KR102373383B1 - 스테이터 코어 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 중공의 실린더 형상으로 형성된 요크부; 상기 요크부의 내주면에 설치되며, 상기 요크부의 원주방향을 따라 서로 이격되도록 배치되는 돌출부; 및 상기 돌출부의 내주면에 설치되며, 코일이 감겨지고, 상기 요크부의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 두께가 상기 돌출부의 두께보다 더 작게 형성된 치부를 포함하는 스테이터 코어를 제공한다.
본 발명에 따른 스테이터 코어에 의하면, 요크부와 치부의 사이에 치부보다 두께가 더 큰 돌출부를 구비하고, 치부에 코일이 감겨지도록 함으로써, 코일이 치부에 의해 요크부로부터 내측으로 이격되게 배치되도록 할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 스테이터 코어에 의하면, 스테이터 코어의 내부로 유입된 냉매가 돌출부와 돌출부의 사이로 유동하도록 함으로써, 요크부를 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스테이터 코어에 의하면, 치부의 양 측면 사이의 거리를 T1이라 하고, 요크부의 외주면과 내주면 사이의 거리를 T2라고 하였을 때,

의 관계를 나타내도록 설계함으로써, 코일에 의해 발생되어 치부를 따라 흐르는 자속(Magnetic flux)이, 손실되지 않은 채 요크부로 전달되어 흐르도록 할 수 있으며, 모터에서 발생되는 토크의 크기를 최대화할 수 있다.

Description

스테이터 코어{Stator core}

본 발명은 스테이터 코어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 코일이 감겨지며 전동식 압축기의 내부에 설치되어 회전축에 설치된 로터를 회전시키는 스테이터 코어에 관한 것이다.

일반적으로, 전동식 압축기란, 내부에 모터가 구비되며, 모터가 외부 전원으로부터 전류를 공급받아 회전하면서, 냉매를 흡입하여 압축시킨 후 이를 외부로 토출하는 장치를 의미한다. 모터는, 통상 스테이터와 로터를 구비한다. 스테이터는, 스테이터 코어와, 스테이터 코어에 감겨지는 코일을 구비한다. 코일은 외부 전원으로부터 전류를 공급받는다. 로터는, 스테이터의 내부에 설치되며, 전동식 압축기의 내부에 구비된 회전축에 결합된다. 그리고 로터는, 코일이 외부 전원으로부터 전류를 공급받음에 따라 스테이터에 형성되는 자기력에 의해, 상기 스테이터의 내부에서 회전한다. 이에 따라 모터는, 회전축을 회전시켜 냉매를 흡입하여 압축시킨 후 이를 목적하는 곳으로 토출하게 된다.

스테이터 코어는, 원통 형상의 요크부와, 요크부의 내주면에 설치되며 코일이 감겨지는 치부를 구비한다. 그리고 전동식 압축기의 내부로 유입된 냉매는, 치부와 치부의 사이로 유동하면서, 스테이터 코어와 코일을 냉각시키게 된다. 이때, 종래의 전동식 압축기에 의하면, 치부에 감겨진 코일이 요크부의 내주면에 밀착되므로, 스테이터 코어의 내부로 유입된 냉매가 요크부를 효과적으로 냉각시킬 수 없다는 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0142918호(발명의 명칭 : 전동식 압축기 모터)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 치부에 감겨지는 코일을 요크부로부터 이격시켜, 스테이터 코어의 내부로 유입되는 냉매를 통해 요크부가 보다 효과적으로 냉각되도록 하는 스테이터 코어를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은, 중공의 실린더 형상으로 형성된 요크부; 상기 요크부의 내주면에 설치되며, 상기 요크부의 원주방향을 따라 서로 이격되도록 배치되는 돌출부; 및 상기 돌출부의 내주면에 설치되며, 코일이 감겨지고, 상기 요크부의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 두께가 상기 돌출부의 두께보다 더 작게 형성된 치부를 포함하는 스테이터 코어를 제공한다.

상기 치부는, 상기 요크부의 축방향을 따라 보았을 때, 양 측면이 서로 평행하게 형성된다.

상기 치부는, 상기 요크부의 축방향을 따라 보았을 때, 측면이, 상기 요크부의 가상의 중심점으로부터 상기 치부의 중심을 관통하는 반경방향의 직선과 평행하게 형성된다.

상기 돌출부는, 상기 요크부의 축방향을 따라 보았을 때, 측면이, 상기 요크부의 반경방향을 따라 외측으로 향할수록, 상기 치부의 측면으로부터 멀어지는 방향으로 경사지게 형성된다.

상기 돌출부는, 상기 요크부의 축방향을 따라 보았을 때, 측면이, 상기 요크부의 가상의 중심점으로부터 상기 돌출부의 측면을 향하는 반경방향의 직선을 따라 형성된다.

상기 스테이터 코어는, 상기 치부의 내주면에 설치되며, 상기 요크부의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 두께가 상기 치부의 두께보다 더 크게 형성되어, 상기 치부에 감겨진 코일의 이탈을 방지하는 단턱부를 더 포함한다.

상기 단턱부는, 상기 치부로부터 멀어질수록, 상기 요크부의 반경방향을 기준으로 하였을 때의 두께가 점점 작아지는 형상으로 형성된다.

상기 요크부의 축방향을 따라 본 상태에서, 상기 치부의 양 측면 사이의 거리를 T1이라 하고, 상기 요크부의 외주면과 내주면 사이의 거리를 T2라고 하였을 때,

의 관계를 나타낸다.

본 발명에 따른 스테이터 코어에 의하면, 요크부와 치부의 사이에 치부보다 두께가 더 큰 돌출부를 구비하고, 치부에 코일이 감겨지도록 함으로써, 코일이 치부에 의해 요크부로부터 내측으로 이격되게 배치되도록 할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 스테이터 코어에 의하면, 스테이터 코어의 내부로 유입된 냉매가 돌출부와 돌출부의 사이로 유동하도록 함으로써, 요크부를 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 스테이터 코어에 의하면, 치부의 양 측면 사이의 거리를 T1이라 하고, 요크부의 외주면과 내주면 사이의 거리를 T2라고 하였을 때,

의 관계를 나타내도록 설계함으로써, 코일에 의해 발생되어 치부를 따라 흐르는 자속(Magnetic flux)이, 손실되지 않은 채 요크부로 전달되어 흐르도록 할 수 있으며, 모터에서 발생되는 토크의 크기를 최대화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스테이터 코어가 설치되는 전동식 압축기의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스테이터 코어의 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 스테이터 코어의 평면도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 A 부분의 확대도이다.
도 5는 도 3에 코일이 설치된 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 치부의 두께(T1)와 요크부의 두께(T2)가 같은 경우에, 모터에서 발생되는 토크를 시간에 대하여 나타낸 그래프이다.
도 7은 T2 = 9/15*T1일 때의 모터의 토크를 나타낸 그래프이다.
도 8은 T2 = 8/15*T1일 때의 모터의 토크를 나타낸 그래프이다.
도 9는 T2 = 7/15*T1일 때의 모터의 토크를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1을 참조하면, 전동식 압축기(100)는, 외부로부터 냉매를 흡입하여 압축한 후, 이를 목적하는 곳으로 토출하는 것으로서, 메인하우징(110), 메인프레임(111), 고정스크롤(112), 회전스크롤(113), 커버하우징(114), 회전축(115), 모터(120)를 포함한다.

상기 메인하우징(110)은, 내부에 상기 회전축(115) 및 모터(120)가 수용되며, 냉매가 흡입되는 흡입구가 형성된다. 상기 메인프레임(111)은, 상기 메인하우징(110)의 상부에 안착되며, 상기 회전축(115)이 관통된다. 상기 메인프레임(111)과 회전축(115)의 사이에는 베어링이 설치된다. 따라서 상기 회전축(115)은, 상기 메인프레임(111)에 삽입된 상태에서 회전이 가능하게 된다. 상기 고정스크롤(112)은, 상기 메인프레임(111)의 상부에 안착된다. 상기 회전스크롤(113)은, 상기 고정스크롤(112)과 상기 메인프레임(111)의 사이에 개재된다. 그리고 상기 회전스크롤(112)의 하부에는, 상기 회전축(115)의 상단이 관통된다. 따라서 상기 회전스크롤(112)은, 상기 회전축(115)이 회전함에 따라 같이 회전하게 된다. 상기 커버하우징(114)은, 상기 고정스크롤(112)의 상부에 안착되어, 상기 고정스크롤(112), 회전스크롤(113) 및 메인프레임(111)을 메인하우징(110)에 고정시킨다.

상기 모터(120)는, 상기 메인하우징(110)의 내부에 수용되며, 상기 회전축(115)에 결합된다. 그리고 상기 모터(120)는, 외부의 전원(미도시)으로부터 전류를 공급받아 상기 회전축(115)을 회전시킨다. 이를 위하여, 상기 모터(120)는, 스테이터(121) 및 로터(122)를 포함한다. 상기 스테이터(121)는, 스테이터 코어(130)와, 상기 스테이터 코어(130)에 감겨지며 외부 전원으로부터 전류를 공급받는 코일(123)을 포함한다. 이때, 상기 코일(123)은 그 외주면에 절연 코팅이 이루어질 수 있다. 상기 로터(122)는, 상기 스테이터 코어(130)의 내부에 설치되며, 상기 회전축(115)의 외주면에 결합된다. 그리고 상기 로터(122)는, 상기 코일(123)에 흐르는 전류에 의해 형성된 자기력을 받아 회전하게 된다. 이에 따라 상기 로터(122)는, 상기 회전축(115) 및 상기 회전스크롤(113)을 회전시켜, 냉매가 상기 메인하우징(110)을 통해 내부로 유입된 후 상기 커버하우징(114)을 통해 외부로 토출되도록 한다.

이하, 도 2 내지 도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 스테이터 코어(130)에 관해 상세히 설명하도록 한다. 한편, 도 1에서는 본 발명에 따른 스테이터 코어(130)가 스크롤 타입의 전동식 압축기(100)에 설치되는 것으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 따른 스테이터 코어(130)는 다양한 타입의 압축기에 설치될 수 있다고 할 것이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 스테이터 코어(130)는, 요크부(131), 돌출부(132), 치부(133) 및 단턱부(134)를 포함한다. 상기 요크부(131)는, 중공의 실린더 형상으로 형성된다. 상기 돌출부(132)는, 상기 요크부(131)의 내주면으로부터 돌출되도록 형성되며, 복수개로 구비되어 상기 요크부(131)의 원주방향을 따라 서로 이격되도록 배치된다. 상기 치부(133)는, 코일(123)이 감겨지는 것으로서, 복수개로 구비되어 각각 상기 돌출부(132)의 내주면으로부터 돌출되도록 형성된다. 이때, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 치부(133)는, 상기 요크부(131)의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 두께가, 상기 돌출부(132)의 두께보다 더 작게 형성된다. 즉, 상기 요크부(131)의 축방향을 따라 보았을 때(도 3,4을 보았을 때), 상기 돌출부(132)는, 양 측면이 상기 치부(133)의 양 측면보다 인접하는 돌출부(132) 측으로 더 돌출된 상태로 형성된다.

이 경우, 도 5를 참조하면, 상기 치부(133)에 상기 코일(123)이 감겼을 시에, 상기 코일(123)이 상기 요크부(131)의 내주면과 접하지 않고 이격된 상태를 유지하게 할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 스테이터 코어에 의하면, 스테이터 코어(130)의 내부로 유입된 냉매가 인접하는 돌출부(132)와 돌출부(132)의 사이로 유동하도록 함으로써, 상기 요크부(131)를 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

이하부터는, 설명의 편의를 위하여, 상기 치부(133)의 양 측면 사이의 거리를 치부의 두께(T1)라 하고, 상기 요크부(131)의 외주면과 내주면 사이의 거리를 요크부의 두께(T2)라 한다. 또한, 도 3에서 상기 요크부(131)의 가상의 중심점(C)으로부터 상기 치부(133)의 중심을 관통하는 반경방향의 직선을 제1직선(D1)이라 하고, 상기 가상의 중심점(C)으로부터 상기 돌출부(132)의 측면을 향하는 반경방향의 직선을 제2직선(D2)이라 한다. 그리고 인접하는 상기 치부(133)와 치부(133) 사이의 공간을 제1공간(S1)이라 하고, 인접하는 상기 돌출부(132)와 돌출부(132) 사이의 공간을 제2공간(S2)이라 한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 치부(133)는, 양 측면이 서로 평행하게 형성될 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 치부(133)는, 양 측면이, 각각 상기 제1직선(D1)과 평행하게 형성될 수 있다. 상기 돌출부(132)는, 상기 요크부(131)의 반경방향을 따라 외측으로 향할수록, 상기 치부(133)의 측면으로부터 멀어지는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 돌출부(132)는, 양 측면이, 각각 상기 제2직선(D2)을 따라 정렬되도록 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 제1공간(S1)은, 상기 요크부(131)의 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록, 상기 요크부(131)의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 폭이 점점 커지는 형상으로 형성된다. 그리고 상기 제2공간(S2)은, 상기 요크부(131)의 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록, 상기 요크부(131)의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 폭이 일정한 형상으로 형성된다. 따라서 본 발명에 따른 스테이터 코어(130)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 치부(133)에 상기 코일(123)이 감긴 상태에서도, 상기 제1공간(S1) 상에 냉매가 유입되도록 하는 최소한의 공간이 유지되도록 할 수 있으며, 이러한 최소한의 공간을 따라 상기 제2공간(S2)으로 냉매가 유입되도록 하여 상기 요크부(131)가 보다 효과적으로 냉각되도록 할 수 있다.

도 3,4를 참조하면, 상기 단턱부(134)는, 상기 치부(133)의 내주면에 설치되며, 상기 요크부(131)의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 두께가 상기 치부(133)의 두께보다 더 크게 형성된다. 그리고 도 5를 참조하면, 상기 단턱부(134)는, 상기 치부(133)에 감겨진 코일(123)이 상기 치부(133)로부터 내측으로 이탈되는 것을 방지한다.

한편, 상기 치부의 두께(T1)와 상기 요크부의 두께(T2)는,

의 관계를 나타낼 수 있다. 도 6을 참조하면, 치부의 두께(T1)와 요크부의 두께(T2)가 같은 경우에는, 모터(120)에서 발생되는 토크(Torque)가 최대가 된다. 그리고 도 7을 참조하면, 요크부의 두께(T2)가 점점 감소하여 치부의 두께(T1)의 9/15배가 되더라도, 모터(120)에서 발생되는 토크의 크기는 거의 변함이 없다. 하지만 도 8 및 도 9와 같이, 요크부의 두께(T2)가 치부의 두께(T1)의 8/15배, 7/15배가 되면, 즉, 요크부의 두께(T2)가 치부의 두께(T1)의 9/15배보다 작아지게 되면, 모터(120)에서 발생되는 토크의 크기는 급격하게 감소된다. 따라서 상기 치부의 두께(T1)와 상기 요크부의 두께(T2)는,

의 관계를 나타낸다고 할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 스테이터 코어(130)에 의하면, 상기 치부의 두께(T1)와 상기 요크부의 두께(T2)가

의 관계를 나타내도록 설계됨으로써, 코일(123)에 의해 발생되어 상기 치부(133)를 따라 흐르는 자속(Magnetic flux)이, 손실되지 않은 채 상기 요크부(131)로 전달되어 흐르도록 할 수 있으며, 상기 모터(120)에서 발생되는 토크의 크기를 최대화할 수 있다.

130 : 스테이터 코어 131 : 요크부
132 : 돌출부 133 : 치부
134 : 단턱부

Claims (8)

1. 중공의 실린더 형상으로 형성된 요크부;
   상기 요크부의 내주면에 설치되며, 상기 요크부의 원주방향을 따라 서로 이격되도록 배치되는 돌출부; 및
   상기 돌출부의 내주면에 설치되며, 코일이 감겨지고, 상기 요크부의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 두께가 상기 돌출부의 두께보다 더 작게 형성된 치부를 포함하되,
   상기 돌출부는, 상기 요크부의 축방향을 따라 보았을 때, 측면이, 상기 요크부의 반경방향을 따라 외측으로 향할수록, 상기 치부의 측면으로부터 멀어지는 방향으로 경사지게 형성된 스테이터 코어.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 치부는, 상기 요크부의 축방향을 따라 보았을 때, 양 측면이 서로 평행하게 형성된 스테이터 코어.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 치부는, 상기 요크부의 축방향을 따라 보았을 때, 측면이, 상기 요크부의 가상의 중심점으로부터 상기 치부의 중심을 관통하는 반경방향의 직선과 평행하게 형성된 스테이터 코어.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 돌출부는, 상기 요크부의 축방향을 따라 보았을 때, 측면이, 상기 요크부의 가상의 중심점으로부터 상기 돌출부의 측면을 향하는 반경방향의 직선을 따라 형성된 스테이터 코어.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 치부의 내주면에 설치되며, 상기 요크부의 원주방향을 기준으로 하였을 때의 두께가 상기 치부의 두께보다 더 크게 형성되어, 상기 치부에 감겨진 코일의 이탈을 방지하는 단턱부를 더 포함하는 스테이터 코어.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 단턱부는, 상기 치부로부터 멀어질수록, 상기 요크부의 반경방향을 기준으로 하였을 때의 두께가 점점 작아지는 형상으로 형성된 스테이터 코어.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 요크부의 축방향을 따라 본 상태에서, 상기 치부의 양 측면 사이의 거리를 T1이라 하고, 상기 요크부의 외주면과 내주면 사이의 거리를 T2라고 하였을 때,

   

   의 관계를 나타내는 스테이터 코어.

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