KR102018260B1

KR102018260B1 - 전동압축기의 모터 냉각구조

Info

Publication number: KR102018260B1
Application number: KR1020140122539A
Authority: KR
Inventors: 박현준
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2019-09-05
Also published as: KR20160032442A

Abstract

본 발명은 전동압축기의 모터 냉각구조에 관한 것으로, 전동압축기의 압축기구를 구동시키는 회전축, 회전축과의 사이에 냉매가 통과하는 냉매유로가 형성되도록 회전축 관통공이 회전축으로부터 이격되게 형성된 회전자, 및 회전자 및 회전축과 일체로 회전가능하게 구비되고 냉매유로를 통과하는 냉매가 출입하는 냉매출입공이 형성된 커버를 포함하여, 냉매가 통과하는 면적이 넓어짐으로써 냉매의 유량을 증가시켜 압축성능 및 모터의 냉각성능을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

전동압축기의 모터 냉각구조{ A cooling structure of motor in a electric compressor }

본 발명은 전동압축기의 모터 냉각구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 공조시스템에서 냉매를 압축하는 전동압축기의 모터를 냉매를 통과시켜 냉각시키는 전동압축기의 모터 냉각구조에 관한 것이다.

일반적으로, 차량은 실내의 냉난방을 위한 공조장치(Air Conditioning; A/C)가 설치된다. 이러한 공조장치는 냉방시스템의 구성으로서 증발기로부터 인입된 저온 저압의 기상 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 압축기를 포함하고 있다.

차량용 공기조화장치에 적용되는 압축기에는 엔진의 동력을 이용하는 사판식 압축기와, 모터로 압축기구를 구동시키는 전동압축기 등이 있다.

전동압축기는 스크롤과 같은 압축기구를 모터로 구동시켜 냉방시스템을 순환하는 냉매를 압축하게 되는데, 모터의 과열을 방지하기 위해 냉매를 모터의 고정자와 회전자를 직접 통과시켜 압축공간으로 흡입하고 있다.

도 1에 전동압축기의 모터 중 하나로 회전자(110)에 영구자석(115)이 매입된 바(bar) 타입 모터가 도시되어 있다. 이 모터의 경우 냉매는 고정자(102)와 회전자(110) 사이의 공극 및 고정자 슬롯의 코일 주변부 등을 통과하게 된다. 이 경우 모터를 통과하는 냉매의 유량이 크지 않아 압축성능을 향상시키는 데에 한계가 있었다. 또한, 종래 모터의 틈새로 통과하는 냉매의 유량으로는 모터를 충분히 냉각시킬 수 없는 문제점이 있었다.

도 2에는 영구자석(215)이 회전자(210)의 중심에서 반경방향을 따라 방사형으로 배치된 스포크(spoke) 타입 모터가 도시되어 있다.

도 2에 도시된 스포크 타입 모터의 경우, 회전자(210)의 중앙에 회전축 관통공(212)이 형성되어 있는데, 회전축 관통공(212)의 내측벽과 회전축(201) 사이에 냉매가 유동할 수 있는 공간이 형성되어 있다. 그러나, 회전자(210)의 양단에 결합되는 커버(도면미도시)가 이 공간을 밀폐시켜 냉매의 유동공간으로 활용하지 못하고 있는 실정이다.

미설명부호 112는 회전축 결합공, 216은 볼트체결공이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 전동압축기의 모터 냉각구조가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 냉매가 통과하는 면적이 넓어져 냉매의 유량을 증가시킴으로써 압축성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 모터의 냉각성능도 향상시킬 수 있는 전동압축기의 모터 냉각구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 전동압축기의 모터 냉각구조는, 전동압축기의 압축기구를 구동시키는 회전축(1); 상기 회전축과의 사이에 냉매가 통과하는 냉매유로(13)가 형성되도록 회전축 관통공(12)이 상기 회전축(1)으로부터 이격되게 형성된 회전자(10); 및 상기 회전자(10) 및 회전축(1)과 일체로 회전가능하게 구비되고, 상기 회전축(1)이 끼워지는 회전축 결합공(23)이 형성되며, 상기 냉매유로(13)를 통과하는 냉매가 출입하는 냉매출입공(25)이 형성된 커버(20);를 포함하되, 상기 커버(20)의 일측에 상기 회전축(1)이 끼워지는 회전축 결합공(23)이 형성되고, 상기 회전축 결합공(23)의 주위로 상기 냉매유로(13)와 연통되는 냉매출입공(25)이 냉매유로(13)의 양단에 연속하여 서로 대응되는 크기로 개구되어 있어 상기 냉매유로(13)를 통과하는 냉매가 상기 냉매출입공(25)을 통해 직선방향으로 통과하면서 냉각이 이루어진다.

바람직하게는, 상기 회전자의 회전축 관통공은 상기 회전축보다 큰 직경으로 형성된다.

삭제

본 발명의 실시예에 따른 전동압축기의 모터 냉각구조에 있어서, 상기 커버의 냉매출입공은 상기 회전축의 원주방향을 따라 서로 소정간격을 두고 복수개가 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전동압축기의 모터 냉각구조에 있어서, 상기 커버의 냉매출입공은 원호형상으로 형성된 것도 가능하다.

바람직하게는, 상기 커버의 일측에 상기 회전축이 끼워지는 회전축 결합공이 형성된다.

본 발명의 실시예에 따른 전동압축기의 모터 냉각구조에 있어서, 상기 커버는 상기 회전축의 축방향을 따라 회전자의 양단에 각각 구비되는 제1커버 및 제2커버를 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1커버 및 제2커버는 상기 회전자의 양단에 탈착가능하게 피스결합된다.

본 발명의 실시예에 따른 전동압축기의 모터 냉각구조에 있어서, 상기 제1커버 및 회전자를 관통하여 제2커버에 볼트결합되는 장형의 체결볼트를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전동압축기의 모터 냉각구조에 있어서, 상기 회전자는 다수개의 회전자코어와 영구자석이 교번하여 환형으로 배열되고, 상기 영구자석은 다수개가 상기 회전축을 중심으로 스포크형으로 배열되는 막대자석인 것도 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전동압축기의 모터 냉각구조에 의하면, 냉매가 통과하는 면적이 넓어져 냉매의 유량을 증가시킬 수 있고 그로 인해 압축기의 성능을 향상시킬 수 있으며, 모터의 냉각성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 2는 종래의 기술에 따른 전동압축깅의 모터를 나타낸 개략적 횡단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동압축기의 모터 냉각구조를 나타낸 분해사시도,
도 4는 도 3에 도시된 전동압축기의 모터 냉각구조의 결합사시도,
도 5는 도 4에 도시된 모터 고정자를 나타낸 측단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동압축기의 모터 냉각구조는, 전동압축기의 압축기구를 구동시키는 회전축(1), 회전축 관통공(12)이 상기 회전축(1)으로부터 이격되게 형성된 회전자(10), 및 상기 회전자(10) 및 회전축(1)과 일체로 회전가능하게 구비된 커버(20)를 포함한다.

회전축(1)은 원기둥형상으로 형성되고 회전자(10)의 회전축 관통공(12)을 관통하여 커버(20)에 고정결합된다.

회전자(10)의 회전축 관통공(12)은 상기 회전축(1)보다 큰 직경으로 형성되어 상기 회전축과의 사이에 냉매가 통과하는 냉매유로(13)가 형성된다. 회전축(1)과 회전축 관통공(12)이 모두 원기둥 형상으로 형성되고 회전축 관통공(12)의 직경이 회전축(1)보다 크게 형성됨으로써 냉매유로(13)의 단면이 도넛(donut) 형상을 이루게 된다.

커버(20)는 원판 형상으로 형성되고, 커버(20)의 일측에 회전축(1)이 끼워지는 회전축 결합공(23)이 형성되어 있으며, 회전축 결합공(23)의 주위로 냉매유로(13)와 연통되는 냉매출입공(25)이 형성되어 있다. 냉매출입공(25)으로는 냉매유로(13)를 통과하는 냉매가 출입한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 커버(20)의 냉매출입공(25)은 상기 회전축(1)과 회전축 관통공(12)에 의해 형성된 냉매유로(13)의 양단에 연속하여 형성되어 있다. 따라서, 냉매유로(13)를 통과하는 냉매가 우회하지 않고 냉매출입공(25)을 직선방향으로 원활하게 통과하게 된다.

또한, 냉매출입공(25)은 회전축(1)의 원주방향을 따라 서로 소정간격을 두고 복수개가 구비되고, 각 냉매출입공(25)은 원호형상으로 형성되어 있다. 상술한 바와 같이 냉매출입공(25)이 도넛 형상으로 형성된 냉매유로(13)에 대향되게 연속하여 형성된 상태에서, 원호형상으로 형성된 다수개의 냉매출입공(25)이 회전축(1)의 원주방향을 따라 소정각도를 이루며 형성됨으로써 냉매유로(13)의 냉매가 회전축(1)의 원주방향을 따라 전체적으로 균일하게 출입하게 된다.

한편, 냉매출입공(25)들의 사이에는 지지부(26)가 형성되어 회전축(1)의 외주면에 커버(20)가 견고하게 결합되게 한다. 특히 다수개의 냉매출입공(25)들이 동일간격으로 대칭되게 형성됨으로써 냉매출입공(25)들 사이의 지지부(26)들의 지지력도 균등분배된다.

커버(20)는 상기 회전축(1)의 축방향을 따라 회전자의 양단에 각각 구비되는 제1커버(21) 및 제2커버(22)를 포함하여 구성된다. 제1커버(21) 및 제2커버(22)에는 회전축 결합공(23)과 냉매출입공(25)이 동일하게 형성되어 있다. 제1커버(21)의 냉매출입공(25)이나 제2커버(22)의 냉매출입공(25) 중 어느 하나는 냉매유로(13)로 냉매가 유입되는 입구 역할을 하고 다른 것은 냉매유로(13)를 통과한 냉매가 배출되는 토출구의 역할을 한다.

상기 제1커버(21) 및 제2커버(22)는 상기 회전자(10)의 양단에 탈착가능하게 피스결합된다. 이를 위해 제1커버(21)와 제2커버(22) 및 회전자(10)의 일측에는 다수개의 볼트체결공(24)이 형성되어 있고, 볼트체결공(24)에는 체결볼트(30)가 체결된다.

체결볼트(30)는 장형으로 형성되어 제1커버(21)와 제2커버(22) 및 회전자(10)의 볼트체결공(16,24)을 모두 관통하여 회전자(10)의 양단에 제1커버(21) 및 제2커버(22)를 고정결합시킨다.

회전자(10)는 다수개의 회전자코어(11)와 영구자석(15)이 교번하여 환형으로 배열되어 있다. 회전자코어(11)들의 사이에는 막대형 영구자석(15)이 회전축(1)을 중심으로 스포크형으로 배열되어 있다. 영구자석(15)은 부채꼴 형상의 회전자코어(11)들의 사이에 끼워지고 회전자코어(11)의 티스(11a)에 걸려 반경방향으로의 이동이 저지된다. 회전자코어(11)들에는 볼트체결공(16)이 각각 형성되어 제1커버(21) 및 제2커버(22)에 회전자코어(11)들이 고정결합된다. 이와 같이 각 회전자코어(11)들이 커버(20)에 볼트체결되면 회전자코어(11)들의 사이에 끼워진 영구자석(15)들도 고정지지된다.

도 4를 참조하여 냉매의 흐름을 상세히 설명한다.

제1커버(21)쪽으로 차량의 공조시스템을 순환하는 냉매가 유입된다고 가정하면 제1커버(21)의 냉매출입공(25)을 통해 냉매유로(13)로 냉매가 유입되고, 냉매유로(13)로 유입된 냉매는 제2커버(22)의 냉매출입공(25)을 통과하여 압축기구의 압축공간(도면미도시)으로 흡입된다.

종래와 달리 회전축(1)의 외주면과 회전축 관통공(12)의 내측벽 사이에 상당한 체적을 가진 냉매유로(13)가 형성됨으로써 회전자(10)를 통과하는 냉매의 유량이 현저하게 증가하게 되고, 그로 인해 압축성능 및 모터의 냉각성능을 향상시킬 수 있게 된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10 : 회전자
11 : 회전자코어
11a : 티스
12 : 회전축 관통공
13 : 냉매유로
15 : 영구자석
16 : 볼트체결공
21 : 제1커버
22 : 제2커버
23 : 회전축 결합공
24 : 볼트체결공
25 : 냉매출입공
26 : 지지부
30 : 체결볼트

Claims

전동압축기의 압축기구를 구동시키는 회전축(1);
상기 회전축과의 사이에 냉매가 통과하는 냉매유로(13)가 형성되도록 회전축 관통공(12)이 상기 회전축(1)으로부터 이격되게 형성된 회전자(10); 및
상기 회전자(10) 및 회전축(1)과 일체로 회전가능하게 구비되고, 상기 회전축(1)이 끼워지는 회전축 결합공(23)이 형성되며, 상기 냉매유로(13)를 통과하는 냉매가 출입하는 냉매출입공(25)이 형성된 커버(20);를 포함하되,
상기 커버(20)의 일측에 상기 회전축(1)이 끼워지는 회전축 결합공(23)이 형성되고, 상기 회전축 결합공(23)의 주위로 상기 냉매유로(13)와 연통되는 냉매출입공(25)이 냉매유로(13)의 양단에 연속하여 서로 대응되는 크기로 개구되어 있어 상기 냉매유로(13)를 통과하는 냉매가 상기 냉매출입공(25)을 통해 직선방향으로 통과하면서 냉각이 이루어지는 전동압축기의 모터 냉각구조.
제1항에 있어서, 상기 회전자(10)의 회전축 관통공(12)은,
상기 회전축(1)보다 큰 직경으로 형성된 것을 특징으로 하는 전동압축기의 모터 냉각구조.
삭제
제1항에 있어서, 상기 커버(20)의 냉매출입공(25)은,
상기 회전축(1)의 원주방향을 따라 서로 소정간격을 두고 복수개가 구비되는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 모터 냉각구조.
제4항에 있어서, 상기 커버(20)의 냉매출입공(25)은,
원호형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 전동압축기의 모터 냉각구조.
제1항에 있어서, 상기 커버(20)는,
상기 회전축(1)의 축방향을 따라 회전자의 양단에 각각 구비되는 제1커버(21) 및 제2커버(22);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 모터 냉각구조.
제6항에 있어서, 상기 제1커버(21) 및 제2커버(22)는,
상기 회전자(10)의 양단에 탈착가능하게 피스결합되는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 모터 냉각구조.
제7항에 있어서,
상기 제1커버(21) 및 회전자(10)를 관통하여 제2커버(22)에 볼트결합되는 장형의 체결볼트(30);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 모터 냉각구조.
제1항에 있어서, 상기 회전자(10)는,
다수개의 회전자코어(11)와 영구자석(15)이 교번하여 환형으로 배열된 것을 특징으로 하는 전동압축기의 모터 냉각구조.
제9항에 있어서, 상기 영구자석(15)은,
다수개가 상기 회전축(1)을 중심으로 스포크형으로 배열되는 막대자석인 것을 특징으로 하는 전동압축기의 모터 냉각구조.