KR101457816B1

KR101457816B1 - Electric water pump

Info

Publication number: KR101457816B1
Application number: KR20130118289A
Authority: KR
Inventors: 박종원; 이태훈; 김범기
Original assignee: 지엠비코리아 주식회사
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2013-10-04
Publication date: 2014-11-03

Abstract

The present invention can reduce vibration and noise, and solve a problem of a power loss or a damage by applying the tendency of enlargement and high-speed to change a structure of two points rotation support structure of a conventional shaft through a pump bush, a rotor bush, and a shaft bush and to support the shaft axially. In particular, the present invention relates to an electric water pump capable of maximizing a lubricating action to secure a long life and reliability by improving the lubricity of cooling water through a cooling water flowing groove of a sealing can, a lubrication projection of the shaft bush, and a lubrication groove and by reducing heat of a friction surface or a damage which may occur during the shaft bush supports to rotate the lower end of the shaft.

Description

Electric water pump {ELECTRIC WATER PUMP}

본 발명은 자동차 엔진을 냉각하기 위한 냉각수를 순환시키는 전동식 워터 펌프에 관한 것이다.
The present invention relates to an electric water pump for circulating cooling water for cooling an automobile engine.

일반적으로 자동차 엔진에 구비되는 냉각시스템은 엔진의 전 가동 영역에서 적정 작동 온도를 유지시켜 줄 수 있도록 하는 것으로서, 이는 혼합기의 연소과정에서 발생하는 최대 온도인 약 2,500℃의 고열로부터 엔진의 실린더 블록과 헤드 및 피스톤 등의 주요 부품에 대한 열해를 방지하기 위함이다.Generally, a cooling system provided in an automobile engine is capable of maintaining an appropriate operating temperature in the entire operating range of the engine. This is because the high temperature of the maximum temperature occurring in the combustion process of the mixer, And to prevent deterioration of the main parts such as the head and the piston.

이러한 엔진의 냉각계통에는 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 펌핑하여 엔진의 자켓으로 공급하는 워터 펌프가 적용된다. 워터 펌프는 크게 기계식 워터 펌프와 전동식 워터 펌프가 있는데, 엔진 냉각을 최적인 상태에서 컨트롤하는 것이 가능하고, 엔진 부하를 경감시킬 수 있으며, 엔진 주위의 구조를 간소화하면서 차량 전체의 연비를 향상시키는 전동식 워터 펌프가 현재 널리 사용되고 있다.In the cooling system of such an engine, a water pump for pumping cooling water cooled in the radiator and supplying it to the jacket of the engine is applied. The water pump is largely composed of a mechanical water pump and an electric water pump. It is possible to control the engine cooling in an optimal state, to reduce the engine load, to improve the fuel efficiency of the entire vehicle while simplifying the structure around the engine, Water pumps are now widely used.

상기 전동식 워터 펌프의 경우에는 전원의 공급에 의해 작동하는 전동 모터의 종류나 배치에 따라 다르지만 임펠러의 회전력을 전동 모터로부터 전달받는다.In the case of the electric water pump, the rotational force of the impeller is transmitted from the electric motor although it varies depending on the type and arrangement of the electric motor operated by the supply of the electric power.

구조적으로 전동식 워터 펌프는 냉각수가 유입되는 유입구 및 배출되는 배출구가 형성되고, 내부에 임펠러가 회전 가능하게 구비되어 상기 냉각수를 펌핑하는 임펠러케이스와, 상기 임펠러케이스의 하부에 결합되고 내부에 전동 모터가 구비되어 상기 임펠러를 회전시키는 모터케이스를 포함하여 이루어진다.The electric water pump structurally includes an impeller case formed with an inlet for discharging cooling water and an outlet for discharging the cooling water and having an impeller rotatably disposed therein to pump the cooling water, an electric motor coupled to the lower portion of the impeller case, And a motor case for rotating the impeller.

이때 상기 전동 모터는 DC모터 또는 BLDC모터를 사용하는데, DC모터는 BLDC모터에 비하여 부피가 커지고, 내부로 냉각수가 침습하는 것을 방지하는 별도의 실링이나 바이패스 라인 등이 필요하다는 단점이 있어 콤팩트하면서 최적화된 구성이 가능한 BLDC모터가 주를 이룬다.At this time, the electric motor uses a DC motor or a BLDC motor. However, since the DC motor has a bulky volume as compared with the BLDC motor, a separate sealing or bypass line for preventing the cooling water from invading the inside of the DC motor is required. BLDC motors with optimized configurations are dominant.

BLDC모터를 사용하는 전동식 워터 펌프는 회전축, 로터 및 임펠러의 결합 및 회전방식에 따라 크게 2가지 구조를 가지는데, 첫째로 도 1에 도시된 바와 같이 모터케이스(10) 내부 중앙에 샤프트(20)의 하단을 고정하고, 스테이터(30) 및 로터(40)를 설치하되 상기 로터(40)를 임펠러(50)와 함께 인서트 사출성형하여 상기 샤프트(20)에 회전 가능하게 삽입시켜 상기 로터(40)의 회전으로 임펠러(50)가 회전하도록 구성한다. 이때, 샤프트(20)의 상단에는 임펠러(50)가 상방으로 축방향 이동되지 않도록 이탈방지링(60)이 결합된다. 즉, 샤프트(20)는 고정된 상태로 로터(40) 및 임펠러(50)가 일체화되어 회전하는 방식이다.The electric water pump using the BLDC motor has two structures according to the combination and rotation of the rotating shaft, the rotor and the impeller. First, as shown in FIG. 1, the shaft 20 is disposed at the center of the motor case 10, The stator 30 and the rotor 40 are installed and the rotor 40 is insert injection-molded together with the impeller 50 so as to be rotatably inserted into the shaft 20, So that the impeller 50 is rotated. At this time, a separation preventing ring 60 is coupled to the upper end of the shaft 20 so that the impeller 50 is not moved upward in the axial direction. That is, the shaft 20 rotates integrally with the rotor 40 and the impeller 50 in a fixed state.

그러나, 상기 샤프트(20) 고정방식의 경우 고정된 샤프트(20)에 로터(40) 및 임펠러(50) 일체형 인서트 사출물이 삽입되어 회전하므로 상기 샤프트(20)의 외주면과 맞닿는 내경면이 고속 회전에 따라 열화되어 흠집이 나거나 훼손되기 쉽고, 열팽창에 의해 회전중심이 미세하게 틀어져 동력손실 및 정량펌핑의 어려움이 있다. 이를 해결하고자 특허문헌 1과 같이 로터(40) 및 임펠러(50) 일체형 인서트 사출물의 내경면에 회전 지지용 부시(70)를 인서트로 하여 2차로 인서트 사출성형하기도 한다. 다만, 상기 샤프트(20) 고정방식의 경우 또 다른 문제점으로 샤프트(20)의 하단만이 고정된 상태이고, 상단은 자유단 상태이므로 샤프트(20)의 견고한 고정에는 문제가 있다. 즉, 소형 및 어느 정도의 고속회전에서는 큰 문제가 없지만 점차 대형 용량의 펌핌을 위해 대형화 및 초고속 회전화되는 추세에서는 샤프트(20)의 자유단에 진동이 발생하고, 그에 따른 동력손실 및 정량펌핌의 어려움은 상존할 수밖에 없다는 것이다.However, in the case of fixing the shaft 20, since the integrated insert insert of the rotor 40 and the impeller 50 is inserted and rotated in the fixed shaft 20, the inner surface contacting the outer circumferential surface of the shaft 20 is rotated at a high speed It is liable to be deteriorated to be scratched or damaged, and the rotation center is finely twisted due to thermal expansion, so that power loss and quantitative pumping are difficult. In order to solve this problem, as shown in Patent Document 1, the rotor 40 and the impeller 50 may be injection-molded by secondary insert injection molding using the rotary support bush 70 as an insert on the inner surface of the insert insert. However, in the case of fixing the shaft 20, another problem is that only the lower end of the shaft 20 is fixed, and the upper end is in a free end state, so that there is a problem in firmly fixing the shaft 20. That is, there is no great problem in a small size and a high speed rotation of a certain degree. However, in the trend of increasing the size and the speed of high speed dialing for the large capacity pumping, vibration occurs at the free end of the shaft 20, The difficulty is that there is no choice.

그에 따라, 두번째로 특허문헌 2와 같이 샤프트의 지지를 2점식으로 해야 한다는 것과, 2점식 샤프트 지지의 경우 샤프트에 로터 및 임펠러를 고정 결합하고 샤프트, 로터 및 임펠러가 한 몸체로서 회전할 수밖에 없다. 이 경우 샤프트는 상부 베어링 및 하부 베어링으로 한 쌍의 회전 베어링을 통해 회전 지지된다. 상기 회전 베어링은 보통 볼베어링을 사용하는데, 샤프트의 회전지지는 문제가 없지만, 추력에 의한 축방향 지지에 문제가 있다. 즉, 샤프트가 회전하면서 임펠러방향으로 추력이 발생하여 축방향 이동력이 발생하는데, 물론 샤프트가 회전베어링에 압입되어 있지만, 오랜 사용으로 인해 회전베어링의 볼의 마모가 심해지거나 샤프트의 압입력이 약해져 축방향 이동이 발생하는 문제가 있다.
Accordingly, secondly, as in Patent Document 2, the support of the shaft is required to be two-point type, and in the case of the two-point shaft support, the rotor and the impeller are fixedly coupled to the shaft and the shaft, the rotor and the impeller are forced to rotate as one body. In this case, the shaft is rotatably supported by the upper bearing and the lower bearing through a pair of rotating bearings. The rotary bearing usually uses ball bearings. The rotary support of the shaft is not problematic, but there is a problem in axial support by thrust. That is, as the shaft rotates, a thrust is generated in the direction of the impeller to generate an axial movement force. Of course, although the shaft is press-fitted into the rotation bearing, the wear of the ball of the rotation bearing is worsened due to long use, There is a problem that axial movement occurs.

한국공개특허공보 10-2012-0117416(공개일 2012.10.24)Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0117416 (Publication date October 24, 2012) 유럽등록특허공보 EP1361368B1(공고 및 등록일 2007.01.17)European Registered Patent Publication EP1361368B1 (Announcement and registration date Jan. 17, 2007)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 대형화 및 초고속화되는 추세를 반영하여 종래 샤프트의 2점식 회전 지지구조를 변경함으로써 샤프트의 축방향 지지를 이루어내고, 냉각수의 윤활성을 향상시켜 샤프트 하단의 회전 지지시 발생하는 마찰면의 열해나 손상을 저감시키고, 윤활작용을 극대화할 수 있는 전동식 워터 펌프를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention, which has been devised in order to solve the above problems, to provide a shaft supporting structure for a shaft by changing a conventional two- Which is capable of reducing the heat dissipation or damage of the friction surface which is generated when the lower end of the shaft is rotated and supported, and maximizing the lubricating action.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전동식 워터 펌프는, 냉각수가 유입되는 유입구 및 배출되는 배출구가 형성된 임펠러커버와, 상기 임펠러커버와 형합되도록 상기 임펠러커버의 하부에 고정 결합되고, 중앙에 샤프트홀이 관통 형성된 펌프바디와, 상기 펌프바디의 하부에 고정 결합되는 모터케이스와, 상방이 개방된 용기 형상이고, 상단이 상기 펌프바디의 하부에 고정 결합되도록 상기 모터케이스의 내부에 설치되며, 내측부의 로터부와 외측부의 스테이터부로 상기 모터케이스의 내부를 구획하는 실링캔과, 상기 임펠러커버와 펌프바디 사이에 회전가능하게 설치되어 상기 유입구로부터 상기 배출구를 향해 냉각수를 펌핑하는 임펠러와, 하단이 상기 실링캔의 중앙 하부에 회전 가능하게 지지되고, 상단이 상기 펌프바디의 샤프트홀을 관통하여 상기 임펠러에 고정 결합된 샤프트와, 상기 실링캔의 외측부인 상기 모터케이스의 스테이터부에 고정 설치된 스테이터와, 상기 실링캔의 내측부인 상기 모터케이스의 로터부에 상기 스테이터의 내경방향으로 상기 샤프트의 하부에 고정 결합된 로터와, 상기 펌프바디의 샤프트홀 하부에 고정 결합되어 상기 샤프트의 회전을 지지하는 원통 형상의 펌프부시와, 상기 샤프트의 상방으로 관통 삽입된 후 하단이 상기 샤프트의 외주단차에 걸림 고정되어 상기 샤프트와 함께 회전하고, 상면이 상기 펌프부시의 하면과 접촉하여 상기 샤프트가 축방향 이동되지 않도록 지지하는 환형의 로터부시와, 상기 실링캔의 중앙 하부에 고정 결합되어 상기 샤프트의 하단 외주면을 회전 지지하는 샤프트부시를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, an electric water pump according to the present invention includes: an impeller cover having an inlet port through which cooling water flows and an outlet port through which the cooling water flows; and an impeller cover fixedly coupled to a lower portion of the impeller cover, A motor case fixedly coupled to a lower portion of the pump body and having a container shape with an open top and an upper end fixedly coupled to a lower portion of the pump body, An impeller for pumping cooling water from the inlet port to the outlet port so as to be rotatable between the impeller cover and the pump body; And an upper end of the shaft is rotatably supported at a center lower portion of the sealing can, A stator fixed to the stator portion of the motor case, which is an outer portion of the sealing can, and a stator fixed to the rotor portion of the motor case, which is an inner portion of the sealing can, A cylindrical pump bushing fixedly coupled to a lower portion of the shaft hole of the pump body to support the rotation of the shaft, and a lower end of the pump bushing inserted through the shaft, An annular rotor bushing fixed to the stepped portion to rotate together with the shaft and to support an upper surface of the pump bushing in contact with a lower surface of the pump bushing to prevent the shaft from being axially moved; And a shaft bush for rotatably supporting the outer peripheral surface of the lower end of the shaft.

또한, 상기 실링캔은, 하부 중앙에 단차지게 축경된 축경부가 형성되고, 상기 축경부의 상단 단차면으로부터 상기 축경부의 바닥면까지 연통되도록 복수의 냉각수유동홈이 방사상으로 형성되고, 상기 샤프트부시는, 상기 실링캔의 축경부 내부에 삽입되어 고정 설치되고, 하단에 둘레를 따라 교호적으로 윤활돌기가 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.A plurality of cooling water flow grooves are radially formed so as to communicate from an upper end stepped surface of the reduced diameter portion to a bottom surface of the reduced diameter portion, Is characterized in that the sealing can is inserted and fixed inside the reduced diameter portion of the sealing can, and a lubricating protrusion is alternately protruded along the circumference at the lower end.

또한, 상기 샤프트부시는, 내주면에 상단에서 하단까지 냉각수가 지나가는 윤활홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
Further, the shaft bush has an inner circumferential surface formed with a lubricant groove through which cooling water passes from an upper end to a lower end.

본 발명에 따른 전동식 워터 펌프는, 대형화 및 초고속화되는 추세를 반영하여 종래 샤프트의 2점식 회전 지지구조를 펌프부시, 로터부시 및 샤프트부시를 통해 구조변경함으로써 샤프트의 축방향 지지를 이루어낼 수 있어 진동 및 소음의 저감은 물론 동력손실이나 파손의 문제를 해결할 수 있다.The electric water pump according to the present invention can achieve axial support of the shaft by changing the structure of the conventional two-point rotary support structure of the shaft through the pump bush, the rotor bush, and the shaft bush, reflecting the tendency to increase in size and super- It is possible to solve the problem of power loss or breakage as well as vibration and noise reduction.

특히 실링캔의 냉각수유동홈 및 샤프트부시의 윤활돌기와 윤활홈을 통해 냉각수의 윤활성을 향상시켜 샤프트부시에 의한 샤프트 하단의 회전 지지시 발생하는 마찰면의 열해나 손상을 저감시키고, 윤활작용을 극대화하여 장수명과 함께 신뢰성을 담보할 수 있다.
Especially, the cooling water flow groove of the sealing can and the lubrication projection of the shaft bush and the lubricating groove improve the lubrication of the cooling water, thereby reducing the heat dissipation and the damage of the friction surface which occurs when the shaft bush rotates and supports the lower shaft, Reliability can be ensured with long life.

도 1은 종래 기술에 따른 전동식 워터 펌프를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 전동식 워터 펌프의 일 실시예를 도시한 단면도이며,
도 3은 도 2의 실시예에서 샤프트의 2점식 회전 및 축방향 지지를 도시한 요부 단면도이고,
도 4는 도 3의 실시예의 분해 사시도이며,
도 5는 도 4의 실시예 중 실링캔의 평면도이고,
도 6은 도 3의 실시예의 A-A'선 바라본 단면도이며,
도 7은 도 4의 실시예 중 샤프트부시를 확대 도시한 사시도이고,
도 8은 도 3의 실시예에서 실링캔 및 샤프트부시가 결합된 상태를 기준으로 냉각수의 유동과정을 도시한 요부 절개사시도이며,
도 9는 도 3의 실시예에서 냉각수의 유동과정을 도시한 요부 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an electric water pump according to the prior art,
2 is a cross-sectional view showing an embodiment of an electric water pump according to the present invention,
Figure 3 is a cross-sectional view of the main portion showing the two-point rotation and axial support of the shaft in the embodiment of Figure 2,
Figure 4 is an exploded perspective view of the embodiment of Figure 3,
Fig. 5 is a plan view of the sealing can in the embodiment of Fig. 4,
6 is a cross-sectional view taken along line A-A 'of FIG. 3,
7 is an enlarged perspective view of the shaft bush in the embodiment of FIG. 4,
FIG. 8 is a cut-away perspective view showing the flow of cooling water on the basis of a state in which the sealing can and the shaft bush are coupled in the embodiment of FIG. 3,
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the flow of the cooling water in the embodiment of FIG. 3; FIG.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 전동식 워터 펌프에 관한 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the electric water pump according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 전동식 워터 펌프는 도 2 내지 9에 도시된 바와 같이 임펠러커버(110), 펌프바디(120), 모터케이스(130), 실링캔(140), 임펠러(150), 샤프트(160), 스테이터(170), 로터(180), 펌프부시(190), 로터부시(200) 및 샤프트부시(210)를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 실링캔(140)은 축경부(141), 단차면(142), 바닥면(143) 및 냉각수유동홈(144)이 형성되고, 상기 샤프트부시(210)는 윤활돌기(211) 및 윤활홈(212)이 형성될 수 있다.2 to 9, the electric water pump according to the present invention includes an impeller cover 110, a pump body 120, a motor case 130, a sealing can 140, an impeller 150, a shaft 160, A stator 170, a rotor 180, a pump bushing 190, a rotor bushing 200, and a shaft bushing 210. The shaft 140 is formed with a reduced diameter portion 141, a stepped surface 142, a bottom surface 143 and a cooling water flow groove 144. The shaft bushing 210 includes a lubrication protrusion 211, A lubricating groove 212 may be formed.

임펠러커버(110) 및 모터케이스(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전동식 워터 펌프의 외관이고, 상기 임펠러커버(110)와 모터케이스(130) 사이에 펌프바디(120)가 개재되어 상부의 임펠러(140)측과 하부의 스테이터(160) 및 로터(170)로 구성된 모터측으로 구분한다. 이러한 임펠러커버(110) 및 모터케이스(130)의 내부에 후술할 각종 구성요소가 취부 및 결합된다.2, the impeller cover 110 and the motor case 130 are an outer appearance of the electric water pump according to the present invention, and a pump body 120 is interposed between the impeller cover 110 and the motor case 130 And is divided into an upper side of the impeller 140 and a lower side of the motor 160 including the stator 160 and the rotor 170. Various components to be described later are attached and coupled to the inside of the impeller cover 110 and the motor case 130.

도 2에 도시된 바와 같이 임펠러커버(110)는 냉각수가 유입되는 유입구(111) 및 배출되는 배출구(112)가 형성된다. 그리고, 펌프바디(120)는 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 상기 임펠러커버(110)와 형합되도록 상기 임펠러커버(110)의 하부에 고정 결합되고, 중앙에 샤프트홀(111)이 관통 형성된다. 또한, 모터케이스(130)는 상기 펌프바디(120)의 하부에 고정 결합된다. 상기 임펠러커버(110), 펌프바디(120) 및 모터케이스(130)는 순차적으로 결합되며, 상호 간 오링 등을 통해 실링되어 있다. 상기 임펠러커버(110)와 펌프바디(120) 사이에는 후술할 임펠러(150)가 설치되고, 펌프바디(120)와 모터케이스(130) 사이에는 실링캔(140)이 설치되어 상기 모터케이스(130)의 내부를 로터부(131)와 스테이터부(132)로 구획한다. 즉, 모터케이스(130)의 스테이터부(132)에 후술하는 스테이터(170)가 설치되고, 모터케이스(130)의 로터부(131)에 후술하는 로터(180)가 설치되며, 상기 임펠러(150) 및 로터(180)는 후술할 샤프트(160)를 통해 상하로 연결 및 결합되어 임펠러(150), 로터(180) 및 샤프트(160)가 함께 회전하게 된다.As shown in FIG. 2, the impeller cover 110 is formed with an inlet 111 through which cooling water flows and an outlet 112 through which the cooling water is discharged. 2 to 4, the pump body 120 is fixedly coupled to the lower portion of the impeller cover 110 so as to be fitted with the impeller cover 110, and a shaft hole 111 is formed at the center thereof . The motor case 130 is fixedly coupled to the lower portion of the pump body 120. The impeller cover 110, the pump body 120, and the motor case 130 are sequentially connected to each other and are sealed through an O-ring or the like. An impeller 150 to be described later is installed between the impeller cover 110 and the pump body 120. A sealing can 140 is provided between the pump body 120 and the motor case 130 to prevent the motor case 130 Is divided into a rotor portion 131 and a stator portion 132. [ That is, a stator 170 to be described later is installed in the stator portion 132 of the motor case 130 and a rotor 180 to be described later is installed in the rotor portion 131 of the motor case 130. The impeller 150 And the rotor 180 are vertically connected and coupled through a shaft 160 to be described later so that the impeller 150, the rotor 180, and the shaft 160 rotate together.

실링캔(140)은 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 상방이 개방된 용기 형상이고, 상단이 상기 펌프바디(120)의 하부에 고정 결합되도록 상기 모터케이스(130)의 내부에 설치되며, 내측부의 로터부(131)와 외측부(132)의 스테이터부(132)로 상기 모터케이스(130)의 내부를 구획한다. 실링캔(140)은 명칭 그대로 캔 형상의 실링재로서, 모터케이스(130)를 로터부(131)와 스테이터부(132)로 구획함으로써 양 구간을 실링한다. 실링캔(140)의 내측부인 모터케이스(130)의 로터부(131)에는 펌프바디(120)의 샤프트홀(111)을 통해 냉각수가 유입되지만, 실링캔(140)의 외측부인 모터케이스(130)의 스테이터부(131)로는 실링캔(140)의 실링에 의해 냉각수의 유입을 차단하는 것이다. 상기와 같이 실링캔(140)의 내부로 냉각수가 유입됨으로써 실링캔(140)의 내부에서 회전하는 샤프트(160)의 마찰면으로 유입된 냉각수가 침습하여 마찰면의 열해를 방지하고 윤활작용에 기여하도록 한다.2 to 4, the sealing can 140 is installed in the interior of the motor case 130 such that the upper end of the sealing can 140 is fixedly coupled to the lower portion of the pump body 120, The inside of the motor case 130 is partitioned by the stator portion 132 of the outer side portion 132 and the rotor portion 131 of the motor case 130. [ The sealing can 140 is a sealing member in the form of a can with the name as it is, and the motor case 130 is divided into the rotor portion 131 and the stator portion 132 to seal both sections. The cooling water flows into the rotor portion 131 of the motor case 130 which is the inner side of the sealing can 140 through the shaft hole 111 of the pump body 120. However, The sealing of the sealing can 140 prevents the flow of the cooling water. As described above, the cooling water flows into the sealing can 140 to cool the cooling water flowing into the friction surface of the shaft 160 rotating in the sealing can 140, thereby preventing the friction surface from being damaged and contributing to the lubricating action .

임펠러(150)는 상기 임펠러커버(110)와 펌프바디(120) 사이에 회전가능하게 설치되어 상기 유입구(111)로부터 상기 배출구(112)를 향해 냉각수를 펌핑한다. 이러한 임펠러(150)를 회전시키기 위하여 샤프트(160)가 설치된다.The impeller 150 is rotatably installed between the impeller cover 110 and the pump body 120 to pump the cooling water from the inlet 111 to the outlet 112. A shaft 160 is provided to rotate the impeller 150.

샤프트(160)는 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 하단이 상기 실링캔(140)의 중앙 하부에 회전 가능하게 지지되고, 상단이 상기 펌프바디(120)의 샤프트홀(121)을 관통하여 상기 임펠러(150)에 고정 결합된다. 샤프트(160)의 하단은 실링캔(140)의 중앙 하부에 회전 가능하게 지지되는데, 후술하는 샤프트부시(210)가 상기 실링캔(140)의 중앙 하부에 설치되어 상기 샤프트(160)의 하단 외주면을 회전 지지하게 된다. 샤프트(160)의 상단은 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 펌프바디(120)의 샤프트홀(121)을 관통하여 임펠러(150)에 고정 결합되며, 그에 따라 샤프트(160)와 임펠러(150)는 함께 회전한다. 샤프트(160)의 상단이 임펠러(150)에 압입 고정될 수도 있고, 이탈방지링(미도시)을 통하여 걸림 고정될 수도 있으며, 어떠한 고정방식이든 샤프트(160)의 상단에 임펠러(150)가 고정 결합되어 함께 회전할 수 있으면 족하다.2 to 4, the lower end of the shaft 160 is rotatably supported at a lower center of the sealing can 140, and an upper end of the shaft 160 passes through a shaft hole 121 of the pump body 120, And is fixedly coupled to the impeller 150. A lower end of the shaft 160 is rotatably supported at a lower center of the sealing can 140. A shaft bush 210 to be described later is installed at a lower center of the sealing can 140, As shown in Fig. The upper end of the shaft 160 is fixedly coupled to the impeller 150 through the shaft hole 121 of the pump body 120 as shown in FIGS. 3 and 4. Thus, the shaft 160 and the impeller 150, Rotate together. The upper end of the shaft 160 may be press-fit into the impeller 150 or may be secured through a release-preventing ring (not shown), and the impeller 150 may be fixed to the upper end of the shaft 160 It is enough if it can be combined and rotated together.

스테이터(170)는 도 2에 도시된 바와 같이 후술하는 로터(180)와 함께 BLDC모터를 구성하고, 상기 실링캔(140)의 외측부인 상기 모터케이스(130)의 스테이터부(132)에 고정 설치된다. 명칭 그대로 스테이터(170)는 고정자로서 권선이고, 후술할 로터(180)는 회전자로서 자석이다. 도면상 도시되지 않았으나 제어기판(미도시)의 전기적 신호에 따라 스테이터(170)에 회전자계가 형성되어 후술할 로터(180)를 회전시키게 되는 것이다.The stator 170 includes a rotor 180 to be described later and constitutes a BLDC motor and is fixed to the stator part 132 of the motor case 130 on the outer side of the sealing can 140 do. As the name implies, the stator 170 is a coil as a stator, and the rotor 180 to be described later is a magnet as a rotor. Although not shown in the drawing, a rotating system is formed in the stator 170 according to an electrical signal of a control board (not shown) to rotate the rotor 180, which will be described later.

로터(180)는 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 상기 실링캔(140)의 내측부인 상기 모터케이스(130)의 로터부(131)에 상기 스테이터(170)의 내경방향으로 상기 샤프트(160)의 하부에 고정 결합된다. 상기 샤프트(160)와 로터(180)는 인서트 사출성형에 의해 일체로 제작될 수 있고, 사출성형된 로터(180)를 샤프트(160)에 압입이나 기타 다른 고정방식을 통하여 고정할 수도 있다. 어떠한 고정방식이든 상기 로터(180)와 샤프트(160)는 함께 회전 가능하게 고정 결합된다. 따라서, 상술한 바와 같이 샤프트(160)와 임펠러(150)는 물론 로터(180) 역시 하나의 몸체로서 고정 결합되어 함께 회전하게 되고, 스테이터(170)의 회전자계를 통해 로터(180)가 회전하면 샤프트(160) 및 임펠러(150)가 회전하게 되는 것이다.2 to 4, the rotor 180 rotatably supports the shaft 160 in the inner diameter direction of the stator 170 to the rotor portion 131 of the motor case 130, which is an inner portion of the sealing can 140, As shown in Fig. The shaft 160 and the rotor 180 may be integrally formed by insert injection molding and the injection molded rotor 180 may be fixed to the shaft 160 by press fitting or other fixing methods. The rotor (180) and the shaft (160) are rotatably fixed together in any fixed manner. Accordingly, as described above, the shaft 180 and the impeller 150 as well as the rotor 180 are also fixedly coupled together as a single body, and are rotated together. When the rotor 180 rotates through the rotor system of the stator 170 The shaft 160 and the impeller 150 rotate.

펌프부시(190)는 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 원통 형상으로 상기 펌프바디(120)의 샤프트홀(121) 하부에 고정 결합되어 상기 샤프트(160)의 회전을 지지한다. 상기 펌프부시(190)는 카본(carbon) 재질로서 펌프바디(120)의 샤트홀(121) 하부에 고정 결합되는데, 상기 펌프바디(120)에 미리 고정 결합되어 조립시 제공된다. 이러한 펌프부시(190)는 후술할 로터부시(200)와의 관계에서 축방향 지지 기능도 함께 수행하게 된다.The pump bush 190 is fixedly coupled to the lower portion of the shaft hole 121 of the pump body 120 in a cylindrical shape as shown in FIGS. 2 to 4 to support the rotation of the shaft 160. The pump bushing 190 is made of carbon and is fixedly coupled to the lower portion of the hole 121 of the pump body 120. The pump bushing 190 is fixedly coupled to the pump body 120 and assembled. Such a pump bushing 190 also performs an axial support function in relation to the rotor bushing 200 to be described later.

로터부시(200)는 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 환형으로 상기 샤프트(160)의 상방으로 관통 삽입된 후 하단이 상기 샤프트(160)의 외주단차(161)에 걸림 고정되어 상기 샤프트(160)와 함께 회전하고, 상면이 상기 펌프부시(190)의 하면과 접촉하여 상기 샤프트(160)가 축방향 이동되지 않도록 지지한다. 펌프바디(120)에 고정된 펌프부시(190)에 대하여 샤프트(160)가 추력에 의해 축방향 이동하려는 힘이 발생하더라도 로터부시(200)가 샤프트(160)에 고정 결합되어 있으므로 로터부시(200)의 상면이 상기 펌프부시(190)의 하면과 접촉하여 회전하므로 샤프트(160)의 축방향 이동을 저지할 수 있는 것이다.2 to 4, the rotor bush 200 is inserted through the shaft 160 in an annular shape as shown in FIGS. 2 to 4. The lower end of the rotor bush 200 is engaged with the outer step 161 of the shaft 160, And the upper surface thereof contacts the lower surface of the pump bushing 190 to support the shaft 160 such that the shaft 160 is not moved in the axial direction. Since the rotor bushing 200 is fixedly coupled to the shaft 160 even if a force that causes the shaft 160 to move in the axial direction by the thrust occurs with respect to the pump bushing 190 fixed to the pump body 120, Is rotated in contact with the lower surface of the pump bushing 190, so that the axial movement of the shaft 160 can be prevented.

샤프트부시(210)는 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 상기 실링캔(140)의 중앙 하부에 고정 결합되어 상기 샤프트(160)의 하단 외주면을 회전 지지한다. 샤프트부시(210) 역시 상술한 펌프부시(190)와 마찬가지로 주로 카본(carbon) 재질을 사용할 수 있고, 이러한 샤프트부시(210)에 샤프트(160)의 하단이 삽입되어 상기 샤프트(160)의 하단 외주면을 회전 지지할 수 있다.The shaft bush 210 is fixedly coupled to the lower center of the sealing can 140 as shown in FIGS. 2 to 4, and rotatably supports the lower outer peripheral surface of the shaft 160. The lower end of the shaft 160 is inserted into the shaft bush 210 and the lower end of the lower end of the shaft 160 is inserted into the shaft bushing 210. [ Can be rotatably supported.

한편, 샤프트부시(210)의 재질을 가공이 어렵고, 고가인 카본 대신에 합성수지재로 사용하고자 하는 움직임이 있으며, 최근 전동식 워터펌프의 출력상승에 기인하여 샤프트(160)의 회전이 초고속화되는 추세이다. 그에 따라, 합성수지재의 샤프트부시(210)와 샤프트(160)의 하단 외주면 사이에 엄청난 마찰열로 인해 열해가 발생하여 샤프트부시(210)가 샤프트(160)의 하단 외주면에 눌러붙어 샤프트(160)의 회전을 방해하기도 한다. 이러한 샤프트부시(210)와 샤프트(160)의 하단 외주면 사이에 발생하는 열해를 방지하도록 냉각수의 흐름을 유도하여 냉각효율을 높이고, 윤활작용을 상승시키고자 한다.On the other hand, there is a tendency that the material of the shaft bushing 210 is difficult to be processed and used as synthetic resin material instead of expensive carbon. In recent years, there has been a tendency that the rotation of the shaft 160 becomes extremely fast due to an increase in output of the electric water pump to be. As a result, the shaft bushing 210 of the synthetic resin material is thermally damaged due to a great amount of frictional heat between the shaft bushing 210 and the outer peripheral surface of the lower end of the shaft 160 so that the shaft bushing 210 is pressed against the outer peripheral surface of the lower end of the shaft 160, . The flow of cooling water is induced to prevent the heat generated between the shaft bush 210 and the lower outer peripheral surface of the shaft 160, thereby improving the cooling efficiency and raising the lubricating action.

즉, 도 6 내지 9에 도시된 바와 같이 상기 실링캔(140)은 하부 중앙에 단차지게 축경된 축경부(141)가 형성되고, 상기 축경부(141)의 상단 단차면(142)으로부터 상기 축경부(141)의 바닥면(143)까지 연통되도록 복수의 냉각수유동홈(144)이 형성된다. 또한, 상기 샤프트부시(210)는 상기 실링캔(140)의 축경부(141) 내부에 삽입되어 고정 설치되고, 하단에 둘레를 따라 교호적으로 윤활돌기(211)가 돌출 형성된다. 그에 따라, 도 8 및 9에 도시된 바와 같이 실링캔(140)의 내부로 유입된 냉각수는 실링캔(140)의 냉각수유동홈(144)을 통해 유동하여 축경부(141)의 단차면(142)으로부터 바닥면(143)까지 흐르고, 샤프트부시(210)의 윤활돌기(211) 사이로 냉각수가 흘러 샤프트부시(210)와 샤프트(160) 사이에 회전에 의한 마찰열을 냉각할 수 있도록 도와준다.6 to 9, the sealing can 140 is formed with a reduced diameter portion 141 which is stepped down in the center of the lower portion thereof, and the upper end stepped surface 142 of the reduced diameter portion 141, A plurality of cooling water flow grooves 144 are formed so as to communicate with the bottom surface 143 of the neck portion 141. The shaft bush 210 is fixedly installed inside the reduced diameter portion 141 of the sealing can 140 and has a lubrication protrusion 211 protruded alternately along the periphery thereof. 8 and 9, the cooling water introduced into the sealing can 140 flows through the cooling water flow grooves 144 of the sealing can 140 and flows into the stepped surface 142 of the shaft portion 141 To the bottom surface 143 and the cooling water flows between the lubrication projections 211 of the shaft bushing 210 to help cool the frictional heat due to the rotation between the shaft bushing 210 and the shaft 160.

특히, 도 6 내지 9에 도시된 바와 같이 상기 샤프트부시(210)는 내주면에 상단에서 하단까지 냉각수가 지나가는 윤활홈(212)이 형성된다. 즉, 상기 실링캔(140)의 냉각수유동홈(144) 및 샤프트부시(210)의 윤활돌기(211)를 통해 축경부(141)의 바닥면(143)까지 흘러온 냉각수가 샤프트부시(210)의 내주면에 형성된 윤활홈(212)을 타고 지나가면서 샤프트부시(210)의 내주면과 샤프트(160)의 하단 외주면 사이에 회전시 발생하는 마찰저항을 감소시켜 윤활작용을 극대화시킬 수 있다.In particular, as shown in FIGS. 6 to 9, the shaft bush 210 has an inner circumferential surface formed with a lubricant groove 212 through which cooling water passes from an upper end to a lower end. That is, the cooling water flowing from the cooling water flow groove 144 of the sealing can 140 to the bottom surface 143 of the reduced diameter portion 141 through the lubricating protrusions 211 of the shaft bushing 210, It is possible to maximize the lubricating action by reducing the frictional resistance generated during rotation between the inner circumferential surface of the shaft bush 210 and the outer circumferential surface of the lower end of the shaft 160 while passing through the lubricating grooves 212 formed on the inner circumferential surface.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전동식 워터 펌프는, 대형화 및 초고속화되는 추세를 반영하여 종래 샤프트(160)의 2점식 회전 지지구조를 펌프부시(190), 로터부시(200) 및 샤프트부시(210)를 통해 구조변경함으로써 샤프트(160)의 축방향 지지를 이루어낼 수 있어 진동 및 소음의 저감은 물론 동력손실이나 파손의 문제를 해결할 수 있다.As described above, the electric water pump according to the present invention has a structure in which the two-point rotating support structure of the conventional shaft 160 is connected to the pump bushing 190, the rotor bushing 200, and the shaft bushing 210 So that the shaft 160 can be supported in the axial direction, thereby reducing vibrations and noise, as well as solving the problems of power loss and damage.

특히 실링캔(140)의 냉각수유동홈(144) 및 샤프트부시(210)의 윤활돌기(211)와 윤활홈(212)을 통해 냉각수의 윤활성을 향상시켜 샤프트부시(210)에 의한 샤프트(160)의 회전 지지시 발생하는 마찰면의 열해나 손상을 저감시키고, 윤활작용을 극대화하여 장수명과 함께 신뢰성을 담보할 수 있다.
The lubricating protrusions 211 of the shaft bushing 210 and the lubricating grooves 212 improve the lubricating performance of the cooling water and improve the lubricating efficiency of the shaft 160 by the shaft bushing 210. [ It is possible to reduce the heat dissipation and the damage of the friction surface which occurs during the rotational support of the rotor, and maximize the lubrication action, thereby securing the reliability together with the long life.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
The embodiments of the present invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.

110 : 임펠러커버
111 : 유입구 112 : 배출구
120 : 펌프바디 121 : 샤프트홀
130 : 모터케이스
131 : 로터부 132 : 스테이터부
140 : 실링캔
141 : 축경부 142 : 단차면
143 : 바닥면 144 : 냉각수유동홈
150 : 임펠러
160 : 샤프트 161 : 외주단차
170 : 스테이터
180 : 로터
190 : 펌프부시
200 : 로터부시
210 : 샤프트부시
211 : 윤활돌기 212 : 윤활홈110: Impeller cover
111: inlet 112: outlet
120: pump body 121: shaft hole
130: Motor case
131: rotor section 132: stator section
140: Sealing cans
141: axle portion 142:
143: bottom surface 144: cooling water flow groove
150: Impeller
160: Shaft 161: Outer step
170:
180: Rotor
190: pump bush
200: Rotor Bush
210: shaft bush
211: Lubrication projection 212: Lubrication groove

Claims

An impeller cover having an inlet through which the cooling water flows and an outlet through which the cooling water flows,
A pump body fixedly coupled to a lower portion of the impeller cover to be fitted with the impeller cover,
A motor case fixedly coupled to a lower portion of the pump body,
A sealing can disposed inside the motor case so that an upper end thereof is fixedly coupled to a lower portion of the pump body and having a rotor portion on the inner side and a stator portion on the outer side portion to define the inside of the motor case,
An impeller rotatably installed between the impeller cover and the pump body to pump cooling water from the inlet to the outlet,
A shaft having a lower end rotatably supported at a center lower portion of the sealing can and having an upper end fixedly coupled to the impeller through a shaft hole of the pump body,
A stator fixed to a stator part of the motor case which is an outer side of the sealing can;
A rotor fixedly coupled to a lower portion of the shaft in an inner diameter direction of the stator to a rotor portion of the motor case which is an inner portion of the sealing can;
A cylindrical pump bush fixedly coupled to the lower portion of the shaft hole of the pump body to support the rotation of the shaft,
An annular rotor for supporting the shaft so as to prevent the shaft from being moved in an axial direction when the upper surface of the shaft is in contact with the lower surface of the pump bush and the lower surface of the shaft is engaged with the shaft, Bush,
And a shaft bushing fixedly coupled to a lower center of the sealing can to rotatably support a lower outer circumferential surface of the shaft,
The sealing can comprises:
A plurality of cooling water flow grooves are radially formed so as to communicate from an upper end stepped surface of the reduced diameter portion to a bottom surface of the reduced diameter portion,
The shaft bush includes:
And a lubricating groove is formed in the inner peripheral surface of the sealing ring so that cooling water passes from the upper end to the lower end of the lubricating recess.

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