KR20220080746A

KR20220080746A - 전동 워터 펌프

Info

Publication number: KR20220080746A
Application number: KR1020200168294A
Authority: KR
Inventors: 주도재; 김홍기; 차성욱; 이재경
Original assignee: 영신정공주식회사
Priority date: 2020-12-04
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2022-06-15
Also published as: US20220178375A1

Abstract

본 발명은, 전동 워터 펌프에 관한 것으로, 본체와; 상기 본체에 결합되어 외부에서 인가되는 전원에 의하여 회전력을 발생 가능하게 로터와 스테이터를 구비한 모터모듈과; 상기 모터모듈의 회전력에 의하여 회전하는 임펠러와, 상기 임펠러의 회전에 의하여 유체를 흡입하는 흡입구와, 가압된 유체를 토출하는 토출구를 구비하여 상기 본체의 일측에 결합되는 펌프모듈과; 상기 모터모듈을 제어 가능하게 마련된 제어부를 결합하여 상기 본체의 타측에 결합된 제어부하우징과; 상기 모터모듈의 회전력을 상기 임펠러로 전달하는 회전축을 포함하되, 상기 로터는 로터코어를 적층하고 마그네트가 결합된 후 인서트 사출을 하고 상기 로터에 상기 회전축을 압입하여 상기 로터와 상기 회전축이 일체로 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 모터모듈의 회전축 및 회전축을 지지하는 구조를 간단하게 할 수 있으며 부품수룰 감소시킬 수 있고, 열이 발생되는 구성이나 부품을 효과적으로 냉각시킬 수 있으며, 조립하는 과정에서 회전축 중심으로부터 거리를 일정하게 유지하도록 안내할 수 있는 전동 워터 펌프를 제공할 수 있다.

Description

전동 워터 펌프 {Electric type Water Pump}

본 발명은 전동 워터 펌프에 관한 것으로, 보다 구체적으로 자동차 등에 사용되는 전동 워터 펌프의 회전축을 보다 간편한 구조로 할 수 있으면서 관련 구성을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 구조를 개선한 전동 워터 펌프에 관한 것이다.

자동차는 많은 부품들이 결합되어 이루어지는 현대의 대표적인 운송 수단이다. 이러한 자동차에서 특히 동력을 발생시키는 엔진은 열이 많이 발생된다.

일반적으로 자동차 엔진에 구비되는 냉각시스템은 엔진의 전 가동 영역에서 적정 작동 온도를 유지시켜 줄 수 있도록 하는 것으로서, 이는 혼합기의 연소과정에서 발생하는 최대 온도의 고열로부터 실린더 블록과 헤드 및 피스톤등의 주요 부품에 대한 열해를 방지하기 위함이다.

이러한 엔진의 냉각계통에는 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 펌핑하여 엔진의 워터 자켓으로 공급하는 워터 펌프가 적용된다.

이러한 워터펌프는 유체로 물인 냉매를 순환시키는 임펠러와 임펠러에 회전력을 제공하는 수단인 엔진이나 모터를 포함하는 구동 수단과 구동 수단과 각종 센서 등을 제어하는 제어 수단을 구비한다.

임펠러는 물을 흡입구로 흡입시켜 가압한 후 필요로 하는 곳으로 물을 토출구룰 통해 토출시킨다.

이러한 임펠러를 회전시키는 동력을 제공하는 것은 스테이터와 로터이다. 이러한 로터에는 회전축이 결합된다.

도 6에 도시된 바와 같이 종래의 전동 워터 펌프(300)에서 이러한 회전축(347)은 회전을 하기 때문에 베어링에 의하여 지지되고 필요에 따라 트러스트력(thrusting force)가 발생될 수 있으며, 특히 트러스트 플레이트(329)가 구비되어 트러스트 플레이트(329)는 회전하면서 카본 베어링을 포함하는 베어링(323)의 파손 위험을 최소화하면서 동시에 회전 마찰을 최소하는 기능을 한다.

또한, 트러스트 플레이트(329)와 결합되는 트러스트고무(328)은 트러스트 플레이트(329)를 지지하여 충격을 흡수하는 기능을 하며, 이러한 기능에 의하여 베어링(323)의 파손을 최소화할 수 있다.

그리고 도 6에서 설명하지 않은 참조번호는 후술하는 본 발명의 구성의 참조번호와 십자리 및 일자리가 동일한 것은 동일한 기능을 하는 구성이므로 설명을 생략한다.

이와 같이 종래기술의 회전축(347)은 다소 복잡한 부품 내지 구성이 포함되어 있다.

또한, 모터모듈과 제어부에서 발열되는 열을 효과적으로 냉각하는 것이 바람직하다.

[참고문헌]

공개특허공보 제10-2017-0079382호 (2017.07.10. 공개)

공개특허공보 제10-2015-0101555호 (2015.09.04. 공개)

본 발명의 목적은, 모터모듈의 회전축 및 회전축을 지지하는 구조를 간단하게 할 수 있으며 부품수룰 감소시킬 수 있는 전동 워터 펌프를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 열이 발생되는 구성이나 부품을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 전동 워터 펌프를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 조립하는 과정에서 회전축 중심으로부터 거리를 일정하게 유지하도록 안내할 수 있는 바디캔 구조를 갖는 전동 워터 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 전동 워터 펌프에 있어서, 본체와; 상기 본체에 결합되어 외부에서 인가되는 전원에 의하여 회전 가능하게 로터와 스테이터를 구비한 모터모듈과; 상기 모터모듈의 회전력에 의하여 회전하는 임펠러와, 상기 임펠러의 회전에 의하여 유체를 흡입하는 흡입구와, 가압된 유체를 토출하는 토출구를 구비하여 상기 본체의 일측에 결합되는 펌프모듈과; 상기 모터모듈을 제어 가능하게 마련된 제어부를 결합하여 상기 본체의 타측에 결합된 제어부하우징과; 상기 모터모듈의 회전력을 상기 임펠러로 전달하는 회전축을 포함하되, 상기 로터는 로터코어를 적층하고 마그네트가 결합된 후 인서트 사출을 하고 상기 로터에 상기 회전축을 압입하여 상기 로터와 상기 회전축이 일체로 구비된 것을 특징으로 하는 전동 워터 펌프에 의하여 달성된다.

또한, 상기 회전축의 양단은 카본 베어링을 포함하는 베어링에 의하여 지지되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회전축이 관통 가능하게 상기 본체에 형성된 축공과; 상기 축공에 근접되게 상기 회전축을 지지 가능하게 상기 본체에 마련되어 상기 베어링이 결합되는 상베어링지지부재와; 상기 본체에 결합된 상기 스테이터 내주측에 결합되어 상기 로터측과 상기 스테이터를 구획 가능하게 마련된 바디캔;을 더 구비하며, 상기 상베어링지지부재의 외측에 복수의 냉각수흡입공이 상기 바디캔의 내측과 연통되도록 상기 본체를 관통하여 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각수흡입공을 통과한 유체가 상기 바디캔의 내부에 수용되어 회전하는 로터를 거쳐 상기 회전축의 타측을 지지하는 베어링을 통과하여 상기 회전축의 중심을 통과하여 상기 임펠러측으로 안내 가능하게 상기 회전축에 냉각수토출공이 관통 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 바디캔에는 상기 스테이터의 코어 사이에 형성된 간격인 코어틈새에 대응하여 상기 바디캔의 판면으로부터 상기 코어틈새를 향하여 캔돌기가 돌출 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 모터모듈의 회전축 및 회전축을 지지하는 구조를 간단하게 할 수 있으며 부품수룰 감소시킬 수 있는 전동 워터 펌프를 제공할 수 있다.

또한, 열이 발생되는 구성이나 부품을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 전동 워터 펌프를 제공할 수 있다.

또한, 조립하는 과정에서 회전축 중심으로부터 거리를 일정하게 유지하도록 안내할 수 있는 바디캔 구조를 갖는 전동 워터 펌프를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 워터 펌프의 사시도,
도 2는 도 1의 단면도,
도 3a 및 도 3b는 바디캔과 회전축의 냉각수토출공 사이에 냉각수가 흐르는 과정을 설명하기 위하여 펌프커버 및 임펠러를 제거한 사시도 및 도 2 단면의 부분확대도,
도 4는 로터와 회전축을 일체화하는 과정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도,
도 5a 및 도 5b는 바디캔을 스테이터에 결합하는 과정을 설명하기 위한 사시도 및 단면도와 부분확대도,
도 6은 종래기술에 따른 전동 워터 펌프의 단면도이다.

본 발명에 따른 전동 워터 펌프(100)에 대하여 도 1 내지 도 6을 참조하여 이하에서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 워터 펌프의 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이며, 도 3a 및 도 3b는 바디캔과 회전축의 냉각수토출공 사이에 냉각수가 흐르는 과정을 설명하기 위하여 펌프커버 및 임펠러를 제거한 사시도 및 도 2 단면의 부분확대도이고, 도 4는 로터와 회전축을 일체화하는 과정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이며, 도 5a 및 도 5b는 바디캔을 스테이터에 결합하는 과정을 설명하기 위한 사시도 및 단면도와 부분확대도이고, 도 6은 종래기술에 따른 전동 워터 펌프의 단면도이다.

본 발명을 보다 상세하게 설명하기에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시

예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 일실시예에 따른 워터 펌프(100)는, 도 1 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 본체(110)와; 상기 본체(110)에 결합되어 외부에서 인가되는 전원에 의하여 회전력을 발생 가능하게 로터(145)와 스테이터(143)를 구비한 모터모듈(140)과; 상기 모터모듈(140)의 회전력에 의하여 회전하는 임펠러(121)와, 상기 임펠러(121)의 회전에 의하여 유체를 흡입하는 흡입구(125)와, 가압된 유체를 토출하는 토출구(127)를 구비하여 상기 본체(110)의 일측에 결합되는 펌프모듈(120)과; 상기 모터모듈(140)을 제어 가능하게 마련된 제어부(133)를 결합하여 상기 본체(110)의 타측에 결합된 제어부하우징(130)과; 상기 모터모듈(140)의 회전력을 상기 임펠러(121)로 전달하는 회전축(147)을 포함하되, 상기 로터(145)는 로터코어(미도시)를 적층하고 마그네트(145a)가 삽입된 후 인서트 사출을 하고 상기 로터(145)에 상기 회전축(147)을 압입하여 상기 로터(145)와 상기 회전축(147)이 일체로 구비된 것이 바람직하다.

본체(110)는 전동 워터 펌프(100) 외관의 중앙 부분을 형성하고 도 2의 상측에 펌프모듈(120)이 결합되고, 하측에 제어부하우징(130)이 결합되어 전체적으로 전동 워터 펌프(100)의 외관을 형성한다. 본체(110)와 펌프모듈(120)를 결합하는 수단 및 본체(110)와 제어부하우징(130)을 결합하는 수단은 공지의 다양한 방법을 선택할 수 있다.

본체(110)의 상측은 펌프모듈(120)과 유체가 가압되는 압력실(미도시)을 형성하도록 임펠러(121)의 형상에 대응하여 다소 평평한 판면 형태로 구비되어 있다.

본체의 상측 판면 중앙에 회전축(147)이 관통하여 임펠러(121)와 결합되도록 축공(113)이 관통 형성되어 있다.

축공(113)의 하측 판면에는 회전축(147)의 상측 영역을 회전 가능하게 지지하는 베어링(123)을 결합 가능하게 마련된 상베어링지지부재(117a)가 형성되어 있다.

그리고, 본체(110)의 상측 판면 상기 상베어링지지부재(117a)의 외측에 복수의 냉각수흡입공(115)이 상기 바디캔(160)의 내측과 연통되도록 상기 본체(110)를 관통하여 형성되어 있다.

냉각수흡입공(115)은 일실시예로 4개가 관통 형성되어 있지만, 3개로 구비될 수도 있으며, 회전축(147)의 중심에 대하여 동일한 거리에 방사상으로 동일한 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.

제어부(133)는 제어부하우징(130)에 수용되어 기밀이 유지되는 것이 바람직하고, 커넥터(135)는 차량 본체 또는 ECU로부터 전원을 공급받고 다양한 신호를 송수신하는 케이블 등의 단자가 결합될 수 있도록 제어부하우징(130)에 구비되어 있다.

모터모듈(140)는 통상의 전동 워터 펌프(100)와 동일하게 스테이터(143)와 로터(145)를 포함하고 로터(145)에 회전축(147)이 결합되어 있는 것은 전술한 바와 같다.

로터(145)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 로터코어(미도시)를 적층하고 마그네트(145a)가 결합된 후 인서트 사출을 하고 상기 로터(145)에 상기 회전축(147)을 압입하여 상기 로터(145)와 상기 회전축(147)이 일체로 제조되는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의하여 보다 효과적으로 로터(145)에 의하여 회전축(147)이 회전할 수 있다.

이러한 구조에 의하여 종래기술에서 언급한 바와 같이 도 6에서의 트러스트플레이트(329)와 트러스트고무(328)와 같은 부품을 줄일 수 있어 구조가 간단해 진다.

스테이터(143)는 스테이터코어(143a)룰 포함하고, 스테이터코어(143a)와 인접한 스테이터코어(143a)와 사이에 간격인 코어틈새(143b)를 형성한다.

회전축(147)의 중심에는 관통된 냉각수토출공(147a)이 형성되어 있다. 이러한 냉각수토출공(147a)에 의해 펌프모듈(120)로 흡입된 유체는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본체(110)의 상측에 관통된 냉각수흡입공(115)을 통해 바디캔(160)의 상측 공간으로 유입되어 로터(145) 또는 로터(145)와 바디캔(160) 사이의 간격을 통과하여 바디캔(160) 하측 공간으로 안내된 후 제어부하우징(130)의 상측 판면까지 도달할 수 베어링(123)이 회전하는 틈새를 통해 회전축(147)의 냉각수토출구(127)를 통해 임폘러(121)측으로 배출된다.

이러한 냉각수의 흐름에 따라 모터모듈(140), 제어부(133), 베어링(123) 등에서 발생되는 열이 냉각될 수 있어 발열에 따른 소손 등과 같은 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이, 상기 바디캔(160)에는 상기 스테이터(143)의 스테이터코어(143a) 사이에 형성된 간격인 코어틈새(143b)에 대응하여 상기 바디캔(160)의 캔본체(163) 판면으로부터 상기 코어틈새(143b)를 향하여 캔돌기(165)가 돌출 형성되어 있다. 이러한 구조에 의하여 코어틈새(143b)에 캔돌기(165)가 맞물리는 것이 바람직하다.

이러한 캔돌기(165)에 의하여 바디캔(160)을 조립하는 과정에서 바디캔(160)가 중심축선 또는 스테이터(143)에 대하여 정확한 위치에 위치할 수 있게 한다. 즉, 바디캔(160)이 중심축선에 대하여 똑바른 상태인 평행도를 유지할 수 있도록 캔돌기(165)가 안내할 수 있다.

이러한 캔돌기(165)는 상하가 개방되어 있고 상하 방향을 따라 부분적으로 절곡된 영역을 갖는 원통 형상이고, 조립된 상태에서 스테이터(143)측으로 유체가 유입되지 않도록 상측과 하측에 각각 캔오링(170)이 본체(110) 및 제어부하우징(130)에 결합되어 있다.

이에, 본 발명에 따르면, 모터모듈의 회전축 및 회전축을 지지하는 구조를 간단하게 할 수 있으며 부품수룰 감소시킬 수 있는 전동 워터 펌프를 제공할 수 있다.

여기서, 본 발명의 여러 실시예들을 도시하여 설명하였지만, 본 발명의 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

100, 300 : 워터 펌프 110 : 본체
113 : 축공 115 : 냉각수흡입공
117a : 상베어링지지부재 117b : 하베어링지지부재
120 : 펌프모듈 121 : 임펠러
123 : 베어링 125 : 흡입구
127 : 토출구 130 : 제어부하우징
133 : 제어부 135 : 커넥터
140 : 모터모듈 143 : 스테이터
143a : 스테이터코어 143b : 코어틈새
145 : 로터 145a : 마그네트
147 : 회전축 147a : 냉각수토출공
160 : 바디캔 163 : 캔본체
165 : 캔돌기 170 : 캔오링

Claims

전동 워터 펌프에 있어서,
본체와;
상기 본체에 결합되어 외부에서 인가되는 전원에 의하여 회전력을 발생 가능하게 로터와 스테이터를 구비한 모터모듈과;
상기 모터모듈의 회전력에 의하여 회전하는 임펠러와, 상기 임펠러의 회전에 의하여 유체를 흡입하는 흡입구와, 가압된 유체를 토출하는 토출구를 구비하여 상기 본체의 일측에 결합되는 펌프모듈과;
상기 모터모듈을 제어 가능하게 마련된 제어부를 결합하여 상기 본체의 타측에 결합된 제어부하우징과;
상기 모터모듈의 회전력을 상기 임펠러로 전달하는 회전축을 포함하되,
상기 로터는 로터코어를 적층하고 마그네트가 결합된 후 인서트 사출을 하고 상기 로터에 상기 회전축을 압입하여 상기 로터와 상기 회전축이 일체로 구비된 것을 특징으로 하는 전동 워터 펌프.
제1항에 있어서,
상기 회전축의 양단은 카본 베어링을 포함하는 베어링에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 전동 워터 펌프.
제1항에 있어서,
상기 회전축이 관통 가능하게 상기 본체에 형성된 축공과;
상기 축공에 근접되게 상기 회전축을 지지 가능하게 상기 본체에 마련되어 상기 베어링이 결합되는 상베어링지지부재와;
상기 본체에 결합된 상기 스테이터 내주측에 결합되어 상기 로터측과 상기 스테이터를 구획 가능하게 마련된 바디캔;을 더 구비하며,
상기 상베어링지지부재의 외측에 복수의 냉각수흡입공이 상기 바디캔의 내측과 연통되도록 상기 본체를 관통하여 형성된 것을 특징으로 하는 전동 워터 펌프.
제3항에 있어서,
상기 냉각수흡입공을 통과한 유체가 상기 바디캔의 내부에 수용되어 회전하는 로터를 거쳐 상기 회전축의 타측을 지지하는 베어링을 통과하여 상기 회전축의 중심을 통과하여 상기 임펠러측으로 안내 가능하게 상기 회전축에 냉각수토출공이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 전동 워터 펌프.
제3항에 있어서,
상기 바디캔에는 상기 스테이터의 코어 사이에 형성된 간격인 코어틈새에 대응하여 상기 바디캔의 판면으로부터 상기 코어틈새를 향하여 캔돌기가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 전동 워터 펌프.