KR20010022360A - 연료 공급 장치 - Google Patents

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KR20010022360A
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Abstract

본 발명은 하우징(13) 내에 펌프 챔버(14)를 구비하고 펌프 챔버(14) 내에 임펠러(16)를 구비한 측면 채널 펌프와, 임펠러(16)를 구동하는 고정자(28) 및 회전자(29)를 구비한 전기 모터(12)를 갖는 연료 공급 장치에 관한 것이다.
연료 공급 장치의 상기 임펠러(16)는 동시에 하나의 유도 모터의 회전자(29)이다. 상기 전기 모터(12)는 매우 견고하고 저항력있는 구성 부품으로 구성된다.

Description

연료 공급 장치 {FUEL DELIVERY SYSTEM}
연료를 연료 탱크로부터 자동차의 엔진으로 공급하기 위한 이런 유형의 공지된 공급 장치(국제 특허 공보 WO95/25885호)에서 공급 펌프 및 전기 모터는 구동을 위해 하나의 하우징 내에 나란히 배치된다. 자체의 주연에 날개 또는 임펠러 날개를 갖는 펌프 또는 임펠러는 회전자 축에 회전 불가능하게 연결되고, 슬롯 내에 배치된 회전자 또는 정류자 코일을 지지하는 영구 자석으로 덮인 고정자 내에서 회전한다. 정류자 코일로의 전류 공급은 회전자 축상에 안착된 정류자 및 스프링 압력 하에 정류자 상에 주연 방향으로 놓인 접점 브러쉬에 의해 달성된다.
본 발명은 청구 범위 제1항의 기술 분야에서 정의된 연료 공급 장치에 관한 것이다.
이하, 본 발명은 도면에 도시된 실시예에 의해 상세히 설명된다. 개략적인 도면이 도시된다.
도1에서, 도면의 상반부는 공급 장치의 구성된 유동 영역을 도시하고, 도면의 하반부는 공급 장치의 흡입 영역을 도시하는 공급 장치의 종방향 단면도이다.
도2는 도1의 도면과 같으나, 변형된 공급 장치의 부분 단면도이다.
도3은 전기 모터가 유도 모터인 다른 양호한 실시예의 도면이다.
도4는 비스듬히 연장되는 슬롯을 구비한 유도 모터의 회전자 케이지를 도시한다.
도5, 도6 및 도7은 회전자 케이지의 이용가능한 다양한 로드를 도시한다.
청구항 제1항의 특징부에 의한 본 발명에 따른 연료 공급 장치는, 공급 펌프 임펠러와 전기 모터 회전자의 회전 부품의 결합을 통해 단일 부품의 단순하며 간단하고 적은 비용으로 제조 가능한 구조가 달성되는 장점을 갖는다. 특히 공급 장치는 매우 평편하고 축의 크기가 매우 작게 제조될 수 있다. 공급 장치의 확대된 외부 직경은 공급 장치의 통상적인 구성부와 관련된 단점은 아니며, 공급 장치 효율의 개선을 위한 추가적인 조치를 위한 가능성을 나타낸다. 정류자 및 접점 브러쉬를 제거함으로써 브러쉬 마모가 배제되므로 공급 장치의 수명이 연장된다. 직류 모터로써의 전기 모터 구조에서 필요한 전기의 정류는 고정자 코일에서 전자적으로 발생된다.
청구항 제1항에서 설명된 공급 장치의 유익한 구성 및 개선은 다른 청구항에서 실행된 방법에 의해 가능하다.
본 발명의 양호한 실시예에 따라 장방형의 펌프 챔버는 반경 방향으로 연장되며 축 방향으로 서로 이격된 두 개의 측벽 및 두 개의 측벽을 따라 측벽의 원형 주변부와 서로 연결된 주변벽에 의해 한정된다. 임펠러는 소정 간극으로 측벽에 대향하여 놓이고, 슬롯 금속판에 의해 형성된 정류자의 내부 부분은 펌프 챔버의 주변 벽을 형성한다. 임펠러는 주연 방향으로 서로 이격되고 축으로 개방된 임펠러 챔버 사이에서 한정되며 외부링에 의해 서로 연결된 반경 방향 임펠러 흡입관 안내 베인을 갖는다. 영구 자석은 외부링에 고정되고 공급 장치의 제조시에 플라스틱, 양호하게 플라스틱 페라틴으로 제조된다.
또한 임펠러의 플라스틱 구성층 내로 양호하게 삽입된 플라스틱성의 희토류(rare earth) 자석이 배치될 수도 있다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 펌프실을 향해 개방된 슬롯식의 측벽 채널이 측면 채널 단부와 측면 채널 입구 사이에서 유동 방향과 관련되어 유지되는 정지 리브를 펌프 챔버의 각각의 측벽 내에 동심으로 형성한다. 적어도 하나의 측면 채널의 측면 채널 입구는 흡입 개구에, 측면 채널 단부는 압력 튜브에 연결되고, 공급 및 방출 유동 채널은 흡입 개구로부터 압력 튜브로 축 방향 또는 양호하게는 반경 방향으로 배치된다. 특히, 펌프 챔버를 향해 또는 펌프 챔버로부터 연료를 반경 방향으로 공급 및 방출 유동시킴으로써 유동 손실이 상당히 감소되는 것이 유익하게 달성되고, 이로써 펌프의 효력은 개선된다. 종래의 측면 채널 펌프에 반해 본 발명에 따른 구성 방법에 의한 공급 장치는, 확대된 외부 직경을 통해 상응되는 공급 및 방출 채널의 배치를 위해 반경 방향으로 충분한 구성 공간이 제공되기 때문에 이에 의해 반경 방향 공급 및 방출 유동을 문제없이 가능하게 한다.
도1에서 개략적으로 도시된 공급 장치는 연료를 연료 탱크로부터 자동차의 엔진으로 공급하는데 사용된다. 또한 공급 장치는 필터 포트(filter pot)와 함께 탱크 구성 유니트로써 연료 탱크 또는 자동차의 연료 탱크 내에 배치된다. 공급 장치는 유동 펌프 또는 측면 채널 펌프로써 구성된 공급 펌프(11) 및 공급 펌프(11)를 작동시키는 전기 모터(12)를 갖는다. 공급 펌프(11) 및 전기 모터(12)는 하나의 공동 하우징(13) 내에 수용된다. 공급 펌프(11)의 구성 및 효력은 예를 들어 독일 특허 공개 제40 20 521호에 개시되어 있다. 차축 방향으로는, 반경 방향으로 연장되며 축 방향으로 서로 이격된 두 개의 측벽(141, 142)에 의해, 그리고 주연 방향으로는, 두 개의 측벽을 따라 측벽의 원형 주변부와 서로 연결된 주변벽(143)에 의해 한정되는 펌프 챔버(14)가 하우징(13) 내에 형성된다. 펌프 챔버(14) 내에는 샤프트(17)에 회전 불가능하게 고정된 펌프 또는 임펠러(16)가 배치된다. 샤프트(17)의 양 단부는 양 측벽(141, 142) 내에 형성된 두 개의 베어링(18, 19) 내로 수용된다. 샤프트(17)의 축은 임펠러 축(161) 및 펌프 챔버(14)의 축과 동일 직선상에 있다. 임펠러(16)는 주연 방향으로 서로 이격된, 도면에서는 두 개만 도시된 다수의 반경 방향의 임펠러 흡입관 안내 베인(20)을 갖는다. 임펠러 흡입관 안내 베인(20)은 외부링(21)을 통해 서로 연결된다. 두 개의 임펠러 흡입관 안내 베인(20)은 축 방향으로 개방된 하나의 날개 챔버(22)를 자체에서 각각 한정한다. 임펠러(16)는 간극 간격으로 측벽(141, 142)에 대향하여 배치되고, 외부링(21)은 펌프 챔버(14)의 주변벽(143)으로 반경 방향 간극을 둘러싼다. 펌프 챔버(14)를 향해 개방되며 거의 330도 이상 주연 방향으로 측면 채널 입구에 의해 정지 리브를 유지시키는 홈 형상의 측면 채널(23, 24)이 펌프 챔버(14)의 각각의 측벽(141, 142) 내에 형성되고, 임펠러 축(161)에 대해 동심으로 배치된다. 도면의 하부 단면도에서 측면 채널(23, 24)의 측면 채널 입구(231, 241)가 도시된다. 이에 반해 측면 채널 단부는 대략 330도 주연 각도로 변경 배치된다. 각각의 측면 채널(23, 24)은 공급 장치의 흡입 개구(27)를 구비한 반경 방향의 공급 유동 채널(25, 26)과 연결된다. 도면에 도시되지 않은 양 측면 채널(23, 24)의 측면 채널 단부는 공급 장치의 압력 도관을 구비한 방출 채널과 각각 연결된다. 본 발명의 일 실시예에서도 측면 채널(23)의 측면 채널 입구(231)는 공급 유동 채널(25)과 연결되고, 측면 채널(24)의 측면 채널 단부는 방출 채널과 연결된다. 여기서 공급 유동 채널(26)은 단면도의 오른쪽에서 생략되고, 이 영역 내의 측면 채널(24)은 단면부가 점선으로 도시된다. 또한 공급 채널(25, 26)이 축방향으로 배치될 수도 있으나, 반경 방향의 배치는 적은 유동 손실의 장점을 갖고 상대적으로 큰 외부 직경으로 인해 공급 장치는 가볍게 달성될 수 있다.
이른바 내부극 정류자로 구성되는 전기 모터(12)는 공급 장치의 극도의 평면 구조를 달성하기 위해 공급 펌프(11)의 임펠러(16) 내에 공지된 방법으로 일체로 형성되는 고정자(28) 및 회전자(29)를 갖는다. 모터의 자석극은 임펠러(16)의 외부링(21)에 고정된 영구 자석 세그먼트(30)에 의해 형성된다. 외부링(21)은 적절한 자성의 확실한 달성을 위해 서보 자석식 재료로 구성된다. 고정자(28)는 금속판(31)의 내부링 면이 펌프 챔버(14)의 주변 벽(143)을 형성하도록 슬롯 금속판(31)으로써 하우징(13) 내의 임펠러 축(161)에 대해 동축으로 배치된다. 개략도에서는 코일 헤드(321, 322)의 양 전면 및 양 연결 도선(323, 324)만이 도시된 정류자 코일(32)이 금속판(31)의 슬롯 내에 통상 배치된다. 직류 전동기의 경우에 전기 모터(12)는 전기적으로 정류된다. 공급 펌프(11)의 임펠러(16)가 플라스틱으로 제조되면 영구 자석 세그먼트(30)는 플라스틱 페라이트 또는 희토류 자석으로 제조되는 장점이 달성된다.
도2의 단면도에서 단면으로 도시된 공급 장치의 다른 실시예는 하우징(13) 내에 임펠러(16) 위치에 대해 변경되고, 전술된 실시예와 일치되어 동일한 구성 부품은 동일한 도면 부호로 통상 표시된다. 여기서, 펌프 챔버(14)의 측벽(141, 142)은 한편으로는 하우징을 정면에서 덮는 덮개(131)에 의해 그리고 하우징(13) 내에 배치된 반경 방향의 플랜지(132)에 의해 형성된다. 하우징 플랜지(132)는 펌프 챔버(14) 내로 직각으로 돌출된, 임펠러(16)가 자유롭게 회전하도록 위치된 샤프트 단부(33)에 일체로 구성된다. 덮개(131)는 임펠러(16)의 배치 후에 하우징(13)에 밀착되어 안착되고, 하우징에 확실하게 결합된다.
도3은 전기 모터(12)가 유도 전동기(34), 특히 교류 전동기인 다른 양호한 실시예를 도시한다. 예를 들어 도1에서 도시된 바에 의하면 고정자(28)는 슬롯 금속판(31) 및 정류자 코일(32)을 구비하여 고정자(28)를 구성되나, 도3에서는 유도 전동기(34)의 회전자(29)가 임펠러(16)이다. 상기 회전자(29)는 단락 전기자이다. 단락 전기자는 회전자 케이지(35)를 갖는다. 단락 전기자의 회전자 케이지(35)는 구리, 청동, 알루미늄으로 양호하게 구성된다. 이런 재료는 적절한 전자석 특성 및 강성과 같은 양호한 제조 특성을 갖는다. 회전자 케이지는 제조 단계를 감소시키기 위해 단일편으로 제조된다. 임펠러(16) 및 회전자 케이지(35)는 다시 하나의 구성 유니트를 형성한다. 예를 들어, 이는 임펠러(16) 및 회전자 케이지(35)가 단일편으로 성형되는 것을 가능하게 한다. 그러나 임펠러(16) 및 회전자 케이지(35)는 각각 서로 분리되어 제조되고 최종적으로 하나의 구성 유니트로 결합된다. 이 구성 유니트는 다시 하나의 코팅층을 유익하게 갖는다. 이 코팅층은 임펠러(16) 및 회전자 케이지(35)로 구성된 구성 유니트의 모든 표면의 평편한 마무리를 가능하게 한다. 이를 통해 공급 장치(11)의 펌프 챔버(14) 내의 간극 손실이 감소된다. 코팅층(36)은 예를 들어 상응되는 중탕에 침지시킴으로써 달성된다. 다른 방법은 임펠러(16) 및 회전자 케이지(35) 구성 유니트에 분무하는 것이다.
도3에 도시된 구성은 펌프 임펠러(16)의 단순하고 경제적인 제조를 가능하게 한다. 다른 한편으로, 회전자 케이지(35)의 사용은 마모 및 제조 비용을 감소시킨다. 또한 전기 모터(12)는 매우 견고하고 저항력있는 구성 부품으로 구성된다.
도3에 도시된 바와 같이, 회전자 케이지(35)는 임펠러(16)의 외부 주연(37)에 배치된다. 여기서 상세히 도시되지 않은 다른 실시예에서 측면 채널(23, 24) 또는 날개 챔버(22)에 방해됨 없이 회전자 케이지(35)는 임펠러 축(161)에 대해 더 내부로 변경되어 배치된다. 예를 들어, 회전자 케이지(35) 및 임펠러(16) 구성 유니트가 다수의 부품으로 결합되면, 이렇게 회전자 케이지(35)가 약간 더 내부로 변경되어 배치되는 것은 유익하다. 단락 전기자가 스타 델타 스위치(38, star delta)를 가지면 유익하다. 이는 전기 모터(12)의 작동에서 델타 스위치로 작동된다. 이는 전기 모터(12)의 시동을 위해서는 스타로 전환된다. 이를 통해 시동시에 정격 전류 보다 몇 배에 달하는 시동 전류가 성분 전압(component voltage)을 통해 감압될 수 있다. 이를 통해 또한, 전기 모터(12) 시동을 위해 필요한 회전 모멘트가 전압의 1/4로 그리고 시동 전류는 대략 1/3로 감소된다.
도4는 비스듬히 연장되는 슬롯(37)을 구비한 회전자 케이지(35)를 도시한다. 이런 경사 배치는 전자석 조파(harmonic wave)를 억제하는 장점을 갖는다. 모터용 단락 전기자 사용의 다른 장점은 이 전기자가 확실한 극 수를 갖지 않는다는 것이다. 이로써 회전자 케이지(35)는 다양한 공급 펌프를 위한 구조 시스템을 지원하는, 다수의 고정자 극 수를 갖는 다양한 전기 모터에 배치될 수 있다.
도5, 도6, 도7은 유도 전동기에 유익하게 사용되는 다양한 로드를 도시한다. 회전 모멘트 및 고정자 전류를 위한 특성 영역은 회전자 로드 및 회전자 슬롯의 형태에 의해 많은 영향을 받는다. 공급 펌프가 원형 로드(40), 한 쌍의 이중 로드(41) 및 서로 분리된 이중 로드(42)를 갖는 것은 특히 유익하다. 그러나 로드의 다른 형태 및 기하학은 선택가능하다.

Claims (13)

  1. 하우징(13) 내에 펌프 챔버(14)를 구비하고 상기 펌프 챔버(14) 내에 임펠러(16)를 구비한 측면 채널 펌프와, 상기 임펠러(16)를 구동하는 고정자(28) 및 회전자(29)를 구비한 전기 모터(12)를 갖는 연료 공급 장치에 있어서,
    상기 회전자(29)의 임펠러(16)가 유도 모터인 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회전자(29)가 단락 회전자인 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단락 회전자가 회전자 케이지(35)를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 단락 회전자의 회전자 케이지(35)가 구리, 청동 또는 알루미늄으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 임펠러(16) 및 회전자 케이지(35)가 하나의 구성 유니트를 형성하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
  6. 제5항에 있어서, 임펠러(16) 및 회전자 케이지(35)가 단일편으로 성형되는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
  7. 제5항 및 제6항에 있어서, 임펠러(16) 및 회전자 케이지(35)가 구성 유니트로써의 코팅층(36)을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 구성 유니트(36)가 분무되는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
  9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자 케이지(35)가 임펠러(16)의 외부 주연(37)에 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
  10. 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자 케이지(35)가 비스듬히 연장되는 슬롯(39)을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
  11. 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자 케이지(35)가 원형 로드(40)를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
  12. 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자 케이지(35)가 이중 로드(41)를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
  13. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 연료 공급 장치가 스타-델타-스위치(38)에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 공급 장치.
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