KR20220070619A

KR20220070619A - 전자식 워터 펌프

Info

Publication number: KR20220070619A
Application number: KR1020200157340A
Authority: KR
Inventors: 이창훈; 노의동; 김정태; 오형석; 김명호; 송도훈; 장병국
Original assignee: 주식회사 유니크; 주식회사 엔엠씨
Priority date: 2020-11-23
Filing date: 2020-11-23
Publication date: 2022-05-31

Abstract

본 발명은 회전력을 발생시키는 구동부와 냉각수를 순환시키는 펌프부를 물리적으로 분리시킴으로써 방수 성능을 향상시킬 수 있는 전자식 워터 펌프에 관한 것으로, 모터 하우징과, 상기 모터 하우징의 내부에 설치되는 구동 모터와, 상기 모터 하우징의 상부에 결합되고 물리적으로 분리된 제1작동공간과 제2작동공간을 포함하는 펌프 하우징과, 상기 제1작동공간에 설치되고 상기 구동 모터에 의해 회전하는 구동 디스크와, 상기 제2작동공간에 설치되며 상기 구동 디스크의 자기력에 의해 회전하는 종동 디스크로 이루어진 마그네틱 커플러와, 상기 제2공간에 회전 가능하게 설치되고 상기 종동 디스크에 의해 회전하는 임펠러와, 상기 펌프 하우징에 결합되고 냉각수 유입구 및 배출구가 형성된 펌프 커버를 포함하여 구성된다.

Description

전자식 워터 펌프{ELECTRONIC WATER PUMP}

본 발명은 전자식 워터 펌프에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 차량의 엔진 등을 냉각시키기 위하여 냉각수를 순환시키는 전자식 워터 펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 워터 펌프는 차량의 엔진 등을 냉각시키기 위하여 냉각수를 순환시키는 역할을 한다. 이러한 워터 펌프는, 엔진의 동력에 의해 구동하는 엔진 구동식 워터 펌프와, 엔진과 독립적으로 전기에 의해 구동하는 전동식 워터 펌프로 구분된다.

이 중에서, 전동식 워터 펌프는 엔진의 동력을 사용하지 않으므로 연비를 향상시킬 수 있고 냉각수의 온도를 정밀하게 제어할 수 있으므로 최근 생산되는 차량에 널리 적용되고 있다.

상술한 전동식 워터 펌프는 전기에 의해 구동되는 모터를 포함하므로, 일정한 수준 이상의 방수 기능을 확보할 수 있어야 한다. 이를 위하여 전동식 워터 펌프에는 캔드 타입(canned type) 모터가 적용된다.

등록특허공보 제10-1305671호(2013.09.09.)에는 캔드 타입(canned type) 모터가 적용된 전동식 워터 펌프가 개시되어 있다.

전동식 워터 펌프는, 회전축에 장착되어 냉각수를 펌핑하기 위한 임펠러와, 냉각수가 유동되는 공간에 회전 가능하게 설치된 회전자 어셈블리와, 회전자 어셈블리를 감싸도록 설치되는 고정자 어셈블리와, 회전자 어셈블리를 감싸는 용기 형상의 실링캔부를 포함하여 구성된다.

상술한 전동식 워터 펌프에 따르면, 회전자 어셈블리는 실링캔부에 회전 가능하게 설치되고 실링캔부는 냉각수가 유동되는 용기 형상을 가지므로, 펌프를 구동시킬 경우 회전자 어셈블리가 냉각수에 침수된 상태에서 회전을 하게 된다.

그런데, 통상의 회전자 어셈블리는 자석, 코어 및 샤프트로 구성되며, 이 중에서 자석과 코어는 부품의 특성상 수분에 의해 부식될 수 있는 재질이므로, 회전자 어셈블리가 냉각수에 침수된 상태에서 회전을 할 경우 쉽게 부식될 우려가 있었다.

등록특허공보 제10-1305671호(2013.09.09.)

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 회전력을 발생시키는 구동부와 냉각수를 순환시키는 펌프부를 물리적으로 분리시킴으로써 방수 성능을 향상시킬 수 있는 전자식 워터 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 방수를 위한 부품이 필요치 않으므로 방수 구조를 단순화할 수 있으며, 이를 통하여 설계 자유도를 향상시킬 수 있는 전자식 워터 펌프의 제공을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 고속 회전에 대한 안정성 및 NVH(Noise, Vibration,Harshness)를 확보할 수 있는 전자식 워터 펌프의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전자식 워터 펌프는, 모터 하우징과, 상기 모터 하우징의 내부에 설치되는 구동 모터와, 상기 모터 하우징의 상부에 결합되고 물리적으로 분리된 제1작동공간과 제2작동공간을 포함하는 펌프 하우징과, 상기 제1작동공간에 설치되고 상기 구동 모터에 의해 회전하는 구동 디스크와, 상기 제2작동공간에 설치되며 상기 구동 디스크의 자기력에 의해 회전하는 종동 디스크로 이루어진 마그네틱 커플러와, 상기 제2공간에 회전 가능하게 설치되고 상기 종동 디스크에 의해 회전하는 임펠러와, 상기 펌프 하우징에 결합되고 냉각수 유입구 및 배출구가 형성된 펌프 커버를 포함하여 구성된다.

상기 구동 모터는 회전력을 출력하는 샤프트를 포함하고, 상기 샤프트는 상기 모터 하우징의 내부에 마련된 한 쌍의 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 회전력을 발생시키는 구동 모터가 설치된 모터 하우징과 냉각수를 순환시키는 임펠러가 설치된 펌프 하우징이 물리적으로 분리된 구조를 가지므로, 냉각수가 구동 모터 측으로 유입될 우려가 전혀 없어 워터 펌프의 방수 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 모터 하우징과 펌프 하우징을 물리적으로 분리시킴으로써 방수를 위한 부품이 필요치 않으므로 방수 구조를 단순화할 수 있으며, 이를 통하여 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 구동 모터의 샤프트가 한 쌍의 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되므로, 고속 회전에 대한 안정성 및 NVH(Noise, Vibration,Harshness)를 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 워터 펌프의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 워터 펌프의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 워터 펌프의 분해사시도.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 여기서, 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 또한, 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

본 발명은 차량의 엔진 등을 냉각시키기 위하여 냉각수를 순환시키는 전자식 워터 펌프로서, 좀 더 상세하게는 냉각수의 유입을 방지할 수 있도록 방수 성능을 향상시킨 전자식 워터 펌프에 관한 것이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시에에 따른 전자식 워터 펌프를 살펴보면 다음과 같다.

본 실시예에 따른 전자식 워터 펌프(100)는, 내부 공간이 서로 분리되도록 구획되는 하우징(110,120,140)과, 하우징(110,120,140)에 결합되는 커버(143,150)를 포함하여 구성된다.

하우징(110,120,140)은, 모터 하우징(110)과, 모터 하우징(110)의 상부에 결합되는 펌프 하우징(120)과, 모터 하우징(110)의 하부에 결합되는 컨트롤 하우징(140)으로 구성된다.

또한, 커버(130,150)는, 펌프 하우징(120)의 상부에 결합되는 펌프 커버(130)와, 컨트롤 하우징(140)의 하부에 결합되는 컨트롤 커버(150)로 구성된다.

모터 하우징(110)은 전원 인가 시 회전력을 발생시키는 구동 모터(160)가 설치되는 하우징이다.

모터 하우징(110)은 중공의 원통 형상이되 상면은 밀폐되고 하면은 개방된 원통 형상을 갖는다. 모터 하우징(110)의 상단은 펌프 하우징(120)보다 작은 직경으로 형성되고, 하단은 컨트롤 하우징(130)보다 큰 직경으로 형성된다.

즉, 모터 하우징(110)은 다단의 원통 형상으로 형성되는데, 이는 펌프 하우징(120) 및 컨트롤 하우징(130)과의 결합 시 결합부위가 중첩되게 함으로써 밀봉성을 향상시키기 위함이다.

모터 하우징(110)의 내부에는 구동 모터(160)의 설치를 위한 수용공간(112)이 마련된다. 수용공간(112)의 상부에는 환형의 제1장착부(114)가 형성되고, 제1장착부(124)의 내부에는 제1장착홈(116)이 형성되며, 제1장착홈(116)에는 구동 모터(160)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(B1)이 설치된다.

제1장착홈(116)의 바닥에는 관통공(118)이 형성된다. 관통공(118)에는 구동 모터(160)의 회전축인 제1샤프트(166)가 관통되게 결합된다. 즉, 제1샤프트(166)의 상단은 관통공(118)을 통해 모터 하우징(110)의 상부를 관통하여 후술할 제1작동공간(122)으로 돌출된다. 그리고 제1작동공간(122) 상에 위치된 제1샤프트(166)의 상단에는 후술할 마그네트 커플러(180)의 구동 디스크(182)가 설치된다.

상술한 모터 하우징(110)에 설치되는 구동 모터(160)는, 수용공간(112)의 둘레를 따라 설치되는 환형의 스테이터(162)와, 스테이터(162)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 로터(164)와, 로터(164)의 회전 중심인 제1샤프트(166)로 구성된다.

펌프 하우징(120)은 구동 모터(160)에 의해 회전하는 임펠러(170) 및 구동 모터(170)의 회전력을 임펠러(170)에 전달하는 마그네틱 커플러(180)가 설치되는 하우징이다.

펌프 하우징(120)은 상면과 하면이 모두 개방된 중공의 원통 형상이다. 펌프 하우징(120)의 내부에는 임펠러(170) 및 마그네틱 커플러(180)의 설치를 위한 제1작동공간(122)과 제2작동공간(124)이 마련된다.

펌프 하우징(120)의 제1작동공간(122)과 제2작동공간(124)은 워터 펌프(100)의 방수 성능을 향상시킬 수 있도록 물리적으로 분리된다. 즉, 제1작동공간(122)과 제2작동공간(124)은 펌프 하우징(120)의 내부에 형성된 베플(126)에 의해 물리적으로 분리되도록 구획된다.

베플(126)의 하부에 형성된 제1작동공간(122)에는 마그네트 커플러(180)의 구동 디스크(182)가 설치되고, 베플(126)의 상부에 형성된 제2작동공간(124)에는 임펠러(170) 및 마그네틱 커플러(180)의 종동 디스크(184)가 설치된다.

이때, 베플(126)의 상면(제2작동공간(124)의 바닥)에는 제2샤프트(128)가 설치되고, 제2샤프트(128)에는 임펠러(170)가 회전 가능하게 결합된다.

펌프 커버(130)는 펌프 하우징(120)의 상부에 결합되어, 임펠러(170) 및 마그네틱 커플러(180)의 종동 디스크(184)가 설치되는 제2작동공간(124)을 덮는다.

펌프 커버(130)는 하면이 개방된 컵 형상으로 형성되고, 상면에는 냉각수 유입구(132)가 형성되고, 측면에는 냉각수 배출구(134)가 형성된다.

임펠러(170)는 구동 모터(170)에 의해 회전하며 냉각수를 순환시키는 역할을 한다. 이러한 임펠러(170)는, 상하로 이격되고 평행하게 배치된 한 쌍의 회전판(172,174)와, 한 쌍의 회전판(172,174) 사이에 방사상으로 배치된 다수의 블레이드(176)로 이루어진다. 이때, 임펠러(170)의 회전판(174)에는 마그네틱 커플러(180)의 종동 디스크(184)가 설치된다.

마그네틱 커플러(180)는 구동 모터(170)의 회전력을 임펠러(170)에 전달하는 전동수단으로, 구동 모터(160)에 의해 회전하는 구동 디스크(182)와, 구동 디스크(182)의 자기력에 의해 회전하는 종동 디스크(184)로 이루어진다.

구동 디스크(182)는 제1샤프트(166)에 결합되는 제1디스크(182a)와, 제1디스크(182a)의 상면에 방사상으로 마련된 제1마그네트(182b)로 구성된다. 또한, 종동 디스크(184)는 제2샤프트(128)에 결합되는 제2디스크(184a)와, 제2디스크(184a)의 하면에 방사상으로 마련된 제2마그네트(184b)로 구성된다.

상술한 구조의 구동 디스크(182)와 종동 디스크(184)는 물리적으로 분리된 제1작동공간(122)과 제2작동공간(124)에 각각 설치되므로, 모터 하우징(110)과 펌프 하우징(120) 사이의 방수 성능을 유지하되 구동 모터(160)의 회전력을 임펠러(170)에 효과적으로 전달할 수 있다.

한편, 종동 디스크(184)는 임펠러(170)와 일체로 형성된다. 즉, 임펠러(170)의 하면에는 안착홈(178)이 형성되고, 종동 디스크(184)가 안착홈(178)에 삽입되어 일체로 형성된다.

컨트롤 하우징(140)은 구동 모터(160)를 제어하는 제어기판(190)이 설치되는 하우징이다. 컨트롤 하우징(140)은 중공의 원통 형상이되 상면은 밀폐되고 하면은 개방된 원통 형상이다.

컨트롤 하우징(140)의 내부에는 제어기판(190)의 설치를 위한 수납공간(142)이 형성된다. 또한, 컨트롤 하우징(120)의 상면에는 환형의 제2장착부(144)가 형성되고, 제2장착부(144)의 내부에는 제2장착홈(146)이 형성되며, 제2장착홈(146)에는 구동 모터(160)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(B2)이 설치된다.

한편, 컨트롤 하우징(140)의 수납공간(142), 즉 제어기판(190)이 설치되는 수납공간(142)은 컨트롤 하우징(140)의 하부에 결합되는 컨트롤 커버(150)에 의해 밀폐된다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

100: 전자식 워터 펌프 110: 모터 하우징
120: 펌프 하우징 122: 제1작동공간
124: 제2작동공간 126: 베플
130: 펌프 커버 140: 컨트롤 하우징
150: 컨트롤 커버 160: 구동모터
170: 임펠러 180: 마그네틱 커플러
190: 제어기판 B1,B2: 베어링

Claims

모터 하우징;
상기 모터 하우징의 내부에 설치되는 구동 모터;
상기 모터 하우징의 상부에 결합되고 물리적으로 분리된 제1작동공간과 제2작동공간을 포함하는 펌프 하우징;
상기 제1작동공간에 설치되고 상기 구동 모터에 의해 회전하는 구동 디스크와, 상기 제2작동공간에 설치되며 상기 구동 디스크의 자기력에 의해 회전하는 종동 디스크로 이루어진 마그네틱 커플러;
상기 제2공간에 회전 가능하게 설치되고 상기 종동 디스크에 의해 회전하는 임펠러; 및
상기 펌프 하우징에 결합되고 냉각수 유입구 및 배출구가 형성된 펌프 커버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 워터 펌프.
청구항 1에 있어서,
상기 제1작동공간과 상기 제2작동공간은 상기 펌프 하우징의 내부에 형성된 베플에 의해 구획되는 것을 특징으로 하는 전자식 워터 펌프.
청구항 2에 있어서,
상기 구동 모터는 회전력을 출력하는 제1샤프트를 포함하고,
상기 제1샤프트의 상단은 상기 모터 하우징의 상면을 관통하여 상기 제1작동공간으로 돌출되며,
상기 제1샤프트의 상단에는 상기 구동 디스크가 설치되는 것을 특징으로 하는 전자식 워터 펌프.
청구항 3에 있어서,
상기 제2작동공간의 바닥에는 제2샤프트가 설치되고, 상기 제2샤프트에는 상기 임펠러를 회전 가능하게 결합되며,
상기 종동 디스크는 상기 임펠러의 하면에 구비되는 것을 특징으로 하는 전자식 워터 펌프.
청구항 4에 있어서,
상기 구동 디스크는, 상기 제1샤프트에 결합되는 제1디스크와, 상기 제1디스크의 상면에 방사상으로 마련된 제1마그네트로 구성되고,
상기 종동 디스크는, 상기 제2샤프트에 결합되는 제2디스크와, 상기 제2디스크의 하면에 방사상으로 마련되는 제2마그네트로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 워터 펌프.
청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모터 하우징의 하부에 결합되는 컨트롤 하우징과, 상기 컨트롤 하우징의 하부에 결합되는 컨트롤 커버를 더 포함하고,
상기 컨트롤 하우징의 내부에는 상기 구동 모터를 제어하는 제어 기판이 구비된 것을 특징으로 하는 전자식 워터 펌프.
청구항 6에 있어서,
상기 모터 하우징에는 제1장착홈이 형성되고, 상기 컨트롤 하우징의 상면에는 제2장착홈이 형성되며,
상기 제1장착홈과 상기 제2장착홈에는 상기 제1샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링이 설치되는 것을 특징으로 하는 전자식 워터 펌프.