KR102583046B1

KR102583046B1 - 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체 및 이를 포함하는 터보 압축기

Info

Publication number: KR102583046B1
Application number: KR1020180165677A
Authority: KR
Inventors: 최우수; 최준식; 김민기
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2023-09-25
Also published as: KR20200076526A; CN211046586U

Abstract

본 발명은 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체 및 이를 포함하는 터보 압축기에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르는 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체는 냉매의 일부를 바이패스시켜 모터를 냉각하는 압축기의 모터 고정자 구조체로서, 냉매가 상하를 관통하여 유동하는 압축기의 내부에서 복수 개가 전후로 연결되어 일렬 배치되는 고정자, 및 상기 고정자 사이에 연결되며, 상기 고정자 사이로 설정크기의 이격공간을 확보하여 냉매 유로를 형성하는 덕트 부재를 포함하며, 상기 덕트 부재는, 상기 고정자의 티스에 대응하는 형상을 가지며, 상기 티스에 배치되는 복수의 덕트부, 및 상기 고정자의 티스 외곽부에 배치되며, 상기 복수의 덕트부를 일체로 연결하는 허브부를 포함한다.

Description

냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체 및 이를 포함하는 터보 압축기{STATOR STRUCTURE OF MOTOR HAVING REFRIGERANT PASSAGE AND TURBO COMPRESSOR HAVING THE SAME}

본 발명은 냉매 유로를 갖는 모터의 고정자 구조체 및 이를 포함하는 터보 압축기에 관한 것이다.

원심형 터보 압축기(이하, 터보 압축기라 함)는 임펠러의 회전 구동에 의해 공기, 냉매가스 등의 기체를 압축하는 장치이다.

일반적으로 대부분의 터보 압축기는 고속의 모터를 냉각하는 냉각장치가 구비된다.

터보 압축기의 모터 냉각장치에 대한 하나의 예로서, 터보 압축기에서 압축되는 냉매 중 일부를 바이패스 하여, 모터를 냉각시킬 수 있다.

예를 들어, 터보 압축기에서 바이패스 된 냉매는 모터가 위치한 압축기의 상부로 도입된 후 압축기를 관통하여 압축기의 하부로 회수된다. 이때, 냉매는 모터의 상부에 마련된 유로를 통해 유동하며 고정자의 코일을 냉각시키게 된다.

고정자의 코일을 냉각시키기 위한 방안으로서, 고정자의 각 치(이하, 이를 '티스(teeth)'라 함)에 소정의 형상(예: I 형상 등)을 갖는 덕트를 하나씩 배치하여, 냉매 유로를 형성하였다. 즉, 고정자의 티스 폭과 덕트의 두께 차로 인해 형성되는 틈새를 냉매 유로로 활용할 수 있었다.

그런데 이와 같은 방식에 따를 경우 고정자의 티스 개수에 대응하여 다수의 덕트를 제작해야 했다. 예를 들어, 고정자의 티스가 24개 인 경우, 24개의 덕트를 제작해야 했다.

이에 따르면, 많은 수의 덕트를 일일이 고정자의 티스에 대응하여 용접 등으로 접합시켜야 했기에 제작 시간과 비용이 증가되는 문제가 있었다.

게다가, 많은 수의 덕트를 제작함에 있어, 제작된 덕트의 높이 편차로 인하여 덕트의 사이로 복수의 고정자를 양측에 연결시키는 경우 고정자가 한쪽으로 기울어지는 등 형상 불량이 발생될 우려가 있었다.

이에 더하여, 덕트의 배치 구조가 고정자의 원주 방향을 따라 균일하게 배치되므로, 고정자를 상, 하로 관통하여 유동하는 냉매의 유동 방향을 고려할 때 냉매 유동 저항이 증가되는 불편이 따랐다.

관련된 선행문헌 1(JP2005-3112272A)에는 터보 냉동기용 모터가 개시된다. 선행문헌 1에는 모터의 냉각을 위해 냉매를 기상과 액상으로 분리하고, 고정자의 상부에 마련된 냉매 통로로 기상의 냉매를 공급하여 고정자와 회전자 사이로 냉매를 유동시키는 기술로서, 고정자에 냉각 유로가 직접 구비되지 않았다. 그 결과 목표하는 모터의 냉각 효과를 충분히 획득하기에는 어려움이 있었다.

다른 하나의 선행문헌 2(대한민국 공개특허공보 제10-2017-0050495호) 에는 고정자 코일 직접 냉각 방식 모터가 개시된다. 선행문헌 2에는 모터 하우징 및 고정자 사이에 냉각부재를 배치시켜 고정자를 접촉 냉각시키는 구성이 언급되어 있다. 다만, 냉각부재가 고정자의 둘레를 축 방향으로 감싸 배치되는 구조로서, 냉각유로를 형성하는 작업이 매우 복잡하다는 단점이 있었다.

또 다른 하나의 선행문헌 3(대한민국 공개특허공보 제10-2014-0029886호)에는 고정자 코어의 냉각구조가 개시된다. 선행문헌 3에는 고정자 코어의 외주 면에 방열 핀을 형성하는 구성이 언급되어 있다. 다만, 방열 핀을 통해 열을 직, 간접적으로 방출하는 것 만으로는 충분한 냉각 효과를 기대하기에 어려움이 있다.

본 발명의 목적은 고정자의 티스 개수에 대응하여 다수의 덕트를 제작해야 하는 불편을 줄일 수 있는 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 다수의 덕트를 고정자의 각 티스에 대응시켜 용접 및 결합해야 하는 불편을 줄여 작업 시간을 단축시키고 비용을 절감할 수 있는 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 고정자를 상하로 관통하여 유동하는 냉매의 유동 방향을 고려하여 냉매 유동 저항을 감소시킬 수 있는 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 밀폐된 환경 내에서 모터의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체를 포함하는 터보 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 냉매의 일부를 바이패스시켜 모터를 냉각하는 터보 압축기의 모터 고정자 구조체로서, 냉매가 상하를 관통하여 유동하는 압축기의 내부에서 복수 개가 전후로 연결되어 일렬 배치되는 고정자, 및 상기 고정자 사이에 연결되며, 상기 고정자 사이로 설정크기의 이격공간을 확보하여 냉매 유로를 형성하는 덕트 부재를 포함하며, 상기 덕트 부재는, 상기 고정자의 티스에 대응하는 형상을 가지며, 상기 티스에 배치되는 복수의 덕트부, 및 상기 고정자의 티스 외곽부에 배치되며, 상기 복수의 덕트부를 일체로 연결하는 허브부를 포함하는 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체를 제공할 수 있다.

이때, 상기 덕트 부재는, 상기 고정자의 상하 방향을 기준으로 좌, 우측에 서로 대칭되게 한 쌍이 부채꼴 형상으로 배치될 수 있으며, 상기 한 쌍의 덕트 부재 각각의 상부 면은, 상기 고정자의 중심을 향하여 경사지게 형성되며, 상기 고정자의 상부로 유입된 냉매는, 상기 한 쌍의 덕트 부재 각각의 경사진 상부 면을 따라 상기 고정자의 중심을 향해 모인 후 상기 고정자의 하부로 유출될 수 있다. 이로써, 냉매 유동 저항이 증가하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 덕트 부재 각각은, 적어도 90도의 중심각을 갖는 부채꼴 형상을 가질 수 있는데, 예를 들어, 상기 복수의 덕트부 각각의 일단부는 상기 티스의 길이에 대응하여 상기 티스가 돌출되는 방향으로 돌출되며, 상기 복수의 덕트부 각각의 타단부는 적어도 90도의 중심각을 갖는 원호 형상으로 제공된 상기 허브부의 내주 면에 소정 간격을 두고 부채꼴 형상으로 연결될 수 있다. 이와 같이, 덕트 부재가 적어도 90도의 중심각을 갖도록 함으로써 한 쌍의 덕트 부재를 사이에 두고 양측으로 복수의 고정자를 결합시키는 구조를 적용함에 있어 고정자 및 덕트 부재 간의 형상 불량 및 변형 유발을 방지하고, 코어의 변형을 방지할 수 있다.

또한, 상기 복수의 덕트부 각각은 일정한 두께를 갖는 바 형상을 가지며, 상기 복수의 덕트부 각각의 두께는 상기 티스의 폭 사이즈에 비해 작게 형성될 수 있다. 이로써, 고정자의 코어를 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

또한, 상기 덕트 부재는 상기 고정자에 용접으로 접합되되, 상기 복수의 덕트부 및 상기 허브부 중 적어도 하나가 상기 고정자에 용접될 수 있다. 또한, 상기 덕트 부재는 상기 고정자에 끼움 결합되되, 상기 복수의 덕트부 및 상기 허브부 중 적어도 하나가 상기 고정자에 끼움 결합될 수 있다. 본 발명에 따르는 모터 고정자 조립체는 허브부를 통해 다수의 덕트부가 일체로 연결된 구조로서 전체가 용접 또는 끼움 조립되어 결합될 수 있다. 따라서, 작업 시간이 대폭 단축될 수 있으며, 작업 비용을 줄일 수 있다.

상기 다른 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 냉매가 상하를 관통하여 유동하는 압축기 하우징, 및 상기 압축기 하우징의 내부에서 복수 개가 전후로 연결되어 일렬 배치되는 고정자와, 상기 고정자 사이에 연결되며 상기 고정자 사이로 설정크기의 이격공간을 확보하여 냉매 유로를 형성하는 덕트 부재를 포함하는 모터 고정자 구조체를 포함하며, 상기 덕트 부재는, 상기 고정자의 티스에 대응하는 형상을 가지며, 상기 티스에 배치되는 복수의 덕트부, 및 상기 고정자의 티스 외곽부에 배치되며, 상기 복수의 덕트부를 일체로 연결하는 허브부를 포함하는 터보 압축기를 제공할 수 있다. 이때, 상기 압축기 하우징의 상부에 위치하며 외부로부터 냉매를 유입 받도록 형성된 냉매 유입부, 및 상기 압축기 하우징의 하부에 위치하며 상기 냉매 유로를 경유하여 유동한 냉매를 배출하는 냉매 유출부를 더 포함한다. 이에 따르면 밀폐된 환경 내에서 모터의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 고정자의 티스 개수에 대응하여 다수의 덕트를 제작해야 하는 불편을 줄일 수 있다.

즉, 본 발명에 따르는 모터 고정자 구조체는 고정자의 티스 개수에 대응하여 각각의 티스에 배치되는 복수의 덕트부와, 복수의 덕트부를 일체로 연결하며 고정자에 결합되는 허브부를 포함하여 구성된다. 이와 같이 구성됨에 따라, 종래의 경우 고정자의 티스 개수에 대응하여 많은 수의 덕트를 제작해야 했던 불편을 해결할 수 있으며, 제작 시간을 단축시키고 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. 게다가 종래의 방식에 따라 다수의 덕트를 개별적으로 제작하는 경우 덕트 간의 높이 오차가 유발될 우려가 있으며, 이로 인해 고정자 결합 시 형상 불량을 가져올 수 있는데, 본 발명에 의하면 이러한 문제를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 다수의 덕트를 고정자의 각 티스에 대응시켜 용접 및 결합해야 하는 불편을 줄여 작업 시간을 단축시키고 비용을 절감할 수 있다.

즉, 본 발명에 따르는 모터 고정자 조립체는 허브부를 통해 다수의 덕트부가 일체로 연결된 구조로서 전체가 용접 또는 끼움 조립되어 결합될 수 있어 작업 시간이 대폭 단축될 수 있으며, 작업자의 수고를 경감시킬 수 있다. 그 결과, 고정자의 티스에 개별 제작된 다수의 덕트를 하나씩 용접하거나 결합시킴에 따른 종래의 작업 불편을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 냉매의 유동 방향이 고정자의 상부에서 하부를 관통하는 방향임을 감안하여 냉매의 유로에 마주하는 영역에 부채꼴 형상의 유동 공간을 비워 둠으로써 냉매의 유동 저항 증가를 억제할 수 있다. 그 결과 모터의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 고정자의 티스 개수에 대응하여 각각의 티스마다 배치되는 복수의 덕트부를 일체로 연결하도록 고정자에 결합되는 원호 형상의 허브부의 각도를 적어도 90도로 형성할 수 있다. 이에 따라, 한 쌍의 덕트 부재를 사이에 두고 양측으로 복수의 고정자를 결합시키는 구조를 적용함에 있어 고정자 및 덕트 부재 간의 형상 불량 및 변형 유발을 방지하고, 코어의 변형(예: 찌그러짐 등)을 방지할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체를 간략히 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체를 간략히 도시한 분해사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체에서 고정자의 상하 방향을 기준으로 양측에 배치된 한 쌍의 덕트 부재의 결합 구조를 보여주는 개념도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체에서 고정자에 마련된 결합 홈을 통해 덕트 부재가 끼움 결합되는 제1 변형 예를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체에서 고정자에 마련된 결합 홈을 통해 덕트 부재가 끼움 결합되는 제2 변형 예를 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체를 포함하는 압축기를 간략히 도시한 사시도.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 구간 단면을 확대하여 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 하우징을 통해 냉매가 유입 및 유출되는 모습을 보여주는 개념도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 하우징을 통해 유입된 냉매가 고정자의 상부에서 하부를 통해 유동하는 냉매의 전체 유동 경로를 보여주는 개념도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하의 설명에서 터보 압축기는 원심형 터보 압축기를 말한다. 터보 압축기는 팬 또는 임펠러의 회전에 의해 공기, 냉매가스 등의 기체를 압축하는 장치를 의미한다.

터보 압축기는 고속의 모터를 냉각하도록 냉각수단을 구비한다.

예를 들어, 터보 압축기의 모터 냉각 방식에는 압축기에서 압축시키는 냉매 중 일부를 바이패스시켜 모터의 냉각에 사용하는 방식이 있다.

터보 압축기(2000, 도 9 참조)는 압축되는 냉매 중 일부의 냉매(C)를 바이패스시켜 압축기 하우징의 상부에 마련된 냉매 유입부(2100, 도 9 참조)로 도입한다. 이후, 냉매(C)는 압축기 하우징의 하부에 마련된 냉매 유출부(2200, 도 9 참조)를 통해 회수된다. 이러한 냉매(C)의 유동에 의해 모터 고정자 구조체(1000, 도 9 참조)는 냉각될 수 있다.

한편, 이를 위해서는 모터 고정자 구조체(1000, 도 9 참조)는 냉매 유로를 구비해야 하는데, 이후 본 발명의 실시예에 따른 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체를 간략히 도시한 사시도이고, 도 2는 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체를 간략히 도시한 분해사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체(1000)는 고정자(200, 200')와, 고정자(200, 200') 사이에 연결되는 덕트 부재(100, 100')를 포함한다.

고정자(200, 200')는 압축기(2000)의 내부에서 복수 개(예: 2개 등)가 전후로 연결되어 일렬로 배치된다. 별도로 도시하진 않았으나, 복수 개의 고정자(200, 200')가 일렬로 배치된 내부에는 회전자 및 축 등이 배치될 수 있다.

덕트 부재(100, 100')는 고정자(200, 200') 사이에 연결되어 냉매 유로를 형성한다.

덕트 부재((100, 100')는 고정자(200, 200') 사이에 개재되어 이들 사이로 설정크기의 이격공간을 확보해준다.

그리고 고정자(200, 200') 사이에 확보된 이격공간은 냉매 유로(300, 도 8 참조)로 이용될 수 있다.

예를 들어, 덕트 부재(100, 100')의 배치 형상에 관하여 도 3을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 고정자 구조체에서 단일의 고정자의 일면을 통해 한 쌍의 덕트 부재가 배치되는 형상을 보여준다.

도 3을 참조하면, 덕트 부재(100, 100')는 고정자(200)의 상하 방향을 기준으로 좌, 우측에 서로 대칭되게 한 쌍이 부채꼴 형상으로 배치된다.

구체적으로 설명하면, 고정자(200)의 상부를 0° 기준으로 할 때, 한 쌍의 덕트 부재(100, 100')는 ±90° 방향으로 서로 대칭을 이루어 배치된다.

이에 따라, 고정자(200)의 상부 및 하부를 제외한 좌, 우 양측에 덕트 부재는 하나씩 배치되는 구조를 가진다.

또한, 도 3을 참조하면, 한 쌍의 덕트 부재(100, 100')는 각각의 상부 면이 고정자(200)의 중심을 향하도록 V 형상으로 경사지게 형성된다.

이에 따라, 고정자(200)의 상부로 유입된 냉매는 한 쌍의 덕트 부재(100, 100') 각각의 경사진 상부 면을 따라 원활하게 흘러내리며, 고정자(100)의 중심을 향해 모아진 후 고정자(200)의 하부로 유출될 수 있다. 그 결과, 냉매는 보다 효과적으로 고정자 코일을 냉각시킬 수 있다.

그리고 도 3을 참조하면, 한 쌍의 덕트 부재(100, 100')는 각각이 적어도 90도의 중심각을 갖는 부채꼴 형상을 가진다.

이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이 한 쌍의 덕트 부재(100, 100')를 사이에 두고 복수의 고정자(200, 200')를 결합시키는 경우에도 고정자(200, 200') 및 덕트 부재(100, 100')의 불량 및 변형을 방지할 수 있다. 이와 함께 고정자 코어가 찌그러지는 등의 현상도 미연에 방지할 수 있다.

한편, 덕트 부재(100)는 복수의 덕트부(110)와 허브부(120)를 포함한다.

덕트 부재(110)의 세부 구성에 관하여 도 2를 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

복수의 덕트부(110) 각각은 고정자(200)의 티스(201)에 대응하는 형상을 가진다.

그리고 복수의 덕트부(110) 각각은 고정자(200)의 상부 및 하부를 제외한 고정자(200)의 상하 방향을 기준으로 좌, 우측에 서로 마주보는 위치에 형성된 복수의 티스(201) 각각에 하나씩 배치된다.

허브부(120)는 복수의 덕트부(110)를 일체로 연결하는 역할을 한다.

구체적으로는 허브부(120)는 고정자(200)에 접합 또는 결합되되, 복수의 덕트부(110)가 배치되는 복수의 티스(201)에서 외측으로 이격하여 배치된다. 이와 같이 허브부(120)가 배치되는 고정자의 외측 부위를 티스 외곽부(202)라 한다.

이와 같이, 본 발명에 따르는 덕트 부재(100, 100')는 각 티스(201)마다 배치되어 냉매 유로를 형성하는 복수의 덕트부(110)와, 복수의 덕트부(110)를 일체로 연결하는 허브부(120)를 포함한다.

이와 같이 구성됨에 따라, 종래의 경우 고정자의 티스 개수(예: 24개 등)에 대응하여 많은 수의 개별 덕트를 일일이 제작해야 했던 불편을 해결할 수 있으며, 제작 시간을 단축시키고 비용을 절감할 수 있다.

게다가 많은 수의 개별 덕트를 일일이 제작하는 경우 덕트 간의 높이 오차가 생길 수 있다. 이로 인해 고정자의 결합 시 고정자 구조체 전체에 형상 불량이 야기될 수 있는데, 허브부(120)를 통해 이와 같은 문제를 방지한다.

다시 도 3을 참조하여, 복수의 덕트부(110)와 허브부(120)를 포함하는 덕트 부재(100)에 관하여 더 구체적으로 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 복수의 덕트부(110) 각각은 일정한 두께를 갖는 직사각형 바(bar) 형태로 이루어질 수 있다.

이때, 각 덕트부(110)의 두께는 티스(201, 도 2 참조)의 폭 사이즈에 비해 작은 사이즈로 형성될 수 있다.

이는 고정자(200) 상부로 유입된 냉매가 티스(201, 도 2 참조)의 코일을 냉각한 후 하부로 유출되는 구조에서, 각 덕트부(110)의 두께가 티스(201, 도 2 참조)의 폭보다 작게 형성되는 것이 냉매 유로를 방해하지 않기 때문이다.

한편, 복수의 덕트부(110) 각각의 일단부는 티스(201, 도 2 참조)의 길이에 대응하여 티스(201, 도 2 참조)가 돌출되는 방향(즉, 고정자의 내측 중심 방향)을 향하여 돌출되어 자유단을 이룬다.

이와 달리, 복수의 덕트부(110) 각각의 타단부는 허브부(120)의 내주 면에 연결된다. 이로써, 복수의 덕트부(110)와 허브부(120)를 포함하는 덕트 부재(100)는 일체형 구조로 제공될 수 있다.

구체적으로는, 허브부(120)는 적어도 90도의 중심각을 갖는 원호 형상의 라운드 테(즉, 프레임) 형태로 제공될 수 있다.

이에 따라, 복수의 덕트부(110) 각각의 타단부는 라운드 테 형태의 허브부(120)의 내주 면에 소정 간격을 두고 부채꼴 형상으로 연결되어 각 티스(201, 도 2 참조)에 하나씩 배치된다.

한편, 이와 같이 복수의 덕트부(110)와 허브부(120)를 포함하여 일체형 구조를 갖는 덕트 부재(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 전후로 연결되는 복수 개의 고정자들(200, 200') 사이에 한 쌍이 연결된다.

이때, 덕트 부재(100)의 연결은 용접 또는 끼움 결합 방식을 통해 가능해 질 수 있다.

덕트 부재(100)의 연결 방식에 대한 일 예로서, 덕트 부재(100)는 고정자(200)에 용접을 통해 접합될 수 있다.

구체적으로 설명하면, 덕트 부재(100)는 복수의 덕트부(110)와 허브부(120)를 포함하여 구성되므로, 복수의 덕트부(110)와 허브부(120) 중 적어도 하나가 고정자(200)에 용접될 수 있다.

바람직하게는 복수의 덕트부(110)와 허브부(120)가 모두 용접되는 것이 내구성 및 확보된 냉매 유로를 유지하고 코일의 변형을 방지하는데 유리할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 따라서, 다양한 실시예를 통해 복수의 덕트부(110)와 허브부(120) 중 하나만 고정자(200)에 용접되고, 나머지 하나는 고정자(200)에 후술할 끼움 결합 방식으로 결합될 수도 있다.

덕트 부재(100)의 연결 방식에 대한 다른 예로서, 덕트 부재(100)는 고정자(200)에 끼움 결합 방식으로 연결될 수 있다.

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체에서 고정자에 마련된 결합 홈을 통해 덕트 부재가 끼움 결합되는 제1, 2 변형 예를 보여주는 도면이다.

도시된 바와 같이, 복수의 덕트부(110)와 허브부(120) 중 적어도 하나가 고정자(200)에 끼움 결합 방식으로 연결되어 덕트 부재(100)가 고정자(200)에 연결될 수 있다.

도 4를 참조하면, 덕트 부재(100)가 고정자(200)에 연결될 때 복수의 덕트부(110)와 허브부(120) 모두가 고정자(200)에 끼움 고정되는 방식이다.

이를 위해, 고정자(200)에는 제1, 2 결합 홈(210, 220)이 구비된다.

제1 결합 홈(210)은 고정자(200)의 티스(201, 도 2 참조)에 마련된다.

구체적으로 설명하면, 제1 결합 홈(210)은 각 덕트부(110)가 끼워져 고정될 수 있는 크기를 가질 수 있다. 이에 따라, 복수의 덕트부(110)는 고정자(200)에 견고하게 연결될 수 있다.

또한, 제1 결합 홈(210)은 각 덕트부(110)의 개수에 대응하는 개수로 형성될 수 있다.

그리고 제1 결합 홈(210)은 고정자(200)의 상부 및 하부의 냉매가 유입 및 유출되는 영역을 제외하고 덕트 부재(100)가 배치되는 고정자(200)의 좌, 우 양측 티스(201, 도 2 참조)에 형성될 수 있다.

제2 결합 홈(220)은 고정자(200)의 티스 외곽부(202, 도 2 참조)에 마련된다.

구체적으로 설명하면, 제2 결합 홈(220)는 허브부(120)가 끼워져 고정될 수 있는 크기를 가질 수 있다. 이에 따라, 허브부(120)는 고정자(200)에 견고하게 연결될 수 있다.

또한, 제2 결합 홈(220)은 허브부(120)의 형상에 대응하여 적어도 90도의 중심각을 갖는 라운드 띠 형상을 가질 수 있다.

그리고 제2 결합 홈(220)은 제1 결합 홈(210)과 연통된 구조로 형성될 수 있다. 이에 따라 복수의 덕트부(110)와 허브부(120)가 일체형 구조로 이루어진 덕트 부재(100)가 제1, 2 결합 홈(210, 220)을 갖는 고정자(200)에 단번에 끼움 결합되어 신속하게 연결될 수 있다.

도 5를 참조하면, 덕트 부재(100)가 고정자(200)에 연결될 때 허브부(120)만이 고정자(200)에 끼움 고정되는 방식이다. 이 경우 고정자(200)에는 제2 결합 홈(220)만이 구비될 수 있으며, 보다 신속한 결합이 가능한 장점이 있다. 다만, 이 경우 복수의 덕트부(110)의 위치 고정이 잘 이루어지지 않을 수 있으므로 덕트부(110)를 고정시키기 위한 다른 접합 또는 결합 방식이 함께 이용될 수도 있다.

한편, 별도로 도시하진 않았으나, 복수의 덕트부(110)만이 티스(201, 도 2 참조)에 끼움 결합되도록 고정자(200)에 제1 결합 홈(210)만이 구비되는 실시예도 본 발명의 범주에 포함될 수 있다. 이 경우에도, 허브부(120)의 위치 고정을 위해 다른 접합 또는 결합 방식이 함께 이용될 수도 있다.

한편, 본 발명은 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체를 포함하는 압축기를 제공한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모터 고정자 구조체를 포함하는 압축기를 간략히 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 구간 단면을 확대하여 보여주는 단면도이며, 도 8은 냉매가 유동 작용을 보여주는 도면이다.

터보 압축기(2000)의 하우징 내부에는 모터 고정자 구조체(1000, 도 8 참조)가 구비된다.

도 6을 참조하면 터보 압축기(2000)의 압축기 하우징 형상을 간략히 보여준다. 다만, 이와 같은 압축기 하우징 형상에 한정되지 않으며 변형 가능하다. 압축기 하우징 상부에는 냉매가 유입되는 냉매 유입부(2100)가 구비된다. 그리고 압축기 하우징 하부에는 냉매가 유출되는 냉매 유출부(2200, 도 8 참조)가 구비된다.

이에 따라, 냉매(C, 도 8 참조)는 압축기 하우징 상, 하부를 관통하여 유동하며 그 내측에 구비된 모터, 구체적으로는 모터 고정자 구조체(1000, 도 8 참조)를 냉각시키는 작용을 한다.

여기서, 냉매(C, 도 8 참조)는 모터, 더 구체적으로는 모터 고정자 구조체(1000, 도 8 참조)의 냉각을 위해 터보 압축기(2000)에서 압축되는 냉매의 일부를 바이패스시켜 압축기 하우징 상부로 유입시킨 것을 말한다.

도 8을 참조하면, 냉매(C)는 냉매 유입부(2100)로 도입되며, 압축기 하우징 내측에 구비된 모터 고정자 구조체(1000) 쪽으로 유동한다. 모터 고정자 구조체(1000)는 복수 개가 일렬로 배치된 고정자(200, 200')와 고정자 사이에 연결된 덕트 부재(100, 도 9 참조)를 포함한다. 덕트 부재(100, 도 9 참조)에 의해 고정자(200, 200') 사이에는 소정의 이격공간이 확보되며 이 이격공간은 냉매 유로(300)로 이용될 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 냉매 유로를 보여주는 개념도이다.

도 9를 참조하면, 터보 압축기(2000)의 상부, 즉 하우징 상부에 냉매 유입부(2100)가 형성된다.

냉매(C)는 냉매 유입부(2100)를 통해 하우징 내부로 유입된다.

한 쌍의 덕트 부재(100, 100')는 고정자(200)의 중심을 향해 상부 면이 V 형상으로 경사지게 형성된다. 이에 따라, 고정자(200)의 상부로 유입된 냉매(C)는 한 쌍의 덕트 부재(100, 100')의 경사진 상부 면을 따라 고정자(200)의 중심을 향해 모이도록 유동한다. 그 결과 냉매(C)는 고정자 코일을 효과적으로 냉각시키는데, 이후 냉매(C)는 고정자(200)의 하부를 통해 하우징 외부로 유출된다.

이와 같이, 한 쌍의 덕트 부재(100, 100')에 의해 고정자(200)의 사이에는 냉매 유로(300)가 형성되며, 냉매(C)는 도 9에 도시된 화살표를 따라 상하 방향으로 이동한 후 냉매 유출부(2200)로 배출된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예의 구성 및 작용에 따르면, 고정자의 티스 개수에 대응하여 다수의 덕트를 제작해야 하는 불편을 줄일 수 있다.

다시 말해, 본 발명에 따르는 모터 고정자 구조체는 고정자의 티스 개수에 대응하여 각각의 티스에 배치되는 복수의 덕트부와, 복수의 덕트부를 일체로 연결하며 고정자에 결합되는 허브부를 포함하여 구성된다.

따라서, 종래의 경우 고정자의 티스 개수에 대응하여 많은 수의 덕트를 제작해야 했던 불편을 해결할 수 있으며, 제작 시간을 단축시키고 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

게다가 다수의 덕트를 개별적으로 제작하는 경우 덕트 간의 높이 오차가 유발될 우려가 있으며, 이로 인해 고정자 결합 시 고정자 전체적인 형상이 휘어지는 등의 불량이 초래될 수 있는데 이러한 문제점을 미연에 방지한다.

나아가, 다수의 덕트를 고정자의 각 티스에 대응시켜 용접 및 결합해야 하는 불편을 줄여 작업 시간을 단축시키고 비용을 절감할 수 있다.

다시 말해, 본 발명에 따르는 모터 고정자 조립체는 허브부를 통해 다수의 덕트부가 일체로 연결된 구조로서 전체가 용접 또는 조립되어 결합될 수 있어 작업 시간이 대폭 단축될 수 있으며, 작업자의 수고를 경감시킬 수 있다. 그 결과, 고정자의 티스에 개별 제작된 다수의 덕트를 하나씩 용접하거나 결합시킴에 따른 종래의 작업 불편을 개선할 수 있다.

더 나아가, 냉매의 유동 방향이 고정자의 상부에서 하부를 관통하는 방향임을 감안하여 냉매의 유로에 마주하는 영역에 부채꼴 형상의 유동 공간을 비워 둠으로써 냉매의 유동 저항 증가를 억제할 수 있다. 그 결과, 모터의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

더 나아가, 고정자의 티스 개수에 대응하여 각각의 티스마다 배치되는 복수의 덕트부를 일체로 연결하도록 고정자에 결합되는 원호 형상의 허브부의 각도를 적어도 90도로 형성할 수 있다.

이에 따라, 한 쌍의 덕트 부재를 사이에 두고 양측으로 복수의 고정자를 결합시키는 구조를 적용함에 있어 고정자 및 덕트 부재 간의 형상 불량 및 변형 유발을 방지하고, 코어의 변형(예: 찌그러짐 등)을 방지할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

100, 100': 덕트 부재
110: 덕트부
120: 허브부
200, 200': 고정자
201: 티스
202: 티스 외곽부
210: 제1 결합 홈
220: 제2 결합 홈
300: 냉매 유로
1000: 냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체
2000: 압축기
2100: 냉매 유입부
2200: 냉매 유출부

Claims

냉매의 일부를 바이패스시켜 모터를 냉각하는 터보 압축기의 모터 고정자 구조체로서,
냉매가 상하를 관통하여 유동하는 압축기의 내부에서 복수 개가 전후로 연결되어 일렬 배치되는 고정자; 및
상기 고정자 사이에 연결되며, 상기 고정자 사이로 설정크기의 이격공간을 확보하여 냉매 유로를 형성하는 덕트 부재;를 포함하며,
상기 덕트 부재는, 상기 고정자의 티스에 대응하는 형상을 가지며, 상기 티스에 배치되는 복수의 덕트부; 및
상기 고정자의 티스 외곽부에 배치되며, 상기 복수의 덕트부를 일체로 연결하는 허브부;를 포함하고,
상기 덕트 부재는, 상기 고정자에 끼움 결합되되, 상기 복수의 덕트부 및 상기 허브부 중 적어도 하나가 상기 고정자에 끼움 결합되며,
상기 티스는, 상기 복수의 덕트부 각각의 끼움 결합을 위한 제1 결합 홈을 구비하는,
냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체.
제1항에 있어서,
상기 덕트 부재는,
상기 고정자의 상하 방향을 기준으로 좌, 우측에 서로 대칭되게 한 쌍이 부채꼴 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는
냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체.
제2항에 있어서,
상기 한 쌍의 덕트 부재 각각의 상부 면은, 상기 고정자의 중심을 향하여 경사지게 형성되며,
상기 고정자의 상부로 유입된 냉매는, 상기 한 쌍의 덕트 부재 각각의 경사진 상부 면을 따라 상기 고정자의 중심을 향해 모인 후 상기 고정자의 하부로 유출되는 것을 특징으로 하는
냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체.
제2항에 있어서,
상기 한 쌍의 덕트 부재 각각은,
적어도 90도의 중심각을 갖는 부채꼴 형상을 갖는 것을 특징으로 하는
냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체.
제1항에 있어서,
상기 복수의 덕트부 각각의 일단부는 상기 티스의 길이에 대응하여 상기 티스가 돌출되는 방향으로 돌출되며,
상기 복수의 덕트부 각각의 타단부는 적어도 90의 중심각을 갖는 원호 형상으로 제공된 상기 허브부의 내주 면에 소정 간격을 두고 부채꼴 형상으로 연결되는 것을 특징으로 하는
냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체.
제5항에 있어서,
상기 복수의 덕트부 각각은 일정한 두께를 갖는 바 형상을 가지며,
상기 복수의 덕트부 각각의 두께는 상기 티스의 폭 사이즈에 비해 작게 형성되는 것을 특징으로 하는
냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체.
제1항에 있어서,
상기 덕트 부재는 상기 고정자에 용접으로 접합되되, 상기 복수의 덕트부 및 상기 허브부 중 적어도 하나가 상기 고정자에 용접되는 것을 특징으로 하는
냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 티스 외곽부는,
상기 허브부의 끼움 결합을 위한 제2 결합 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는
냉매 유로를 갖는 모터 고정자 구조체.
냉매가 상하를 관통하여 유동하는 압축기 하우징; 및
상기 압축기 하우징의 내부에서 복수 개가 전후로 연결되어 일렬 배치되는 고정자와, 상기 고정자 사이에 연결되며 상기 고정자 사이로 설정크기의 이격공간을 확보하여 냉매 유로를 형성하는 덕트 부재를 포함하는 모터 고정자 구조체;를 포함하며,
상기 덕트 부재는, 상기 고정자의 티스에 대응하는 형상을 가지며, 상기 티스에 배치되는 복수의 덕트부; 및
상기 고정자의 티스 외곽부에 배치되며, 상기 복수의 덕트부를 일체로 연결하는 허브부;를 포함하고,
상기 덕트 부재는, 상기 고정자에 끼움 결합되되, 상기 복수의 덕트부 및 상기 허브부 중 적어도 하나가 상기 고정자에 끼움 결합되며,
상기 티스는, 상기 복수의 덕트부 각각의 끼움 결합을 위한 제1 결합 홈을 구비하는,
터보 압축기.
제11항에 있어서,
상기 압축기 하우징의 상부에 위치하며 외부로부터 냉매를 유입 받도록 형성된 냉매 유입부; 및
상기 압축기 하우징의 하부에 위치하며 상기 냉매 유로를 경유하여 유동한 냉매를 배출하는 냉매 유출부;
를 더 포함하는 터보 압축기.
제11항에 있어서,
상기 덕트 부재는,
상기 고정자의 상하 방향을 기준으로 좌, 우측에 서로 대칭되게 한 쌍이 부채꼴 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는
터보 압축기.
제13항에 있어서,
상기 한 쌍의 덕트 부재 각각의 상부 면은, 상기 고정자의 중심을 향하여 경사지게 형성되며,
상기 고정자의 상부로 유입된 냉매는, 상기 한 쌍의 덕트 부재 각각의 경사진 상부 면을 따라 상기 고정자의 중심을 향해 모인 후 상기 고정자의 하부로 유출되는 것을 특징으로 하는
터보 압축기.
제11항에 있어서,
상기 복수의 덕트부 각각의 일단부는 상기 티스의 길이에 대응하여 상기 티스가 돌출되는 방향으로 돌출되며,
상기 복수의 덕트부 각각의 타단부는 적어도 90의 중심각을 갖는 원호 형상으로 제공된 상기 허브부의 내주 면에 소정 간격을 두고 부채꼴 형상으로 연결되며,
상기 복수의 덕트부 각각은 일정한 두께를 갖는 바 형상을 가지며, 상기 복수의 덕트부 각각의 두께는 상기 티스의 폭 사이즈에 비해 작게 형성되는 것을 특징으로 하는
터보 압축기.