KR100601455B1 - 압축기용 단상유도전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기용 단상유도전동기에 관한 것으로서, 상세히는, 고정자의 형상을 개선하여 전동기의 성능 및 설계의 편의성을 향상시키고, 압축기 내부의 방열구조를 개선할 수 있는 압축기용 단상유도전동기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 압축기용 단상유도전동기는 외형을 이루는 압축기 셸; 상기 압축기 셸의 내부에 구비되며, 중심부에 회전축이 관통하는 회전자; 상기 회전자와의 상호 작용으로 전기력에 의한 자장이 발생되도록 하며, 상기 압축기 셸의 내주면에 용접 결합되는 고정자; 상기 고정자의 내주면을 따라 형성되는 적어도 하나 이상의 슬롯; 및 상기 고정자의 외주면을 따라 균일한 면적 및 간격을 가지도록 형성되는 복수 개의 에어컷;이 포함되며, 상기 슬롯의 모서리부는 소정의 곡률로 라운드지게 형성된다.

본 발명에 따른 유도전동기에 의하여, 균일한 자기회로를 얻을 수 있어 유도전동기의 성능이 향상될 수 있고, 고정자 슬롯의 형상이 균일하게 형성됨에 따라 권선 사양의 선정상의 어려움이 해소되어 유도전동기의 설계가 용이해 질 수 있으며, 에어컷의 균일한 분포와 고정자 슬롯의 배치가 변화되어 충분한 방열구조가 형성되므로, 압축기셸 내의 냉매 온도 증가가 방지될 수 있어 압축기의 성능이 향상될 수 있다.

단상유도전동기, 고정자, 에어컷

Description

압축기용 단상유도전동기{Single Phase Induction Motor for Compressor}

도 1은 일반적인 유도전동기 코어(core)의 형상을 나타내는 정면도.

도 2는 일반적인 유도전동기 코어의 에어컷 구조와 고정자 슬롯 구조를 나타내는 정면도.

도 3은 압축기 내부의 열 전달 상태를 나타내는 정면도.

도 4는 본 발명의 사상에 따른 유도전동기 코어의 타발을 나타내는 정면도.

도 5는 본 발명의 사상에 따른 압축기용 단상유도전동기 형상을 나타내는 정면도.

도 6은 본 발명의 사상에 따른 유도전동기 코어의 에어컷과 슬롯의 형상을 나타내는 부분 정면도.

도 7은 본 발명의 사상에 따른 유도전동기 코어의 열 전달을 나타내는 도면.

도 8은 본 발명의 사상에 따른 유도전동기의 코어 제작시 적용되는 스파이럴 공법을 나타내는 정면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 압축기용 유도전동기 120 : 압축기용 유도전동기의 코어

200 : 회전자 300 : 고정자

310 : 슬롯 320 : 에어컷

400 : 압축기셸

본 발명은 압축기용 단상유도전동기에 관한 것으로서, 상세히는, 고정자의 형상을 개선하여 전동기의 성능 및 설계의 편의성을 향상시키고, 압축기 내부의 방열구조를 개선할 수 있는 압축기용 단상유도전동기에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 유도전동기 코어(core)의 형상을 나타내는 정면도이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 압축기용 단상유도전동기의 유도전동기 코어(10)는 회전축에 열박음되는 회전자(rotor)(20)와, 압축기 내부 단면으로 셸(shell)용접되어 고정되는 고정자(stator)(30)가 포함된다. 그리고, 상기 회전자(20)와 상기 고정자(30)는 압축기의 외부를 형성하는 압축기셸(40)의 내부에 포함된다.

상기 구성으로 이루어지는 일반적인 압축기용 유도전동기의 동작은 다음과 같다.

상기 회전자(20)가 상기 고정자(30)와의 전기력에 의한 자장의 발생에 의해 일정한 간격을 유지하면서 회전하게 된다. 그리고, 상기 회전자(20)에 고정된 회전축(도시안됨)이 동시에 회전하게 되면 흡입된 가스의 압축이 이루어지게 된다.

도 2는 일반적인 유도전동기 코어의 에어컷 구조와 고정자 슬롯 구조를 나타내는 정면도이다.

도 2를 참조하면, 상기 압축기셸(40) 내부에 고정되는 상기 고정자(30)는 권 취(winding)되는 다수의 고정자 슬롯(slot)(50)과, 상기 고정자(30)의 외주면 상에 형성되어 있는 에어컷(air cut)(60)이 포함된다.

상기 에어컷(60)은 압축 과정에서 냉매의 통로가 되고, 압축기 내부 윤활을 위한 오일의 순환 통로가 되며, 상기 압축기의 신뢰도에 영향을 미치게 되어 반드시 필요시되는 부분이다.

도 3은 압축기 내부의 열 전달 상태를 나타내는 정면도이다.

도 3을 참조하면, 상기 고정자 슬롯(50)에 권취된 권선에 전원이 인가되면 상기 권선에서 열이 발생되고, 상기 발생 열은 상기 고정자(30)를 통해 상기 압축기셸(40)에 전달되어 외부로 방출된다.

그러나, 상기 에어컷(60)의 존재로 인해 상기 고정자(30)를 통한 열 전달이 균일하지 못하고, 상기 압축기셸(60)과 접촉되는 상기 고정자(30)부분에 집중되어, 충분한 방열구조가 형성되지 못하게 된다.

도 4는 타발가공에 의하여 제작되는 유도 전동기 코어를 보여주는 정면도이다.

여기서, 타발가공(blanking)이란, 펀치와 다이스를 이용해서 판금을 여러 가지 모양으로 때려 뽑는 가공법을 말한다.

도 4를 참조하면, 상기 유도전동기 코어(10)의 제작 과정 중에, 철판(70)에는 2열의 절개선(71)과 스크랩(scrap)(72)이 발생된다.

상기 유도전동기 코어(10)의 제작시, 재료비의 절감을 위하여 상기 스크랩(72)을 줄일 필요가 발생되며, 이러한 필요성에 의하여, 상기 고정자(30)의 외주면 상에 상기 에어컷(60) 구조가 적용된다. 그리고, 상기 에어컷(60) 구조의 적용에 의해, 상기 유도전동기 코어(10)의 제작에 소요되는 철판량을 줄일 수 있어 전체 재료비의 절감 효과가 발생된다.

그러나, 종래의 유도전동기 코어는 상기와 같은 재료비의 절감을 위하여, 에어컷이 고정자의 외주면 일부분에 집중적으로 존재하도록 형상화되어 고정자 슬롯의 형상과 요크(yoke)폭이 구조적으로 균일하게 형성되지 못하게 된다.

이러한 불균일한 형상에 의하여 유도전동기는 불균일한 자기회로를 형성하게 된다. 그리고, 에어컷이 존재하는 부분은 에어컷이 존재하지 않는 부분보다 자기포화가 심하게 발생되어 유도전동기의 성능이 저하되는 문제점이 발생된다.

또한, 에어컷의 불균일한 분포로 인해 고정자 슬롯의 면적이 달라지기 때문에, 권선 사양의 선정이 어려워져서 유도전동기의 설계가 용이하지 못하게 되는 문제점도 발생된다.

한편, 에어컷의 불균일한 존재에 의해 고정자를 통한 열 전달이 균일하지 못하게 되고, 충분한 방열구조를 형성하지 못하게 된다. 그 결과, 압축기셸 내부의 온도가 상승하게 된다. 뿐만 아니라, 압축기셸 내의 냉매의 온도도 상승하게 되어 압축기 성능이 저하되는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 고정자의 외각에 고루 분포되는 에어컷의 형상을 가지는 압축기용 단상유도전동기를 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 에어컷의 형상이 변화함에 따른 단상유도전동기의 증가된 재료비를 절감할 수 있는 제작 공법이 적용되는 압축기용 단상유도전동기를 제안하는 것을 목적으로 한다.

상기된 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 압축기용 단상유도전동기는 외형을 이루는 압축기 셸; 상기 압축기 셸의 내부에 구비되며, 중심부에 회전축이 관통하는 회전자; 상기 회전자와의 상호 작용으로 전기력에 의한 자장이 발생되도록 하며, 상기 압축기 셸의 내주면에 용접 결합되는 고정자; 상기 고정자의 내주면을 따라 형성되는 적어도 하나 이상의 슬롯; 및 상기 고정자의 외주면을 따라 균일한 면적 및 간격을 가지도록 형성되는 복수 개의 에어컷;이 포함되며, 상기 슬롯의 모서리부는 소정의 곡률로 라운드지게 형성된다.

상기와 같은 구성에 의하여, 균일한 자기회로를 얻을 수 있어 유도전동기의 성능이 향상되는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시예에 제한된다고 할 수 없으며, 또다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있다.

도 5는 본 발명의 사상에 따른 압축기용 단상유도전동기 형상을 나타내는 정면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 유도전동기(100)는 외형을 이루는 압축기 셸(400)과, 상기 압축기 셸(400)의 내부에 장착되는 코어(120)가 포함된다.

또한, 상기 코어(120)는 압축기 내부 단면으로 셸(shell)용접되어 상기 압축기 셸(400)에 고정되는 고정자(stator)(300)와, 상기 고정자의 내부에 형성되고, 상기 고정자(300)와 일정한 간격을 유지하면서 회전하게 되는 회전자(rotor)(200)가 포함된다.

상세히, 상기 회전자(200)는 회전축(도시안됨)이 끼움 고정되는 회전축홀(201)과, 외주면에 형성되는 다수의 회전자 슬롯(202)이 포함된다.

한편, 상기 고정자(300)는 상기 압축기셸(400)과 마주하는 고정자 외주면(301)과, 전동기의 몸체를 이루는 고정자 몸체(302)와, 상기 회전자(200)와 일정한 간격을 두고 마주하는 고정자 내주면(303)이 포함된다. 그리고, 권선(미도시)이 권취되는 부분인 피권선부(304)가 포함된다.

또한, 상기 고정자(300)는 상기 고정자 내주면(303)으로부터 고정자 외주면 방향으로 함몰되어 형성되는 고정자 슬롯(310)과, 상기 고정자 외주면(301)상에 형성되는 에어컷(320)이 포함된다.

더욱 상세히, 상기 슬롯(310)은 R트랩(R-trap)의 형상을 하고 있고, 상기 에어컷(320)은 상기 고정자 외주면(301)상에 균일하게 분포되어 있다.

상기 슬롯(310)과 상기 에어컷(320)의 형상은 도 6에서 더욱 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 사상에 따른 유도전동기 코어의 에어컷과 슬롯의 형상을 나타내는 부분 정면도이다.

도 6을 참조하면, 상기 고정자(300)는 상술한 바와 같이, 상기 압축기셸(400)과 마주하는 상기 고정자 외주면(301)과, 상기 고정자 외주면(301)에서 연장되는 상기 고정자 몸체(302)가 포함된다. 그리고, 상기 회전자(200)과 마주하는 상기 고정자 내주면(303)이 포함된다. 그리고, 상기 고정자 내주면(303)에 형성되는 고정자 슬롯(310)과, 상기 고정자 외주면(301)에 형성되는 상기 에어컷(320)이 포함된다.

이하에서는 제시되는 구성요소들의 형상, 구성에 대하여 상세하게 설명한다.

상기 에어컷(320)은 상기 고정자 외주면(301)상에 형성되는 에어컷 개구부(321)와, 상기 에어컷 개구부(321)에서 연장되어 형성되는 에어컷 폐구부(322)가 포함된다.

또한, 상기 에어컷(320)은 종래의 일반적인 유도전동기 코어가 갖는 에어컷의 면적과 동일한 면적을 갖도록 형성화되고, 상기 고정자 외주면(301)을 따라 균일하게 분포된다.

이러한 상기 에어컷(320)의 균일한 분포에 의하여, 상기 고정자(300)는 전체적으로 균일한 형상의 상기 고정자 슬롯(310)과 요크(yoke) 폭을 가지게 된다. 그리고, 상기와 같은 형상에 의하여, 유도전동기에서 균일한 자기회로를 얻을 수 있으며, 동일한 상기 고정자 슬롯(310)의 면적으로 인하여 유도전동기의 설계가 종래보다 훨씬 용이해질 수 있다.

한편, 상기 고정자 슬롯(310)은 상기 고정자 내주면(303)상에 형성되는 슬롯 개구부(311)와, 상기 슬롯 개구부(311)에서 연장되어 형성되는 슬롯 연결부(312)가 포함된다. 그리고, 상기 슬롯 연결부(313)의 끝단에 형성되는 슬롯 모서리부(313)와, 상기 슬롯 모서리부(313)에서 연장되어 형성되는 슬롯 폐구부(314)가 포함된다.

또한, 상기 고정자 슬롯(310)은 R트랩 형상을 하고 있다. 여기에서, R트랩 형상이란, 종래의 일반적인 슬롯의 형상과 달리, 상기 슬롯 폐구부(314)가 곡면이 아닌 수직면으로 형성되고, 상기 슬롯 모서리부(313)가 소정의 곡률반경을 가지고 라운드 진 형상을 이루는 형상을 지칭한다. 이러한 R트랩 형상은 재료비의 절감을 위한 스파이럴(spiral)공법의 적용을 위해 요구된다.

상기와 같은 R트랩 형상에 의하여, 상기 에어컷(320)으로 인한 요크(yoke) 폭의 감소가 보완될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 R트랩 형상의 고정자 슬롯과 균일하게 분포된 에어컷은 유도전동기 코어의 열 전달 상태를 개선시킬 수 있는데,(개선시킬수 있으며, 이에 대한 상세한 내용은 후술하기로 한다. 하기에서 설명하기로 한다.) 이는 도 7을 참조하면 더욱 명확히 알 수 있다.

도 7은 본 발명의 사상에 따른 유도전동기 코어의 열 전달을 나타내는 정면도이다.

도 7을 참조하면, 상기 유도전동기 코어(100)는 상기에 설명한 바와 같이, 상기 회전자(200)와 상기 고정자(300)가 포함되고, 상기 회전자(200)와 상기 고정자(300)는 상기 압축기셸(400)의 내부에 포함된다.

상세히, 상기 고정자(300)는 상기 고정자 외주면(301)과, 상기 고정자 몸체(302)와, 상기 고정자 내주면(303)과, 상기 피권선부(304)가 포함된다. 그리고, 상기 고정자 외주면(301) 상에 형성되는 다수의 상기 에어컷(320)과, 상기 고정자 내주면(303) 상에 형성되는 다수의 상기 고정자 슬롯(310)이 포함된다.

이하에서는 상기된 바와 같은 본 발명인 유도전동기 코어의 구성 및 형상을 참조하여, 본 발명인 유도전동기 코어의 열 전달에 대하여 설명하기로 한다.

상기 유도전동기 코어(100)의 작동 시, 상기 고정자 슬롯(310)에 권취된 권선에서 열이 발생되며, 상기 발생 열은 상기 고정자 몸체(302)를 경유하여 상기 고정자 외주면(301)에 전달된다. 그리고, 전달된 열은 상기 압축기셸(400)을 통해 외부로 방출된다.

이 때, 본 발명에 따른 상기 유도전동기 코어(100)는 상기 에어컷(320)이 상기 고정자 외주면(301) 상에 균일하게 분포되어, 상기 압축기셸(400)과 접촉되는 부분이 상기 고정자 외주면(301)을 따라 균일하게 형성된다. 따라서, 상기 고정자 슬롯(310) 내의 권선에서 발생된 열은 상기 고정자 외주면(301)을 따라 균일하게 전달되게 되므로, 충분한 방열구조가 형성된다.

여기서, 상기 에어컷(320) 하나의 면적은 요구되는 전체 에어컷(320)의 면적을 상기 슬롯(310)의 총 개수로 나눈 값이 되게 하여, 상기 고정자 외주면(301)상에서 상기 에어컷(320)의 분포가 균일하게 형성되도록 한다.

또한, 상기 에어컷(320)은 상기 고정자 외주면(301)에 형성되되, 상기 피권선부(304)의 중심을 지나는 직경에 일치되도록 배치되도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 에어컷(320)이 배치됨으로써, 상기 고정자 슬롯(310) 내의 권선에서 발생된 열이 상기 고정자 몸체(302)를 경유하여, 상기 고정자 외주면(301)에 직접 전달되므로, 방열 효과가 극대화될 수 있다.

본 발명에 따른 유도전동기의 제작시 종래의 일반적인 가공방식에 의할 때, 철판 소요량이 증가되어 발생되는 재료비의 증가는 스파이럴(spiral) 공법을 적용하여 방지할 수 있으며, 이는 도 8에 의해 명확히 알 수 있다.

도 8은 본 발명의 사상에 따른 유도전동기의 코어 제작시 적용되는 스파이럴 공법을 나타내는 정면도이다.

도 8을 참조하면, 스파이럴 공법에서 상기 회전자(200)는 원형의 형상이기 때문에 타발 가공되는 것은 종래의 제작방법과 동일하다. 그러나, 상기 고정자(300)는 종래 일반적으로 상기 회전자(200)와 함께 타발 가공된 것과 달리, 일직선으로 타발 가공한 후 원형으로 감아서 제작된다.

본 발명에 따른 유도전동기의 코어 제작시 상기 스파이럴 공법을 적용하게 되면, 상기 고정자(300)를 일직선으로 가공하게 됨에 따라, 스크랩의 발생이 현저하게 적어진다. 그리고, 종래의 가공방법에서 고정자 슬롯으로 처리되어 스크랩이 되던 부분이 피권선부로 처리됨에 따라 스크랩의 발생이 적어지게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 코어 제작에 있어서, 스파이럴 공법을 적용하는 경우가 타발 공법을 적용하는 경우에 비해 소요되는 철판량이 감소된다. 다시 말하면, 본 발명에 따른 유도전동기의 코어 제작에 있어서, 종래의 타발 공법에 의할 때보다 발생되는 재료비가 감소되는 특징이 있다.

상기와 같은 구성을 이루는 본 발명에 따른 유도전동기의 코어에 의하여, 균일한 자기회로를 얻을 수 있어 유도전동기의 성능이 향상될 수 있다.

또한, 고정자 슬롯의 형상이 균일하게 형성됨에 따라 권선 사양의 선정상의 어려움이 해소되어 유도전동기의 설계가 용이해 질 수 있다.

또한, 에어컷의 균일한 분포와 고정자 슬롯의 배치가 변화되어 충분한 방열구조가 형성되므로, 압축기셸 내의 냉매 온도 증가가 방지될 수 있어 압축기의 성능이 향상될 수 있다.

Claims (9)

1. 외형을 이루는 압축기 셸;

   상기 압축기 셸의 내부에 구비되며, 중심부에 회전축이 관통하는 회전자;

   상기 회전자와의 상호 작용으로 전기력에 의한 자장이 발생되도록 하며, 상기 압축기 셸의 내주면에 용접 결합되는 고정자;

   상기 고정자의 내주면을 따라 형성되는 적어도 하나 이상의 슬롯; 및

   상기 고정자의 외주면을 따라 균일한 면적 및 간격을 가지도록 형성되는 복수 개의 에어컷;이 포함되며,

   상기 슬롯의 모서리부는 소정의 곡률로 라운드지게 형성되는 압축기용 단상유도전동기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 에어컷 한 개의 면적은 요구되는 에어컷의 총 면적을 상기 슬롯의 총 수로 나눈값이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 압축기용 단상유도전동기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 에어컷은 동일한 형상으로 형성되는 압축기용 단상유도전동기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 에어컷은 상기 슬롯과 슬롯 사이 부분의 중심부의 연장선에 해당되는 상기 고정자 외주면에 배치되는 압축기용 단상유도전동기.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬롯은 측면 및/또는 배면이 직선 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 압축기용 단상유도전동기.
7. 외형을 이루는 압축기 셸;

   상기 압축기 셸의 내부에 구비되고, 중심부에 회전축이 관통하는 회전자;

   상기 회전자와의 상호 작용으로 전기력에 의한 자장이 발생되도록 하고, 상기 압축기 셸의 내주면에 용접결합되며, 스파이럴 공법에 의하여 제작되는 고정자;

   상기 고정자의 내주면을 따라 형성되며, 모서리부가 라운드지게 형성되는 복수 개의 슬롯; 및

   상기 고정자의 외주면을 따라 균일한 면적 및 간격을 가지도록 형성되는 복수 개의 에어컷이 포함되는 압축기용 단상유도전동기.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 에어컷은 상기 슬롯과 슬롯의 사이 부분의 중심부의 연장선에 해당되는 부분에 배치되는 압축기용 단상유도전동기.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 회전자는 타발 공법(blanking)에 의하여 제작되는 것을 특징으로 하는 압축기용 단상유도전동기.

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