WO2013187618A1 - 워터 펌프 - Google Patents

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WO2013187618A1
WO2013187618A1 PCT/KR2013/004612 KR2013004612W WO2013187618A1 WO 2013187618 A1 WO2013187618 A1 WO 2013187618A1 KR 2013004612 W KR2013004612 W KR 2013004612W WO 2013187618 A1 WO2013187618 A1 WO 2013187618A1
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WO
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fixed shaft
lower casing
rotor
water pump
impeller
Prior art date
Application number
PCT/KR2013/004612
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English (en)
French (fr)
Inventor
김병수
박성철
Original Assignee
주식회사 아모텍
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D13/025—Details of the can separating the pump and drive area
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps

Definitions

  • the present invention relates to a water pump capable of sealing water between the driving unit and the pumping unit to prevent water from flowing into the driving unit.
  • water pumps are installed in the sump of the washing machine or used to circulate the coolant in the engine.
  • the water pump is composed of a driving unit for generating a driving force by receiving power, and a pumping unit connected to the driving unit and pumping water. Since the water pump performs a function of pumping water, when water flows into the driving unit, a failure of the driving unit is caused. Thus, a pump or stator having a mechanical seal structure is sealed for the purpose of protecting the driving unit from water. A canned pump having a can cover cover structure is used.
  • the can cover covers only the stator, so that water is immersed in the rotor, which adversely affects the durability of the bearing supporting the rotating shaft. Since the gap cannot be maintained optimally, there is a problem of low efficiency.
  • the canned motor pump has a problem in that water is submerged in the rotor and thus affects the rotation of the rotor, thereby degrading motor efficiency.
  • An object of the present invention is to partition the pumping unit and the driving unit is installed the impeller to prevent the water flowing into the pumping unit, and to provide a water pump for transmitting the rotational force of the drive unit to the impeller using magnetic force It is.
  • Another object of the present invention is to apply an outer rotor type in which a rotor magnet is disposed on the outer circumferential surface of the stator to increase the effective area between the rotor magnet and the stator core, thereby improving performance and making the rotor magnet relatively inexpensive. It is to provide a water pump applicable.
  • Still another object of the present invention is to provide a water pump capable of blocking the inflow of water by forming the fixed shaft integrally by insert molding in the lower casing.
  • the water pump of the present invention is disposed with a predetermined gap on the lower casing, the fixed shaft fixed to the center of the lower casing, the stator disposed inside the lower casing, and the outer peripheral surface of the stator
  • An outer rotor rotatably supported on the fixed shaft, an upper casing that is sealably mounted on an upper side of the lower casing, and an inlet and an outlet are formed, and which are disposed inside the upper casing and rotatably supported by the fixed shaft. It is characterized in that it comprises an impeller and a power transmission unit installed in the impeller and the rotor to transmit the rotational force of the rotor by the magnetic force.
  • the water pump of the present invention mechanically partitions the pumping unit in which the impeller is installed and the driving unit in which the motor is installed to prevent the water flowing into the pumping unit from leaking to the driving unit, and uses magnetic force in the impeller and the rotor.
  • the power transmission unit may be provided to transmit the rotational force of the driving unit to the impeller.
  • the warp pump according to the present invention has the advantage that the fixed shaft rotatably supports the rotor and the impeller is rotatably supported to match the center of the shaft and the assembly process is simplified.
  • the water pump of the present invention can increase the effective area between the rotor magnet and the stator core by applying the outer rotor type in which the rotor magnet is disposed on the outer circumferential surface of the stator, thereby improving performance and making the rotor magnet relatively inexpensive. There is an advantage that can be applied.
  • the water pump of the present invention has the advantage that it is possible to block the inflow of water by forming the fixed shaft integrally by the insert molding in the lower casing.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a water pump according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of a water pump according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of a lower casing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a rotor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view of a rotor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a water pump according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view of the water pump according to an embodiment of the present invention.
  • a water pump according to an embodiment of the present invention includes a lower casing 10, a fixed shaft 20 fixed to the center of the lower casing 10, and a lower casing 10. And a stator 30 fixed to the outer rotor 40, which has a predetermined gap on the outer circumferential surface of the stator 30, is rotatably supported by the fixed shaft 20, and rotated by interaction with the stator 30.
  • the upper casing 50 and the upper casing 50 which are mounted on the upper side of the lower casing 10 in a sealable manner, are formed with an inlet 52 through which water is introduced and an outlet 54 through which pumped water is discharged.
  • An impeller 60 disposed on the fixed shaft 20 and rotatably supported by the fixed shaft 20, and installed on the impeller 60 and the rotor 40 to transfer the rotational force of the rotor 40 to the impeller 60 by magnetic force. It includes a delivery unit (100).
  • the lower casing 10 has a fixed shaft 20 fixedly sealable to an upper surface thereof, and a cover member 70 is sealably mounted to an open lower surface thereof.
  • the lower casing 10 has a shaft fixing part 12 in which a fixed shaft 20 is fixed at the center of the upper surface thereof, and a bolt for fastening with the upper casing 50 at the upper outer circumferential surface thereof.
  • a plurality of first flanges 13 are formed, and a plurality of second flanges 14 for fastening the bolts to the cover member 70 are formed on the lower outer peripheral surface.
  • a second ring mounting groove 16 in which the second sealing ring 92 is mounted to maintain the airtightness with the cover member 70 is formed in the lower surface.
  • the cover member 70 is sealably fastened to the open lower surface of the lower casing 10, and a fitting groove 72 is formed at the center of the inner surface to which the lower end of the fixed shaft 20 is fitted.
  • the fixed shaft 20 is rotatably supported by the rotor 40 on the lower outer circumferential surface, and the impeller 60 is rotatably supported on the upper outer circumferential surface, so that the fixed shaft 20 rotates when the rotor 40 is rotated.
  • the force is sustained laterally and must not flow radially and laterally by the force exerted on this rotor 40.
  • the fixed shaft 20 receives the same force as the rotation of the rotor 40 when the impeller 60 rotates, and the impeller 60 vibrates up and down in accordance with the water inflow, the fixed shaft 20 is
  • the impeller 60 receives the force of the vertical movement.
  • the fixed shaft 20 should be firmly fixed so as not to flow laterally and vertically.
  • the outer circumferential surface of the fixed shaft 20 forms a scratch portion (27, 29) of the net shape when the fixed shaft 20 is inserted into the lower casing 10 and the insert between the fixed shaft 20 and the lower casing 10
  • a scratch portion 27, 29
  • the insert between the fixed shaft 20 and the lower casing 10 To increase the coupling force and to form a concave ring groove 31 recessed in the circumferential direction of the fixed shaft 20 so that the lower casing 10 and the lower casing 10 are inserted into the ring groove 31 during insert molding. It prevents the up and down flow of the fixed shaft 20.
  • the lower end of the fixed shaft 20 is formed with a fitting protrusion 21 to reduce the outer diameter, the fitting protrusion 21 is fitted to the fitting groove 72 of the cover 70 in a force-fitting manner to fix the fixed shaft The up and down flow of (20) is suppressed.
  • the fixed shaft 20 forms scratch portions 27 and 29 and ring grooves 31 in the insert-molded portion of the lower casing 10 of the upper outer circumferential surface to strengthen the coupling force with the lower casing 10,
  • the fitting protrusion 21 at the bottom to be forcibly fitted in the fitting groove 72 of the cover 70, it is possible to prevent the lateral flow and vertical flow, so that the fixed shaft (rotator 40 and the impeller 60 when rotating) 20) prevents flow.
  • a printed circuit board 74 having various circuit components mounted thereon is mounted on an inner surface of the cover member 70, and a terminal 76 connected to an external power source is mounted on an outer surface of the cover member 70. And the printed circuit board 74 are electrically connected.
  • the printed circuit board 74 has a through hole 56 through which the fixed shaft 20 passes, and an outer edge of the printed circuit board 74 is bolted to the cover member 70.
  • the terminal 76 is integrally formed on the side of the cover member 70 by insert molding, and a third sealing ring 78 for maintaining airtightness is provided between the cover member 70 and the terminal 76. Is mounted.
  • the stator 30 includes a stator core 32 in which a plurality of teeth portions 32a are arranged radially, an bobbin 34 made of an insulating material wrapped around the outer surface of the teeth portions 32a of the stator core 32, and a bobbin ( And a coil 36 wound on the outer surface of 34.
  • the stator core 32 is formed radially at regular intervals on the outer circumferential surface of the body portion 32b formed in a circular ring shape, and is disposed to face the magnet 44 of the rotor 40. It includes a plurality of tooth portions 32a.
  • the bobbin 34 is integrally formed on the outer circumferential surface of the stator core 32 by insert molding, and extends downward to be fixed to the printed circuit board 74. That is, the stator 30 has a structure in which the bobbin 34 is fixed to the printed circuit board 74 in the circumferential direction so that the stator 30 is fixed to the printed circuit board 74.
  • FIG 4 is a cross-sectional view of the rotor according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a top view of the rotor.
  • the outer rotor 40 is mounted on the inner surface of the rotor support 42 and the rotor support 42 rotatably supported on the outer circumferential surface of the fixed shaft 20, and is arranged with a predetermined gap on the outer circumferential surface of the stator 30. It includes a plurality of rotor magnets 44 in which the poles and the S poles are alternately arranged.
  • the outer rotor type in which the rotor magnet 44 is disposed on the outer circumferential surface of the stator 30 is applied in this embodiment, so that the effective area between the rotor magnet 44 and the stator core 32 can be increased. It can improve performance.
  • the effective area of the rotor magnet 44 and the stator core 32 is large, a relatively inexpensive ferrite magnet can be used.
  • the bushing 28 is rotatably supported on the outer circumferential surface of the fixed shaft 20, and one side of the bushing 28 is connected to the rotor support 42.
  • the rotor support 42 has a through hole 46 through which the fixed shaft 20 passes, and the outer circumferential surface of the bushing 28 is coupled to the inner surface of the through hole 46 and rotates together. That is, a plurality of locking grooves 80 are formed on the inner circumferential surface of the through hole 46 of the bushing 28 at regular intervals in the circumferential direction, and the locking grooves 80 are inserted into the upper outer peripheral surface of the bushing 28 to be locked.
  • the locking projection 82 is formed.
  • the rotor support 42 and the bushing 28 are coupled by the locking groove 80 and the locking protrusion 82, the rotor support 42 and the bushing 28 rotate together, and the rotor 40 is rotated together. It has a structure rotatably supported by the fixed shaft 20.
  • the first bearing 22 and the second bearing 24 are mounted between the bushing 28 and the fixed shaft 20 so that the bushing 28 is rotatably supported on the outer circumferential surface of the fixed shaft 20.
  • the first bearing 22 and the second bearing 24 can use oil-type ball bearings without a waterproof structure, and thus have a higher durability as compared with oilless bearings.
  • the first bearing 22 and the second bearing 24 may also be used as an oilless bearing.
  • the bushing 28 is formed in a cylindrical shape and has a first bearing mounting portion 84 formed in a groove shape so that the first bearing 22 is mounted on the upper inner surface thereof, and the second bearing 24 is mounted on the lower inner surface thereof.
  • the second bearing mounting portion 86 is formed into a groove shape.
  • the outer circumferential surface of the fixed shaft 20 is attached to the separation prevention ring 26 to prevent the second bearing 24 and the bushing 28 from being pulled out of the fixed shaft 20.
  • the upper casing 50 is bolted to an upper surface of the lower casing 10, and an inlet 52 through which water is introduced is formed at an upper side thereof, and an outlet 54 at which the water pumped by the impeller 60 is discharged. do.
  • the first sealing ring 90 is mounted between the upper casing 50 and the lower casing 10 to prevent water from leaking out of the lower casing 50.
  • the impeller 60 includes a body portion 62 rotatably supported by the fixed shaft 20 and a wing portion 64 integrally formed on the outer circumferential surface of the body portion 62.
  • a bearing mounting groove 66 in which the third bearing 56 is mounted is formed on the inner surface of the body part 62, and the back yoke 130 and the second magnet 120 of the power transmission part 100 are formed on the lower surface thereof.
  • the magnet mounting groove 68 to be mounted is formed.
  • the third bearing 56 is preferably formed in a cylindrical shape and is used by a bearing such as a carbon bearing or a plastic bearing in consideration of contact with water.
  • the upper outer surface of the fixed shaft 20 is a separation prevention ring 29 is mounted to prevent the impeller 60 from being separated from the fixed shaft 20.
  • the anti-friction sheet 140 is mounted.
  • the shaft fixing portion 12 is formed in a cylindrical shape, the upper surface is in contact with the third bearing 56, the lower surface is in contact with the first bearing 22. That is, since the shaft fixing part 12 serves to support the lower surface of the third bearing 56 and also to support the upper surface of the first bearing 22, the lower surface and the first surface of the third bearing 56 are fixed.
  • the separate structure for supporting the upper surface of the bearing 22 is unnecessary and there is an advantage that it is easy to assemble.
  • the power transmission unit 100 is disposed to face the first magnet 110 fixed to the upper surface of the rotor support 42 in the circumferential direction, and is fixed to the impeller 60 in the circumferential direction.
  • the back magnet 130 includes a second magnet 120, and a back yoke 130 for forming a magnetic circuit is mounted on the rear surface of the second magnet 120.
  • the rotor support 42 on which the first magnet 110 is mounted is formed of a metal material that can serve as a back yoke, there is no need to install a separate back yoke.
  • N-pole and S-pole are alternately arranged radially in the first magnet 110 and the second magnet 120, the first magnet 110 and the second magnet 120 are arranged opposite to each other and the opposite polarity Allow people to work.
  • first magnet 110 and the second magnet 120 have a structure in which the N pole and the S pole are alternately arranged, slip occurs between the first magnet 110 and the second magnet 120. It can be minimized.
  • the first magnet 110 fixed to the upper surface of the rotor support 42 is rotated, and the second magnet 120 mounted on the lower portion of the impeller 60 is attracted to the first magnet 110, so The two magnets 120 are rotated, so that the impeller 60 is rotated to pump the water introduced through the inlet 52 to be discharged to the outlet 54.
  • the upper casing 50 in which the impeller 60 is embedded and the lower casing 10 in which the rotor 40 and the stator 30 are embedded are mechanically blocked, the upper casing 50 flows into the upper casing 50. Prevent water from entering the lower casing 10.
  • the fixed shaft 20 rotatably supports the impeller 60 and the rotor 40, the shaft 20 receives a force in the lateral direction and the vertical direction.
  • the scaffolds 27 and 29 are provided on the upper outer circumferential surface of the fixed shaft 20.
  • the ring groove 31 is formed to increase the bonding force when the lower casing 10 is insert molded and to prevent the up and down flow.
  • the fixing shaft 20 is fitted to the fitting groove 72 formed in the cover 70 is formed with a fitting projection 21 on the lower side to prevent the vertical flow.
  • the water pump is installed in the sump of the washing machine or used to circulate the coolant of the engine.
  • the water pump is separated from the pumping part on which the impeller is installed and the driving part on which the motor is installed to prevent the water flowing into the pumping part from leaking to the driving part. It can be used in various fields.

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Abstract

본 발명의 워터 펌프는 하부 케이싱과, 상기 하부 케이싱의 중앙에 고정되는 고정 샤프트와, 상기 하부 케이싱 내부에 배치되는 스테이터와, 상기 스테이터의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되고 상기 고정 샤프트에 회전 가능하게 지지되는 아우터 로터와, 상기 하부 케이싱의 상측에 밀봉 가능하게 장착되고 유입구 및 배출구가 형성되는 상부 케이싱과, 상기 상부 케이싱의 내부에 배치되고 고정 샤프트에 회전 가능하게 지지되는 임펠러와, 상기 임펠러와 로터에 설치되어 자력에 의해 로터의 회전력을 임펠러로 전달하는 동력 전달부로 구성되어, 하부 케이싱 내부로 물이 유입되는 것을 원천적으로 막을 수 있고, 고정 샤프트가 로터를 회전 가능하게 지지함과 아울러 임펠러를 회전 가능하게 지지하여 축 중심을 일치시킬 수 있다.

Description

워터 펌프
본 발명은 구동부와 펌핑부 사이를 밀봉하여 구동부 내부로 물이 유입되는 것을 방지할 수 있는 워터 펌프에 관한 것이다.
일반적으로 워터 펌프는 세탁기의 배수조에 설치되거나 엔진의 냉각수를 순환시키는 데 사용한다.
이러한 워터 펌프는 전원을 인가받아 구동력을 발생하는 구동부와, 구동부와 연결되고 물을 펌핑하는 펌핑부로 구성된다. 워터 펌프는 물을 펌핑하는 기능을 수행하기 때문에 구동부 내부로 물이 유입될 경우 구동부의 고장을 초래하게 되므로 물로부터 구동부를 보호하기 위한 목적으로 메카니컬 실(mechanical seal) 구조를 갖는 펌프 또는 스테이터를 실링시키는 캔드 커버 구조를 갖는 캔드 펌프(canned pump)가 사용되고 있다.
캔드 펌프를 제안한 미국 특허 제4,277,115호에서는 캔드 커버가 스테이터만을 실링하는 구조이므로 물이 로터에 잠기기 때문에 회전축을 지지하는 베어링의 내구성에 악영향을 미치며, 또한 로터와 스테이터 사이에 배치된 캔드 커버로 인하여 자기갭을 최적으로 유지할 수 없어 효율이 떨어지는 문제를 갖게 된다.
또한, 상기 캔드 모터 펌프는 물이 로터에 잠기기 때문에 로터의 회전에 영향을 미치어 모터 효율이 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 임펠러가 설치되는 펌핑부와 모터가 설치되는 구동부를 구획하여 펌핑부로 유입된 물이 구동부로 누수되는 것을 방지하고, 자력을 이용하여 구동부의 회전력을 임펠러로 전달하는 워터 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고정 샤프트가 로터를 회전 가능하게 지지함과 아울러 임펠러를 회전 가능하게 지지하여 축 중심을 일치시킬 수 있고 조립이 쉬운 워터 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 스테이터의 외주면에 로터 마그넷이 배치되는 아우터 로터 타입을 적용하여 로터 마그넷과 스테이터 코어 사이의 유효면적을 크게 할 수 있어 성능을 향상시키고 로터 마그넷을 가격이 비교적 싼 페라이트 계열을 적용할 수 있는 워터 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고정 샤프트를 하부 케이싱에 인서트 몰딩에 의해 일체로 형성하여 물 유입을 원천적으로 차단할 수 있는 워터 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 워터 펌프는 하부 케이싱과, 상기 하부 케이싱의 중앙에 고정되는 고정 샤프트와, 상기 하부 케이싱 내부에 배치되는 스테이터와, 상기 스테이터의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되고 상기 고정 샤프트에 회전 가능하게 지지되는 아우터 로터와, 상기 하부 케이싱의 상측에 밀봉 가능하게 장착되고 유입구 및 배출구가 형성되는 상부 케이싱과, 상기 상부 케이싱의 내부에 배치되고 고정 샤프트에 회전 가능하게 지지되는 임펠러와, 상기 임펠러와 로터에 설치되어 자력에 의해 로터의 회전력을 임펠러로 전달하는 동력 전달부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 워터 펌프는 임펠러가 설치되는 펌핑부와 모터가 설치되는 구동부를 기구적으로 구획하여 펌핑부로 유입된 물이 구동부로 누수되는 것을 방지하고, 임펠러와 로터에 자력을 이용하는 동력 전달부를 구비하여 구동부의 회전력을 임펠러로 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 워퍼 펌프는 고정 샤프트가 로터를 회전 가능하게 지지함과 아울러 임펠러를 회전 가능하게 지지하여 축 중심을 일치시킬 수 있고 조립공정이 간단해지는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 워터 펌프는 스테이터의 외주면에 로터 마그넷이 배치되는 아우터 로터 타입을 적용하여 로터 마그넷과 스테이터 코어 사이의 유효면적을 크게 할 수 있어 성능을 향상시키고 로터 마그넷을 가격이 비교적 싼 페라이트 계열을 적용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 워터 펌프는 고정 샤프트를 하부 케이싱에 인서트 몰딩에 의해 일체로 형성하여 물 유입을 원천적으로 차단할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 펌프의 횡 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 펌프의 종 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 케이싱의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 펌프의 횡단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 펌프의 종 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 펌프는 하부 케이싱(10)과, 하부 케이싱(10)의 중앙에 고정되는 고정 샤프트(20)과, 하부 케이싱(10) 내부에 고정되는 스테이터(30)와, 스테이터(30)의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되고 고정 샤프트(20)에 회전 가능하게 지지되어 스테이터(30)와의 상호 작용에 의해 회전되는 아우터 로터(40)와, 하부 케이싱(10)의 상측에 밀봉 가능하게 장착되고 물이 유입되는 유입구(52)와 펌핑된 물이 배출되는 배출구(54)가 형성되는 상부 케이싱(50)과, 상부 케이싱(50)의 내부에 배치되고 고정 샤프트(20)에 회전 가능하게 지지되는 임펠러(60)와, 임펠러(60)와 로터(40)에 설치되어 자력에 의해 로터(40)의 회전력을 임펠러(60)로 전달하는 동력 전달부(100)를 포함한다.
하부 케이싱(10)은 상면에 고정 샤프트(20)가 밀봉 가능하게 고정되고 개방된 하면에는 커버 부재(70)가 밀봉 가능하게 장착된다.
이러한 하부 케이싱(10)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상면 중앙에는 고정 샤프트(20)가 고정되는 샤프트 고정부(12)가 형성되고, 상측 외주면에는 상부 케이싱(50)과의 볼트 체결을 위한 복수의 제1플랜지(13)가 형성되고, 하측 외주면에는 커버 부재(70)와의 볼트 체결을 위한 복수의 제2플랜지(14)가 형성된다.
그리고, 하부 케이싱(10)의 상면 외측에는 하부 케이싱(10)과의 기밀을 유지하는 제1시일링(90)이 장착되는 제1링 장착홈(15)이 형성되고, 하부 케이싱(10)의 하면 내측에는 커버 부재(70)와의 기밀을 유지하기 위한 제2시일링(92)이 장착되는 제2링 장착홈(16)이 형성된다.
이와 같이 형성되는 하부 케이싱(10)은 고정 샤프트(20)와 인서트 몰딩에 의해 일체로 형성되므로 고정 샤프트(20)과 하부 케이싱(10) 사이로 누수가 발생되는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.
커버 부재(70)는 하부 케이싱(10)의 개방된 하면에 밀봉 가능하게 체결되고 내면 중앙에는 고정 샤프트(20)의 하단이 끼움 결합되는 끼움홈(72)이 형성된다.
고정 샤프트(20)는 하측 외주면에 로터(40)가 회전 가능하게 지지되고, 상측 외주면에는 임펠러(60)가 회전 가능하게 지지되기 때문에 로터(40) 회전시 고정 샤프트(20)는 레이디얼 방향 및 측방향으로 지속적을 힘을 받게 되고 이러한 로터(40)에서 가해지는 힘에 의해 레이디얼 방향 및 측방향으로 유동되지 않아야된다.
또한, 고정 샤프트(20)는 임펠러(60) 회전시 로터(40)의 회전 때와 동일한 힘을 받게 되고, 물 유입에 따라 임펠러(60)가 상하방향으로 진동하게 되는데, 고정 샤프트(20)는 이러한 임펠러(60)의 상하 이동에 따른 힘을 받게 된다.
따라서, 고정 샤프트(20)는 측방향 및 상하방향으로 유동되지 않도록 견고하게 고정되어야한다. 이를 위해 고정 샤프트(20)의 외주면에는 그물 형태의 스크래치부(27,29)를 형성하여 고정샤프트(20)가 하부 케이싱(10)과 인서트 몰딩되면 고정 샤프트(20)와 하부 케이싱(10) 사이의 결합력을 증대시키고, 고정 샤프트(20)의 둘레방향으로 오목하게 들어간 링 홈(31)을 형성하여 하부 케이싱(20)과 인서트 몰딩시 하부 케이싱(10)이 링 홈(31)으로 삽입되도록 하여 고정 샤프트(20)의 상하 유동을 방지한다.
또한, 고정 샤프트(20)의 하단에는 외경이 작아지는 끼움 돌기부(21)가 형성되고, 이 끼움 돌기부(21)가 커버(70)의 끼움 홈(72)에 억지 끼움 방식으로 끼움 결합되어 고정 샤프트(20)의 상하 유동을 억제한다.
이와 같이, 고정 샤프트(20)는 상측 외주면의 하부 케이싱(10)과 인서트 몰딩되는 부위에 스크래치부(27,29)와 링 홈(31)을 형성하여 하부 케이싱(10)과 결합력을 강화시키고, 하단에 끼움 돌기부(21)를 형성하여 커버(70)의 끼움 홈(72)에 억지 끼움 됨으로써, 측방향 유동 및 상하 유동을 방지할 수 있어 로터(40) 및 임펠러(60) 회전시 고정 샤프트(20)가 유동되는 것을 방지한다.
그리고, 커버 부재(70)의 내면에는 각종 회로부품이 실장된 인쇄회로기판(74)이 장착되고, 커버 부재(70)의 외면에는 외부 전원이 연결되는 터미널(76)이 장착되며 터미널(76)과 인쇄회로기판(74)은 전기적으로 연결된다.
인쇄회로기판(74)은 중앙에 고정 샤프트(20)가 통과하는 관통홀(56)이 형성되고 인쇄회로기판(74)의 외측 가장자리가 커버 부재(70)에 볼트 체결된다.
여기에서, 터미널(76)은 커버 부재(70)의 측면에 인서트 몰딩에 의해 일체로 형성되고, 커버 부재(70)와 터미널(76) 사이에는 기밀을 유지하기 위한 제3시일링(78)이 장착된다.
스테이터(30)는 복수의 티스부(32a)가 방사상으로 배열되는 스테이터 코어(32)와, 스테이터 코어(32)의 티스부(32a) 외면에 감싸지는 절연 재질의 보빈(34)과, 보빈(34)의 외면에 권선되는 코일(36)을 포함한다.
스테이터 코어(32)는 원형 링 형태로 형성되는 바디부(32b)와, 이 바디부(32b)의 외주면에 일정 간격을 두고 방사상으로 형성되고 로터(40)의 마그넷(44)과 마주보게 배치되는 복수의 티스부(32a)를 포함한다.
보빈(34)은 스테이터 코어(32)의 외주면에 인서트 몰딩에 의해 일체로 형성되고, 하측으로 연장되어 인쇄회로기판(74)에 고정된다. 즉, 스테이터(30)는 보빈(34)이 인쇄회로기판(74)에 원주방향으로 고정되어 스테이터(30)가 인쇄회로기판(74)에 고정되는 구조를 갖는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 단면도이고, 도 5는 로터의 상면도이다.
아우터 로터(40)는 고정 샤프트(20)의 외주면에 회전 가능하게 지지되는 로터 지지체(42)와, 로터 지지체(42)의 내면에 장착되고 스테이터(30)의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되며 N극과 S극이 교대로 배열되는 복수의 로터 마그넷(44)을 포함한다.
이와 같이, 본 실시예에서는 스테이터(30)의 외주면에 로터 마그넷(44)이 배치되는 아우터 로터 타입이 적용되므로 로터 마그넷(44)과 스테이터 코어(32) 사이의 유효면적을 크게 할 수 있어 모터의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 로터 마그넷(44)과 스테이터 코어(32)의 유효면적이 크기 때문에 비교적 가격이 싼 페라이트 계열 마그넷을 사용할 수 있다.
고정 샤프트(20)의 외주면에는 부싱(28)이 회전 가능하게 지지되고, 부싱(28)의 일측은 로터 지지체(42)와 연결된다.
로터 지지체(42)는 상면에 고정 샤프트(20)가 통과하는 관통홀(46)이 형성되고, 관통홀(46)의 내면에 부싱(28)의 외주면이 결합되어 같이 회전된다. 즉, 부싱(28)의 관통홀(46)의 내주면에는 둘레방향으로 일정 간격을 두고 복수의 걸림홈(80)이 형성되고, 부싱(28)의 상측 외주면에는 걸림홈(80)에 삽입되어 걸림되는 걸림돌기(82)가 형성된다.
이와 같이, 로터 지지체(42)와 부싱(28) 사이는 걸림홈(80)과 걸림돌기(82)에 의해 결합되므로 로터 지지체(42)와 부싱(28)은 같이 회전되고, 로터(40)가 고정 샤프트(20)에 회전 가능하게 지지되는 구조를 갖는다.
부싱(28)과 고정 샤프트(20) 사이에는 제1베어링(22)과 제2베어링(24)이 장착되어 부싱(28)이 고정 샤프트(20)의 외주면에 회전 가능하게 지지된다. 제1베어링(22)과 제2베어링(24)은 방수 구조가 없는 오일형 볼베어링을 사용하는 것이 가능하며, 따라서, 오일레스 베어링과 비교하여 내구성도 높게 된다. 물론 제1베어링(22)과 제2베어링(24)은 오일레스 베어링이 사용되는 것도 가능하다.
부싱(28)은 원통 형태로 형성되고 상측 내면에는 제1베어링(22)이 장착되도록 홈 형태로 형성되는 제1베어링 장착부(84)가 형성되고, 하측 내면에는 제2베어링(24)이 장착되도록 홈 형태로 형셩되는 제2베어링 장착부(86)가 형성된다.
그리고, 고정 샤프트(20)의 외주면에는 이탈 방지링(26)이 장착되어 제2베어링(24) 및 부싱(28)이 고정 샤프트(20)에서 빠지는 것을 방지한다.
상부 케이싱(50)은 하부 케이싱(10)의 상면에 볼트 체결되고 상측에는 물이 유입되는 유입구(52)가 형성되고 측면에는 임펠러(60)에 의해 펌핑된 물이 배출되는 배출구(54)가 형성된다. 상부 케이싱(50)과 하부 케이싱(10) 사이에는 제1시일링(90)이 장착되어 물이 하부 케이싱(50) 외부로 누수되는 것을 막는다.
임펠러(60)는 고정 샤프트(20)에 회전 가능하게 지지되는 바디부(62)와, 바디부(62)의 외주면에 일체로 형성되는 날개부(64)를 포함한다. 그리고, 바디부(62)의 내면에는 제3베어링(56)이 장착되는 베어링 장착홈(66)이 형성되고 하면에는 동력 전달부(100)의 백요크(130)와 제2마그넷(120)이 장착되는 마그넷 장착홈(68)이 형성된다.
제3베어링(56)은 원통 형태로 형성되고 물과 접촉이 이루어지는 것을 고려하여 카본 베어링 또는 플라스틱 베어링과 같은 베이링이 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 고정 샤프트(20)의 상측 외면에는 이탈 방지링(29)이 장착되어 임펠러(60)가 고정 샤프트(20)에서 이탈되는 것을 방지한다.
제3베어링(56)의 하면과 하부 케이싱(10)에 형성되는 샤프트 고정부(12)의 상면 사이에는 임펠러(60) 회전시 제3베어링(56)과 하부 케이싱(10) 사이의 마찰을 방지하는 마찰 방지시트(140)가 장착된다.
여기에서, 샤프트 고정부(12)는 원통 형태로 형성되어 그 상면은 제3베어링(56)이 접촉되고 그 하면은 제1베어링(22)이 접촉된다. 즉, 샤프트 고정부(12)가 제3베어링(56)의 하면을 지지하는 역할을 함과 아울러 제1베어링(22)의 상면을 지지하는 역할을 하므로 제3베어링(56)의 하면 및 제1베어링(22)의 상면을 지지하기 위한 별도의 구조가 불필요하고 조립이 쉬운 장점이 있다.
동력 전달부(100)는 로터 지지체(42)의 상면에 둘레방향으로 고정되는 제1마그넷(110)과, 이 제1마그넷(110)과 마주보게 배치되고 임펠러(60)에 둘레방향으로 고정되는 제2마그넷(120)을 포함하고, 제2마그넷(120)의 후면에는 자기회로를 형성하기 위한 백요크(130)가 장착된다. 그리고, 제1마그넷(110)이 장착되는 로터 지지체(42)는 백요크 역할을 할 수 있는 금속재질로 형성되므로 별도의 백요크를 설치할 필요가 없다.
제1마그넷(110)과 제2마그넷(120)은 N극과 S극이 교대로 방사상으로 배열되며, 제1마그넷(110)과 제2마그넷(120)은 서로 반대극성이 마주보게 배치되어 상호 인력이 작용할 수 있도록 한다.
여기에서, 제1마그넷(110)과 제2마그넷(120)이 N극과 S극이 교대로 배열되는 구조로 되어 있기 때문에 제1마그넷(110)과 제2마그넷(120) 사이의 슬립발생을 최소화할 수 있다.
이와 같이, 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 펌프의 작용을 다음에서 설명한다.
터미널(76)을 통해 스테이터(30)로 전원이 인가되면 스테이터(30)와 로터(40)의 상호 작용에 의해 로터(40)가 회전된다.
그러면, 로터 지지체(42)의 상면에 고정된 제1마그넷(110)이 회전되고, 임펠러(60)의 하부에 장착된 제2마그넷(120)이 제1마그넷(110)과 인력이 작용하므로 제2마그넷(120)이 회전되고, 이에 따라 임펠러(60)가 회전되어 유입구(52)를 통해 유입된 물을 펌핑하여 배출구(54)로 배출시킨다.
이때, 임펠러(60)가 내장되는 상부 케이싱(50)과 로터(40) 및 스테이터(30)가 내장되는 하부 케이싱(10) 사이는 기구적으로 차단되어 있기 때문에 상부 케이싱(50) 내부로 유입된 물이 하부 케이싱(10)으로 유입되는 것을 방지한다.
그리고, 고정 샤프트(20)는 하부 케이싱(10)과 인서트 몰딩되므로 고정 샤프트(20)와 하부 케이싱(10) 사이로 물이 누수되는 것을 방지할 수 있다.
고정 샤프트(20)는 임펠러(60)와 로터(40)를 회전 가능하게 지지하기 때문에 측방향 및 상하방향으로 힘을 받게 되는데, 고정 샤프트(20)의 상측 외주면에 스크래부(27,29)와 링 홈(31)을 형성하여 하부 케이싱(10)이 인서트 몰딩될 때 결합력을 증대시킴과 아울러 상하 유동을 방지한다.
그리고, 고정 샤프트(20)는 하측에 끼움 돌기부(21)가 형성되어 커버(70)에 형성된 끼움홈(72)에 끼움 결합되므로 상하 유동을 방지한다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
워터 펌프는 세탁기의 배수조에 설치되거나 엔진의 냉각수를 순환시키는 데 사용되는 것으로, 임펠러가 설치되는 펌핑부와 모터가 설치되는 구동부를 분리하여 펌핑부로 유입된 물이 구동부로 누수되는 것을 방지할 수 있어 다양한 분야에 사용이 가능하다.

Claims (13)

  1. 하부 케이싱;
    상기 하부 케이싱의 중앙에 고정되는 고정 샤프트;
    상기 하부 케이싱 내부에 배치되는 스테이터;
    상기 스테이터의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되고 상기 고정 샤프트에 회전 가능하게 지지되는 아우터 로터;
    상기 하부 케이싱의 상측에 밀봉 가능하게 장착되고 유입구 및 배출구가 형성되는 상부 케이싱;
    상기 상부 케이싱의 내부에 배치되고 고정 샤프트에 회전 가능하게 지지되는 임펠러; 및
    상기 임펠러와 로터에 설치되어 자력에 의해 로터의 회전력을 임펠러로 전달하는 동력 전달부를 포함하는 워터 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 케이싱은 개방된 하면에 커버 부재가 밀봉 가능하게 장착되고, 커버 부재의 내측에는 인쇄회로기판이 장착되고 커버 부재의 외측에는 터미널이 장착되며, 상기 터미널은 커버 부재에 인서트 몰딩에 의해 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부 케이싱은 상면 중앙에 고정 샤프트가 고정되는 샤프트 고정부가 형성되고, 고정 샤프트는 하부 케이싱에 인서트 몰딩에 의해 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고정 샤프트는 하부 케이싱에 인서트 몰딩되는 부위에 스크래치부를 형성하여 하부 케이싱과의 결합력을 강화시킴과 아울러 링 홈을 형성하여 상하 유동을 방지하는 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하부 케이싱은 개방된 하면에 커버 부재가 밀봉 가능하게 장착되고, 상기 커버 부재의 내면에는 끼움홈이 형성되며,
    상기 고정 샤프트의 하단에는 직경이 작아지는 끼움 돌기부가 형성되어 상기 끼움홈에 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 스테이터는 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어의 외면에 감싸지는 절연 재질의 보빈과, 보빈의 외면에 권선되는 코일을 포함하고,
    상기 보빈의 하단이 인쇄회로기판에 원주방향으로 장착되는 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스테이터 코어는 원형 링 형태로 형성되는 바디부와, 상기 바디부의 외주면에 일정 간격을 두고 방사상으로 형성되어 코일이 감기는 복수의 티스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 아우터 로터는 고정 샤프트에 회전 가능하게 지지되는 로터 지지체와, 상기 로터 지지체의 내면에 장착되고 스테이터의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되며 N극과 S극이 교대로 배열되는 복수의 로터 마그넷을 포함하고,
    상기 회전 샤프트의 외주면에는 부싱이 회전 가능하게 지지되고, 상기 부싱과 로터 지지체가 연결되는 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 로터 지지체는 상면에 고정 샤프트가 통과하는 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀의 내면에는 둘레방향으로 복수의 걸림홈이 형성되고, 상기 부싱의 상측 외면에는 상기 걸림홈에 걸림되는 걸림돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 부싱의 내면에는 제1베어링 및 제2베어링이 장착되고,
    상기 제2베어링은 상기 고정 샤프트의 하측 외면에 장착되는 이탈 방지링에 걸림되어 이탈되는 것이 방지되고,
    상기 제1베어링은 상기 하부 케이싱의 상면 중앙에 형성된 샤프트 고정부의 하면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 임펠러는 내면에 제3베어링이 장착되고,
    상기 제3베어링과 상기 하부 케이싱의 상면 중앙에 형성된 샤프트 고정부의 상면 사이에는 마찰 방지시트가 장착되는 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 고정 샤프트의 상측에는 임펠러가 이탈되는 것을 방지하는 이탈 방지링이 장착되는 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 동력 전달부는 아우터 로터의 로터 지지체 상면에 고정되는 제1마그넷과, 상기 제1마그넷과 마주보게 배치되고 상기 임펠러의 하면에 고정되는 제2마그넷을 포함하고,
    상기 제1마그넷과 제2마그넷은 N극과 S극이 교대로 방사상으로 배열되며, 상호 인력이 작용하도록 서로 반대 극성이 마주보게 배치되는 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
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