KR102191122B1 - 전동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명을 따르는 전동식 압축기는 회전축, 상기 회전축에 편심지게 결합되도록 회전축 결합부를 구비하여, 선회운동을 하는 제1 스크롤과 상기 제1 스크롤에 결합되어 한 쌍의 압축실을 형성하는 제2 스크롤, 상기 회전축에 결합되는 회전자, 상기 회전자가 구비되는 수용공간을 형성하며, 상기 회전자와 자기적 상호작용을 통해 상기 회전자를 회전시키도록 구성되는 고정자 및 상기 제1 스크롤의 선회운동에 따라 상기 회전축의 편심된 무게중심을 보상하도록 구성되는 편심보상부를 포함하며, 상기 편심보상부는 상기 고정자의 일 단부에 구비되는 제1 부재 및 상기 회전자에 구비되며, 상기 제1 부재와 자기적 인력이 작용되도록 상기 제1 부재와 인접하게 배치되는 제2 부재를 포함할 수 있다.

Description

전동식 압축기{MOTOR OPERATED COMPRESSOR}

본 발명은 전동식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 공조시스템에서 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기는 다양한 형태로 개발되어 왔으며, 최근 자동차 부품의 전장화 추세에 따라 모터를 이용하여 전기로 구동되는 전동식 압축기의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

전동식 압축기는 여러 압축 방식 중에서 고압축비 운전에 적합한 스크롤 압축 방식이 주로 적용되고 있다. 이러한 스크롤 방식의 전동식 압축기는 밀폐된 케이싱의 내부에 회전모터로 된 모터부가 설치되고, 모터부의 일측에 고정 스크롤과 선회 스크롤로 이루어진 압축부가 설치된다. 그리고, 모터부와 압축부는 회전축으로 연결되어 모터부의 회전력이 압축부로 전달된다.

압축부로 전달되는 회전력은 선회 스크롤을 고정 스크롤에 대해 선회 운동시켜, 흡입실, 중간압실, 토출실로 된 2개 한 쌍의 압축실을 형성하며, 냉매를 양쪽 압축실로 각각 흡입시켜 압축하고 동시에 토출하게 된다.

한편, 회전축은 선회 스크롤이 선회 운동을 할 수 있도록 선회 스크롤에 편심된 상태로 결합된다. 보다 구체적으로, 회전축은 선회 스크롤의 중심에서 소정의 간격으로 치우친 위치에 결합된다. 이에 따라, 선회 스크롤은 회전축의 회전력을 이용하여 선회 운동을 하게 된다.

그러나, 회전축이 선회스크롤에 편심지게 결합됨에 따라, 회전축의 무게 중심은 회전축의 축 중심을 기준으로 편심된 방향을 향해 치우치게 된다. 이로 인하여, 회전축의 회전시 편심된 무게중심으로 인한 요동이 발생하게 되어, 진동이 증가하게 될 뿐만 아니라 압축기의 효율이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

종래의 기술에 따르면, 회전축에 축 중심을 기준으로 편심된 방향과 반대측에 소정의 질량을 갖는 밸런스웨이트를 장착하여, 회전축의 편심된 무게 중심을 보상하였다. 이와 같은 밸런스웨이트는 단위 부피당 질량이 비교적 높은 금속재질로 이루어져, 구동모터와 선회 스크롤 사이에서 회전축에 장착되었다.

대한민국 등록특허 제10-1376618호(2014.03.14. 선행문헌 1)에 따르면, 편심하중을 상쇄시키는 밸런스웨이트가 구동모터와 선회 스크롤 사이에 장착되는 구조가 개시된다. 이와 같은 구조에 따르면, 구동모터와 선회 스크롤 사이에서 밸런스웨이트가 회전될 수 있는 공간이 필요하게 됨에 따라, 압축기의 구조가 길어지는 문제가 발생한다. 뿐만 아니라, 회전축의 편심하중을 보상하기 위한 필요한 질량이 증가하게 되어 보다 무거운 밸런스웨이트가 필요하게 된다.

한편, 대한민국 공개특허 제10-2012-0016075호(2013.08.26. 선행문헌 2)를 참고하면, 회전축의 편심된 무게 중심을 보상하기 위한 밸런스웨이트가 회전자의 상부 및 하부(혹은, 일단 및 타단)에 장착되는 구조가 개시된다. 이와 같은 구조에 따르면, 밸런스웨이트가 회전축 중심으로부터 상대적으로 이격되게 장착될 수 있다. 즉, 원심력을 활용함에 따라 회전축의 편심하중을 보상하기 위한 필요한 질량이 선행문헌 1에 비해 상대적으로 낮아질 수 있다.

그러나, 선행문헌 1 및 선행문헌 2와 같은 구조에 따르면, 궁극적으로 회전축 및/또는 회전자의 무게가 증가됨에 따라, 구동모터의 출력이 증가되어야 한다. 즉, 구동모터의 토크가 불필요하게 증가됨에 따라, 압축기의 전체 효율이 저감되는 문제가 발생하게 된다. 뿐만 아니라, 이와 같은 밸런스웨이트는 단위 부피당 질량이 높은 비교적 고가의 금속 부재로 이루어지므로, 압축기의 제조비용이 증가되는 문제가 발생한다.

KR10-1376618 B1 (2014.03.14. 공고) KR 10-2012-0016075 A (2013.08.26. 공개)

본 발명의 목적은 스크롤 방식의 전동식 압축기에 있어서, 회전자에 구비되어 선회스크롤에 편심지게 결합됨에 따라 편심된 회전축의 무게중심을 보상하는 금속 재질의 밸런스웨이트를 생략하여 구동모터의 무게를 감소시킬 수 있는 전동식 압축기 구조를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 자기력을 이용하여 편심된 회전축의 무게 중심을 보상하는 전동식 압축기의 구조를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 금속 재질로 이루어져 상대적으로 고가인 밸런스웨이트를 생략함에 따라, 제조 비용을 저감할 수 있는 전동식 압축기의 구조를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 전동식 압축기에 있어서, 구동모터에 구비되는 금속 재질의 밸런스웨이트를 생략하여 구동모터의 축 방향 길이를 감소시킴에 따라, 구동모터가 구비되는 모터실 내의 공간 활용도를 증가시킬 수 있는 구조를 제공하는 것에 있다.

본 발명을 따르는 스크롤 방식의 전동식 압축기는 고정자에 구비되는 제1 부재, 회전자에 구비되며, 상기 제1 부재와 자기적 인력이 작용하는 제2 부재를 포함하여, 자기력을 이용하여 선회 스크롤을 선회 운동시키는 회전축의 편심된 무게중심을 보상할 수 있다.

여기서, 상기 제1 부재는 강자성체로 형성되며, 고리 형상을 이루도록 원주 방향을 따라 연장되게 형성될 수 있다. 상기 제2 부재는 자기력선을 발산하는 자성부재로 이루어지며, 회전축의 축 중심을 기준으로 회전축의 무게 중심과 반대측에 치우치게 구비될 수 있다.

본 발명을 일 실시예를 따르는 전동식 압축기는 회전축, 상기 회전축에 편심지게 결합되도록 회전축 결합부를 구비하여, 선회운동을 하는 제1 스크롤과 상기 제1 스크롤에 결합되어 한 쌍의 압축실을 형성하는 제2 스크롤, 상기 회전축에 결합되는 회전자, 상기 회전자가 구비되는 수용공간을 형성하며, 상기 회전자와 자기적 상호작용을 통해 상기 회전자를 회전시키도록 구성되는 고정자 및 상기 제1 스크롤의 선회운동에 따라 상기 회전축의 편심된 무게중심을 보상하도록 구성되는 편심보상부를 포함한다. 여기서, 상기 편심보상부는, 상기 고정자의 일 단부에 구비되는 제1 부재, 및 상기 회전자에 구비되며, 상기 제1 부재와 자기적 인력이 작용되도록 상기 제1 부재와 인접하게 배치되는 제2 부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 부재는 상기 고정자의 원주 방향을 따라 연장되며, 상기 제2 부재는 자성을 지니며, 상기 회전자의 중심을 기준으로 상기 회전축 결합부의 반대측에 위치할 수 있다.

즉, 상기 제1 부재는 상기 고정자의 원주 방향을 따라 연장되어 고리 형상을 이루도록 형성될 수 있다. 아울러, 상기 제1 부재는 금속과 같은 상자성체로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 부재는 소정의 자기력을 갖는 영구자석으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 부재는 상기 제2 부재의 회전에 관계없이 계속하여 마주볼 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재에는 지속적으로 자기적 인력이 작용하게 될 수 있다.

또한, 상기 회전자는 회전자의 원주 방향으로 이격 배치되는 복수의 자성부재를 구비하며, 상기 제2 부재는 복수의 자성부재 중 적어도 일부와 축 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.

또한, 상기 회전자는, 상기 복수의 자성부재를 수용하도록 형성되는 자성부재 수용홈을 구비하는 회전자 코어 및 상기 회전자 코어에 축 방향으로 적층되어 상기 제2 부재를 수용하도록 형성되는 제2 부재 수용홈을 구비하는 회전자 코어 연장부를 포함할 수 있다.

여기서, 회전자의 회전자 코어와 고정자의 고정자 코어는 복수의 플레이트가 적층되어 형성될 수 있다. 이때, 회전자 코어는 고정자 코어의 축 방향 길이보다 길게 형성될 수 있다. 즉, 회전자 코어를 이루는 적층된 플레이트의 개수는 보다 고정자 코어를 이루는 적층된 플레이트의 개수보다 많을 수 있다. 고정자 코어의 플레이트와 대응되지 않는 회전자 코어의 플레이트는 상기 제2 부재를 수용하도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 회전자 코어를 이루는 복수의 플레이트 중 적어도 일부는 상기 제2 부재를 수용하도록 형성될 수 있다.

또한, 본 발명을 따르는 전동식 압축기는 상기 자성부재 수용홈과 상기 제2 부재 수용홈은 축 방향으로 연장되게 형성될 수 있다. 즉, 제2 부재를 수용하도록 형성되는 회전자 코어 연장부는 회전자 코어와 동일한 형상을 이룰 수 있다. 이 경우, 제2 부재를 수용하기 위해 추가 공정이 생략될 수 있으므로, 제조가 용이해질 수 있다.

또한, 상기 자성부재는 축 방향으로 연장되어 상기 제2 부재를 이룰 수 있다. 즉, 상기 제2 부재는 상기 자성부재와 일체로 형성될 수 있다. 즉, 기존의 사용되는 자성부재를 이용하여 제2 부재를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 자성부재와 상기 제2 부재는 네오디움 자석(Nd magnet)으로 이루어질 수 있다.

이와 달리, 상기 자성부재와 상기 제2 부재는 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다. 상기 자성부재는 네오디움 자석(Nd magnet)으로 이루어지며, 상기 제2 부재는 페라이트 자석(Ferrite Magnet)으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회전자는 상기 자성부재와 상기 제2 부재 사이에 구비되어, 상기 제2 부재를 상기 자성부재와 축 방향으로 이격시키도록 형성되는 이격부재를 더 포함할 수 있다. 여기서, 이격부재는 플라스틱과 같이 무게가 상대적으로 가벼운 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 이격부재는 비자성체로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전자 코어 연장부는 상기 회전축의 중심을 기준으로 치우치게 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 회전자 코어 연장부는 제2 부재가 구비되는 제1 영역과 상기 제2 부재가 구비되지 않는 제2 영역으로 구분될 수 있으며, 상기 회전자 코어 연장부는 제1 영역만으로 이루어질 수 있다. 다시 말해, 상기 회전자 코어 연장부는 단면이 반원 형상 또는 원호 형상을 이루도록 형성될 수 있다.

또한, 본 발명을 따르면, 상기 고정자는, 상기 제1 부재를 상기 고정자에 결합시키도록 형성되는 제1 부재 결합부를 포함할 수 있다.

상기 고정자는 복수의 플레이트 적층되어 형성되는 고정자 코어, 상기 고정자 코어에 권선되는 권선 코일 및 상기 고정자 코어의 일단 및 타단에 구비되어 상기 권선 코일과 상기 고정자 코어를 이격시켜 절연하는 인슐레이터를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 부재 결합부는 상기 제1 부재를 상기 고정자 코어와 축 방향으로 이격시키도록 상기 인슐레이터에 형성될 수 있다.

상기 제1 부재 결합부는 상기 인슐레이터와 별개의 부재로 이루어져 상기 인슐레이터에 장착될 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 부재 결합부는 상기 인슐레이터와 일체로 형성될 수 있다. 즉, 제1 부재는 고정자 코어와 축 방향으로 이격되므로, 상기 제2 부재는 상기 제1 부재와 대응되도록 축 방향으로 연장되게 형성될 수 있다.

또한, 상기 인슐레이터는 축 방향으로 연장되며, 상기 권선 코일을 사이에 두고 서로 마주보도록 형성되는 내측벽과 외측벽을 구비하도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 내측벽은 회전자와 인접하게 배치되어 상기 회전자를 마주한 상태로 감싸도록 형성될 수 있다. 상기 외측벽은 상기 케이싱과 인접하게 형성되어, 상기 케이싱의 내주면과 마주하도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 부재 결합부는 상기 내측벽에 구비될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 편심보상부는 상기 회전자 및 고정자의 일단에 구비되어 상기 제1 스크롤과 마주하는 위치에 구비되는 제1 편심보상부 및 상기 회전자 및 고정자의 타단에 구비되는 제2 편심보상부를 포함할 수 있다. 즉, 회전자 및 고정자로 이루어지는 구동모터의 일단에 제1 편심보상부가, 타단에 제2 편심보상부가 구비될 수 있다.

여기서, 상기 제2 편심보상부의 제2 부재는 상기 제1 편심보상부의 제2 부재와 상기 회전축의 중심을 기준으로 반대편에 구비될 수 있다.

본 발명의 목적은 스크롤 방식의 전동식 압축기에 있어서, 상호 자기적 인력이 작용하는 제1 부재와 제2 부재를 포함하는 편심보상부에 의하여, 선회스크롤에 편심지게 결합됨에 따라 편심된 회전축의 무게중심을 보상할 수 있게 된다.

이에 따라, 황동과 같은 금속 재질로 이루어지며, 회전자에 장착되어 회전자 무게의 상당한 비중을 차지하는 밸런스웨이트를 생략할 수 있게 된다. 이로 인해, 회전자의 무게가 감소될 수 있으며, 이에 기인하여 모터의 스크롤의 구동과 관계없는 불필요한 출력을 저감할 수 있다. 궁극적으로, 압축기의 효율이 증대될 수 있다.

나아가, 상대적으로 고가인 금속재질의 밸런스웨이트를 생략함에 따라, 압축기의 제조비용이 저감될 수 있다.

또한, 편심보상부가 구동모터의 일측 및 타측에 각각 구비되어 회전축을 반경 방향으로 지지할 수 있으므로, 회전축의 거동이 보다 안정해질 수 있다.

본 발명에 따르면, 편심보상부의 축방향 길이는 기존의 밸런스웨이트에 비해 작게 구성될 수 있다. 즉, 본 발명을 따르는 편심보상부는 기존의 밸런스웨이트가 차지하던 공간보다 적은 공간을 점유할 수 있다. 이에 따라, 모터실의 공간활용도가 증가될 수 있다. 나아가, 압축기의 축 방향 길이를 감소시킬 수 있게 되어 압축기의 소형화에 기여할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명을 따른 전동식 압축기의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전동식 압축기의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 전동식 압축기의 단면을 보인 도면이다.
도 4는 본 발명일 일 실시예에 따른 구동모터와 회전축의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 구동모터의 종 방향 단면을 보인 도면이다.
도 6a는 도 5에서 A-A를 취한 단면을 보인 도면이다.
도 6b는 도 5에서 B-B를 취한 단면을 보인 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동모터의 종 방향 단면을 보인 도면이다.
도 8a는 도 7에서 C-C를 취한 단면을 보인 도면이다.
도 8b는 도 7에서 D-D를 취한 단면을 보인 도면이다.
도 9은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자성부재와 제2 부재의 관계를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 관련된 전동식 압축기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일, 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 1은 본 발명을 따른 전동식 압축기의 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 전동식 압축기의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 전동식 압축기의 단면을 보인 도면이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 모터에 의해 구동되는 스크롤 방식의 전동식 압축기(이하, 전동식 압축기로 약칭함)는, 냉매를 압축하는 압축기 모듈(101)과, 압축기 모듈(101)의 전방측에 결합되어 압축기 모듈(101)의 구동을 제어하는 인버터 모듈(201)로 이루어질 수 있다. 압축기 모듈(101)과 인버터 모듈(201)은 연속으로 조립되거나 또는 각각 독립적으로 제작된 후 조립될 수 있다. 본 실시예는 후자를 대표예로 삼아 설명하지만, 전자와 후자가 혼합된 형태로 압축기 모듈과 인버터 모듈을 독립적으로 제작되되 연속하여 조립될 수도 있다.

압축기 모듈(101)은 내부공간이 모터실(S1)을 이루고 모터실에 연통되도록 흡기구(111)가 형성되는 메인 하우징(110), 메인 하우징(110)의 모터실(S1)에 고정되는 전동부인 구동모터(120), 메인 하우징(110)의 외부에서 구동모터(120)의 일측에 구비되고 그 구동모터(120)의 회전력을 이용하여 냉매를 압축하는 압축부(105), 압축부(105)의 타측에 결합되어 토출실(S2)을 형성하는 리어 하우징(160)을 포함한다.

메인 하우징(110)은, 지면에 대해 횡방향으로 배치됨에 따라 구동모터(120)와 압축부(105)는 횡방향을 따라 배열되며, 구동모터(120)는 전방측에, 압축부(105)는 후방측에 각각 설치된다. 편의상 도 3의 좌측을 전방측, 우측을 후방측으로 지정하여 설명한다.

메인 하우징(110)은, 전방단이 개구되고 후방단이 일부 막힌 컵 단면 형상으로 형성된다. 메인 하우징(110)의 개구된 전방단에는 후술할 인버터 하우징(210)이 결합되어 밀봉되고, 메인 하우징(110)의 막힌 후방단에는 압축부(105)를 지지하는 프레임부(112)가 일체로 연장 형성된다. 메인 하우징(110)의 프레임부(112)에는 후술할 회전축(130)의 메인 베어링부(132)가 관통되어 회전 가능하게 지지되는 제1 축수부(113)가 원통 형상으로 형성된다.

제1 축수부(113)에는 부시베어링으로 된 제1 베어링(171)이 삽입되어 결합되고, 제1 축수부(113)의 내주면은 회전축(130)의 메인 베어링부(132)와 이격되어 후술할 배압실(S3)이 모터실(S1)과 연통될 수 있다. 메인 하우징(110)의 전방단 부근에 흡입관(미도시)이 연결되는 흡기구(111)가 형성됨에 따라, 본 실시예의 모터실(S1)은 일종의 흡입공간을 형성하게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 전동식 압축기는 냉매가 모터실을 이루는 메인 하우징의 내부공간을 통해 압축부로 흡입됨에 따라 저압식 압축기를 형성하게 된다.

본 실시예에 따른 메인 하우징은 앞서 설명한 바와 같이 프레임부를 일체로 형성한다. 이에 따라, 메인 하우징에 프레임을 별도로 조립하는 과정을 배제하여 조립공수를 줄이는 동시에 구동모터의 조립성을 높일 수 있다.

한편, 구동모터(120)는, 메인 하우징(110)의 내주면에 삽입되어 고정되는 고정자(121)와, 고정자(121)의 내부에 위치하고 그 고정자(121)와의 상호작용에 의해 회전되는 회전자(122)를 포함한다. 회전자(122)에는 그 회전자(122)와 함께 회전하면서 구동모터(120)의 회전력을 압축부(105)에 전달하는 회전축(130)이 결합된다.

고정자(121)는 메인 하우징(110)에 고정자 코어(1211)를 열박음(또는 열간압입)하여 고정하게 된다. 따라서, 고정자(121)는 메인 하우징(110)에서의 삽입 깊이를 작게 하는 것이 조립작업이 용이하게 될 뿐만 아니라, 고정자(121)를 열박음하는 과정에서 고정자(121)의 동심도를 유지하는데 유리할 수 있다.

회전자(122)의 중앙에는 회전축(130)이 회전자 코어(122a)에 열박음(또는 열간압입)으로 결합된다. 회전축(130)은 구동모터(120)를 사이에 두고 양단을 반경방향으로 지지할 수도 있다. 하지만, 본 실시예와 같이 회전축(130)의 일단은 구동모터(120)의 일측, 즉 프레임부(112)와 고정스크롤(150)에서 반경방향으로 2점 지지되는 고정단이 되고, 구동모터(120)의 회전자(122)에 결합되는 회전축(130)의 타단은 반경방향으로 자유단이 될 수 있다. 이하, 구동모터(120)에 대한 구체적인 내용은 본 발명의 특징을 이루는 편심보상부(123)와 함께 후출한다.

회전축(130)은 회전자(122)에 결합되는 축부(131), 제1 축수부(113)에 회전 가능하게 반경방향으로 지지되는 메인 베어링부(132), 선회스크롤(140)에 편심지게 결합되는 편심부(133), 고정스크롤(150)의 제2 축수부(156)에 회전 가능하게 반경방향으로 지지되는 서브 베어링부(134)가 형성된다. 메인 베어링부(132)와 서브 베어링부(134)는 앞서 설명한 바와 같이 회전축(130)을 각각 반경방향으로 지지하게 되고, 편심부(133)는 구동모터(120)의 회전력을 선회스크롤(140)에 전달하여 선회스크롤(140)이 올담링(180)에 의해 선회운동을 하게 된다.

또, 도 3을 참조하면, 회전축(130)의 중간, 즉 메인 베어링부(132)와 편심부(133)의 사이에는 축방향 베어링돌부(135)가 반경방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 축방향 베어링돌부(135)의 축방향 베어링면(135a)은 제1 축수부(113)의 축방향 베어링면(113a)과 함께 스러스트면을 이루게 된다.

또, 회전축(130)의 내부에는 후방단에서 전방단을 향하는 방향으로 기설정된 깊이만큼 중공된 제2 급유안내유로(136)가 형성되고, 제2 급유안내유로(136)의 중간에는 메인 베어링부(132), 편심부(133), 서브 베어링부(134)의 외주면을 향해 각각의 급유구멍들(137a)137b)(137c)이 형성된다. 이에 대해서는 나중에 급유구조와 함께 다시 설명한다.

한편, 압축부(105)는 앞서 설명한 바와 같이, 프레임(160)에 축방향으로 지지되어 선회운동을 하는 선회스크롤(또는 제1 스크롤)(140)과, 선회스크롤(140)과 맞물려 결합되며 프레임(160)의 후방단에 고정 결합되는 고정스크롤(또는, 제2 스크롤)(150)을 포함한다. 선회스크롤(140)과 고정스크롤(150)의 사이에는 선회스크롤(140)의 선회운동시 두 개 한 쌍의 압축실(V)을 형성하게 된다.

선회스크롤(140)은 프레임(160)의 후방면에 축방향으로 지지되고, 프레임(160)과 선회스크롤(140)의 사이에는 선회스크롤(140)의 자전을 방지하는 자전방지기구로서의 올담링(180)이 구비된다. 올담링(180)은 프레임부(112)의 올담링 안착홈(112b)에 삽입되어 구비되고, 자전방지기구는 올담링 뿐만 아니라 핀과 링으로 된 방식이 적용될 수도 있다.

또, 선회스크롤(140)은 선회스크롤 경판부(이하, 선회경판부)(141)가 대략 원판모양으로 형성되고, 선회경판부(141)의 전방면에는 후술할 고정랩(153)과 맞물려 그 고정랩(153)을 기준으로 내측면과 외측면에 각각 압축실(V)을 이루는 선회랩(142)이 형성된다.

선회경판부(141)에는 배압실(S3)과 중간압축실(V)을 연통시키는 배압구멍(141a)이 형성된다. 이에 따라, 배압실(S3)의 압력과 중간압축실의 압력 간 차이에 따라 오일 또는 냉매가 배압실(S3)과 중간압축실 사이를 이동하게 된다.

또, 선회경판부(141)의 중심에는 회전축(130)의 편심부(133)가 회전 가능하게 결합되는 회전축 결합부(143)가 관통 형성된다. 회전축 결합부(143)는 원통 형상으로 형성되고, 회전축 결합부(143)의 내부에는 회전축(130)의 편심부(133)와 베어링면을 이루는 제3 베어링(173)이 삽입되어 결합된다. 이에 따라, 회전축 결합부(또는 제3 베어링)(143)는 선회랩(142)과 반경방향으로 중첩되도록 형성되고, 회전축 결합부(143)는 가장 안쪽에 형성되는 선회랩(142)의 일부가 된다.

한편, 고정스크롤(150)은 앞서 설명한 바와 같이 메인 하우징(110)의 외부에서 프레임(160)의 후방면에 결합된다. 이 경우, 프레임(160)과 고정스크롤(150) 사이에는 오링 또는 가스켓과 같은 실링부재가 구비될 수 있다.

고정스크롤(150)은 고정스크롤 경판부(이하, 고정경판부)(151)가 대략 원판모양으로 형성되고, 고정경판부(151)의 전방측 가장자리에는 프레임(160)의 후방측 지지면(이하, 지지면으로 약칭함)(130a)에 결합되는 스크롤 측벽부(152)가 형성된다.

스크롤 측벽부(152)는 환형으로 형성되고, 스크롤 측벽부(152)의 외주면은 고정스크롤(150)의 외측벽을 이루며, 스크롤 측벽부(152)의 전방면(152a)은 후술할 실링부재(108c)를 사이에 두고 프레임(160)의 지지면(130a)에 결합된다. 스크롤 측벽부에 대해서는 실링부재와 함께 다시 설명한다.

고정경판부(151)의 전방면에는 선회랩(142)과 맞물려 압축실(V)을 이루는 고정랩(153)이 형성된다. 고정랩(153)은 선회랩(142)과 함께 인볼류트 형상으로 형성될 수 있지만 그 외의 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

예를 들어, 고정랩(153)은 선회랩(142)은 회전축(130)이 선회스크롤(140)의 중심을 관통하여 결합되는 경우에는 최종 압축실이 편심진 위치에 형성되면서 압축실 간 압력차가 크게 발생될 수 있다. 이는, 축관통 스크롤 압축기의 경우 최종 압축실이 스크롤의 중심으로부터 편심지게 형성되면서 한 쪽 압축실의 압력이 다른 쪽 압축실의 압력에 비해 크게 낮아지게 되기 때문이다. 따라서, 축관통 스크롤 압축기에서는 본 실시예와 같이 선회랩(142)과 고정랩(153)을 비 인벌류트 형상으로 형성하는 것이 유리하다.

또, 스크롤 측벽부(152)에는 프레임(160)의 프레임측 흡입구멍(135)과 연통되어 냉매를 흡입실로 안내하는 스크롤측 흡입구멍(154)이 형성된다. 스크롤측 흡입구멍(154)은 고정랩(153)과 선회랩(142)이 비대칭형인 경우에는 한 개만 형성될 수도 있지만, 본 실시예와 같이 대칭형인 경우에는 복수 개가 형성될 수 있다.

또, 고정경판부(151)의 중앙부분에는 최종 압축실(V)을 후술할 토출실(S2)과 연통시켜 냉매의 토출을 안내하는 토출구(155)가 형성된다. 토출구(155)는 압축실(V)에서 토출실(S2)을 향해 고정경판부(151)의 축방향 또는 경사진 방향으로 관통 형성될 수 있다. 토출구(155)는 제1 압축실과 제2 압축실에 모두 연통되도록 한 개만 형성될 수도 있고, 제1 압축실과 제2 압축실에 독립적으로 연통될 수 있도록 제1 토출구와 제2 토출구가 형성될 수도 있다.

또, 고정경판부(151)의 후방면에는 토출구(155)를 개폐하는 토출밸브(156)가 설치된다. 토출밸브(156)는 토출구(155)가 복수 개인 경우 낱개로 형성될 수도 있고, 복수 개가 일체로 형성될 수도 있다.

또, 고정경판부(151)의 중심에는 회전축(130)의 서브 베어링부(134)가 회전 가능하게 삽입되어 반경방향으로 지지되도록 제2 축수부(157)가 형성된다. 제2 축수부(157)는 고정경판부(151)에서 리어 하우징(160)을 향해 축방향으로 연장되어 형성될 수도 있고, 고정경판부(151)의 두께를 두껍게 확대하여 형성될 수도 있다. 하지만, 후자의 경우는 고정스크롤(150)의 무게가 증가할 뿐만 아니라, 불필요한 부분까지 두껍게 형성되면서 토출구(155)의 길이가 길어져 사체적이 증가할 수 있다. 따라서, 전자와 같이 고정경판부(151)의 일부를 돌출시키되, 예를 들어 토출구(155)가 형성되는 부분을 제외한 부분에 축방향으로 돌출시켜 제2 축수부(157)를 형성하는 것이 바람직하다.

제2 축수부(157)는 후방면이 막힌 원통 형상으로 형성되어 내주면에는 회전축(130)의 서브 베어링부(134)와 베어링면을 이루는 제2 베어링(172)이 삽입되어 결합된다. 제2 베어링(172)은 부시베어링으로 이루어질 수 있고, 니들베어링으로 이루어질 수도 있다.

또, 제2 축수부(156)의 후방측 내부에는 회전축(130)의 단부보다 축방향으로 연장된 오일수용공간(156a)이 형성되고, 오일수용공간(156a)은 후술할 제1 급유안내유로(157a)와 제2 급유안내유로(136) 사이에 위치하게 된다. 제1 급유안내유로(157a)는 토출실(S2)에, 제2 급유안내유로(136)는 메인 베어링부(132), 서브 베어링부(134) 및 편심부(133)의 외주면들에 구비되는 각각의 베어링면으로 연통될 수 있다.

제1 급유안내유로(157a)는 고정스크롤(150)에 형성될 수도 있고, 후술할 리어 하우징(160)에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 급유안내유로(157a)가 고정스크롤(150)의 형성되는 경우에는 고정스크롤(150)의 후방면, 즉 고정스크롤(150)의 축방향 양쪽 측면 중에서 프레임부(112)를 마주보는 면을 제1 면(150a), 제1 면(150a)의 반대쪽 면을 제2 면(150b)이라고 할 때, 제2 면(150b)에는 리어 하우징(160)을 향하는 방향으로 돌출되는 급유돌부(157)가 형성되고, 급유돌부(157)에 제1 급유안내유로(157a)가 반경방향으로 형성될 수 있다. 제1 급유안내유로(157a)의 내부에는 후술할 감압부재(191)가 삽입되고, 감압부재(191)는 제1 급유안내유로(157a)의 입구에 삽입되는 마개부재(195)에 의해 지지될 수 있다.

제1 급유안내유로(157a)의 일단은 후술할 급유통공(195a)을 통해 고정경판부(151)의 외주면에 연통되고, 제1 급유안내유로(157a)의 타단은 오일수용공간(156a)의 내주면에 연통되도록 형성될 수 있다.

이에 따라, 리어 하우징(160)의 토출실(S2)에서 냉매로부터 분리된 고압의 오일은 압력차에 의해 제1 급유안내유로(157a)를 따라 오일수용공간(156a)으로 신속하게 이동하게 되고, 이 오일은 압력차에 의해 제2 급유안내유로(136)와 각각의 급유구멍(137a~137c)을 통해 각각의 베어링면으로 신속하게 공급될 수 있다. 제1 급유안내유로에 대해서는 나중에 이물질 차단부와 함께 다시 설명한다.

다시 도 3을 참조하면, 회전축(130)에는 한 개의 제1 급유안내유로(136)와 복수 개의 급유구멍(137a)(137b)(137c)이 형성될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 급유안내유로(136)는 회전축(130)의 단부, 즉 오일수용공간(156a)에 수용된 회전축(130)의 후방단에서 전방단 방향으로 소정의 깊이만큼 축방향으로 형성되고, 복수 개의 급유구멍(137a)(137b)(137c)은 제1 급유안내유로(136)의 중간에서 축방향을 따라 일정 간격을 두고 형성될 수 있다.

복수 개의 급유구멍(137a)(137b)(137c)은 서브 베어링부(134)의 외주면으로 관통되는 제2 급유구멍(137b), 편심부(133)의 외주면으로 관통되는 제3 급유구멍(137c), 메인 베어링부(132)의 외주면으로 관통되는 제1 급유구멍(137a)으로 이루어질 수 있다.

이에 따라, 오일수용공간(156a)에서 제1 급유안내유로(136)로 유입되는 오일은 제2 급유구멍(137b), 제3 급유구멍(137c), 제1 급유구멍(137a)을 차례대로 통과하여 각각의 베어링면으로 공급되게 된다.

리어 하우징(160)은 고정스크롤(150)의 후방면에 결합된다. 리어 하우징(160)의 전방면에는 고정스크롤(150)의 후방면과 함께 토출실(S2)을 형성한다. 리어 하우징(160)에는 토출실(S2)과 연통되어 그 토출실(S2)로 토출된 냉매를 배출하는 배기구(161)가 형성되며, 배기구(161)에는 유분리기(미도시)가 설치될 수 있다.

한편, 메인 하우징(110)의 양단 중에서 리어 하우징(160)의 반대쪽, 즉 메인 하우징(110)의 개구단을 이루는 전방단에는 인버터 하우징(210)이 결합되어 복개될 수 있다.

다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 인버터 하우징(210)은 인버터 모듈(201)의 일부를 이루는 것으로, 인버터 하우징(210)은 인버터 커버(220)와의 사이에 인버터실(S4)을 형성하게 된다.

인버터실(S4)에는 기판 및 인버터 소자와 같은 인버터 부품(230)을 수용하게 되고, 인버터 하우징(210)과 인버터 커버(220)는 볼트 체결된다. 인버터 커버(220)는 인버터 하우징(210)이 메인 하우징(110)에 먼저 조립된 후 나중에 인버터 하우징(210)에 조립될 수도 있고, 인버터 하우징(210)과 인버터 커버(220)가 먼저 조립된 후에 인버터 하우징(210)을 메인 하우징(110)에 조립될 수도 있다. 전자와 후자는 인버터 하우징(210)을 메인 하우징(110)에 조립하는 방식에 따라 구분될 수 있다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 전동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 구동모터(120)에 전원이 인가되면, 회전축(130)이 회전자(122)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤()에 회전력을 전달하게 되고, 선회스크롤(140)은 올담링(180)에 의해 선회운동을 하게 된다. 그러면 압축실(V)은 중심측을 향해 지속적으로 이동되면서 체적이 감소하게 된다.

그러면, 냉매는 흡기구(101a)를 통해 흡입공간인 모터실(S1)로 유입되고, 모터실(S1)로 유입된 냉매는 고정자(121)의 외주면과 메인 하우징(110)의 내주면에 형성되는 유로 또는 고정자(121)와 회전자(122) 사이의 공극을 통과하여 메인 하우징(110)과 고정스크롤()에 구비되는 흡입유로(Fg)를 통해 압축실(V)로 흡입된다.

그러면, 이 냉매는 선회스크롤(140)과 고정스크롤(150)에 의해 압축되어 토출구(155)를 통해 토출실(S2)로 토출되고, 이 냉매는 토출실(S2)에서 오일이 분리된다. 오일이 분리된 냉매는 배기구(161)를 통해 냉동사이클로 배출되는 반면 오일은 미스트 상태로 급유통로를 이루는 제1 급유안내유로(157a), 오일수용공간(156a), 제2 급유안내유로(136), 급유구멍(137a~137c)을 통해 각각의 베어링면으로 공급되며, 이 오일의 일부는 배압실(S3)로 유입되어 선회스크롤(140)을 고정스크롤(150)쪽으로 지지하는 배압력을 형성하게 된다.

그러면, 선회스크롤(140)은 배압실(S3)의 배압력에 의해 고정스크롤(150)을 향하는 방향으로 지지되어 선회스크롤(140)과 고정스크롤(150) 사이의 압축실(V)을 실링하게 된다. 이때, 배압실(S3)의 오일 중에서 일부 오일은 선회경판부(141)에 구비된 배압구멍(141a)을 통해 압축실(V)로 유입되는 한편, 일부 오일은 메인 베어링부(132)와 제1 베어링(171) 사이를 통해 모터실(S1)로 유출되어 앞서 설명한 바와 같이 배압실(S3)이 유동압력을 형성하도록 하는 일련의 과정을 반복하게 된다.

한편, 회전축이 선회스크롤에 편심지게 결합됨에 따라, 회전축의 무게 중심은 회전축의 축 중심을 기준으로 편심된 방향을 향해 치우치게 된다. 이로 인하여, 회전축의 회전시 편심된 무게중심으로 인한 요동이 발생하게 되어, 진동이 증가하게 될 뿐만 아니라, 압축기의 효율이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

이에 따라, 종래의 압축기에서는 회전축의 축 중심으로부터 편심된 무게 중심을 보상하기 위해, 회전축에 소정의 질량을 갖는 밸런스웨이트를 설치하여 편심된 무게 중심을 회전축의 축 중심으로 이동시켰다.

예를 들어, 종래의 압축기에서는 밸런스웨이트가 배압실(S3)에서 회전축에 결합되거나, 회전축에 결합된 회전자(122)에 설치되었다. 이와 같은 밸런스웨이트는 편심된 무게 중심을 회전축의 축 중심으로 이동시키기 위하여 소정의 질량을 갖는 금속재질로 이루어진다.

이와 같이 소정의 질량을 지니는 밸런스웨이트로 인하여, 구동모터는 불필요하게 출력을 높여야 하는 문제가 발생하게 된다. 특히, 회전자에 설치되는 밸런스웨이트는 회전자 무게의 절반 이상의 비중을 차지함에 따라, 구동모터의 효율 저하 및 불필요한 출력 증가의 원인이 되었다.

따라서, 본 발명에서는 회전자(122)에 설치되는 밸런스웨이트를 대신하여 회전자의 질량 증가를 최소화하면서도 편심된 회전축의 무게중심을 보상하는 편심보상부(123)가 제안된다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명을 따르는 편심보상부(123) 및 편심보상부(123)가 설치되는 구동모터(120)에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명일 일 실시예에 따른 구동모터와 회전축의 사시도이며, 도 5는 도 4에 도시된 구동모터의 종 방향 단면을 보인 도면이고, 도 6a는 도 5에서 A-A를 취한 단면을 보인 도면이며, 도 6b는 도 5에서 B-B를 취한 단면을 보인 도면이다.

전술한 바와 같이 본 발명을 따르는 구동모터(120)는 고정자(121)와 회전자(122)를 포함한다.

고정자(121)는 고정자 코어(121a), 권선 코일(121b), 인슐레이터(121c)를 포함할 수 있다. 이에 더하여, 고정자(121)에는 인슐레이터를 덮도록 형성되는 인슐레이터 커버(미도시)가 더 포함될 수 있다.

고정자 코어(121a)는 철판으로 이루어지는 복수의 플레이트가 축 방향으로 적층되어 형성될 수 있다. 고정자 코어(121a)는 고정자 코어(121a)의 바디를 이루는 요크부와 권선 코일(121b)이 감기는 티스부를 포함할 수 있다.

요크부는 속이 빈 원통형 형상으로 형성될 수 있으며, 외주면이 메인 하우징(110)의 내주면에 열간 압입에 의해 고정 결합될 수 있다. 티스부는 요크부의 내주면에서 돌출되어 형성되며, 원주 방향을 따라 복수개로 구비되는 티스들로 이루어질 수 있다. 복수개의 티스들은 회전자(122)의 적어도 일부를 감싸도록 형성될 수 있다.

권선 코일(121b)은 복수개의 티스들에 각각 감기며, 공급되는 전력에 의해 자기력선을 형성하여 회전자(122)와 자기적 상호 작용을 이루며, 회전자(122)를 회전시키게 된다.

인슐레이터(121c)는 PBT 계열의 플라스틱 재질로 형성되어, 권선 코일(121b)과 고정자 코어(121a) 사이를 절연할 수 있다. 인슐레이터(121c)는 고정자 코어(121a)의 일단 및 타단에 각각 구비된다. 권선 코일(121b)은 고정자 코어(121a)를 고정자 코어(121a)의 일단 및 타단에 구비되는 인슐레이터(121c)를 사이에 두고 권선된다. 이에 따라, 권선 코일(121b)은 인슐레이터(121c)에 의해 고정자 코어(121a)와 이격시키도록 구성된다.

한편, 인슐레이터(121c)는 고정자 코어(121a)의 단면에 대응되는 형상으로 형성되어, 고정자 코어(121a)의 일면 및 타면을 덮도록 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 인슐레이터(121c)는 고정자 코어(121a)의 일면 및 타면을 덮도록 형성되는 내벽(121c2), 내벽(121c2)에서 절곡되어 교차하는 방향으로 연장되는 내측벽(121c1)과 외측벽(121c3)을 포함한다.

내벽(121c2)은 고정자 코어(121a)의 요크부 및 티스부와 대응되는 형상을 갖도록 형성되며, 고정자 코어(121a)의 일면 및 타면과 접촉하게 된다. 내측벽(121c1)과 외측벽(121c2)은 내벽(121c2)과 교차하는 방향 즉, 축 방향을 따라 연장될 수 있다. 아울러, 인슐레이터(121c)는 권선 코일(121b)을 절연하면서도 보호하는 역할을 수행하므로, 다른 부재와의 접촉 또는 간섭이 생기지 않도록 인슐레이터(121c)의 내벽(121c2) 접촉하도록 위치하는 권선 코일(121b)의 두께 보다 길게 연장된다.

또한, 내측벽(121c1)과 외측벽(121c2)은 각각 원주 방향으로 연장되어 고리 형상을 이루도록 형성된다. 여기서, 내측벽(121c1)은 고정자 코어의 내주면(회전자 코어와 마주하는 티스부의 일면)을 따라 형성되며, 외측벽(121c3)은 고정자 코어의 외주면(요크부의 외주면)을 따라 연장된다. 즉, 내측벽(121c1)의 적어도 일부는 회전자(122)의 외주면과 마주하도록 형성되며, 외측벽(121c2)은 메인 하우징(110)의 내주면과 마주하도록 형성된다.

한편, 회전자(122)는 회전자의 바디를 이루는 회전자 코어(122a), 회전자 코어(122a)에 매입되는 자성부재(122b)를 포함 할 수 있다.

회전자 코어(122a)는 전체적으로 원통형 형상을 이루도록 형성된다. 이러한 회전자 코어(122a)는 고정자 코어(121a)와 마찬가지로 얇은 판상의 플레이트가 회전축(130)의 축 방향으로 적층됨으로써 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이 회전자 코어(122a)의 축 방향 길이(L1)는 고전자 코어(121a)의 축 방향 길이와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.

아울러, 회전자 코어(122a)에는 자성부재 수용홈(122a1), 회전축 결합부(122a2), 회전자 코어 체결홀(122a3), 살빼기 홈(122a4)이 형성될 수 있다.

자성부재 수용홈(122a1)은 회전자 코어(122a)를 축 방향으로 관통하도록 형성된다. 자성부재 수용홈(122a1)에 수용되는 자성부재(122b)는 어느 일면이 상대적으로 길게 형성되는 직사각형 형상으로 형성될 수 있다.

자성부재 수용홈(122a1)은 자성부재(122b)의 형상에 대응되는 공간을 형성하며, 자성부재(122b)의 상기 일면과 교차하는 양 측면에 대응되는 면은 일정 간격 이격되어 플럭스 배리어를 형성할 수 있다.

자성부재(122b)는 상기 일면이 회전자 코어(122a)의 반경 방향을 바라보도록 배치되며, 회전자 코어(122a)의 원주 방향을 따라 복수개가 구비된다. 이에 따라, 자성부재(122b)는 전반적으로 다각형 형상을 이루도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 자성부재(122b)가 6개 구비되는 경우, 자성부재(122b)는 6각형을 회전자 코어(122a)에 이루도록 배치될 수 있다.

회전축 결합부(122a2)는 회전자 코어(122a)의 중심부분을 관통하도록 형성될 수 있다. 또한, 회전축 결합부(122a2)는 회전축(130)의 외주에 대응되는 직경과 대응되는 원형을 이루도록 형성될 수 있다. 회전축 결합부(122a2)에는 회전축(130)의 축부(131)가 삽입되어 열간 압입을 통해 결합될 수 있다.

회전자 코어 체결홀(122a3)은 복수의 플레이트로 이루어지는 회전자 코어(122a)를 고정하도록 볼트와 같은 체결부재가 삽입될 수 있다. 나사산이 형성되는 볼트의 외주면에 대응하도록 회전자 코어 체결홀(122a3)의 단면은 원형을 이루도록 형성될 수 있다. 회전자 코어 체결홀(122a3)은 회전자 코어(122a)의 축 방향을 따라 연장되게 형성된다. 회전자 코어 체결홀(122a3)은 회전자 코어(122a)의 원주 방향을 따라 복수개로 형성되어 서로 이격되게 배치된다.

살빼기 홈(122a4)은 회전자(122)의 무게를 저감하도록 회전자 코어(122a)의 축 방향을 따라 관통하도록 형성되며, 기하학적 형상을 지니는 단면을 이루도록 형성될 수 있다.

도면을 참고하면, 본 발명을 따르는 편심보상부(123)는 고정자(121)에 구비되는 제1 부재(123a)와 회전자(122)에 구비되는 제2 부재(123b)를 포함할 수 있다. 제1 부재(123a)와 제2 부재(123b)는 상호 자기력이 작용하는 관계를 이룰 수 있다.

예를 들어, 제1 부재(123a)는 금속 재질과 같은 강자성체로 이루어지며, 제2 부재(123b)는 영구 자석과 같은 자성부재로 이루어져, 제1 부재(123a)와 제2 부재(123b)는 상호 자기적 인력이 작용할 수 있다. 여기서, 제2 부재(123b)는 자기력을 이용하여 편심된 회전축(130)의 무게 중심을 보상할 수 있도록, 회전축(130)의 축 중심(O)을 기준으로 회전축의 무게 중심과 반대측에 치우치게 구비될 수 있다.

아울러, 제1 부재(123a)는 원주 방향을 따라 연장되게 형성될 수 있다. 즉, 제1 부재(123a)는 고리 형상을 이루도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 부재(123a)는 제2 부재(123b)의 회전에 관계없이 계속하여 마주볼 수 있다. 다시 말해, 제1 부재(123a)와 제2 부재(123b)에는 지속적으로 자기적 인력이 작용하게 될 수 있다.

여기서, 제2 부재(123b)는 후술할 제1 편심보상부(123')에 구비되는 제2 부재(123b1)와 제2 편심보상부(123")의 제2 부재(123b2)를 모두 포함하여 지칭한다. 다만, 설명의 편의상 제1 편심보상부(123')의 제2 부재(123b1)를 기준으로 설명할 수 있다.

이와 같이, 회전축(130)을 기준으로 편심되게 작용하는 자기적 인력이 지속적으로 회전축에 작용함에 따라, 회전축의 무게 중심이 회전축의 축 중심(O)으로 이동하게 될 수 있다. 즉, 편심보상부(123)는 자기적 인력을 이용하여 소정의 무게를 지니는 금속 재질의 밸런스웨이트의 역할을 수행할 수 있게 된다.

한편, 이와 같은 편심보상부(123)를 이루는 제1 부재(123a)와 제2 부재(123b)는 각각 고정자(121)와 회전자(122)에 각각 구비되며, 서로 인접하게 위치하게 된다.

한편, 편심보상부(123)의 제1 부재(123a)는 인슐레이터(121c)에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 부재(123a)는 인슐레이터(121c)에 형성되는 제1 부재 결합부(121d)에 의해 고정 결합될 수 있다.

제1 부재 결합부(121d)는 인슐레이터(121c)의 내측벽(121c1)에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 부재 결합부(121d)는 내측벽(121c1)의 단부에 형성될 수 있다. 제1 부재 결합부(121d)는 인슐레이터(121c)와 같이 PBT 계열의 플라스틱 재질로 형성될 수 있으며, 인슐레이터(121c)와 일체로 사출 성형될 수 있다. 다만, 이에 한하는 것은 아니며, 인슐레이터(121c)와 제1 부재 결합부(121d)는 각각 형성되어 결합될 수 있다.

또한, 제1 부재 결합부(121d)는 제1 부재(123a)의 형상에 대응되도록 원주 방향을 따라 연장되게 형성될 수 있다. 즉, 제1 부재 결합부(121d)는 고리 형상을 이루도록 형성될 수 있다. 아울러, 제1 부재 결합부(121d)는 제1 부재(123a)의 적어도 일부가 수용될 수 있도록 소정의 공간을 형성하며, 상기 제1 부재(123a)는 상기 소정의 공간에 끼워지게 결합될 수 있다. 즉, 제1 부재(123a)는 고정자 코어(121a)의 일면으로부터 일정 간격 이격된다.

한편, 제1 부재(123a)와 제2 부재(123b)는 각각 고정자(121)와 회전자(122)에 구비되므로 서로 이격되어 구비된다. 서로 이격되는 제1 부재(123a)와 제2 부재(123b) 사이의 자기력은 자속밀도(magnetic flux density)에 비례하며, 자속밀도(magnetic flux density)는 서로 간의 거리에 반비례 하게 된다. 즉, 제1 부재(123a)와 제2 부재(123b) 사이의 거리가 작을수록 상호 간의 자기력 세기는 증가하게 된다. 따라서, 제1 부재(123a)와 제2 부재(123b)는 서로 최대한 인접하게 배치되어야 한다.

이러한 관점에서 제1 부재(123a)와 제2 부재(123b)는 회전축(130)의 반경 방향으로 중첩되게 배치되는 게 바람직하다. 즉, 제1 부재(123a)와 제2 부재(123b)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 부재(123a)는 인슐레이터(121c)에 결합되므로, 고정자 코어(121a)의 일면으로부터 일정 간격 이격되어 배치된다. 일반적으로, 고정자 코어(121a)와 회전자 코어(122a)의 축 방향 길이(L1)는 실질적으로 동일하게 형성되므로, 회전자(122)에 구비되는 제2 부재(123b)는 제1 부재(123a)와 마주할 수 있도록 회전자(122)의 일면으로부터 일정 간격 이격되거나 축 방향으로 연장되게 형성되어야 한다.

이하, 회전자(122)에 구비되는 제2 부재(123b)에 대하여 구체적으로 설명한다. 전술한 바와 같이 제2 부재(123b)는 자성을 지닌 영구자석과 같은 자성부재로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 부재(123b)는 자성부재(122b)와 일체로 형성될 수 있다. 다시 말해, 회전자 코어(122a)에 구비되는 복수의 자성부재(122b) 중 적어도 어느 하나의 자성부재(122b)가 축 방향으로 연장되어 제2 부재(123b)를 이룰 수 있다.

여기서, 제2 부재(123b)를 형성하는 자성부재(122b)는 회전축(130)의 축 중심(O)을 기준으로 회전축(130)의 편심부(133)의 중심과 반대되는 위치에 구비되는 자성부재(122b)에 해당할 수 있다. 다만, 한편, 복수의 자성부재(122b) 중 회전축의 축 중심(O)을 기준으로 편심부의 중심과 반대되는 위치가 서로 인접하는 자성부재(122b) 사이인 경우, 제2 부재(123b)는 상기 2개의 자성부재(122b)가 축 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자성부재(122b)는 네오디움 자석(Nd magnet)으로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서, 제2 부재(123b)는 자성부재(122b)에 의해 형성되므로, 제2 부재(123b) 역시 네오디움 자석(Nd magnet)으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한하지 않으며, 후술할 바와 같이, 제2 부재와 자성부재는 서로 다른 부재로 이루질 수 있으며, 이때 제2 부재는 페라이트 자석(Ferrite magnet)으로 이루어질 있다.

이 경우, 제2 부재(123b)를 형성하는 자성부재(122b)는 회전자 코어(122a)의 축 방향 길이(L1) 보다 긴 길이(L2)를 갖도록 형성될 수 있다. 제2 부재(123b)를 형성하는 자성부재(122b)는 고정자 코어(121a)의 일면에서 이격되게 구비되는 제1 부재(123a)와 마주할 수 있도록 축 방향으로 연장되게 형성된다. 이에 따라, 제2 부재(123b)를 형성하는 자성부재(122b)는 제1 부재(123a)와 반경 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.

한편, 회전자 코어(122a)는 제2 부재(123b)를 형성하는 자성부재(122b)를 고정시킬 수 있도록 회전자 코어 연장부(122c)를 더 포함할 수 있다.

도5, 도 6a 및 도 6b를 참고하면, 회전자 코어 연장부(122c)는 회전자 코어(122a)의 단면과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 회전자 코어(122a)가 축 방향으로 연장됨으로써 회전자 코어 연장부(122c)를 형성할 수 있다.

즉, 회전자 코어(122a)를 형성하는 복수의 플레이트가 축 방향으로 더 적층되어 회전자 코어 연장부(122c)를 형성할 수 있다. 다시 말해, 회전자 코어(122a)를 형성하는 복수의 플레이트 개수가 고정자 코어(121a)를 형성하는 복수의 플레이트 개수보다 많을 수 있다. 이 경우, 제2 부재(123b)를 고정하기 위하여 별도로 부재를 제작하는 공정이 불필요하므로, 회전자 코어 연장부(122c)를 포함하는 회전자(122)의 제조가 용이해질 수 있다.

한편, 회전자 코어 연장부(122c)는 회전자 코어(122a)의 자성부재 수용홈(122a1)에 대응되는 제2 부재 수용홈(122c1)을 포함할 수 있다. 제2 부재 수용홈(122c1)에는 제2 부재(123b)를 형성하는 자성부재(122b) 중 제2 부재(123b)에 해당하는 영역이 수용될 수 있다. 즉, 제2 부재 수용홈(122c1)에는 자성부재(122b)의 적어도 일부가 수용될 수 있다.

제2 부재 수용홈(122c1)은 회전자 코어 연장부(122c)를 축 방향으로 관통하여 형성되며, 회전자 코어(122a)의 자성부재 수용홈(122a1)과 축 방향으로 중첩되게 형성될 수 있다. 즉, 자성부재 수용홈(122a1)과 회전자 코어 연장부(122c)는 축 방향으로 연속되게 형성될 수 있다.

이와 같은 편심보상부(123)의 구조에 따르면, 제2 부재(123b)를 형성하기 위해 연장된 자성부재(122b) 무게와 회전자 코어 연장부(122c)의 무게의 합은 기존의 황동과 같은 금속 재질로 형성되는 밸런스웨이트에 비해 가벼우므로, 그 차이만큼 회전자(122) 및 회전축(130)의 무게를 경량화할 수 있다.

이에 따라, 회전축(130)의 편심된 무게 중심을 보상하면서도, 경량화된 무게만큼 구동모터(120)의 불필요한 출력을 감소시킬 수 있어, 압축기(100) 전체의 효율이 증가될 수 있다.

아울러, 회전자 코어 연장부(122c)는 회전자 코어(122a)의 회전자 코어 체결홀(122a3)과 대응되는 연장부 체결홀(122c3)을 구비할 수 있다. 이 경우, 회전자 코어(122a)와 회전자 코어 연장부(122c)를 결합시키기 위한 별도의 공정 및 구성이 불필요하게 되므로, 회전자(122)의 생산성이 향상될 수 있다.

또한, 회전자 코어(122a)와 회전자 코어 연장부(122c)가 동일한 재질로 형성되는 것과는 달리, 회전자 코어 연장부(122c)는 회전자 코어(122a)와 다른 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 회전자 코어 연장부(122c)는 회전자 코어(122a)를 형성하는 복수의 플레이트 보다 비중이 낮은 플라스틱 재질의 사출물로 형성될 수 있다. 이에 따라, 회전자(122)의 무게를 보다 더 감소시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 편심보상부(123)는 구동모터(120)의 일측에 구비되는 제1 편심보상부(123')와 구동모터(120)의 타측에 구비되는 제2 편심보상부(123")를 포함할 수 있다. 도면을 기준으로, 제1 편심보상부(123')는 구동모터(120)의 후방측에, 제2 편심보상부(123')는 구동모터(120)의 전방측에 구비될 수 있다.

즉, 제1 편심보상부(123')는 압축부(105)와 마주하도록 고정자(121) 및 회전자(122)의 일측에 형성될 수 있으며, 제2 편심보상부(123")는 제1 편심보상부(123')와 반대되게 고정자(121) 및 회전자(122)의 타측에 형성될 수 있다.

여기서, 제1 편심보상부(123')의 제2 부재(123b1)는 회전축(130)의 축 중심(O)을 기준으로 편심부(133)의 중심(Oc)과 반대되는 위치에 구비되는 자성부재(122b)에 의해 형성될 수 있다. 이와 달리, 제2 편심보상부(123")의 제2 부재(123b2)는 제1 편심보상부(123')의 제2 부재(123b1)의 반대측에 구비될 수 있다. 즉, 제2 편심보상부(123")의 제2 부재(123b2)는 편심부(133)의 중심(Oc)과 반경 방향으로 중첩되는 위치에 구비되는 자성부재(122b)에 의해 형성될 수 있다.

여기서, 제1 편심보상부(123')의 제2 부재(123b1)와 제2 편심보상부(123")의 제2 부재(123b2)는 각각을 형성하는 자성부재(122b)가 서로 반대되는 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 다시 말해, 제1 편심보상부(123')의 제2 부재(123b1)는 자성부재(122b)가 압축기(100)의 후방측을 향하는 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 이와 달리, 제2 편심보상부(123")의 제2 부재(123b2)는 자성부재(122b)가 압축기(100)의 전방측을 향하는 방향으로 형성될 수 있다.

이 경우, 제1 편심보상부(123')와 제2 편심보상부(123")의 축 방향 중심을 기준으로 하는 회전 모멘트에 의해 회전축(130)의 편심된 무게 중심 및 선회 운동으로 인한 요동을 저감시킬 수 있게 된다.

한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동모터의 종 방향 단면을 보인 도면이며, 도 8a는 도 7에서 C-C를 취한 단면을 보인 도면이고, 도 8b는 도 7에서 D-D를 취한 단면을 보인 도면이다.

본 실시예에 따르면, 회전자 코어 연장부(322c)는 단면이 회전자 코어(322a)의 단면과 다르게 형성될 수 있다. 즉, 회전자 코어 연장부(322c)의 단면은 회전자 코어(322a)의 원형의 단면 형상 중 원주 방향을 따라 일부만 형성되어 원호 형상을 이루도록 형성될 수 있다. 다만, 이에 한하지 않으며, 회전자 코어 연장부(322c)는 반원 형상을 이루도록 형성될 수 있다.

즉, 회전자 코어 연장부(322c)는 회전축(130)을 기준으로 어느 일측에 치우치게 형성될 수 있다. 여기서, 제2 부재(323b1)는 회전자 코어 연장부(322c)는 제2 부재(123b1)는 회전축(130)의 축 중심(O)을 기준으로 편심부(133)의 중심(Oc)과 반대되는 위치에 치우치게 형성될 수 있다.

다시 말해, 회전자 코어(322a)의 단면을 기준으로 제2 부재(323b)가 구비되는 제1 영역과 제2 부재(322b)가 구비되지 않는 가상의 제2 영역으로 구분될 수 있으며, 회전자 코어 연장부(322c)는 제1 영역에만 형성될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 회전자 코어 연장부(122c)가 회전자 코어(122a)와 동일한 형상으로 형성되는 실시예와 비교하였을 때, 회전자 코어 연장부(322c)에 의한 무게가 더욱 감소될 수 있게 된다. 이에 따라, 회전자(122)의 무게가 보다 더 감소될 수 있다. 이에 더하여, 기존에 제작된 회전자 코어(322a)를 형성하는 복수의 플레이트 중 일부를 타발 가공하여 형성할 수 있으므로, 회전자 코어 연장부(122c)의 제작이 용이해질 수 있다.

한편, 도 9은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자성부재와 제2 부재의 관계를 나타낸 도면이다.

본 실시예에서는 제2 부재(423b)는 자성부재(422b)와 일체로 형성되지 않을 수 있다. 즉, 제2 부재(423b)는 자성부재(422b)와 별개의 부재로 이루어질 수 있다. 이 경우, 제1 부재(423a)와 제2 부재(423b)는 축 방향으로 실질적으로 동일한 길이(t)를 갖도록 형성될 수 있다. 아울러, 자성부재(422b)는 회전자 코어(422a)와 축 방향 길이(L1)가 실질적으로 동일하도록 형성될 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 자성을 지니는 영구 자석으로 이루어지는 제2 부재(423b)는 회전자 코어(422a)에 구비되는 자성부재(422b)와 축 방향으로 이격되게 구비될 수 있다. 이를 위하여, 편심보상부(423)는 제2 부재(423b)와 자성부재(422b)가 서로 이격되도록 이격부재(423c)를 더 포함할 수 있다.

전술한 실시예와 유사하게, 제2 부재(423b)는 자성부재(422b)의 단면과 동일한 단면을 갖도록 형성될 수 있으며, 축 방향으로 중첩되게 형성될 수 있다. 또한, 전술한 실시예들과 마찬가지로, 자성부재 수용홈(422a1)과 제2 부재 수용홈(422c1)은 축 방향으로 연속되게 형성될 수 있다. 제2 부재(423b)와 자성부재(422b)를 서로 이격시키기 위하여, 제2 부재(423b)와 자성부재(422b) 사이에는 이격부재(423c)가 구비될 수 있다.

이격부재(423c)는 제1 부재(423a) 및 제2 부재(423b)와는 달리, 비자성체 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이격부재(423c)는 무게가 금속에 비해 상대적으로 가벼운 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 전술한 실시예들에 비해 영구자석으로 이루어지는 자성부재 사용량이 저감될 수 있다. 이에 따라, 비교적 고가인 영구자석 사용량이 저감될 수 있어, 회전자(122)의 제작비가 저감될 수 있다. 뿐만 아니라, 금속 재질의 영구자석 대신 상대적으로 가벼운 재질로 형성되는 이격부재(423c)를 사용하므로, 회전자(122)의 무게가 보다 더 저감될 수 있다.

한편, 본 발명에 따르는 편심보상부는 배압실(S3)에 구비되어 편심된 회전축(130)의 무게 중심을 보상하는 밸런스웨이트(138)와 함께 적용될 수 있다. 이와 달리, 본 발명에 따르는 편심보상부만이 사용될 수 있다. 이는, 설계자의 의도에 따라 달라질 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전동식 압축기를 실시하기 위한 실시예들에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

Claims (13)

1. 회전축;
   상기 회전축에 편심지게 결합되도록 회전축 결합부를 구비하여, 선회운동을 하는 제1 스크롤과 상기 제1 스크롤에 결합되어 한 쌍의 압축실을 형성하는 제2 스크롤;
   상기 회전축에 결합되고, 원주 방향으로 이격 배치되는 복수의 자성부재를 구비하도록 자성부재 수용홈이 형성되는 회전자 코어를 포함하는 회전자;
   상기 회전자가 구비되는 수용공간을 형성하며, 상기 회전자와 자기적 상호작용을 통해 상기 회전자를 회전시키도록 구성되는 고정자; 및
   상기 제1 스크롤의 선회운동에 따라 상기 회전축의 편심된 무게중심을 보상하도록 구성되는 편심보상부를 포함하며,
   상기 편심보상부는,
   상기 고정자의 일 단부에 구비되고, 상기 고정자의 원주 방향을 따라 연장되며, 자성을 지니며, 상기 회전자의 중심을 기준으로 상기 회전축 결합부의 반대측에 위치하는 제1 부재; 및
   상기 회전자에 구비되며, 상기 제1 부재와 자기적 인력이 작용되도록 상기 제1 부재와 인접하게 배치되고, 복수의 자성부재 중 적어도 일부와 축 방향으로 중첩되게 배치되는 제2 부재를 포함하고,
   상기 회전자는,
   상기 회전자 코어에 축 방향으로 적층되어 상기 제2 부재를 수용하도록 제2 부재 수용홈이 구비된 회전자 코어 연장부가 형성되며,
   상기 자성부재 수용홈과 상기 제2 부재 수용홈은 축 방향으로 연장되게 형성되고,
   상기 자성부재와 상기 제2 부재 사이에 구비되어, 상기 제2 부재를 상기 자성부재와 축 방향으로 이격시키도록 형성되는 이격부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제1항에 있어서,
   상기 고정자는,
   상기 제1 부재를 상기 고정자에 결합시키도록 형성되는 제1 부재 결합부를 포함하는 전동식 압축기.
10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제9항에 있어서,
    상기 고정자는,
    복수의 플레이트 적층되어 형성되는 고정자 코어;
    상기 고정자 코어에 권선되는 권선 코일; 및
    상기 고정자 코어의 일단 및 타단에 구비되어 상기 권선 코일과 상기 고정자 코어를 이격시켜 절연하는 인슐레이터를 포함하며,
    상기 제1 부재 결합부는 상기 제1 부재를 상기 고정자 코어와 축 방향으로 이격시키도록 상기 인슐레이터에 형성되며,
    상기 제2 부재는 상기 제1 부재와 대응되도록 축 방향으로 연장되게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제10항에 있어서,
    상기 인슐레이터는 축 방향으로 연장되며, 상기 권선 코일을 사이에 두고 서로 마주보도록 형성되는 내측벽과 외측벽을 구비하며,
    상기 제1 부재 결합부는 상기 내측벽에 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제1항에 있어서,
    상기 편심보상부는,
    상기 제1 스크롤과 마주하도록 상기 회전자 및 고정자의 일단에 구비되는 제1 편심보상부; 및
    상기 회전자 및 고정자의 타단에 구비되는 제2 편심보상부를 포함하는 전동식 압축기.
13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제12항에 있어서,
    상기 제2 편심보상부의 제2 부재는 상기 제1 편심보상부의 제2 부재와 상기 회전축의 중심을 기준으로 반대편에 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.

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