KR20190007220A

KR20190007220A - 전동식 워터펌프 및 이의 제작방법

Info

Publication number: KR20190007220A
Application number: KR1020170088390A
Authority: KR
Inventors: 장영섭; 김준섭; 배완성
Original assignee: 주식회사 코아비스
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2019-01-22
Also published as: CN208546324U; US20190017510A1; US11199191B2; KR101953787B1

Abstract

본 발명은 전동식 워터펌프의 구조를 변경하여, 전동식 워터펌프의 생산과정을 간략화해 생산성을 높일 수 있으며, 전동식 워터펌프의 정비성 및 사용 편의성을 높인 전동식 워터펌프 및 이의 제작방법에 관한 것으로, 본 발명에 의한 전동식 워터펌프는 모터를 수용하는 펌프 하우징, 일측이 개방된 통 형상으로, 상기 펌프 하우징의 일측에 형성되는 수용체, 상기 수용체의 내부에 설치되는 제어기판, 전도체로 형성되되, 상기 수용체를 관통하여 상기 제어기판을 외부전원과 전기적으로 연결시키는 외부 터미널 및 전도체로 형성되되, 상기 펌프 케이스와 수용체를 관통하여 상기 모터와 제어기판을 전기적으로 연결하는 내부 터미널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 워터펌프 및 이의 제작방법{Electric water pump and manufacturing method for thereof}

본 발명은 전동식 워터펌프 및 이의 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 전동식 워터펌프의 구조를 변경하여, 전동식 워터펌프의 생산과정을 간략화해 생산성을 높일 수 있으며, 전동식 워터펌프의 정비성 및 사용 편의성을 높인 전동식 워터펌프 및 이의 제작방법에 관한 것이다.

전동식 워터펌프(Electric Water Pump, EWP)는 별도의 장치에 의하여 제어되는 모터에 의해 구동되는 펌프로써, 주로 냉각수의 순환에 사용된다. 전동식 워터 펌프는 엔진의 회전 속도와 무관하게 냉각수의 유량을 결정할 수 있고, 기계식 워터 펌프 대비 60~70%의 소요 동력을 감소시킬 수 있으며, 벨트 구동이 아닌 모터로 구동되기 때문에 구조적으로 단순해 최근 들어 차량에 널리 적용되고 있다.

전동식 워터펌프에 관한 종래 기술로는 한국 등록특허공보 제10-1332853호("냉각부재를 내장한 자동차용 전동식 워터펌프", 공고일 2013.11.27., 이하 선행기술 1)에 개시되어 있다. 도 1은 선행기술 1의 도면 중 하나로써, 도 1을 참고하여 종래 전동식 워터펌프의 구조를 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 전동식 워터펌프는 펌프 케이스(10) 내부에 모터 본체(20)가 설치된다. 상기 모터 본체(20)는 샤프트(50)와 샤프트에 연결된 임펠러를 회전시키면서, 유체를 유입구(30)에서 배출구(40)로 배출시킨다. 상기 모터 본체(20)는 펌프의 일측에 형성된 제어기판(60)과 내부 터미널(80)을 통해 전기적으로 연결되어, 상기 제어기판(60)에 인쇄된 제어 회로를 통해 모터 본체(20)의 제어하게 된다.

도 1에 도시된 전동식 워터펌프는 별도의 외부 전원으로부터 전원을 공급받아야 했는데, 일반적으로 제어기판(60)을 수용하도록 설치된 커버(70)에 전도체로 형성된 외부 터미널이 관통하도록 설치한 뒤 외부 터미널의 양단을 각각 제어기판과 외부 전원에 연결하고, 제어기판과 모터를 내부 터미널로 연결하여 외부 전원에서 모터에 전원을 공급했다. 이러한 종래의 구성은 커버를 관통하는 외부 터미널과, 내부 터미널 각각을 인서트 사출해야 했는데, 이러한 제조 방식은 두 번의 인서트 사출이 이루어져야 하기 때문에 제작이 용이하지 못해 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 외부 터미널이 커버를 관통하여 제어기판과 모터를 서로 연결하기 때문에, 외부 터미널과 커버 사이의 틈새로 이물질이 유입될 수 있는 문제점이 있었으며, 제어기판의 디버깅 또는 수리를 진행할 경우 외부 전원-외부 터미널-제어기판의 전기적 연결을 해제하고 커버를 제거한 후에 디버깅 또는 유지보수를 진행해야 하기 때문에 사용자가 이러한 작업을 진행하기 불편한 문제점이 있었다.

한국 등록특허공보 제10-1332853호("냉각부재를 내장한 자동차용 전동식 워터펌프", 공고일 2013.11.27.)

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명에 의한 전동식 워터펌프 및 이의 제작방법의 목적은 전동식 워터펌프에 설치되는 외부 터미널과 내부 터미널을 구조적으로 변경함으로써 제작과정을 간략화해 제작을 용이하게 하고, 경제적이며, 전동시 워터펌프를 제어하는 제어기판의 유지 및 보수를 용이하게 할 수 있는 전동식 워터펌프 및 이의 제작방법을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 전동식 워터펌프는, 모터를 수용하는 펌프 하우징, 일측이 개방된 통 형상으로, 상기 펌프 하우징의 일측에 형성되는 수용체, 상기 수용체의 내부에 설치되는 제어기판, 전도체로 형성되되, 상기 수용체를 관통하여 상기 제어기판을 외부전원과 전기적으로 연결시키는 외부 터미널 및 전도체로 형성되되, 상기 펌프 케이스와 수용체를 관통하여 상기 모터와 제어기판을 전기적으로 연결하는 내부 터미널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 전동식 워터펌프는 상기 제어기판과 펌프 하우징 사이에 설치되는 열 전달부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 전동식 워터펌프는 상기 수용체의 일측에 설치되어 상기 제어기판을 덮도록 설치되는 커버를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 수용체, 외부 터미널 및 내부 터미널은 인서트 사출을 통해 제작될 수 있다.

본 발명에 의한 전동식 워터펌프의 제작방법은, 펌프 하우징과 수용체를 제작하되, 외부 터미널 및 내부 터미널이 상기 수용체를 관통하여 일단은 상기 수용체의 외부에, 타단은 상기 수용체의 내부에 위치하도록 상기 수용체를 제작하는 사전 제작단계, 모터를 포함한 펌프의 부품을 상기 펌프 하우징 내부에 설치하고, 상기 수용체를 상기 펌프 하우징의 일측에 조립한 후 상기 내부 터미널의 일단은 상기 모터에 연결하는 조립단계, 상기 수용체의 내부에 제어기판을 설치하는 제어기판 설치단계 및 상기 제어기판을 덮도록 커버를 설치하는 커버 설치단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제어기판 설치단계는 상기 수용체의 일측에 열 전달부를 설치한 후 제어기판을 설치할 수 있다.

또한, 상기 제어기판 설치단계는 Press fitting을 이용하여 제어기판을 설치할 수 있다.

또한, 상기 제어기판 설치단계는 상기 제어기판을 설치한 후, 볼트의 일측 단부가 상기 제어기판을 관통하여 상기 펌프 하우징에 닿도록 나사 결합시키고, 상기 볼트와 제어기판의 그라운드를 연결하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프의 제작방법.

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 전동식 워터펌프와 이의 제작방법에 의하면, 외부전원과 제어기판을 전기적으로 연결하는 외부 터미널과 제어기판과 모터를 전기적으로 연결하는 내부 터미널이 인서트 사출을 통해 수용체와 일체화되어, 단일의 생산 공정을 통해 수용체를 생산 가능하므로 경제성이 향상되는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 제어기판을 덮도록 형성되는 커버에 터미널과 같은 별도의 전기적 전도체가 설치되지 않기 때문에, 제어기판의 디버깅 또는 유지보수를 하기 위해 커버를 제거할 때 추가적으로 작업이 필요하지 않아 사용자가 전동식 워터펌프를 사용하는데 있어, 편의성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 전동식 워터펌프의 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 전동식 워터펌프의 단면도.
도 3은 본 발명의 조립단계가 수행된 후의 단면도.
도 4는 본 발명의 제어기판 설치단계가 수행된 후의 단면도.
도 5는 본 발명의 제어기판에 볼팅한 상태의 단면도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 전동식 워터펌프의 일실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 전동식 워터펌프의 일실시예의 단면도를 도시한 것으로, 도 2에는 본 발명의 특징을 설명하기 위해 전동식 워터펌프의 일부분만 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 전동식 워터펌프의 일실시예는 펌프 하우징(100), 수용체(200), 제어기판(300), 외부 터미널(400) 및 내부 터미널(500)을 포함할 수 있다.

상기 펌프 하우징(100)은 일종의 케이스로, 모터를 포함한 전동식 워터펌프의 구동에 필요한 부품들이 내부에 수용될 수 있다. 상기 펌프 하우징(100)에 수용되는 부품들의 일예로써 모터, 샤프트(111) 및 임펠러(미도시)가 있을 수 있다.

상기 모터는 도 2에 도시된 고정자(stator, 113) 및 회전자(112)를 포함할 수 있다. 상기 고정자(113)는 전류가 흐르되, 전류가 변화함으로써 자기장을 발생시켜 상기 회전자(112)를 회전시킨다. 따라서 상기 고정자(113)에는 전원 및 제어신호가 인가될 필요가 있다. 상기 샤프트(111)는 상기 회전자(112)의 회전에 따라 함께 회전하며, 임펠러는 상기 샤프트(111)의 일측 단부에 결합되어 유체의 유입 및 토출하는 역할을 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 수용체(200)는 상기 펌프 하우징의 일측에 형성되는 구성으로, 도 2를 기준으로 했을 때 상기 펌프 하우징(100)의 상측에 형성된다. 상기 수용체(200)는 사출을 통해 형성될 수 있는데, 후술할 외부 터미널(400) 및 내부 터미널(500)과 함께 인서트 사출되어 형성될 수 있다.

상기 수용체(200)는 상하부가 개방된 통 형상으로, 상기 펌프 하우징(100)의 상측에 끼워져 조립된다. 상기 수용체(200)는 상기 펌프 하우징(100)의 상부 일부가 돌출된 부분에 끼워지며, 상기 펌프 하우징(100)과 수용체(200)가 결합될 때, 서로 맞닿은 면에는 오링(700)이 끼워질 수 있다. 상기 수용체(200)는 통 형상이기 때문에, 상기 수용체(200)가 펌프 하우징(100)에 끼워지면 상기 펌프 하우징(100)의 상면이 상기 수용체(200)의 내부에 노출된다.

상기 제어기판(300)은 상기 수용체(200)의 중앙부에 끼워져 노출된 상기 펌프 하우징(100)의 상면에 설치되며, 상기 제어기판(300)과 펌프 하우징(100)의 사이에는 열 전달부(600)가 설치될 수 있다. 상기 열 전달부(600)는 열전도율이 높은 실리콘과 같은 재질로 형성될 수 있으며, 상기 제어기판(300)에서 발생하는 열을 상기 외부로 배출시키는 일종의 통로 역할을 한다.

상기 열 전달부(600)를 통해 배출되는 열은 상기 펌프 하우징(100)으로 전달되는데, 상기 펌프 하우징(100) 또한 열전도율이 높은 알루미늄과 같은 재질로 형성됨으로써 상기 제어기판(300)에서 발생하는 열을 흡수 및 발산하는 일종의 히트싱크(Heat sink) 역할을 해, 상기 제어기판(300)의 오작동 및 고장을 방지할 수 있다.

상기 제어기판(300)은 본 발명에 의한 전동식 워터펌프에 전원의 공급 및 제어를 위해 회로가 인쇄된 일종의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)으로, 상기 모터, 보다 상세히는 상기 모터에 포함되는 고정자(113)와 전기적으로 연결되어 상기 고정자(113)에 인가되는 전원을 제어하여 상기 회전자(112)와 샤프트(111)의 회전 정도를 조절할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 외부 터미널(400)은 상기 수용체(200)의 측면을 관통하여 상기 제어기판에 인가되는 전원 또는 제어신호의 전달 통로로 이용된다. 상기 외부 터미널(400)은 중단이 상기 수용체(200)에 매몰되고 양측이 각각 상기 수용체(200)의 내부 및 외부에 위치하는데, 이를 위해 상기 수용체(200)는 상기 외부 터미널(400)과 함께 인서트 사출될 수 있다.

도면에는 도시되어 있지 않지만, 상기 외부 터미널(400)은 다수개가 형성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 내부 터미널(500)은 상기 펌프 케이스(100)와 수용체(200)를 관통하여 상기 모터와 제어기판(300)을 서로 연결한다. 상기 내부 터미널(500)은 전도체로 형성되며, 상기 외부 터미널(400)과 마찬가지로 상기 수용체(200)와 함께 인서트 사출될 수 있다. 즉, 상기 외부 터미널(400)과 내부 터미널(500)은 금형 내부에 고정된 후 상기 수용체(200)와 함께 사출될 수 있다.

상기 펌프 하우징(100)과 수용체(200)는 서로 결합될 때, 상기 내부 터미널(500)은 상기 펌프 하우징(100)에 삽입되어 상기 모터의 고정자(113)에 연결되어 상기 제어기판(300)과 고정자(113)가 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 전동식 워터펌프의 제작방법에 관하여 상세히 설명한다. 이하 설명할 전동식 워터펌프의 제작방법은 앞서 설명한 전동식 워터펌프의 제작방법을 설명하는 것이므로, 상기 전동식 워터펌프와 동일한 구성의 명칭 또는 도번인 경우에는 서로 동일한 구성으로 간주한다.

본 발명에 의한 전동식 워터펌프의 제작방법은 사전 제작단계, 조립단계, 제어기판 설치단계 및 커버 설치단계를 포함할 수 있다. 도 3 내지 5는 본 발명에 의한 전동식 워터펌프의 제작방법을 설명하기 위한 상기 단계들이 수행된 후의 개략도이다.

사전 제작단계는 상기 펌프 하우징(100)과 수용체(200)를 제작한다. 상기 수용체(200)는 상기 사전 제작단계에서 외부 터미널 및 내부 터미널이 상기 수용체를 관통하여 상기 외부 터미널 및 내부 터미널의 일단은 상기 수용체의 외부에, 타단은 상기 수용체의 내부에 위치하도록 상기 수용체를 제작한다.

펌프 하우징은 상술한 바와 같이 알루미늄과 같이 열전도율이 높은 금속재질로 형성되어, 제어기판의 히트싱크 역할을 할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 외부 터미널(400)은 상기 수용체(200)의 측면에서 관통되되, 회전한 디귿자 형상이 되어 일단은 상기 수용체(200)의 외부(상부)에, 타단은 상기 수용체(200)의 내부에 위치하도록 형성될 수 있다. 상기 외부 터미널(400)과 마찬가지로 상기 내부 터미널(500)은 상기 수용체(200)의 내부에서 상하 방향으로 관통되어 일단은 상기 수용체(200)의 외부(하부)에, 타단은 상기 수용체(200)의 내부에 위치하도록 형성될 수 있다.

상기 사전 제작단계에서 상기 수용체(200)는 상기 외부 터미널(400)과 내부 터미널(500)이 관통되기 위해, 상기 수용체(200)를 사출할 때 상기 외부 터미널(400)과 내부 터미널(500)을 금형 내부에 고정시켜 인서트 사출시킬 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 조립단계는 모터를 포함한 펌프의 부품을 상기 펌프 하우징(100) 내부에 설치하고, 상기 수용체(200)를 상기 펌프 하우징(100)의 일측에 조립한 후 상기 내부 터미널(500)의 일단은 상기 모터에 연결한다. 이때 도 3에 도시된 바와 같이 상기 펌프 하우징(100)과 수용체(200)가 서로 맞닿는 결합면에는 오링(700)이 위치한 상태로 상기 펌프 하우징(100)과 수용체(200)가 서로 결합되어, 상기 수용체(200)의 기밀성을 향상시킬 수 있다.

상기 펌프 하우징(100)과 수용체(200)는 서로 맞닿은 후에 나사 결합될 수 있는데, 나사 결합되는 위치는 상기 펌프 하우징(100)과 수용체(200)가 서로 맞닿은 외측면이 될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제어기판 설치단계는 상기 수용체(200)의 내부에 제어기판(300)을 설치한다. 단, 이때 상기 제어기판 설치단계는 상기 수용체(200)의 상면에 열 전달부(600)를 먼저 설치한 후, 제어기판(300)을 설치할 수 있다. 상기 제어기판(300)은 Press fitting 방식을 통해 상기 수용체(200)의 상면에 설치될 수 있다.

상기 제어기판 설치단계에서 상기 제어기판(300)은 설치되며 상기 외부 터미널(400) 및 내부 터미널(500)과 전기적으로 연결될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제어기판 설치단계에서 제어기판(300)을 설치한 후, 볼트(B)를 이용해 상기 제어기판(300)을 고정할 수 있다. 단, 이때 도 5에 도시된 바와 같이 상기 볼트(B)는 상기 제어기판(300) 및 열 전달부(600)를 관통하도록 할 수 있으며, 상기 볼트(B)는 상기 제어기판(300)의 그라운드와 연결된 회로와 접촉하여 결과적으로 제어기판의 그라운드(미도시)와 연결됨으로써, 외부로부터 상기 제어기판으로 유입될 수 있는 정전기 방전(Electro Static Discharge, ESD)을 상기 볼트(B)를 통해 그라운드로 유도시켜, 상기 제어기판(300)의 오작동 및 고장을 방지할 수 있다.

상기 볼트(B)는 도 5에서는 단일개만 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고 상기 볼트(B)는 다수개가 설치될 수 있다.

상기 커버 설치단계는 상기 제어기판(300)을 덮도록 커버(210)를 설치한다. 상기 커버(210)는 레이저 용접(Laser welding) 또는 열 경화(Heat corking) 방식을 통해 결합될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 상기 수용체(200)와 커버(210) 사이에 별도의 끼움 결합과 같은 결합구조를 이용해 조립식으로 형성될 수 있다.

상기 커버 설치단계가 수행되어 제작이 완성된 본 발명에 의한 전동식 워터펌프는 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같은 본 발명에 의한 전동식 워터펌프는 커버(210)에 별도의 상기 제어기판(300)에 별도의 전기적 연결을 위한 터미널과 같은 전도체가 형성되어 있지 않기 때문에, 사용자가 상기 제어기판을 디버깅 또는 유지보수를 하고자 할 때, 커버(210)의 제거만 하면 되기에 사용이 용이하며, 또한 수용체(200)를 인서트 사출하며 외부 터미널(400)과 내부 터미널(500)을 함께 형성할 수 있기 때문에 생산성이 높아지는 효과가 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

B : 볼트
10 : 펌프 케이스 20 : 모터 본체
30 : 유입구 40 : 배출구
50 : 샤프트 60 : 제어기판
70 : 커버
100 : 펌프 하우징 111 : 샤프트
112 : 회전자 113 : 고정자
200 : 수용체 210 : 커버
300 : 제어기판
400 : 외부 터미널
80, 500 : 내부 터미널
600 : 열 전달부
700 : 오링

Claims

모터를 수용하는 펌프 하우징;
일측이 개방된 통 형상으로, 상기 펌프 하우징의 일측에 형성되는 수용체;
상기 수용체의 내부에 설치되는 제어기판;
전도체로 형성되되, 상기 수용체를 관통하여 상기 제어기판을 외부전원과 전기적으로 연결시키는 외부 터미널; 및
전도체로 형성되되, 상기 펌프 케이스와 수용체를 관통하여 상기 모터와 제어기판을 전기적으로 연결하는 내부 터미널;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프.
제1항에 있어서,
상기 제어기판과 펌프 하우징 사이에 설치되는 열 전달부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프.
제1항에 있어서,
상기 수용체의 일측에 설치되어 상기 제어기판을 덮도록 설치되는 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프.
제1항에 있어서, 상기 수용체, 외부 터미널 및 내부 터미널은
인서트 사출을 통해 제작되는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프.
펌프 하우징과 수용체를 제작하되, 외부 터미널 및 내부 터미널이 상기 수용체를 관통하여 일단은 상기 수용체의 외부에, 타단은 상기 수용체의 내부에 위치하도록 상기 수용체를 제작하는 사전 제작단계;
모터를 포함한 펌프의 부품을 상기 펌프 하우징 내부에 설치하고, 상기 수용체를 상기 펌프 하우징의 일측에 조립한 후 상기 내부 터미널의 일단은 상기 모터에 연결하는 조립단계;
상기 수용체의 내부에 제어기판을 설치하는 제어기판 설치단계; 및
상기 제어기판을 덮도록 커버를 설치하는 커버 설치단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프의 제작방법.
제5항에 있어서, 제어기판 설치단계는
상기 수용체의 일측에 열 전달부를 설치한 후 제어기판을 설치하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프의 제작방법.
제5항에 있어서, 상기 제어기판 설치단계는
Press fitting을 이용하여 제어기판을 설치하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프의 제작방법.
제5항에 있어서, 상기 제어기판 설치단계는
상기 제어기판을 설치한 후, 볼트의 일측 단부가 상기 제어기판을 관통하여 상기 펌프 하우징에 닿도록 나사 결합시키고, 상기 볼트와 제어기판의 그라운드를 연결하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프의 제작방법.