KR102170124B1 - 전기적 연결수단을 구비한 전동압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기적 연결수단을 구비한 전동압축기에 관한 것으로서, 본 발명의 일측면에 의하면, 작동유체를 압축시키는 압축기구부; 상기 압축기구부를 구동시키며, 고정자 및 상기 고정자 내측에 회전 가능하게 배치되는 회전자를 포함하는 전동기구부; 상기 전동기구부의 동작을 제어하는 제어부; 상기 전동기구부의 고정자가 내측에 고정되고, 모터 수용공간과 제어부 수용공간을 구획하는 격벽을 포함하는 하우징; 및 상기 격벽을 관통하여, 상기 전동기구부 및 상기 제어부를 전기적으로 연결시키는 복수 개의 통전핀;을 포함하고, 상기 복수 개의 통전핀은 상기 격벽 상에서 상기 고정자의 외경보다 작은 직경을 갖는 원형 영역 내에 배치되는 전동압축기가 제공된다.

Description

전기적 연결수단을 구비한 전동압축기{ELECTRICALLY DRIVEN COMPRESSOR WITH ELECTRIC CONNECTING MEANS}

본 발명은 전기적 연결수단을 구비한 전동압축기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 압축기를 구동하기 위한 모터를 내장한 형태의 압축기에 관한 것이다.

전동압축기는 하우징 내부에 압축 대상물을 압축시키기 위한 압축기구부와, 상기 압축기구부를 구동시키는 전동기구부, 즉 모터를 내장한 형태의 압축기를 지칭한다. 이러한 전동압축기는 외부로부터 내장된 모터를 구동하기 위한 전력을 공급받기 위한 전원 터미널을 구비하게 되며, 상기 전원 터미널은 압축기 하우징 내에 구비되는 제어부와 통전되기 위한 통전핀을 구비하게 된다.

3상 모터를 이용하는 압축기의 경우 상기 통전핀은 3개가 구비되며, 일반적으로는 스테이터 외측에 3개의 통전핀이 나란히 배치된다. 상기 통전핀은 모터 하우징의 외측으로 돌출되도록 배치되어, 제어부에 구비되는 터미널과 연결된다. 따라서, 모터 하우징에는 상기 3개의 통전핀이 관통하는 3개의 관통홀이 나란히 형성되게 된다.

한편, 압축기의 내부 압력은 사용되는 냉매의 종류에 따라서 달라지는데, CO₂와 같은 냉매를 사용하는 경우에는 초임계 영역에서 냉동 사이클이 동작되기 때문에 압축기 내부도 초고압으로 유지되게 된다. 이렇게 초고압 냉매를 이용하는 경우에는 그렇지 않은 경우에 비해서 실링의 중요도가 높아지는데, 상술한 바와 같이 3개의 통전핀이 나란히 배치되면, 상기 관통홀 사이의 영역에 매우 높은 응력이 인가될 우려가 있다.

이러한 높은 응력은 관통홀 주변의 하우징에 변형을 초래하게 되고, 그 결과 냉매가 누설될 위험성이 높아지게 된다.

이를 해소하기 위해서는, 모터 하우징의 재질을 변경하거나 하우징의 두께를 증가시키는 등의 강성 보강이 필요하게 되나, 이는 제작비 및 중량의 증가를 야기하게 되므로 적용이 쉽지 않다.

아울러, 통상적으로는 3개의 관통홀을 개별적으로 형성하는 것이 아니라, 하나의 커다란 관통홀을 형성하고, 여기에 3개의 통전핀이 나란히 고정된 고정 플레이트를 삽입하는 형태로 조립이 이루어지게 된다. 이러한 형태는 압축기 내부의 압력이 높아질수록 조립된 고정 플레이트가 이탈될 가능성도 높기 때문에, 제품의 신뢰성도 낮아지는 문제가 있다.

또한, 스테이터의 측면에 통전핀이 위치하므로 하우징이 원형이 아니라 상기 통전핀이 구비되는 터미널을 수용할 수 있는 불규칙적인 형태를 가져야 하므로, 하우징의 제조가 복잡해지고, 그 크기도 증가하는 문제가 있다.

일본 공개특허공보 특개2003-148343호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 압축기 내부의 압력에 관계없이 충분한 정도로 통전핀 주위를 실링할 수 있는 전동압축기를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

본 발명은 또한, 종래에 비해서 하우징의 크기를 축소할 수 있는 전동압축기를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 작동유체를 압축시키는 압축기구부; 상기 압축기구부를 구동시키며, 고정자 및 상기 고정자 내측에 회전 가능하게 배치되는 회전자를 포함하는 전동기구부; 상기 전동기구부의 동작을 제어하는 제어부; 상기 전동기구부의 고정자가 내측에 고정되고, 모터 수용공간과 제어부 수용공간을 구획하는 격벽을 포함하는 하우징; 및 상기 격벽을 관통하여, 상기 전동기구부 및 상기 제어부를 전기적으로 연결시키는 복수 개의 통전핀;을 포함하고, 상기 복수 개의 통전핀은 상기 격벽 상에서 상기 고정자의 외경보다 작은 직경을 갖는 원형 영역 내에 배치되는 전동압축기가 제공된다.

여기서, 상기 격벽의 모터 수용공간측 표면에는 상기 회전자와 결합되는 회전축을 수용하기 위한 보스부가 형성되고, 상기 원형 영역은 상기 보스부의 외경보다는 크게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 복수 개의 통전핀은 원주 상으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 통전핀의 개수를 n이라 할 때, 상기 원형 영역을 360/n°간격으로 n개의 영역으로 구획하고, 각각의 구획된 영역마다 하나의 통전핀이 배치될 수 있다. 가령, 통전핀이 3개인 경우, 원형 영역은 중심각이 120°인 3개의 부채꼴 영역으로 구획될 수 있고, 각각의 부채꼴 영역마다 하나씩의 통전핀이 배치되도록 할 수 있다.

또한, 상기 원형 영역의 중심을 지나는 직선에 의해 상기 원형 영역은 두 개의 반원 영역으로 구획되고, 상기 직선의 위치에 관계없어 각각 하나의 통전핀이 배치될 수 있다. 즉, 상기 직선에 의해 두 개의 반원 영역이 형성되는 바, 하나의 반원 영역 내에 모든 통전핀을 배치하는 것이 아니라, 적어도 하나의 통전핀은 다른 반운 영역 내에 배치되도록 할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 측면들에 의하면, 하우징에 구비되는 격벽 상에서 통전핀을 적정 간격을 갖도록 자유롭게 배치될 수 있으므로 고압의 냉매를 사용하는 경우에도 하우징의 변형에 따른 냉매의 누설을 최소화할 수 있다.

또한, 통전핀이 고정자의 측면이 아니라 일측 단부면에 배치되므로 하우징의 크기를 줄이고 그 형태를 단순화할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 전동압축기의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예 중 고정자 조립체를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 고정자 조립체를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 실시예 중 하우징의 상부면을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 1에 도시된 실시예 중 고정 플레이트와 격벽의 결합 상태를 도시한 부분 확대도이다.
도 6은 도 1에 도시된 실시예 중 커버를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 커버와 고정자의 결합 상태를 도시한 부분 확대도이다.
도 8은 도 1에 도시된 실시예 중 통전 수단을 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 통전 수단이 장착된 상태를 도시한 평면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 통전 수단의 변형예를 도시한 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 통전 수단과 코일의 전기적 연결 상태를 도시한 부분 확대도이다.
도 12는 도 11에 도시된 통전 수단이 장착된 상태를 도시한 평면도이다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전동압축기의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전동압축기의 제1 실시예(100)가 도시되어 있다. 상기 제1 실시예(100)는 후술할 압축기구부를 수용하는 메인 하우징(110)과, 구동수단으로서의 모터를 수용하는 모터 하우징(120)을 포함한다. 그리고, 상기 모터 하우징(120)의 우측 단부에는 상기 모터에 공급되는 전력을 제어하기 위한 제어부(미도시)가 수용되기 위한 제어부 수용공간(121)이 형성되고, 상기 수용공간(121)을 덮기 위한 제어부 커버(122)가 상기 모터 하우징(120)의 단부에 체결된다.

상기 메인 하우징(110)은 그 내부에 고정 스크롤(130)과 선회 스크롤(132)을 포함하는 압축기구부가 수용된다. 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤은 종래부터 알려진 형태를 채용할 수 있으므로, 그 구체적인 형태 및 작동원리에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 압축기구부는 반드시 도시된 것에 한하지 않으며, 모터에 의해 구동될 수 있는 임의의 구조 및 형태를 갖는 기구부가 상기 압축기구부로서 사용될 수 있음은 물론이다.

상기 선회 스크롤(132)은 고정 프레임(134) 상에 지지된 상태에서 고정 스크롤(130)에 대해 선회 운동을 하도록 배치되며, 상기 고정 프레임(134)에는 회전축(136)이 회전가능하게 설치된다. 상기 회전축(136)은 상기 선회 스크롤을 편심 회전시키도록 선회 스크롤(132)과 연결된다.

그리고, 상기 메인 하우징(110)의 좌측 단부 부근에는 토출 포트(112)가 형성되고, 상기 토출 포트(112)는 상기 고정 스크롤(130)에 형성되는 토출홀(130a)과 연통되어 압축된 냉매를 압축기 외부로 토출시키게 된다. 여기서, 상기 토출 포트(112)는 도 1을 기준으로 상하로 연장되는 파이프 형태를 갖도록 형성되고, 그 하부에는 냉매와 함께 토출되는 오일을 포집하여 일시적으로 저장하는 오일 저장조(114)가 형성된다. 상기 오일 저장조(114)는 오일 유로(116)에 의해 상기 실시예의 내부 공간 중 저압공간(흡입공간)과 연통되어, 포집된 오일을 하우징 내부로 리턴시키게 된다.

상기 모터 하우징(120)은 상기 메인 하우징(110)과는 별개로 형성되며, 도시되지 않은 임의의 수단에 의해 일체로 체결된다. 경우에 따라서, 상기 모터 하우징과 메인 하우징이 일체로 형성되는 예도 고려할 수 있다.

상기 모터 하우징(120)의 내부에는 고정자(140)가 모터 하우징(120)의 내벽에 열간압입 방식에 의해 고정되어 있다. 물론, 열간압입이 아닌 임의의 다른 방식에 의해 고정자가 고정될 수 있다. 상기 고정자(140)는 얇은 박판형태를 갖는 전기 강판이 적층된 형태의 코어(142) 및 상기 코어(142)에 감긴 코일(144)을 구비한다. 상기 코일(144)은 그 양단부가 상기 코어(142)의 표면으로부터 돌출되도록 형성되며, 상기 돌출된 부분은 코어 엔드(144a)로 지칭될 수 있다.

상기 고정자(140)의 중앙에는 회전자(150)가 배치된다. 상기 회전자(150)의 외주면은 상기 고정자(140)의 내주면과 소정 간극을 두고 이격되도록 배치되며, 회전자(150)의 중앙에는 상술한 회전축(136)이 삽입 고정되어 있다. 따라서, 상기 회전자(150)와 상기 회전축(136)은 일체로 회전하게 된다. 그리고, 상기 회전축(136)의 우측 단부(도 1 기준)는 상기 모터 하우징(120)의 격벽(146)에 형성되는 보스부(148)에 저널 베어링(149)을 개재하여 설치된다. 즉, 상기 보스부(148)의 내벽에 저널 베어링(149)이 위치하고, 상기 저널 베어링(149)의 내측에는 상기 회전축(136)의 엔드부(136a)가 삽입되어, 상기 회전축이 상기 보스부 내에 회전 가능하게 지지되도록 한다.

도시된 실시예에서, 상기 모터 하우징에 수용되는 모터는 3상 전원을 이용하는 3상 모터의 형태를 가지며, 이로 인해서 3상에 대응되는 코일이 상기 코어에 각각 감기게 된다. 상기 코일에 전류를 인가하여 의도된 회전속도를 갖도록 회전자가 회전되도록 제어하는 제어부(미도시)가 상기 모터 하우징(120)의 제어부 수용공간(121)에 수용된다. 상기 제어부는 통상적으로 인버터 회로가 내장된 PCB 기판의 형태를 갖게 되고, 상기 PCB 기판 중 인버터 회로는 상기 코일과 전기적으로 연결되어야 한다.

이를 위한 통전핀(160)이 상기 고정자 측에 구비된다. 구체적으로, 3상 코일과 각각 연결되도록 3개의 통전핀(160)이 구비되고, 각각의 통전핀은 상기 코일과 상기 PCB 기판에 각각 전기적으로 연결되어야 한다.

여기서, 상술한 격벽(146)은 상기 모터 하우징의 모터 수용공간과 상기 제어부 수용공간(121)을 구획하도록 형성되어 있으므로, 상기 각각의 통전핀(160)이 상기 모터 수용공간으로부터 제어부 수용공간 내로 진입할 수 있도록 하기 위한 통전공(146a)이 상기 격벽(146)에 형성된다. 즉, 상기 통전핀(160)은 고정자(140)의 반경 방향 내측에서 상기 격벽을 통과하여 제어부와 연결되므로, 상기 모터 하우징(120)의 내경이 상기 고정자 코어(142)의 외경과 실질적으로 동일하도록 형성하는 것이 가능해진다. 이는 종래의 모터 하우징이 고정자의 반경방향 외측에 통전핀을 배치하는 점과는 다른 것으로서, 이로 인해서 모터 하우징의 직경을 감소시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 고정자의 코일 엔드의 상부면(도 1 기준으로는 우측단부면)을 덮는 커버(170)가 추가적으로 배치되고, 상기 커버(170)에는 상기 코일(144)과 상기 통전핀(160)을 전기적으로 연결하는 터미널(180), 상기 통전핀(160)이 고정되는 고정 플레이트(190) 및 상기 고정 플레이트(190)와 격벽(146) 사이에 배치되는 가스켓(200)이 각각 배치된다. 이하, 각각의 구성요소에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 고정 플레이트(190)는 대략 삼각형의 형태를 갖고 있으며, 그 중앙부에는 상기 모터 하우징(120)의 보스부(148)가 통과되는 제1 보스 삽입공(191)이 형성된다. 상기 제1 보스 삽입공(191)은 상기 보스부(148)의 형상과 대응되도록 대략 원형을 갖도록 형성된다. 상기 고정 플레이트(190)의 표면에는 3개의 상기 통전핀(160)이 대략 정삼각형의 꼭지점에 위치하도록 배치되며, 각각의 통전핀(160)들의 사이에는 볼트 삽입공(192) 및 가이드 핀 삽입공(194)이 형성된다.

상기 볼트 삽입공(192)은 후술할 체결볼트가 통과하기 위한 것으로서, 대략 원형 단면을 갖도록 형성되고, 상기 가이드 핀 삽입공(194)은 후술할 가스켓이 전동압축기 조립 과정에서 상기 고정 플레이트(190)에 체결된 상태를 유지하도록 하는 가이드 핀(196)이 삽입 및 고정되도록 하기 위한 것이다. 그리고, 상기 각각의 통전핀(160)은 상기 고정 플레이트의 내측을 관통하도록 삽입되고, 삽입된 통전핀(160)이 이탈되지 않도록 하는 실링부(197)가 포함된다. 상기 실링부(197)는 실리콘 등과 같은 유연성 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 볼트에 의해 상기 고정 플레이트(190)가 상기 격벽(146)에 대해 눌려지는 경우에, 상기 격벽(146)에 형성되는 통전공(146a)의 내측으로 밀려 들어가게 된다(도 1 참조). 이를 통해서, 상기 고정 플레이트와 상기 통전핀이 직접 접촉하는 것을 방지하여, 통전핀에 대해서 상기 고정 플레이트가 절연된 상태를 유지할 수 있도록 한다. 경우에 따라서는, 이러한 절연성을 높이기 위해서 상기 고정 플레이트를 합성수지재로 형성하는 예도 고려할 수 있다.

한편, 상기 가스켓(200)은 상기 고정 플레이트(190)의 상부면(도 2 및 3 기준)에 위치하게 된다. 구체적으로, 상기 가스켓(200)은 상기 통전핀(160)이 통과하는 통전핀 삽입공(202) 및 상기 볼트가 삽입되는 볼트 삽입공(204) 그리고 상기 가이드 핀(196)이 삽입되어 고정되는 가이드 핀 삽입공(206)이 각각 형성된다. 아울러, 상기 가스켓(200)의 중앙에는 상기 보스부(148)가 삽입되기 위한 제3 보스 삽입공(208)이 형성되어 있다.

상기 볼트 삽입공(204)은 상기 고정 플레이트(190)에 형성되는 볼트 삽입공(192)과 정렬되도록 배치되어, 고정 수단으로서 기능하는 볼트가 하우징의 격벽(146)에 체결될 수 있도록 한다. 그리고, 상기 가이드 핀 삽입공(206)은 상기 고정 플레이트에 삽입되는 가이드 핀과 대응되는 위치에 형성되지만, 그 형상은 대략 삼각형의 형태를 갖도록 형성된다. 여기서, 상기 볼트 삽입공의 내경은 삽입되는 볼트의 외경보다 약간 크게 형성되어 볼트가 자유롭게 삽입될 수 있도록 형성되는 반면에, 상기 가이드 핀 삽입공(206)은 상기 가이드 핀에 비해서 작게 형성되어, 가이드 핀이 삽입되면 가이드 핀에 의해 상기 가스켓(200)이 고정 플레이트(190)에 대해서 고정된 상태를 유지하도록 한다.

여기서, 상기 3개의 통전핀(160)은 상술한 바와 같이 대략 정삼각형의 형태를 갖도록 배치된다. 즉, 상기 3개의 통전핀(160)은 상기 회전자의 중심(O)을 기준으로 하여 원주상에서 대략 120도의 등간격을 갖도록 배치된다. 그리고, 상기 3개의 통전핀이 배치된 3개의 점에 의해 형성되는 원(C)은 상기 고정자 코어의 외경보다는 작고, 상기 가스켓(200)에 형성되는 상기 제3 보스 삽입공(208)의 내경보다는 크다.

여기서, 상기 고정자 코어의 외경과 상기 제3 보스 삽입공에 의해 정의되는 링 형태의 영역을 가용 영역이라 칭할 수 있다. 상기 가용 영역은 상기 3개의 통전핀(160)이 배치될 수 있는 공간으로서 정의되며, 도시된 실시예에서 상기 3개의 통전핀은 상술한 바와 같이 상기 가용 영역 내에서 120도 간격으로 균일하게 배치되어 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 가용 영역 중 임의의 위치에 배치될 수 있음을 물론이다.

가령, 상기 3개의 통전핀은 상기 가용 영역 내에서 불균일하게 배치될 수도 있고, 상기 가용 영역 중 한쪽에 치우쳐서 배치될 수도 있다. 아울러, 상기 3개의 통전핀은 회전축 중심으로부터 서로 다른 거리에 배치될 수도 있다.

그리고, 상기 실시예에서는 3개의 통전핀이 구비되어 있으나, 사용되는 교류 전원에 따라서는 다른 수의 통전핀이 구비될 수 있다. 예를 들어, 5상 전원이 사용되는 경우라면, 상기 통전핀 사이의 간격을 360/5=72도로 설정할 수 있다.

이렇게, 상기 복수 개의 통전핀을 상기 가용 영역 내에 배치함으로써, 상기 모터 하우징의 형상을 원형으로 유지하는 것이 가능하다. 종래의 경우, 상기 통전핀들이 고정자의 측면에 배치되어 있어, 모터 하우징에도 상기 통전핀이 수용되기 위한 별도의 공간부를 형성할 필요가 있고, 이에 따라 모터 하우징의 형상이 복잡해지게 된다. 이는 모터 하우징의 가공을 어렵게 하는 원인이 되지만, 상기 실시예에 있어서는, 모터 하우징을 원형으로 유지할 수 있어, 모터 하우징의 제조 공정을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라, 모터 하우징이 차지하는 부피도 축소할 수 있게 된다.

도 4를 참조하면, 상기 모터 하우징의 일측에 형성되는 제어부 수납공간(121)이 도시되어 있다. 상기 제어부 수납공간(121)은 격벽(146)에 의해서 모터 수납공간과 구획되며, 상기 격벽에는 상술한 통전핀이 관통되어 삽입되기 위한 통전공(146a)이 형성되어 있다. 도시되지 않았으나, 상기 제어부는 전력 반도체 등과 같은 소자로 구성되는 인버터 회로가 구현된 PCB 기판을 포함할 수 있고, 상기 PCB 기판에는 상기 통전공을 통과한 통전핀과 전기적으로 접속되기 위한 단자가 구비될 수 있다. 상기 단자는 임의의 탄성 수단을 가져서 돌출된 통전핀과의 전기적 접속이 안정적으로 유지되게 할 수 있다.

도 5를 참조하면, 상기 커버 및 고정 플레이트가 격벽에 대해 고정되는 형태가 도시되어 있다. 상기 고정 플레이트(190)는 상기 통전핀(160)이 고정된 상태로 후술할 커버에 삽입되어 고정된다. 그리고, 상기 커버는 상기 고정자 코어에 고정된다. 상기 커버와 고정 플레이트는 상술한 고정 볼트(210)에 의해 상기 격벽(146)에 고정된다. 상기 고정 볼트(210)는 상기 격벽(146)에 삽입되어 고정되는 나사산부(212)와 상기 나사산부(212)와 일체로 형성되는 헤드(214)를 갖는다.

도시된 바와 같이, 상기 헤드(214)는 상기 모터 하우징의 모터 수용공간의 내측에 배치되어 있다. 즉, 상기 헤드(2140는 상기 모터 하우징의 내측면에서 접근 가능하도록 배치된다. 따라서, 상기 고정 볼트(210)를 체결하기 위해서는, 상기 모터 하우징의 내측 공간으로 드라이버 등의 공구를 삽입하여 체결하게 된다. 상기 고정 볼트(210)는 상기 고정 플레이트를 격벽에 대해서 강하게 누르는 동시에 상기 가스켓이 격벽 및 고정 플레이트의 사이에서 압착되도록 한다. 이를 통해서, 상기 통전공(146a)을 통한 누설을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 고정 볼트의 헤드가 위치하는 곳은 모터 하우징의 외부 및 상기 제어부 수용공간에 비해서 고압으로 유지되는 곳으로서, 사용되는 냉매의 압력이 높을 수록 외부와의 압력차는 더욱 커지게 된다. 이로 인해서, 모터 하우징 내의 압력이 상기 고정 플레이트 및 가스켓에 작용하여, 누설 방지 성능을 더욱 향상시키게 된다.

상기 고정 플레이트(190)는 커버(170)에 삽입되어 고정된다. 도 6 및 7을 참조하면, 상기 커버(170)는 상기 고정자의 코어보다 약간 작은 내경을 갖는 원형의 형태를 갖도록 형성되며, 상기 고정자 코어의 일측 단부에 설치되는 보빈(147)의 상측에서 고정된다. 구체적으로, 상기 보빈(147)은 외벽과 내벽 사이에 상기 코일 엔드(144a)가 삽입되는 공간부를 가지며, 상기 내벽에 오목부(147a)를 갖는다. 상기 오목부(147a)는 상기 보빈(147)의 내벽의 내측면을 따라서 복수 개가 형성되고, 상기 커버(170)의 저면에는 상기 오목부(147a)에 삽입 고정되는 후크부(171)가 형성된다.

상기 후크부(171)는 상기 회전축(136)의 길이 방향을 따라서 연장되고, 그 단부에 쐐기 형태의 후크(172)가 형성된다. 상기 후크(172)는 상기 오목부(147a)의 내부에 탄성적으로 삽입되어, 조립 과정에서 상기 커버(170)가 고정자에 대해서 고정된 상태를 유지할 수 있도록 한다.

상기 커버(170)의 상부면에는 복수 개의 공간이 구획되어 있다. 중앙부에는 상술한 보스부(148)가 삽입되는 제2 보스 삽입공(173)이 원형으로 형성되고, 상기 제2 보스 삽입공(173)을 중심으로 하여 3개의 통전핀 지지부(174)가 형성된다. 상기 통전핀 지지부(174)는 대략 원형 단면을 갖도록 오목하게 형성되며, 상기 통전핀의 일측 단부가 상기 통전핀 지지부(174) 내에 수용되어 고정된다.

상기 3개의 통전핀 지지부(174) 사이에는 가이드 핀 지지부(175)와 볼트 삽입공(176)이 각각 배치된다. 상기 가이드 핀 지지부(175)도 그 크기에서 차이가 있으나, 상기 통전핀 지지부와 유사하게 원형 단면을 갖도록 오목하게 형성된다. 상기 가이드 핀 지지부(175)의 내부에는 상술한 가이드 핀이 삽입되어 지지되게 된다. 그리고, 상기 볼트 체결공(176)은 상기 고정 볼트의 헤드(214) 보다 크게 형성되어, 고정 볼트가 완전하게 통과할 수 있도록 한다. 이로 인해서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 고정 볼트는 체결된 상태에서 상기 커버와는 접촉하지 않도록 배치되고, 커버가 아닌 고정 플레이트를 누르게 된다.

상기 각각의 통전핀 지지부(174)의 반경 방향 외측으로 터미널 삽입부(177)가 각각 형성된다. 상기 터미널 삽입부(177)는 상기 커버(170)의 표면에 형성되는 격벽(178)에 의해 정의된다. 상기 터미널 삽입부(177)는 후술할 터미널이 삽입될 수 있도록, 터미널의 외형이 수용될 수 있는 형상을 갖는다. 구체적으로, 상기 터미널 삽입부(177)는 대략 원호 형태를 갖도록 상기 커버의 외주부를 따라서 소정 각도에 걸쳐서 배치되고, 대략 중앙부에서 상기 통전핀 지지부(174)와 연결된다.

상기 터미널 삽입부(177)를 구획하는 격벽(178)에 있어서, 상기 터미널 삽입부(177)의 양단부에 대응되는 부분에는 코일 고정홈(178a)이 형성된다. 상기 코일 고정홈(178a)은 상기 각각의 터미널 삽입부(177)들 사이에 배치되는 코일 인출공(179)을 통해서 커버 상측으로 인출된 코일이 삽입되어 고정될 수 있도록 형성된다. 따라서, 하나의 터미널 삽입부(177)의 양단에 각각 하나씩의 코일 고정홈이 형성되고, 상기 각각의 코일 고정홈에는 임의의 상에 해당하는 코일의 일측 단부와 이웃한 다른 상에 해당되는 코일의 일측 단부가 각각 삽입되게 된다.

한편, 상기 커버(170)의 외주면에는 복수 개의 돌기부(170a)들이 방사상으로 형성되며, 상기 돌기부(170a)들은 상기 보빈(147)의 상부면과 접하여, 커버(170)가 보빈(147)의 상측에 위치하도록 지지하게 된다.

도 8을 참조하면, 상기 터미널(180)이 도시되어 있다. 상기 터미널(180)은 대략 원호 형태로 연장되는 버스바(184) 및 상기 버스바(184)의 중앙부에서 내측으로 돌출되도록 형성되는 통전핀 압입부(182)를 포함한다. 상기 통전핀 압입부(182)에는 상기 통전핀(160)이 압입되어 고정되도록 하는 슬리브(182a)가 형성된다. 상기 슬리브(182a)의 내경은 상기 통전핀(160)의 외경보다 작게 형성되어, 통전핀이 일단 삽입되면 용이하게 이탈되지 않도록 한다. 상기 버스바(184)는 얇은 판재 형상을 가지며, 도 8에서는 일직선의 양단부가 경사지게 꺽인 형태를 갖도록 형성되어 있다.

상기 버스바(184)의 양단에는 대략 'U'자 형태를 갖는 코킹부(186)가 형성된다. 상기 코킹부(186)는 상기 코일의 단부와 전기적으로 연결되기 위한 부분으로서, 코일의 단부를 상기 코킹부 내에 거치한 상태에서 별도의 공구 등을 이용하여 상기 코킹부를 변형시켜 상기 코일이 터미널과 고정된 상태를 유지하도록 한다. 상기 터미널은 알루미늄 또는 구리와 같은 전도성 금속 박판으로 형성될 수 있고, 이를 통해서 상기 코킹부를 용이하게 변형시킬 수 있게 된다.

도 9는 상기 터미널(180)이 배치된 상태를 도시한 평면도로서, 3상 전동기의 경우 각 상마다 하나의 터미널, 즉 3개의 터미널을 필요로 하게 된다. 도시된 바와 같이, 가령 U 상에 해당되는 코일의 일측 단부가 도 9 중 좌측 하부에 위치하는 터미널의 일측 단부에 연결되고, W 상의 코일의 일측 단부가 터미널의 타측 단부에 연결될 수 있다. 마찬가지로, 우측 하단에 위치한 터미널의 경우 V 상과 U 상의 코일과 각각 연결될 수 있다. 그리고, 3개의 터미널은 하나의 원주 상에 배치되어 있어 반경 방향으로는 서로 중첩되지 않도록 배치된다. 또한, 버스바의 단부는 이웃한 다른 터미널의 버스바와 이격되도록 배치되어 있다. 다만, 상기 연결방식은 예시적인 것으로서 코일의 권선 방식에 따라서 다른 형태로도 연결될 수 있음은 물론이다.

도시된 바와 같이, 상기 각각의 코일의 단부의 직상방에 터미널이 위치하므로, 코일 엔드로부터 터미널의 코킹부 사이의 거리를 최소화할 수 있게 된다. 이로 인해서, 코일의 인출선의 길이를 줄일 수 있게 되므로, 모터 하우징 내부를 부품 배치를 단순화할 수 있고, 내구성도 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 터미널에 구비되는 두 개의 코킹부에 코일의 단부가 각각 연결된 상태에서, 상기 터미널 삽입부(177)의 내부에는 실리콘 등과 같은 절연재로 충전된다. 이렇게 충전되는 절연재는 상기 터미널과 코일을 외부로부터 전기적으로 절연할 뿐만 아니라, 금속재인 터미널과 코일의 단부가 냉매와 접촉하는 것을 차단하여, 부식이 일어나지 않도혹 하는 역할도 겸하게 된다.

이제 상기 실시예의 작동에 대해서 설명하도록 한다. 다만, 이하의 설명에 있어서, 상기 압축기구부 및 모터는 종래에 존재하는 임의의 것을 채용할 수 있으므로 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.

우선, 상기 실시예의 조립 방법에 대해서 설명한다. 상기 메인 하우징의 조립은 종래의 방식에 의거하여 조립할 수 있으며, 상기 모터 하우징의 경우 우선 복수 매의 전기강판을 적층하여 고정자 코어를 형성한다. 그리고, 상기 고정자 코어의 양단부에 보빈을 장착한 후 3상의 코일을 권선한다.

그 후, 상기 보빈에 상기 커버(170)를 장착한다. 구체적으로, 상술한 바와 같이 보빈의 내부에 형성되는 오목부(147a)에 커버(170)의 후크부(172)가 결합되도록 하여 보빈의 상측에 커버(170)가 고정되도록 한다. 이어서, 코일의 양단부를 상기 커버(170)의 코일 인출공(179)을 통해 커버 상측으로 인출시킨 후, 터미널의 양단부에 코킹하여 고정한다.

터미널과 코일의 연결이 완료되면, 터미널을 터미널 삽입부(177)에 삽입한 상태에서 실리콘을 충전시켜 터미널과 코일의 절연 및 고정을 완료한다.

그 후, 복수 개의 통전핀을 상기 터미널의 통전핀 지지부(174) 내에 압입하여 고정하고, 유사한 방식으로 상기 가이드 핀(196)을 상기 가이드 핀 지지부(175)에 삽입하여 고정한다. 이어서, 상기 고정 플레이트(190)를 상기 통전핀과 가이드 핀이 관통되도록 배치한 후, 통전핀과 고정 플레이트(180)의 틈새에 상기 실링부(197)를 형성한다. 또한, 상기 가스켓(200)을 상기 가이드 핀에 의해 고정되도록 끼우면, 고정자 조립체의 조립이 완료되게 된다.

이렇게 고정자 조립체에 통전핀이 고정된 상태에서 상기 고정자 조립체를 상기 모터 하우징의 내부에 열간압입법에 의해 고정한다. 고정자 조립체의 열간압입이 완료되면, 상기 고정 볼트를 이용하여, 상기 고정 플레이트(190)를 상기 격벽(146)에 대해 고정한다. 여기서, 상기 고정 플레이트(190)는 상기 커버(170)에 대해서 완전히 고정된 상태는 아니기 때문에, 고정 볼트가 조여지면서 상기 고정 플레이트가 커버로부터 소정 간격만큼 이격될 수 있다. 이를 통해서, 고정자 조립체가 열간압입방식에 의해 모터 하우징의 내부에 고정된 후에도, 열간압입된 고정자의 위치 어긋남 없이 고정 플레이트의 격벽에 대한 체결작업을 수행할 수 있게 된다.

이러한 고정 플레이트의 체결 작업이 완료되면, 상기 3개의 통전핀이 상기 제어부 수용공간으로 돌출된 상태로 고정된다. 여기서, 상술한 PCB 기판을 포함하는 제어부를 상기 제어부 수용공간에 내장한 후 제어부 커버(122)를 모터 하우징에 체결한다.

그 후, 회전자를 상기 고정자 코어의 내측에 장착한다. 이때, 상기 회전자와 고정되는 회전축의 일측 단부는 상기 보스부(148)에 의해 지지되게 된다. 여기서, 상기 보스부(148)는 상술한 커버(170)의 제2 보스 삽입공(173)의 내부에 삽입된다. 마찬가지로, 상기 보스부(148)는 상기 고정 플레이트(190) 및 상기 가스켓의 중앙을 관통하여 회전축을 향하여 돌출한다.

이로 인해서, 상기 회전축(136)은 상기 보스부(148)가 상기 고정 플레이트(190) 보다 우측(도 1 기준)에 위치하는 경우에 비해서 그 길이를 줄일 수 있게 된다. 또한, 상기 모터 하우징의 회전축의 축방향에 따른 길이도 상기 보스부(148)가 상기 고정 플레이트(190) 보다 우측(도 1 기준)에 위치하는 경우에 비해서 작아질 수 있다. 도 1에서, 상기 회전축은 상기 보스부(148)의 내측에서 슬라이드 베어링에 의해 지지되고 있다.

구체적으로, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 보스부(148)는 상기 제1 내지 제3 보스 삽입공의 내부를 관통하도록 배치된다. 만일, 상기 보스부가 상기 가스켓(200) 보다도 우측(도 1 기준)에 위치하는 경우, 상기 회전축(136)의 단부가 상기 제1 내지 제3 보스 삽입공을 통과하여 보스부 내에 삽입되어야 하며, 이 경우 회전축의 길이가 길어지는 것을 피할 수 없게 된다.

이렇게 회전축의 길이가 늘어나면, 회전자의 하우징에 대한 센터링 작업이 어려워지고, 변형에 대한 강성도 약해지게 된다.

그러나, 상기 실시예에서는 상기 보스부가 상기 제1 내지 제3 보스 삽입공을 관통하여 하우징 내부로 인입되어 있으므로, 그만큼 회전축의 길이를 줄일 수 있게 된다. 아울러, 상기 제1 내지 제3 보스 삽입공 내에 보스부가 삽입됨으로써, 상기 고정 플레이트, 커버 및 가스켓을 추가적으로 지지하여 구조적 안정성을 높이고, 조립과정 중에 이들의 위치 어긋남도 최소화할 수 있게 된다.

한편, 상기 모터 하우징의 내부 공간은 흡입된 냉매가 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤에 의해 정의되는 압축실로 유입되기 전이 일시적으로 머무는 저압 공간으로서 기능하게 된다. 다만, 저압 공간의 의미는 압축이 완료된 후의 냉매에 비해서 상대적으로 낮음을 의미하는 것으로서, 저압 공간 내의 냉매 압력은 대기압에 비해 높을 수 있다. 특히, CO₂와 같은 초임계 사이클에 사용되는 냉매는 저압 공간에서도 대기압에 비해서 매우 높은 수준으로 유지된다.

반면에, 상기 제어부 수용공간은 대기압과 유사한 수준의 압력을 갖게 된다. 따라서, 정상적인 상황이라면, 상기 모터 하우징 내부에 머무는 냉매 및 오일은 상기 제어부 수용공간 측으로 누설되는 경향을 갖게 된다. 그러나, 상기 실시예에서는 상기 누설의 통로가 되는 통전공(146a)을 상기 고정 플레이트(190)가 덮고 있다. 특히, 상기 고정 플레이트(190)는 저압 공간에 위치하므로 냉매에 의한 압력을 받게 되는데, 압력이 가해지는 방향은 도 1을 기준으로 좌에서 우측 방향이 된다.

이로 인해서, 상기 고정 플레이트는 상기 격벽을 향하여 강하게 눌리게 되고, 이는 상기 통전공을 밀폐시키는 현상을 야기하게 된다. 아울러, 상기 고정 볼트도 상기 고정 플레이트를 격벽 측으로 누르고 있기 때문에, 실링 성능은 더욱 배가되게 된다.

더군다나, 상기 3개의 통전핀이 원주상을 따라 균일하게 배치되어 있기 때문에, 통전공 사이에 충분한 거리가 확보될 수 있다. 이로 인해서, 종래에 3개의 통전공이 인접하여 위치하던 것에 비해서 압력에 의한 변형 가능성을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 3개의 통전핀이 모두 고정자의 외경 보다 작은 영역 내에 위치하므로, 통전핀으로 인한 모터 하우징의 크기 및 형상이 변경되는 것을 최소화할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 반드시 상기 실시예와 같이 한정되어 실시되는 것은 아니며, 다양한 형태로 변경되어 사용될 수 있음은 물론이다. 가령, 상기 터미널도 반드시 도시된 형태에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 변경될 수 있다.

도 10은 상기 터미널의 변형예를 도시한 것으로서, 상기 변형예(280)는 통전핀(160)이 삽입되는 통전핀 압입부(282) 및 상기 통전핀 압입부(282)로부터 하향으로 연장되는 슬리브(284)를 포함한다. 그리고, 상기 통전핀 압입부(282)의 양측에 각각 제1 내지 제3 버스바(285, 286, 287)가 배치된다. 여기서, 제1 버스바(285)는 상기 통전핀 압입부(282)의 일측(도 10 기준 시계방향)에 위치하고, 제2 및 제3 버스바(286, 287(는 타측에 위치한다. 그리고, 상기 제1 및 제2 버스바(285, 286)의 사이에는 제1 단턱부(288)가, 상기 제2 및 제3 버스바(285, 286)의 사이에는 제2 단턱부(289)가 위치한다. 이로 인해서, 상기 제1 버스바는 반경 방향으로 가장 내측에 위치하고, 순차적으로 제2 및 제3 버스바가 반경 방향 외측에 위치하게 된다.

아울러, 각각의 버스바들은 상기 고정자의 외형과 유사하게, 즉 고정자의 둘레를 따라서 원호 형태를 갖도록 연장되는 형태를 갖는다.

그리고, 상기 변형예에서는 앞선 실시예와 같이 총 3개의 터미널이 배치되며, 상기 각각의 터미널에 포함되는 도시된 바와 같이 반경 방향으로 서로 중첩되도록 배치된다. 즉, 상기 제1 단턱부(288)와 제2 단턱부(289)에 의해 형성된 공간에 다른 터미널의 버스부가 배치되어 상기 구간에서는 서로 다른 터미널에 포함되는 두 개의 버스바가 서로 반경 방향으로 중첩되게 배치된다.

또한, 상기 제1 내지 제3 버스바에는 총 4개의 코일 고정부(290)가 형성된다. 상기 코일 고정부(290)는 두 개의 코일이 끼워져 고정될 수 있도록 복수 개의 티쓰부를 갖도록 형성된다.

도 11을 참조하면, 상기 코일 고정부(290)는 코일(144)의 양단부가 각각 상기 티쓰부 사이에 끼워져서 고정되도록 하는 역할을 가지며, 상기 도 8에 도시된 예에서의 코킹부와 유사한 역할을 하게 된다. 그리고, 상기 코일과 접하는 커버(270)의 일부에도 코일이 정위치에 위치하도록 하는 코일 가이드 부(278)가 형성된다.

도 12를 참조하면, 상기 커버(270)는 전체적으로는 상기 도 6에 도시된 커버와 유사한 형태를 가지지만, 상기 제1 내지 제3 버스바를 수용하기 위한 버스바 수용부(272)가 격벽에 의해 구획되어, 상기 커버(270)의 외주부와 인접하여 배치된다. 즉, 상기 버스바 수용부(272)는 상기 커버의 외주측과 인접하여 배치되는 좁은 홈의 형태를 갖도록 형성되고, 상기 격벽과 상기 커버의 외주부가 상기 홈을 정의하도록 형성된다. 여기서, 상기 홈은 상기 버스바의 형태에 대응되도록 대략 원호형의 형태를 갖도록 형성된다.

상기 버스바 수용부(272) 내에는 소정 간격을 두고 스토퍼(273)가 형성되는데, 구체적으로, 상기 스토퍼(273)는 부채꼴의 원호 형태를 갖도록 형성되고, 원주 방향을 따라 양측 단부가 각각 하나의 버스바와 접촉 또는 대향하도록 배치된다. 이로 인해서, 상기 스토퍼(273)는 상기 제1 또는 제2 단턱부(288, 289) 중 어느 하나와 접하여 터미널이 정위치에 놓이도록 할 뿐만 아니라, 이웃한 버스바들이 서로 접촉하지 않도록 분리시키는 역할도 겸하게 된다.

그리고, 상기 버스바 수용부의 반경 방향 내측에 3개의 통전핀 지지부(274)가 배치되고, 상기 통전핀 지지부(274)의 내부에 상기 터미널의 통전핀 압입부(282)가 위치한다. 또한, 상기 각각의 통전핀 지지부(274)의 사이에는 상기 도 8에 도시된 커버와 동일하게 가이드 핀 지지부(275)와 볼트 삽입공(276)이 각각 배치된다. 아울러, 상기 커버(270)의 외주부에는 방사상으로 상기 코일 가이드부(278)가 배치된다.

상기와 같은 터미널의 경우, 좌우로 분산된 버스바에 복수 개소에 걸쳐서 코일이 연결되므로 코일엔드로부터의 인출선의 길이를 더욱 짧게 할 수 있을 뿐만 아니라, 하우징과 코일이 접촉되는 것을 예방할 수 있다. 또한, 통전핀 압입부를 중심으로 버스바가 양쪽으로 갈라지면서 전류가 분산되어 버스바의 면적을 줄일 수 있게 된다.

Claims (6)

1. 작동유체를 압축시키는 압축기구부;
   상기 압축기구부를 구동시키며, 고정자 및 상기 고정자 내측에 회전 가능하게 배치되는 회전자를 포함하는 전동기구부;
   상기 전동기구부의 동작을 제어하는 제어부;
   상기 전동기구부의 고정자가 내측에 고정되고, 모터 수용공간과 제어부 수용공간을 구획하는 격벽을 포함하는 하우징;
   상기 격벽을 관통하여, 상기 전동기구부 및 상기 제어부를 전기적으로 연결시키는 복수 개의 통전핀;
   상기 복수 개의 통전핀이 고정되는 고정 플레이트; 및
   일측면이 상기 고정자에 고정되고, 타측면에 상기 고정 플레이트가 삽입되어 고정되는 커버;를 포함하고,
   상기 복수 개의 통전핀은 상기 격벽 상에서 상기 고정자의 외경보다 작은 직경을 갖는 원형 영역 내에 배치되고,
   상기 제어부는
   인버터 회로가 구현된 PCB를 포함하고, 상기 PCB는 상기 통전핀과 탄성 수단을 통해서 전기적으로 접속되기 위한 단자를 갖는 전동압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 격벽의 모터 수용공간측 표면에는 상기 회전자와 결합되는 회전축을 수용하기 위한 보스부가 형성되고,
   상기 원형 영역은 상기 보스부의 외경보다는 큰 것을 특징으로 하는 전동압축기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 복수 개의 통전핀은 원주 상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전동압축기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수 개의 통전핀은 120°간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전동압축기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수 개의 통전핀의 개수를 n이라 할 때, 상기 원형 영역을 360/n°간격으로 n개의 영역으로 구획하고, 각각의 구획된 영역마다 하나의 통전핀이 배치되는 것을 특징으로 하는 전동압축기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 원형 영역의 중심을 지나는 직선에 의해 상기 원형 영역은 두 개의 반원 영역으로 구획되고, 상기 직선의 위치에 관계없어 각각의 반원 영역에는 적어도 하나의 통전핀이 배치되는 것을 특징으로 하는 전동압축기.

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