KR20130066009A - 방열형 캔드 모터 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방열형 캔드 모터 펌프에 관한 것으로, 수력부의 완전 방수 구조를 해치지 않으면서 전도를 통한 제어기 열 발산이 가능하도록 하우징과 수력부 커버 간에 열 전달 통로를 형성함으로써 대류와 전도를 통한 열 방출이 가능하도록 구성한 방열형 캔드 모터 펌프에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는 하우징과 수력부 커버 사이에 유체의 흐름을 차단할 수 있는 캔 구조물이 형성된 캔드 모터 펌프에 있어서, 상기 수력부 커버가 캔 구조물에 연결되는 단부에는 하나 이상의 돌기부가 형성되며, 상기 캔 구조물에는 상기 돌기부가 통과할 수 있도록 다수의 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 방열형 캔드 모터 펌프를 제공한다.
그러므로, 본 발명에서는 이러한 돌기부와 홈이 형성된 방열형 캔드 모터 펌프 구조에 의하여, 제어기가 설치된 하우징을 거쳐 수력부 커버로 연결되는 열 전도 경로를 확보할 수 있어, 냉각수에 의한 수랭식 방열이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 방열형 캔드 모터 펌프에서는 기존의 캔드 모터 펌프의 특징적 구조를 해치지 않고 방열 성능을 개선할 수 있으므로, 기존의 방수 구조가 갖는 장점을 그대로 이용할 수 있다.

Description

방열형 캔드 모터 펌프 {Heat radiation structure of Canned motor type pump}
본 발명은 방열형 캔드 모터 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열방출이 성능이 개선된 캔드모터 타입의 전동식 워터 펌프에 관한 것이다.
워터펌프는 차량에서 냉각수를 순환시키는 역할을 하고, 일반 내연기관 차량의 경우 엔진 동력을 풀리 및 벨트를 통해 전달받아 구동하는 엔진 구동식 워터펌프와, 전기로 구동하는 전동식 워터펌프로 분류될 수 있다.
전동식 워터펌프의 경우 배터리 등에서 제공하는 전기에 의해 전동모터가 구동되면 임펠러가 회전하여 냉각수를 흡입 및 토출하게 된다.
전동식 워터펌프는 엔진 구동력을 필요로 하지 않으므로 연비 개선의 효과가 2 ~ 3% 증대되는 것으로 알려져 있고, 냉각수 온도를 정밀하게 제어할 수 있으므로 이미 다수의 자동차 회사에서 양산 차량에 널리 적용하고 있는 상황이다.
전기자동차, 예컨대 하이브리드 차량의 경우 EV 모드 등 엔진 구동이 중지되는 상황이 존재하고, 연료전지 차량이나 순수 전기차량의 경우 워터펌프를 구동시킬 엔진이 탑재되지 않기 때문에, 이들 전기자동차에서는 냉각수를 순환시키기 위한 워터펌프로서 전동식 워터펌프의 사용이 필수적이다.
한편, 차량용 전동식 워터펌프로는 원심펌프의 일종인 벌류트 펌프(volute pump)가 널리 사용되고 있는데, 이는 전동모터에 의해 회전하는 임펠러(날개차)를 구비하여, 전동모터의 구동으로 임펠러가 회전되면, 수력부 중앙의 흡입구를 통해 흡입된 냉각수가, 수력부 내에 마련된 나선형 구조를 통과하면서, 이때 발생하는 원심력에 의해 토출구로 토출되는 방식이다.
도 1은 종래의 캔드 모터 타입의 전동식 워터펌프(이하, 캔드 모터 펌프)를 도시한 단면도로서, 도 1은 도 2에서의 A-A' 에 대한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 구동원인 전동모터(1)와 냉각수의 흡입력/토출력을 생성하는 수력부(2)를 포함하여 구성되고, 상기 수력부(2)는 내부에 나선형의 유동공간, 즉 나선형 실이 형성된 수력부 커버(2a)와, 전기모터(1)에 의해 회전하는 임펠러(5)를 포함한다.
전기모터(1)는 로터(3)와 스테이터(4) 사이의 전자기적 작용으로 회전력을 발생시키고, 회전력은 로터(3)와 연결되는 모터축(3a)을 통해 임펠러(5)에 전달되어 임펠러(5)를 회전시킨다.
모터축(3a)은 로터(3)의 앞 뒤에 배치된 베어링(7a, 7b)에 의해 회전가능하게 지지된다.
상기 캔드 모터 펌프는 로터(3)와 스테이터(4) 사이에 캔 구조물(8)을 삽입하고, 수력부(2)를 로터부(3)까지 연장하여 로터(3)가 물에 잠기도록 함으로써, 투입되는 물이 로터(3)에서 발생되는 마찰열을 적절히 냉각할 수 있는 구조를 가진다.
이때, 캔 구조물(8)은 로터(3)와 스테이터(4)를 분리하는 격벽의 역할을 하고, 캔 실링러버(9)에 의해 로터(3)와 스테이터(4) 사이를 밀봉한다.
상기 전기모터는 하우징에 의해 보호되고, 상기 하우징은 수력부 커버와 캔 구조물과 함께 볼트에 의하여 고정되어 일체로 구성된다.
한편, 상기 하우징 내 수력부의 맞은편 일단부에는 도 1에서와 같이 캔드 모터 펌프의 작동을 제어하기 위한 제어기가 설치된다.
이러한 제어기는 하우징 내에 형성된 독립된 공간 내에 설치되며, 하우징 후면을 통해 공랭식 방열이 이루어지도록 구성된다.
한편, 도 2는 종래의 캔드 모터 펌프에서, 수력부 커버와 캔 구조물에 대한 분리 사시도를 도시하고 있는 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 캔드 모터 펌프의 경우, 캔 구조물이 하우징 커버와 결합되면서 수력부 내부를 밀봉하게 되는데, 이러한 캔 구조물은 원가 및 품질 문제로 플라스틱 재질로 구성되고 있다.
이러한 종래의 캔드 모터 펌프에서는 도 2에서와 같은 캔 구조물 및 수력부 커버의 구조로 인하여 제어기 측에서 발생한 열이 모터 바디를 통해 수력부 측으로 전달되는 것이 차단되어 제어기 PCB의 열방출이 어려워지고, 이로 인해 제어기의 열해가 발생하는 문제가 나타나고 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서는 수력부의 완전 방수 구조를 해치지 않으면서 전도를 통한 제어기 열 발산이 가능하도록 하우징과 수력부 커버 간에 열 전달 통로를 형성함으로써 대류와 전도를 통한 열 방출이 가능하도록 구성한 방열형 캔드 모터 펌프를 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 하우징과 수력부 커버 사이에 유체의 흐름을 차단할 수 있는 캔 구조물이 형성된 캔드 모터 펌프에 있어서, 상기 수력부 커버가 캔 구조물에 연결되는 단부에는 하나 이상의 돌기부가 형성되며, 상기 캔 구조물에는 상기 돌기부가 통과할 수 있도록 다수의 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 방열형 캔드 모터 펌프를 제공한다.
또한, 상기 캔 구조물은 내부 공간이 형성된 수용부와 상기 수용부의 개방단으로부터 확장 형성된 차단부로 이루어지며, 상기 차단부의 외주를 따라 상기 하우징 및 상기 수력부 커버와의 접촉단이 형성되는 것을 특징으로 하는 방열형 캔드 모터 펌프를 제공한다.
또한, 상기 캔 구조물은 접촉단의 둘레를 따라 상기 수력부 커버 측으로 실링용 벽이 형성되고, 상기 실링용 벽과 상기 수력부 커버 사이에 캔 실링 부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 방열형 캔드 모터 펌프를 제공한다.
또한, 상기 하우징의 내부에는 상기 하우징에 열전달 가능하도록 제어기가 설치되는 것을 특징으로 하는 방열형 캔드 모터 펌프를 제공한다.
한편, 본 발명에서는 하우징과 수력부 커버 사이에 유체의 흐름을 차단할 수 있는 캔 구조물이 형성된 캔드 모터 펌프에 있어서, 상기 하우징이 캔 구조물에 연결되는 단부에는 하나 이상의 돌기부가 형성되며, 상기 캔 구조물에는 상기 돌기부가 통과할 수 있도록 다수의 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 방열형 캔드 모터 펌프를 제공한다.
또한, 상기 캔 구조물은 내부 공간이 형성된 수용부와 상기 수용부의 개방단으로부터 확장 형성된 차단부로 이루어지며, 상기 차단부의 외주를 따라 상기 하우징 및 상기 수력부 커버와의 접촉단이 형성되는 것을 특징으로 하는 방열형 캔드 모터 펌프를 제공한다.
또한, 상기 캔 구조물은 접촉단의 둘레를 따라 상기 수력부 커버 측으로 실링용 벽이 형성되고, 상기 실링용 벽과 상기 수력부 커버 사이에 캔 실링 부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 방열형 캔드 모터 펌프를 제공한다.
또한, 상기 하우징의 내부에는 상기 하우징에 열전달 가능하도록 제어기가 설치되는 것을 특징으로 하는 방열형 캔드 모터 펌프를 제공한다.
본 발명에 따른 방열형 캔드 모터 펌프는 수력부 커버와 이에 계합하는 캔 구조물의 형상을 변경함으로써, 제어기가 설치된 하우징을 거쳐 수력부 커버로 연결되는 열 전도 경로를 확보할 수 있어, 냉각수에 의한 수랭식 방열이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 방열형 캔드 모터 펌프에서는 기존의 캔드 모터 펌프의 특징적 구조를 해치지 않고 방열 성능을 개선할 수 있으므로, 기존의 방수 구조가 갖는 장점을 그대로 이용할 수 있다.
도 1은 종래의 캔드 모터 펌프의 구조를 도시하고 있는 단면도이고,
도 2는 종래의 캔드 모터 펌프에서, 수력부 커버와 캔 구조물에 대한 분리 사시도이고,
도 3은 본 발명에 따른 방열형 캔드 모터 펌퍼의 구조를 도시하고 있는 단면도이고,
도 4는 도 3에 도시된 방열형 캔드 모터 펌프의 각 구성을 분리 도시하고 있는 분해도이고,
도 5는 본 발명에 따른 방열형 캔드 모터 펌프에서, 수력부 커버와 캔 구조물에 대한 분리 사시도이다.
본 발명은 벌류트 일체형 캔 구조물을 포함하는 캔드타입 전동식 워터 펌프에서 제어기에 대한 개선된 열방출 구조를 갖는 방열형 캔드 모터 펌프에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 해당하는 방열형 캔드 모터 펌프를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 방열형 캔드 모터 펌퍼의 구조를 도시하고 있는 단면도이고, 도 4는 도 3의 단면도의 각 구성을 분리하여 도시한 분해도이고, 도 5는 이러한 구조를 갖는 본 발명에 따른 방열형 캔드 모터 펌프에서, 수력부 커버와 캔 구조물을 분리하여 도시하여 상세하게 도시한 분리 사시도이다. 도 3 및 도 4의 단면도는 도 5의 B-B'에 대한 단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 방열형 캔드 모터 펌프에서는 냉각수의 흡입력/토출력을 생성하는 수력부(110)와 구동원인 전동모터(120)를 포함하여 구성된다.
상기 수력부(110)는 내부에 나선형의 유동공간인 나선형 실이 형성된 수력부 커버(111)와 상기 수력부 커버(111) 일측에 형성된 흡입구(112)를 포함하며, 상기 수력부 커버(111) 내에는 전기모터(120)에 의해 회전하는 임펠러(113)를 포함하도록 구성된다.
전기모터(120)는 회전력을 발생시켜 임펠러(113)를 회전시키도록 구성되며, 이를 위해 환형으로 이루어진 스테이터(121)와, 상기 스테이터(121) 내주면에 위치하여 회전하는 로터(122)를 포함한다.
또한, 상기 로터(122) 상에는 모터축(123)가 결합되어, 상기 로터(122)의 회전에 따라 회전할 수 있도록 구성되며, 전방 모터축(123)의 단부에는 임펠러(113)가 결합되도록 구성한다. 이 때, 상기 모터축(123)은 로터(122)의 앞 뒤에 배치된 베어링(124, 125)에 의해 회전가능하게 지지되며, 상기 일측의 베어링(124)은 캔 구조물(130)에 지지되는 한편, 타측의 베어링은 고정체(126) 상에 지지되도록 구성할 수 있다.
그러므로, 상기 전기모터(120)는 로터(122)와 스테이터(121) 사이의 전자기적 작용으로 회전력을 발생시키고, 회전력은 로터(122)와 연결되는 모터축(103a)을 통해 임펠러(113)에 전달되어 임펠러(113)를 회전시켜 냉각수가 순환될 수 있도록 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 방열형 캔드 모터 펌프는 상기 전기모터(120)를 보호하기 위한 하우징(140)을 포함하며, 상기 하우징(140)은 그 내측으로 상기 스테이터(121)가 설치된다.
한편, 상기 수력부의 맞은편 일단부 측의 하우징 내에는 캔드 모터 펌프의 작동을 제어하기 위한 제어기가 설치되며, 바람직하게는 도 1에서와 같이 하우징 내에 형성된 독립된 공간 내에 제어기(150)가 설치된다. 이러한 제어기(150)는 상기 하우징을 통해 열전달이 가능하도록 상기 하우징 내에 설치된다.
한편, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 캔드 모터 펌프는 로터(122)와 스테이터(121) 사이에 삽입된 캔 구조물(130)을 포함하도록 구성된다.
상기 캔 구조물(130)은 수력부(110)를 로터부(103)까지 연장하여 로터(122)가 물에 잠기도록 함으로써, 투입되는 물이 로터(122)에서 발생되는 마찰열을 적절히 냉각할 수 있는 구조를 가진다.
이를 위해 본 발명에서의 캔 구조물의 경우, 로터를 수용하기 위한 내부 공간이 형성된 캔 형상의 수용부(130a)와, 상기 수용부(130a)의 개방단에서 그 외주로 확장 형성되면서 상기 하우징의 일단부와 상기 수력부 커버의 일단부에 각각 접촉하는 접촉단이 형성된 차단부(130b)를 포함하여 구성된다.
이러한 수용부와 차단부를 포함하는 캔 구조물(130)의 경우, 로터(122)와 스테이터(121)를 분리하는 격벽의 역할을 하며, 상기 차단부 측에 형성된 캔 실링 부재(131)에 의해 로터(122)와 스테이터(121) 사이를 밀봉한다.
따라서, 이러한 구성을 갖는 상기 캔 구조물(130)은 수력부 커버(111)와 하우징(140) 사이의 경계 부분에 위치하여, 수력부(110)에 유입된 물이 하우징(140)의 스테이터(121) 측으로 흘러들어가는 것을 방지한다.
예를 들면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 캔 구조물(130)에는 상기 수용부(130a)로부터 플랜지 형태로 확장된 차단부(130b)가 형성되고, 상기 차단부(130b)는 수력부 커버(111)와 하우징(140) 사이에 삽입되어 볼트에 의해 관통 및 체결되도록 구성할 수 있다. 이 때, 상기 차단부(130b) 상에는 상기 수력부 커버 측으로 연장되는 실링용 벽(130c)이 형성되며, 이러한 실링용 벽(130c)의 외측으로 캔 실링 부재(131)가 설치되어, 상기 캔 실링 부재(131)에 의해 수력부 커버(111)와 캔 구조물(130)의 측면 사이의 기밀이 유지됨으로써 수력부(110)에 유입된 물이 하우징(140)의 스테이터(121) 쪽으로 흘러들어가는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 캔 구조물(130)은 로터(122)와 스테이터(121) 사이에 위치하여 로터(122)를 감싸도록 원통 형태로 이루어지고, 이러한 원통 형태의 캔 구조물(130)에 의해 로터(122)가 밀봉된다.
또한, 캔 구조물(130)은 수력부(110)와 연통되며, 수력부(110)와 로터(122) 사이에 유체이동통로(127)를 제공하여 수력부(110)에 유입된 물이 로터(122)로 공급될 수 있게 한다.
한편, 본 발명에 따른 방열형 캔드 모터 펌프에서는 제어기(150) 측에서 발생된 열을 하우징을 통해 수력부 측으로 흘려보내, 수력부의 냉각수를 이용하여 제어기(150) 측에서 발생된 열을 용이하게 방출할 수 있도록 구성된다.
이를 위해 본 발명에서는 상기 수력부 커버(110)가 캔 구조물에 연결되는 단부에는 다수의 돌기부(114)가 형성하는 한편, 상기 돌기부(114)가 형성된 부분과 대응되는 캔 구조물 상의 접촉단에는 다수의 홈을 형성함으로써, 상기 수력부 커버(110)와 하우징 사이에 캔 구조물이 개입됨에도 불구하고 하우징과 수력부 커버(110)가 직접 접촉하면서 연결될 수 있도록 구성한다.
즉, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 방열형 캔드 모터 펌프에서는 제어기(150) 및 상기 제어기(150)가 설치된 하우징으로부터 수력부 측에 대한 열 전달 경로를 형성함으로써, 상기 제어기(150)에서 발생된 열이 하우징을 거쳐 수력부 커버(110) 측으로 전달됨으로써, 실질적으로 상기 수력부의 냉각수에 의하여 제어기(150)의 냉각이 이루어질 수 있는 구조를 가지게 된다.
이러한 수력부 커버 및 캔 구조물의 구체적인 형태는 도 5에 도시된 바와 같다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 방열형 캔드 모터 펌프에서는 수력부 커버(110) 상에 형성된 돌기부(114)가 캔 구조물(130)에 형성된 홈을 통과할 수 있도록 형성함으로써, 상기 돌기부(114)가 상기 하우징(140)과 직접 접촉할 수 있도록 구현된다. 그러므로, 이러한 돌기부(114)를 통해 제어기(150) 측에서 발생한 열이 수력부(110) 측으로 전달되게 된다.
이러한 돌기부(114)와 홈(135)은 서로 대응되는 개수로 형성됨이 바람직하며, 열방출이 필요한 정도, 즉 제어부의 열량에 따라 각 돌기부(114)의 단면적 및 돌기부(114)의 개수를 적절하게 선정하여 상기 수력부 커버(110) 상에 형성할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 본 발명의 또 다른 구현예에서는 상기 돌기부가 수력부 커버가 아니라 하우징에 형성되도록 구성할 수 있다. 이 경우, 도 5의 예에서와 마찬가지로, 상기 돌기부에 대응되도록 상기 캔 구조물의 접촉단에는 홈이 형성된다.
본 발명은 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 요소들에 대한 수정 및 변경의 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 필수적인 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 특별한 상황들이나 재료에 대하여 많은 변경이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명으로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위 내에서 모든 실시 예들을 포함할 것이다.
110: 수력부 111: 수력부 커버
112: 흡입구 113: 임펠러
114: 돌기부 120: 전기모터
121: 스테이터 122: 로터
123: 모터축 124, 125: 베어링
126: 고정체 127: 유체이동경로
130: 캔 구조물 130a: 수용부
130b: 차단부 130c: 실링용 벽
131: 캔 실링 부재 135: 홈
140: 하우징 150: 제어기

Claims (8)

  1. 하우징과 수력부 커버 사이에 유체의 흐름을 차단할 수 있는 캔 구조물이 형성된 캔드 모터 펌프에 있어서,
    상기 수력부 커버가 캔 구조물에 연결되는 단부에는 하나 이상의 돌기부가 형성되며, 상기 캔 구조물에는 상기 돌기부가 통과할 수 있도록 다수의 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 방열형 캔드 모터 펌프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 캔 구조물은 내부 공간이 형성된 수용부와 상기 수용부의 개방단으로부터 확장 형성된 차단부로 이루어지며, 상기 차단부의 외주를 따라 상기 하우징 및 상기 수력부 커버와의 접촉단이 형성되는 것을 특징으로 하는 방열형 캔드 모터 펌프.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 캔 구조물은 접촉단의 둘레를 따라 상기 수력부 커버 측으로 실링용 벽이 형성되고, 상기 실링용 벽과 상기 수력부 커버 사이에 캔 실링 부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 방열형 캔드 모터 펌프.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징의 내부에는 상기 하우징에 열전달 가능하도록 제어기가 설치되는 것을 특징으로 하는 방열형 캔드 모터 펌프.
  5. 하우징과 수력부 커버 사이에 유체의 흐름을 차단할 수 있는 캔 구조물이 형성된 캔드 모터 펌프에 있어서,
    상기 하우징이 캔 구조물에 연결되는 단부에는 하나 이상의 돌기부가 형성되며, 상기 캔 구조물에는 상기 돌기부가 통과할 수 있도록 다수의 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 방열형 캔드 모터 펌프.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 캔 구조물은 내부 공간이 형성된 수용부와 상기 수용부의 개방단으로부터 확장 형성된 차단부로 이루어지며, 상기 차단부의 외주를 따라 상기 하우징 및 상기 수력부 커버와의 접촉단이 형성되는 것을 특징으로 하는 방열형 캔드 모터 펌프.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 캔 구조물은 접촉단의 둘레를 따라 상기 수력부 커버 측으로 실링용 벽이 형성되고, 상기 실링용 벽과 상기 수력부 커버 사이에 캔 실링 부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 방열형 캔드 모터 펌프.
  8. 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징의 내부에는 상기 하우징에 열전달 가능하도록 제어기가 설치되는 것을 특징으로 하는 방열형 캔드 모터 펌프.

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