KR102483079B1 - 워터 펌프 - Google Patents

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Abstract

하우징 캡과 입구 및 출구를 갖는 볼류트를 포함하는 전기 기계에 의해 구동되는 임펠러와, 전기 기계의 고정자 및 회전자를 수용하는 부트를 가진 워터 펌프로서, 회전자는 고정된 샤프트 상에 장착된 회전 가능한 부싱을 갖는 워터 펌프 내의 고정된 샤프트 상에 장착되는 것을 특징으로 한다.

Description

워터 펌프
본 발명은 하우징 캡(housing cap)과 입출력을 갖는 볼류트(volute)를 포함하는 전기 기계에 의해 구동되는 임펠러(impeller)와, 샤프트 상에 장착된 전기 기계의 고정자 및 회전자를 호스팅(hosting)하는 부트(boot)를 가진 워터 펌프(water pump)에 관한 것이다.
일반적으로, 워터 펌프는 고정자와 회전자를 포함한다. 회전자는 유체를 이동시키는 임펠러와 연통되어 있다. 유체는 볼류트의 입구를 통해 펌프에 들어가고, 임펠러와 접촉되어 볼류트의 출구를 통해 이동된다. 회전자와 고정자는 볼류트와 연결되는 하우징과 함께 포함된다. 일반적으로, 회전자와 고정자는 자기 에어 갭에 의해 분리되고, 회전자와 고정자는, 회전자와 고정자 사이의 자기 에어 갭이 회전자가 사용 중에 회전되도록 브릿지(bridge)되고, 회전자, 고정자, 또는 양자 모두 사용 중에 유체로부터 격리되어 동작을 계속할 수 있도록 희토류 금속(rare earth metal)을 포함한다. 그러나, 희토류 금속의 사용은 유체에 의해 손상되어 희토류 금속이 손상을 방지할 수 있도록 부가적인 패키징을 필요로 할 수 있다.
US 9360015 B1은 전기 워터 펌프, 더욱 구체적으로는 워터 펌프가 하우징이 없도록 개선된 Ÿ‡ 슬리브(wet sleeve)를 갖는 전기 워터 펌프를 개시한다. 전기 워터는 샤프트를 갖는 펌프 회전자를 포함한다. Ÿ‡ 슬리브는 회전자를 둘러싸고, 캡, 회전자를 하우징하는 슬리브, 및 회전자의 샤프트와 연통하는 시트를 가짐으로써, 시트가 샤프트에 고정자를 지지하는데 도움을 준다. 회전자, Ÿ‡ 슬리브 및 고정자의 상부를 덮는 볼류트는 Ÿ‡ 슬리브와 회전자를 둘러싼다. 전기 워터 펌프는 회전자, Ÿ‡ 슬리브 및 고정자의 하부를 덮는 고무 부트(rubber boot)를 포함하고, 덮개(cover)를 형성하는 볼류트와 연통한다.
본 발명의 목적은 마모를 감소시키는 최적화된 설계를 갖는 워터 펌프를 제공하는 것이다.
제공된 솔루션은 하우징 캡과 입출력을 갖는 볼류트를 포함하는 전기 기계에 의해 구동되는 임펠러와, 전기 기계의 고정자 및 회전자를 수용하는 부트를 가진 워터 펌프이며, 여기서 회전자는 샤프트 상에 장착된 회전 가능한 부싱(bushing)을 가진 워터 펌프의 고정된 샤프트 상에 장착된다.
결과적으로 부싱을 사용하는 이점은 부품 및 펌프의 내구성이 길다는 것이다.
부싱은 회전자의 영역에서 샤프트를 덮는 제 1 길이와 볼류트로 연장되는 샤프트를 덮는 제 2 길이를 갖는 것이 유리하다. 특히, 부싱은 전기 기계의 회전자 전체 길이 영역, 특히 적층 코어 영역의 샤프트를 덮는다. 즉, 부싱은 회전자 영역에 형성될뿐만 아니라 볼류트로 연장되기 때문에 전기 기계의 회전자보다 길다.
부싱의 전체 길이로 회전자에 대한 양호한 베어링 표면(bearing surface)이 달성된다.
부싱은 강철로 기계 가공되거나 소결되거나 고분자 재료로 성형되거나 탄소 재료로 생산된다.
이러한 재료와 프로세스는 프리 플레이(free play)를 줄인 고정밀 부싱을 초래하여 결과적으로 소음 및 진동에 대한 이점을 갖는다.
이는 부싱 및/또는 샤프트는 마찰을 감소시키기 위해 감소된 마찰 계수를 갖는 표면을 의미하는 "자가 윤활(self-lubricating)" 표면을 갖는 이점이 있다. 자가 윤활 표면은 회전자가 손상되지 않고 1시간 이상 건조한 상태에서 실행할 수 있도록 부싱 재료의 코팅 또는 기능(function)이다.
바람직한 실시예에서, 부싱은 고정자 스택(stack)이 제 1 플라스틱 재료로 오버몰딩(overmolding)되고, 와이어 및 핀이 원통형 링 부트를 형성하기 위해 제 2 플라스틱 재료로 오버몰딩되는 설계에 사용된다.
이를 통해 부품 수를 줄이고 노력을 줄일 수 있는 디바이스 조립체가 가능하다. 부품이 완전히 오버몰딩된다는 사실로 인해, 열 전달이 더 좋다. 이것은 치수가 감소될 수 있고, 워터 펌프의 웨이트(weight)가 표준 다이 캐스팅된 펌프(standard die casted pump)에 비해 낮다는 사실에도 기인한다. 펌프는 진동에 대한 높은 내성을 갖고 있다.
전자 보드(electronic board)는 워터 펌프를 생산하는 방법으로 고정자와 함께 오버몰딩되는 것이 유리하다. 열 전달을 증가시키고 전체 체적을 줄이기 위해 전자 보드의 칸(compartment)에 갇힌 공기의 체적은 감소된다.
본 발명은 도면 및 다음의 설명에서 기술된다.
도 1은 본 발명에 따른 워터 펌프를 도시한다.
도 2는 워터 펌프의 단면을 도시한다.
워터 펌프(2)는 볼류트(10), 부트(20), 및 부트(20) 및 볼류트(10)를 부착하는 밴드 클램프(band clamp)를 포함한다. 볼류트(10)는 입구(12) 및 출구(14)를 포함한다. 볼류트는 전력 공급 연결부(power supply connection)를 포함한다.
볼류트(10)는 하우징 캡(4)을 형성하는 임의의 다른 커넥터를 통해 부트(20)에 연결되며, 이러한 커넥터는 내부 구성 요소를 둘러싸고 공급 라인(46)을 하우징하기 위한 전력 공급 연결부(16)를 포함한다. 워터 펌프(2)의 내부 구성 요소는 일 실시예에서 부트(20)에 압입되는 고정자(24)를 포함한다. 고정자(24)는 회전자(26)를 둘러싸고 있다. 회전자(26) 및 고정자(24)는 자기 에어 갭에 의해 분리된다. 회전자(26)는 유체가 입구(12)로 유입될 때 유체를 이동시키기 위한 임펠러(28)를 포함한다. 임펠러(28)는 사용을 위해 출구(14)를 통해 유체를 이동시킨다.
워터 펌프의 바람직한 실시예는 부품의 감소로 설계된다. 워터 펌프(2)는 상이한 기능을 조합하는 부트(20)를 갖는다: 부트는 펌프의 외주(outer circumference)를 한정하고, 고정자(24) 및 Ÿ‡ 슬리브 기능을 덮고 회전자(26)를 호스팅한다. 히트 싱크(5)는 부트(20) 내에 장착되며, 회전자 샤프트(38)는 안착된다. O 링 형태의 밀봉부(sealing)(6)는 개구(50)에서 부트(20)의 내주(inner circumference)에 대한 히트 싱크(5)를 밀봉한다.
부트(20)는 내부에 원통형 개구(50)를 갖는 원통형 링의 형태를 갖는다.
링에서, 고정자의 디바이스는 회전자(26)가 샤프트(38) 주위에 장착되는 개구 내에 위치된다.
펌프 부트는 고정자 스택(7), 공급 핀(9) 및 구리 와이어(8)와 같은 상이한 구성 요소 사이의 에어 갭을 제거하는 고정자(24)를 오버몰딩함으로써 준비된다. 오버몰딩은 고정자의 열 소산을 증가시킨다. 스테이터 스택(7)은 프로세스 중에 오버몰딩된다.
샤프트(38)는 볼류트(10) 내의 스냅 링(60) 및/또는 부트 영역(61)에서의 오버몰딩에 의해 하우징 내에 고정된다. 고정된 샤프트(38)는 고정밀도로 기계 가공되거나 소결되는 부싱(62)에 의해 둘러싸여 있다. 부싱(62)은 적어도 고정자에 대면하는 제 1 길이(L1) 및 볼류트(10) 내로 연장되는 제 2 길이(L2) 내에서 샤프트(38)의 원통형 표면(63)을 덮고 있다. 제1 길이(l1)는 전기 기계의 회전자(26)의 길이에 대응한다.
총 길이 L1+L2는 양호한 베어링과 최적화된 회전을 가능하게 한다. 부싱(62)은 샤프트(38) 또는 부싱(62) 또는 둘 다에 적용된 표면 코팅 또는 자기 윤활 재료에 의해 윤활되는 샤프트(38) 주위로 회전한다. 회전자(26)는 부싱(62) 상에 고정되고, 회전자(26) 및 부싱(62)으로 구성된 이러한 회전 모듈은 고정된 샤프트(38) 상에 함께 장착된다. 부싱(62)이 정밀한 공차로 만들어지기 때문에, 워터 펌프(2)는 적은 소음 및 진동으로 작동한다.
대안으로, 부싱은 자기 윤활 작용과 마모 감소가 있는 고분자 또는 탄소 재료로 만들어진다.
2 워터 펌프
4 덮개
5 히트 싱크
6 밀봉부
7 고정자 스택
8 와이어
9 핀
10 볼류트
11 축 후크
12 입구
14 출구
16 전력 공급 연결부
20 부트
24 고정자
26 회전자
38 샤프트
28 임펠러
46 공급부
60 스냅 링
61 오버몰링 영역
62 부싱
63 표면
L1 L2 부싱 길이

Claims (8)

  1. 하우징 캡(4)과 입구(12) 및 출구(14)를 갖는 볼류트(10)를 포함하는 전기 기계에 의해 구동되는 임펠러(28)와, 상기 전기 기계의 고정자(24) 및 회전자(26)를 수용하는 부트(20)를 가진 워터 펌프(2)에 있어서,
    상기 회전자(26)는 고정된 샤프트(38)상에 장착된 회전 가능한 부싱(62)을 갖는 워터 펌프(2) 내의 상기 고정된 샤프트(38) 상에 장착되고,
    히트싱크가 상기 부트(20) 내에 위치하고,
    상기 샤프트(38)의 일측 단부가 상기 히트싱크 내부에 오버몰딩되어 고정되는 것을 특징으로 하는 워터 펌프(2).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부싱(62)은 상기 회전자(26)의 영역에서 상기 샤프트(38)를 덮는 제 1 길이(L1)를 갖는 것을 특징으로 하는 워터 펌프(2).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 부싱(62)은 상기 임펠러(28) 내로 연장되는 상기 샤프트(38)를 덮는 제 2 길이(L2)를 갖는 것을 특징으로 하는 워터 펌프(2).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 부싱(62)은 고분자 재료에 의해 기계 가공 또는 소결 또는 성형되거나 탄소 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 워터 펌프(2).
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 부싱(62) 및 상기 샤프트 중 어느 하나 또는 양자 모두는 마찰 계수가 감소된 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 워터 펌프(2).
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 마찰 계수가 감소된 표면은 코팅층을 갖는 것을 특징으로 하는 워터 펌프(2).
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정자(24)는 고정자 스택(7), 와이어 및 핀을 포함하고, 상기 고정자 스택(7)은 제 1 플라스틱 재료(M1)으로 오버몰딩되고, 상기 와이어(8) 및 핀은 상기 부트(20)를 형성하기 위해 제 2 플라스틱 재료(M2)로 오버몰딩되는 특징으로 하는 워터 펌프(2).
  8. 제 7 항에 있어서,
    전자 보드는 고정자(24)와 함께 오버몰딩되는 것을 특징으로 하는 워터 펌프(2).
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