KR100751944B1 - 압축기용 유도전동기의 회전자 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 압축기용 유도동기기의 회전자 구조는, 회전축이 삽입되는 축구멍이 축방향을 따라 소정의 직경차를 가지도록 단차지게 형성되고, 그 외주연에는 도체가 채워지도록 복수의 슬롯이 원주방향을 따라 관통 형성되는 압축기용 유도전동기의 회전자 구조에 있어서, 상기 축구멍의 직경이 큰 영역은 슬롯의 단면적을 좁게 형성하는 반면 상기 축구멍의 직경이 작은 영역은 슬롯의 단면적을 넓게 형성함으로써, 상기 회전자의 특정 부위에서 자로면적이 불균일하게 되면서 플럭스가 포화되는 현상을 미연에 방지할 수 있고 이를 통해 압축기에 적용되는 모터의 효율을 높일 수 있다.

Description

압축기용 유도전동기의 회전자 구조{ROTOR STRUCTURE FOR INDUCEMENT MOTOR IN COMPRESSOR}

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 2는 종래 왕복동식 압축기에 적용되는 유도전동기의 회전자를 보인 종단면도,

도 3은 도 2의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도 및 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도,

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기에 적용되는 유도전동기의 회전자를 보인 종단면도,

도 5는 도 4의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도 및 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도,

도 6은 본 발명 회전자를 종래의 회전자와 비교하여 보인 도표.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100 : 회전자 110 : 축구멍

120 ; 슬롯

본 발명은 압축기용 유도전동기의 회전자 구조에 관한 것으로, 특히 왕복동 식 압축기에 적용되는 유도전동기의 회전자 구조에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 구동모터의 회전자에 회전축을 결합하고 이 회전축의 편심부에 피스톤을 회전 가능하게 결합하여 회전축의 회전운동을 피스톤의 직선운동으로 전환하면서 냉매를 흡입 압축하여 토출하는 방식으로, 도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 케이싱(1)의 내측에 설치하여 외부에서 공급하는 전원에 의해 회전력을 발생하도록 고정자(11)와 회전자(12) 그리고 회전축(13)으로 이루어진 유도전동기(10)와, 상기 케이싱(1)의 내부에서 유도전동기(10)의 회전축에 결합 설치되어 그 유도전동기(10)의 회전력을 전달받아 냉매가스를 흡입 압축하도록 실린더블록(21)과 슬리브(22)와 연결축(23)과 피스톤(24)과 밸브조립체(25)와 토출커버(26)와 흡입머플러(27) 그리고 토출머플러(28)로 이루어진 압축유닛(20)을 포함하고 있다. 도면중 미설명 부호인 2는 지지스프링, 3은 오일피더이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기에서 상기 유도전동기(10)에 전원을 인가하면, 그 유도전동기의 고정자(11)와 회전자(12)의 상호작용력에 의해 회전자(12)가 회전축(13)과 함께 회전을 하고, 상기 회전축(13)의 회전력이 슬리브(22)와 연결축(23)을 거쳐 피스톤(24)으로 전달되어 그 피스톤이 실린더블록의 압축공간에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 흡입 압축하여 토출하며, 이 냉매는 토출커버(26)와 토출머플러(28)를 통해 냉장고 등의 냉매시스템으로 토출되는 일련의 과정을 반복한다.

여기서, 상기 회전자(12)는 도 2에서와 같이 그 중심에 회전축(13)이 열박음되도록 축구멍(12a)이 형성되고, 그 외주연에는 도체를 이루는 알루미늄 막대가 채워지도록 원주방향을 따라 등간격으로 복수의 슬롯(12b)이 축방향으로 관통 형성되어 있다. 또, 상기 축구멍(12a)의 직경은 길이방향으로 상이하게 형성되어 중간부위는 회전축(13)의 외경과 거의 동일하게 형성되는 반면 상하 양단은 상기 회전축(13)의 열박음 고려하거나 또는 실린더블록(11)과의 간섭을 고려하여 상기 회전축(13)의 외경 보다 크게 형성되어 있다. 또, 상기 슬롯(12b)은 도 3에서와 같이 축방향을 따라 반경방향 길이(L)(L)가 모두 동일하게 형성되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 압축기용 유도전동기의 회전자에 있어서는, 상기 회전자(12)의 축구멍 내주면이 단차지게 형성되어 그 부위별 자로면적 역시 상이함에도 불구하고 상기 슬롯(12b)의 반경방향 길이(L)(L)가 모두 동일하게 형성됨에 따라 넓은 중간부위(C영역)보다 상대적으로 자로면적이 좁은 상단(A영역)과 하단(B영역)에서 플럭스의 포화현상이 발생하게 되어 결국 모터의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 압축기용 유도전동기의 회전자 구조가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 자로면적의 변화에 따라 슬롯의 크기를 조절하여 자로의 포화현상을 방지하고 이를 통해 모터의 성능을 높일 수 있는 압축기용 유도전동기의 회전자 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여,회전축이 삽입되는 축구멍이 축방향을 따라 소정의 직경차를 가지도록 단차지게 형성되고, 그 외주연에는 도체가 채워지도록 복수의 슬롯이 원주방향을 따라 관통 형성되는 압축기용 유도전동기의 회전자 구조에 있어서, 상기 축구멍의 직경이 큰 영역은 슬롯의 단면적을 좁게 형성하는 반면 상기 축구멍의 직경이 작은 영역은 슬롯의 단면적을 넓게 형성하는 압축기용 유도전동기의 회전자 구조가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 압축기용 유도전동기의 회전자 구조를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기에 적용되는 유도전동기의 회전자를 보인 종단면도이고, 도 5는 도 4의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도 및 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 유도동기기의 회전자(100)는, 복수의 철심이 축방향을 따라 적층되고, 그 중심에는 회전축(도 1에 도시)(13)이 열박음되도록 축구멍(110)이 형성되며, 그 외주연에는 도체를 이루는 알루미늄 막대가 채워지도록 원주방향을 따라 등간격으로 복수의 슬롯(120)이 축방향으로 관통되어 형성된다.

상기 축구멍(110)의 직경은 길이방향을 따라 상이하게 형성된다. 예컨대, 중간부위(C영역)의 직경은 상기 회전축(13)이 열박음될 수 있도록 그 회전축(13)의 외경과 거의 동일하게 형성되고, 상기 축구멍(110)의 하단(B영역) 직경은 상기 회전축(13)의 열박음 작업이 용이하게 되도록 대략 회전자(100)의 축방향 길이 대비 1/10 정도를 회전축(13)의 외경 보다 약간 크게 단차져 형성되며, 상기 축구멍의 상단(A영역)의 직경은 상기 회전축(13)을 지지하는 실린더블록(도 1에 도시)(21)의 베어링부와 간섭되지 않도록 대략 회전자(100)의 축방향 길이 대비 1/4 정도를 상기 회전자(100) 상단의 내경 보다도 크게 단차져 형성된다.

이를 감안하여, 상기 슬롯(120)은 축방향을 따라 그 단면적이 상이하게 형성되어 상기 슬롯(120)을 제외한 자로면적이 균일하게 되도록 상기한 슬롯(120)의 반경방향 길이가 축방향을 따라 상이하게 형성된다. 예컨대, 도 4 및 도 5에서와 같이 상기 회전자(100)의 중간부위(C영역)에서 슬롯(120)의 반경방향 길이가 1이라고 하면 상기 회전자(100)의 상단이나 하단(도면에서는 하단)에서의 반경방향 길이는 1 보다는 짧게, 즉 상기 회전자(100)의 축구멍(110)에서 대략 반경방향으로 단차진 깊이만큼 짧게 형성한다.

상기와 같은 본 발명 압축기용 유도전동기의 회전자 구조가 가지는 작용효과는 다음과 같다.

즉, 도 1을 참조하면 상기 유도전동기(10)에 전원이 인가되면, 그 유도전동기의 고정자(11)와 회전자(12)의 상호작용력에 의해 상기 회전자(12)가 회전축(13)과 함께 회전을 하고, 상기 회전축(13)의 회전력이 슬리브(22)와 연결축(23)을 거쳐 피스톤(24)으로 전달되어 그 피스톤이 실린더블록(21)의 압축공간에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 흡입 압축하여 토출하며, 이 냉매는 냉장고 등의 냉매시스템으로 토출되는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 상기 회전자(100)의 자로면적은 도체 이외의 부위, 즉 슬롯(120)을 제외한 부위에서 형성된다. 하지만 통상 왕복동식 압축기에 적용되는 유도전동기의 회전자(100)는 그 외주면은 동일하게 형성되는 반면 내주면은 단차져 그 내경이 영역별로 상이하게 형성됨에 따라 각 영역(A)(B)(C)에서의 자로면적이 상이하게 되고 이로 인해 자로면적이 좁은 상단(A영역)과 하단(B영역)에서 플럭스의 포화현상이 발생될 수 있으나, 본 발명에서와 같이 자로면적이 좁아질 수 있는 영역(내경이 단차져 확대된 영역)(특히, A영역)에서는 슬롯(120)의 반경방향 길이(L1)를 중간부위(C영역)에서 슬롯(120)의 반경방향 길이(L) 보다 상대적으로 짧게 형성하여 상기 축구멍의 내주면에서 상기 슬롯의 내측단까지 길이가 축방향 영역별간 동일하게 형성되면서 상기 A영역에서의 자로면적이 좁아지지 않도록 함으로써 플럭스의 포화현상을 미연에 방지할 수 있고 이를 통해 압축기용 모터의 성능이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명에서와 같이 슬롯의 반경방향 길이가 상이하게 형성되는 경우를 종래와 같이 동일한 길이로 형성하는 경우와 축구멍의 직경이 동일하게 형성되는 경우 등에 대비하여 보인 것이다.

이에 도시된 바와 같이 특히 축구멍의 단차진 깊이(A영역)가 깊은 하단에서 슬롯의 길이를 상이하게 형성하였을 때의 효율이 90.01%로 축구멍의 단차진 부위를 삭제하는 때의 효율(90.27%)과 비교할 때 크게 낮지 않으며 종래의 경우(89.37%)에 비해서는 대략 0.3%의 효율 개선을 기대할 수 있다. 이는 왕복동식 압축기의 특성상, 압축기의 안정성과 종방향 크기를 줄이기 위하여 실린더블록의 베어링부와 간섭되는 회전자의 하단을 단차지게 형성하는 경우에도 자로면적을 균일하게 유지하여 플럭스의 포화현상을 방지함으로써 본 발명이 상기 회전자에 단차부를 형성하지 않는 경우와 비교하여도 모터의 효율이 크게 저하되지 않으므로 모터의 안정성과 크기 그리고 효율 등 압축기 전반을 고려하면 본 발명이 종래는 물론 회전자의 단차를 제거하는 것보다도 유리할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명에 의한 압축기용 유도전동기의 회전자 구조는, 내경이 넓어지더라도 슬롯의 반경방향 길이를 짧게 형성하여 자로면적을 보상함으로써, 상기 회전자의 특정 부위에서 자로면적이 불균일하게 되면서 플럭스가 포화되는 현상을 미연에 방지할 수 있고 이를 통해 압축기에 적용되는 모터의 효율을 높일 수 있다.

Claims (3)

1. 회전축이 삽입되는 축구멍이 축방향을 따라 소정의 직경차를 가지도록 단차지게 형성되고, 그 외주연에는 도체가 채워지도록 복수의 슬롯이 원주방향을 따라 관통 형성되는 압축기용 유도전동기의 회전자 구조에 있어서,

   상기 축구멍의 직경이 큰 영역은 슬롯의 단면적을 좁게 형성하는 반면 상기 축구멍의 직경이 작은 영역은 슬롯의 단면적을 넓게 형성하는 압축기용 유도전동기의 회전자 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 슬롯의 영역별 반경방향 길이가 축구멍의 영역별 직경차에 대응되도록 서로 상이하게 형성되는 압축기용 유도전동기의 회전자 구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 축구멍의 내주면에서 상기 슬롯의 내측단까지 길이가 축방향 영역별간 동일하게 형성되는 압축기용 유도전동기의 회전자 구조.

Images