KR101189391B1 - inverter cooling apparatus for a compressor driven by a motor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 전동컴프레셔에 사용되는 인버터의 냉각에 에어컨의 냉매를 이용하지 않고 다른 에너지를 사용하여 인버터의 냉각을 도모함으로써, 에어컨 시스템의 열적 손실을 회피하여 에어컨의 성능을 저하시키지 않도록 한다.The present invention aims to cool the inverter by using other energy for cooling the inverter used in the electric compressor of the vehicle, instead of using the refrigerant of the air conditioner, thereby avoiding thermal loss of the air conditioner system so as not to deteriorate the performance of the air conditioner.

Description

전동컴프레셔의 인버터 냉각장치{inverter cooling apparatus for a compressor driven by a motor} Inverter cooling apparatus for a compressor driven by a motor}

도 1은 본 발명에 따른 전동컴프레셔의 인버터 냉각장치의 개념도,1 is a conceptual diagram of an inverter cooling apparatus of an electric compressor according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 전동컴프레셔의 인버터 냉각장치의 구성도,2 is a configuration diagram of an inverter cooling device of an electric compressor according to the present invention;

도 3은 팬클러치의 상세 구조도,3 is a detailed structural diagram of a fan clutch;

도 4는 밸브의 작동 설명도이다.4 is an explanatory view of the operation of the valve.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.

1; 전동컴프레셔 3; 모터 회전축One; Electric compressor 3; Motor shaft

5; 냉각팬 7; 인버터5; Cooling fan 7; inverter

9; 모터 11; 클러치수단9; Motor 11; Clutch means

13; 로터 15; 케이스13; Rotor 15; case

17; 클러치플레이트 19; 커버17; Clutch plate 19; cover

21; 밸브축 23; 밸브판21; Valve shaft 23; Valve plate

25; 바이메탈 27; 작동실25; Bimetal 27; Operating room

29; 저장실 31; 밸브구멍29; Storeroom 31; Valve hole

33; 구획판 35; 리턴유로33; Partition plate 35; Return euro

37; 점성유체 39; 베어링37; Viscous fluid 39; bearing

41; 결합볼트 43; 팬41; Binding bolt 43; Pan

45; 컨트롤러 45; controller

본 발명은 전동컴프레셔의 인버터 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 냉방장치 등에 사용되는 전동컴프레셔를 작동하는 데에 사용되는 인버터를 냉각시키는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an inverter cooling apparatus of an electric compressor, and more particularly, to a technology for cooling an inverter used to operate an electric compressor used for a cooling device of a vehicle and the like.

전동컴프레셔의 모터를 구동하는 데에 사용되는 인버터는 사용에 따라 열이 발생하여 적절한 냉각 대책이 필요하며, 종래에는 에어컨의 증발기를 통과하 저온의 냉매를 이용하여 인버터를 냉각시키도록 하는 방법이 사용되고 있다.Inverters used to drive motors of electric compressors generate heat according to their use, and appropriate cooling measures are required. Conventionally, a method of cooling an inverter using a low temperature refrigerant through an evaporator of an air conditioner is used. have.

그러나, 상기한 바와 같이 에어컨의 증발기를 통과한 냉매를 이용하여 인버터의 냉각을 하게 되면, 실내온도를 낮추기 위한 에어컨 시스템의 열적 손실이 발생하여 에어컨의 성능이 저하되는 문제점이 있다.However, when the inverter is cooled by using the refrigerant passing through the evaporator of the air conditioner as described above, there is a problem in that the heat loss of the air conditioner system for lowering the room temperature occurs, thereby degrading the performance of the air conditioner.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차량의 전동컴프레셔에 사용되는 인버터의 냉각에 에어컨의 냉매를 이용하지 않고 다른 에너지를 사용하여 인버터의 냉각을 도모함으로써, 에어컨 시스템의 열적 손실을 회피하여 에어컨의 성능을 저하시키지 않도록 한 전동컴프레셔의 인버터 냉각장치를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and by using other energy to cool the inverter without cooling the inverter of the inverter used for the electric compressor of the vehicle, the thermal of the air conditioning system It is an object of the present invention to provide an inverter cooling device for an electric compressor that avoids a loss and does not deteriorate the performance of the air conditioner.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전동컴프레셔의 인버터 냉각장치는Inverter cooling apparatus of the present invention electric compressor for achieving the above object is

전동컴프레셔의 모터 회전축에 설치되어 냉각풍을 인버터를 향하여 송풍하도록 된 냉각팬과;A cooling fan installed at the motor rotating shaft of the electric compressor to blow cooling air toward the inverter;

상기 전동컴프레셔의 모터를 제어하는 인버터의 열을 감지하여 상기 냉각팬과 상기 모터 회전축 사이의 회전력 전달을 조절하는 클러치수단;Clutch means for sensing the heat of the inverter for controlling the motor of the electric compressor to control the transmission of rotational force between the cooling fan and the motor shaft;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.And a control unit.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명 실시예는 전동컴프레셔(1)의 모터(9) 회전축(3)에 설치되어 냉각풍을 인버터(7)를 향하여 송풍하도록 된 냉각팬(5)과; 상기 전동컴프레셔(1)의 모터를 제어하는 인버터(7)의 열을 감지하여 상기 냉각팬(5)과 상기 모터 회전축(3) 사이의 회전력 전달을 조절하는 클러치수단(11)을 포함하여 구성된다.1 to 3, an embodiment of the present invention includes: a cooling fan 5 installed on a rotating shaft 3 of a motor 9 of an electric compressor 1 to blow cooling air toward an inverter 7; It comprises a clutch means 11 for sensing the heat of the inverter 7 for controlling the motor of the electric compressor (1) to regulate the transmission of the rotational force between the cooling fan (5) and the motor shaft (3). .

즉, 종래와 같이 전동컴프레셔(1)에서 압축된 냉매를 이용하여 인버터(7)를 냉각시키지 않고, 전동컴프레셔(1)의 모터(9)의 회전력을 이용하여 직접 인버터(7)를 공냉식으로 냉각함으로써, 전동컴프레셔(1)가 포함되어 구성되는 에어컨 시스템의 냉각 성능이 저하되는 것을 방지하도록 한 것이다.That is, the inverter 7 is directly cooled by air cooling using the rotational force of the motor 9 of the electric compressor 1 without cooling the inverter 7 by using the refrigerant compressed by the electric compressor 1 as in the related art. By doing so, the cooling performance of the air conditioner system including the electric compressor 1 is prevented from being lowered.

상기 클러치수단(11)은 상기 모터 회전축(3)과 일체로 회전하는 로터(13) 와; 상기 로터(13)의 외측을 감싸도록 상기 모터 회전축(3)에 대하여 회전 가능하게 설치되는 케이스(15)와; 상기 로터(13)를 사이에 두고 상기 케이스(15)와 합쳐져서 상기 로터(13)의 외부를 밀폐하고, 로터(13)와 서로 다수의 클러치플레이트(17)가 교차하여 삽입되는 커버(19)와; 상기 커버(19)의 중앙에 설치된 밸브축(21)에 고정되어 상기 커버(19)에 대하여 회동 가능하게 형성된 밸브판(23)과; 상기 커버(19)의 외측에 설치되고 열에 의해 변형되어 상기 밸브축(21)과 커버(19)와의 사이에 상대 회전 변위를 발생시키는 바이메탈(25)과; 상기 클러치플레이트(17)가 설치된 작동실(27)과 상기 밸브판(23)이 설치된 저장실(29)로 상기 커버(19)의 내측 공간을 구획하고 상기 밸브판(23)에 의해 개도가 조절되는 밸브구멍(31)을 구비한 구획판(33)과; 상기 작동실(27)과 저장실(29)을 연통시키도록 커버(19)의 반경방향 외측으로 치우쳐지게 형성된 리턴유로(35)와; 상기 작동실(27) 및 저장실(29)에 충전된 점성유체(37)를 포함하여 구성된다.The clutch means (11) and the rotor (13) rotates integrally with the motor shaft (3); A case 15 rotatably installed about the motor rotation shaft 3 so as to surround the outside of the rotor 13; A cover 19 which is joined to the case 15 with the rotor 13 therebetween to seal the outside of the rotor 13, and the rotor 13 and a plurality of clutch plates 17 intersect with each other; ; A valve plate (23) fixed to the valve shaft (21) provided at the center of the cover (19) and rotatably formed with respect to the cover (19); A bimetal (25) installed outside the cover (19) and deformed by heat to generate a relative rotational displacement between the valve shaft (21) and the cover (19); The inner space of the cover 19 is divided into an operation chamber 27 in which the clutch plate 17 is installed and a storage chamber 29 in which the valve plate 23 is installed, and the opening degree is adjusted by the valve plate 23. A partition plate 33 having a valve hole 31; A return flow path 35 formed to be biased radially outward of the cover 19 so as to communicate the operation chamber 27 and the storage chamber 29; It consists of a viscous fluid (37) filled in the operating chamber 27 and the storage chamber (29).

상기 케이스(15)와 모터 회전축(3) 사이에는 베어링(39)으로 지지되어 있고, 상기 커버(19)는 상기 케이스(15)에 결합볼트(41)로 결합되며, 상기 결합볼트(41)의 체결시에 도 2에 도시된 바와 같이 팬(43)을 결합볼트(41)에 의해 일체로 결합되도록 하였다.Between the case 15 and the motor shaft 3 is supported by a bearing 39, the cover 19 is coupled to the case 15 by a coupling bolt 41, the coupling bolt 41 of the At the time of fastening, as shown in FIG. 2, the fan 43 was integrally coupled by the coupling bolt 41.

상기 바이메탈(25)은 인버터(7)를 향하여 설치되어 있어서, 상기 인버터(7)의 발열량에 따라 상기 밸브축(21)을 커버(19)에 대하여 회전시키고, 이러한 밸브축(21)의 회전은 물론 상기 밸브판(23)의 회전을 유발하여, 상기 구획판(33)의 밸브구멍(31)의 개도가 변화하게 된다.The bimetal 25 is installed toward the inverter 7, so that the valve shaft 21 is rotated with respect to the cover 19 in accordance with the amount of heat generated by the inverter 7, and the rotation of the valve shaft 21 is Of course, rotation of the valve plate 23 is caused to change the opening degree of the valve hole 31 of the partition plate 33.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured as described above are as follows.

에어컨 시스템이 작동함에 따라 상기 인버터(7)는 컨트롤러(45)의 제어를 받아 상기 전동컴프레셔(1)를 구동하고, 이러한 작동중 상기 인버터(7)는 열이 발생하게 된다.As the air conditioning system is operated, the inverter 7 is driven by the controller 45 to drive the electric compressor 1, and during this operation, the inverter 7 generates heat.

상기 인버터(7)에서 발생된 열은 상기 바이메탈(25)로 전해지고, 상기 바이메탈(25)의 열변형은 상기 밸브축(21)을 커버(19)에 대하여 회전시킴으로써, 상기 밸브판(23)을 구획판(33)에 대하여 상대 회전시키게 된다.Heat generated in the inverter 7 is transmitted to the bimetal 25, and thermal deformation of the bimetal 25 causes the valve plate 23 to rotate by rotating the valve shaft 21 with respect to the cover 19. It is made to rotate relative to the partition plate 33.

도 4의 좌측에는 아직 바이메탈(25)의 변형이 발생하지 않은 상태로서, 이와 같은 상태에서는 상기 작동실(27) 내에 있던 점성유체(37)는 상기 커버(19)에 형성된 리턴유로(35)를 통하여 저장실(29)로 이동하게 되어 상기 로터(13)의 회전에 의해 상기 커버(19)로 전달되는 토크는 거의 없어서, 결과적으로 상기 커버(19)에 장착되어 있는 팬(43)은 회전하지 않고, 상기 모터(9)의 회전력은 거의 소모되지 않는다.On the left side of FIG. 4, the deformation of the bimetal 25 has not occurred yet. In this state, the viscous fluid 37 in the operating chamber 27 returns the return flow path 35 formed in the cover 19. There is almost no torque transmitted to the cover 19 by the rotation of the rotor 13 through the storage chamber 29, and as a result, the fan 43 mounted on the cover 19 does not rotate. The rotational force of the motor 9 is hardly consumed.

상기 인버터(7)에서의 발열량이 증가함에 따라 상기 바이메탈(25)의 변형이 개시되면 도 4의 중앙에 도시된 바와 같이 밸브축(21)을 통하여 밸브판(23)이 상기 구획판(33)에 대하여 회전변위를 발생하기 시작한다.When the deformation of the bimetal 25 is started as the amount of heat generated in the inverter 7 increases, the valve plate 23 is divided into the partition plate 33 through the valve shaft 21 as shown in the center of FIG. 4. Start to generate rotational displacement with respect to.

상기 인버터(7)에서의 발열량이 더욱 증가하면, 상기 바이메탈(25)의 변형에 의해 상기 밸브판(23)이 더욱 회전되어 도 4의 우측에 도시된 바와 같이 결국 상기 구획판(33)의 밸브구멍(31)을 개방하게 된다.If the amount of heat generated in the inverter 7 further increases, the valve plate 23 is further rotated by the deformation of the bimetal 25, and as a result, the valve of the partition plate 33 is finally shown in FIG. 4. The hole 31 is opened.

상기와 같이 밸브구멍(31)이 개방되면, 상기 저장실(29)의 점성유체(37)가 밸브구멍(31)을 통하여 상기 작동실(27)로 이동하고, 상기 작동실(27)에서는 상기 커버(19)와 로터(13) 사이에 구비된 다수의 클러치플레이트(17)에서 토크의 전달이 발생되어, 결과적으로 로터(13)의 회전력이 상기 커버(19)로 전달되고, 커버(19)에 일체로 장착되어 있는 팬(43)의 회전이 증가하게 된다.When the valve hole 31 is opened as described above, the viscous fluid 37 of the storage chamber 29 moves to the operation chamber 27 through the valve hole 31, and the cover is operated in the operation chamber 27. The transmission of torque occurs in a plurality of clutch plates 17 provided between the 19 and the rotor 13, and as a result, the rotational force of the rotor 13 is transmitted to the cover 19, and the cover 19 Rotation of the fan 43 that is integrally mounted is increased.

따라서, 상기 냉각팬(5)에 의해 송풍되는 냉각풍은 상기 인버터(7)를 냉각시키게 되고, 인버터(7)가 냉각되면, 상기 바이메탈(25)의 열변형이 축소되어 상기 구획판(33)의 밸브구멍(31)을 차단시키면, 상기 냉각팬(5)의 구동이 해제되게 된다.Therefore, the cooling wind blown by the cooling fan 5 cools the inverter 7, and when the inverter 7 cools, the thermal deformation of the bimetal 25 is reduced to the partition plate 33. When the valve hole 31 is blocked, the drive of the cooling fan 5 is released.

결국, 인버터(7)의 발열량이 커서 인버터(7)의 정상적인 성능 유지를 위해 냉각이 필요한 경우에만 상기 모터의 동력을 상기 인버터(7)를 냉각시키는 데에 이용하여, 에너지를 최소한으로 소비하면서 인버터(7)의 냉각을 자동적으로 도모할 수 있게 된다.As a result, the power of the motor is used to cool the inverter 7 only when cooling is necessary to maintain the normal performance of the inverter 7 because the amount of heat generated by the inverter 7 is large. Cooling of (7) can be aimed at automatically.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 차량의 전동컴프레셔에 사용되는 인버터의 냉각에 에어컨의 냉매를 이용하지 않고 다른 에너지를 사용하여 인버터의 냉각을 도모함으로써, 에어컨 시스템의 열적 손실을 회피하여 에어컨의 성능을 저하시키지 않도록 한다.As described above, according to the present invention, the inverter is cooled by using other energy instead of the refrigerant of the air conditioner for cooling the inverter used in the electric compressor of the vehicle, thereby avoiding thermal loss of the air conditioner system and improving the performance of the air conditioner. Do not lower it.

Claims (3)

전동컴프레셔의 모터 회전축에 설치되어 냉각풍을 인버터를 향하여 송풍하도록 된 냉각팬과;A cooling fan installed at the motor rotating shaft of the electric compressor to blow cooling air toward the inverter; 상기 전동컴프레셔의 모터를 제어하는 인버터의 열을 감지하여 상기 냉각팬과 상기 모터 회전축 사이의 회전력 전달을 조절하는 클러치 수단을 포함하되, It includes a clutch means for sensing the heat of the inverter for controlling the motor of the electric compressor to control the transmission of rotational force between the cooling fan and the motor shaft, 상기 클러치 수단은 상기 모터 회전축과 일체로 회전하는 로터의 외측을 감싸면서 회전 가능하게 설치되는 케이스와 합쳐져서 상기 로터의 외부를 밀폐하고 상기 로터와 다수의 클러치플레이트가 서로 교차하여 삽입되는 커버와,The clutch means is combined with a case rotatably installed while surrounding the outer side of the rotor that is integrally rotated with the motor rotation shaft to seal the outside of the rotor and the rotor and the plurality of clutch plates intersect with each other; 상기 커버의 중앙에 설치된 밸브축에 고정되어 상기 커버에 대하여 회동 가능하게 형성된 밸브판 및A valve plate fixed to a valve shaft provided at the center of the cover and rotatably formed with respect to the cover; 상기 커버의 외측에 설치되어 열에 의해 변형되어 상기 밸브축과 커버와의 사이에 상대 회전 변위를 발생시키는 바이메탈과,A bimetal provided outside the cover and deformed by heat to generate a relative rotational displacement between the valve shaft and the cover; 상기 커버의 내측 공간을 상기 클러치플레이트가 설치된 작동실과 상기 밸브판이 설치된 저장실로 구획하여 상기 밸브판에 의해 개도가 조절되는 밸브구멍을 구비한 구획판을A partition plate having a valve hole in which the opening degree is controlled by the valve plate by dividing the inner space of the cover into an operation chamber in which the clutch plate is installed and a storage chamber in which the valve plate is installed. 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동컴프레셔의 인버터 냉각장치.Inverter cooling device of an electric compressor, characterized in that further comprises. 청구항 1에 있어서, 상기 클러치수단의 커버는The method of claim 1, wherein the cover of the clutch means 내측의 작동실과 저장실을 연통시키도록 상기 커버의 반경방향 외측으로 치우쳐지게 형성된 리턴유로와,A return flow path formed to be biased radially outward of the cover so as to communicate the inner working chamber and the storage chamber; 상기 작동실 및 저장실에 충전된 점성유체를The viscous fluid filled in the operation chamber and the storage chamber 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동컴프레셔의 인버터 냉각장치.Inverter cooling device of an electric compressor, characterized in that further comprises. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 케이스와 모터 회전축 사이에는 베어링으로 지지된 것Supported by bearings between the case and the motor shaft 을 특징으로 하는 전동컴프레셔의 인버터 냉각장치.Inverter cooling device of an electric compressor, characterized in that.
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