KR20140101021A - 차량의 ｂｌｄｃ 연료펌프용 스테이터부의 구조 - Google Patents

차량의 ｂｌｄｃ 연료펌프용 스테이터부의 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수개로 분할된 이너 코어가 상호 이격되어 형성됨으로써, 기존에 발생하는 누설 자속이 저감되고, 그에 따른 쇄교 자속량이 증가하며, 역기전력도 증가되고, 저가형 MAGNET(페라이트 소결 100% 또는 플라스틱 마그넷)으로 형성된 로터를 적용시에도 격감된 자력이 보충되고, 그로 인해 종래의 고가의 MAGNET(100% 히토류 금속) 재질보다 원가비용이 반 이상 절감되면서도 모터의 성능이 보충 유지되어 연료펌프의 원가가 절감되고, 외부의 컨트롤러가 증가된 역기전력을 탐지하여 로터의 위치센싱 및 컨트롤의 제어가 가능하여 별도의 센서설치가 필요 없으면서 연료펌프의 효율이 증가하며, 기존의 스테이터부 구조를 유지하면서 라인 공정의 변화없이 이너 코어가 6개로 분할하여 인서트하는 방법으로 제작됨으로써, 와인딩의 양산성이 좋아지고, 투자비 및 시설비 등이 비용이 절감되는 특징이 있다.

Description

차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조{Structure of Stator with Brush less ＤＣ Fuel pump of Automobile}
본 발명은 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수개로 분할된 이너 코어가 상호 이격되어 형성됨으로써, 기존에 발생하는 누설 자속이 저감되고, 그에 따른 쇄교 자속량이 증가하며, 역기전력도 증가되고, 저가형 MAGNET(페라이트 소결 100% 또는 플라스틱 마그넷)으로 형성된 로터를 적용시에도 격감된 자력이 보충되고, 그로 인해 종래의 고가의 MAGNET(100% 히토류 금속) 재질보다 원가비용이 반 이상 절감되면서도 모터의 성능이 보충 유지되어 연료펌프의 원가가 절감되고, 외부의 컨트롤러가 증가된 역기전력을 탐지하여 로터의 위치센싱 및 컨트롤의 제어가 가능하여 별도의 센서설치가 필요 없으면서 연료펌프의 효율이 증가하며, 기존의 스테이터부 구조를 유지하면서 라인 공정의 변화없이 이너 코어가 6개로 분할하여 인서트하는 방법으로 제작됨으로써, 와인딩의 양산성이 좋아지고, 투자비 및 시설비 등이 비용이 절감되는 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조에 관한 것이다.
가솔린 엔진이나 디젤 엔진과 같이 액체 연료를 공급받아 작동하는 차량에는 연료가 저장되는 연료탱크가 구비되며, 상기 연료탱크 내에는 채워져 있는 연료를 강제적으로 엔진에 공급하기 위한 연료펌프가 구비되어 있으며, 상기 연료펌프는 부러쉬(BRUSH)의 유무에 따라 DC 연료펌프와 BLDC 연료펌프로 구분된다.
일반적으로 본 발명과 관련된 BLDC 연료펌프는 차량의 엔진 시동스위치를 온(ON) 시에 TERMINAL & CONNECTOR를 통하여 STATOR(고정자)에 전원을 공급하게 되고, 전원 공급에 의해서 STATOR(고정자)에 전자장이 형성되어 로터(ROTOR; 회전자)가 회전하며, 로터에 연결된 임펠러가 회전하게 되어 BLDC 연료펌프는 연료탱크 내의 연료를 토출 할 수 있게 되며, BLDC 연료펌프를 통해 토출된 연료는 일정한 압력으로 엔진에 공급된다.
본 출원인에 의하여 제공된 특허문헌 4인 등록특허 제10-0773370호의 차량용 연료공급모듈의 연료펌프 고정구조에서는 연료펌프의 구동에 의해 발생하는 소음/진동에 대한 방음/방진효율이 향상되고, 연료펌프를 고정시키기 위한 부품의 개수를 감소시키는 등의 구성 단순화가 구현되도록 하는 기술을 제공하고 있다.
그런데, 기존의 연료펌프의 스테이터 어셈블리에서 일체형으로 사출되는 코어는 하나의 코어로 사출되어 코어 사이에 누설 자속이 발생하여 연료펌프의 효율이 떨어지고, 연료펌프 구동에 문제점이 발생한다.
대한민국 등록특허공고 제10-1075795호 대한민국 등록특허공고 제10-0993665호 대한민국 등록특허공고 제10-0953409호 대한민국 등록특허공고 제10-0773370호
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,
다수개로 분할된 이너 코어가 상호 이격되어 형성됨으로써, 기존에 발생하는 누설 자속이 저감되고, 그에 따른 쇄교 자속량이 증가하며, 역기전력도 증가되고, 저가형 MAGNET(페라이트 소결 100% 또는 플라스틱 마그넷)으로 형성된 로터를 적용시에도 격감된 자력이 보충되고, 그로 인해 종래의 고가의 MAGNET(100% 히토류 금속) 재질보다 원가비용이 반 이상 절감되면서도 모터의 성능이 보충 유지되어 연료펌프의 원가가 절감되고, 외부의 컨트롤러가 증가된 역기전력을 탐지하여 로터의 위치센싱 및 컨트롤의 제어가 가능하여 별도의 센서설치가 필요 없으면서 연료펌프의 효율이 증가하는 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 기존의 스테이터부 구조를 유지하면서 라인 공정의 변화없이 이너 코어가 6개로 분할하여 인서트하는 방법으로 제작됨으로써, 와인딩의 양산성이 좋아지고, 투자비 및 시설비 등이 비용이 절감되는 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조에 있어서,
스테이터 모듈의 내측에 사출되는 이너 코어(inner core)가 다수개로 분할되며,
상기 다수개의 이너 코어는 상호 이격되어 형성됨으로써, 누설 자속이 저감되고, 이격된 사이에 의해 쇄교 자속량 및 역기전력이 증가되어 자력이 상승되며, 상기 증가된 역기전력이 외부의 컨트롤러에 의해 탐지되어 로터의 위치센싱 및 컨트롤의 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조에 관한 것이다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조는 다수개로 분할된 이너 코어가 상호 이격되어 형성됨으로써, 기존에 발생하는 누설 자속이 저감되고, 그에 따른 쇄교 자속량이 증가하며, 역기전력도 증가되고, 페라이트 소결 100% 또는 플라스틱 마그넷으로 형성된 로터에 의해 격감된 자력이 보충되고, 그로 인해 종래의 100% 히토류 금속 재질보다 원가비용이 반 이상 절감되면서도 자력은 보충 유지되어 연료펌프의 원가가 절감되고, 외부의 컨트롤러가 증가된 역기전력을 탐지하여 로터의 위치센싱 및 컨트롤의 제어가 가능하여 별도의 센서설치가 필요 없으면서 연료펌프의 효율이 증가하는 효과가 있다.
또한, 기존의 스테이터부 구조를 유지하면서 라인 공정의 변화없이 이너 코어가 6개로 분할하여 인서트하는 방법으로 제작됨으로써, 와인딩의 양산성이 좋아지고, 투자비 및 시설비 등이 비용이 절감되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조를 나타낸 결합사시도이고,
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조를 나타낸 분해 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이너 코어를 나타낸 개략도이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.
본 발명은 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조에 있어서,
스테이터 모듈의 내측에 사출되는 이너 코어(inner core)가 다수개로 분할되며,
상기 다수개의 이너 코어는 상호 이격되어 형성됨으로써, 누설 자속이 저감되고, 이격된 사이에 의해 쇄교 자속량 및 역기전력이 증가되어 자력이 상승되며, 상기 증가된 역기전력이 외부의 컨트롤러에 의해 탐지되어 로터의 위치센싱 및 컨트롤의 제어가 가능한 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(secoNdFeB)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조를 나타낸 결합사시도이고, 도 2 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조를 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이너 코어를 나타낸 개략도이다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조는 몸체에 해당되는 스테이터 모듈(10)과, 상기 스테이터 모듈(10)의 내측에 사출되어 자력이 발생되는 다수개의 이너 코어(20)와, 상기 다수개의 이너 코어(20)에 각각 수직으로 감취되는 코일(40)과, 상기 스테이터 모듈의 상부측에 설치되어 각각의 코일(40) 끝단부가 연결되는 커넥터(30)와, 상기 스테이터 모듈(10)의 외주연에 사출되어 이너 코어(20)에서 발생하는 자력을 상호 통전시키는 아웃터 코어(outer core,50)와, 상기 커넥터(30)가 설치된 스테이터 모듈(10)의 상부측과 하부측에 몰링되어 커넥터(30) 및 이너 코어(20)를 외부로부터 보호하는 커버부(60)로 구성된다.
여기서, 상기 이너 코어(20)의 중앙부는 관통홀(미도시)이 형성되고, 상기 관통홀에 로터(70)가 더 구비된다. 이때, 상기 로터(70)는 페라이트 소결100% 재질로 형성됨으로써, 종래의 고가의 히토류 금속 100%로 이루어진 로터에 비해 자력이 50 ~ 70%로 줄어드는 대신, 고가의 히토류 금속이 아닌 저렴한 페라이트 소결이기에 원가 비용이 절감된다. 이때, 종래보다 줄어든 자력은 이하의 기술에 의해 보충된다.
본 발명에서는 로터가 플라스틱 마그넷(히토류 금속 70 ~ 90%와 플라스틱 수지 10 ~ 30%의 중량비율로도 합성된 재질)으로 된다. 그러면 종래보다 고가의 히토류 금속이 적게 사용되기에 원가절감에 도움이 된다.
상기 이너 코어(inner core,20)는 도 2와 도 4에서처럼, 스테이터 모듈(10)의 내측에 사출되는데, 종래의 일체형으로 제작되는 이너 코어(20)가 본 발명에서는 다수개로 분할되어 형성된다. 즉, 종래의 원통형 이너 코어(20)가 도 4에서처럼, 6개로 분할되어 각각 하나씩 인서트 사출 성형된다.
한편, 하나의 이너 코어(20)가 스테이터 모듈(10)의 내측에 각각 사출되는데, 상호 소정간격으로 이격되어 사출되고, 상기 이격된 이너 코어(20)의 사이에는 역기전력이 발생되며, 상기 분할된 이너 코어(20)에 의해 로터(70)에서 부족한 자력이 보충된다. 이때, 역기전력이 증가하기 전에 누설 자속 저감에 따라 쇄교 자속량이 증가하고, 그로 인해 역기전력이 증가하는 것이다.
또한, 상기 역기전력에 의해 외부에서 위치를 센싱할 수 있고 그로 인해 컨트롤이 가능하여 제어가 편리하며, 연료펌프의 성능을 확보할 수 있다.
그리고, 상기 역기전력을 탐지하여 로터(70)의 위치 및 회전력을 센싱할 수 있고, 그에 따라 컨트롤러의 제어가 가능하다.
이하에서는 종래의 이너코어와 본 발명의 이너코어에 대한 비교기술을 표를 통해 기술한다.
1. 사양에 따른 작동성 및 제어여부
구 분 NdFeB 계열
(히토류 금속)		 플라스틱 마그넷
(히토류금속+PPS)		 FERRITE 소결
(페라이트+PPS)
펌프작동
및 제어여부		 이너코어 일체형
(종래)		 ○ △ ×
이너코어 분할형
(본 발명)		 ○ ○ ○
주) ○ : 작동성 문제없음, △ : 고 RPM 및 고압력에서 작동성 문제발생, × : 작동불가
2. 사양에 따른 펌프 효율 및 원가
구 분 NdFeB 계열
(히토류 금속)		 플라스틱 마그넷
(히토류금속+PPS)		 FERRITE 소결
(페라이트+PPS)
이너코어 일체형
(종래)		 효율 100% × ×
원가 100% × ×
이너코어 분할형
(본 발명)		 효율 100% 95% 85%
원가 100% 60% 40%
10 : 스테이터 모듈 20 : 이너 코어
30 : 커넥터 40 : 코일
50 : 아웃터 코어 60 : 커버부
70 : 로터

Claims (3)

  1. 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조에 있어서,
    스테이터 모듈(10)의 내측에 사출되는 이너 코어(inner core)가 다수개로 분할되며,
    상기 다수개의 이너 코어(20)는 상호 이격되어 형성됨으로써, 누설 자속이 저감되고, 이격된 사이에 의해 쇄교 자속량 및 역기전력이 증가되어 자력이 상승되며, 상기 증가된 역기전력이 외부의 컨트롤러에 의해 탐지되어 로터(70)의 위치센싱 및 컨트롤의 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 스테이터부의 구조는,
    몸체에 해당되는 스테이터 모듈(10)과;
    상기 스테이터 모듈(10)의 내측에 사출되어 자력이 발생되는 다수개의 이너 코어(20)와;
    상기 다수개의 이너 코어(20)에 각각 수직으로 감취되는 코일(40)과;
    상기 스테이터 모듈(10)의 상부측에 설치되어 각각의 코일(40) 끝단부가 연결되는 커넥터(30)와;
    상기 스테이터 모듈(10)의 외주연에 사출되어 이너 코어(20)에서 발생하는 자력을 상호 통전시키는 아웃터 코어(outer core,50)와;
    상기 스테이터 모듈(10)의 상부측과 하부측에 몰링되어 커넥터(30) 및 이너 코어를 외부로부터 보호하는 커버부(60);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스테이터 모듈(10)의 중앙부에는 로터(70)가 설치되고, 상기 로터(70)는 페라이트 소결과 플라스틱 수지의 합성된 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 ＢＬＤＣ 연료펌프용 스테이터부의 구조.
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