KR102606016B1 - Impeller for electric water pump of vehicle and electric water pump having it - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 전동식 워터펌프용 임펠러 및 이를 구비한 워터펌프에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 임펠러의 회전시 축방향으로 발생하는 추력을 감소시킬 수 있는 차량의 전동식 워터펌프용 임펠러 및 이를 구비한 워터펌프에 대한 것이다.
본 발명에 따른 차량의 전동식 워터펌프용 임펠러는 머리부와, 몸체부를 포함한다. 상기 머리부는 냉각수를 유입시키기 위하여 축방향으로 관통된 슈라우드와, 상기 슈라우드와 일정 간격 이격된 원판과, 상기 슈라우드로 유입된 냉각수를 반경방향으로 방출시키기 위하여 상기 슈라우드와 상기 원판의 사이에 결합된 복수의 날개를 구비한다. 상기 몸체부는 상기 머리부의 하부에 결합된다. 본 발명의 경우 특히 상기 머리부는 회전시 상기 냉각수의 압력의 차이로 상기 냉각수가 유입되는 축방향으로 축력을 발생시킬 수 있도록 반경방향으로 돌기된 추력돌기를 더 구비한다.
본 발명에 의하면, 임펠러는 머리부의 외주면에서 반경방향으로 추력돌기가 돌기된다. 그래서 임펠러가 회전하면 추력돌기의 하부면의 냉각수의 속도가 상부면의 속도보다 빠르게 되어 추력돌기에 의하여 임펠러의 회전의 반대방향으로 양력이 발생되어 추력을 감소시킬 수 있다.The present invention relates to an impeller for an electric water pump in a vehicle and a water pump equipped therewith. More specifically, it relates to an impeller for an electric water pump in a vehicle and an impeller equipped therewith that can reduce the thrust generated in the axial direction when the impeller rotates. It's about the water pump.
The impeller for an electric water pump of a vehicle according to the present invention includes a head and a body. The head includes a shroud penetrating in the axial direction to introduce coolant, a disc spaced apart from the shroud at a predetermined distance, and a plurality of plates coupled between the shroud and the disc to radially discharge the coolant flowing into the shroud. It is equipped with wings. The body part is coupled to the lower part of the head part. In particular, in the case of the present invention, the head further includes a thrust protrusion protruding in the radial direction to generate axial force in the axial direction into which the coolant flows due to a difference in pressure of the coolant when rotating.
According to the present invention, the impeller has a thrust protrusion protruding in the radial direction from the outer peripheral surface of the head. Therefore, when the impeller rotates, the speed of the coolant on the lower surface of the thrust protrusion becomes faster than the speed on the upper surface, and the thrust protrusion generates lift in the opposite direction of the impeller's rotation, thereby reducing the thrust.
Description
본 발명은 차량의 전동식 워터펌프용 임펠러 및 이를 구비한 워터펌프에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 임펠러의 회전시 축방향으로 발생하는 추력을 감소시킬 수 있는 차량의 전동식 워터펌프용 임펠러 및 이를 구비한 워터펌프에 대한 것이다.The present invention relates to an impeller for an electric water pump in a vehicle and a water pump equipped therewith. More specifically, it relates to an impeller for an electric water pump in a vehicle and an impeller equipped therewith that can reduce the thrust generated in the axial direction when the impeller rotates. It's about the water pump.
차량의 전동식 워터펌프는 모터에 의해 회전하는 임펠러를 구비하며, 임펠러에 의해 모터의 기계적 에너지는 냉각수의 운동 및 압력 에너지로 변환된다. 그래서 냉각수는 임펠러의 회전으로 운동 및 압력 에너지를 가지며 임펠러에서 흡입 및 토출되어 강제순환된다.The electric water pump of a vehicle has an impeller that is rotated by a motor, and the mechanical energy of the motor is converted into kinetic and pressure energy of coolant by the impeller. Therefore, the coolant has kinetic and pressure energy due to the rotation of the impeller and is forced to circulate by being sucked in and discharged from the impeller.
더욱 상세히 설명하면 전동식 워터펌프에서 임펠러가 회전하면 냉각수가 임펠러의 날개를 따르 흐르고 원심력에 의해 임펠러의 바깥인 원주방향으로 발산된다. 이때 임펠러의 중심축에는 진공에 가까운 부압이 발생하여 유체를 흡입한다. 이에 따라 전동식 워터펌프의 압력분포는 흡입부의 압력이 가장 낮으며, 유체는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 성질에 따라 냉각수가 흡입된다.To explain in more detail, when the impeller rotates in an electric water pump, coolant flows along the impeller's blades and is discharged in the circumferential direction outside the impeller by centrifugal force. At this time, a negative pressure close to a vacuum is generated on the central axis of the impeller and the fluid is sucked in. Accordingly, the pressure distribution of the electric water pump has the lowest pressure at the suction part, and coolant is sucked in according to the nature of fluid moving from a place of high pressure to a place of low pressure.
종래의 차량의 전동식 워터펌프의 경우 흡입노즐이 있는 곳은 상대적으로 낮은 흡입압력이 작용하므로, 슈라우드 쪽인 임펠러의 상부면에는 낮은 압력이 발생하고 원판 쪽인 하부면에는 높은 압력이 발생한다. 유체는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하므로 냉각수가 임펠러로 유입되면 상부면과 하부면의 압력차이로 인하여 임펠러는 유체에 의해 하부면에서 상부면의 축방향으로 추력이 발생한다. 이 경우 임펠러의 회전시 임펠러와 임펠러를 수용하는 커버 사이에 마찰력이 증가하게 되고, 진동 및 소음이 발생된다는 문제점이 있었다.In the case of a conventional vehicle's electric water pump, a relatively low suction pressure is applied where the suction nozzle is located, so low pressure is generated on the upper surface of the impeller, which is on the shroud side, and high pressure is generated on the lower surface, which is on the disk side. Fluid moves from high pressure to low pressure, so when coolant flows into the impeller, the impeller generates thrust in the axial direction from the lower surface to the upper surface due to the fluid due to the pressure difference between the upper and lower surfaces. In this case, there was a problem that when the impeller rotated, friction between the impeller and the cover accommodating the impeller increased, and vibration and noise were generated.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 임펠러의 하부면에서 상부면의 축방향으로 임펠러에 발생하는 추력을 감소시킬 수 있는 차량의 전동식 워터펌프용 임펠러 및 이를 구비한 차량의 전동식 워터펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the above problems. The purpose of the present invention is to provide an impeller for an electric water pump for a vehicle that can reduce the thrust generated in the impeller in the axial direction from the lower surface of the impeller to the upper surface of the impeller, and an electric water pump for a vehicle equipped with the same.
본 발명에 따른 차량의 전동식 워터펌프용 임펠러는 머리부와, 몸체부를 포함한다. 상기 머리부는 냉각수를 유입시키기 위하여 축방향으로 관통된 슈라우드와, 상기 슈라우드와 일정 간격 이격된 원판과, 상기 슈라우드로 유입된 냉각수를 반경방향으로 방출시키기 위하여 상기 슈라우드와 상기 원판의 사이에 결합된 복수의 날개를 구비한다. 상기 몸체부는 상기 머리부의 하부에 결합된다. 본 발명의 경우 특히 상기 머리부는 회전시 상기 냉각수의 압력의 차이로 상기 냉각수가 유입되는 축방향으로 축력을 발생시킬 수 있도록 반경방향으로 돌기된 추력돌기를 더 구비한다.The impeller for an electric water pump of a vehicle according to the present invention includes a head and a body. The head includes a shroud penetrating in the axial direction to introduce coolant, a disc spaced apart from the shroud at a predetermined distance, and a plurality of plates coupled between the shroud and the disc to radially discharge the coolant flowing into the shroud. It is equipped with wings. The body portion is coupled to the lower portion of the head portion. In particular, in the case of the present invention, the head further includes a thrust protrusion protruding in the radial direction to generate axial force in the axial direction into which the coolant flows due to a difference in pressure of the coolant when rotating.
또한, 상기의 차량의 전동식 워터펌프용 임펠러에 있어서, 상기 추력돌기는 상기 머리부가 회전시 축방향에서 몸체부 방향으로 향한 면에서 흐르는 냉각수의 속도가 상기 슈라우드 방향으로 향한 면에서 흐르는 상기 냉각수의 속도보다 더 빠르도록 상기 몸체부 방향으로 향한 면이 상기 슈라우드 방향으로 향한 면보다 더 볼록하게 형성된 것이 바람직하다.In addition, in the impeller for the electric water pump of the vehicle, the thrust protrusion is such that when the head rotates, the speed of the coolant flowing on the surface facing the body from the axial direction is the speed of the coolant flowing on the surface facing the shroud. To achieve faster speed, it is preferable that the surface facing the body is formed to be more convex than the surface facing the shroud.
또한, 상기의 차량의 전동식 워터펌프용 임펠러에 잇어서, 상기 추력돌기는 상기 원판의 외주면에서 돌기된 것이 바람직하다.In addition, in the impeller for the electric water pump of the vehicle, it is preferable that the thrust protrusion protrudes from the outer peripheral surface of the disk.
또한, 본 발명에 따른 차량의 전동식 워터펌프는 앞에서 개시된 임펠러를 구비한다.Additionally, the electric water pump for a vehicle according to the present invention includes the impeller disclosed above.
본 발명에 의하면, 임펠러는 머리부의 외주면에서 반경방향으로 추력돌기가 돌기된다. 그래서 임펠러가 회전하면 추력돌기의 하부면의 냉각수의 속도가 상부면의 속도보다 빠르게 되어 추력돌기에 의하여 임펠러의 회전시 발생하는 추력의 반대방향으로 양력이 발생되어 추력을 감소시킬 수 있다.According to the present invention, the impeller has a thrust protrusion protruding in the radial direction from the outer peripheral surface of the head. Therefore, when the impeller rotates, the speed of the coolant on the lower surface of the thrust protrusion becomes faster than the speed on the upper surface, and the thrust protrusion generates lift in the opposite direction of the thrust generated when the impeller rotates, thereby reducing the thrust.
도 1은 본 발명에 따른 전동식 워터펌프의 일 실시예의 개념도,
도 2는 도 1에 구비되는 본 발명에 따른 임펠러의 일 시시예의 사시도,
도 3은 도 2의 정면도
도 4는 도 2의 임펠러의 추력돌기가 양력을 일으키는 개념도이다.1 is a conceptual diagram of an embodiment of an electric water pump according to the present invention;
Figure 2 is a perspective view of an example of the impeller according to the present invention provided in Figure 1;
Figure 3 is a front view of Figure 2
Figure 4 is a conceptual diagram of the thrust protrusion of the impeller of Figure 2 generating lift.
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 임펠러 및 이를 구비한 전동식 워터펌프의 일 실시예를 설명한다.An embodiment of an impeller according to the present invention and an electric water pump equipped with the same will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
본 발명에 따른 전동식 워터펌프(3)에 구비되는 임펠러(1)는 머리부(10)와 몸체부(20)를 구비한다.The impeller (1) provided in the electric water pump (3) according to the present invention has a head (10) and a body (20).
머리부(20)는 슈라우드(11)와, 원판(13)과, 복수의 날개(15)와, 추력돌기(17)를 구비한다. 슈라우드(11)는 냉각수를 유입시킬 수 있도록 축방향으로 관통된 관통공(11a)이 형성된다. 원판(13)은 슈라우드(11)와 축방향으로 일정 간격 이격된다. 복수의 날개(15)는 슈라우드(11)의 관통공(11a)으로 유입된 냉각수를 반경방향으로 방출시키기 위하여 슈라우드(11)와 원판(13) 사이에 원주방향을 따라 일정한 간격으로 이격되어 결합된다.The head 20 includes a shroud 11, a disk 13, a plurality of wings 15, and a thrust protrusion 17. The shroud 11 is formed with a through hole 11a penetrating in the axial direction to allow coolant to flow in. The disk 13 is spaced apart from the shroud 11 at a certain distance in the axial direction. A plurality of wings 15 are coupled and spaced apart at regular intervals along the circumferential direction between the shroud 11 and the disk 13 in order to radially discharge the coolant flowing into the through hole 11a of the shroud 11. .
추력돌기(17)는 원판(13)의 외주면에서 반경방향으로 돌기된다. 이때 추력돌기(13)는 원판(13)의 외주면에 원주방향을 따라 일정 간격 이격되어 복수 개가 돌기된다. 임펠러(1)가 회전하면 워터펌프(3) 내부에 냉각수가 채워져서 임펠러(1)는 냉각수 내부에서 회전하게 된다. 이때 추력돌기(17)는 임펠러(1)의 회전시 냉각수가 유입되는 화살표 a 방향 즉, 머리부(10)에서 몸체부(20) 방향의 축방향으로 양력이 발생하도록 형성된다. 임펠러(1)가 회전하면 추력돌기(17)도 임펠러(1)와 함께 회전하므로 추력돌기(17)의 상부면(17a, 즉 슈라우드(11) 방향의 면)과 하부면(17b, 원판(13) 방향의 면)에 냉각수의 흐름이 발생한다. 그래서 추력돌기(17)의 상부면(17a)과 하부면(17b)에서 흐르는 냉각수의 속도가 달라지면 압력의 차이로 양력이 발생한다. 따라서 상부면(17a)에서 흐르는 냉각수의 속도(V1) 보다 하부면(17b)에서 흐르는 냉각수의 속도(V2)가 더 빠르게 하면 상부면(17a)의 압력이 하부면(17b)의 압력보다 더 높게 되어 양력이 화살표 b와 같이 임펠러(1)의 머리부(10)에서 몸체부(20)로 향하는 축방향으로 발생할 수 있다. 이를 위해서 추력돌기(17)는 하부면(17b)에서 흐르는 냉각수가 상부면(17a)에 흐르는 냉각수 보다 속도가 더 빨라지도록 하부면(17b)을 상부면(17a) 보다 더 볼록하게 형성된다.The thrust protrusion 17 protrudes in the radial direction from the outer peripheral surface of the disk 13. At this time, a plurality of thrust protrusions 13 are formed on the outer peripheral surface of the disc 13 at regular intervals along the circumferential direction. When the impeller (1) rotates, the inside of the water pump (3) is filled with coolant and the impeller (1) rotates inside the coolant. At this time, the thrust protrusion 17 is formed to generate lift in the axial direction from the head 10 to the body 20 in the direction of arrow a, where coolant flows when the impeller 1 rotates. When the impeller (1) rotates, the thrust protrusion (17) also rotates together with the impeller (1), so the upper surface (17a, that is, the surface in the direction of the shroud (11)), the lower surface (17b), and the disk (13) of the thrust protrusion (17) The flow of coolant occurs in the ) direction. Therefore, when the speed of the coolant flowing on the upper surface (17a) and the lower surface (17b) of the thrust protrusion 17 changes, lift is generated due to the difference in pressure. Therefore, if the speed (V2) of the coolant flowing from the lower surface (17b) is faster than the speed (V1) of the coolant flowing from the upper surface (17a), the pressure of the upper surface (17a) becomes higher than the pressure of the lower surface (17b). Thus, lift can be generated in the axial direction from the head 10 of the impeller 1 to the body 20, as shown by arrow b. To this end, the thrust protrusion 17 is formed so that the lower surface 17b is more convex than the upper surface 17a so that the coolant flowing on the lower surface 17b has a faster speed than the coolant flowing on the upper surface 17a.
몸체부(20)는 머리부(10)의 하부에 결합된다. 일반적으로 몸체부(20)는 임펠러(1)의 회전력을 발생시키도록 영구자석 등이 장착된다. The body portion 20 is coupled to the lower part of the head portion 10. Generally, the body portion 20 is equipped with a permanent magnet or the like to generate rotational force of the impeller 1.
본 발명에 따른 전동식 워터펌프(3)는 임펠러(1)를 구비한다. 워터펌프(3)에 전기가 공급되면 몸체부(20)가 구동부 역할을 하여 회전하게 된다.The electric water pump (3) according to the present invention has an impeller (1). When electricity is supplied to the water pump 3, the body portion 20 serves as a driving portion and rotates.
임펠러(1)가 회전하면 슈라우드(11)의 관통공(11a)을 통하여 화살표 a와 같이 축방향으로 냉각수가 유입된 후 날개(15)를 통하여 외부로 배출된다. 이때 냉각수가 외부로 배출될 때 일부는 임펠러(1)의 원판(13)의 하부로 유입되어 임펠러(1)에는 화살표 b와 같이 몸체부(20)에서 머리부(10) 방향의 축방향으로 추력이 발생한다. 추력의 발생에 의하여 임펠러(1)는 임펠러(1)의 커버와 마찰을 하게 되고, 진동 및 소음을 발생시킨다. 본 실시예의 경우 추력돌기(17)가 형성되므로 임펠러(1)가 회전하면 화살표 a와 같이 머리부(10)에서 몸체부(20)의 방향의 축방향으로 양력이 발생한다. 그래서 양력이 추력을 상쇄시킬 수 있다.When the impeller (1) rotates, coolant flows in in the axial direction through the through hole (11a) of the shroud (11) as shown by arrow a and is then discharged to the outside through the blades (15). At this time, when the coolant is discharged to the outside, some of it flows into the lower part of the disk 13 of the impeller 1 and is thrust into the impeller 1 in the axial direction from the body 20 to the head 10 as shown by arrow b. This happens. Due to the generation of thrust, the impeller 1 rubs against the cover of the impeller 1, generating vibration and noise. In this embodiment, since the thrust protrusion 17 is formed, when the impeller 1 rotates, a lift force is generated in the axial direction from the head 10 to the body 20, as shown by arrow a. So lift can cancel out thrust.
따라서 본 실시예에 의하면 추력돌기(17)를 구비함으로 인하여 임펠러(1)의 회전시 마찰, 진동 및 소음의 발생을 감소시킬 수 있다.Therefore, according to this embodiment, by providing the thrust protrusion 17, the generation of friction, vibration, and noise when the impeller 1 rotates can be reduced.
1 : 임펠러 3 : 워터펌프
10 : 머리부 11 : 슈라우드
11a : 관통공 13 : 원판
15 : 날개 17 : 추력돌기
17a : 상부면 17b : 하부면
20 : 몸체부1: Impeller 3: Water pump
10: head 11: shroud
11a: Through hole 13: Disk
15: Wing 17: Thrust projection
17a: upper surface 17b: lower surface
20: body part
Claims (4)
상기 머리부의 하부에 결합된 몸체부를 포함하며,
상기 머리부는 회전시 상기 냉각수의 압력의 차이로 상기 냉각수가 유입되는 축방향으로 축력을 발생시킬 수 있도록 상기 원판의 외주면에서 반경방향으로 돌기된 추력돌기를 원주방향을 따라 복수 개 더 구비하며,
상기 추력돌기는 상기 머리부가 회전시 축방향에서 몸체부 방향으로 향한 면에서 원주방향으로 흐르는 냉각수의 속도가 상기 슈라우드 방향으로 향한 면에서 흐르는 상기 냉각수의 속도보다 더 빠르도록 상기 몸체부 방향으로 향한 면이 상기 슈라우드 방향으로 향한 면보다 더 볼록하게 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 전동식 워터펌프용 임펠러.A shroud penetrating in the axial direction to allow coolant to flow in, a disk spaced apart from the shroud at a predetermined distance, and a plurality of wings coupled between the shroud and the disk to radially discharge the coolant flowing into the shroud. A head provided with,
It includes a body part coupled to the lower part of the head part,
The head further has a plurality of thrust protrusions protruding in the radial direction from the outer peripheral surface of the disc along the circumferential direction to generate axial force in the axial direction into which the coolant flows due to a difference in pressure of the coolant when rotating,
The thrust protrusion is a surface facing towards the body so that when the head rotates, the speed of coolant flowing in the circumferential direction on the surface facing towards the body in the axial direction is faster than the speed of the coolant flowing on the surface facing towards the shroud. An impeller for an electric water pump of a vehicle, characterized in that it is formed to be more convex than the surface facing the shroud.
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