KR20200079938A - 전동식 워터펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 워터펌프가 개시된다. 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 전동식 워터펌프는 캔드 모터 타입 전동식 워터펌프에 있어서, 케이싱; 상기 케이싱 내부에 수용되어 냉각수를 유입하고 토출하는 임펠러; 상기 케이싱을 고정하고 스테이터와 로터 사이를 분리하는 하우징; 상기 하우징의 내측에 설치되는 스테이터 및 상기 임펠러에 결합되는 로터를 포함하여 구성된다.

Description

전동식 워터펌프 {ELECTRIC WATER PUMP}

본 발명은 전동식 워터펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토크 밀도를 향상시키면서 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 구조의 전동식 워터펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에 적용되는 워터펌프(Water Pump)는 냉각수를 순환시키는 기능을 하는 장치로서, 벨트에 의해 강제 구동되어 펌프 임펠러를 회전시켜 냉각수를 흡입 및 토출시킴으로써 냉각수를 순환시키는 구성을 가지고, 그 내부에는 냉각수의 유출 방지를 위해 실 유닛(Seal Unit)이 조립되어 구성되는 엔진 구동식 워터펌프와, 배터리 등에서 제공하는 전기에 의하여 전동모터를 구동시키고, 상기 전동모터에 의하여 임펠러가 회전하여 냉각수를 흡입 및 토출함으로써 냉각수를 순환시키는 전동식 워터펌프가 대표적으로 사용되고 있다.

여기서 전동식 워터펌프의 경우 배터리 등에서 제공하는 전기에 의해 전동모터가 구동되면 임펠러가 회전하여 냉각수를 흡입 및 토출하게 된다.

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.

전동식 워터펌프는 냉각수 온도를 정밀하게 제어할 수 있으므로 다수의 자동차 회사에서 양산 차량에 널리 적용하고 있고, 엔진 구동력을 필요로 하지 않으나 그 구조 및 크기가 제한적이어서 연비 개선의 효과에 한계가 있어 이에 대한 개선이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 공개특허출원 제 10-2011-0055285 호

본 발명의 일 실시 예는 상기 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여 콤팩트한 구조이면서 에너지 효율 및 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 전동식 워터펌프를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 캔드 모터 타입 전동식 워터펌프에 있어서, 케이싱; 상기 케이싱 내부에 수용되어 냉각수를 유입하고 토출하는 임펠러; 상기 케이싱을 고정하고 스테이터와 로터 사이를 분리하는 하우징; 상기 하우징의 내측에 설치되는 스테이터 및 상기 임펠러에 결합되는 로터를 포함하고, 상기 로터에 구비되어 있는 로터 마그넷이 상기 스테이터의 내측과 외측에 각각 위치할 수 있다.

상기 로터 마그넷은 이너 로터 마그넷과 상기 이너 로터 마그넷의 외측에 이격되어 위치하는 아우터 로터 마그넷을 포함할 수 있다.

상기 이너 로터 마그넷은 상기 로터 축부에 장착되어 상기 스테이터의 내측에 위치할 수 있다.

상기 이너 로터 마그넷은 원주 방향으로 N극과 S극이 교번 배치될 수 있다.

상기 아우터 로터 마그넷은 상기 로터 외주 단부에 장착되어 상기 스테이터의 외측에 위치할 수 있다.

상기 아우터 로터 마그넷은 원주 방향으로 N극과 S극이 교번 배치될 수 있다.

상기 케이싱에는 냉각수가 유입되는 유입구와 냉각수가 유출되는 유출구가 각각 형성될 수 있다.

상기 냉각수는 로터 마그넷의 아우터 로터 마그넷을 감싸면서 유동하고 이너 로터 마그넷으로 유동하여 방열을 수행할 수 있다.

상기 하우징은 냉각수의 누수를 방지하고 상기 로터와 함께 냉각수 유로를 형성할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 전동식 워터펌프는 콤팩트한 구조이면서 토크밀도를 향상시키고, 로터 및 스테이터 내외부를 신속하게 냉각시켜 에너지 효율 및 냉각 성능을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 이너 로터 타입 워터 펌프의 모식도이다.
도 2는 종래의 아우터 로터 타입 워터 펌프의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 전동식 워터펌프의 모식도이다.

이하 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.

도 1은 종래의 이너 로터 타입 워터 펌프의 모식도이다.

도 1을 참조하면 종래의 캔드 워터 펌프는 샤프트가 로터에 관통 결합되어 일체로 이루어진 로터 어셈블리가 원통형 캔 구조의 내부로 슬라이드되어 결합되고, 이때, 프런트 베어링이 상기 모터 바디의 전면부에 위치되고, 그 후면부는 리어 베어링을 포함하는 리어 플레이트로 고정시킴으로써, 상기 로터 앗세이를 고정 지지하는 구조이다.

도 2는 종래의 아우터 로터 타입 펌프의 모식도이다.

도 2를 참조하면 임펠러(1)와, 액체를 흡입 배출시키는 흡입구(2) 및 토출구(3)를 가진 펌프 케이스(4)와, 임펠러(1)를 회전 자유롭게 수용시키는 펌프실(5)을 상기 펌프 케이스(4)와 쌍을 이루어 형성하는 분리판(6)과, 임펠러(1)를 회전 구동시키는 마그넷(7)을 가진 로터(8)와, 로터(8)에 회전 구동력을 전달하는 클로 자극(9)을 가진 스테이터(10)와, 스테이터(10)에서 발생시킨 자계를 제어하는 제어기판(11)을 구비하고, 상기 로터(8), 스테이터(10) 및 제어기판(11)을 구비하고 있다.

이와 같이 종래의 워터 펌프는 로터와 스테이터의 장착 위치 및 구조와 크기가 제한적이어서 코일의 권선량을 감소시키는 것이 어렵다는 문제가 있다.

도 3은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 전동식 워터펌프의 모식도이다.

도 3을 참조하면 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 전동식 워터펌프(100)는 캔드 모터 타입 전동식 워터펌프에 있어서, 케이싱(110), 상기 케이싱(110) 내부에 수용되어 냉각수를 유입하고 토출하는 임펠러(120), 상기 케이싱(110)을 고정하고 스테이터(130)와 상기 로터(140) 사이를 분리하는 하우징(150), 상기 하우징(150)의 내측에 설치되는 스테이터(130) 및 상기 임펠러(120)에 결합되는 로터(140)를 포함하고, 상기 로터(140)에 구비되어 있는 로터 마그넷(142)이 상기 스테이터(130)의 내측과 외측에 각각 위치하고 있다.

하나의 구체적인 예에서 상기 로터 마그넷(142)은 이너 로터 마그넷(143)과 상기 이너 로터 마그넷(143)의 외측에 이격되어 위치하는 아우터 로터 마그넷(144)을 포함하여 구성되어 있다.

본 발명에 따르면 상기 이너 로터 마그넷(143)은 상기 로터(140) 축부(140-1)에 장착되어 상기 스테이터(130)의 내측에 위치하고 있고, 이때 상기 이너 로터 마그넷(143)은 원주 방향으로 N극과 S극이 교번 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한 상기 아우터 로터 마그넷(144)은 상기 로터(140)의 외주 단부(140-2)에 장착되어 상기 스테이터(130)의 외측에 위치하고 있고, 이때 상기 아우터 로터 마그넷(144)은 원주 방향으로 N극과 S극이 교번 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 구조에서 상기 케이싱(110)에는 냉각수가 유입되는 유입구(111)와 냉각수가 유출되는 유출구(112)가 각각 형성되어 있고, 상기 냉각수는 로터 마그넷(142)의 아우터 로터 마그넷(144)을 감싸면서 유동하고 이너 로터 마그넷(143)으로 유동하여 방열을 수행하게 된다.

하우징(150)은 냉각수의 누수를 방지하고 상기 로터(140)와 함께 냉각수 유로를 형성하여 상기 아우터 로터 마그넷(144)과 상기 이너 로터 마그넷(143)을 냉각한 냉각수가 수집되어 상기 유출구(112)로 배출되는 것이 바람직하다.

즉 본 발명에 따른 전동식 워터펌프(100)는 유입구(111)를 통해 유입되는 냉각수가 하우징(150)과 로터(140)에 의해 형성되는 냉각수 유로를 따라 흐르되, 로터(140)에 구비되어 있는 로터 마그넷(142)의 아우터 로터 마그넷(144)을 감싸면서 유동하고, 이어서 이너 로터 마그넷(143)으로 유동하여 방열을 수행하고 유출구(112)로 배출된다.

따라서 본 발명에 따른 전동식 워터펌프는 콤팩트한 구조로서 스테이터 내외부의 자속을 사용함으로써 코일의 권선량을 감소시켜 토크밀도를 향상시키고, 로터 및 스테이터 내외부를 신속하게 냉각시켜 에너지 효율 및 냉각 성능을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 여러 가지 실시 가능한 예 중에서 당 업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시 예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시 예가 가능함을 밝혀둔다.

100: 전동식 워터펌프
110: 케이싱
111: 유입구
112: 유출구
120: 임펠러
130: 스테이터
132: 코일
140: 로터
142: 로터 마그넷
143: 이너 로터 마그넷
144: 아우터 로터 마그넷
150 : 하우징

Claims (9)

1. 캔드 모터 타입 전동식 워터펌프에 있어서,
   케이싱;
   상기 케이싱 내부에 수용되어 냉각수를 유입하고 토출하는 임펠러;
   상기 케이싱을 고정하고 스테이터와 로터 사이를 분리하는 하우징;
   상기 하우징의 내측에 설치되는 스테이터; 및
   상기 임펠러에 결합되는 로터;
   를 포함하고,
   상기 로터에 구비되어 있는 로터 마그넷이 상기 스테이터의 내측과 외측에 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 로터 마그넷은 이너 로터 마그넷과 상기 이너 로터 마그넷의 외측에 이격되어 위치하는 아우터 로터 마그넷을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 이너 로터 마그넷은 상기 로터 축부에 장착되어 상기 스테이터의 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 이너 로터 마그넷은 원주 방향으로 N극과 S극이 교번 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 아우터 로터 마그넷은 상기 로터 외주 단부에 장착되어 상기 스테이터의 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 아우터 로터 마그넷은 원주 방향으로 N극과 S극이 교번 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 케이싱에는 냉각수가 유입되는 유입구와 냉각수가 유출되는 유출구가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프.
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 냉각수는 로터 마그넷의 아우터 로터 마그넷을 감싸면서 유동하고 이너 로터 마그넷으로 유동하여 방열을 수행하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 하우징은 냉각수의 누수를 방지하고 상기 로터와 함께 냉각수 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프.

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