JP6104566B2

JP6104566B2 - 電動式ウォーターポンプ

Info

Publication number: JP6104566B2
Application number: JP2012239062A
Authority: JP
Inventors: 在雄李; 允錫金; 衡根宋; 炳秀金
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: US9188128B2; CN103133356B; DE102012111150B4; JP2013113297A; DE102012111150A1; US20130136628A1; CN103133356A; KR101305671B1; KR20130059782A

Description

本発明は電動式ウォーターポンプに係り、より詳しくは車両エンジンの冷却水を循環させるために装着される電動式ウォーターポンプの構造に関する。

エンジンのウォーターポンプはエンジンの冷却水を循環させるためのもので、近年にはエンジンと独立して作動し最適の冷却水流量を供給することができ、エンジンの燃費を向上させることができる電動式ウォーターポンプの使用が増加している。

前述したような電動式ウォーターポンプは、基本的に電気によって駆動されるモーター及び電子装置を伴うので、安全な防水機能及び冷却性能を確保しなければならず、さらに耐久性及び安定した作動性を確保しなければならないし、コンパクトな構成となることが好ましい。（例えば参照特許文献１。）

このような発明の背景となる技術として説明した事項は本発明の背景についての理解のためのものだけであって、この技術分野の当業者に既に知られた技術に属するものとして受け入れられてはならない。

大韓民国特許公開第１０−２０１１−００５５２７９Ａ号明細書

本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、より信頼性の高い防水機能及び冷却性能が確保でき、さらに耐久性及び安定した作動性を確保することができ、従来に比べて部品点数が減少しコンパクトな構成が可能な電動式ウォーターポンプを提供することにある。

このような目的を達成するためになされた本発明による電動式ウォーターポンプは、回転軸（１）と、前記回転軸（１）の外周面に結合され、ポンピングされる冷却水が流動する空間内に回転可能に設置された回転子アセンブリー（３）と、前記回転子アセンブリー（３）を取り囲むように設置され、外部から提供される電気によって前記回転子アセンブリー３を回転させる磁気力を提供する固定子アセンブリー（５）と、前記回転子アセンブリー（３）の外周面に対してギャップを形成するように前記固定子アセンブリー（５）の内側面を形成しながら、前記回転子アセンブリー（３）及び前記回転軸１の後方端部を丸々取り囲んで回転可能に支持する容器状のシーリング缶部（７）と、を含んでなり、冷却水が流入する流入口（３７）、冷却水が流出する流出口（３９）、及びインペラー（９）が回転するポンピング空間（４１）を形成するポンプカバー（４３）と、前記ポンプカバー（４３）に結合されて前記ポンピング空間（４１）を形成し、前記ポンピング空間（４１）とは別に内部にモーターを構成する前記固定子アセンブリー（５）及び回転子アセンブリー（３）が設置されるモーター空間（４５）を形成するボディーカバー（４７）と、前記ボディーカバー（４７）に結合されて前記モーター空間（４５）を形成し、前記モーター空間（４５）とは別に内部にモーターを制御するドライバー（１９）が設置されるドライバー空間（１７）を形成するドライバーケース（４９）と、前記ドライバーケース（４９）を密閉させるドライバーカバー（５１）と、を含んでなり、前記シーリング缶部（７）の前方にはシーリング結合端（３５）が形成され、前記シーリング結合端（３５）は前記ボディーカバー（４７）との間にシーリング材（３３）を介在して前記シーリング缶部（７）の内側と外側を密閉させ、前記ボディーカバー（４７）には、前記シーリング材（３３）の半径方向内側に前記ポンピング空間（４１）と前記回転子アセンブリー（３）が位置する空間の間を連通させる連通孔（５３）が形成され、前記ボディーカバー（４７）には、前記連通孔（５３）の半径方向内側に前記回転軸（１）の前方側を回転可能に支持するフロントベアリング（５５）が装着されることを特徴とする。

本発明は前記シーリング缶部によってより信頼性の高い防水機能及び冷却性能を確保することができ、さらに耐久性及び安定した作動性を確保することができ、従来に比べて部品点数が低減してコンパクトな構成が可能である。

本発明による電動式ウォーターポンプの外形図である。図１のII−II線についての断面図である。図１の電動式ウォーターポンプの固定子アセンブリーを示す斜視図である。図３のIV−IV線についての断面図である。図３の反対方向から見た斜視図である、本発明による電動式ウォーターポンプの他の実施例を示す断面図である。

図１〜図５を参照すれば、本発明の一実施例による電動式ウォーターポンプは、回転軸１と、前記回転軸１の外周面に結合され、ポンピングされる冷却水が流動する空間内に回転可能に設置される回転子アセンブリー３と、前記回転子アセンブリー３を取り囲むように設置され、外部から提供される電気によって前記回転子アセンブリー３を回転させる磁気力を提供する固定子アセンブリー５と、前記回転子アセンブリー３の外周面に対してギャップを形成するように前記固定子アセンブリー５の内側面を形成し、前記回転子アセンブリー３及び前記回転軸１の後方端部を丸々取り囲んで回転可能に支持する容器状のシーリング缶部７とを含んでなる。

すなわち、前記シーリング缶部７は、前記固定子アセンブリー５の一部を成し前記回転子アセンブリー３及び前記回転子アセンブリー３の回転軸１の後方端部の両方を取り囲んで支持することができる容器状に形成されることによって、前記回転子アセンブリー３が位置する前記シーリング缶部７の内側空間に流動する冷却水が前記シーリング缶部７の外側に漏水しないようにする、より確かな防水性能を提供するものである。

前記回転軸１の前方端部には、冷却水をポンピングするためのインペラー９が装着され、前記シーリング缶部７は前記回転軸１のインペラー９が装着された前方端部に向かって開口し、前記回転軸１のインペラー９が装着された反対側の後方端部を取り囲むように密閉した形状に形成される。

前記回転軸１の後方端部にはリアベアリング１１が結合され、前記シーリング缶部７には、前記リアベアリング１１を支持する支持リブ１３が内側に突設し、前記支持リブ１３は前記シーリング缶部７の後方内側面から段差を形成して突出し、前記リアベアリング１１及び回転軸１の後方端部との間に冷却水が流動できる冷却水通路１５を形成するように構成される。

したがって、前記回転軸１の後方端部は、前記シーリング缶部７内で前記支持リブ１３によって支持されるリアベアリング１１によって回転可能に固定され、前記冷却水通路１５によって前記リアベアリング１１及び回転軸１の後方にも冷却水が流動することによりこの部分を冷却するのはもちろんのこと、冷却水の緩衝作用によって前記回転軸１の回転振動による前記支持リブ１３などの支持部の破損を防止し、後述するドライバー空間１７に備えられるドライバー１９を冷却する効果も有する。

前記固定子アセンブリー５は、前記シーリング缶部７の外側に位置する多数のインシュレーター２１、前記インシュレーター２１に巻き付けられたコイル２３、及び前記インシュレーター２１を固定する固定子コア２５を含み、かつ前記シーリング缶部７の外側に前記インシュレーター２１、コイル２３、及び固定子コア２５を固定した状態で、高圧で圧縮射出して前記シーリング缶部７、インシュレーター２１、コイル２３、及び固定子コア２５とともに一体化するＢＭＣ（ＢｕｌｋＭｏｌｄＣｏｍｐｏｕｎｄ）ケース２７を含んでなる。

一方、前記シーリング缶部７は、エンジニアリングプラスチックの一種であるＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ）材質で射出成形される。
すなわち、前記固定子アセンブリー５は、前記シーリング缶部７を一次に射出成形した後、その外側に前記インシュレーター２１、コイル２３、及び固定子コア２５を固定した状態で、低収縮材であるカリウム系を含む複合原料である前記ＢＭＣを二重射出し一体化して形成するものである。

前記のように、二重射出によって前記固定子アセンブリー５を構成すれば、前記固定子アセンブリー５の内部に相異なる材質及び部品の組合せによって発生する可能性のある空気層が存在しない状態で固定子アセンブリーを構成できるので、モーターの効率低下を防止してモーターの性能を向上する効果を得、モーターの均一な性能を保障するのに役立つ。

また、前記ＢＭＣ材質は放熱特性に優れており、前記シーリング缶部７の形状と前記ＰＰＳ材質による完全な防湿及び防水機能と、前記ＢＭＣケース２７による円滑な放熱特性は最終的に電動式ウォーターポンプの作動信頼性を大幅に向上させる。

一方、前記ＢＭＣケース２７の内部には前記回転子アセンブリー３の回転を検出するホールセンサーを備えたホールセンサー基板２９を挿入して一体化することが好ましい。

前記シーリング缶部７の前方端部には半径方向外側に突出して前記ＢＭＣケース２７に挿入され結合力を増強させる係止突条３１が形成され、前記係止突条３１から前方に突出して内周面がシーリング材３３を圧搾支持するようにして、前記シーリング缶部７の内側及び外側を密閉して遮断するシーリング結合端３５が形成される。

したがって、前記シーリング缶部７は、前記係止突条３１によって前記ＢＭＣケース２７とより緊密で堅固に一体化されることになる。

図２を参照すれば、冷却水が流入する流入口３７、冷却水が流出する流出口３９及びインペラー９が回転するポンピング空間４１を形成するポンプカバー４３と、前記ポンプカバー４３に結合されて前記ポンピング空間４１を形成し、前記ポンピング空間４１とは別に内部にモーターを構成する前記固定子アセンブリー５及び回転子アセンブリー３が設置されるモーター空間４５を形成するボディーカバー４７と、前記ボディーカバー４７に結合されて前記モーター空間４５を形成し、前記モーター空間４５とは別に内部にモーターを制御するドライバー１９が設置されるドライバー空間１７を形成するドライバーケース４９と、前記ドライバーケース４９を密閉させるドライバーカバー５１とを含んでなる。

前述したような構造は、前述した先行技術文献の内容と比較し、前記回転子アセンブリー３が位置する空間の冷却水が漏出しないようにするために、回転軸１の後方側でドライバーカバー５１と固定子アセンブリー５の間に設置されるシーリング材３３を除去することができるので、部品点数を低減できるという利点があり、前記シーリング缶部７の形状による防水性能はシーリング材３３によるものというよりは、根本的に優れて安定したことによるものである。

前記シーリング缶部７のシーリング結合端３５は、前記ボディーカバー４７との間に前記シーリング材３３を介在して前記シーリング缶部７の内側と外側を密閉して遮断させるようになっており、前記ボディーカバー４７には前記シーリング材３３の半径方向内側に前記ポンピング空間４１と前記回転子アセンブリー３が位置する空間を互いに連通させる連通孔５３が形成され、前記ボディーカバー４７には、前記連通孔５３の半径方向内側に前記回転軸１の前方側を回転可能に支持するフロントベアリング５５が装着される。

したがって、前記回転軸１は、前部が前記フロントベアリング５５によって前記ボディーカバー４７に支持され、後部が前記リアベアリング１１によって前記シーリング缶部７に支持されて回転するものであり、前記連通孔５３を通じて前記ポンピング空間４１からポンピングされる冷却水の一部が前記シーリング缶部７の内側に流動し、この冷却水は前記シーリング材３３によって前記シーリング缶部７の外側に漏出しないように遮断される構造である。

一方、前記ドライバーケース４９の前方側壁は前記シーリング缶部７の後方側面に密着して設置され、前記ドライバー１９は前記ドライバーケース４９の前方側壁に密着するように設置される。

したがって、前記のような構造において、前記ドライバー１９は前記シーリング缶部７の後方側を流動する冷却水によって、発生熱を効果的に冷却することができる。

一方、図６に示すように、本発明の他の実施例は前記実施例とほぼ同様であるが、ただ、前記ボディーカバー４７が前記ポンプカバー４３に結合して前記ポンピング空間４１を形成し、前記ポンピング空間４１とは別に内部にモーターを構成する前記固定子アセンブリー５及び回転子アセンブリー３が設置されるモーター空間を形成することはもちろんのこと、前記モーターを制御するドライバー１９が設置されるドライバー空間も形成する構造を有し、前記ボディーカバー４７に直ちにドライバーカバー５１が前記ボディーカバー４７の後方端部を密閉するように結合され、前記ドライバー１９から発生する熱を放出するための放熱フィン５７が外側後方に多数突出した構造が異なる。

すなわち、先の実施例に比べ、前記固定子アセンブリー５とドライバー１９が同一空間を使うようにして、ドライバーケースとその結合部のＯリング、ボルトなどが省略されることにより、部品点数の低減、工程減少、重量減少及び原価低減の効果を得ることができる。

前記ドライバーカバー５１は、前方端部が前記ボディーカバー４７の内側に挿入されて前記固定子アセンブリー５を定位置に固定するように形成され、特に前記ドライバー１９は前記放熱フィン５７が形成されたドライバーカバー５１の後方側に密着して設置されるようにして、前記ドライバー１９が前記ドライバーカバー５１によって効果的に冷却されるようにする。

以上、本発明を特定の実施例に基づいて図示して説明したが、特許請求範囲によって定められる本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、本発明を多様に変形及び修正が可能であることは当該技術分野の当業者にとって明らかである。

本発明は、車両エンジンの冷却水を循環させるために装着される電動式ウォーターポンプの分野に適用可能である。

１回転軸
３回転子アセンブリー
５固定子アセンブリー
７シーリング缶部
９インペラー
１１リアベアリング
１３支持リブ
１５冷却水通路
１７ドライバー空間
１９ドライバー
２１インシュレーター
２３コイル
２５固定子コア
２７ＢＭＣケース
２９ホールセンサー基板
３１係止突条
３３シーリング材
３５シーリング結合端
３７流入口
３９流出口
４１ポンピング空間
４３ポンプカバー
４５モーター空間
４７ボディーカバー
４９ドライバーケース
５１ドライバーカバー
５３連通孔
５５フロントベアリング
５７放熱フィン

Claims

回転軸（１）と、
前記回転軸（１）の外周面に結合され、ポンピングされる冷却水が流動する空間内に回転可能に設置された回転子アセンブリー（３）と、
前記回転子アセンブリー（３）を取り囲むように設置され、外部から提供される電気によって前記回転子アセンブリー３を回転させる磁気力を提供する固定子アセンブリー（５）と、
前記回転子アセンブリー（３）の外周面に対してギャップを形成するように前記固定子アセンブリー（５）の内側面を形成しながら、前記回転子アセンブリー（３）及び前記回転軸１の後方端部を丸々取り囲んで回転可能に支持する容器状のシーリング缶部（７）と、
を含んでなり、
冷却水が流入する流入口（３７）、冷却水が流出する流出口（３９）、及びインペラー（９）が回転するポンピング空間（４１）を形成するポンプカバー（４３）と、
前記ポンプカバー（４３）に結合されて前記ポンピング空間（４１）を形成し、前記ポンピング空間（４１）とは別に内部にモーターを構成する前記固定子アセンブリー（５）及び回転子アセンブリー（３）が設置されるモーター空間（４５）を形成するボディーカバー（４７）と、
前記ボディーカバー（４７）に結合されて前記モーター空間（４５）を形成し、前記モーター空間（４５）とは別に内部にモーターを制御するドライバー（１９）が設置されるドライバー空間（１７）を形成するドライバーケース（４９）と、
前記ドライバーケース（４９）を密閉させるドライバーカバー（５１）と、
を含んでなり、
前記シーリング缶部（７）の前方にはシーリング結合端（３５）が形成され、前記シーリング結合端（３５）は前記ボディーカバー（４７）との間にシーリング材（３３）を介在して前記シーリング缶部（７）の内側と外側を密閉させ、
前記ボディーカバー（４７）には、前記シーリング材（３３）の半径方向内側に前記ポンピング空間（４１）と前記回転子アセンブリー（３）が位置する空間の間を連通させる連通孔（５３）が形成され、
前記ボディーカバー（４７）には、前記連通孔（５３）の半径方向内側に前記回転軸（１）の前方側を回転可能に支持するフロントベアリング（５５）が装着されることを特徴とする電動式ウォーターポンプ。
前記回転軸（１）の前方端部には冷却水をポンピングするためのインペラー（９）が装着され、
前記シーリング缶部（７）は前記回転軸１のインペラー（９）が装着された前方端部に向かって開口し、前記回転軸（１）のインペラー（９）が装着された反対側の後方端部を取り囲むように密閉形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電動式ウォーターポンプ。
前記回転軸（１）の後方端部にはリアベアリング（１１）が結合され、
前記シーリング缶部（７）には前記リアベアリング（１１）を支持する支持リブ（１３）が内側に突設され、
前記支持リブ（１３）は前記シーリング缶部（７）の後方内側面から段差を形成しながら突出して、前記リアベアリング（１１）及び回転軸１の後方端部との間に冷却水が流動することができる冷却水通路（１５）を形成するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電動式ウォーターポンプ。
前記固定子アセンブリー（５）は、
前記シーリング缶部（７）の外側に位置する多数のインシュレーター（２１）、前記インシュレーター（２１）に巻き付けられたコイル（２３）、及び前記インシュレーター（２１）を固定する固定子コア（２５）を含み、
前記シーリング缶部（７）の外側に前記インシュレーター（２１）、コイル（２３）、及び固定子コア（２５）を固定した状態で、高圧で圧縮射出されて、前記シーリング缶部（７）、インシュレーター（２１）、コイル（２３）、及び固定子コア（２５）とともに一体化されるＢＭＣ（ＢｕｌｋＭｏｌｄＣｏｍｐｏｕｎｄ）ケースを含んでなることを特徴とする請求項１に記載の電動式ウォーターポンプ。
前記ＢＭＣケース（２７）の内部には、前記回転子アセンブリー（３）の回転を検出するホールセンサーを備えたホールセンサー基板（２９）が挿入されて一体化されることを特徴とする請求項４に記載の電動式ウォーターポンプ。
前記シーリング缶部（７）はＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ）材質からなることを特徴とする請求項４に記載の電動式ウォーターポンプ。
前記シーリング缶部（７）の前方端部には、半径方向外側に突出して前記ＢＭＣケース（２７）に挿入されて結合力を強化させる係止突条（３１）が形成され、
前記係止突条（３１）から前方側に突出して、内周面がシーリング材（３３）を圧搾支持するようにして前記シーリング缶部（７）の内側及び外側を密閉して遮断するシーリング結合端（３５）が形成されることを特徴とする請求項４に記載の電動式ウォーターポンプ。
前記ドライバーケース（４９）の前方側壁は前記シーリング缶部（７）の後方側面に密着して設置され、
前記ドライバー（１９）は前記ドライバーケース（４９）の前方側壁に密着して設置されることを特徴とする請求項１に記載の電動式ウォーターポンプ。
冷却水が流入する流入口（３７）、冷却水が流出する流出口（３９）、及びインペラー（９）が回転するポンピング空間（４１）を形成するポンプカバー（４３）と、
前記ポンプカバー（４３）に結合されて前記ポンピング空間（４１）を形成し、前記ポンピング空間（４１）とは別に内部にモーターを構成する前記固定子アセンブリー（５）及び回転子アセンブリー（３）が設置されるモーター空間（４５）及び前記モーターを制御するドライバー（１９）が設置されるドライバー空間（１７）を形成するボディーカバー（４７）と、
前記ボディーカバー（４７）の後方端部を密閉するように結合され、前記ドライバー（１９）から発生する熱を放出するための放熱フィン（５７）が外側後方に多数突設されたドライバーカバー（５１）と、
を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の電動式ウォーターポンプ。
前記ドライバーカバー（５１）は、前方端部が前記ボディーカバー（４７）の内側に挿入されて前記固定子アセンブリー（５）を固定するように形成され、
前記ドライバー（１９）は前記放熱フィン（５７）が形成されたドライバーカバー（５１）の後方側に密着して設置されることを特徴とする請求項９に記載の電動式ウォーターポンプ。