KR20010064020A - Structure for cooling motor in turbo compressor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A motor cooling structure of a turbo compressor is provided to reduce eddy current loss generated at a rotor in high-speed rotation of the motor and efficiently cool heat generated at winding coils, thereby improving the cooling efficiency of the motor. CONSTITUTION: In a motor cooling structure of a turbo compressor, a motor includes a stator(210) fixedly coupled with a motor chamber(300) and a rotor(220) rotatably connected to the inside of the stator, wherein the stator is formed by coupling a plurality of winding coils(230) with a cylindrical stator core(212) having a rotor insertion hole(211), the rotor formed in a cylindrical type is inserted into the rotor insertion hole, a cooling hole(H) is formed to cool heat generated by flowing fluid.

Description

터보 압축기의 모터 냉각구조{STRUCTURE FOR COOLING MOTOR IN TURBO COMPRESSOR}Motor cooling structure of turbo compressor {STRUCTURE FOR COOLING MOTOR IN TURBO COMPRESSOR}

본 발명은 터보 압축기의 모터에 관한 것으로, 특히 모터 구동시 모터에서 발생되는 손실에 의한 열을 감소시킬 뿐만 아니라 그 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 한 터보 압축기의 모터 냉각구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor of a turbo compressor, and more particularly, to a motor cooling structure of a turbo compressor capable of effectively cooling the generated heat as well as reducing the heat generated by the motor when the motor is driven.

일반적으로 터보 압축기는 날개차를 회전시켜 기체를 압축하는 기계이다. 도 1은 본 출원인이 특허 출원 P97-64567호로 선출원한 바 있는 터보 압축기를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 터보 압축기는 흡입구(1)를 갖는 제1 압축실(10)과 토출구(21)를 갖는 제2 압축실(20)이 양측에 각각 형성되고 중앙에 모터실(30)이 형성되며 상기 제1 압축실(10)과 제2 압축실(20)을 연통시킴과 더불어 상기 모터실(30)과 연통되도록 형성된 가스 유로(40)를 구비하여 이루어진 밀폐용기(100)와, 상기 모터실(30)에 장착되어 구동력을 발생시키는 모터(200)와, 일측 단부가 상기 제1 압축실(10)에 삽입되고 타측 단부가 상기 제2 압축실(20)에 삽입되고 상기 모터(200)에 결합되어 모터(200)의 구동력을 전달하는 구동축(300)과, 상기 제1 압축실(10)에서 회전 가능하도록 구동축(300)의 단부에 결합되어 흡입구(1)로 유입되는 가스를 1단 압축하여 가스 유로(40)를 통해 제2 압축실(20)로 유동시키는 제1 임펠러(400)와, 상기 제2 압축실(20)에서 회전 가능하도록 구동축(300)의 단부에 결합되어 1단 압축되어 제2 압축실(20)로 유입된 가스를 2단 압축하여 토출구(21)로 토출시키는 제2 임펠러(500)를 포함하여 구성된다.Generally, a turbo compressor is a machine that compresses a gas by rotating a vane. FIG. 1 shows a turbocompressor filed by the present applicant with the patent application P97-64567. As shown therein, the turbocompressor includes a first compression chamber 10 having a suction port 1 and a discharge port 21. The second compression chamber 20 is formed on both sides and the motor chamber 30 is formed in the center and the first compression chamber 10 and the second compression chamber 20 in communication with the motor chamber ( The airtight container 100 including the gas flow passage 40 formed to communicate with the 30, the motor 200 mounted on the motor chamber 30 to generate a driving force, and one end of the first compression chamber ( A driving shaft 300 inserted into the second compression chamber 20 and coupled to the second compression chamber 20 and coupled to the motor 200 to transmit a driving force of the motor 200, and the first compression chamber 10. The gas flow path 40 is coupled to the end of the drive shaft 300 so as to be rotatable by compressing the gas flowing into the inlet 1. The first impeller 400 to flow to the second compression chamber 20 and the second compression chamber 20 is coupled to the end of the drive shaft 300 so as to be rotatable in the second compression chamber 20 to be compressed in one stage. And a second impeller 500 which compresses the gas introduced into the second stage and discharges the gas into the discharge port 21.

그리고 상기 구동축(300)의 양측에는 구동축(300)을 축방향으로 지지하는 스러스트 베어링(700)이 결합되며, 상기 구동축(300)의 가운데는 구동축(300)을 반경방향으로 지지하는 레이디얼 베어링(800)이 상기 모터(200)의 양측에 위치하도록 각각 결합된다.A thrust bearing 700 supporting the driving shaft 300 in the axial direction is coupled to both sides of the driving shaft 300, and a radial bearing supporting the driving shaft 300 in the radial direction of the center of the driving shaft 300 is provided. 800 are respectively coupled to be located at both sides of the motor 200.

미설명 부호 600은 어큐뮬레이터를 도시한 것이다.Reference numeral 600 denotes an accumulator.

상기한 바와 같은 터보 압축기의 작동을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the turbo compressor as described above is as follows.

먼저, 전원이 인가되면 모터(200)의 작동함과 동시에 그 모터(200)의 구동력이 구동축(300)에 전달되어 구동축(300)이 회전하게 된다. 상기 구동축(300)의 회전에 의해 구동축(300)의 양단부에 결합된 제1 임펠러(400)와 제2 임펠러(500)가 각각 회전하게 된다. 상기 제1 임펠러(400)와 제2 임펠러(500)의 회전력에 의해 어큐뮬레이터(600)를 통과한 저온 저압 상태의 냉매 가스가 흡입구(1)를 통해 제1 압축실(10)로 유입되어 1단 압축되고 그 1단 압축된 냉매 가스는 가스 유로(40)를 통해 제2 압축실(20)로 유입되며 그 제2 압축실(20)로 유입된 1단 압축된 냉매 가스는 제2 압축실(20)에서 2단 압축되어 토출구(21)를 통해 토출된다. 상기 토출구(21)를 통해 토출된 냉매 가스는 냉동/공조사이클을 구성하는 응축기(미도시)로 유입된다.First, when power is applied, the driving force of the motor 200 and the driving force of the motor 200 are transmitted to the driving shaft 300 to rotate the driving shaft 300. The first impeller 400 and the second impeller 500 coupled to both ends of the drive shaft 300 are rotated by the rotation of the drive shaft 300, respectively. The low temperature low pressure refrigerant gas, which has passed through the accumulator 600 by the rotational force of the first impeller 400 and the second impeller 500, is introduced into the first compression chamber 10 through the inlet 1 and is provided in the first stage. The compressed first compressed refrigerant gas is introduced into the second compression chamber 20 through the gas flow path 40, and the first compressed refrigerant gas introduced into the second compression chamber 20 is the second compression chamber ( 20 is compressed in two stages and is discharged through the discharge port 21. The refrigerant gas discharged through the discharge port 21 flows into a condenser (not shown) constituting a refrigeration / air conditioning cycle.

한편, 상기 제1,2 임펠러(400)(500)를 회전시키는 모터(200)는 제1,2 임펠러(400)(500)의 크기 변화에 따라 그에 상응하는 압축력을 발생시키기 위하여 50000 ~ 60000 RPM 정도의 고속 회전이 가능한 모터가 적용되어야 한다. 이와 같은 터보 압축기 모터의 일례로, 도 2a, 2b에 도시한 바와 같이, 상기 모터실(30)에 고정 결합되는 고정자(Stator)(210)와 상기 고정자(210) 내부에 회전 가능하도록 결합되는 회전자(Rotor)(220)로 구성된다. 상기 고정자(210)는 소정의 길이를 가지며 그 내부에 회전자(220)가 삽입되는 회전자 삽입구멍(211)이 형성된 원통 형태의 고정자 코어(212)에 다수의 권선 코일(230)이 결합되어 이루어진다. 그리고 상기 고정자 코어(212)는 보통 박판 형태의 코어편이 다수회 적층되어 이루어진다.On the other hand, the motor 200 for rotating the first and second impeller 400, 500 is 50000 ~ 60000 RPM to generate a compression force corresponding to the size change of the first and second impeller 400, 500 Motors capable of high speeds of rotation should be applied. As an example of such a turbo compressor motor, as illustrated in FIGS. 2A and 2B, a stator 210 fixedly coupled to the motor chamber 30 and a rotor rotatably coupled to the inside of the stator 210 are illustrated. It is composed of a rotor (220). The stator 210 has a predetermined length and a plurality of winding coils 230 are coupled to a cylindrical stator core 212 having a rotor insertion hole 211 into which a rotor 220 is inserted. Is done. In addition, the stator core 212 is formed by stacking a plurality of core pieces in the form of a sheet.

그리고 상기 회전자(220)는 소정의 길이를 갖는 원통 형태로 형성되어 상기 고정자의 회전자 삽입구멍(211)에 삽입된다. 상기 회전자(220)는 보통 내부에 다수 개 관통공이 형성된 코어편이 적층되어 회전자 코어(221)를 구성하여 그 적층된 코어편의 관통공에 의해 형성된 관통홀에 알루미늄 등이 삽입되어 적층된 코어편들을 고정 결합하는 고정부재(222)로 이루어지며 그 고정부재(222)는 알루미늄 등의 재료가 다이 캐스팅(Die-Casting) 등의 가공 방법에 의해 삽입된다.The rotor 220 is formed in a cylindrical shape having a predetermined length and inserted into the rotor insertion hole 211 of the stator. The rotor 220 usually has a core piece having a plurality of through holes stacked therein to form a rotor core 221, and a core piece having aluminum and the like inserted into the through hole formed by the through holes of the stacked core pieces. It consists of a fixing member 222 for fixing them, the fixing member 222 is a material such as aluminum is inserted by a processing method such as die-casting (Die-Casting).

상기 고정자(210)의 회전자 삽입구멍(211)에 회전자(220)를 삽입하여 조립하게 되면 고정자(210)와 회전자(220)사이에 간극이 형성되며 그 간극을 일명 에어 갭(Air-gap)(G)이라고 한다.When the rotor 220 is inserted into the rotor insertion hole 211 of the stator 210 and assembled, a gap is formed between the stator 210 and the rotor 220, and the gap is called an air gap. gap) (G).

상기한 바와 같은 터보 압축기의 모터는 권선 코일(230)에 순차적으로 전원을 인가하게 되면 전자기적인 상호 작용력에 의해 회전자(220)가 회전하게 되며 그 회전자(220)의 회전에 의해 회전자(220)에 결합된 구동축(300)을 회전시키게 된다.When the motor of the turbo compressor as described above is sequentially applied power to the winding coil 230, the rotor 220 is rotated by the electromagnetic interaction force and the rotor (by the rotation of the rotor 220) The drive shaft 300 coupled to 220 is rotated.

그러나 상기한 바와 같은 터보 압축기의 모터는 고속으로 회전하게 되면 회전자(220)와 고정자(210)에서 열을 발생시키게 되고 그 열은 대부분 권선 코일(230) 및 고정자(210)와 회전자(220)에서 발생하는 에디 커런트 로스(EddyCurrent Loss)에 의해 유발되며 이와 같은 발열량이 많아질수록 모터의 효율을 저하시키게 될 뿐만 아니라 신뢰성을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.However, when the motor of the turbo compressor as described above rotates at a high speed, heat is generated in the rotor 220 and the stator 210, and the heat is mostly the winding coil 230, the stator 210, and the rotor 220. Induced by Eddy Current Loss (EddyCurrent Loss), and as the amount of heat generation increases there is a problem that not only lowers the efficiency of the motor but also lowers the reliability.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 압축기의 운전시 고속으로 회전하는 모터에서 발생되는 손실에 의한 열을 감소시킬 뿐만 아니라 그 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 한 터보 압축기의 모터 냉각구조를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention devised in view of the above-described problems is to reduce the heat caused by loss generated by a motor that rotates at high speed during operation of a compressor, as well as to effectively cool the generated heat. In providing a motor cooling structure.

도 1은 일반적인 터보 압축기의 일예를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing an example of a general turbo compressor,

도 2a,2b는 종래 터보 압축기의 모터를 도시한 정단면도 및 측면도,Figure 2a, 2b is a front sectional view and a side view showing a motor of a conventional turbo compressor,

도 3a,3b는 본 발명의 터보 압축기 모터 냉각구조가 구비된 모터의 정단면도 및 측면도,Figure 3a, 3b is a front cross-sectional view and side view of the motor with a turbo compressor motor cooling structure of the present invention,

도 4는 본 발명의 터보 압축기 모터 냉각구조의 작동 상태를 도시한 단면도.4 is a cross-sectional view showing an operating state of the turbo compressor motor cooling structure of the present invention.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols on the main parts of drawing

210 ; 고정자 220 ; 회전자210; Stator 220; Rotor

222 ; 고정부재 H ; 냉각구멍222; Fixing member H; Cooling hole

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 고정자에 회전 가능하도록 삽입되어 회전하는 회전자에 유체가 관통 유동하여 열을 냉각시킬 뿐만 아니라 손실 열을 감소시키는 냉각구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 터보 압축기의 모터 냉각구조가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the turbo is inserted into the stator so that the fluid flows through the rotating rotor to not only cool the heat, but also form a cooling hole for reducing the heat loss. A motor cooling structure of the compressor is provided.

이하, 본 발명의 터보 압축기 모터 냉각구조를 첨부도면에 도시한 실시례에 따라 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the turbo compressor motor cooling structure of the present invention will be described according to the embodiment shown in the accompanying drawings.

도 3a, 3b는 본 발명의 터보 압축기 모터 냉각구조의 일례를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 터보 압축기의 모터는 상기 모터실(300)에 고정 결합되는 고정자(Stator)(210)와 상기 고정자(210) 내부에 회전 가능하도록 결합되는 회전자(Rotor)(220)로 구성되며, 상기 고정자(210)는 소정의 길이를 가지며 그 내부에 회전자(220)가 삽입되는 회전자 삽입구멍(211)이 형성된 원통 형태의 고정자 코어(212)에 다수의 권선 코일(230)이 결합되어 이루어지고, 상기 회전자(220)는 소정의 길이를 갖는 원통 형태로 형성되어 상기 고정자(210)의 회전자 삽입구멍(211)에 삽입된다. 그리고 상기 회전자(220)에 유체가 유동하면서 발생되는 열을 냉각시키는 냉각구멍(H)이 형성된다.3A and 3B illustrate an example of a turbo compressor motor cooling structure of the present invention. Referring to this, first, a motor of a turbo compressor may include a stator 210 fixedly coupled to the motor chamber 300. Rotor 220 is rotatably coupled to the inside of the stator 210, the stator 210 has a predetermined length and the rotor insertion hole into which the rotor 220 is inserted A plurality of winding coils 230 are coupled to a cylindrical stator core 212 having a 211 formed therein, and the rotor 220 is formed in a cylindrical shape having a predetermined length to form the stator 210. It is inserted into the rotor insertion hole 211. And a cooling hole (H) for cooling the heat generated while the fluid flows in the rotor 220 is formed.

상기 회전자(220)는 보통 소정 형상으로 형성된 박판 형태의 코어편이 다수개 적층되어 이루어진 회전자 코어(221)와 상기 회전자 코어(221)를 구성하는 적층된 각 코어편을 고정하는 고정부재(222)로 이루어진다. 상기 고정부재(222)는 회전자 코어(221)를 구성하는 각 코어편에 복수개의 관통공을 형성하고 그 관통공이 형성된 코어편이 적층된 상태에서 코어편의 관통공에 의해 형성된 구멍에 각각 알루미늄 등의 재료로 다이 캐스팅하여 형성된다. 상기 냉각구멍(H)은 상기 고정부재(222)에 소정의 내경을 갖는 구멍을 관통하여 형성된다.The rotor 220 is a fixing member for fixing the rotor core 221 is composed of a plurality of laminated core pieces are usually formed in a predetermined shape and each of the laminated core pieces constituting the rotor core 221 ( 222). The fixing member 222 is formed of a plurality of through holes in each of the core pieces constituting the rotor core 221, and each of the holes formed by the through holes of the core pieces, such as aluminum, in a state where the core pieces having the through holes are stacked. It is formed by die casting with material. The cooling hole H is formed through a hole having a predetermined inner diameter in the fixing member 222.

또한, 본 발명의 다른 실시례로서 상기 고정부재(222)에 소정의 내경과 깊이를 갖는 냉각 홀이 형성되어 이루어진다.In addition, as another embodiment of the present invention is formed in the fixing member 222 has a cooling hole having a predetermined inner diameter and depth.

그리고 상기 회전자(220)의 회전자 코어(221) 가운데 구동축(300)이 고정 결합되며 그 구동축(300)의 양단에 임펠러가 각각 결합된다.The drive shaft 300 is fixedly coupled among the rotor cores 221 of the rotor 220, and impellers are coupled to both ends of the drive shaft 300, respectively.

이하, 본 발명의 터보 압축기 모터 냉각구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operational effects of the turbo compressor motor cooling structure of the present invention will be described.

먼저 전원이 인가되면 권선 코일(230)에 순차적으로 전류가 흐르게 되면 상호 작용력에 의해 회전자(220)가 고속으로 회전하게 되며 그 회전자(220)의 고속 회전에 의해 회전자(220)에 결합된 구동축(300)을 회전시키게 된다. 상기 구동축(300)의 회전에 따라 제1,2 임펠러(400)(500)가 각각 회전하면서 흡입된 냉매 가스를 제1 압축실(10)에서 1단 압축시키고 이어 제2 압축실(20)에서 2단 압축시켜 토출구(21)를 통해 토출시키게 된다. 이와 같이 냉매 가스가 1단 및 2단 압축되는 과정에서 냉매 가스의 일부가 모터실(30)로 유입되고 그 모터실(30)로 유입된 냉매 가스는, 도 4에 도시한 바와 같이, 회전자(220)의 냉각구멍(H)을 통해 관통하여 유동하면서 회전자(220)를 냉각시킬 뿐만 아니라 고정자(210) 및 회전자(220) 그리고 권선 코일(230)에서 발생되는 열을 방열 냉각시키게 된다.First, when power is applied, when a current flows in the winding coil 230 sequentially, the rotor 220 rotates at high speed by the interaction force, and is coupled to the rotor 220 by the high speed rotation of the rotor 220. The driven shaft 300 is rotated. As the first and second impellers 400 and 500 rotate as the drive shaft 300 rotates, the refrigerant gas sucked in the first compression chamber 10 is first compressed, and then, in the second compression chamber 20. Two-stage compression is to be discharged through the discharge port 21. As described above, a portion of the refrigerant gas flows into the motor chamber 30 and the refrigerant gas flows into the motor chamber 30 in the process of compressing the refrigerant gas in the first and second stages, as shown in FIG. 4. Not only cooling the rotor 220 while flowing through the cooling hole (H) of the 220, but also heat radiation cooling the heat generated in the stator 210 and the rotor 220 and the winding coil 230 .

또한, 상기 회전자(220)를 구성하는 고정부재(222)에 냉각구멍(H)이 형성됨으로써 에디 커런트 로스를 감소시켜 손실 열의 발생이 감소된다.In addition, the cooling hole (H) is formed in the fixing member 222 constituting the rotor 220 to reduce the eddy current loss to reduce the generation of heat loss.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 터보 압축기의 모터 냉각구조는 모터의 고속 회전시 회전자에서 발생되는 에디 커런트 로스를 감소시킬 뿐만 아니라 고정자 및 회전자 그리고 권선 코일에서 발생되는 열을 효율적으로 냉각시키게 됨으로써 모터의 냉각 성능이 높아지게 되어 모터의 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the motor cooling structure of the turbo compressor according to the present invention not only reduces the eddy current loss generated in the rotor during the high speed rotation of the motor, but also efficiently cools the heat generated in the stator, the rotor, and the winding coil. By doing so, the cooling performance of the motor is increased, thereby improving the efficiency and reliability of the motor.

Claims (2)

고정자에 회전 가능하도록 삽입되어 회전하는 회전자에 유체가 관통 유동하여 열을 냉각시킬 뿐만 아니라 손실 열을 감소시키는 냉각구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 터보 압축기의 모터 냉각구조.A motor cooling structure of a turbocompressor, characterized in that a cooling hole is inserted into the stator so that the fluid flows through the rotating rotor to cool the heat and reduce the loss of heat. 제1항에 있어서, 상기 회전자는 다수개의 코어편이 적층된 회전자 코어 및 그 회전자 코어를 구성하는 코어편을 고정하기 위한 복수개의 고정부재로 이루어지며 상기 고정부재에 냉각구멍이 관통 형성됨을 특징으로 하는 터보 압축기의 모터 냉각구조.The rotor of claim 1, wherein the rotor comprises a rotor core having a plurality of core pieces stacked therein and a plurality of fixing members for fixing the core pieces constituting the rotor core, and cooling holes are formed through the fixing members. Motor cooling structure of turbo compressor.
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