電気式ウォーターポンプ
【課題】作動性能及び耐久性が向上した電気式ウォーターポンプを提供する。
【解決手段】
外部から印加される制御信号によって磁場を発生させる固定子、固定子で発生する磁場によって回転する回転子、冷却水入口及び加圧された冷却水出口を含むポンプカバー、ポンプカバーとの間に渦室を形成する前面、外周部に形成されて固定子が装着される固定子チャンバー、固定子チャンバーの内周部に形成されて回転子が装着される回転子チャンバーを含むボディー、中心軸を有し回転子と共に回転して回転子チャンバーに装着されているシャフト、シャフトと共に回転し冷却水を加圧して渦室に装着されるインペラを含み、シャフトは前方に配置された第１シャフトと後方に配置された第２シャフトに分割されており、回転子によって第１シャフトと第２シャフトが連結されることを特徴とする。
【解決手段】
外部から印加される制御信号によって磁場を発生させる固定子、固定子で発生する磁場によって回転する回転子、冷却水入口及び加圧された冷却水出口を含むポンプカバー、ポンプカバーとの間に渦室を形成する前面、外周部に形成されて固定子が装着される固定子チャンバー、固定子チャンバーの内周部に形成されて回転子が装着される回転子チャンバーを含むボディー、中心軸を有し回転子と共に回転して回転子チャンバーに装着されているシャフト、シャフトと共に回転し冷却水を加圧して渦室に装着されるインペラを含み、シャフトは前方に配置された第１シャフトと後方に配置された第２シャフトに分割されており、回転子によって第１シャフトと第２シャフトが連結されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気式ウォーターポンプに係り、より詳しくは、作動性能が向上して耐久性が向上した電気式ウォーターポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ウォーターポンプは、エンジンの冷却及び室内の暖房のためにエンジン及びヒーターに冷却水を循環させるための装置である。ウォーターポンプから吐出された冷却水は、エンジン、ヒーター、またはラジエータと熱交換しながら循環した後、ウォーターポンプに再び流入する。このようなウォーターポンプは、大まかに機械式ウォーターポンプ（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐ）及び電気式ウォーターポンプ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐ）に区分される。
【０００３】
機械式ウォーターポンプは、エンジンのクランクシャフトに固定されたプーリに連結されて、クランクシャフトの回転（つまりエンジンの回転）によって駆動される。したがって、機械式ウォーターポンプから吐出される冷却水の流量はエンジンの回転速度によって決定される。しかし、ヒーター及びラジエータで必要とする冷却水の流量はエンジンの回転速度と関係なく決定されている。したがって、エンジン回転数が低い領域ではヒーター及びラジエータが正常に作動することができず、ヒーター及びラジエータを正常に作動させるためにエンジン回転数を高めなければならなかった。これによって、車両の燃費が低下する問題が発生した。
【０００４】
電気式ウォーターポンプは、制御装置によって制御されるモータによって駆動される。したがって、電気式ウォーターポンプは、エンジンの回転速度とは関係なく冷却水の流量を決定することができる長所がある。しかし、電気式ウォーターポンプに使用される部品は電気によって作動するので、電気的に作動する部品が十分な防水性能を有するようにすることが重要である。十分な防水性能の確保は電気式ウォーターポンプの性能を向上させて、耐久性を向上させる。
【０００５】
現在は、車両に電気式ウォーターポンプの適用が増加する傾向にある。それによって、電気式ウォーターポンプの性能を向上させて、耐久性を向上させるための多様な技術が開発されている。 特許文献１参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２５７９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の主な目的は、作動性能及び耐久性が向上した電気式ウォーターポンプを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、シャフトを第１シャフトと第２シャフトに分割し、前記第１シャフトと第２シャフトを回転子で連結させることによって、重量及び原価が減少した電気式ウォーターポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するための本発明の実施例に係る電気式ウォーターポンプは、外部から印加される制御信号によって磁場を発生させる固定子、前記固定子で発生する磁場によって回転する回転子、冷却水が流入する入口及び加圧された冷却水が流出する出口を含むポンプカバー、前記ポンプカバーとの間に渦室を形成する前面、外周部に形成されて、前記固定子が装着される固定子チャンバー、及び前記固定子チャンバーの内周部に形成されて、前記回転子が装着される回転子チャンバーを含むボディー、中心軸を有し、前記回転子に固定されて前記回転子と共に前記中心軸を中心に回転して、前記回転子チャンバーに装着されているシャフト、並びに前記シャフトの前端部に固定されて前記シャフトと共に回転し、前記入口を通じて流入した冷却水を加圧して、前記渦室に装着されるインペラ、を含み、前記シャフトは、前方に配置された第１シャフトと後方に配置された第２シャフトに分割されており、前記回転子によって前記第１シャフトと前記第２シャフトが連結されることを特徴とする。
【００１０】
以下、下記の特徴を有する。
前記第１シャフトの後端部には半径方向に突出した第１突出部が形成されており、前記第１突出部の後方に前記回転子の前端部に嵌合する第１圧入面が延長される。
【００１１】
前記第２シャフトの前端部には半径方向に突出した第２突出部が形成されており、前記第２突出部の前方に前記回転子の後端部に嵌合する第２圧入面が延長される。
【００１２】
前記回転子チャンバーは前記渦室と流体が流れるように連結されており、前記固定子チャンバーは前記回転子チャンバーに対して流体的に密閉される。
【００１３】
前記第１、２シャフトと前記回転子との結合によって前記回転子の内部には空間が形成され、前記空間は前記回転子チャンバーに対して流体的に密閉される。
【００１４】
前記シャフトの回転摩擦を減らすために、前記第１シャフトと前記前面との間には第１ベアリングが配置される。
【００１５】
前記電気式ウォーターポンプは、前記ボディーの後端に装着されて、その内部にドライバーチャンバーが形成されたドライバーケース、及び前記ドライバーチャンバーに装着されて、前記固定子に制御信号を印加するドライバー、をさらに含む。
【００１６】
前記シャフトの摩擦を減らすために、前記第２シャフトの後端部と前記ドライバーケースの前面との間には第２ベアリングが配置される。
【００１７】
本発明の実施例によれば、前記固定子は、磁性体の複数の片が積層されて形成される固定子コア、前記固定子コアの片を連結するインシュレータ、前記固定子コアを囲んで磁路を形成するコイル、並びに前記固定子コア、インシュレータ、及びコイルを囲んで密封する固定子ケース、を含む。
【００１８】
前記固定子ケースは低収縮材であるカリウム系を含む複合原料で製造される。
【００１９】
前記固定子は、回転子の位置を感知するホールセンサー、及び前記ホールセンサで感知された回転子の位置によって固定子に印加する制御信号を制御するホールセンサー基板、をさらに含む。
【００２０】
前記ホールセンサーと前記ホールセンサー基板も前記固定子ケースの内部に密封される。
【００２１】
前記回転子は、中空の円筒形状で磁性体である回転子コア、前記回転子コアの外周面に装着される永久磁石、前記回転子コア及び前記永久磁石の両端部に装着されて、前記回転子コア及び永久磁石を一次的に固定する回転子カバー、並びに前記回転子コア及び永久磁石が前記回転子カバーに装着された状態で前記回転子コア及び前記永久磁石の外周面を囲んで２次的に固定する回転子ケース、を含む。
【００２２】
前記回転子ケースは低収縮材であるカリウム系を含む複合原料で製造される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明による電気式ウォーターポンプによれば、電気的に作動する固定子及び回転子が防水性能を有する樹脂材のケースで覆われているので、その性能及び耐久性が向上する。
【００２４】
また、ホールセンサー及びホールセンサー基板を固定子内に装着し、回転子の初期位置に従って制御信号を変化させることにより初期機動性が高まる。
【００２５】
さらに、シャフトを第１シャフト及び第２シャフトに分割し、前記第１シャフトと前記第２シャフトを回転子で連結させることによって、重量及び原価が減少する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例に係る電気式ウォーターポンプの斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施例を添付した図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施例に係る電気式ウォーターポンプの斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００２９】
図１及び図２に示しているように、本発明の実施例に係る電気式ウォーターポンプ１は、ポンプカバー１０、ボディー３０、ドライバーケース５０、及びドライバーカバー７０を含む。ポンプカバー１０の後端部にはボディー３０が結合されて渦室（ｖｏｌｕｔｅ ｃｈａｍｂｅｒ）１６が形成され、ボディー３０の後端部にドライバーケース５０を結合することによって回転子チャンバー３８及び固定子チャンバー４２が形成され、前記ドライバーケース５０の後端部にドライバーカバー７０が結合することによってドライバーチャンバー６４が形成される。
【００３０】
また、前記渦室１６にはインペラが装着され、前記回転子チャンバー３８にはシャフト８３に固定された回転子（ｒｏｔｏｒ）８４、８６、８８、９０が装着されていて、前記固定子チャンバー４２には固定子（ｓｔａｔｏｒ）１０２、１０４、１０８、１０９が装着され、前記ドライバーチャンバー６４にはドライバー８０が装着されている。前記シャフト８３は中心軸（ｘ）を有し、前記回転子８４、８６、８８、９０は前記シャフト８３と共に中心軸（ｘ）を中心に回転する。前記固定子１０２、１０４、１０８、１０９は前記シャフト８３の中心軸（ｘ）に同心に配置される。
【００３１】
ポンプカバー１０は、その前端部に入口１２が形成されて、冷却水が前記入口１２を通じて電気式ウォーターポンプ１内に流入し、その側面部に出口１４が形成されて、加圧された冷却水が前記出口１４を通じて流出する。前記ポンプ１０の入口１２の後端部には傾斜面１８が形成され、ポンプカバー１０の後端部２０は前記傾斜面１８から後側に延長されている。前記ポンプカバー１０の後端部２０は前記ボディー３０のカバー装着部４４にボルト（Ｂ）などの固定手段で結合される。前記傾斜面１８は前記シャフト８３の中心軸（ｘ）に対して傾いていて、前記傾斜面１８の延長線の交差点（Ｐ）は前記シャフト８３の中心軸（ｘ）上に位置する。
【００３２】
前記ポンプカバー１０の内部には冷却水が加圧される渦室１６が形成され、前記渦室１６には前記冷却水を加圧して出口１４を通じて流出させるインペラ（ｉｍｐｅｌｌｅｒ）２２が装着されている。このインペラ２２はシャフト８３の前端部に固定されて、シャフト８３と共に回転する。図面においては、前記インペラ２２の後端部にシャフト溝２７を形成し、前記シャフト８３が前記シャフト溝２７の内周面に圧入されることによって前記インペラ２２が前記シャフト８３に固定されることを示した。しかし、前記インペラ２２は前記シャフト８３にボルトなどの固定手段で固定することも可能である。
【００３３】
前記インペラ２２は、その前端部に前記傾斜面１８に対応する対向面２６を有している。したがって、前記対向面２６の延長線の交差点も前記シャフト８３の中心軸（ｘ）上に位置する。ウォーターポンプ１における回転要素であるインペラ２２及び回転子８４、８６、８８、９０の中心、及びウォーターポンプ１における固定要素である固定子１０２、１０４、１０８、１０９の中心を中心軸（ｘ）上に配置することによって、ウォーターポンプ１に流入した冷却水が円滑にガイドされて、ウォーターポンプ１の作動性能が向上する。
【００３４】
また、インペラ２２は、複数の羽２４によって複数の空間に区画されている。このような複数の空間に流入した冷却水は、インペラ２２の回転によって加圧される。
【００３５】
ボディー３０は、前記後面が開いている中空の円筒形状で、前記ポンプカバー１０の後端部に結合される。前記ボディー３０は、前記ポンプカバー１０との間に渦室１６を形成する前面３２と、前記ボディー３０の内部の外周部に形成されて、固定子１０２、１０４、１０８、１０９が装着される固定子チャンバー４２と、前記固定子チャンバー４２の内周部に形成されて、回転子８４、８６、８８、９０が装着される回転子チャンバー３８とを含む。
【００３６】
前記ボディー３０の前面３２には外側から中心に向かってカバー装着部４４、第１固定子装着面４０、第１ベアリング装着面４８、及び貫通ホール３４が順次に形成されている。
【００３７】
カバー装着部４４は、前記ポンプカバー１０の後端部２０に結合される。前記カバー装着部４４と前記後端部２０との間にはＯリング（Ｏ）などの密封手段が介在し、渦室１６内の冷却水が外部に漏出するのを防止する。
【００３８】
第１固定子装着面４０は、前記前面３２から後方に突出し、固定子チャンバー４２と回転子チャンバー３８との間の境界を定義する。前記第１固定子装着面４０にはＯリング（Ｏ）などの密封手段を介在した状態で固定子１０２、１０４、１０８、１０９の前端が装着される。
【００３９】
第１ベアリング装着面４８は、前記前面３２から後方に突出している。前記第１ベアリング装着面４８と前記シャフト８３の前端部との間には第１ベアリング９４が介在して、シャフト８３の回転を円滑にするだけでなく、シャフト８３が傾くのを防止する。
【００４０】
前記前面３２の中央部には貫通ホール３４が形成されて、シャフト８３の前端部が前記貫通ホール３４を通じて前記渦室１６に突出し、前記シャフト８３の前端部にインペラ２２が固定される。
【００４１】
一方、前記第１固定子装着面４０と前記第１ベアリング装着面４８との間の前面３２には連結孔３６が形成されている。したがって、回転子チャンバー３８は、流体が流れるように渦室１６と連結されている。このような連結孔３６を通じて冷却水が出入することによって、ウォーターポンプ１の作動によってシャフト８３、回転子８４、８６、８８、９０、及び固定子１０２、１０４、１０８、１０９で発生する熱を冷却する。したがって、ウォーターポンプ１の耐久性を向上させることができる。また、冷却水に含まれている浮遊物が回転子チャンバー３８に蓄積されるのを防止することができる。
【００４２】
前記ボディー３０の内部中央部には回転子チャンバー３８が形成されている。前記回転子チャンバー３８にはシャフト８３と回転子８４、８６、８８、９０が装着されている。
【００４３】
シャフト８３は第１シャフト８１及び第２シャフト８２に分割されており、前記第１シャフト８１と前記第２シャフト８２は回転子８４、８６、８８、９０によって連結される。
【００４４】
前記第１シャフト８１はシャフト８３の前端に配置され、前記第１シャフト８１の前端部は前記貫通ホール３４を貫いて前記インペラ２２と結合する。前記第１シャフト８１の後端部には半径方向に突出した第１突出部１３０が形成されており、前記第１突出部１３０の後側に第１圧入面１３２が延長している。第１圧入面１３２には前記回転子８４、８６、８８、９０の前端部が圧入され、前記第１突出部１３０は前記回転子８４、８６、８８、９０の圧入基準となる。
【００４５】
前記第２シャフト８２はシャフト８３の後端に配置される。前記第２シャフト８２の前端部には半径方向に突出した第２突出部１３４が形成されており、前記第２突出部１３４の前方に第２圧入面１３６が延長している。第２圧入面１３６には前記回転子８４、８６、８８、９０の後端部が圧入され、前記第２突出部１３０は前記回転子８４、８６、８８、９０の圧入基準となる。
【００４６】
また、前記第１シャフト８１及び前記第２シャフト８２と前記回転子８４、８６、８８、９０との結合によって、前記回転子８４、８６、８８、９０の内部には空間１３８が形成される。この空間１３８は前記回転子チャンバー３８と流体的に密閉している。従来の電気式ウォーターポンプに使用されるシャフトは一つの部品で形成されていて、前記空間１３８がシャフトの材質で満たされていた。
【００４７】
しかし、本発明の実施例によれば、シャフト８３が第１シャフト８１及び第２シャフト８２に分割されており、この第１シャフト８１及び第２シャフト８２が前記回転子８４、８６、８８、９０によって連結されることによって空間１３８が生成される。したがって、シャフト８３及びウォーターポンプ１の重量が減少するようになる。
【００４８】
回転子８４、８６、８８、９０は前記第１シャフト８１及び前記第２シャフト８２にそれぞれ圧入されることによって前記第１シャフト８１及び前記第２シャフト８２を連結し、非対称で形成されている。前記回転子８４、８６、８８、９０の非対称形状、及び渦室１６と回転子チャンバー３８間の圧力差によって、前記シャフト８３には前面３２側で推力が発生する。シャフト８３に発生した推力はシャフト８３を前面３２側に押して、第１シャフト８１の第１突出部１３０と第１ベアリング９４との間に干渉及び衝突が発生し得、このために第１ベアリング９４が破損し得る。
【００４９】
このような第１シャフト８１の第１突出部１３０と第１ベアリング９４との間の干渉及び衝突を防止するために、前記第１シャフト８１の第１突出部１３０と前記第１ベアリング９４との間にはカップ（図示せず）を装着することができる。このようなカップは弾力性のあるゴム材質からなって、シャフト８３の推力が第１ベアリング９４に伝達することを緩和する。
【００５０】
一方、カップが第１ベアリング９４と直接接触する場合、シャフト８３の推力が第１ベアリング９４に伝達するのを緩和させることができるが、第１ベアリング９４とゴム材質のカップとの間で回転摩擦が発生して、ウォーターポンプ１の性能を悪化させる。したがって、前記カップ第１ベアリング９４との間にはスラストリング（ｔｈｒｕｓｔ ｒｉｎｇ）（図示せず）を装着して、第１ベアリング９４とカップとの間の回転摩擦を減少させることができる。つまり、カップはシャフト８３の推力を減少させ、スラストリング９８はシャフト８３の回転摩擦を減少させる。
【００５１】
前記回転子８４、８６、８８、９０は、回転子コア８６、永久磁石８８、回転子カバー８４、及び回転子ケース９０を含む。前記回転子８４、８６、８８、９０は中空の円筒形状である。
【００５２】
磁性体である回転子コア８６は円筒形状であり、前記回転子コア８６の外周面に複数の溝（図示せず）が長さ方向に形成されて、各溝に永久磁石８８が挿入して装着される。
【００５３】
永久磁石８８は回転子コア８６の外周面に装着される。
【００５４】
一対の回転子カバー８４は、回転子コア８６及び永久磁石８８の前端部と後端部にそれぞれ装着される。前記回転子カバー８４は、前記回転子コア８６及び永久磁石８８を一次的に固定して、比重の高い銅やサス（ステンレス鋼）で製造される。また、前記一対の回転子カバー８４は、それぞれ前記第１シャフト８１の第１圧入面１３２と前記第２シャフト８２の第２圧入面１３６に圧入される。
【００５５】
回転子ケース９０は、前記回転子コア８６及び永久磁石８８が前記回転子カバー８４に装着された状態で前記回転子コア８６及び前記永久磁石８８の外周面を囲んで２次的に固定する。前記回転子ケース９０は、低収縮材であるカリウム系を含む複合原料（Ｂｕｌｋ Ｍｏｌｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ；ＢＭＣ）で製造される。このような回転子ケース９０の製造過程に対して簡略に説明する。
【００５６】
回転子コア８６及び永久磁石８８を回転子カバー８４に装着して、金型（図示せず）に前記回転子コア８６及び永久磁石８８が装着された回転子カバー８４を入れる。その後、カリウム系を含む複合原料を溶解して、高温（１５０℃）、高圧の状態で前記金型に挿入した後で冷却する。このように低収縮材で回転子ケース９０を製造すれば、回転子ケース９０の精密な製造が可能になる。通常の樹脂の収縮率は４／１０００〜５／１０００であるのに対し、低収縮材樹脂の収縮率は５／１００００程度である。
【００５７】
高温の樹脂を金型に挿入して回転子ケース９０の形状を形成した後で冷却すると、回転子ケース９０が収縮して、所望の形状を形成することができない。したがって、低収縮率のカリウム系を含む複合原料で回転子ケース９０を製造すれば、冷却による回転子ケース９０の収縮が減少して、回転子ケース９０を精密に製造することができる。また、カリウム系を含む複合原料は、放熱性能が優れていて、回転子の熱を自ら冷却することができる。したがって、高熱によるウォーターポンプの性能低下を防止する。
【００５８】
また、従来の回転子の製造方法によれば、永久磁石を回転子コアの外周面に接着剤を利用して接着した。しかし、回転子が回転することによって回転子に高温、高圧が発生し、接着剤が溶解したり、永久磁石が離脱する問題が発生した。しかし、本発明の実施例によれば、回転子コア８６に装着された永久磁石８８が回転子カバー８４及び回転子ケース９０によって二重に固定されるので、永久磁石８８が回転子コア８６から離脱する問題を予防することができる。さらに、回転子チャンバー３８に冷却水が流入するので、回転子８４、８６、８８、９０を持続的に冷却するようになる。
【００５９】
前記ボディー３０の内部の前記回転子チャンバー３８の半径方向の外側には固定子チャンバー４２が形成されている。前記固定子チャンバー４２には固定子１０２、１０４、１０８、１０９が装着されている。
【００６０】
固定子１０２、１０４、１０８、１０９は、前記ボディー３０に直接または間接的に固定されていて、固定子コア１０２、インシュレータ１０４、コイル１０８、及び固定子ケース１０９からなる。
【００６１】
固定子コア１０２は、磁性体である複数の片が積層され形成される。つまり、厚さが薄い複数の片を積んで、所望の厚さの固定子コア１０２を形成する。
【００６２】
インシュレータ１０４は、前記固定子コア１０２を構成する各片を互いに連結するもので、樹脂をモールディングすることによって形成される。つまり、複数の片が積層された固定子コア１０２を金型（図示せず）に挿入し、溶融した樹脂を前記金型に注入することによって、インシュレータ１０４が装着された固定子コア１０２を製造する。この時、固定子コア１０２及びインシュレータ１０４の前後端部にはコイル装着溝１０６が形成されている。
【００６３】
コイル１０８は、前記固定子コア１０２の外周面を囲んで磁路を形成する。
固定子ケース１０９は、前記固定子コア１０２、インシュレータ１０４、及びコイル１０８を囲んで密封する。このような固定子ケース１０９は、前記回転子ケース９０と同様に、低収縮材であるカリウム系を含む複合原料（ＢＭＣ）でインサートモールディングによって製造される。固定子ケース１０９の後端外周側には複数の固定溝１０５が形成されている。
【００６４】
また、固定子ケース１０９のインサートモールディング時に、ホールセンサー１１２及びホールセンサー基板１１０を共にインサートモールディングすることができる。つまり、固定子１０２、１０４、１０８、１０９、ホールセンサー１１２、及びホールセンサー基板１１０が一つの部品に製造される。
【００６５】
ホールセンサー１１２は、回転子８４、８６、８８、９０の位置を感知する。前記回転子８４、８６、８８、９０には位置を検出するための表示（図示せず）が形成されていて、ホールセンサー１１２が前記表示を読み取って回転子８４、８６、８８、９０の位置を検出する。
【００６６】
ホールセンサー基板１１０は、前記ホールセンサで感知した回転子８４、８６、８８、９０の位置によって固定子１０２、１０４、１０８、１０９に印加する制御信号を制御する。つまり、回転子８４、８６、８８、９０の位置によって固定子１０２、１０４、１０８、１０９の特定の部分には磁場の強さを強くし、他の部分には磁場の強さを弱くする。これによって、ウォーターポンプ１の初期機動性が高まる。
【００６７】
前記ボディー３０の後端外周面にはケース装着部４６が形成されている。
【００６８】
ドライバーケース５０は、前記ボディー３０の後端部に結合されるもので、その前端部にケース面５２が形成されている。前記ドライバーケース５０が前記ボディー３０の後端部に結合されることによって、前記ボディー３０内に回転子チャンバー３８及び固定子チャンバー４２が形成される。前記ドライバーケース５０の前端外周側にボディー装着部６０が形成されて、前記ケース装着部４６にボルト（Ｂ）などの固定手段で結合される。
【００６９】
前記ケース面５２は、外側から中心に挿入部５４、第２固定子装着面５６、及び第２ベアリング装着面５８が順次に形成されている。
【００７０】
挿入部５４は、ケース面５２の外周部に形成されていて、前方に突出している。このような挿入部５４は、前記ボディー３０の後端部に挿入されて密着する。前記挿入部５４と前記ボディー３０の後端部との間にはＯリング（Ｏ）などの密封手段が介在し、固定子チャンバー４２を密封する。また、前記挿入部５４は固定子ケース１０９に形成された固定溝１０５に挿入されて、回転子８４、８６、８８、９０の回転による固定子１０２、１０４、１０８、１０９の回転及び軸方向の動きを制限する。
【００７１】
このような固定溝１０５は、別途の工程や装置が必要なく、固定子ケース１０９のインサートモールディング時に形成できるので、製造工程が増加しない。また、固定子１０２、１０４、１０８、１０９を接着剤でボディー３０に接着したり、固定子１０２、１０４、１０８、１０９をボディーに圧入する方式で固定子１０２、１０４、１０８、１０９を固定するのではないので、固定子１０２、１０４、１０８、１０９の分離が容易である。したがって、固定子１０２、１０４、１０８、１０９が故障しても容易に交換することができる。
【００７２】
第２固定子装着面５６は、前記ケース面５２から前方に突出し、固定子チャンバー４２と回転子チャンバー３８との間の境界を定義する。前記第２固定子装着面５６にはＯリング（Ｏ）などの密封手段を介在した状態で固定子１０２、１０４、１０８、１０９の後端が装着される。前記第１固定子装着面４０と前記固定子１０２、１０４、１０８、１０９の前端との間に介在されたＯリング（Ｏ）、及び前記第２固定子装着面５６と前記固定子１０２、１０４、１０８、１０９の後端との間に介在されたＯリング（Ｏ）によって、前記固定子チャンバー４２は前記回転子チャンバー３８と連通しない。したがって、回転子チャンバー３８に流入した冷却水は固定子チャンバー４２に流入しない。
【００７３】
第２ベアリング装着面５８は、前記ケース面５２から前方に突出している。前記第２ベアリング装着面５８と前記第２シャフト８２の後端部との間には第２ベアリング９６が介在し、シャフト８３の回転を円滑にするだけでなく、シャフト８３が傾くのを防止する。
【００７４】
前記ドライバーケース５０の後端は開いている。このように開口された後端にディスク形状のドライバーカバー７０がボルト（Ｂ）などの結合手段で結合されることによって、ドライバーケース５０とドライバーカバー７０との間にドライバーチャンバー６４が形成される。このために、ドライバーカバー７０の外周面には前方に突出された突出部７２が形成され、前記突出部７２が前記ドライバーケース５０の後端外周面６２に挿入され密着する。前記突出部７２と前記外周面６２との間にはＯリング（Ｏ）などの密封手段が介在されて、埃などがドライバーチャンバー６４に入るのを防止する。
【００７５】
ドライバーチャンバー６４にはウォーターポンプ１の作動を制御するドライバー８０が装着されている。前記ドライバー８０は、マイクロプロセッサー及び印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ；ＰＣＢ）を含み、外部の制御器（図示せず）にコネクタ７４を通じて電気的に連結されることによって、制御器の制御信号の印加を受ける。また、前記ドライバー８０は、前記ホールセンサー基板１１０に電気的に連結されて、制御器から印加された制御信号を前記ホールセンサー基板１１０に印加する。
【００７６】
一方、前記ドライバーチャンバー６４は、前記ケース面５２によって前記回転子チャンバー３８から遮られている。したがって、回転子チャンバー３８の冷却水はドライバーチャンバー６４に流入しない。
【００７７】
上述のように、本発明による電気式ウォーターポンプによれば、電気的に作動する固定子及び回転子が防水性能を有する樹脂材のケースで覆われているので、その性能及び耐久性が向上する。
【００７８】
また、ホールセンサー及びホールセンサー基板を固定子内に装着し、回転子の初期位置によって制御信号を変化させることによって、初期機動性が高まる。
【００７９】
さらに、シャフトを第１シャフト及び第２シャフトに分割し、前記第１シャフトと前記第２シャフトを回転子で連結させることによって、重量及び原価が減少する。
【００８０】
以上で、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施例に限定されない。当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明の実施例から技術的範囲内において容易に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、作動性能が向上して耐久性が向上した電気式ウォーターポンプの分野に適用できる。
【符号の説明】
【００８２】
２２ インペラ
３０ ボディー
３８ 回転子チャンバー
６４ ドライバーチャンバー
８０ ドライバー
８１、８２ 第１、２シャフト
８３ シャフト
８４、８６、８８、９０ 回転子
１０２、１０４、１０８、１０９ 固定子
１１０ ホールセンサー基板
１１２ ホールセンサー
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気式ウォーターポンプに係り、より詳しくは、作動性能が向上して耐久性が向上した電気式ウォーターポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ウォーターポンプは、エンジンの冷却及び室内の暖房のためにエンジン及びヒーターに冷却水を循環させるための装置である。ウォーターポンプから吐出された冷却水は、エンジン、ヒーター、またはラジエータと熱交換しながら循環した後、ウォーターポンプに再び流入する。このようなウォーターポンプは、大まかに機械式ウォーターポンプ（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐ）及び電気式ウォーターポンプ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐ）に区分される。
【０００３】
機械式ウォーターポンプは、エンジンのクランクシャフトに固定されたプーリに連結されて、クランクシャフトの回転（つまりエンジンの回転）によって駆動される。したがって、機械式ウォーターポンプから吐出される冷却水の流量はエンジンの回転速度によって決定される。しかし、ヒーター及びラジエータで必要とする冷却水の流量はエンジンの回転速度と関係なく決定されている。したがって、エンジン回転数が低い領域ではヒーター及びラジエータが正常に作動することができず、ヒーター及びラジエータを正常に作動させるためにエンジン回転数を高めなければならなかった。これによって、車両の燃費が低下する問題が発生した。
【０００４】
電気式ウォーターポンプは、制御装置によって制御されるモータによって駆動される。したがって、電気式ウォーターポンプは、エンジンの回転速度とは関係なく冷却水の流量を決定することができる長所がある。しかし、電気式ウォーターポンプに使用される部品は電気によって作動するので、電気的に作動する部品が十分な防水性能を有するようにすることが重要である。十分な防水性能の確保は電気式ウォーターポンプの性能を向上させて、耐久性を向上させる。
【０００５】
現在は、車両に電気式ウォーターポンプの適用が増加する傾向にある。それによって、電気式ウォーターポンプの性能を向上させて、耐久性を向上させるための多様な技術が開発されている。 特許文献１参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２５７９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の主な目的は、作動性能及び耐久性が向上した電気式ウォーターポンプを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、シャフトを第１シャフトと第２シャフトに分割し、前記第１シャフトと第２シャフトを回転子で連結させることによって、重量及び原価が減少した電気式ウォーターポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するための本発明の実施例に係る電気式ウォーターポンプは、外部から印加される制御信号によって磁場を発生させる固定子、前記固定子で発生する磁場によって回転する回転子、冷却水が流入する入口及び加圧された冷却水が流出する出口を含むポンプカバー、前記ポンプカバーとの間に渦室を形成する前面、外周部に形成されて、前記固定子が装着される固定子チャンバー、及び前記固定子チャンバーの内周部に形成されて、前記回転子が装着される回転子チャンバーを含むボディー、中心軸を有し、前記回転子に固定されて前記回転子と共に前記中心軸を中心に回転して、前記回転子チャンバーに装着されているシャフト、並びに前記シャフトの前端部に固定されて前記シャフトと共に回転し、前記入口を通じて流入した冷却水を加圧して、前記渦室に装着されるインペラ、を含み、前記シャフトは、前方に配置された第１シャフトと後方に配置された第２シャフトに分割されており、前記回転子によって前記第１シャフトと前記第２シャフトが連結されることを特徴とする。
【００１０】
以下、下記の特徴を有する。
前記第１シャフトの後端部には半径方向に突出した第１突出部が形成されており、前記第１突出部の後方に前記回転子の前端部に嵌合する第１圧入面が延長される。
【００１１】
前記第２シャフトの前端部には半径方向に突出した第２突出部が形成されており、前記第２突出部の前方に前記回転子の後端部に嵌合する第２圧入面が延長される。
【００１２】
前記回転子チャンバーは前記渦室と流体が流れるように連結されており、前記固定子チャンバーは前記回転子チャンバーに対して流体的に密閉される。
【００１３】
前記第１、２シャフトと前記回転子との結合によって前記回転子の内部には空間が形成され、前記空間は前記回転子チャンバーに対して流体的に密閉される。
【００１４】
前記シャフトの回転摩擦を減らすために、前記第１シャフトと前記前面との間には第１ベアリングが配置される。
【００１５】
前記電気式ウォーターポンプは、前記ボディーの後端に装着されて、その内部にドライバーチャンバーが形成されたドライバーケース、及び前記ドライバーチャンバーに装着されて、前記固定子に制御信号を印加するドライバー、をさらに含む。
【００１６】
前記シャフトの摩擦を減らすために、前記第２シャフトの後端部と前記ドライバーケースの前面との間には第２ベアリングが配置される。
【００１７】
本発明の実施例によれば、前記固定子は、磁性体の複数の片が積層されて形成される固定子コア、前記固定子コアの片を連結するインシュレータ、前記固定子コアを囲んで磁路を形成するコイル、並びに前記固定子コア、インシュレータ、及びコイルを囲んで密封する固定子ケース、を含む。
【００１８】
前記固定子ケースは低収縮材であるカリウム系を含む複合原料で製造される。
【００１９】
前記固定子は、回転子の位置を感知するホールセンサー、及び前記ホールセンサで感知された回転子の位置によって固定子に印加する制御信号を制御するホールセンサー基板、をさらに含む。
【００２０】
前記ホールセンサーと前記ホールセンサー基板も前記固定子ケースの内部に密封される。
【００２１】
前記回転子は、中空の円筒形状で磁性体である回転子コア、前記回転子コアの外周面に装着される永久磁石、前記回転子コア及び前記永久磁石の両端部に装着されて、前記回転子コア及び永久磁石を一次的に固定する回転子カバー、並びに前記回転子コア及び永久磁石が前記回転子カバーに装着された状態で前記回転子コア及び前記永久磁石の外周面を囲んで２次的に固定する回転子ケース、を含む。
【００２２】
前記回転子ケースは低収縮材であるカリウム系を含む複合原料で製造される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明による電気式ウォーターポンプによれば、電気的に作動する固定子及び回転子が防水性能を有する樹脂材のケースで覆われているので、その性能及び耐久性が向上する。
【００２４】
また、ホールセンサー及びホールセンサー基板を固定子内に装着し、回転子の初期位置に従って制御信号を変化させることにより初期機動性が高まる。
【００２５】
さらに、シャフトを第１シャフト及び第２シャフトに分割し、前記第１シャフトと前記第２シャフトを回転子で連結させることによって、重量及び原価が減少する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例に係る電気式ウォーターポンプの斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施例を添付した図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施例に係る電気式ウォーターポンプの斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００２９】
図１及び図２に示しているように、本発明の実施例に係る電気式ウォーターポンプ１は、ポンプカバー１０、ボディー３０、ドライバーケース５０、及びドライバーカバー７０を含む。ポンプカバー１０の後端部にはボディー３０が結合されて渦室（ｖｏｌｕｔｅ ｃｈａｍｂｅｒ）１６が形成され、ボディー３０の後端部にドライバーケース５０を結合することによって回転子チャンバー３８及び固定子チャンバー４２が形成され、前記ドライバーケース５０の後端部にドライバーカバー７０が結合することによってドライバーチャンバー６４が形成される。
【００３０】
また、前記渦室１６にはインペラが装着され、前記回転子チャンバー３８にはシャフト８３に固定された回転子（ｒｏｔｏｒ）８４、８６、８８、９０が装着されていて、前記固定子チャンバー４２には固定子（ｓｔａｔｏｒ）１０２、１０４、１０８、１０９が装着され、前記ドライバーチャンバー６４にはドライバー８０が装着されている。前記シャフト８３は中心軸（ｘ）を有し、前記回転子８４、８６、８８、９０は前記シャフト８３と共に中心軸（ｘ）を中心に回転する。前記固定子１０２、１０４、１０８、１０９は前記シャフト８３の中心軸（ｘ）に同心に配置される。
【００３１】
ポンプカバー１０は、その前端部に入口１２が形成されて、冷却水が前記入口１２を通じて電気式ウォーターポンプ１内に流入し、その側面部に出口１４が形成されて、加圧された冷却水が前記出口１４を通じて流出する。前記ポンプ１０の入口１２の後端部には傾斜面１８が形成され、ポンプカバー１０の後端部２０は前記傾斜面１８から後側に延長されている。前記ポンプカバー１０の後端部２０は前記ボディー３０のカバー装着部４４にボルト（Ｂ）などの固定手段で結合される。前記傾斜面１８は前記シャフト８３の中心軸（ｘ）に対して傾いていて、前記傾斜面１８の延長線の交差点（Ｐ）は前記シャフト８３の中心軸（ｘ）上に位置する。
【００３２】
前記ポンプカバー１０の内部には冷却水が加圧される渦室１６が形成され、前記渦室１６には前記冷却水を加圧して出口１４を通じて流出させるインペラ（ｉｍｐｅｌｌｅｒ）２２が装着されている。このインペラ２２はシャフト８３の前端部に固定されて、シャフト８３と共に回転する。図面においては、前記インペラ２２の後端部にシャフト溝２７を形成し、前記シャフト８３が前記シャフト溝２７の内周面に圧入されることによって前記インペラ２２が前記シャフト８３に固定されることを示した。しかし、前記インペラ２２は前記シャフト８３にボルトなどの固定手段で固定することも可能である。
【００３３】
前記インペラ２２は、その前端部に前記傾斜面１８に対応する対向面２６を有している。したがって、前記対向面２６の延長線の交差点も前記シャフト８３の中心軸（ｘ）上に位置する。ウォーターポンプ１における回転要素であるインペラ２２及び回転子８４、８６、８８、９０の中心、及びウォーターポンプ１における固定要素である固定子１０２、１０４、１０８、１０９の中心を中心軸（ｘ）上に配置することによって、ウォーターポンプ１に流入した冷却水が円滑にガイドされて、ウォーターポンプ１の作動性能が向上する。
【００３４】
また、インペラ２２は、複数の羽２４によって複数の空間に区画されている。このような複数の空間に流入した冷却水は、インペラ２２の回転によって加圧される。
【００３５】
ボディー３０は、前記後面が開いている中空の円筒形状で、前記ポンプカバー１０の後端部に結合される。前記ボディー３０は、前記ポンプカバー１０との間に渦室１６を形成する前面３２と、前記ボディー３０の内部の外周部に形成されて、固定子１０２、１０４、１０８、１０９が装着される固定子チャンバー４２と、前記固定子チャンバー４２の内周部に形成されて、回転子８４、８６、８８、９０が装着される回転子チャンバー３８とを含む。
【００３６】
前記ボディー３０の前面３２には外側から中心に向かってカバー装着部４４、第１固定子装着面４０、第１ベアリング装着面４８、及び貫通ホール３４が順次に形成されている。
【００３７】
カバー装着部４４は、前記ポンプカバー１０の後端部２０に結合される。前記カバー装着部４４と前記後端部２０との間にはＯリング（Ｏ）などの密封手段が介在し、渦室１６内の冷却水が外部に漏出するのを防止する。
【００３８】
第１固定子装着面４０は、前記前面３２から後方に突出し、固定子チャンバー４２と回転子チャンバー３８との間の境界を定義する。前記第１固定子装着面４０にはＯリング（Ｏ）などの密封手段を介在した状態で固定子１０２、１０４、１０８、１０９の前端が装着される。
【００３９】
第１ベアリング装着面４８は、前記前面３２から後方に突出している。前記第１ベアリング装着面４８と前記シャフト８３の前端部との間には第１ベアリング９４が介在して、シャフト８３の回転を円滑にするだけでなく、シャフト８３が傾くのを防止する。
【００４０】
前記前面３２の中央部には貫通ホール３４が形成されて、シャフト８３の前端部が前記貫通ホール３４を通じて前記渦室１６に突出し、前記シャフト８３の前端部にインペラ２２が固定される。
【００４１】
一方、前記第１固定子装着面４０と前記第１ベアリング装着面４８との間の前面３２には連結孔３６が形成されている。したがって、回転子チャンバー３８は、流体が流れるように渦室１６と連結されている。このような連結孔３６を通じて冷却水が出入することによって、ウォーターポンプ１の作動によってシャフト８３、回転子８４、８６、８８、９０、及び固定子１０２、１０４、１０８、１０９で発生する熱を冷却する。したがって、ウォーターポンプ１の耐久性を向上させることができる。また、冷却水に含まれている浮遊物が回転子チャンバー３８に蓄積されるのを防止することができる。
【００４２】
前記ボディー３０の内部中央部には回転子チャンバー３８が形成されている。前記回転子チャンバー３８にはシャフト８３と回転子８４、８６、８８、９０が装着されている。
【００４３】
シャフト８３は第１シャフト８１及び第２シャフト８２に分割されており、前記第１シャフト８１と前記第２シャフト８２は回転子８４、８６、８８、９０によって連結される。
【００４４】
前記第１シャフト８１はシャフト８３の前端に配置され、前記第１シャフト８１の前端部は前記貫通ホール３４を貫いて前記インペラ２２と結合する。前記第１シャフト８１の後端部には半径方向に突出した第１突出部１３０が形成されており、前記第１突出部１３０の後側に第１圧入面１３２が延長している。第１圧入面１３２には前記回転子８４、８６、８８、９０の前端部が圧入され、前記第１突出部１３０は前記回転子８４、８６、８８、９０の圧入基準となる。
【００４５】
前記第２シャフト８２はシャフト８３の後端に配置される。前記第２シャフト８２の前端部には半径方向に突出した第２突出部１３４が形成されており、前記第２突出部１３４の前方に第２圧入面１３６が延長している。第２圧入面１３６には前記回転子８４、８６、８８、９０の後端部が圧入され、前記第２突出部１３０は前記回転子８４、８６、８８、９０の圧入基準となる。
【００４６】
また、前記第１シャフト８１及び前記第２シャフト８２と前記回転子８４、８６、８８、９０との結合によって、前記回転子８４、８６、８８、９０の内部には空間１３８が形成される。この空間１３８は前記回転子チャンバー３８と流体的に密閉している。従来の電気式ウォーターポンプに使用されるシャフトは一つの部品で形成されていて、前記空間１３８がシャフトの材質で満たされていた。
【００４７】
しかし、本発明の実施例によれば、シャフト８３が第１シャフト８１及び第２シャフト８２に分割されており、この第１シャフト８１及び第２シャフト８２が前記回転子８４、８６、８８、９０によって連結されることによって空間１３８が生成される。したがって、シャフト８３及びウォーターポンプ１の重量が減少するようになる。
【００４８】
回転子８４、８６、８８、９０は前記第１シャフト８１及び前記第２シャフト８２にそれぞれ圧入されることによって前記第１シャフト８１及び前記第２シャフト８２を連結し、非対称で形成されている。前記回転子８４、８６、８８、９０の非対称形状、及び渦室１６と回転子チャンバー３８間の圧力差によって、前記シャフト８３には前面３２側で推力が発生する。シャフト８３に発生した推力はシャフト８３を前面３２側に押して、第１シャフト８１の第１突出部１３０と第１ベアリング９４との間に干渉及び衝突が発生し得、このために第１ベアリング９４が破損し得る。
【００４９】
このような第１シャフト８１の第１突出部１３０と第１ベアリング９４との間の干渉及び衝突を防止するために、前記第１シャフト８１の第１突出部１３０と前記第１ベアリング９４との間にはカップ（図示せず）を装着することができる。このようなカップは弾力性のあるゴム材質からなって、シャフト８３の推力が第１ベアリング９４に伝達することを緩和する。
【００５０】
一方、カップが第１ベアリング９４と直接接触する場合、シャフト８３の推力が第１ベアリング９４に伝達するのを緩和させることができるが、第１ベアリング９４とゴム材質のカップとの間で回転摩擦が発生して、ウォーターポンプ１の性能を悪化させる。したがって、前記カップ第１ベアリング９４との間にはスラストリング（ｔｈｒｕｓｔ ｒｉｎｇ）（図示せず）を装着して、第１ベアリング９４とカップとの間の回転摩擦を減少させることができる。つまり、カップはシャフト８３の推力を減少させ、スラストリング９８はシャフト８３の回転摩擦を減少させる。
【００５１】
前記回転子８４、８６、８８、９０は、回転子コア８６、永久磁石８８、回転子カバー８４、及び回転子ケース９０を含む。前記回転子８４、８６、８８、９０は中空の円筒形状である。
【００５２】
磁性体である回転子コア８６は円筒形状であり、前記回転子コア８６の外周面に複数の溝（図示せず）が長さ方向に形成されて、各溝に永久磁石８８が挿入して装着される。
【００５３】
永久磁石８８は回転子コア８６の外周面に装着される。
【００５４】
一対の回転子カバー８４は、回転子コア８６及び永久磁石８８の前端部と後端部にそれぞれ装着される。前記回転子カバー８４は、前記回転子コア８６及び永久磁石８８を一次的に固定して、比重の高い銅やサス（ステンレス鋼）で製造される。また、前記一対の回転子カバー８４は、それぞれ前記第１シャフト８１の第１圧入面１３２と前記第２シャフト８２の第２圧入面１３６に圧入される。
【００５５】
回転子ケース９０は、前記回転子コア８６及び永久磁石８８が前記回転子カバー８４に装着された状態で前記回転子コア８６及び前記永久磁石８８の外周面を囲んで２次的に固定する。前記回転子ケース９０は、低収縮材であるカリウム系を含む複合原料（Ｂｕｌｋ Ｍｏｌｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ；ＢＭＣ）で製造される。このような回転子ケース９０の製造過程に対して簡略に説明する。
【００５６】
回転子コア８６及び永久磁石８８を回転子カバー８４に装着して、金型（図示せず）に前記回転子コア８６及び永久磁石８８が装着された回転子カバー８４を入れる。その後、カリウム系を含む複合原料を溶解して、高温（１５０℃）、高圧の状態で前記金型に挿入した後で冷却する。このように低収縮材で回転子ケース９０を製造すれば、回転子ケース９０の精密な製造が可能になる。通常の樹脂の収縮率は４／１０００〜５／１０００であるのに対し、低収縮材樹脂の収縮率は５／１００００程度である。
【００５７】
高温の樹脂を金型に挿入して回転子ケース９０の形状を形成した後で冷却すると、回転子ケース９０が収縮して、所望の形状を形成することができない。したがって、低収縮率のカリウム系を含む複合原料で回転子ケース９０を製造すれば、冷却による回転子ケース９０の収縮が減少して、回転子ケース９０を精密に製造することができる。また、カリウム系を含む複合原料は、放熱性能が優れていて、回転子の熱を自ら冷却することができる。したがって、高熱によるウォーターポンプの性能低下を防止する。
【００５８】
また、従来の回転子の製造方法によれば、永久磁石を回転子コアの外周面に接着剤を利用して接着した。しかし、回転子が回転することによって回転子に高温、高圧が発生し、接着剤が溶解したり、永久磁石が離脱する問題が発生した。しかし、本発明の実施例によれば、回転子コア８６に装着された永久磁石８８が回転子カバー８４及び回転子ケース９０によって二重に固定されるので、永久磁石８８が回転子コア８６から離脱する問題を予防することができる。さらに、回転子チャンバー３８に冷却水が流入するので、回転子８４、８６、８８、９０を持続的に冷却するようになる。
【００５９】
前記ボディー３０の内部の前記回転子チャンバー３８の半径方向の外側には固定子チャンバー４２が形成されている。前記固定子チャンバー４２には固定子１０２、１０４、１０８、１０９が装着されている。
【００６０】
固定子１０２、１０４、１０８、１０９は、前記ボディー３０に直接または間接的に固定されていて、固定子コア１０２、インシュレータ１０４、コイル１０８、及び固定子ケース１０９からなる。
【００６１】
固定子コア１０２は、磁性体である複数の片が積層され形成される。つまり、厚さが薄い複数の片を積んで、所望の厚さの固定子コア１０２を形成する。
【００６２】
インシュレータ１０４は、前記固定子コア１０２を構成する各片を互いに連結するもので、樹脂をモールディングすることによって形成される。つまり、複数の片が積層された固定子コア１０２を金型（図示せず）に挿入し、溶融した樹脂を前記金型に注入することによって、インシュレータ１０４が装着された固定子コア１０２を製造する。この時、固定子コア１０２及びインシュレータ１０４の前後端部にはコイル装着溝１０６が形成されている。
【００６３】
コイル１０８は、前記固定子コア１０２の外周面を囲んで磁路を形成する。
固定子ケース１０９は、前記固定子コア１０２、インシュレータ１０４、及びコイル１０８を囲んで密封する。このような固定子ケース１０９は、前記回転子ケース９０と同様に、低収縮材であるカリウム系を含む複合原料（ＢＭＣ）でインサートモールディングによって製造される。固定子ケース１０９の後端外周側には複数の固定溝１０５が形成されている。
【００６４】
また、固定子ケース１０９のインサートモールディング時に、ホールセンサー１１２及びホールセンサー基板１１０を共にインサートモールディングすることができる。つまり、固定子１０２、１０４、１０８、１０９、ホールセンサー１１２、及びホールセンサー基板１１０が一つの部品に製造される。
【００６５】
ホールセンサー１１２は、回転子８４、８６、８８、９０の位置を感知する。前記回転子８４、８６、８８、９０には位置を検出するための表示（図示せず）が形成されていて、ホールセンサー１１２が前記表示を読み取って回転子８４、８６、８８、９０の位置を検出する。
【００６６】
ホールセンサー基板１１０は、前記ホールセンサで感知した回転子８４、８６、８８、９０の位置によって固定子１０２、１０４、１０８、１０９に印加する制御信号を制御する。つまり、回転子８４、８６、８８、９０の位置によって固定子１０２、１０４、１０８、１０９の特定の部分には磁場の強さを強くし、他の部分には磁場の強さを弱くする。これによって、ウォーターポンプ１の初期機動性が高まる。
【００６７】
前記ボディー３０の後端外周面にはケース装着部４６が形成されている。
【００６８】
ドライバーケース５０は、前記ボディー３０の後端部に結合されるもので、その前端部にケース面５２が形成されている。前記ドライバーケース５０が前記ボディー３０の後端部に結合されることによって、前記ボディー３０内に回転子チャンバー３８及び固定子チャンバー４２が形成される。前記ドライバーケース５０の前端外周側にボディー装着部６０が形成されて、前記ケース装着部４６にボルト（Ｂ）などの固定手段で結合される。
【００６９】
前記ケース面５２は、外側から中心に挿入部５４、第２固定子装着面５６、及び第２ベアリング装着面５８が順次に形成されている。
【００７０】
挿入部５４は、ケース面５２の外周部に形成されていて、前方に突出している。このような挿入部５４は、前記ボディー３０の後端部に挿入されて密着する。前記挿入部５４と前記ボディー３０の後端部との間にはＯリング（Ｏ）などの密封手段が介在し、固定子チャンバー４２を密封する。また、前記挿入部５４は固定子ケース１０９に形成された固定溝１０５に挿入されて、回転子８４、８６、８８、９０の回転による固定子１０２、１０４、１０８、１０９の回転及び軸方向の動きを制限する。
【００７１】
このような固定溝１０５は、別途の工程や装置が必要なく、固定子ケース１０９のインサートモールディング時に形成できるので、製造工程が増加しない。また、固定子１０２、１０４、１０８、１０９を接着剤でボディー３０に接着したり、固定子１０２、１０４、１０８、１０９をボディーに圧入する方式で固定子１０２、１０４、１０８、１０９を固定するのではないので、固定子１０２、１０４、１０８、１０９の分離が容易である。したがって、固定子１０２、１０４、１０８、１０９が故障しても容易に交換することができる。
【００７２】
第２固定子装着面５６は、前記ケース面５２から前方に突出し、固定子チャンバー４２と回転子チャンバー３８との間の境界を定義する。前記第２固定子装着面５６にはＯリング（Ｏ）などの密封手段を介在した状態で固定子１０２、１０４、１０８、１０９の後端が装着される。前記第１固定子装着面４０と前記固定子１０２、１０４、１０８、１０９の前端との間に介在されたＯリング（Ｏ）、及び前記第２固定子装着面５６と前記固定子１０２、１０４、１０８、１０９の後端との間に介在されたＯリング（Ｏ）によって、前記固定子チャンバー４２は前記回転子チャンバー３８と連通しない。したがって、回転子チャンバー３８に流入した冷却水は固定子チャンバー４２に流入しない。
【００７３】
第２ベアリング装着面５８は、前記ケース面５２から前方に突出している。前記第２ベアリング装着面５８と前記第２シャフト８２の後端部との間には第２ベアリング９６が介在し、シャフト８３の回転を円滑にするだけでなく、シャフト８３が傾くのを防止する。
【００７４】
前記ドライバーケース５０の後端は開いている。このように開口された後端にディスク形状のドライバーカバー７０がボルト（Ｂ）などの結合手段で結合されることによって、ドライバーケース５０とドライバーカバー７０との間にドライバーチャンバー６４が形成される。このために、ドライバーカバー７０の外周面には前方に突出された突出部７２が形成され、前記突出部７２が前記ドライバーケース５０の後端外周面６２に挿入され密着する。前記突出部７２と前記外周面６２との間にはＯリング（Ｏ）などの密封手段が介在されて、埃などがドライバーチャンバー６４に入るのを防止する。
【００７５】
ドライバーチャンバー６４にはウォーターポンプ１の作動を制御するドライバー８０が装着されている。前記ドライバー８０は、マイクロプロセッサー及び印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ；ＰＣＢ）を含み、外部の制御器（図示せず）にコネクタ７４を通じて電気的に連結されることによって、制御器の制御信号の印加を受ける。また、前記ドライバー８０は、前記ホールセンサー基板１１０に電気的に連結されて、制御器から印加された制御信号を前記ホールセンサー基板１１０に印加する。
【００７６】
一方、前記ドライバーチャンバー６４は、前記ケース面５２によって前記回転子チャンバー３８から遮られている。したがって、回転子チャンバー３８の冷却水はドライバーチャンバー６４に流入しない。
【００７７】
上述のように、本発明による電気式ウォーターポンプによれば、電気的に作動する固定子及び回転子が防水性能を有する樹脂材のケースで覆われているので、その性能及び耐久性が向上する。
【００７８】
また、ホールセンサー及びホールセンサー基板を固定子内に装着し、回転子の初期位置によって制御信号を変化させることによって、初期機動性が高まる。
【００７９】
さらに、シャフトを第１シャフト及び第２シャフトに分割し、前記第１シャフトと前記第２シャフトを回転子で連結させることによって、重量及び原価が減少する。
【００８０】
以上で、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施例に限定されない。当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明の実施例から技術的範囲内において容易に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、作動性能が向上して耐久性が向上した電気式ウォーターポンプの分野に適用できる。
【符号の説明】
【００８２】
２２ インペラ
３０ ボディー
３８ 回転子チャンバー
６４ ドライバーチャンバー
８０ ドライバー
８１、８２ 第１、２シャフト
８３ シャフト
８４、８６、８８、９０ 回転子
１０２、１０４、１０８、１０９ 固定子
１１０ ホールセンサー基板
１１２ ホールセンサー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から印加される制御信号によって磁場を発生させる固定子、
前記固定子で発生する磁場によって回転する回転子、
冷却水が流入する入口及び加圧された冷却水が流出する出口を含むポンプカバー、
前記ポンプカバーとの間に渦室を形成する前面、外周部に形成されて、前記固定子が装着される固定子チャンバー、及び前記固定子チャンバーの内周部に形成されて、前記回転子が装着される回転子チャンバーを含むボディー、
中心軸を有し、前記回転子に固定されて前記回転子と共に前記中心軸を中心に回転して、前記回転子チャンバーに装着されているシャフト、並びに
前記シャフトの前端部に固定されて前記シャフトと共に回転し、前記入口を通じて流入した冷却水を加圧して、前記渦室に装着されるインペラ、
を含み、
前記シャフトは、前方に配置された第１シャフトと後方に配置された第２シャフトに分割されており、前記回転子によって前記第１シャフトと前記第２シャフトが連結されることを特徴とする、電気式ウォーターポンプ。
【請求項２】
前記第１シャフトの後端部には半径方向に突出した第１突出部が形成されており、前記第１突出部の後方に前記回転子の前端部に嵌合される第１圧入面が延長されることを特徴とする、請求項１に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項３】
前記第２シャフトの前端部には半径方向に突出した第２突出部が形成されており、前記第２突出部の前方に前記回転子の後端部に嵌合される第２圧入面が延長されることを特徴とする、請求項２に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項４】
前記回転子チャンバーは前記渦室と流体が流れるように連結されており、前記固定子チャンバーは前記回転子チャンバーに対して流体的に密閉されることを特徴とする、請求項１に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項５】
前記第１、２シャフトと前記回転子との結合によって前記回転子の内部には空間が形成され、前記空間は前記回転子チャンバーに対して流体的に密閉されることを特徴とする、請求項４に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項６】
前記シャフトの回転摩擦を減らすために、前記第１シャフトと前記前面との間には第１ベアリングが配置されることを特徴とする、請求項１に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項７】
前記ボディーの後端に装着されて、その内部にドライバーチャンバーが形成されたドライバーケース、及び
前記ドライバーチャンバーに装着されて、前記固定子に制御信号を印加するドライバー、をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項８】
前記シャフトの摩擦を減らすために、前記第２シャフトの後端部と前記ドライバーケースの前面との間には第２ベアリングが配置されることを特徴とする、請求項７に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項９】
前記固定子は、
磁性体の複数の片が積層されて形成される固定子コア、
前記固定子コアの片を連結するインシュレータ、
前記固定子コアを囲んで磁路を形成するコイル、並びに
前記固定子コア、インシュレータ、及びコイルを囲んで密封する固定子ケース、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項１０】
前記固定子ケースは、低収縮材であるカリウム系を含む複合原料で製造されることを特徴とする、請求項９に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項１１】
前記固定子は、
回転子の位置を感知するホールセンサー、及び
前記ホールセンサーで感知した回転子の位置によって固定子に印加する制御信号を制御するホールセンサー基板、をさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項１２】
前記ホールセンサーと前記ホールセンサー基板も前記固定子ケースの内部に密封されることを特徴とする、請求項１１に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項１３】
前記回転子は、
中空の円筒形状で磁性体である回転子コア、
前記回転子コアの外周面に装着される永久磁石、
前記回転子コア及び前記永久磁石の両端部に装着されて、前記回転子コア及び永久磁石を一次的に固定する回転子カバー、並びに
前記回転子コア及び永久磁石が前記回転子カバーに装着された状態で前記回転子コア及び前記永久磁石の外周面を囲んで２次的に固定する回転子ケース、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項１４】
前記回転子ケースは、低収縮材であるカリウム系を含む複合原料で製造されることを特徴とする、請求項１３に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項１】
外部から印加される制御信号によって磁場を発生させる固定子、
前記固定子で発生する磁場によって回転する回転子、
冷却水が流入する入口及び加圧された冷却水が流出する出口を含むポンプカバー、
前記ポンプカバーとの間に渦室を形成する前面、外周部に形成されて、前記固定子が装着される固定子チャンバー、及び前記固定子チャンバーの内周部に形成されて、前記回転子が装着される回転子チャンバーを含むボディー、
中心軸を有し、前記回転子に固定されて前記回転子と共に前記中心軸を中心に回転して、前記回転子チャンバーに装着されているシャフト、並びに
前記シャフトの前端部に固定されて前記シャフトと共に回転し、前記入口を通じて流入した冷却水を加圧して、前記渦室に装着されるインペラ、
を含み、
前記シャフトは、前方に配置された第１シャフトと後方に配置された第２シャフトに分割されており、前記回転子によって前記第１シャフトと前記第２シャフトが連結されることを特徴とする、電気式ウォーターポンプ。
【請求項２】
前記第１シャフトの後端部には半径方向に突出した第１突出部が形成されており、前記第１突出部の後方に前記回転子の前端部に嵌合される第１圧入面が延長されることを特徴とする、請求項１に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項３】
前記第２シャフトの前端部には半径方向に突出した第２突出部が形成されており、前記第２突出部の前方に前記回転子の後端部に嵌合される第２圧入面が延長されることを特徴とする、請求項２に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項４】
前記回転子チャンバーは前記渦室と流体が流れるように連結されており、前記固定子チャンバーは前記回転子チャンバーに対して流体的に密閉されることを特徴とする、請求項１に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項５】
前記第１、２シャフトと前記回転子との結合によって前記回転子の内部には空間が形成され、前記空間は前記回転子チャンバーに対して流体的に密閉されることを特徴とする、請求項４に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項６】
前記シャフトの回転摩擦を減らすために、前記第１シャフトと前記前面との間には第１ベアリングが配置されることを特徴とする、請求項１に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項７】
前記ボディーの後端に装着されて、その内部にドライバーチャンバーが形成されたドライバーケース、及び
前記ドライバーチャンバーに装着されて、前記固定子に制御信号を印加するドライバー、をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項８】
前記シャフトの摩擦を減らすために、前記第２シャフトの後端部と前記ドライバーケースの前面との間には第２ベアリングが配置されることを特徴とする、請求項７に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項９】
前記固定子は、
磁性体の複数の片が積層されて形成される固定子コア、
前記固定子コアの片を連結するインシュレータ、
前記固定子コアを囲んで磁路を形成するコイル、並びに
前記固定子コア、インシュレータ、及びコイルを囲んで密封する固定子ケース、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項１０】
前記固定子ケースは、低収縮材であるカリウム系を含む複合原料で製造されることを特徴とする、請求項９に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項１１】
前記固定子は、
回転子の位置を感知するホールセンサー、及び
前記ホールセンサーで感知した回転子の位置によって固定子に印加する制御信号を制御するホールセンサー基板、をさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項１２】
前記ホールセンサーと前記ホールセンサー基板も前記固定子ケースの内部に密封されることを特徴とする、請求項１１に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項１３】
前記回転子は、
中空の円筒形状で磁性体である回転子コア、
前記回転子コアの外周面に装着される永久磁石、
前記回転子コア及び前記永久磁石の両端部に装着されて、前記回転子コア及び永久磁石を一次的に固定する回転子カバー、並びに
前記回転子コア及び永久磁石が前記回転子カバーに装着された状態で前記回転子コア及び前記永久磁石の外周面を囲んで２次的に固定する回転子ケース、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気式ウォーターポンプ。
【請求項１４】
前記回転子ケースは、低収縮材であるカリウム系を含む複合原料で製造されることを特徴とする、請求項１３に記載の電気式ウォーターポンプ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１０６４４３（Ｐ２０１１−１０６４４３Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７９２６８（Ｐ２０１０−１７９２６８）
【出願日】平成２２年８月１０日（２０１０．８．１０）
【出願人】（５９１２５１６３６）現代自動車株式会社 (1,064)
【出願人】（５００５１８０５０）起亞自動車株式会社 (449)
【出願人】（５１０１４５４３９）明和工業株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１０日（２０１０．８．１０）
【出願人】（５９１２５１６３６）現代自動車株式会社 (1,064)
【出願人】（５００５１８０５０）起亞自動車株式会社 (449)
【出願人】（５１０１４５４３９）明和工業株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
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