KR20140145490A - 전동 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하우징에 수용되는 모터부, 및 펌프부를 포함하되,
상기 모터부는, 상기 하우징에 삽입되는 로터와, 상기 로터의 중앙에 배치되는 스테이터, 및 상기 스테이터의 중앙에 회전 가능하게 배치되고, 상기 로터와 일체로 회전되어 상기 펌프부에 회전력을 전달하는 회전축을 포함하는 전동모터를 개시한다.

Description

전동 펌프{Electric Pump}

본 발명은 전동 펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 전동오일펌프(Electric Oil Pump, EOP)는 자동차 변속기의 원활한 변속 기능을 위해 내부에 일정한 압력을 유지하기 위해 오일을 공급하는 장치이다. 특히, HEV 차량의 경우 운행 정지 시 엔진이 정지됨으로 변속기에 일정한 압력을 유지하지 못하게 되는 문제가 있는데, 이를 보완하기 위해 이러한 펌프를 사용하여 엔진 정지시 오일 압력을 유지한다.

그러나, 기존의 전동오일펌프는, 펌프와, 모터, 및 인버터를 각각 개별 제작하고 이들을 결합하여 제조하기 때문에 불필요하게 크기가 커져 진동에 취약한 문제가 있으며, 분리형이기 때문에 소음 불량이 증가하고, 신뢰성 확보를 위해 조립 측면에서 추가 구조물(예: 부시, bush)이 필요한 문제가 있다.

또한, 일반적으로 모터는 스테이터 중앙에 로터가 배치(IPM 타입)되므로 로터의 외경에 제한이 있어 토크를 상승시키는데 한계가 있다.

또한, 스테이터에 권취된 코일을 전원에 연결하기 위해서 버스바(busbar)와 같은 결선 구조물이 필요하고 로터 마그네트의 회전을 센싱하기 위하여 별도의 센싱 마그네트를 이용하므로, 모터의 소형화에 제약이 있으며 제조 비용이 상승하는 문제가 있다.

본 발명에서는 로터의 외경이 확장되어 토크가 상승된 전동펌프를 제공한다.

또한, 별도의 센싱 마그네트 없이 로터 마그네트의 회전을 감지할 수 있는 전동펌프를 제공한다.

또한, 버스바와 같은 추가 구조물 없이 코일을 전원에 용이하게 연결할 수 있는 전동모터를 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따른 전동모터는, 하우징에 수용되는 모터부, 및 펌프부를 포함하되, 상기 모터부는, 상기 하우징에 삽입되는 로터; 상기 로터의 중앙에 배치되는 스테이터; 및 상기 스테이터의 중앙에 회전 가능하게 배치되고, 상기 로터와 일체로 회전되어 상기 펌프부에 회전력을 전달하는 회전축;을 포함한다.

본 발명의 일 특징에 따른 전동모터에서, 상기 로터는 내부가 빈 원통형상으로 형성되고 상기 펌프부와 마주보는 일면이 개방된 로터 코어와, 상기 로터 코어의 내면에 장착된 로터 마그네트를 포함한다.

본 발명의 일 특징에 따른 전동모터에서, 상기 하우징은 일측에 상기 펌프부가 삽입되는 삽입홈이 형성되고, 상기 하우징의 타측에는 상기 스테이터가 삽입되는 돌출턱이 형성된다.

본 발명의 일 특징에 따른 전동모터에서, 상기 펌프부와 모터부 사이에 배치되는 회로기판을 포함하고, 상기 회로기판은 상기 로터와 마주보는 일면에 상기 로터 마그네트의 회전을 감지하는 센서가 배치된다.

본 발명의 일 특징에 따른 전동모터에서, 상기 회로기판에는 상기 스테이터에 권취된 코일이 전기적으로 연결되어 외부 전원과 연결된다.

본 발명에 따르면, 로터의 자기장 발생 직경이 커져 토크가 증가하므로 그에 비례하여 펌프의 높이를 낮출 수 있다.

또한, 스테이터에 권취된 코일이 직접 회로기판에 실장되므로 버스바와 같은 기구물을 삭제할 수 있으며, 회로기판에 실장된 자기소자가 직접 로터 마그네트의 회전을 센싱하므로 별도의 센싱 마그네트를 구비할 필요가 없다.

또한, 유로를 축과 수평방향으로 설계함으로써 유로의 길이가 짧아지고 이로 인해 유량 마찰에 의한 용적 손실이 줄어드는 장점이 있고, 불필요한 토크 로스(Torque Loss)가 방지된다.

또한, 변속기 체결부와 전동 펌프간의 무게 중심이 가까워져 진동에 강하고, 얼라인(Align) 부적합으로 인한 구동 불량 또는 소음 불량을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동모터의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동모터의 분해 사시도이고,
도 3은 도 1을 A-A 방향에서 본 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터와 회전축의 결합 구조를 보여주는 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 스테이터가 하우징에 삽입된 상태를 보여주는 사시도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프부의 구성을 보여주는 개념도이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동모터의 단면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동모터의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동모터의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1을 A-A 방향에서 본 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터와 회전축의 결합 구조를 보여주는 단면 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 스테이터가 하우징에 삽입된 상태를 보여주는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프부의 구성을 보여주는 개념도이다.

도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 전동펌프는, 하우징(10) 내에 모터부(20)와 펌프부(30)가 수용되고, 모터부(20)에 의해 전달된 회전력에 의해 펌프부(30)가 구동된다. 또한, 제2커버(70)에 의해 모터부(20)가 외부로부터 밀폐된다. 이때, 제2커버(70)는 방진 및 방수 재질로 구성될 수 있다.

하우징(10)은 일측에 펌프부(30)가 삽입되는 삽입홈(11)이 형성되고, 타측에는 모터부의 스테이터(21)가 삽입되는 돌출턱(12)이 형성된다. 삽입홈(11)의 깊이는 펌프부(30)의 두께와 동일하게 제작될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 펌프부(30)의 일정 부분만이 삽입되도록 제작될 수도 있다.

삽입된 펌프부(30)는 하우징(10)의 일측면이 제1커버(60)와 결합되어 밀폐된다. 삽입홈(11)의 바닥면(11a)에는 모터의 회전축(80)이 삽입되는 관통홀(13)이 형성된다.

실링 부재(51)는 모터부(20)와 펌프부(30) 사이에는 배치된다. 이러한 실링 부재(51)는 오일링과 같은 공지의 구성일 수 있다. 관통홀(13) 내에는 실링 부재(51)가 설치될 수 있는 수용홈(54)이 마련될 수 있다. 또한, 실링부재(51)가 삽입된 이외의 공간을 커버하는 별도의 링형상의 부재가 추가로 공간에 삽입될 수 있다.

모터부(20)는, 하우징(10)에 수용되는 로터(22)와, 로터(22)의 중앙에 배치되는 스테이터(21), 및 스테이터(21)의 중앙에 회전 가능하게 배치되고 로터(22)와 일체로 회전되어 펌프부(30)에 회전력을 전달하는 회전축(80)을 포함한다.

스테이터(21)는 하우징(10)의 돌출턱(12)에 삽입되어 고정된다. 도 2를 참조하면, 스테이터(21)는 스테이터 코어(220), 및 코어에 권취된 복수의 코일(210)을 포함한다. 스테이터 코어(220)는 분할되어 각각 코일이 권취되거나, 또는 일체형 스테이터 코어에 연속적으로 코일이 권취되어 구성될 수 있다.

도 4를 참조하면, 로터(22)는 로터 코어(221)와, 로터 코어(221)의 내면에 부착된 로터 마그네트(222)를 포함한다. 로터 코어(221)는 내부(221b)가 빈 원통형 부재로 형성되고, 펌프부(30)와 마주보는 면이 개방된 컵 형상일 수 있다.

회전축(80)은 일측이 로터 코어(221)의 상면(221a)에 고정되고 타측은 펌프부(30)에 결합된다. 따라서 로터(22)와 일체로 회전함으로써 펌프부(30)에 회전력을 전달한다.

본 발명에 따르면 로터(22)가 스테이터(21)의 외측에 배치되므로 로터(22)의 자기력 발생 직경(D1)이 커져 토크가 증가한다. 따라서, 로터(22)의 높이(D2)를 상대적으로 낮게 설계하여도 충분한 토크를 가질 수 있는 장점이 있다. 이러한 구조는 전동 모터의 소형화를 가능하게 한다.

도 2와 도 5를 참조하면, 회로기판(40)은 펌프부(30)와 모터부(20) 사이에 배치된다. 구체적으로 회로기판(40)은 원판 형상으로 형성되고 중앙에 개구부가 형성되어 하우징(10)의 타측에 형성된 돌출턱(12)에 끼워져 고정될 수 있다.

스테이터 코어(220)에 권취된 코일의 끝단(221)은 직접 회로기판(40)에 전기적으로 연결된다. 구체적으로 스테이터 코어(220)에 권취된 코일의 일단은 공통으로 묶고, 타단(221)은 회로기판(40)에 각각 솔더링(402)되어 각각 u, v, w 상 전원(도시되지 않음)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 별도의 버스바(Busbar) 또는 터미널의 구성을 생략할 수 있는 장점이 있다.

또한, 회로기판(40)은 로터 마그네트(222)와 마주보는 위치에 복수 개의 자기소자(Hall IC, 401)가 배치된다. 전술한 바와 같이 로터 코어(221)는 하부가 개방된 형상을 가지므로 자기소자(401)가 로터 마그네트(222)와 마주보도록 배치되어 회전을 감지할 수 있다. 따라서, 별도의 센싱 마그네트를 구비할 필요가 없으며, 별도로 센싱 마그네트와 로터 마그네트를 얼라인 할 필요가 없는 장점이 있다.

본 발명에 따르면, 회로기판(40)에 직접 코일이 실장되고 자기소자(401)가 배치되어 센싱을 하기 때문에 전술한 많은 부품이 생략될 수 있으므로 제조 비용이 감소되는 동시에 모터의 소형화가 가능해진다.

도 6을 참조하면, 펌프부(30)는 회전축의 일끝단에 결합되는 내부 로터(31)와 내부 로터(31)가 수용되는 외부 로터(32)를 포함한다. 내부 로터(31)의 외면에는 N 개의 로브가 형성되고 외부 로터(32)에는 N+1 개의 로브가 형성되어 (N+1)/N의 회전비로 회전한다.

펌프부(30)는 내부 로터(31)가 회전축(80)의 끝단과 결합되어 회전축(80)으로부터 회전력을 받아 회전할 때 일정한 편심 구조를 갖게 되는데, 이러한 편심에 의해 내부 로터(31)와 외부 로터(32) 사이에 유체 연료를 운반할 수 있는 체적이 발생하게 된다.

즉, 펌프부(30)의 회전 운동시 체적이 증가한 부분은 압력 강하로 주위의 유체를 흡입하고, 체적이 감소한 부분은 압력의 증가로 유체를 토출하게 된다.

상기 제1커버(60)는 하우징(10)의 일측에 결합되어 펌프부(30)를 밀폐한다. 구체적으로 제1커버(60)에는 유체 흡입공(62) 및 유체 배출공(61)이 두께 방향으로 관통 형성되어 회전축(80)과 수평하게 형성된다. 따라서, 제1커버(60)가 하우징(10)의 일측에 결합되면, 유체 흡입공(62) 및 유체 배출공(61)은 펌프부(30)와 마주보게 배치된다.

이러한 구조는 유체 채널의 거리를 최단거리로 설계할 수 있어 유량 마찰에 의한 용적 손실이 줄어드는 장점이 있다. 또한, 제1커버(60)는 가장자리에 체결부가 형성되어 변속기와 체결되는 마운팅부의 역할을 수행할 수 있다. 따라서 기존의 마운팅부와 펌프 커버를 일체형으로 제작할 수 있어 전동 펌프를 더욱 컴팩트하게 설계할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전동펌프는 하나의 하우징(10) 내에 모터부(20)와 펌프부(30)가 일체로 수용되므로, 기존에 모터와 펌프를 조립하는 구조물이 삭제되어 조립 신뢰성이 향상되며, 전체적인 크기가 작아져 콤팩트한 모터를 제작할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전동 펌프는 오일 펌프로 동작할 수 있으나, 필요에 따라 워터 펌프와 같이 다양한 유체를 펌핑하는 구조로 적절히 변형 사용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동모터의 단면도이다.

도 7을 참고하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동모터는 모터부(20)와 펌프부(30) 및 하우징(10)의 구성은 전술한 바와 동일하고, 제1베어링(53)이 추가된 점에 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 제1베어링에 대해 상세히 설명한다.

하우징(10) 내에는 회전축(80)이 삽입되는 관통홀(13)이 형성되고, 관통홀에 형성된 수용홈(54)에는 회전축(80)의 끝단을 회전 가능하게 지지하는 제1베어링(53)이 배치된다.

이러한 구조에 의하면, 제1베어링(53)이 회전축(80)의 끝단 가까이 배치되므로 회전축(80)의 회전을 안정적으로 지지할 수 있으며, 별도의 부시(Bush)를 사용하지 않고도 베어링만으로도 회전축(80)의 축방향 하중을 안정적으로 지지할 수 있는 장점이 있다.

이때, 관통홀(13)의 내벽과 회전축(80) 사이에는 간격(G)이 형성되어, 상기 간격(G)으로 유체가 제1베어링(53) 내로 유입되어 베어링의 윤활 기능을 수행할 수 있다.

제1베어링(53)은 전용 그리스와 화학적 반응이 발생하지 않는 범위 내에서 다양한 제품이 선택될 수 있다. 또한, 유체가 오토미션 오일(Automatic Transmission Fluid, ATF)인 경우에는 베어링의 윤활제 역할을 충분히 수행할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 실링 부재(51)가 제1베어링(53)과 모터부(20) 사이에 위치하기 때문에 실링 부재(51)의 내경은 제1베어링(53)의 내경과 같거나 크게 형성되는 것이 오일의 유입을 차단하는데 유리하다.

10: 하우징
20: 모터부
30: 펌프부
40: 회로기판

Claims (8)

1. 하우징에 수용되는 모터부, 및 펌프부를 포함하되,
   상기 모터부는,
   상기 하우징에 삽입되는 로터;
   상기 로터의 중앙에 배치되는 스테이터; 및
   상기 스테이터의 중앙에 회전 가능하게 배치되고, 상기 로터와 일체로 회전되어 상기 펌프부에 회전력을 전달하는 회전축;을 포함하는 전동모터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 로터는 내부가 빈 원통형상으로 상기 펌프부와 마주보는 일면이 개방된 로터 코어와, 상기 로터 코어의 내면에 장착된 로터 마그네트를 포함하는 전동모터.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은 일측에 상기 펌프부가 삽입되는 삽입홈이 형성되고, 상기 하우징의 타측에는 상기 스테이터가 삽입되는 돌출턱이 형성된 전동모터.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 펌프부와 모터부 사이에 배치되는 회로기판을 포함하고, 상기 회로기판은 상기 로터와 마주보는 일면에 상기 로터 마그네트의 회전을 감지하는 자기소자가 배치된 전동모터.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 회로기판에는 상기 스테이터에 권취된 코일이 전기적으로 연결되어 외부 전원과 연결된 전동모터.
   
6. 제3항에 있어서,
   상기 돌출턱의 중앙부에는 상기 회전축이 삽입되는 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀의 내측벽에는 실링 부재가 배치되는 전동모터.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 실링 부재와 상기 모터부 사이에 배치되는 제1베어링을 포함하고, 상기 제1베어링은 상기 관통홀의 내측벽에 배치된 전동모터.
   
8. 제3항에 있어서,
   상기 하우징의 일측면에 결합되어 상기 펌프부를 밀폐하는 제1커버, 및 상기 타측에 결합되어 상기 모터부를 밀폐하는 제2커버를 포함하는 전동모터.

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