KR100301503B1 - 압축기의회전자마찰저항저감구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 회전자 마찰저항 저감구조에 관한 것으로, 종래에는 압축기의 전동기구부를 구성하는 회전자의 회전시 회전자가 상측에 위치하는 프레임과 접촉된 상태로 회전하게 되므로 회전자와 프레임의 마찰저항이 발생되어 모터의 손실을 유발시키게 될 뿐만 아니라 효율을 저하시키게 되는 문제점이 있었는 바, 본 발명은 고정자에 삽입되어 회전하는 회전자와 상기 회전자의 상측에 위치하여 회전자의 회전시 회전자의 상승을 억제하는 프레임사이의 마찰 면적을 줄여 회전자의 회전 마찰저항을 감소시킴으로써 회전자의 회전시 손실을 줄여 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 소비 전력을 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

압축기의 회전자 마찰저항 저감구조{STRUCTURE FOR REDUCING FRICTION OF ROTOR IN COMPRESSOR}

본 발명은 압축기의 회전자 마찰저항 저감구조에 관한 것으로, 특히 구동력을 발생시키는 전동기구부를 구성하는 회전자의 회전시 회전자의 상측에 위치하는 프레임과 회전자사이에서 상대운동이 일어나는 마찰 면적을 줄여 회전자의 마찰저항을 감소시킬 수 있도록 한 압축기의 회전자 마찰저항 저감구조에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고나 에어컨 등의 가전제품은 내부에 냉동사이클장치가 장착되어 냉동사이클장치를 구성하는 냉각기(증발기)에서 발생되는 냉기를 이용하여 식품을 신선하게 저장하거나 실내를 쾌적한 상태로 유지하게 된다. 이와 같은 가전제품은 사용할 때 소비전력을 최소화시킬 뿐만 소음 발생을 줄이는 것이 중요한 문제이며, 이를 위하여 냉동사이클장치를 구성하는 압축기의 효율을 높이고 또한 소음 발생을 최소화할 수 있도록 연구가 진행되고 있다.

상기 압축기는 냉매가스를 흡입하고 압축하여 사이클내로 토출시키게 되며, 이와 같은 압축기의 일예로, 밀폐형 전동식 압축기(Reciprocal Compressor)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 소정의 내부 체적을 갖는 밀폐용기(1)와, 상기 밀폐용기(1)의 내부 하측에 설치되어 외부에서 공급되는 전원에 의해 구동력을 발생시키는 전동기구부(10)와, 상기 밀폐용기(1)의 내부 상측에 설치되어 상기 전동기구부(10)의 구동력을 전달받아 가스를 흡입하여 압축시키는 압축기구부(20)를 포함하여 이루어진다.

상기 전동기구부(10)는 밀폐용기(1)내에 스프링(2)에 의해 지지되는 고정자(STATOR)(3)와, 상기 고정자(3)내부에 회전가능하게 결합되는 회전자(ROTOR)(4)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 압축기구부(20)는 소정의 형상을 갖는 몸체부(31)의 일측에 실린더(6)가 결합되며 몸체부(31)의 하부에 소정의 길이로 보스부(32)가 형성되며 그 보스부(32)에 관통된 축삽입공(33)이 구비되어 이루어져 상기 회전자(4)의 상측에 위치하도록 설치되는 프레임(30)과, 상단부에 편심부(5b)가 형성되며 상기 프레임의 축삽입공에 삽입됨과 더불어 상기 회전자(4)에 압입되어 결합되는 크랭크축(5)과, 상기 크랭크축(5)의 회전력을 전달받아 실린더(6)에서 왕복운동하는 피스톤(7)과, 상기 실린더(6)의 일측에 결합되어 가스 흡입과 토출을 안내하는 밸브어셈블리(8) 및 이에 결합되는 헤드커버(9)를 포함하여 구성되어 있다.

미설명 부호 11은 컨넥팅 로드이다.

상기 밀폐형 전동식 압축기의 작동은 다음과 같다.

전동기구부(10)에 전류가 인가되면 고정자(3)와 회전자(4)의 상호작용력에 의해 회전자(4)가 회전하게 되며, 상기 회전자(4)의 회전에 의해 회전자(4)에 압입된 크랭크축(5)이 프레임(30)에 의해 지지되면서 회전하게 된다. 상기 크랭크축(5)의 회전력은 직선 왕복운동으로 변환되어 피스톤(7)에 전달되며 상기 피스톤(7)은 실린더(6)내부를 왕복운동하면서 밸브어셈블리(8)를 통해 냉매가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다.

상기 과정에서, 회전자(4)에 압입되어 회전자(4)와 함께 회전하는 크랭크축(5)은프레임의 보스부(32)에 관통된 축삽입공(33)의 내주면에 지지되어 회전하게 되며 상기 보스부(32)의 길이를 충분히 두어 크랭크축(5)의 회전을 안정적으로 지지하게 된다. 또한 상기 보스부(32)의 단부는 회전자(4)의 회전시 발생되는 추력에 의해 회전자(4)가 상측으로 움직이는 것을 억제하는 역할을 하게 된다.

상기 회전자(4)의 회전시 추력에 의해 회전자(4)가 상승하는 것을 억제하는 구조는, 도 2a, 2b에 도시한 바와 같이, 상기 회전자(4)의 내부에 크랭크축(5)이 압입되도록 형성된 관통공과 연통되게 회전자(4) 상부에 소정의 깊이와 내경을 갖는 보스삽입홈(4a)이 형성되며 상기 보스삽입홈(4a)의 저면은 평면으로 제1 접촉면(a)을 이루게 된다. 그리고 상기 회전자 보스삽입홈(4a)에 프레임 보스부(32)의 단부가 삽입되며, 상기 프레임 보스부(32)의 단부는 내부에 축삽입공(33)이 형성됨과 아울러 상기 회전자 보스삽입홈(4a)의 내경과 상응하는 외경을 가지며 그 끝단면은 평면 으로 상기 보스삽입홈(4a)의 저면인 제1 접촉면(a)과 접촉되는 제2 접촉면(b)을 이루게 된다.

상기 회전자(4)는 얇은 두께를 갖는 원판형의 가운데 관통공이 형성된 철편이 원통형으로 적층되어 이루어지며, 상기 보스삽입홈(4a)은 상기 철편의 관통공 크기를 다르게 하여 적층함에 의해 형성된다.

상기한 바와 같은 구조는 회전자(4)가 정지시에는 회전자(4)의 자중에 의해 회전자(4)가 하측으로 처지게 되어 프레임 보스부(32)의 제2 접촉면(b)과 회전자 보스삽입홈의 제1 접촉면(a)이 서로 떨어진 상태로 위치하게 되고 회전자(4)가 회전시 회전자(4)의 추력에 의해 회전자(4)가 상승하게 되면 프레임 보스부(32)의제2 접촉면(b)과 회전자 보스삽입홈(4a)의 제1 접촉면(a)이 접촉 지지되어 회전자(4)가 더 이상 상승하는 것을 억제하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 구조는 회전자(4)의 회전시 회전자(4)가 고정된 상태로 있는 프레임 보스부(32)의 끝단면인 제2 접촉면(b)과 회전자(4)의 상부에 형성된 보스삽입홈(4a)의 저면인 제1 접촉면(a)이 접촉 지지된 상태로 회전자(4)가 회전하게 됨으로써 보스부(32)의 제2 접촉면(b)과 회전자(4)의 제1 접촉면(a)이 상대운동으로 회전자(4)의 마찰저항이 발생하게 되어 손실이 발생되고 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 회전자의 회전시 회전자의 상측에 위치하는 프레임과 회전자사이에서 상대운동이 일어나는 마찰 면적을 줄여 회전자의 마찰저항을 감소시킬 수 있도록 한 압축기의 회전자 마찰저항 저감구조를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 압축기의 일예를 도시한 단면도,

도 2a는 종래 압축기의 전동기구부를 중심으로 도시한 단면도,

도 2b는 상기 도 2a의 평단면도,

도 3a,3b는 본 발명의 압축기 회전자 마찰저항 저감구조를 도시한 정단면도 및 평단면도,

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

4 ; 회전자 4c ; 절개홈

10 ; 전동기구부 30 ; 프레임

32a ; 면적감소홀 S ; 절개부

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 회전력을 발생시키는 전동기구부를 구성하는 고정자 및 회전자와, 상기 회전자와 결합되어 수직운동을 수평운동으로 변환시키는 크랭크샤프트와, 상기 크랭크 샤프트가 관통 삽입되어 지지됨과 아울러 상기 회전자의 상측에 위치하여 그 일측이 상기 회전자에 삽입되어 그 회전자와 접촉되는 프레임과, 상기 회전자에 상기 프레임의 일측이 삽입되도록 보스삽입홈 및 그 보스삽입홈의 저면에 상기 회전자의 회전시 마찰면적을 감소시키도록절개부가 형성된 것을 특징으로 하는 압축기의 회전자 마찰저항 저감구조가 제공된다.

상기 절개부는 프레임과 접촉이 이루어지는 회전자의 접촉면에 복수개의 면적감소홈이 소정의 간격을 두고 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 압축기의 회전자 마찰저항 저감구조가 제공된다.

상기 절개부는 회전자와 접촉되는 프레임의 접촉면에 복수개의 면적감소홈이 소정의 간격을 두고 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 압축기의 회전자 마찰저항 저감구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 압축기 회전자 마찰저항 저감구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 압축기 회전자 마찰저항 저감구조는, 도 3a, 3b에 도시한 바와 같이, 먼저 전동기구부(10)와 상기 전동기구부(10)의 구동력을 전달받아 냉매가스를 압축하는 압축기구부(20)로 구성되며, 상기 전동기구부(10)는 고정자(3)와 그 고정자(3)에 삽입되어 고정자(3)와의 상호작용력에 의해 회전하는 회전자(4)로 구성된다. 그리고 상기 회전자(4)의 회전력을 압축기구부(20)에 전달하는 크랭크축(5)이 상기 회전자(4)에 압입된다. 그리고 상기 회전자(4)의 상측에 위치하도록 크랭크축(5)에 프레임(30)이 삽입되며 상기 프레임(30)은 크랭크축(5)의 회전이 안정적으로 이루어지도록 지지하게 될 뿐만 아니라 상기 프레임(30)은 회전자(4)에 접촉 지지되어 회전자(4)의 회전시 회전자(4)에서 발생되는 추력에 의해 회전자(4)가 상승하려고 하는 것을 억제하게 된다. 상기 프레임(30)은 가운데 관통 형성된 축삽입공(33)에크랭크축(5)이 삽입된다.

그리고 상기 회전자(4)의 회전시 회전자(4)와 프레임(30)이 접촉 지지되는 회전자(4)와 프레임(30)사이의 마찰면에 마찰 면적을 감소시키는 절개부(S)가 형성된다.

상기 절개부(S)는 프레임(30)과 접촉이 이루어지는 회전자(4)의 접촉면에 복수개의 절개홈(4c)이 소정의 간격을 두고 형성되어 이루어진다. 상기 절개홈(4c)은 회전자(4)의 접촉면에 방사상으로 위치하도록 부채꼴 형상으로 형성됨이 바람직하다.

상기 프레임(30)은 그 일측에 소정의 길이로 돌출된 보스부(32)가 형성되며 그 가운데 크랭크축(5)이 삽입되는 축삽입공(33)이 형성된다. 상기 프레임(30)의 보스부(32)는 회전자(4)의 상부에 소정의 내경과 깊이를 갖도록 형성된 보스삽입홈(4a)에 삽입되어 회전자(4)의 회전시 회전자(4)에 발생되는 추력에 의해 회전자(4)가 상승하는 것을 프레임 보스부(32)가 억제하게 된다. 이때 회전자(4)의 보스삽입홈(4a)의 저면과 보스부(32)의 끝단면이 접촉 지지된 상태로 회전자(4)가 회전하게 된다.

상기 절개홈(4c)은 상기 보스부(32)의 끝단면과 접촉되는 회전자 보스삽입홈(4a)의 저면에 형성된다. 상기 절개홈(4c)의 이외의 면적에 해당되는 회전자 보스삽입홈(4a)의 저면은 보스부(32)의 끝단면과 접촉되는 접촉면이 된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예로 상기 절개부(S)는 회전자(4)와 접촉되는 프레임(30)의 접촉면에 복수개의 면적감소홈(32a)이 소정의 간격을 두고 형성되어이루어질 수 있다.

이하, 본 발명의 본 발명의 압축기 회전자 마찰저항 저감구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 압축기가 작동하지 않은 상태인 경우 고정자(3)에 삽입된 회전자(4)는 그 자중에 의해 하측으로 처진 상태가 되어 회전자(4)의 상측에 위치하는 프레임 보스부(32)의 끝단면과 회전자 보스삽입홈(4a)의 저면이 떨어진 상태가 된다.

그리고 압축기가 작동하게 되면 전동기구부(10)를 구성하는 고정자(3)에 전류가 인가되어 고정자(3)와 회전자(4)의 상호작용력에 의해 회전자(4)가 회전하게 되며 상기 회전자(4)의 회전에 의해 회전자(4)에 압입된 크랭크축(5)이 프레임(30)에 지지되어 회전하게 된다.

이과정에서 회전자(4)의 회전시 회전자(4)에서 발생되는 추력에 의해 회전자(4)가 상승하게 되면 회전자 보스삽입홈(4a)의 저면이 프레임 보스부(32)에 접촉 지지되어 회전자(4)가 상승하는 것이 억제되면서 회전자 보스삽입홈(4a)의 저면에 프레임 보스부(32)의 끝단면이 접촉된 상태로 회전하게 된다.

이때, 상기 프레임 보스부(32)의 끝단면과 접촉 지지되는 보스삽입홈(4a)의 저면사이에 절개부(S)가 형성되어 회전자(4)와 프레임(30)의 접촉 면적이 줄어들게 되므로 회전자(4)의 회전시 회전자(4)의 마찰저항이 감소된다.

그리고 상기 크랭크축(5)의 회전력이 직선 왕복운동으로 변환되어 압축기구부(20)에 전달되면서 냉매가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 압축기의 회전자 마찰저항 저감구조는 고정자에 삽입되어 회전하는 회전자와 상기 회전자의 상측에 위치하여 회전자의 회전시 회전자의 상승을 억제하는 프레임사이의 마찰 면적을 줄여 회전자의 회전 마찰저항을 감소시키게 됨으로써 회전자의 회전시 손실을 줄이게 되어 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 소비 전력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 회전력을 발생시키는 전동기구부를 구성하는 고정자 및 회전자와, 상기 회전자와 결합되어 수직운동을 수평운동으로 변환시키는 크랭크샤프트와, 상기 크랭크 샤프트가 관통 삽입되어 지지됨과 아울러 상기 회전자의 상측에 위치하여 그 일측이 상기 회전자에 삽입되어 그 회전자와 접촉되는 프레임과, 상기 회전자에 상기 프레임의 일측이 삽입되도록 보스삽입홈 및 그 보스삽입홈의 저면에 상기 회전자의 회전시 마찰면적을 감소시키도록 절개부가 형성된 것을 특징으로 하는 압축기의 회전자 마찰저항 저감구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 절개부는 프레임과 접촉이 이루어지는 회전자의 접촉면에 복수개의 면적감소홈이 소정의 간격을 두고 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 압축기의 회전자 마찰저항 저감구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 면적감소홈은 회전자의 접촉면에 방사상으로 위치하도록 형성됨을 특징으로 하는 압축기의 회전자 마찰저항 저감구조.