KR102390291B1 - 비전도성 냉각용 충진액을 이용한 전동식 워터 펌프 - Google Patents

비전도성 냉각용 충진액을 이용한 전동식 워터 펌프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차에 사용되는 전동식 워터펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 워터펌프의 캔바디와 모터바디 내부에 비전도성 냉각용 충진액을 충진하고 이를 방수처리하여 동작 중 발생하는 자체 발열과 엔진열을 비전도성 냉각용 충진액을 이용해 냉각하여 열성 취화를 최소화 하고 과열로 인한 유도 전자기특성 저하로 모터 토크가 낮아지는 것을 방지할 수 있는 비전도성 냉각용 충진액을 이용한 전동식 워터펌프에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 비전도성 냉각용 충진액을 이용한 전동식 워터 펌프는, 내부에 임펠러 어셈블리가 설치되어 임펠러 어셈블리의 회전에 의해 냉각수가 유입되었다가 배출되며 순환 가능한 공간을 제공하는 커버, 상기 커버에 설치된는 임펠러 어셈블리(600)를 구동시키는 전기적 장치들이 내장되는 모터 바디, 상기 커버와 모터 바디 사이에 구비되어 커버를 통해 순환되는 냉각수가 누출되지 않도록 수밀성을 제공하면서 모터 바디와 커버 사이를 구획하는 캔바디, 상기 캔바디 내부에 구비되어 전기의 공급에 따라 임펠러 어셈블리를 회전시키는 코어, 상기 모터 바디 내측에 구비되고 코어와 연결되어 코어의 회전을 제어하는 PCB 전장부 및 상기 캔바디에 회전축이 삽입되어 코어의 전자기력에 의해 회전되며 냉각수를 순환시키는 임펠러 어셈블리를 포함하되, 상기 모터 바디에는 비전도성 냉각용 충진액이 충진되는 냉각액 충진부가 형성된다.

Description

비전도성 냉각용 충진액을 이용한 전동식 워터 펌프{Electric water pump with filling liquid for non-conductive cooling}
본 발명은 자동차에 사용되는 전동식 워터펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 워터펌프의 캔바디와 모터바디 내부에 비전도성 냉각용 충진액을 충진하고 이를 방수처리하여 동작 중 발생하는 자체 발열과 엔진열을 비전도성 냉각용 충진액을 이용해 냉각하여 열성 취화를 최소화 하고 과열로 인한 유도 전자기특성 저하로 모터 토크가 낮아지는 것을 방지할 수 있는 비전도성 냉각용 충진액을 이용한 전동식 워터펌프에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차용 워터펌프는 차량의 보닛 내부에서 엔진과 근접하게 설치되어 엔진을 냉각시키는 냉각수를 순환시킬 수 있는 것으로, 개별 동력에 의해 동작되면서 냉각수를 적절하게 순환시키고, 이에 따라 엔진 온도를 최적화된 온도로 유지시켜 연비를 향상시킬 수 있는 전동식 워터펌프의 사용이 증가하고 있다.
이러한 전동식 워터펌프는 전기를 동력으로 하여 구동되는 것으로, 구동력을 제공하는 모터와 이를 제어하는 PCB를 구비하여 온도와 상황에 따라 적절하게 냉각수를 순환시킬 수 있게 된다.
이러한 워터펌프는 냉각수 순환과정에서 냉각수가 전기장치 내부로 유입되지 않도록 방수 기능이 필요하고, 장기간 사용 및 가혹조건의 차량 구동으로부터 내구성과 안정성을 확보해야 한다.
관련하여 선행문헌 1(등록특허 10-1350671 전동식 워터펌프)에서는 보다 신뢰성 있는 방수 기능 및 냉각 성능이 확보될 수 있고, 내구성과 안정된 작동성을 확보할 수 있으며, 부품수가 저감되어 컴팩트한 구성이 가능한 전동식 워터펌프에 관한 구성이 개시되어있다.
하지만 선행문헌 1은, 구동 과정에서 공기가 열 저항이 매우 높은 부도체로 공기가 채워진 내부공간이 각 부품의 자체발열과 엔진열에 반복적으로 노출되어 플라스틱 고분자로 이루어진 캔바디의 특성상 열성 취화가 발생한다.
그리고 열성 취화된 캔바디에 실크랙이 발생하는 경우 냉각수가 내부 전장부로 흘러들어가 전기 쇼트가 발생하고, 코일과 코아 부품이 과열되면 유도 전자기특성이 저하되어 모터의 토크가 낮아지는 문제가 발생하게 된다.
또한, 크랙에 의해 침수가 발생되면 워터펌프의 효율은 급격하게 저하되는 문제가 발생하게 된다.
이에 따라 PCB 역시 열에 의해 유도 전자기특성이 저하되어 수명이 저하되거나 침수에 의한 효율의 급격한 저하가 발생하게 된다.
선행문헌 1(등록특허 10-1350671 전동식 워터펌프)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 캔바디와 모터바디 내부의 공간에 비전도성 냉각용 충진액을 충진하여 PCB 전장부와 모터의 코어, 코일 등에 전기적 영향을 끼치지 않으면서 액체 상태의 충진액에 의해 냉각 효율을 극대화시킬 수 있게 됨과 아울러, 과열로 인한 고장이나 손상을 방지하여 내구성을 증대시킴에 따라 사용 수명을 연장할 수 있는 비전도성 냉각용 충진액을 이용한 전동식 워터 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 비전도성 냉각용 충진액을 이용한 전동식 워터 펌프는, 내부에 임펠러 어셈블리(600)가 설치되어 임펠러 어셈블리(600)의 회전에 의해 냉각수가 유입되었다가 배출되며 순환 가능한 공간을 제공하는 커버(100), 상기 커버(100)에 설치된는 임펠러 어셈블리(600)를 구동시키는 전기적 장치들이 내장되는 모터 바디(200), 상기 커버(100)와 모터 바디(200) 사이에 구비되어 커버(100)를 통해 순환되는 냉각수가 누출되지 않도록 수밀성을 제공하면서 모터 바디(200)와 커버(100) 사이를 구획하는 캔바디(300), 상기 캔바디(300) 내부에 구비되어 전기의 공급에 따라 임펠러 어셈블리(600)를 회전시키는 코어(400), 상기 모터 바디(200) 내측에 구비되고 코어(400)와 연결되어 코어(400)의 회전을 제어하는 PCB 전장부(500) 및 상기 캔바디(300)에 회전축이 삽입되어 코어(400)의 전자기력에 의해 회전되며 냉각수를 순환시키는 임펠러 어셈블리(600)를 포함하되, 상기 모터 바디(200)에는 비전도성 냉각용 충진액이 충진되는 냉각액 충진부(230)가 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 PCB 전장부(500)는 상기 코어(400)와 연결되어 전기를 전달하는 금속핀(510)과, 모터 바디(200) 내측에서 외측으로 관통되며 외부의 전원과 연결되는 커넥터 터미널(520) 및 비전도성 냉각용 충진액이 통과될 수 있도록 다수개로 관통 형성된 관통홀(540)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 PCB 전장부(500)에는 비전도성 냉각용 충진액과 접촉되면서 PCB 전장부(500)의 열을 방열시켜 냉각하는 냉각핀(530) 및 상기 커넥터 터미널(520)이 모터 바디(200)를 관통한 부위에 구비되어 비전도성 냉각용 충진액이 누출되지 않도록 기밀성을 유지하는 방수 실리콘 몰딩(550)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 비전도성 냉각용 충진액을 이용한 전동식 워터 펌프는, 액체 상태의 비전도성 냉각용 충진액에 의해 모터의 발열 및 외부의 열원으로부터 과열을 방지할 수 있고, 과열에 의한 고장 발생 및 성능 저하를 방지할 수 있게 됨과 아울러 장기간 사용하여도 모터의 효율을 유지하여 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비전도성 냉각용 충진액을 이용한 전동식 워터 펌프의 단면도
본 발명은 자동차용 전동 워터펌프에 관한 것으로, 특히 워터펌프의 모터 바디 내부에 비 전도성 냉각용 충진액을 충진하여 충진액에 의해 냉각 작용을 수행함에 따라 PCB 및 코일/코아의 열충격 노출 문제를 직접적으로 해소할 수 있고, 캔바디에 실크랙이 발생하더라도 냉각수의 유입을 억제하여 내구성을 높일 수 있으며, 충진액에 의한 냉각으로 냉각 효율을 높일 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 비전도성 냉각용 충진액을 이용한 전동식 워터 펌프를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비전도성 냉각용 충진액을 이용한 전동식 워터 펌프의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비전도성 냉각용 충진액을 이용한 전동식 워터 펌프의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 크게 냉각수가 순환되는 공간을 제공하는 커버(100)와, 전동 워터 펌프를 구동시키기 위한 구성들이 내장되는 모터 바디(200)와, 상기 커버(100)와 모터 바디(200) 사이게 구비되어 커버(100) 내부로 순환되는 냉각수와 모터 바디(200) 사이에 격벽을 형성하는 캔바디(300)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 모터 바디(200)에는 전기력을 회전력으로 전환시키는 코어(400) 및 상기 코어(400) 측으로 전기력을 전달하면서 코어(400)의 회전을 제어하는 PCB 전장부(500)가 내장된다.
그리고 상기 커버(100) 내측에는 회전에 의해 냉각수를 흡입하여 배출시키며 순환시키는 임펠러 어셈블리(600)가 설치된다.
상기 커버(100)는 냉각수가 순환됨에 있어서 냉각수가 유입되는 냉각수 흡입구(110)와 흡입된 냉각수를 배출하는 냉각수 배출구(120)가 형성된다.
상기 모터 바디(200)는 PCB 전장부(500)가 설치되는 PCB 설치부(210)와, 코어(400)가 설치되는 코어 설치부(220) 및 내부에 비전도성 냉각용 충진액이 충진되는 공간을 제공하는 냉각액 충진부(230)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 냉각액 충진부(230)에는 워터펌프의 조립을 완료한 상태에서 비전도성 냉각용 충진액을 주입할 수 있는 충진홀(231)이 형성된다.
상기 충진홀(231)에는 외부에서 비전도성 냉각용 충진액이 주입되는 방향으로만 개방되고 주입된 비전도성 냉각용 충진액이 다시 배출되지 않도록 막아주는 체크밸브(232)가 구비된다.
이때, 상기 충진홀(231)의 외측에는 체크밸브(232)의 고장이나 노후로 인해 누출될 수 있는 비전도성 냉각용 충진액이 누출되는 것을 막아주는 외부 커버(233)가 더 구비된다.
상기 외부 커버(233)는 나선형 구조로 개폐 가능하여 견고하게 충진홀(231)을 밀폐하여 비전도성 냉각용 충진액의 누출을 방지할 수 있게 된다.
이로 인해 냉각수를 순환시킴에 있어서 모터 바디(200) 내부에 비전도성 냉각용 충진액을 충진한 상태로 구동이 가능하고, 냉각수가 순환되는 커버(100)와 모터 바디(200)는 캔바디(300)에 의해 구획되어 냉각수 순환 경로와 비전도성 냉각용 충진액은 개별 공간에서 수용되어 모터 바디(200) 내부의 구성에 대한 과열을 방지하며 냉각수가 모터 바디(200)로 유입되지 않도록 보호할 수 있게 된다.
상기 임펠러 어셈블리(600)는 커버(100) 내측에서 회전에 의해 냉각수를 흡입하고 흡입된 냉각수는 원심력에 의해 배출되도록 유도하는 원심 날개(610) 및 상기 원심 날개(610)가 회전되는 축을 제공하면서 캔바디(300) 내측으로 삽입 구비되되, 상기 코어(400)의 내측으로 위치되도록 설치되어 상기 코어(400)로부터 전기적 회전력을 전달받아 회전되는 회전 중심축(620)을 포함하여 구성된다.
이러한 임펠러 어셈블리(600)는 코어(400)로부터 전자기력을 전달받아 회전되고 회전에 의해 냉각수 흡입구(110)에서 유입된 냉각수가 원심력에 의해 임펠러 어셈블리(600)의 외측으로 이동하며 배출구 측으로 배출되어 냉각수를 순환시킬 수 있게 된다.
상기 캔바디(300)는 상기 임펠러 어셈블리(600)에서 회전 중심축(620)이 삽입되며 설치되고, 모터 바디(200)에 설치되는 코어(400)의 내측으로 위치되는 임펠러 수용부(310)가 형성되고, 내측 중앙에 임펠러 어셈블리(600)의 회전 중심축(620)이 삽입되며 회전 가능하게 설치되는 임펠러 지지홀(320)이 형성된다.
상기 코어(400)에는 상기 임펠러 어셈블리(600)가 회전되는 동력을 제공하기 위해 전기력을 전자기력으로 변환시켜 임펠러 어셈블리(600)를 회전시키는 코일(410)이 권취된다.
상기 PCB 전장부(500)는, 상기 코어(400) 측과 연결되어 코어(400)에 전기력을 인가하는 금속핀(510)과, 외부와 전기적으로 연결되도록 모터 바디(200)를 관통하여 외부로 연결되는 커넥터 터미널(520)을 포함하여 구성된다.
이러한 PCB 전장부(500)에는 비전도성 냉각용 충진액과 접촉되며 PCB 전장부(500)를 냉각시키는 냉각핀(530)이 더 구비되고, PCB 자체에는 비전도성 냉각용 충진액이 순환될 수 있도록 다수개의 관통홀(540)이 형성된다.
이때, 상기 냉각핀(530)에는 비전도성 냉각용 충진액의 접촉 면적을 극대화 하여 냉각 효율을 높일 수 있는 냉각홀(531)이 더 형성될 수 있다.
상기 냉각홀(531)은 냉각핀(530)에서 관통되게 형성되어 비전도성 냉각용 충진액이 냉각홀(531)로 통과됨에 따라 냉각핀(530)과 비전도성 냉각용 충진액의 접촉 면적을 극대화 하여 냉각 효율을 보다 높일 수 있게 된다.
한편, 상기 커넥터 터미널(520)에는 모터 바디(200)에서 외부로 관통될 때 모터 바디(200) 내부를 수밀하게 유지할 수 있는 방수 실리콘 몰딩(550)이 구비되어 비전도성 냉각용 충진액이 모터 바디(200) 외부로 누출되지 않도록 보호할 수 있게 된다.
상기와 같이 이루어진 본 발명은, 전동식 워터펌프에 있어서, 구동 과정에서 발생되는 열을 비전도성 냉각용 충진액을 충진하여 효율적으로 냉각시킬 수 있고, 냉각수가 순환되는 캔바디에 크랙이 생기더라도 충진된 비전도성 냉각용 충진액에 의해 냉각수의 유입을 최소화 하면서 냉각수가 유임되더라도 비전도성 냉각용 충진액과 혼합됨에 따라 냉각수로 인한 전기적 고장을 방지할 수 있게 된다.
100 : 커버 110 : 냉각수 흡입구
120 : 냉각수 배출구 200 : 모터 바디
210 : PCB 설치부 230 : 냉각액 충진부
231 : 충진홀 232 : 체크밸브
233 : 외부 커버 300 : 캔바디
310 : 임펠러 수용부 320 : 임펠러 지지홀
400 : 코어 410 : 코일
500 : PCB 전장부 510 : 금속핀
520 : 커넥터 터미널 530 : 냉각핀
531 : 냉각홀 540 : 관통홀
550 : 방수 실리콘 몰딩 600 : 임펠러 어셈블리
610 : 원심 날개 620 : 회전 중심축

Claims (3)

  1. 내부에 임펠러 어셈블리(600)가 설치되어 임펠러 어셈블리(600)의 회전에 의해 냉각수가 유입되었다가 배출되며 순환 가능한 공간을 제공하는 커버(100);
    상기 커버(100)에 설치된는 임펠러 어셈블리(600)를 구동시키는 전기적 장치들이 내장되는 모터 바디(200);
    상기 커버(100)와 모터 바디(200) 사이에 구비되어 커버(100)를 통해 순환되는 냉각수가 누출되지 않도록 수밀성을 제공하면서 모터 바디(200)와 커버(100) 사이를 구획하는 캔바디(300);
    상기 캔바디(300) 내부에 구비되어 전기의 공급에 따라 임펠러 어셈블리(600)를 회전시키는 코어(400);
    상기 모터 바디(200) 내측에 구비되고 코어(400)와 연결되어 코어(400)의 회전을 제어하는 PCB 전장부(500); 및
    상기 캔바디(300)에 회전축이 삽입되어 코어(400)의 전자기력에 의해 회전되며 냉각수를 순환시키는 임펠러 어셈블리(600);를 포함하되,
    상기 모터 바디(200)에는 비전도성 냉각용 충진액이 충진되는 냉각액 충진부(230)가 형성되고,
    상기 PCB 전장부(500)는 상기 코어(400)와 연결되어 전기를 전달하는 금속핀(510)과, 모터 바디(200) 내측에서 외측으로 관통되며 외부의 전원과 연결되는 커넥터 터미널(520) 및 비전도성 냉각용 충진액이 통과될 수 있도록 다수개로 관통 형성된 관통홀(540)을 포함함에 있어서,
    상기 PCB 전장부(500)에는 비전도성 냉각용 충진액과 접촉되면서 PCB 전장부(500)의 열을 방열시켜 냉각하는 냉각핀(530) 및 상기 커넥터 터미널(520)이 모터 바디(200)를 관통한 부위에 구비되어 비전도성 냉각용 충진액이 누출되지 않도록 기밀성을 유지하는 방수 실리콘 몰딩(550)을 포함하되,
    상기 냉각핀(530)에는 비전도성 냉각용 충진액의 접촉 면적을 극대화 하여 냉각 효율을 높일 수 있는 냉각홀(531)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 비전도성 냉각용 충진액을 이용한 전동식 워터 펌프.
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