KR101043246B1 - 인버터가 장착된 전동식 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인버터가 장착된 전동식 압축기에 관한 것으로서, 압축기 하우징의 일측에 형성된 인버터 하우징 내부에 압축기 구동모터의 회전속도를 가변적으로 조절하기 위한 인버터가 장착된 전동식 압축기에 있어서, 상기 인버터는, 상기 구동모터에 전원을 공급하는 상부의 메인보드; 상기 메인보드에 전기적으로 연결되는 버스바와, 상기 버스바를 감싸는 절연체를 포함하여 구성되는 하부의 버스바 조립체; 상기 메인보드에 실장되는 저전력 소자; 및 상기 절연체에 상기 버스바와 연결되도록 실장되며, 상기 저전력 소자에 비해 상대적으로 고전력이 소요되는 고전력 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 인버터가 장착된 전동식 압축기에 의하면, 메인보드와는 별도로 이루어진 버스바 조립체를 구비함으로써, 고전력 소자로의 전원 인가를 위한 버스바를 집약할 수 있음과 동시에 종래보다 메인보드의 사이즈를 감소시켜 좀 더 컴팩트한 외관 사이즈를 가지는 압축기를 제공할 수 있는 효과가 있다.
전동식 압축기, 인버터, 버스바, 버스바 조립체, 컴파운드, 절연층

Description

인버터가 장착된 전동식 압축기{ELECTROMOTIVE COMPRESSOR HAVING INVERTER}
본 발명은 전동식 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인버터를 구성하는 인쇄회로기판의 사이즈를 감소시켜서 좀 더 컴팩트한 외관 사이즈를 가질 수 있는 인버터가 장착된 전동식 압축기에 관한 것이다.
일반적으로, 냉동공조장치에 적용되는 압축기는 그 작동방식에 따라 왕복동식, 회전식 및 스크롤식 등 다양한 방식이 개발되어 이용되고 있다.
또한, 이러한 압축기 중 동력원으로 전동모터를 사용하는 전동식 압축기는 구동모터를 포함하는 모터부와 냉매를 압축하는 압축부로 이루어진다.
일반적으로 전동식 압축기는, 외부 부하 조건의 변동시에 냉동공조장치의 냉방효율을 가변적으로 조절하기 위해 구동모터의 회전수를 조절하는 인버터가 압축기 하우징의 일측에 설치되어 있다.
구체적으로, 이러한 인버터는 압축기 하우징의 일측에 구비된 인버터 하우징 내부에 배치되며, 다양한 회로소자가 실장된 인쇄회로기판(PCB)을 포함하여 이루어져 있다.
한편, 상기 회로소자는 인버터 구동 시, 적은 전력이 소요되는 저전력 소자와 상기 저전력 소자에 비해 상대적으로 고전력이 소요되는 고전력 소자 등으로 나뉘어질 수 있다.
여기서, 상기 저전력 소자에는 인버터 동작프로그램이 저장된 IC가 포함된 MCU 등이 포함되며, 고전력 소자에는 고전압 레귤레이터, 인덕터, 입력측 컨덴서 등이 포함될 수 있다.
종래에는 이러한 MCU, 고전압 레귤레이터, 인덕터 및 입력측 컨덴서 등이 하나의 인쇄회로기판상에 구현되어 있었다.
즉, 상기 다양한 회로소자들은 전기적 연결이 가능하도록 인쇄회로기판상의 패턴 라인들에 자삽 또는 수삽되어 있다.
여기서, 모든 패턴 라인의 폭은 일정하지 않게 형성되는데, 구체적으로 전원 인가 시 고전력의 전원이 통전되는 패턴 라인이 끊어지는 것을 방지하도록 고전력 소자와 연결되는 패턴라인은 저전력 소자와 연결되는 패턴라인에 비해 상대적으로 그 폭이 크게 형성되어 있다.
또한, KS 등의 전기안전규격을 만족하면서 패턴 라인들 사이에서 전기적인 쇼트 등이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 상기 고전력 소자와 연결되는 패턴 라인들 끼리의 사이 거리와, 고전력 소자와 연결되는 패턴 라인과 저전력 소자와 연결되는 패턴 라인 사이의 거리는 저전력 소자와 연결되는 패턴 라인들 끼리의 사이 거리보다 크게 형성되어 있다.
그러므로, 전술한 조건들을 만족하면서 저전력, 고전력 소자를 하나의 인쇄 회로기판상에 실장하게 되면 전체적인 인쇄회로기판의 크기가 커지게 되는 단점이 발생하였다.
나아가서, 인쇄회로기판의 크기가 커짐에 따라 인버터 하우징의 크기 또한 증가하게 되고, 결국에는 압축기의 전체적인 사이즈가 증가하게 되는 단점이 발생하게 되었다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고전력 소자로의 전원 인가를 위한 구성을 인쇄회로기판과 별도로 구성하여 인버터 사이즈를 감소시킬 수 있으며, 나아가서는 좀 더 컴팩트한 외관 사이즈를 가질 수 있는 인버터가 장착된 전동식 압축기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명의 인버터가 장착된 전동식 압축기는, 압축기 하우징의 일측에 형성된 인버터 하우징 내부에 압축기 구동모터의 회전속도를 가변적으로 조절하기 위한 인버터가 장착된 전동식 압축기에 있어서, 상기 인버터는, 상기 구동모터에 전원을 공급하는 상부의 메인보드; 상기 메인보드에 전기적으로 연결되는 버스바와, 상기 버스바를 감싸는 절연체를 포함하여 구성되는 하부의 버스바 조립체; 상기 메인보드에 실장되는 저전력 소자; 및 상기 절연체에 상기 버스바와 연결되도록 실장되며, 상기 저전력 소자에 비해 상대적으로 고전력이 소요되는 고전력 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 버스바 조립체는 인버터 하우징의 내부 바닥면에 접하여 고정되며, 인버터 하우징의 바닥면 아래쪽에는 흡입냉매가 지나가는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 버스바 조립체는 인버터 하우징의 내측면에 접하여 고정되는 것 을 특징으로 한다.
또한, 상기 버스바 조립체의 저면에는 컴파운드가 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절연체는, 일단부에 상기 버스바로 외부의 전원을 공급하기 위한 전원 입력단이 구비되는 베이스부와, 상기 베이스부의 타단부로부터 상측으로 절곡되는 절곡부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 베이스부에는 인버터 하우징의 모서리를 사이에 두고 모따기부가 형성되고, 상기 메인보드와 버스바 조립체는 상기 모따기부에 버스바와 연결되도록 구비되는 연결핀, 또는 상기 절곡부의 상면으로부터 돌출되는 버스바를 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
전술한 본 발명에 따른 인버터가 장착된 전동식 압축기에 의하면, 메인보드와는 별도로 이루어진 버스바 조립체를 구비함으로써, 고전력 소자로의 전원 인가를 위한 버스바를 집약할 수 있음과 동시에 종래보다 메인보드의 사이즈를 감소시켜 좀 더 컴팩트한 외관 사이즈를 가지는 압축기를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 버스바 조립체가 인버터 하우징의 내부 바닥면에 접하도록 하여 압축기 하우징 내부의 저온 냉매에 의해 고전력 소자로부터 발생되는 고열을 냉각시켜 회로적 안전성이 향상되는 효과도 발생한다.
또한, 버스바 조립체를 인버터 하우징의 내측면에 밀착시켜서 한층 컴팩트한 구성이 가능하여 공간 활용도를 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인버터가 장착된 전동식 압축기를 나타내는 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인버터가 장착된 전동식 압축기를 나타내는 분해 사시도이며, 도 3은 도 2에서 커버가 개방된 상태의 일부를 나타내는 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기의 일측에는 인버터(100)가 설치되어 있다.
상기 압축기는 공기조화기를 구성하는 일 구성요소로서, 별도의 동력발생장치 즉, 엔진 등으로부터 동력을 전달받아 내부의 구동축이 회전하는 방식이 아니라, 압축기 하우징 내부에 장착된 구동모터에 의해 구동축이 회전하는 전동식 압축기이다.
즉, 상기 압축기는 그 내부에 냉매의 압축을 위한 구성이 구비된 압축부(150)와 상기 압축부를 동작시키는 구동모터가 구비된 구동부(160)가 구비되어 있으며, 인버터(100)는 구동모터가 배치되는 부분에 인접한 압축기 하우징(170)의 외주면, 구체적으로 상기 외주면의 일측에 형성되며 상측 개구가 커버(180)에 의해 폐쇄되는 인버터 하우징(190)의 내부에 설치된다.
이때, 상기 인버터 하우징(190)의 바닥쪽, 압축기 내부에는 저온 및 저압상 태의 냉매가 유동하는 흡입유로(200)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 인버터(100)는 구동모터의 회전속도를 가변적으로 조절하여 공기조화기 사이클을 따라 순환하는 냉매의 순환량을 조절하기 위한 것으로서, 3개의 터미널 등에 의해 구동모터와 전기적으로 연결되도록 한다.
이러한 인버터(100)는 다양한 회로소자가 실장된 인쇄회로기판(PCB)과 기타 연결 와이어 등을 포함하여 이루어지는데, 보다 자세하게는, 상기 회로소자는 인버터 구동 시, 적은 전력이 소요되는 저전력 소자와 상기 저전력 소자에 비해 상대적으로 고전력이 소요되는 고전력 소자 등으로 나뉘어질 수 있다.
여기서, 상기 저전력 소자에는 인버터 동작프로그램이 저장된 IC가 포함된 MCU 등이 포함되며, 고전력 소자에는 인덕터, 입력측 컨덴서 등이 포함될 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서, 상기 인버터(100)는 메인보드(110) 및 버스바 조립체(120)를 포함하여 이루어진다.
상기 메인보드(110)는 상기 구동모터에 전원과 신호를 공급하여 구동모터의 회전축을 회전시킴과 동시에 그 회전속도를 가변적으로 조절하기 위한 인쇄회로기판으로서, 메인보드(110)와 구동모터는 인버터 하우징(190)의 일측에 마련된 3개의 터미널(130)을 통해 전기적으로 연결되어 있다.
이러한 메인보드(110)에는 전술한 저전력 소자를 포함한 다양한 회로소자가 자삽 및 수삽되어 있다.
한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 후술하는 버스바 조립체(120) 등 주변 구성에 대한 메인보드(110)의 절연을 위해 메인보드(110)의 저면에는 절연층(111)이 추 가적으로 부착될 수 있으며, 이러한 절연층(111)은 에폭시, 포르말린 및 실리콘 중 어느 하나로 이루어지는 바니시로 적용이 가능하다.
또한, 상기 메인보드(110)는 인버터 하우징(190)의 바닥면에 형성된 체결홀(191)에 볼트를 결합하여 고정시킬 수 있다.
한편, 상기 버스바 조립체(120)는 외부로부터 전원이 입력되는 버스바(121)와 상기 버스바(121)를 감싸는 절연체(122)를 포함하여 이루어진다.
즉, 상기 절연체(122) 내부에는 전원공급을 위한 복수개의 버스바(121)가 서로간에 쇼트가 발생하는 것을 방지하도록 이격되어 설치되어 있으며, 따라서 절연체(122)는 고전력 소자로의 전원 인가를 위한 다수의 버스바(121)를 집약할 수 있는 효과를 가지게 된다.
덧붙여, 상기 절연체(122)는 버스바(121)로부터 발생하는 열에 의해 녹지 않는 플라스틱 합성수지 등의 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 절연체(122)에는 버스바(121)와 연결되도록 상기 저전력 소자에 비해 상대적으로 고전력이 소요되는 컨덴서(C) 및 인덕터(I) 등의 고전력 소자가 자삽 또는 수삽되어 있다.
한편, 상기 절연체(122)에 실장되는 고전력 소자 전체에 대하여 절연을 위해 별도의 수지제로 몰딩 처리를 할 수 있다.
이러한 절연체(122)에 대해 좀 더 자세하게 설명하면, 상기 절연체(122)는 베이스부(124)와 절곡부(125)를 포함하여 이루어진다.
도 2에 도시한 바와 같이, 인버터 하우징(190)의 바닥쪽을 바라볼 때, 상기 베이스부(124)는 대략 'ㄱ'자 형상으로 이루어지며, 일단부에는 버스바(121)로 전원을 공급하도록 외부의 전원 케이블과 연결되는 전원 입력단(126)이 구비되어 있다.
한편, 상기 절곡부(125)는 베이스부(124)의 타단부로부터 상측으로 절곡되어 이루어져 있다.
이러한 절곡부(125)의 상면에는 메인보드(110)와의 전기적인 연결을 위해 버스바(121)가 노출될 수 있다.
그러나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 상기 베이스부(124)에 버스바(121)와 연결되는 연결핀(127)을 구비하고 연결핀(127)과 메인보드(110)를 연결함으로써, 버스바 조립체(120)로 인가되는 외부의 전원을 연결핀(127)을 통해 메인보드(110)로 전달시킬 수도 있다.
한편, 도 2에서는, 상기 베이스부(124)에 인덕터(I)가 실장되고, 절곡부(125)에 컨덴서(C)가 실장되지만 반드시 그 실장 위치가 한정되지는 않는다.
또한, 상기 베이스부(124)에는 인버터 하우징(190)의 모서리를 사이에 두고 모따기부(128)를 형성하여 인버터 하우징(190) 내로의 장착을 좀 더 용이하게 할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 버스바 조립체(120)는 인덕터(I) 및 컨덴서(C)로부터 발생하는 열의 방열을 위해 인버터 하우징(190)의 내부 바닥면에 접하도록 고정되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 버스바 조립체(120)를 인버터 하우징(190)의 내부 바닥면에 밀 착시킴으로써 메인보드(110)에 실장된 저전력 소자보다 상대적으로 발열량이 큰 고전력 소자를 좀 더 효율적으로 냉각시킬 수 있다.
즉, 상기 흡입유로(200) 상에 형성된 저온의 열이 압축기 하우징(170)을 거쳐 바로 버스바 조립체(120)에 전도되도록 함으로써 고전력 소자의 고온 발열 지속을 억제하면서 냉각효과를 상승시킬 수 있게 된다.
덧붙여, 버스바 조립체(120)를 인버터 하우징(190)의 내측면에도 접하도록 하여 저온 냉매의 저온 열이 전달되는 접촉면적을 증가시킴으로써 전술한 냉각효과를 더욱 상승시킬 수 있다.
한편, 상기 버스바 조립체(120)의 저면에는 절연 성능의 향상을 위해 컴파운드(123)가 추가적으로 부착될 수 있다.
물론, 이 경우 상기 컴파운드(123)는 열전도 성능이 우수할 필요가 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 또는 수정이 가능할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인버터가 장착된 전동식 압축기를 나타내는 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인버터가 장착된 전동식 압축기를 나타내는 분해 사시도.
도 3은 도 2에서 커버가 개방된 상태의 일부를 나타내는 평면도.
도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
100: 인버터 110: 메인보드
111: 절연층 120: 버스바 조립체
121: 버스바 122: 절연체
123: 컴파운드 124: 베이스부
125: 절곡부 126: 전원 입력단
127: 연결핀 128: 모따기부
130: 터미널 150: 압축부
160: 구동부 170: 압축기 하우징
180: 커버 190: 인버터 하우징
191: 체결홀 200: 흡입유로
C: 컨덴서 I: 인덕터

Claims (6)

  1. 압축기 하우징의 일측에 형성된 인버터 하우징 내부에 압축기 구동모터의 회전속도를 가변적으로 조절하기 위한 인버터가 장착된 전동식 압축기에 있어서,
    상기 인버터는,
    상기 구동모터에 전원을 공급하는 상부의 메인보드;
    상기 메인보드에 전기적으로 연결되는 버스바와, 상기 버스바를 감싸는 절연체를 포함하여 구성되는 하부의 버스바 조립체;
    상기 메인보드에 실장되는 저전력 소자; 및
    상기 절연체에 상기 버스바와 연결되도록 실장되며, 상기 저전력 소자에 비해 상대적으로 고전력이 소요되는 고전력 소자를 포함하며,
    상기 버스바 조립체는 인버터 하우징의 내측면에 접하여 고정되는 것을 특징으로 하는 인버터가 장착된 전동식 압축기.
  2. 압축기 하우징의 일측에 형성된 인버터 하우징 내부에 압축기 구동모터의 회전속도를 가변적으로 조절하기 위한 인버터가 장착된 전동식 압축기에 있어서,
    상기 인버터는,
    상기 구동모터에 전원을 공급하는 상부의 메인보드;
    상기 메인보드에 전기적으로 연결되는 버스바와, 상기 버스바를 감싸는 절연체를 포함하여 구성되는 하부의 버스바 조립체;
    상기 메인보드에 실장되는 저전력 소자; 및
    상기 절연체에 상기 버스바와 연결되도록 실장되며, 상기 저전력 소자에 비해 상대적으로 고전력이 소요되는 고전력 소자를 포함하며,
    상기 절연체는,
    일단부에 상기 버스바로 외부의 전원을 공급하기 위한 전원 입력단이 구비되는 베이스부와,
    상기 베이스부의 타단부로부터 상측으로 절곡되는 절곡부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인버터가 장착된 전동식 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 버스바 조립체는 인버터 하우징의 내측면에 접하여 고정되는 것을 특징으로 하는 인버터가 장착된 전동식 압축기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 베이스부에는 인버터 하우징의 모서리를 사이에 두고 모따기부가 형성되고,
    상기 메인보드와 버스바 조립체는 상기 모따기부에 버스바와 연결되도록 구비되는 연결핀, 또는 상기 절곡부의 상면으로부터 돌출되는 버스바를 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 인버터가 장착된 전동식 압축기.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 버스바 조립체는 인버터 하우징의 내부 바닥면에 접하여 고정되며, 인버터 하우징의 바닥면 아래쪽에는 흡입냉매가 지나가는 것을 특징으로 하는 인버터가 장착된 전동식 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 버스바 조립체의 저면에는 컴파운드가 부착되는 것을 특징으로 하는 인버터가 장착된 전동식 압축기.
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