KR100273372B1 - 터보압축기용 구동모터의 마그네트 조립구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보압축기용 구동모터의 마그네트 조립구조에 관한 것으로, 본 발명은 밀폐용기의 내주면에 축방향으로 고정되는 고정자와, 그 고정자의 내주면과 소정 공극을 두고 개재되며 유체를 원심 압축하도록 양단에 임펠러를 구비한 구동축에 축방향으로 결합되어 그 구동축을 회전시키는 회전자로 된 터보압축기용 구동모터에 있어서 ; 상기 구동축의 사이에 서로 다른 극성을 갖는 복수개의 마그네트가 원주방향으로 번갈아 삽입 고정되는 마그네트 조립체가 개재되어 회전자를 구성함으로써, 상기 마그네트 자체에 불평등 질량이 존재하더라도 그 마그네트가 구동축의 중심에 존재하게 되어 구동축 및 압축기의 안정성 및 신뢰성이 유지되는 것은 물론 구동모터의 반경방향 폭이 작아져 모터의 소형화가 실현되며, 마그네트의 조립이 용이하여 생산성이 향상된다.

Description

터보압축기용 구동모터의 마그네트 조립구조

본 발명은 터보압축기의 레이디얼타입 비엘디시 모터에 관한 것으로, 특히 모터의 공극을 최소화하는데 적합한 터보압축기의 마그네트 고정구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 날개차나 로터의 회전운동 또는 피스톤의 왕복운동으로 공기나 냉매가스등의 기체를 압축하는 기계로서, 날개차나 로터 및 피스톤을 구동시키기 위한 동력발생부 및 그 동력발생부에서 전달된 구동력에 의해 기체를 흡입하여 압축하는 압축기구부로 구성된다.

이러한, 압축기는 동력발생부와 압축기구부의 배치형태에 따라 밀폐형 또는 분리형으로 구분되는데, 그 중에서 밀폐형은 소정의 밀폐용기 내에 동력발생부 및 압축기구부가 함께 설치되는 형태이고, 분리형은 밀폐용기의 외부에 동력발생부가 설치되어 그 동력발생부에서 발생되는 구동력이 밀폐용기 내의 압축기구부로 전달되는 형태이다.

상기 밀폐형 압축기는 기체를 압축하는 구조에 따라 회전식, 왕복동식, 리니어 그리고 스크롤 압축기 등이 있는데, 최근 들어서는 모터의 구동력으로 임펠러를 회전시키고, 그 임펠러의 회전시 발생되는 원심력을 이용하여 기체를 흡입,압축시키는 터보압축기(혹은, 원심압축기)가 새롭게 소개되고 있다.

제1도는 본 발명자가 특허번호 제97-64567호로 선출원한 바 있는 2단 압축식 터보압축기의 구성을 개략적으로 보인 종단면도로서 이에 도시된 바와 같이, 선출원된 2단 압축식 터보압축기는 통상 어큐뮬레이터(A)와 연통되는 제1압축실(11) 및 통상 응축기(미도시)와 연통되는 제2압축실(12)이 밀폐용기(10)의 양측에 각각 형성되고, 그 밀폐용기(10)의 내측 중앙에는 레이디얼타입의 비엘디시모터(Brushless DC MOTOR)(20)가 장착되는 모터실(13)이 형성되며, 상기 제1, 제2압축실(11,12) 및 모터실(13)은 가스유로(14)에 의해 서로 연통되고, 상기 모터(20)에 결합되어 회전하는 구동축(30)의 양단은 각각 제1, 제2압축실(11,12)에 삽입되어 그 단부에는 각각 제1, 제2압축실(11,12)에서 회전하면서 흡입되는 가스를 2단으로 압축하기 위한 제1, 제2임펠러(40,50)가 결합되어 있다.

또한, 상기 구동축(30)의 양측, 즉 모터(20)의 양측에는 그 구동축(30)의 반경방향 진동을 저지하기 위한 레이디얼 베어링(60)이 결합되어 있고, 그 레이디얼 베어링(60)의 양측 외곽에는 구동축(30)의 축방향 진동을 저지하기 위한 스러스트 베어링(70)이 결합되어 있다.

상기 제1, 제2압축실(11,12)은 가스유로(14)와 각각 연통되어 흡입냉매를 유도하는 제1, 제2인듀서(미부호)와, 그 각 인듀서를 통해 제1, 제2임펠러(40,50)에서 각각 가속되는 냉매의 운동에너지를 정압으로 변환시켜주는 제1, 제2디퓨져(11a,12a) 및 제1, 제2볼류트(11b,12b)로 이루어져 있다.

상기 제1, 제2임펠러(40,50)는 가스가 유입되는 외측 직경이 가스가 압축되어 나가는 내측 직경보다 작게 형성되어 구동축(30)을 기준으로 보면 원뿔형으로 고정되어 있다.

여기서, 상기 레이디얼타입의 비엘디시 모터(20)는 모터실(13)의 내주면에 고정자(21)가 고정 장착되고, 그 고정자(21)의 내주면에 소정의 공극을 두고 배치되는 회전자(22)는 구동축(30)의 외주면에 수개의 마그네트(22a)가 등간격으로 고정되어 이루어져 있다. 이를 통상 인테리어-로터 타입(Interior-rotor type)이라고 하는데, 상기 마그네트(22a)가 고속회전시 구동축(30)으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 카본화이버(22b)와 같은 피복제로 덧씌워진다.

도면중 미설명 부호인 10a는 흡입구, 10b는 토출구이다.

상기와 같이 구성된 선출원의 2단 압축식 터보압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 인가된 전원에 의해 모터(20)에 유도자기가 발생되면, 그 유도자기에 의해 구동축(30)이 고속으로 회전을 개시하게 되어 그 구동축(30)의 양단에 고정된 제1, 제2임펠러(40,50)가 회전을 하게 되고, 그 각 임펠러(40,50)의 회전에 의해 냉매가스가 각 압축실(11,12)로 흡입되었다가 각 임펠러(40,50)의 원심력에 의해 스크류 형태로 뿌려져 각 디퓨져(11a,12a)를 거쳐 각 볼류트(11b,12b)로 유입되는데, 이때 각 디퓨져(11a,12a)를 거쳐 각 볼류트(11b,12b)로 유입되는 과정에서 냉매가스는 압력수두의 상승으로 압축가스로 변환되어 토출구(10b)를 통해 응축기(미도시)로 토출되는 것이었다.

이를 보다 상세히 살펴보면, 상기 제1임펠러(40)의 회전으로 어큐뮬레이터(A)로부터 냉매가스가 제1압축실(11)로 흡입되어 제1임펠러(40)에 의해 가속되고, 그 가속된 냉매가스는 제1디퓨져(11a)를 통해 제1볼류트(11b)로 유입되면서 1단 압축이 이루어지며, 그 1단 압축이 이루어진 가(假)압축가스는 가스유로(14)를 통해 제2압축실(12)로 흡입되고, 그 제2압축실(12)로 흡입되는 가(假)압축가스는 제2임펠러(50)에 의해 다시 가속되며, 그 가속된 가(假)압축가스는 또다시 제2디퓨져(12a)를 통해 제2볼류트(12b)로 유입되면서 2단 압축이 이루어진 후에 토출구(10b)로 토출되는 것이었다.

그러나, 상기와 같이 인테리어 로터방식으로 레이티얼타입의 비엘디시 모터(20)가 장착되는 터보압축기에 있어서는, 상기 모터(20)의 회전자(22)를 이루는 구동축(30)의 외주면에 수개의 마그네트(22a)를 등간격으로 부착하고 그 마그네트(22a)의 외주면에 카본 화이버(22b)와 같은 피복제를 덧씌우고는 있으나, 이는 상기 마그네트(22a)와 고정자(21) 사이의 공극길이가 길어지게 되어 마그네트(22a)의 자기력 손실을 유발하게 되고, 이러한 자기력 손실은 결국 모터성능의 저하를 야기시키게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 선출원된 터보압축기의 마그네트 고정구조가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 구동축의 회전시 마그네트가 이탈되지 않으면서도 마그네트와 고정자 간의 공극길이를 최소화할 수 있는 터보압축기용 구동모터의 마그네트 조립구조를 제공하려는데 있다.

제1도는 선출원된 터보압축기의 구성을 보인 종단면도.

제2도는 선출원된 터보압축기에 있어서, 회전자를 정면에서 보인 종단면도.

제3도는 본 발명에 의한 터보압축기의 구성을 보인 종단면도.

제4도는 본 발명에 의한 터보압축기에 있어서, 회전자를 보인 종단면도.

제5도는 본 발명에 의한 터보압축기에 있어서, 회전자를 정면에서 보인 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 레이디얼타입 비엘디시모터 110 : 고정자

120 : 마그네트 조립체(회전자) 200 : 구동축

210,220 : 제1, 제2구동축 211,221 : 마그네트조립체 고정홈

M : 마그네트

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 밀폐용기의 내주면에 축방향으로 고정되는 고정자와, 그 고정자의 내주면과 소정 공극을 두고 개재되며 유체를 원심 압축하도록 양단에 임펠러를 구비한 구동축에 축방향으로 결합되어 그 구동축을 회전시키는 회전자로 된 터보압축기용 구동모터에 있어서 ; 상기 구동축의 사이에 서로 다른 극성을 갖는 복수개의 마그네트가 원주방향으로 번갈아 삽입 고정되는 마그네트 조립체가 개재되어 회전자를 구성한 것을 특징으로 하는 터보압축기용 구동모터의 마그네트 조립구조가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 터보압축기용 구동모터의 마그네트 조립구조를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

제3도는 본 발명에 의한 터보압축기의 구성을 보인 종단면도이고, 제4도는 본 발명에 의한 터보압축기에 있어서, 회전자를 보인 종단면도이며, 제5도는 본 발명에 의한 터보압축기에 있어서, 구동모터를 정면에서 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 터보압축기는, 내부 중앙에 모터실(13)이 형성됨과 아울러 양측에는 각각 제1, 제2압축실(11,12)이 서로 연통되게 형성되는 밀폐용기(10)와, 그 밀폐용기(10)의 모터실(13)에 장착되는 레이디얼타입의 비엘디시모터(100)와, 상기 밀폐용기(10)의 각 압축실(11,12)에 삽입되도록 상기 모터(100)에 결합되어 회전하는 구동축(200)과, 그 구동축(200)의 양단에 일체로 고정되어 회전하면서 흡입되는 가스를 2단으로 원심 압축하는 제1, 제2임펠러(40,50)를 포함하여 구성된다.

상기 레이디얼 타입의 비엘시디 모터(100)는 밀폐용기(10)의 내주면에 고정되는 원통형의 고정자(110)와, 상기 구동축(200) 사이에 개재되어 그 회전자를 이루는 마그네트 조립체(120)로 구성된다.

상기 구동축(200)은 제1구동축(210) 및 제2구동축(220)으로 분리가능하게 형성되고, 그 제1, 제2구동축(210,220)의 각 내측단에는 마그네트조립체 고정홈(211,221)이 음각지게 형성되어 그 마그네트조립체 고정홈(211,221)에 전술한 마그네트 조립체(120)의 양단이 압입되도록 끼워져 고정되다.

상기 마그네트 조립체(120)는 외주면에 수개의 마그네트 끼움홈(121a)이 등간격으로 형성되는 마그네트 고정봉(121)과, 그 마그네트 고정봉(121)의 각 마그네트 끼움홈(121a)에 각각 음극 및 양극이 번갈아 삽입 고정되는 마그네트(M)로 이루어진다.

여기서, 상기 마그네트 끼움홈(121a) 및 마그네트(M)가 내협외광의 ‘부채꼴’단면 형상으로 형성되는 경우에는, 상기 마그네트(M)가 구동축(200)의 고속회전시 탈거될 우려가 있으므로, 접착제(미도시)를 이용하여 마그네트(M)를 마그네트 끼움홈(121a)에 부착시키거나 또는 도면에 별도로 도시하지는 않았으나 상기 마그네트의 끼움홈 및 그 마그네트를 내광외협의 ‘역부채꼴’ 단면형상으로 형성할 수도 있는데, 이러한 ‘역부채꼴’ 단면형상일 경우에는 별도의 접착제를 사용하지 않고도 마그네트를 고정할 수 있게 된다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 A는 어큐뮬레이터, G는 공극이다.

상기와 같은 본 발명의 마그네트를 구동축에 조립시키는 과정은 다음과 같다.

먼저, 상기 마그네트 고정봉(121)의 외주면에 형성된 마그네트 끼움홈(121a)에 마그네트(M)를 음극과 양극이 서로 번갈아 배치되도록 삽입시킨 다음, 그 마그네트 고정봉(121)의 양단을 제1, 제2구동축(210,220)의 각 마그네트조립체 고정홈(211,221)에 압착시켜 끼워 고정하여 구동모터의 회전자 조립을 완성한다.

이렇게, 상기 마그네트(M)가 마그네트 고정봉(121)의 마그네트 끼움홈에 삽입 고정되고, 그 마그네트 고정봉(121)이 구동축(200)의 사이에 끼워져 고정되므로, 상기 구동모터의 회전자 직경이 작아지게 되어 전체적인 구동모터의 소형화가 실현되고, 상기 구동축(200)이 고속으로 회전을 하더라도 각 마그네트(M)에 가해지는 원심력이 마그네트 고정봉(121)의 마그네트 끼움홈(121a) 측면에서 상쇄되어 선출원에서의 카본화이버와 같은 별도의 피복제 없이도 마그네트(M)가 견고하게 고정되는 것이며, 이로 인해 고정자(110)와 마그네트(M) 사이의 공극(G)이 최소한으로 축소되어 마그네트(M)의 자기력 손실이 최소화된다.

또한, 마그네트(M) 및 마그네트 끼움홈(121a)의 형상에 따라서는 별도의 접착제 등이 불필요하게 되어 조립공수를 간소화할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 터보압축기용 구동모터의 마그네트 조립구조는, 레이디얼타입의 비엘디시 모터와 결합되는 구동축이 제1구동축 및 제2구동축으로 분리가능하제 형성되고, 그 제1, 제2구동축의 사이에 음극 및 양극이 번갈아 존재하는 마그네트가 삽입되는 마그네트 조립체를 끼워 고정함으로써, 상기 마그네트 자체에 불평등 질량이 존재하더라도 그 마그네트가 구동축의 중심에 존재하게 되어 구동축 및 압축기의 안정성 및 신뢰성이 유지되는 것은 물론 구동모터의 반경방향 폭이 작아져 모터의 소형화가 실현되며, 마그네트의 조립이 용이하여 생산성이 향상된다.

Claims (2)

1. 밀폐용기의 내주면에 축방향으로 고정되는 고정자와, 그 고정자의 내주면과 소정공극을 두고 개재되며 유체를 원심 압축하도록 양단에 임펠러를 구비한 구동축에 축방향으로 결합되어 그 구동축을 회전시키는 회전자로 된 터보압축기용 구동모터에 있어서 ; 상기 구동축의 사이에 서로 다른 극성을 갖는 복수개의 마그네트가 원주방향으로 번갈아 삽입 고정되는 마그네트 조립체가 개재되어 회전자를 구성한 것을 특징으로 하는 터보압축기용 구동모터의 마그네트 조립구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 마그네트 조립체는 봉 형상으로 형성되어 각각의 마그네트가 그 외주면이 노출되도록 일정깊이로 매립되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 터보압축기용 구동모터의 마그네트 조립구조.

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