KR102433580B1 - Air compressor - Google Patents
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Abstract
본 발명의 공기 압축기는, 임펠러의 공기 토출 측에서 일부 공기가 임펠러와 모터 하우징의 틈새를 통해 모터 하우징의 내부로 유입되어 모터의 내부를 냉각 시킨 후, 모터의 냉각에 이용한 공기가 모터에 일체로 구성된 제1공기 냉각부 및 제2공기 냉각부를 차례로 거치며 냉각되도록 한 다음, 모터의 외부로 연결된 외부 리턴관을 통해 임펠러의 공기 유입구 측으로 유입되도록 구성되어, 공기 압축기의 외부로 냉각 공기를 배출하지 않으면서 모터 및 베어링 등을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 공기 압축기에 관한 것이다.In the air compressor of the present invention, some air from the air discharge side of the impeller flows into the inside of the motor housing through the gap between the impeller and the motor housing to cool the inside of the motor, and then the air used for cooling the motor is integrated into the motor. The first air cooling unit and the second air cooling unit are configured to be cooled in sequence and then flowed into the air inlet side of the impeller through the external return pipe connected to the outside of the motor. If the cooling air is not discharged to the outside of the air compressor, It relates to an air compressor that can effectively cool a motor and bearings.
Description
본 발명은 공기 압축기 내부의 에어 포일 베어링, 모터의 고정자, 회전자 및 모터 하우징 등을 냉각시키면서 열교환되어 가열된 공기를 공기 압축기의 내부에서 냉각시킬 수 있는 냉각 유로의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a cooling passage capable of cooling air heated by heat exchange while cooling an air foil bearing, a stator of a motor, a rotor, and a motor housing in an air compressor.
공기 압축기는 흡입된 유체를 임펠러를 이용해 승압하여 공급할 수 있도록 유체의 에너지를 발생시키는 기계장치이다. 그리고 공기 압축기는 일반적으로 인버터에 의해 고속으로 회전 가능한 고속모터가 구비되며, 고속 회전을 위해 에어 포일 저널 베어링 및 에어포일 스러스트 베어링이 장착되어 사용되고 있다.The air compressor is a mechanical device that generates the energy of the fluid so that the suctioned fluid can be supplied by increasing the pressure using the impeller. In addition, the air compressor is generally provided with a high-speed motor that can be rotated at a high speed by an inverter, and an airfoil journal bearing and an airfoil thrust bearing are mounted and used for high-speed rotation.
이러한 공기 압축기는 외관을 형성하는 본체와 본체의 내부에 구비되어 흡입된 공기를 가압하는 임펠러를 포함한 구동부 및 이를 제어할 수 있는 제어부로 구성되며, 본체에 형성된 공기 흡입구를 통해 본체의 내부로 유입된 공기는 임펠러를 통해 특정한 압력 이상으로 가압된 후 공기 배출구를 통해 배출되도록 구성된다.Such an air compressor is composed of a main body forming an exterior, a driving unit including an impeller provided inside the main body to pressurize the sucked air, and a control unit capable of controlling the same, and the air compressor introduced into the main body through the air intake port formed in the main body. The air is configured to be pressurized above a certain pressure through the impeller and then discharged through the air outlet.
여기에서 공기 압축기는 일반적인 모터에 비해 고속으로 회전되므로 에어 포일 베어링들에서 많은 열이 발생하고 모터의 회전자 및 고정자에서도 많은 열이 발생하므로 이에 대한 냉각이 필수적이다.Here, since the air compressor rotates at a high speed compared to a general motor, a lot of heat is generated in the air foil bearings and a lot of heat is also generated in the rotor and stator of the motor, so cooling is essential.
그런데 종래의 공기 압축기는 냉각을 위한 냉각 유로 구조가 형성되어 있으나, 모터 및 각각의 에어 포일 베어링들을 효과적으로 냉각하기 어려웠으며, 이에 따라 공기 압축기 내부 부품들의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 냉각 유로 구조가 필요하다.However, the conventional air compressor has a cooling flow path structure for cooling, but it is difficult to effectively cool the motor and each air foil bearing. Accordingly, a cooling flow path structure capable of improving the cooling efficiency of the internal components of the air compressor is required. do.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 모터를 냉각시킨 냉각 공기를 공기 압축기의 외부로 배출하지 않으면서 모터 및 베어링 등을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 공기 압축기를 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an air compressor capable of effectively cooling the motor and bearings without discharging the cooling air that has cooled the motor to the outside of the air compressor. will provide
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기 압축기는, 내부에 고정자 및 회전자가 구비되며, 상기 회전자가 회전 가능하게 결합된 모터 하우징; 상기 모터 하우징의 일측에 결합되고, 내부와 연통되어 외부 공기가 유입되는 유입구 및 공기가 토출되는 토출구가 형성되며, 상기 모터 하우징의 내부와 연통된 임펠러 하우징; 상기 임펠러 하우징의 내부에 구비되고, 상기 회전자의 일단에 결합된 임펠러; 상기 모터 하우징의 타측에 결합되고, 내부에 제1냉각 공기유로가 형성되며, 상기 제1냉각 공기유로와 연통된 입구 및 출구가 형성되며, 상기 입구가 상기 모터 하우징의 내부와 연통된 제1공기 냉각부; 상기 모터 하우징을 통과하는 냉각수 유로 및 상기 냉각수 유로에 인접하여 상기 모터 하우징을 통과하는 제2냉각 공기유로를 포함하며, 상기 제2냉각 공기유로의 일단이 상기 제1냉각 공기유로의 출구에 연결된 제2공기 냉각부; 및 상기 모터 하우징 및 임펠러 하우징의 외부에 구비되며, 일단이 상기 제2냉각 공기유로에 연결되고 타단은 상기 임펠러 하우징의 유입구에 연결된 외부 리턴관; 을 포함하여 이루어질 수 있다.The air compressor of the present invention for achieving the object as described above, the stator and the rotor is provided therein, the rotor is rotatably coupled to the motor housing; an impeller housing coupled to one side of the motor housing and communicating with the inside to form an inlet through which external air is introduced and an outlet through which air is discharged, and communicating with the inside of the motor housing; an impeller provided inside the impeller housing and coupled to one end of the rotor; First air coupled to the other side of the motor housing, a first cooling air passage is formed therein, an inlet and an outlet communicating with the first cooling air passage are formed, the inlet communicating with the interior of the motor housing cooling unit; a cooling water passage passing through the motor housing and a second cooling air passage passing through the motor housing adjacent to the cooling water passage, wherein one end of the second cooling air passage is connected to an outlet of the first cooling air passage 2 air cooling unit; and an external return pipe provided outside the motor housing and the impeller housing, one end connected to the second cooling air passage and the other end connected to the inlet of the impeller housing; may be included.
또한, 상기 임펠러의 공기 토출 측에서 임펠러와 모터 하우징 사이의 틈새를 통해 상기 모터 하우징의 내부로 유입된 공기가, 상기 모터 하우징 내부를 통과하면서 고정자 및 회전자와 열교환되어 가열된 후 상기 제1공기 냉각부로 유입되어 외부로 방열하여 1차로 공기가 냉각되며, 그 후 제2공기 냉각부를 통과하며 냉각수에 의해 2차로 공기가 냉각된 다음, 상기 외부 리턴관을 통해 상기 임펠러 하우징의 유입구 측으로 공기가 유입될 수 있다.In addition, the air introduced into the motor housing through a gap between the impeller and the motor housing on the air discharge side of the impeller is heated by heat exchange with the stator and the rotor while passing through the motor housing, and then the first air The air is firstly cooled by flowing into the cooling unit and radiating heat to the outside. After that, the air passes through the second air cooling unit and is secondarily cooled by the cooling water, and then the air flows into the inlet side of the impeller housing through the external return pipe. can be
또한, 상기 제1공기 냉각부는, 상기 제1냉각 공기유로를 형성하는 내면에 복수의 방열핀이 돌출 형성될 수 있다.In addition, the first air cooling unit may have a plurality of heat dissipation fins protruding from an inner surface forming the first cooling air flow path.
또한, 상기 모터 하우징의 양측에 형성된 베어링 장착부에 결합되고, 상기 회전자의 양측에 이격되게 배치되며, 상기 회전자가 회전 가능하도록 반경방향 하중을 지지하는 한 쌍의 에어 포일 저널 베어링; 상기 회전자의 타단에 결합되며, 상기 모터 하우징의 타측 베어링 장착부와 제1공기 냉각부 사이에 배치된 스러스트 러너; 및 상기 스러스트 러너에 인접한 베어링 장착부와 스러스트 러너 사이 및 상기 스러스트 러너와 제1공기 냉각부 사이에 개재되어, 상기 스러스트 러너가 회전 가능하도록 축방향 하중을 지지하는 한 쌍의 에어 포일 스러스트 베어링; 을 더 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, a pair of air foil journal bearings coupled to the bearing mounting portions formed on both sides of the motor housing, spaced apart from both sides of the rotor, and supporting a radial load so that the rotor is rotatable; a thrust runner coupled to the other end of the rotor and disposed between the other bearing mounting part of the motor housing and the first air cooling part; and a pair of air foil thrust bearings interposed between a bearing mounting portion adjacent to the thrust runner and the thrust runner and between the thrust runner and the first air cooling portion to support an axial load so that the thrust runner is rotatable. It may be made to further include.
또한, 상기 임펠러의 공기 토출 측에서 임펠러와 모터 하우징 사이의 틈새를 통과한 공기는 일측에 배치된 에어 포일 저널 베어링, 상기 고정자와 회전자 사이, 타측에 배치된 에어 포일 저널 베어링, 상기 한 쌍의 에어 포일 스러스트 베어링 중 어느 하나 이상의 에어 포일 스러스트 베어링을 차례로 통과한 후, 상기 제1공기 냉각부로 유입될 수 있다.In addition, the air passing through the gap between the impeller and the motor housing on the air discharge side of the impeller is an air foil journal bearing disposed on one side, between the stator and the rotor, and an air foil journal bearing disposed on the other side, the pair of After passing through one or more air foil thrust bearings among the air foil thrust bearings in sequence, the air may be introduced into the first cooling unit.
또한, 상기 모터 하우징 양측의 베어링 장착부에는 각각 양면을 관통하는 관통공이 형성되고, 상기 임펠러의 공기 토출 측에서 임펠러와 모터 하우징 사이의 틈새를 통과한 공기는 일측에 배치된 에어 포일 저널 베어링 및 일측의 관통공을 통과하도록 분기되며, 상기 고정자와 회전자 사이를 통과한 공기는 타측에 배치된 에어 포일 저널 베어링 및 타측의 관통공을 통과하도록 분기될 수 있다.In addition, through-holes penetrating both surfaces are formed in the bearing mounting portions on both sides of the motor housing, and the air passing through the gap between the impeller and the motor housing on the air discharge side of the impeller is an air foil journal bearing disposed on one side and one side of the motor housing. It is branched to pass through the through hole, and the air that has passed between the stator and the rotor may be branched to pass through the air foil journal bearing disposed on the other side and the through hole of the other side.
또한, 상기 제1공기 냉각부는, 상기 스러스트 러너와 마주보는 측면의 중앙부에 내부와 외부를 관통하는 개구가 형성되며, 상기 개구가 스러스트 러너의 타측에 배치된 에어 포일 스러스트 베어링 측과 연통될 수 있다.In addition, the first air cooling unit may have an opening penetrating inside and outside the central portion of a side facing the thrust runner, and the opening may communicate with an air foil thrust bearing side disposed on the other side of the thrust runner. .
또한, 상기 제1공기 냉각부는, 상기 스러스트 러너와 마주보는 측면이 막혀있는 형태로 형성될 수 있다.In addition, the first air cooling unit may be formed in a form in which a side facing the thrust runner is blocked.
또한, 상기 제1공기 냉각부는, 내부에 공기의 유동 경로를 형성하는 격판이 구비될 수 있다.In addition, the first air cooling unit may be provided with a diaphragm forming an air flow path therein.
또한, 상기 격판에는 양면을 관통하는 연통공이 형성된 것을 특징으로 하는 공기 압축기.In addition, the air compressor, characterized in that the diaphragm is formed with a communication hole passing through both surfaces.
본 발명의 공기 압축기는 모터의 고정자 및 회전자, 에어 포일 저널 베어링 및 에어 포일 스러스트 베어링들을 냉각 효과가 개선되는 장점이 있다.The air compressor of the present invention has an advantage in that the cooling effect of the stator and rotor of the motor, the airfoil journal bearing and the airfoil thrust bearing is improved.
또한, 모터의 내부를 냉각시킨 냉각 공기를 공기 압축기의 외부로 배출하지 않으므로, 외부 공기가 오염되지 않을 수 있으며, 공기 압축기가 장착되는 설비 또는 설치 공간에 별도의 공기 배출 구조가 필요 없는 장점이 있다. In addition, since the cooling air cooled inside the motor is not discharged to the outside of the air compressor, the outside air may not be polluted, and there is an advantage in that there is no need for a separate air discharge structure in the facility or installation space where the air compressor is installed. .
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 압축기를 나타낸 정면 단면도 및 우측면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 공기 압축기를 나타낸 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 공기 압축기를 나타낸 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 공기 압축기를 나타낸 부분 단면도이다.1 and 2 are a front cross-sectional view and a right side view showing an air compressor according to a first embodiment of the present invention.
3 is a partial cross-sectional view showing an air compressor according to a second embodiment of the present invention.
4 is a partial cross-sectional view showing an air compressor according to a third embodiment of the present invention.
5 is a partial cross-sectional view showing an air compressor according to a fourth embodiment of the present invention.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 공기 압축기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the air compressor of the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<실시예 1><Example 1>
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 압축기를 나타낸 정면 단면도 및 우측면도이다.1 and 2 are a front cross-sectional view and a right side view showing an air compressor according to a first embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 압축기는, 크게 모터 하우징(100), 고정자(200), 회전자(300), 임펠러(400), 임펠러 하우징(410), 제1공기 냉각부(600), 제2공기 냉각부(700) 및 외부 리턴관(800)을 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 본 발명에 따른 공기 압축기는 한 쌍의 에어 포일 저널 베어링(510, 520), 스러스트 러너(311) 및 한 쌍의 에어 포일 스러스트 베어링(530, 540)을 더 포함하여 구성될 수 있다.As shown, the air compressor according to the first embodiment of the present invention is largely a
모터 하우징(100)은 공기 압축기의 외형을 형성하는 부분이며, 몸체 및 몸체의 양단에 결합된 한 쌍의 베어링 장착부를 포함하여 구성될 수 있다. 모터 하우징(100)의 몸체는 내부가 비어있으며 양단이 개방된 대략 원통형으로 형성될 수 있으며, 몸체의 일단에 전방측 베어링 장착부(110)가 결합되고 타단에 후방측 베어링 장착부(120)가 결합될 수 있다. 여기에서 전방측은 도면에서 좌측인 외부에서 공기가 유입되는 쪽인 임펠러 하우징(410)의 유입구(411) 쪽이며, 후방측은 도면에서 우측인 제1공기 냉각부(600)가 있는 쪽이 될 수 있다. 그리고 전방측 베어링 장착부(110) 및 후방측 베어링 장착부(120)는 몸체의 개방된 단부를 덮어 막는 커버 형태로 형성될 수 있으며, 각각 중앙에 양면을 관통하는 구멍이 형성될 수 있다. 그리하여 전방측 베어링 장착부(110)의 구멍에 전방측 에어 포일 저널 베어링(510)이 삽입되어 장착되고, 후방측 베어링 장착부(120)의 구멍에 후방측 에어 포일 저널 베어링(520)이 삽입되어 장착될 수 있다. 또한, 전방측 베어링 장착부(110)에는 양면을 관통하는 관통공(111)이 형성될 수 있으며, 관통공(111)은 전방측 에어 포일 저널 베어링(510)이 장착되는 구멍보다 반경방향 바깥쪽에 위치하고 임펠러(400)의 외경보다는 반경방향 안쪽에 위치할 수 있다. 또한, 후방측 베어링 장착부(120)에는 양면을 관통하는 관통공(121)이 형성될 수 있으며, 관통공(121)은 스러스트 러너(311)의 외경보다 반경방향 바깥쪽에 위치할 수 있다.The
고정자(200)는 모터 하우징(100)의 내부에 구비되고, 고정자(200)는 모터 하우징(100)의 내주면에 접하여 고정될 수 있다. 그리고 고정자(200)는 코어에 코일이 권취되어 코일의 엔드턴이 전방측과 후방측을 향하도록 배치될 수 있다. 또한, 고정자(200)는 중앙부가 양면을 관통하여 뚫려있는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 고정자(200)는 코어의 티스들에 코일이 권취되어 있으며, 코일이 권취된 티스들은 원주방향으로 이격되게 배열되어 티스들의 사이로 공기가 유동될 수 있는 유로가 형성될 수 있다.The
회전자(300)는 고정자(200)의 중앙부를 통과하여 삽입된 형태로 배치되며, 회전자(300)는 고정자(200)의 내측에 이격되어 배치될 수 있다. 그리고 회전자(300)는 회전축(310) 및 마그넷(320)을 포함하여 구성될 수 있으며, 회전축(310)의 축방향 중앙부 외측에 마그넷(320)이 결합될 수 있다. 또한, 회전축(310)의 축방향으로 일측이 전방측 에어 포일 저널 베어링(510)의 내측에 삽입되어 회전 가능하도록 지지되고, 축방향 타측이 후방측 에어 포일 저널 베어링(520)의 내측에 삽입되어 회전 가능하도록 지지될 수 있다. 그리하여 두 개의 에어 포일 저널 베어링에 의해 회전자(300)가 반경방향으로 지지될 수 있다. The
임펠러 하우징(410)은 모터 하우징(100)의 일측인 전방측에 결합되며, 임펠러 하우징(410)과 모터 하우징(100)의 결합에 의해 형성된 내부 공간에 임펠러(400)가 배치될 수 있다. 그리고 임펠러 하우징(410)은 내부와 연통되는 유입구(411) 및 토출구(412)가 형성될 수 있으며, 전방측에 외부 공기가 유입되는 유입구(411)가 형성되고 유입구(411)에서 반경방향으로 이격된 위치에 승압된 공기가 토출되는 토출구(412)가 형성될 수 있다.The
임펠러(400)는 임펠러 하우징(410)의 내부에 구비되며, 임펠러(400)는 회전자(300)의 회전축(310) 일단에 결합될 수 있다. 그리하여 회전자(300)가 회전되면 임펠러(400)가 함께 회전되고 임펠러(400)의 회전에 의해 임펠러 하우징(410)의 유입구(411)를 통해 외부 공기가 흡입되어 임펠러(400)를 거치며 승압된 후 토출구(412)를 통해 미리 정해진 위치로 압송될 수 있다. 그리고 임펠러(400)의 반경방향 외측 및 이에 대응되는 위치의 전방측 베어링 장착부(110)에는 톱니 형태 등의 다양한 씰 구조가 형성될 수 있으며, 상기한 씰 구조에 의해 임펠러(400)의 반경방향 외측단에서 전방측 베어링 장착부(110)와의 사이 틈새를 통해 공기가 유동되는 것이 제한될 수 있다. 단, 일부 공기는 토출 측인 임펠러(400)의 반경방향 외측단에서 전방측 베어링 장착부(110)의 씰 구조 사이의 틈새를 통해 모터 하우징(100)의 내부로 유입될 수 있다.The
스러스트 러너(311)는 회전자(300)의 회전축(310) 타단에 위치하며, 스러스트 러너(311)는 회전축(310)과 일체로 형성될 수 있다. 그리고 스러스트 러너(311)는 원판 형태로 형성될 수 있으며, 후방측 베어링 장착부(120)의 우측에 배치될 수 있다. 또한, 후방측 베어링 장착부(120)와 스러스트 러너(311)의 사이에 전면측 에어 포일 스러스트 베어링(530)이 개재될 수 있으며, 전면측 에어 포일 스러스트 베어링(530)은 후방측 베어링 장착부(120)의 우측면 쪽에 장착될 수 있다.The
제1공기 냉각부(600)는 내부에 공기가 유동될 수 있는 제1냉각 공기유로(610)가 형성된 챔버 형태로 형성될 수 있으며, 제1냉각 공기유로(610)에 연통된 입구(611) 및 출구(612)가 형성될 수 있다. 그리고 제1공기 냉각부(600)는 후방측 베어링 장착부(120)에 결합될 수 있으며, 제1공기 냉각부(600)와 후방측 베어링 장착부(120)의 사이에 스러스트 러너(311)가 배치될 수 있다. 이때, 제1공기 냉각부(600)와 후방측 베어링 장착부(120) 사이의 공간은 스러스트 러너(311)가 원활하게 회전될 수 있도록 스러스트 러너(311)의 두께 및 외경 보다 크게 형성될 수 있다. 또한, 후방측 베어링 장착부(120)에는 스러스트 러너(311)가 안치되는 안치홈이 오목하게 형성될 수 있고, 관통공(121)이 안치홈에 연결될 수 있으며, 관통공(121)은 전면측 에어 포일 스러스트 베어링(530)보다 반경방향으로 바깥쪽에 배치될 수 있다. 또한, 제1공기 냉각부(600)에 형성된 입구(611)는 관통공(121)에 대응되는 위치에 형성될 수 있으며, 후면측 에어 포일 스러스트 베어링(540)보다 반경방향으로 바깥쪽에 위치할 수 있다. 또한, 후방측 베어링 장착부(120)에는 모터 하우징(100)의 내부에서 전면측 에어 포일 스러스트 베어링(530)과 후방측 에어 포일 저널 베어링(520)이 인접한 코너 부분을 향해 대각선 방향으로 공기가 통과될 수 있는 관통공(122)이 더 형성될 수 있다. 또한, 출구(612)는 다양한 위치에 형성될 수 있으며, 일례로 도시된 바와 같이 제1공기 냉각부(600)의 상측에 위치할 수 있다. 또한, 제1공기 냉각부(600)는 제1냉각 공기유로(610)를 형성하는 내면에 열교환 효율을 향상시키기 위한 복수의 방열핀(613)이 돌출 형성될 수 있으며, 방열핀(613)의 형태 및 배치는 다양하게 형성될 수 있다. 그리고 제1공기 냉각부(600)는 일부 표면인 우측면이 외부로 노출되어 외부로 방열을 할 수 있으며, 도시되지는 않았으나 외부로 방열하는 면에도 방열핀이 형성될 수 있다. 또한, 제1공기 냉각부(600)는 회전축(310)과 마주보는 면에서 회전축(310)에 대응되는 중앙부에 제1냉각 공기유로(610)와 연통되는 개구(620)가 형성될 수 있다. 또한, 모터 하우징(100)의 내측면, 전방측 베어링 장착부(110) 및 후방측 베어링 장착부(120)에도 열교환 효율을 향상시키기 위해 도시된 바와 같이 방열핀이 형성될 수 있다.The first
제2공기 냉각부(700)는 냉각수 유로(710) 및 제2냉각 공기유로(720)를 포함하여 구성될 수 있다. 냉각수 유로(710)는 모터 하우징(100)을 통과하는 형태로 형성될 수 있으며, 일례로 냉각수 유로(710)는 모터 하우징(100)을 구성하는 원통형 몸체의 원주방향으로 가면서 지그재그 형태 또는 코루게이트 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 그리고 도시하지는 않았으나 모터 하우징(100)에는 냉각수 유로(710)를 따라 냉각수가 순환될 수 있도록 냉각수 유로(710)에 연결된 냉각수 입구 및 출구가 형성될 수 있으며, 냉각수 입구 및 출구는 외부의 냉각수 펌프 및 냉각수 탱크에 연결될 수 있다. 또한, 제2냉각 공기유로(720)는 냉각수 유로(710)에 인접한 위치에 형성되며, 제2냉각 공기유로(720)는 모터 하우징(100)을 통과하는 형태로 형성될 수 있다. 그리고 제2냉각 공기유로(720)는 일단이 제1냉각 공기유로(610)의 출구(612)에 연결되고 타단은 모터 하우징(100)의 외면에 형성될 수 있다.The second
외부 리턴관(800)은 파이프, 호스, 플렉시블 관 등 다양한 형태의 관으로 형성될 수 있으며, 외부 리턴관(800)은 모터 하우징(100) 및 임펠러 하우징(410)의 외부에 배치될 수 있다. 그리고 외부 리턴관(800)은 일단이 제2냉각 공기유로(720)의 타단에 연결되고, 외부 리턴관(800)은 타단이 임펠러 하우징(410)의 외부 공기 유입측인 유입구(411)에 연결될 수 있다.The
그리하여 임펠러(400)가 회전되면 임펠러(400)의 공기 토출 측에서 일부 공기가 임펠러(400)와 모터 하우징(100)의 전방측 베어링 장착부(110)에 형성된 씰 구조 사이의 틈새를 통과한 공기가 분기되어 일부는 전방측 에어 포일 저널 베어링(510)을 통해 모터 하우징(100)의 내부로 유입되며, 나머지 공기는 관통공(111)을 통해 모터 하우징(100)의 내부로 유입될 수 있다. 그리고 모터 하우징(100)의 내부로 유입된 공기는 고정자(200)와 회전자(300)의 사이 및 고정자(200)의 티스들 사이의 유로를 통과한 후 분기되어 일부 공기는 후방측 에어 포일 저널 베어링(520) 및 전면측 에어 포일 스러스트 베어링(530)을 차례로 통과한 후 후방측 베어링 장착부(120)와 제1공기 냉각부(600) 사이의 공간으로 유입되며, 일부 공기는 대각선 방향으로 형성된 관통공(122)을 통해 전면측 에어 포일 스러스트 베어링(530)을 차례로 통과한 후 후방측 베어링 장착부(120)와 제1공기 냉각부(600) 사이의 공간으로 유입되며, 나머지 공기는 관통공(121)을 통해 후방측 베어링 장착부(120)와 제1공기 냉각부(600) 사이의 공간으로 유입될 수 있다. 이후 공기는 분기되어 일부 공기는 후면측 에어 포일 스러스트 베어링(540)을 통과하여 제1공기 냉각부(600)의 개구(620)를 통해 제1냉각 공기유로(610)로 유입되며, 나머지 공기는 제1공기 냉각부(600)의 입구(611)를 통해 제1냉각 공기유로(610)로 유입될 수 있다. 제1냉각 공기유로(610)로 유입된 공기는 제1냉각 공기유로(610) 내에서 유동되면서 방열핀(613)들과 열교환되어 1차로 냉각된 후 출구(612)를 통해 배출되어 제2공기 냉각부(700)의 제2냉각 공기유로(720)로 유입된다. 여기에서 제1공기 냉각부(600)의 제1냉각 공기유로(610)에서의 공기 흐름은 불규칙적인 흐름이 형성될 수도 있고, 원주방향을 따라 회전되는 흐름이 형성될 수도 있으며, 이외에도 다양한 형태의 흐름이 형성될 수 있다. 제2공기 냉각부(700)로 유입된 공기는 제2냉각 공기유로(720)를 따라가면서 주변에 위치하는 냉각수 유로(710)를 따라 흐르는 냉각수와 열교환되어 2차로 냉각된 후 외부 리턴관(800)을 통해 임펠러 하우징(410)의 유입구(411)로 유입될 수 있다. 이때, 임펠러(400)와 모터 하우징(100)의 전방측 베어링 장착부(110) 사이의 틈새를 통과한 공기가 유동되면서 전방측 에어 포일 저널 베어링(510), 고정자(200), 회전자(300), 후방측 에어 포일 저널 베어링(520), 전면측 에어 포일 스러스트 베어링(530) 및 후면측 에어 포일 스러스트 베어링(540)을 균일하게 냉각시킬 수 있다. 그리고 상기한 부품들을 냉각시키며 가열된 공기는 제1공기 냉각부(600)에서 외부로 방열을 통해 공랭식으로 1차로 냉각되고, 제2공기 냉각부(700)에서 냉각수에 의해 수랭식으로 2차로 냉각된 후, 임펠러 하우징(410)의 유입구(411)로 되돌려 보내진다. 이에 따라 냉각 공기의 온도가 상승되는 것을 방지할 수 있으며, 부품들을 보다 효율적으로 냉각시킬 수 있다.Therefore, when the
또한, 후방측 베어링 장착부(120)에는 양면을 관통하는 관통공(123)이 추가로 형성될 수 있으며, 관통공(123)은 스러스트 러너(311)가 배치된 공간과는 연통되지 않도록 형성될 수 있다. 그리고 제1공기 냉각부(600)에는 상기 관통공(123)과 제1냉각 공기유로(610)를 연결하는 입구(614)가 추가로 형성될 수 있다. 그리하여 모터 하우징(100) 내부의 공기 일부가 관통공(123)을 통해 에어 포일 스러스트 베어링(530, 540)들을 통과하지 않고 직접 제1공기 냉각부(600)로 유입될 수 있다.In addition, a through
<실시예 2><Example 2>
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 공기 압축기를 나타낸 부분 단면도이다.3 is a partial cross-sectional view showing an air compressor according to a second embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 공기 압축기는 제1실시예에서 제1공기 냉각부(600)의 일부 형태만 다른 구성이다. 즉, 제1공기 냉각부(600)는 회전축(310)과 마주보는 면인 좌측면이 막혀있는 형태로 형성될 수 있다. 그리하여 제1공기 냉각부(600)는 입구(611)를 통해서만 제1냉각 공기유로(610)로 공기가 유입될 수 있다.As shown, the air compressor according to the second embodiment of the present invention has a configuration that differs from the first embodiment only in some forms of the first
<실시예 3><Example 3>
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 공기 압축기를 나타낸 부분 단면도이다.4 is a partial cross-sectional view showing an air compressor according to a third embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 제3실시예에 따른 공기 압축기는 제1실시예에서 제1공기 냉각부(600)에 격판(630)이 추가된 구성이다. 격판(630)은 제1냉각 공기유로(610) 내에 구비되어 공기의 유동 경로를 형성하며, 격판(630)에 의해 공기의 열교환 효율을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 격판(630)은 일례로 상대적으로 두께가 얇은 평판 형태로 형성되어 제1냉각 공기유로(610)를 좌우로 구획하는 형태로 격판(630)이 배치될 수 있다. 그리고 격판(630)에는 양면을 관통하는 연통공(631)이 형성되어 연통공(631)을 통해 공기가 통과될 수 있다. 또한, 격판(630)은 다양한 형태 및 배치로 형성될 수 있으며, 연통공(631)은 한 개 이상 다양한 개수 및 위치에 형성될 수 있다.As shown, the air compressor according to the third embodiment of the present invention has a configuration in which a
<실시예 4><Example 4>
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 공기 압축기를 나타낸 부분 단면도이다.5 is a partial cross-sectional view showing an air compressor according to a fourth embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 제4실시예에 따른 공기 압축기는 제2실시예에서 제1공기 냉각부(600)에 격판(630)이 추가된 구성이며, 격판(630)은 상기한 제3실시예와 동일하게 형성될 수 있다. As shown, the air compressor according to the fourth embodiment of the present invention has a configuration in which the
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application is varied, and anyone with ordinary knowledge in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims It goes without saying that various modifications are possible.
100 : 모터 하우징
110 : 전방측 베어링 장착부 111 : 관통공
120 : 후방측 베어링 장착부 121 : 관통공
122 : 관통공 123 : 관통공
200 : 고정자
300 : 회전자 310 : 회전축
311 : 스러스트 러너 320 : 마그넷
400 : 임펠러 410 : 임펠러 하우징
411 : 유입구 412 : 토출구
510 : 전방측 에어 포일 저널 베어링
520 : 후방측 에어 포일 저널 베어링
530 : 전면측 에어 포일 스러스트 베어링
540 : 후면측 에어 포일 스러스트 베어링
600 : 제1공기 냉각부 610 : 제1냉각 공기유로
611 : 입구 612 : 출구
613 : 방열핀 614 : 입구
620 : 개구
630 : 격판 631 : 연통공
700 : 제2공기 냉각부
710 : 냉각수 유로 720 : 제2냉각 공기유로
800 : 외부 리턴관100: motor housing
110: front bearing mounting part 111: through hole
120: rear bearing mounting portion 121: through hole
122: through hole 123: through hole
200: stator
300: rotor 310: rotation shaft
311: thrust runner 320: magnet
400: impeller 410: impeller housing
411: inlet 412: outlet
510: front airfoil journal bearing
520: rear airfoil journal bearing
530: front air foil thrust bearing
540: rear air foil thrust bearing
600: first air cooling unit 610: first cooling air flow path
611: entrance 612: exit
613: heat dissipation fin 614: inlet
620: opening
630: diaphragm 631: communication hole
700: second air cooling unit
710: cooling water flow path 720: second cooling air flow path
800: external return pipe
Claims (12)
상기 모터 하우징의 일측에 결합되고, 내부와 연통되어 외부 공기가 유입되는 유입구 및 공기가 토출되는 토출구가 형성되며, 상기 모터 하우징의 내부와 연통된 임펠러 하우징;
상기 임펠러 하우징의 내부에 구비되고, 상기 회전자의 일단에 결합된 임펠러;
상기 모터 하우징의 타측에 결합되고, 내부에 제1냉각 공기유로가 형성되며, 상기 제1냉각 공기유로와 연통된 입구 및 출구가 형성되며, 상기 입구가 상기 모터 하우징의 내부와 연통된 제1공기 냉각부;
상기 모터 하우징을 통과하는 냉각수 유로 및 상기 냉각수 유로에 인접하여 상기 모터 하우징을 통과하는 제2냉각 공기유로를 포함하며, 상기 제2냉각 공기유로의 일단이 상기 제1냉각 공기유로의 출구에 연결된 제2공기 냉각부; 및
상기 모터 하우징 및 임펠러 하우징의 외부에 구비되며, 일단이 상기 제2냉각 공기유로에 연결되고 타단은 상기 임펠러 하우징의 유입구에 연결된 외부 리턴관;
을 포함하여 이루어지는 공기 압축기.
a motor housing having a stator and a rotor therein, the rotor being rotatably coupled;
an impeller housing coupled to one side of the motor housing and communicating with the inside to form an inlet through which external air is introduced and an outlet through which air is discharged, and communicating with the inside of the motor housing;
an impeller provided inside the impeller housing and coupled to one end of the rotor;
First air coupled to the other side of the motor housing, a first cooling air flow path is formed therein, an inlet and an outlet communicating with the first cooling air flow path are formed, the inlet communicating with the inside of the motor housing cooling unit;
a cooling water passage passing through the motor housing and a second cooling air passage passing through the motor housing adjacent to the cooling water passage, wherein one end of the second cooling air passage is connected to an outlet of the first cooling air passage 2 air cooling unit; and
an external return pipe provided outside the motor housing and the impeller housing, one end connected to the second cooling air passage and the other end connected to the inlet of the impeller housing;
An air compressor comprising:
상기 임펠러의 공기 토출 측에서 임펠러와 모터 하우징 사이의 틈새를 통해 상기 모터 하우징의 내부로 유입된 공기가, 상기 모터 하우징 내부를 통과하면서 고정자 및 회전자와 열교환되어 가열된 후 상기 제1공기 냉각부로 유입되어 외부로 방열하여 1차로 공기가 냉각되며, 그 후 제2공기 냉각부를 통과하며 냉각수에 의해 2차로 공기가 냉각된 다음, 상기 외부 리턴관을 통해 상기 임펠러 하우징의 유입구 측으로 공기가 유입되는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
According to claim 1,
Air introduced into the motor housing through a gap between the impeller and the motor housing from the air discharge side of the impeller is heated by heat exchange with the stator and rotor while passing through the motor housing, and then to the first air cooling unit The air is firstly cooled by flowing in and radiating heat to the outside, then it passes through the second air cooling unit and is secondarily cooled by the cooling water, and then the air is introduced into the inlet side of the impeller housing through the external return pipe. Characterized by an air compressor.
상기 제1공기 냉각부는,
상기 제1냉각 공기유로를 형성하는 내면에 복수의 방열핀이 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
According to claim 1,
The first air cooling unit,
An air compressor, characterized in that a plurality of heat dissipation fins are protruded from an inner surface forming the first cooling air flow path.
상기 모터 하우징의 양측에 형성된 베어링 장착부에 결합되고, 상기 회전자의 양측에 이격되게 배치되며, 상기 회전자가 회전 가능하도록 반경방향 하중을 지지하는 한 쌍의 에어 포일 저널 베어링;
상기 회전자의 타단에 결합되며, 상기 모터 하우징의 타측 베어링 장착부와 제1공기 냉각부 사이에 배치된 스러스트 러너; 및
상기 스러스트 러너에 인접한 베어링 장착부와 스러스트 러너 사이 및 상기 스러스트 러너와 제1공기 냉각부 사이에 개재되어, 상기 스러스트 러너가 회전 가능하도록 축방향 하중을 지지하는 한 쌍의 에어 포일 스러스트 베어링;
을 더 포함하여 이루어지는 공기 압축기.
According to claim 1,
a pair of airfoil journal bearings coupled to bearing mounting portions formed on both sides of the motor housing, spaced apart from both sides of the rotor, and supporting a radial load so that the rotor is rotatable;
a thrust runner coupled to the other end of the rotor and disposed between the other bearing mounting part of the motor housing and the first air cooling part; and
a pair of air foil thrust bearings interposed between a bearing mounting portion adjacent to the thrust runner and the thrust runner and between the thrust runner and the first air cooling portion to support an axial load such that the thrust runner is rotatable;
Air compressor comprising a further.
상기 임펠러의 공기 토출 측에서 임펠러와 모터 하우징 사이의 틈새를 통과한 공기는 일측에 배치된 에어 포일 저널 베어링, 상기 고정자와 회전자 사이, 타측에 배치된 에어 포일 저널 베어링, 상기 한 쌍의 에어 포일 스러스트 베어링 중 어느 하나 이상의 에어 포일 스러스트 베어링을 차례로 통과한 후, 상기 제1공기 냉각부로 유입되는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
5. The method of claim 4,
Air passing through a gap between the impeller and the motor housing on the air discharge side of the impeller is an air foil journal bearing disposed on one side, an air foil journal bearing disposed on the other side, between the stator and the rotor, and the pair of air foils An air compressor, characterized in that after passing through one or more air foil thrust bearings among the thrust bearings in sequence, the air is introduced into the first air cooling unit.
상기 모터 하우징 양측의 베어링 장착부에는 각각 양면을 관통하는 관통공이 형성되고, 상기 임펠러의 공기 토출 측에서 임펠러와 모터 하우징 사이의 틈새를 통과한 공기는 일측에 배치된 에어 포일 저널 베어링 및 일측의 관통공을 통과하도록 분기되며, 상기 고정자와 회전자 사이를 통과한 공기는 타측에 배치된 에어 포일 저널 베어링 및 타측의 관통공을 통과하도록 분기되는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
5. The method of claim 4,
Through-holes penetrating both surfaces are formed in the bearing mounting portions on both sides of the motor housing, and air passing through a gap between the impeller and the motor housing on the air discharge side of the impeller is an air foil journal bearing disposed on one side and a through-hole on one side is branched so as to pass through, and the air that has passed between the stator and the rotor is branched so as to pass through the air foil journal bearing disposed on the other side and the through hole of the other side.
상기 제1공기 냉각부는,
상기 스러스트 러너와 마주보는 측면의 중앙부에 내부와 외부를 관통하는 개구가 형성되며, 상기 개구가 스러스트 러너의 타측에 배치된 에어 포일 스러스트 베어링 측과 연통된 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
7. The method according to any one of claims 4 to 6,
The first air cooling unit,
An opening penetrating the inside and the outside is formed in a central portion of a side facing the thrust runner, and the opening communicates with an air foil thrust bearing side disposed on the other side of the thrust runner.
상기 제1공기 냉각부는,
상기 스러스트 러너와 마주보는 측면이 막혀있는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
7. The method according to any one of claims 4 to 6,
The first air cooling unit,
The air compressor, characterized in that formed in a form in which the side facing the thrust runner is closed.
상기 제1공기 냉각부는,
내부에 공기의 유동 경로를 형성하는 격판이 구비된 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
8. The method of claim 7,
The first air cooling unit,
Air compressor, characterized in that provided with a diaphragm forming a flow path of air therein.
상기 격판에는 양면을 관통하는 연통공이 형성된 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
10. The method of claim 9,
The air compressor, characterized in that the diaphragm is formed with a communication hole passing through both surfaces.
상기 제1공기 냉각부는,
내부에 공기의 유동 경로를 형성하는 격판이 구비된 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
9. The method of claim 8,
The first air cooling unit,
Air compressor, characterized in that provided with a diaphragm forming a flow path of air therein.
상기 격판에는 양면을 관통하는 연통공이 형성된 것을 특징으로 하는 공기 압축기.12. The method of claim 11,
The air compressor, characterized in that the diaphragm is formed with a communication hole passing through both surfaces.
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KR1020200141947A KR102433580B1 (en) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | Air compressor |
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KR1020200141947A KR102433580B1 (en) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | Air compressor |
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Cited By (1)
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KR102573673B1 (en) * | 2023-01-19 | 2023-09-01 | 김재구 | Submerged motor pump with heat dissipation structure |
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