KR101315642B1 - 전동압축기의 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동압축기의 모터에 관한 것이다. 본 발명에서 고정자(52)의 가장자리를 둘러서는 방열을 위한 유체가 유동되는 채널(64)이 형성된다. 상기 채널(64)은 상기 고정자(52)를 구성하는 고정자코어(54)의 슬롯(58) 사이를 구획하는 치부(60)에 대응되는 위치에 형성된다. 즉 상기 치부(60)를 고정자코어(54)의 원심방향으로 연장한 가상의 연장선상이나 연장선이 고정자코어(54)의 가장자리와 만나는 위치에 채널(64)이 형성된다. 상기 채널(64)의 횡단면 형상은 다양한 형상으로 될 수 있고, 상기 채널(64)의 중간중간에는 턱(66)이 형성되어 유체가 난류유동을 할 수 있도록 한다. 이와 같은 본 발명에 의하면 고정자(52)와 회전자(70) 사이의 에어갭을 그대로 유지하면서도 열을 외부로 원활하게 방출할 수 있고, 특히 채널(64)이 고정자(52)의 외면에 형성되는 경우에 하우징(50)과 고정자(52) 사이의 결합을 보다 견고하게 할 수 있는 효과도 있다.

전동압축기, 모터, 냉각, 작동유체

Description

전동압축기의 모터{Motor for compressor}

본 발명은 전동압축기의 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터의 구동시 발생하는 열을 작동유체를 이용하여 냉각시킬 수 있도록 구성된 전동압축기의 모터에 관한 것이다.

도 1에는 종래 기술에 의한 압축기의 구성이 개략단면도로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 종래 기술은 일본공개특허 평성9-32729이다. 이에 따르면, 압축기의 외관과 골격을 하우징(1)이 형성한다. 상기 하우징(1)은 상기 대략 컵형상의 좌측하우징(1a)과 우측하우징(1b)이 결합되어 구성된다. 상기 하우징(1)의 내부에는 모터(3)와 압축부(10)가 설치된다.

상기 모터(3)는 크게 고정자(5)와 회전자(7)로 구성된다. 상기 고정자(5)는 대략 원통형상으로 박판형태의 코어편이 다수개 적층되어 만들어진다. 상기 고정자(5)의 중앙을 관통하여 통공(5')이 형성되는데, 이에는 상기 회전자(7)가 회전가능하게 설치된다. 상기 고정자(5)에는 상기 통공(5') 둘레에 해당되는 부분을 따라 다수개의 슬롯(도시되지 않음)이 소정 간격으로 형성되어 있는데, 상기 슬롯에는 코일(6)이 권선된다. 상기 고정자(5)의 일단에서 타단으로 관통하여서는 유로(6') 가 형성된다. 상기 유로(6')는 작동유체나 공기가 통과할 수 있는 통로가 된다.

상기 회전자(7)도 대략 원통형상으로, 그 중앙을 회전축(9)이 압입되어 관통된다. 즉, 상기 회전자(7)는 상기 회전축(9)과 일체로 회전된다. 상기 회전자(7) 역시 다수개의 코어편이 적층되어 만들어지는 것이다.

상기 회전자(7)의 외면과 상기 고정자(5)의 통공(5') 내면 사이에는 간극이 형성되는데, 이를 에어갭(a)이라 한다. 상기 에어갭(a)은 전체적으로 일정한 값을 갖는 것이 좋다.

상기 모터(3)와 압축부(10)의 사이에 해당되는 하우징(1)의 내부에는 프레임(10')이 설치된다. 상기 프레임(10')은 상기 회전축(9)의 일단이 지지된다. 참고로 상기 회전축(9)의 양단은 각각 하우징(1)과 프레임(10')에 구비되는 베어링(9')에 의해 회전가능하게 지지된다.

한편, 상기 압축부(10)는 작동유체를 압축하는 부분으로, 도 1에서는 상기 하우징(1)의 내면에 고정되는 고정스크롤(11)과 상기 고정스크롤(11)에 대해 상대회전하는 선회스크롤(12)을 구비한다. 상기 선회스크롤(12)은 상기 회전축(9)에 의해 회전한다. 상기 고정스크롤(11)은 단판(13)의 일면에 나선형랩(13')이 형성되어 구성되고, 상기 선회스크롤(12)은 단판(15)의 일면, 즉 상기 고정스크롤(11)의 나선형랩(13')과 마주보는 면에 나선형랩(15')이 형성된다. 상기 나선형랩(13',15')은 서로 협력하여 압축공간을 형성한다.

상기 우측하우징(1b)에서 상기 베어링(9')에 인접한 위치에는 흡입구(17)가 형성되어 하우징(1)의 외부에서 작동유체가 내부로 흡입되게 하고, 상기 좌측하우 징(1a)에는 토출구(19)가 형성되어 하우징(1)의 외부로 작동유체를 토출한다.

상기 프레임(10')은 상기 하우징(1)의 내부공간을 상기 모터(3)가 설치되는 공간과 압축부(10)가 설치되는 공간으로 구획하고, 상기 고정스크롤(11)의 단판(13)은 좌측하우징(1a)의 내부 일측에 토출실(20)을 형성한다. 도면부호 21은 토출밸브이다. 참고로, 일본공개특허의 명세서에 나타난 종래 기술에는 상기 고정자(5)의 외면에 유로가 형성된 것이 개시되어 있다.

이와 같은 구성을 가지는 종래 기술에서 상기 회전자(7)가 고정자(5)와의 전자기적 상호작용에 의해 회전됨에 의해 상기 회전축(9)이 함께 회전되고, 상기 회전축(9)의 회전에 의해 선회스크롤(12)이 회전하면서 작동유체를 압축하게 된다.

한편, 상기 모터(3)의 구동중에는 열이 발생되는데, 상기 열은 상기 흡입구(17)를 통해 하우징(1)의 내부로 들어온 작동유체가 상기 유로(6')와 에어갭(a)을 통과함에 의해 외부로 방출될 수 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 전동압축기의 모터에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 유로(6')는 상기 고정자(5)의 일단에서 타단까지 형성되어 있어 고정자(5)를 통과하는 작동유체가 열을 전달받을 수 있도록 한다. 이때, 상기 유로(6')는 고정자(5)에서 열이 많이 발생되는 위치를 정확하게 통과하여야만 열방출이 원활하게 될 수 있다. 하지만, 종래 기술에서는 상기 유로(6')가 열발생이 많은 위치를 통과하지 않는 문제점이 있다.

그리고, 종래 기술에서는 상기 고정자(5)가 상기 하우징(1)의 내부에 압입되어 고 정되는데, 상기 모터(3)의 초기 구동시에 상기 고정자(5)에 대해 상기 회전자(7)가 회전하려는 힘에 대한 반력으로 상기 고정자(5)가 상기 하우징(1)에 대해 회전될 수 있다. 이와 같이 하우징(1)에 대해 고정자(5)가 회전되면 상기 회전자(7)와의 상대 위치가 달라지면서 모터(3)의 제어가 정확하게 되지 않는 문제점이 발생된다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고정자에서 열발생이 많은 위치를 따라 작동유체가 유동되도록 하여 방열이 원활하게 되는 전동압축기의 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 모터의 내부를 통과하는 작동유체의 유동을 난류로 만들어줄 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 모터의 고정자를 하우징에 보다 견고하게 고정하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 중앙을 관통하여 통공이 형성되고 상기 통공의 둘레에 다수개의 슬롯이 통공과 나란히 형성된 고정자코어와 상기 고정자코어의 슬롯에 권선되는 코일을 구비하여 하우징의 내면에 압입되어 설치되는 고정자와, 상기 하우징의 고정측에 양단이 회전가능하게 지지되는 고정축과 일체로 회전하도록 상기 고정자의 상기 통공 내에 설치되어 상기 고정자와의 전자기적 상호작용에 의해 회전되는 회전자를 포함하여 구성되고, 상기 고정자의 가장자리를 둘러서는 상기 슬롯 사이에 구비되는 치부에 대응되는 위치에 상기 통공의 형성방향으로 연장 형성되어 방열을 수행하는 유체가 유동되는 채널이 형성된다.

상기 채널은 상기 하우징의 내면을 향해 개구된다.

상기 채널에는 그 내부를 유동하는 유체가 난류유동할 수 있도록 하는 턱이 형성된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 전동압축기의 모터에서는 회전자와 고정자의 일측에서 타측으로 작동유체가 유동하는 채널이 자속통과에 영향이 없는 위치에 형성되어 모터의 효율을 설계된대로 유지할 수 있으면서도 방열이 원활하게 되는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에서는 작동유체가 유동하는 채널이 고정자의 슬롯 사이의 치부에 대응되는 고정자의 외측 가장자리를 관통하여 형성되므로 치부에서 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 효과도 있다.

또한, 본 발명에서는 작동유체가 유동하는 채널의 중간중간에 턱이 형성되어 있어 작동유체가 난류유동을 하면서 보다 효과적으로 방열작용을 수행할 수 있게 되는 효과도 있다.

이하, 본 발명에 의한 전동압축기의 모터의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2에 도시된 바에 따르면, 하우징(50)은 전동압축기의 외관과 골격을 형성한다. 상기 하우징(50)은 일반적으로 원통형상으로 된다. 상기 하우징(50)의 내부에는 압축기의 구동을 위한 구동력을 제공하는 구성과 실제로 작동유체를 압축하기 위한 구성이 구비된다.

먼저, 상기 하우징(50)의 내부에는 고정자(52)가 설치된다. 상기 고정자(52)는 원통형상으로 형성되는 것으로, 고정자코어(54)가 골격을 형성한다. 상기 고정자코어(54)는 동일한 형상을 가지는 박판형태의 금속코어편이 다수개가 적층되어 구성되는 것이다. 상기 고정자코어(54)의 중앙을 관통하여서는 통공(56)이 형성된다. 상기 통공(56)에는 아래에서 설명될 회전자(70)가 위치된다.

상기 고정자코어(54)의 길이방향으로 관통되게 가장자리를 둘러서는 다수개의 슬롯(58)이 형성된다. 상기 슬롯(58)은 상기 통공(56)과 평행한 방향으로 길게 형성되어 상기 고정자코어(54)를 관통한다. 상기 슬롯(58)과 슬롯(58)의 사이에는 치부(60)가 위치된다. 상기 치부(60)는 상기 통공(56)의 중심을 향해 각각 연장되어 형성된다. 상기 치부(60)의 선단(61)은 치부(60)의 다른 부분에 비해 상대적으로 폭이 넓어 상기 슬롯(58)과 통공(56)이 서로 연통되는 부분이 상대적으로 좁게 형성되게 한다. 상기 슬롯(58)의 내부에는 코일(62)이 권선된다. 상기 코일(62)은 전원을 공급받아 상기 고정자코어(54)가 전자석의 역할을 할 수 있도록 만들어준다. 상기 슬롯(58)에 코일(62)이 권선되는 방식에는 다양한 것이 있을 수 있는데, 예를 들어 하나의 슬롯(58)에 코일(62)을 완전히 권선하고 나서 인접한 슬롯(58)에 코일(62)을 권선할 수 있다. 또는 하나의 슬롯(58)에 일부를 권선하고 인접하거나 몇 개의 슬롯(58)을 건너뛴 위치의 슬롯(58)에 일부를 권선하여 점차 각각의 슬롯(58)에 완전히 권선되도록 하는 방식이 있다.

한편, 상기 고정자코어(54)의 가장자리를 둘러서는 다수개의 채널(64)이 고정자코어(54)의 일단부에서 타단부까지 연장되어 형성된다. 상기 채널(64)의 위치는 상기 치부(60)를 평면도로 볼 때 고정자코어(54)의 원심방향으로 연장되는 가상의 선상에 있다. 바람직하기로는 고정자코어(54)의 가장자리가 상기 가상의 선과 만나는 위치에 채널(64)이 형성된다. 상기 채널(64)은 상기 하우징(50)과 협력하여 작동유체가 유동되는 경로를 형성한다. 상기 채널(64)의 중간 중간에는 턱(66)이 구비될 수 있다. 상기 턱(66)은 상기 채널(64) 내부를 유동하는 작동유체가 난류가 되도록 하는 역할을 한다.

상기 채널(64)의 턱(66)은 상기 고정자코어(54)를 형성하는 코어편중에서 해당되는 부분의 형상을 달리한 것이다. 즉, 상기 코어편에서 채널(64)을 형성하는 부분이 다른 코어편의 부분보다 상대적으로 더 코어편의 외측으로 연장되도록 하는 것이다.

상기 채널(64)의 횡단면 형상에 대한 다양한 변형이 도 3에 잘 도시되어 있다. 도 3(a)에는 도 2에 도시된 실시예에 적용된 횡단면이 V자인 채널(64)의 형상이 표시되어 있다. 도 3(b)에는 채널(64)의 횡단면 형상이 W자와 유사한 형태인 것이 도시되어 있고, 도 3(c)에는 U자 형상으로 된 채널(64)이 도시되어 있다.

한편, 도 3(d)에는 채널(64)이 고정자코어(54)의 가장자리에서 약간 내측으로 이동된 위치에 형성된 것이 도시되어 있다. 여기서는 상기 채널(64)의 횡단면이 원형으로 되어 있다. 하지만, 상기 채널(64)의 횡단면 형상은 여기서 설명된 것 외에도 다양한 형상을 가지도록 될 수 있다.

그리고 회전축(68)은 그 양단이 상기 하우징(50)이나 하우징(50) 내부의 다른 부품에 지지되어 설치된다. 상기 회전축(68)은 상기 고정자(52)의 통공(56)에 설치되는 회전자(70)와 일체로 회전된다. 상기 회전자(70)는 그 외면이 상기 통공(56)의 내면과 전체적으로 일정한 간극, 즉 에어갭을 가지도록 설치된다. 상기 회전자(70)는 상기 고정자(52)의 코일(62)이 전원이 인가됨에 의해 상기 고정자(52)와 전자기적 상호작용을 하여 상기 회전축(68)과 함께 회전된다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 전동압축기의 모터의 작용을 상세하게 설명한다.

본 발명의 모터는 하우징(50)의 내부에 구비되어 압축기의 구동을 위한 구동력을 제공한다. 즉, 상기 회전자(70)가 상기 고정자(52)에 대해 회전함에 의해 회전축(68)이 회전되는 것이다.

이때, 상기 고정자(52)의 코일(62)에는 전원이 인가되고 이에 따라 자기장이 발생하여 상기 고정자코어(54)의 자로를 따라 자속이 통과한다. 일반적으로 자로는 상기 슬롯(58)의 가장자리에 해당되는 고정자코어(54)를 따라 형성되는데, 상기 고정자코어(54)의 치부(60)를 따라 자속이 고정자코어(54)의 원심방향 또는 중심방향으로 전달된다.

한편, 상기 치부(60)에서 상기 고정자코어(54)의 원심방향으로 자속이 이동하거나 원심방향에서 치부(60)로 자속이 이동할 때, 상기 채널(64)이 형성된 위치 는 자속의 밀도가 상대적으로 낮은 부분이다. 이는 상기 슬롯(58)을 중심으로 슬롯(58)가장자리를 둘러 자로가 형성되기 때문이다. 따라서, 상기 채널(64)이 형성된 부분에 의한 자속의 손실은 거의 없다.

상기와 같이 자속의 흐름이 형성되면서, 상기 고정자(52)와 회전자(70) 사이의 전자기적 상호작용이 이루어짐에 의해 상기 회전자(70)가 상기 고정자(52)에 대해 회전하게 된다.

다음으로, 상기 고정자(52)와 회전자(70) 사이의 전자기적 상호작용이 일어나 회전자(70)가 회전될 때에는 주로 상기 치부(60)의 선단(61)에서 많은 열이 발생하게 된다. 이를 외부로 방출할 수 있도록 하기 위해 상기 고정자(52)와 회전자(70)가 설치되어 있는 공간으로 압축기에 의해 압축되는 작동유체를 도입시킨다.

상기 작동유체는 상기 고정자(52)와 회전자(70)가 설치되어 있는 공간으로 들어와서 상기 채널(64)을 통과하여 고정자(52)의 일측에서 타측으로 이동하게 된다. 이와 같이 작동유체가 상기 채널(64)을 통과하면서 열을 전달받아 외부로 방출하게 된다. 특히 상기 채널(64)이 열이 많이 발생되는 상기 치부(60)와 대응되는 위치에 있어 열의 방출이 원활하게 될 수 있다. 그리고, 상기 채널(64)의 형성위치는 상대적으로 자속의 흐름이 적은 부분이다. 이는 모터의 효율에 채널(64)이 영향을 주지않도록 할 수 있다.

여기서, 상기 채널(64)의 내부에는 턱(66)이 있을 수 있는데, 상기 턱(66)은 상기 채널(64) 내부를 유동하는 작동유체가 난류유동을 하도록 한다. 즉, 상기 턱(66)에 의해 작동유체의 유동이 방해되면서 난류를 형성하여 상대적으로 보다 많 은 열을 외부로 방출할 수 있도록 하는 것이다.

한편, 상기 고정자(52)의 외면에 길이방향으로 길게 채널(64)이 형성되면, 상기 고정자(52)가 상기 하우징(50)의 내면에 압입될 때, 상기 하우징(50)이가 상기 채널(64) 내부로 밀려들어 위치하게 된다. 즉, 상기 채널(64)에 해당되는 부분에 상기 하우징(50)의 내면이 돌출되어 위치된다. 이와 같이 되면, 상기 하우징(50)의 내면에 대해 상기 고정자(52)가 상대 회전하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 채널(64)의 내부로 돌출된 하우징(50)의 내면이 걸림턱의 역할을 하는 하우징(50)에 대한 고정자(52)의 상대 회전을 방지하는 것이다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도 1은 종래 기술에 의한 모터를 채용한 압축기의 구성을 보인 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 전동압축기의 모터의 바람직한 실시예의 구성을 보인 부분절결사시도.

도 3(a)에서 도 3(d)는 본 발명 실시예를 구성하는 고정자에 형성되는 채널의 다양한 횡단면 형상을 보인 평단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

50: 하우징 52: 고정자

54: 고정자코어 56: 통공

58: 슬롯 60: 치부

61: 선단 62: 코일

64: 채널 66: 턱

68: 회전축 70: 회전자

Claims (3)

1. 중앙을 관통하여 통공(56)이 형성되고 상기 통공(56)의 둘레에 다수개의 슬롯(58)이 통공(56)과 나란히 형성된 고정자코어(54)와, 상기 고정자코어(54)의 슬롯(58)에 권선되는 코일(62)을 구비하여 하우징(50)의 내면에 압입되어 설치되는 고정자(52)와;

   상기 하우징(50)의 고정측에 양단이 회전가능하게 지지되는 회전축(68)과 일체로 회전하도록 상기 고정자(52)의 통공(56) 내에 설치되어, 상기 고정자(52)와의 전자기적 상호작용에 의해 회전되는 회전자(70)를 포함하여 구성되고;

   상기 고정자(52)의 가장자리를 둘러서는 상기 슬롯(58) 사이에 구비되는 치부(60)에 대응되는 위치에 상기 통공(56)의 형성방향으로 연장 형성되어 방열을 수행하는 유체가 유동되는 채널(64)이 형성되며,

   상기 채널(64)에는 그 내부를 유동하는 유체가 난류유동할 수 있도록 하는 턱(66)이 형성됨을 특징으로 하는 전동압축기의 모터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 채널(64)은 상기 하우징(50)의 내면을 향해 개구됨을 특징으로 하는 전동압축기의 모터.
3. 삭제

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