함하는 방사형 연장 림(rim)을 가진다: 축 방향 후크를 상기 부트의 슬롯들에 삽입함으로써 상기 벌류트를 상기 부트에 연결하는 단계, 상기 부트에 대해 상기 벌류트를 비틀어 상기 축 방향 후크를 고정시키는 단계, 상기 하우징 캡의 방사형 후크들을 동일한 슬롯들에 삽입하는 단계.

상기 장착은 다루기에 매우 용이하고, 상기 장치는 부품을 클램핑하는 나사 공정 없이 단단히 고정된다.

상기 축 방향 L형 후크들은 L형의 더 작은 아암들로 상기 부트의 림에 고정된다.

상기 축 방향 후크들은 상기 슬롯들을 둘러싸는 돌기(lug)에 의해 안내되어, 상기 후크들 역시 빠르게 삽입 가능하다.

상기 비틀림은 상기 L형 후크들의 더 작은 아암들의 개구의 방향이어서 상기 후크들을 상기 부트의 림에 견고하게 고정시킨다.

상기 축 방향 후크들과 상기 방사형 후크들의 넓이는 상기 슬롯만큼 넓어 견고하게 고정되고 방사형 축 방향 이동을 허용하지 않는다.

본 발명은 적은 부품을 가지며 적은 노력이 요구되는 장치 조립체를 허용한다. 부품이 완전히 오버 몰딩되기 때문에 열 전달이 더 좋다. 이는 또한 치수가 줄어들 수 있고 물 펌프의 무게가 표준 다이캐스트 펌프에 비해 낮기 때문이다. 펌프는 진동에 대한 저항력이 높다.

본 발명은 도면 및 이하의 설명에서 설명하도록 한다.
도 1은 최신의 물 펌프를 도시하고 하우징이 없는 물 펌프의 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 물 펌프를 도시한 도면이다.
도 3은 물 펌프의 단면을 도시하는 도면이다.
도 4 및 도 5는 전체 물 펌프의 부품들의 분해도이다.
도 6은 두 중앙 부품인 부트(20)와 방열체(6)를 도시한다.
도 7 내지 도 9는 물 펌프의 장착 과정을 설명하는 도면이다.

물 펌프(2)는 벌류트(volute)(10), 부트(boot)(20) 및 부트(20)와 벌류트(10)를 부착하는 밴드 클램프(band clamp)(22)를 포함한다. 벌류트(10)는 유입구(12) 및 유출구(14)를 포함한다. 벌류트는 전원 공급 연결부(16)를 포함한다.

벌류트(10)는 밴드 클램프(22)를 통해 부트(20)에 연결되어, 내부 구성 요소들을 둘러싸고 공급 라인(46)을 수용하기 위한 전원 공급 연결부(16)를 포함하는 커버(4)를 형성한다. 하우징이 없는 물 펌프(2)의 내부 구성 요소는 부트(20)에 압입 끼워 맞춘 고정자(24)를 포함한다. 고정자(24)는 회전자(26)를 둘러싸고 있다. 회전자(26)는 습식 슬리브(30)에 의해 고정자(24)로부터 분리된다. 회전자(26)와 고정자(24)는 간격(A)을 가지는 자기 공극(magnetic air gap)(磁氣空隙)에 의해 분리된다. 습식 슬리브(30)는 유체가 고정자(24)와 접촉하는 것을 방지한다. 회전자(26)는 유체가 유입구(12)로 들어갈 때 유체를 이동시키기 위한 임펠러(impeller)(28)와 샤프트(shaft)(38)를 포함한다. 임펠러(28)는 사용을 위해 유출구(14)를 통해 유체를 이동시킨다. 전자 보드(40)는 습식 슬리브(30) 외부에 위치되어 하우징이 없는 물 펌프(2) 내의 유체로부터 분리된다.

도 2 내지 9는 본 발명에 따른, 더 적은 부품을 가지는, 특히 습식 슬리브가 없는 물 펌프의 실시 예를 도시한다.

펌프(2)는 상이한 기능들을 결합하는 부트(20)를 가진다: 부트는 펌프의 외주(外周)를 규정하고, 고정자(24) 및 습식 슬리브 기능을 커버하며, 회전자(26)를 호스팅(host)한다. 회전자 샤프트(38)가 안착되는 방열체(5)는 부트(20)에 장착된다. 개구(50)에서의 부트(20)의 내주(內周)에 비하여 O-링 형태의 밀봉부(6)는 방열체(5)를 밀봉한다.

부트(20)는 내부에 원통형 개구(50)를 가지는 원통형 링 형태를 가진다. 링에 있어서 고정자의 소자들은 개구에 위치하고, 회전자(26)는 샤프트(38) 주위에 장착된다.

펌프 부트는 고정자 스택(7), 공급 핀(pin)(9) 및 구리 와이어(8)와 같은 상이한 구성 요소들 사이의 공극을 제거하는 고정자(24)를 오버 몰딩(overmolding)하여 구비된다. 오버 몰딩은 고정자의 열방출을 증가시킨다.

고정자 스택(7)은 프로세스 동안 제1 소재(M1)에 의해 오버 몰딩된다. 제1 소 재는 예를 들어 플라스틱 소재: PA66-GF30Glass이다. 이 소재는 섬유 강화되어 있으며 열 노화(heat aging)가 양호하다. 상기 소재(M1)는 높은 강성과 치수 안정성을 가져야 하며 전기 절연 부품들을 생산하도록 특정되어야 한다.

고정자 스택(7)을 오버 몰딩하는 이 제1 단계 후에, 공급 핀(9)이 와이어에 삽입 및 연결되고 와이어(8)의 권선이 마무리된다. 와이어, 핀 및 전기 제어 장치의 접촉 후, 패키지는 제2 소재(M2)로 오버 몰딩된다. 상기 제2 소재(M2)는 예를 들어 노화, 화학 제품 및 방사선에 대해 우수한 저항성을 가지며 강하고 단단한 부트를 형성하는 PPS-GF34이다.

부트가 오버 몰딩된 단일 부품으로서 완료된 후, 샤프트(38)를 가지는 방열체(5)는 부트(20)의 내주를 따라 장착된다.

방열체(5)는 부트에 대해 O-링(6)으로 개구(50)에서 밀봉된다.

별도의 방열체(5)를 포함하는 해결책의 대안으로, 샤프트(38)용 시트(seat)를 포함하는 부트의 바닥부는 몰딩 공정에 의해 폐쇄될 수 있다.

이러한 폐쇄 해결책은 온도가 약 90°보다 낮은 경우에 적용될 수 있어 밀봉 필요성을 감소시키는 부품을 생성할 수 있다.

전자 보드(40)는 임펠러(28) 부분을 제외하고 방열체(5)에서 부트(20)의 표면에 장착된다.

전자 보드(40) 주위에 갇힌 공기의 양은 감소된다. 이로 인해 열전달율이 증가하고 물 펌프의 전체 용량이 줄어든다. 구성 요소들을 안정적으로 유지하기 위해 플라스틱 성형 소재로 용량을 채울 필요가 있는 경우, 소재(M2)를 이용하는 마지막 오버 몰딩 공정이 이루어지기 전에 전자 보드를 장착할 수 있다.

부트의 길이(l)의 제1 부분(P1) 및 전자 보드는 하우징 캡(housing cap)(41)의 일부로 덮여 있고, 부트의 길이(l)의 제2 부분(P2)은 벌류트(10)의 일부에 의해 덮여 있다. 벌류트와 하우징 캡은 부트 외주에 비하여 O-링으로 밀봉된다.

도 6은 두 중앙 부품인 부트(20)와 방열체(6)를 도시한다. 도 6a는 원통형 개구(50)를 가지는 플라스틱 몰드 소재로 제조된 부트의 분해도를 도시한다. 도 6b의 A-A를 따른 단면에서 도 6c에 보다 잘 도시된 개구(50)는 도 6d에 도시된 바와 같이 방열체(5)에 의해 일측에서 폐쇄되도록 되어 있다. 도 6e는 밀봉부(6)를 가지는 방열체(5)가 부트의 개구에 설치된 후의 상황을 도시한다. 도 6f는 방열체 설치 후 부트 바닥부에서 본 도면이다. 도 6의 실시 예에서, 림(rim)(43)은 고정자(24)의 오버 몰딩 공정에서 성형(몰딩)된다.

림(43)은 부트(20)의 완전한 원주(圓周)를 둘러싸고 부트의 직경과 비교하여 더 큰 직경으로 연장된다. 림은 나중에 설명할 장착 및 고정 장치의 일부이다. 림(43)은 이 실시 예에서 림에서 슬롯(44)들을 둘러싸는 4개의 돌기(lug)(42)를 포함한다. 슬롯들은 방사형 길이를 따라 배열되고 부트의 반경을 따른다. 돌기(42)는 림의 외주 및 슬롯의 두 부분적 단부면에서 슬롯(44)을 둘러싸는 벽으로서 형성된다.

도 4 및 도 5에서, 전체 물 펌프의 부품들이 분해도로 도시된다. 우측에는 벌류트(10)가 최종 물 펌프의 부품으로서 도시되어 있다. 이러한 벌류트(10)는 장치의 외주에 배열되는 축 방향 후크(11)를 포함한다. 축 방향 후크(11)는 L형과 같이 형성된 후크 구조(52)에 의해 정의되며, 후크는 벌류트(10)의 직경을 따라 연장된다. 후크 구조(52)의 개구들은 직경 주위에 배열되어, 두 인접 축 방향 후크들의 L형의 보다 작은 아암(arm)의 방향의 후크 개구들은 모두 동일한 방향을 바라보면서 서로 떨어져 있다. 후크(11)는 벌류트의 직경을 증가시키지 않고 축 방향을 따라서 연장만 된다.

물 펌프를 조립하기 위해, 부트(20)는 슬롯(44)을 가지는 림(43)을 가진다. 하우징 캡(41)은 방사형 후크(45)를 갖도록 설계되며, 방사형 후크의 개구는 방사상으로 하우징 캡(41)의 직경 바깥을 향한다.

방사형 후크는 하우징 캡의 외부측에 고정되는 설부(舌部)(53)에 의해 장착되어 한정된 유연성을 제공한다. 일반적으로 방사형 후크는 한 단계에서 하우징 캡으로 성형(몰딩)된다.

도 7, 8 및 9에서, 물 펌프의 장착 과정을 설명한다.

제1 단계에서, 축 방향 후크(11)를 가지는 벌류트(10)가 부트(20)상에 놓이고 축 방향 후크(11)는 부트의 림(43)의 슬롯으로 들어간다. 용이한 삽입을 위해, 슬롯(44)은 림(43)을 포함하여 축 방향 후크(11)를 더 잘 안내한다. 후크(11)의 삽입은 깊어서 L형 축 방향 후크의 더 작은 아암이 슬롯을 통해 완전히 밀어 넣어지게 된다. 슬롯은 후크를 용이하게 잡을 수 있을 정도로 충분히 넓다.

도 8a 및 8b에 도시된 바와 같이, 후크는 벌류트의 원주 윤곽을 따르도록 형성되기 때문에 이 삽입도 지지된다.

제2 단계에서, 도 8c에 도시된 바와 같이, 부트(20) 및 벌류트(10) 두 부품 모두 그 중심 축을 따라 후크의 개구 방향으로 비틀리어, L형 축 방향 후크의 더 작은 아암이 부트의 림과 겹친다.

따라서 벌류트는 부트에 고정된다.

림(43)의 슬롯(44)은 하우징 캡(41)의 방사형 후크(45)에 스냅끼움될 수 있을 정도로 충분히 넓게 유지된다.

방사형 후크(45)는 유연하며(flexible), 슬롯(44)의 나머지 공간을 통해 방사형 후크를 눌러 방사형 후크가 바깥으로 연장되는 후크 코에 의해 고정되도록 할 수 있다.

장착 및 고정 방법은 넓이 b1과 b2를 함께 가지어 림에서의 슬롯의 공간을 채우는 두 개의 덮는 부품에서 두 가지 유형의 후크로써 작동한다.

하우징 캡의 후크는 벌류트가 원래 장착 위치로 다시 회전하는 것을 차단하고 물 펌프 조립 공정을 마무리한다.

2: 물 펌프 4: 커버
5: 방열체 6: 밀봉부
7: 고정자 스택 8: 와이어
9: 공급 핀 10: 벌류트
11: 축 방향 후크 12: 유입구
14: 유출구 16: 전원 공급 연결부
20: 부트 22: 클램프
24: 고정자 26: 회전자
28: 임펠러 30: 습식 슬리브
38: 샤프트 40: 전자 보드
41: 하우징 캡 42: 돌기
43: 림 44: 슬롯
45: 방사형 후크 46: 공급 라인
50: 개구 52: 후크 장치
53: 설부 M1: 제1 소재
M2: 제2 소재

Claims

하우징 캡(41)을 포함하는 전기 기계에 의해 구동되는 임펠러(impeller)(28),
유입구(12)와 유출구(14)를 가지는 벌류트(volute)(10),
상기 전기 기계의 회전자(26)와 고정자(24)를 호스팅(hosting)하는 부트(boot)(20), 및
상기 임펠러(28)로부터 이격된 측면에 장착되고 상기 하우징 캡(41)에 의해 덮히는 전자 보드(40)를 가지는 물 펌프(2)를 조립하는 방법으로서,
상기 부트(20)는 다음의 단계에 의하여 정의되는 적어도 슬롯들(44)을 포함하는 방사형 연장 림(rim)(43)을 가진다:
- 축 방향 후크(11)를 상기 부트의 슬롯들(44)에 삽입함으로써 상기 벌류트(10)를 상기 부트(20)에 연결하는 단계,
- 상기 부트(20)에 대해 상기 벌류트(10)를 비틀어 상기 축 방향 후크(11)를 고정시키는 단계, 및
- 상기 하우징 캡(41)의 방사형 후크들(45)을 동일한 슬롯들(44)에 삽입하는 단계.
제1항에 있어서,
상기 축 방향 L형 후크들(11)은 L형의 더 작은 아암들로 상기 부트(20)의 림(43)에 고정되는,
물 펌프(2)를 조립하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 축 방향 후크들(11)은 상기 슬롯들(44)을 둘러싸는 돌기(lug)(42)에 의해 안내되는,
물 펌프(2)를 조립하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 비틀림은 상기 L형 후크들(11)의 더 작은 아암들의 개구의 방향인,
물 펌프(2)를 조립하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 방사형 후크들(45)은 상기 슬롯들(44) 및 상기 축 방향 후크들(11)을 둘러싸는 돌기(lug)(42)에 의해 안내되는,
물 펌프(2)를 조립하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 축 방향 후크들(11)과 상기 방사형 후크들(45)의 넓이는 상기 슬롯(44)만큼 넓은,
물 펌프(2)를 조립하는 방법.
제1항에 있어서,
고정자 스택(7)은 제1 플라스틱 소재(M1)로 오버 몰딩되고, 적어도 상기 고정자 스택(7), 와이어(8), 및 핀(pin)(9)은 제2 플라스틱 소재(M2)로 오버 몰딩되어, 다른 부품들을 조립하기 전에 원통형 링 부트(20) 및 상기 부트(20)의 원통형 개구(50)를 밀봉하는 방열체(5)를 형성하는,
물 펌프(2)를 조립하는 방법.