KR102093986B1 - Injector for reducing skin-effect - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an injector for reducing skin effect, including: a coil assembly which is provided in a housing and forms a magnetic field when a current is applied; a magnetic core provided inside the coil assembly; an armature magnetized by the magnetic core; a needle bar which penetrates the armature and moves as the armature is magnetize; and a magnetic flux induction core provided in a hollow unit of the magnetic core. The magnetic flux induction core has greater permeability than the magnetic core. The present invention can reduce skin effect that a magnetic flux is induced to the outer wall of the magnetic core.

Description

스킨 이펙트 저감을 위한 인젝터{INJECTOR FOR REDUCING SKIN-EFFECT}Injector for reducing skin effect {INJECTOR FOR REDUCING SKIN-EFFECT}

본 발명은 차량의 인젝터에 관한 것으로서, 특히 인젝터에 발생하는 스킨 이펙트(Skin-effect)를 저감시키기 위한 인젝터에 관한 것이다.The present invention relates to an injector for a vehicle, and more particularly, to an injector for reducing a skin-effect occurring in the injector.

도 1을 참조하면, 차량의 엔진에 연료를 분사하기 위한 인젝터의 구성 및 구동을 대략적으로 살펴보면, 코일 어셈블리(13)에 흐르는 전류에 의해 자기장이 형성되면, 코일 어셈블리(13) 내측에 구비되는 마그네틱 코어(12)에 의해 아마추어(14)가 자화된다.Referring to FIG. 1, when a structure and driving of an injector for injecting fuel into an engine of a vehicle are roughly observed, when a magnetic field is formed by a current flowing through the coil assembly 13, a magnetic provided inside the coil assembly 13 The armature 14 is magnetized by the core 12.

그리고, 아마추어(14)가 자화되어 상승 거동하여 니들 바(15)를 들어 올려 유로를 개방시키도록 동작된다.Then, the armature 14 is magnetized and operated to lift the needle bar 15 to open the flow path.

그런데, 솔레노이드가 구동되면 와전류(Eddy-current)가 발생하게 되고, 와전류에 의해 밸브 구동을 위해 유도되는 자속은 마그네틱 코어(12)의 외벽으로 유도가 되어 자기 포화를 쉽게 일으키게 된다.However, when the solenoid is driven, eddy current is generated, and the magnetic flux induced for driving the valve by the eddy current is induced to the outer wall of the magnetic core 12, thereby easily causing magnetic saturation.

자기포화 상태가 되면 이후에 공급되는 전류는 열손실이 되는데, 이 같은 현상을 스킨 이펙터(Skin-effect)라 한다.When it is in a self-saturation state, the current supplied thereafter becomes heat loss. This phenomenon is called a skin-effect.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The above description of the background art is for helping understanding of the background of the invention, and may include matters other than the prior art already known to those skilled in the art to which this technology belongs.

한국공개특허공보 제10-2017-0139135호Korean Patent Publication No. 10-2017-0139135

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 마그네틱 코어 외벽으로 자속이 유도되는 스킨 이펙트를 저감시킬 수 있는 인젝터를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems, and the present invention has an object to provide an injector capable of reducing a skin effect in which magnetic flux is induced to an outer wall of a magnetic core.

본 발명의 일 관점에 의한 스킨 이펙트 저감을 위한 인젝터는, 하우징 내에 구비되며, 전류가 인가되면 자기장을 형성시키는 코일 어셈블리, 상기 코일 어셈블리 내측에 구비되는 마그네틱 코어, 상기 마그네틱 코어에 의해 자화되는 아마추어, 상기 아마추어를 관통하며, 상기 아마추어가 자화됨에 따라 거동하는 니들 바 및 상기 마그네틱 코어의 중공부에 구비되는 자속 유도 코어를 포함하고, 상기 자속 유도 코어는 상기 마그네틱 코어보다 큰 투자율(permeability)을 가지는 것을 특징으로 한다.An injector for reducing skin effects according to one aspect of the present invention is provided in a housing, a coil assembly that forms a magnetic field when a current is applied, a magnetic core provided inside the coil assembly, and an armature magnetized by the magnetic core, It includes a needle bar penetrating through the armature, and acting as the armature magnetizes, and a magnetic flux induction core provided in the hollow portion of the magnetic core, wherein the magnetic flux induction core has a greater permeability than the magnetic core. It is characterized by.

그리고, 상기 자속 유도 코어는 상기 코일 어셈블리에 대응되는 높이에 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the magnetic flux induction core is characterized in that provided at a height corresponding to the coil assembly.

또한, 상기 자속 유도 코어는 상기 마그네틱 코어의 내주면에 형성되는 단차부에 삽입되어 장착되는 것을 특징으로 한다.In addition, the magnetic flux induction core is characterized in that it is inserted into the stepped portion formed on the inner peripheral surface of the magnetic core.

한편, 상기 자속 유도 코어의 투자율(μ,permeability)은 상기 마그네틱 코어의 투자율의 3배 이상인 것을 특징으로 한다.On the other hand, the magnetic permeability of the magnetic flux inducing core (μ, permeability) is characterized in that at least three times the magnetic permeability of the magnetic core.

나아가, 상기 자속 유도 코어의 투자율(μ,permeability)은 6,000 이상인 것을 특징으로 한다.Further, the magnetic permeability of the magnetic flux induction core (μ, permeability) is characterized in that more than 6,000.

또한, 상기 자속 유도 코어의 포화 자속밀도(Bs)는 2.1T 이상인 것을 특징으로 한다.In addition, the saturation magnetic flux density (Bs) of the magnetic flux induction core is characterized in that it is 2.1T or more.

본 발명의 인젝터에 의하면, 마그네틱 코어의 포화시점을 느리게 하거나 억제시킴으로써, 포화 이후에 발생하는 열손실을 저감시킬 수가 있다.According to the injector of the present invention, the heat loss generated after saturation can be reduced by slowing or suppressing the saturation point of the magnetic core.

그리고, 자속 유도 코어의 높은 투자율로 인해서, 유도되는 자속밀도의 크기는 커지고 인젝터의 응답성을 개선할 수가 있다.And, due to the high magnetic permeability of the magnetic flux induction core, the magnitude of the magnetic flux density induced can be increased and the responsiveness of the injector can be improved.

도 1은 본 발명에 의한 인젝터를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 자속 유도 코어 유무 및 투자율에 따른 자속밀도 분포를 나타낸 것이다.
도 3은 기존 기술과 대비하여 시간에 따른 자기력의 크기를 비교한 것이다.
도 4는 도 3의 점선 부분을 확대 도시한 것이다.1 schematically shows an injector according to the invention.
Figure 2 shows the magnetic flux density distribution according to the presence and absence of magnetic flux induction core and permeability.
Figure 3 compares the magnitude of the magnetic force over time compared to the existing technology.
FIG. 4 is an enlarged view of a dotted line in FIG. 3.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, which illustrate preferred embodiments of the present invention.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.In describing preferred embodiments of the present invention, well-known techniques or repetitive descriptions that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be reduced or omitted.

도 1은 본 발명에 의한 인젝터를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically shows an injector according to the invention.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 스킨 이펙트 저감을 위한 인젝터를 설명하기로 한다.Hereinafter, an injector for reducing skin effects according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.

본 발명은 차량의 엔진에 연료를 분사하기 위한 인젝터에 관한 것으로서, 인젝터는 하우징(11) 내에 코일 어셈블리(13)와 마그네틱 코어(12)가 구비된다.The present invention relates to an injector for injecting fuel to an engine of a vehicle, the injector having a coil assembly 13 and a magnetic core 12 in a housing 11.

코일 어셈블리(13)는 코일에 흐르는 전류를 통해 자기장을 형성시켜 구성 부품들을 자화시키기 위한 것이다.The coil assembly 13 is for magnetizing components by forming a magnetic field through a current flowing through the coil.

마그네틱 코어(12)는 자기회로를 구성하며 아마추어(14)의 거동을 단속하고, 아마추어(14)는 자기회로를 구성하며 니들 바(15)를 들어 올려 밸브를 구동시킨다.The magnetic core 12 constitutes a magnetic circuit and regulates the behavior of the armature 14, and the armature 14 constitutes a magnetic circuit and lifts the needle bar 15 to drive the valve.

니들 바(15)는 아마추어(14)에 의해 들어 올려지며 타겟으로 유체를 공급하게 된다.The needle bar 15 is lifted by the armature 14 and supplies fluid to the target.

니들 바(15) 상방향에 구비되는 압축 스프링(16)은 전류 해제시 복원력에 의해 니들 바(15)를 원위치시키기 위해 구비된다.The compression spring 16 provided in the needle bar 15 upward direction is provided to return the needle bar 15 to the original position by the restoring force when the current is released.

그리고, 압축 스프링(16) 상측의 어저스트먼트 튜브(Adjustment tube)는 압축 스프링(16)의 초기 압축력을 형성시키며, 커버(18)는 자기회로를 구성하는 부품이다.And, the adjustment tube on the upper side of the compression spring 16 forms the initial compression force of the compression spring 16, and the cover 18 is a component constituting the magnetic circuit.

또한, 하우징(11)의 내측을 관통하며,마그네틱 코어(12) 등을 수용하는 캐리어(19)는 인젝터의 내부 유로를 형성한다.Further, the carrier 19 penetrating the inner side of the housing 11 and accommodating the magnetic core 12 or the like forms an internal flow path of the injector.

이와 같이 구성되는 인젝터의 코일 어셈블리(13)에 전류가 인가되어 자기장이 형성되면, 코일 어셈블리(13)에 흐르는 전류와 반대방향의 와전류에 의해서 역방향으로 자속이 형성되게 된다.When a current is applied to the coil assembly 13 of the injector configured as described above and a magnetic field is formed, a magnetic flux is formed in the reverse direction by an eddy current in the opposite direction to the current flowing through the coil assembly 13.

이러한 역방향 자속은 마그네틱 코어(12)의 중심부에서 가장 크게 나타나고, 인젝터의 구동을 위해 유도되는 정방향 자속을 마그네틱 코어(12)의 외측부로 집중 유도가 된다.The reverse magnetic flux appears most largely at the center of the magnetic core 12, and the concentrated magnetic flux induced for driving the injector is concentrated to the outside of the magnetic core 12.

본 발명은 이와 같이 원통형 마그네틱 코어(12)의 중심축을 기준으로 외측부로 유도되는 역방향 자속을 억제시키고, 내측부로 자속을 유도하여 자속을 마그네틱 코어(12) 전 범위를 통해 흐르도록 유도시켜 인젝터의 응답성을 개선시킨다.The present invention suppresses the reverse magnetic flux induced to the outer part based on the central axis of the cylindrical magnetic core 12, and induces magnetic flux to the inner part to induce magnetic flux to flow through the entire range of the magnetic core 12, thereby responding to the injector. Improve sex

이를 위해 본 발명의 인젝터는 마그네틱 코어(12)의 중공부 내주면에 접하도록 자속 유도 코어(20)가 구비된다.To this end, the injector of the present invention is provided with a magnetic flux induction core 20 so as to contact the inner circumferential surface of the hollow portion of the magnetic core 12.

자속 유도 코어(20)의 장착 위치는 코일 어셈블리(13)에 대응되는 높이인 것이 바람직하다.The mounting position of the magnetic flux induction core 20 is preferably a height corresponding to the coil assembly 13.

그래서, 마그네틱 코어(12)의 하부 내주면에 단차가 형성되어, 형성된 단차부에 자속 유도 코어(20)가 삽입된 형태로 구성된다.So, a step is formed on the lower inner circumferential surface of the magnetic core 12, and is configured in such a way that the magnetic flux induction core 20 is inserted into the formed step.

이러한 자속 유도 코어(20)는 마그네틱 코어(12)의 투자율보다 높은 투자율 및 높은 포화 자속밀도를 가지는 것을 특징으로 한다.The magnetic flux induction core 20 is characterized by having a higher magnetic permeability and a higher saturation magnetic flux density than that of the magnetic core 12.

일반적인 마그네틱 코어(12)의 투자율(μ,permeability)은 1400 내지 1700인데 반해, 본 발명의 자속 유도 코어(20)의 투자율은 6000 이상인 것이 바람직하다.The magnetic permeability (μ, permeability) of the general magnetic core 12 is 1400 to 1700, while the magnetic permeability of the magnetic core induction core 20 of the present invention is preferably 6000 or more.

즉, 마그네틱 코어(12)의 내측에 대략 3배 이상의 투자율을 가지는 자속 유도 코어(20)를 구성함으로써 자속이 마그네틱 코어의 전범위로 분포되도록 하는 것이다.That is, by constructing the magnetic flux induction core 20 having a magnetic permeability of approximately 3 times or more inside the magnetic core 12, the magnetic flux is distributed over the entire range of the magnetic core.

또한, 일반적인 마그네틱 코어(12)의 포화 자속밀도(Bs)가 1.6T 이하인데 반해, 본 발명의 자속 유도 코어(20)의 포화 자속밀도(Bs)는 2.1T 이상인 것이 바람직하다.In addition, while the saturation magnetic flux density Bs of the general magnetic core 12 is 1.6 T or less, the saturation magnetic flux density Bs of the magnetic flux induction core 20 of the present invention is preferably 2.1 T or more.

도 2는 자속 유도 코어 유무 및 투자율에 따른 자속밀도 분포를 나타낸다.Figure 2 shows the magnetic flux density distribution according to the presence and absence of magnetic flux induction core and permeability.

높은 투자율의 자속 유도 코어에 의해 내부 자속밀도가 줄어듦을 알 수가 있다.It can be seen that the internal magnetic flux density is reduced by the high magnetic permeability magnetic induction core.

이와 같이 자속이 마그네틱 코어 전 범위를 통해 흐르도록 유도시켜 인젝터의 응답성을 개선시킬 수가 있는데, 도 3 및 도 4에서 참조되는 바와 같이 투자율이 3배인 경우에서 자기력 응답성이 약 23% 향상됨을 알 수가 있다.As described above, it is possible to improve the responsiveness of the injector by inducing the magnetic flux to flow through the entire range of the magnetic core. Can be.

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.Although the present invention as described above has been described with reference to the illustrated drawings, it is not limited to the described embodiments, and it can be modified and modified in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention. It is obvious to those who have it. Therefore, such modifications or variations will have to belong to the claims of the present invention, the scope of the present invention should be interpreted based on the appended claims.

11 : 하우징
12 : 마그네틱 코어
13 : 코일 어셈블리
14 : 아마추어
15 : 니들 바
16 : 압축 스프링
17 : 어저스트먼트 튜브
18 : 커버
19 : 캐리어
20 : 자속 유도 코어11: housing
12: Magnetic core
13: coil assembly
14: amateur
15: Needle bar
16: Compression spring
17: adjustment tube
18: cover
19: carrier
20: magnetic flux induction core

Claims (6)

하우징 내에 구비되며, 전류가 인가되면 자기장을 형성시키는 코일 어셈블리;
상기 코일 어셈블리 내측에 구비되는 마그네틱 코어;
상기 마그네틱 코어에 의해 자화되는 아마추어;
상기 아마추어를 관통하며, 상기 아마추어가 자화됨에 따라 거동하는 니들 바;
상기 하우징 내측을 관통하며, 상기 마그네틱 코어를 수용하는 캐리어; 및
상기 마그네틱 코어의 중공부에 구비되는 자속 유도 코어를 포함하고,
상기 캐리어는 상기 마그네틱 코어보다 낮은 투자율(permeability)을 가지며, 상기 마그네틱 코어와 상기 캐리어 외측의 커버 간에 자기적으로 접속되는 것을 특징으로 하고,
상기 자속 유도 코어는 상기 마그네틱 코어보다 큰 투자율을 가지는 것을 특징으로 하는,
스킨 이펙트 저감을 위한 인젝터.A coil assembly provided in the housing and forming a magnetic field when a current is applied;
A magnetic core provided inside the coil assembly;
An amateur magnetized by the magnetic core;
A needle bar penetrating through the armature and behaving as the armature becomes magnetized;
A carrier penetrating inside the housing and accommodating the magnetic core; And
It includes a magnetic flux induction core provided in the hollow portion of the magnetic core,
The carrier has a lower permeability than the magnetic core, characterized in that it is magnetically connected between the magnetic core and the cover outside the carrier,
The magnetic flux induction core is characterized in that it has a greater permeability than the magnetic core,
Injector for skin effect reduction. 청구항 1에 있어서,
상기 자속 유도 코어는 상기 코일 어셈블리에 대응되는 높이에 구비되는 것을 특징으로 하는,
스킨 이펙트 저감을 위한 인젝터.The method according to claim 1,
The magnetic flux induction core is characterized in that provided at a height corresponding to the coil assembly,
Injector for skin effect reduction. 청구항 2에 있어서,
상기 자속 유도 코어는 상기 마그네틱 코어의 내주면에 형성되는 단차부에 삽입되어 장착되는 것을 특징으로 하는,
스킨 이펙트 저감을 위한 인젝터.The method according to claim 2,
The magnetic flux induction core is characterized in that it is inserted into the stepped portion formed on the inner peripheral surface of the magnetic core is mounted,
Injector for skin effect reduction. 청구항 1에 있어서,
상기 자속 유도 코어의 투자율(μ,permeability)은 상기 마그네틱 코어의 투자율의 3배 이상인 것을 특징으로 하는,
스킨 이펙트 저감을 위한 인젝터.The method according to claim 1,
The magnetic permeability of the magnetic flux induction core (μ, permeability) is characterized in that the magnetic core has a magnetic permeability of three times or more,
Injector for skin effect reduction. 청구항 4에 있어서,
상기 자속 유도 코어의 투자율(μ,permeability)은 6,000 이상인 것을 특징으로 하는,
스킨 이펙트 저감을 위한 인젝터.The method according to claim 4,
The magnetic permeability of the magnetic flux induction core (μ, permeability) is characterized in that more than 6,000,
Injector for skin effect reduction. 청구항 1에 있어서,
상기 자속 유도 코어의 포화 자속밀도(Bs)는 2.1T 이상인 것을 특징으로 하는,
스킨 이펙트 저감을 위한 인젝터.The method according to claim 1,
The saturation magnetic flux density (Bs) of the magnetic flux induction core is 2.1T or more,
Injector for skin effect reduction.
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