KR200165726Y1 - 압축기의 마찰저감 구조 - Google Patents

Abstract

압축기의 회전자인 로터와 로터의 드러스트 하중을 지지하는 베어링 사이에 개재된 드러스트 와셔의 형상을 개량하여 압축기의 로터와 베어링의 마찰을 저감시킨 압축기의 마찰 저감 구조가 개시되고 있다.

고정자인 스테이터에 감싸여 회전하는 로터와, 로터의 회전과 동일하게 회전하도록 로터에 설치된 크랭크축과 결합하여 냉매를 압축하기 위해 직선왕복운동하는 피스톤이 직선왕복운동하도록 실린더가 형성되어 있는 실린더 블록과, 로터의 하중을 지지하기 위해 크랭크축에 삽입되어 결합된 베어링과, 로터 및 베어링 사이에 개재되어 있는 링형 드러스트 와셔를 포함하는 압축기에 있어서, 링형 드러스트 와셔는 내경과 외경 사이의 동심원을 기준으로 일정각도로 절곡된 절곡부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

압축기의 마찰저감 구조

본 고안은 압축기의 마찰저감 구조에 관한 것으로, 특히 압축기의 회전자인 로터와 로터의 드러스트 하중을 지지하는 베어링 사이에 개재된 드러스트 와셔의 형상을 개량하여 압축기의 로터와 베어링의 마찰을 저감시킨 압축기의 마찰 저감 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 압축기는 냉동 사이클의 원리에 의해 작동되는 냉열기인 에어컨디셔나 냉장고 등에 필수적인 구성요소이다.

이 압축기는 도 1에 도시한 바와 같이 상,하부 하우징(1)(2)의 내부에 스테이터(3)와 로터(4)로 이루어진 전동 기구부(5)와, 로터(4)의 중앙에 압입 고정된 크랭크 샤프트(6)의 회전 동작에 의해 냉매를 흡입하여 압축시킨 후, 토출시키는 압축 기구부(7)로 구분할 수 있다.

이 압축 기구부(7)는 냉매의 흡입 공간을 이루는 실린더(8)가 일체로 형성된 실린더 블록(9)과, 크랭크 샤프트(6)의 하단부에 결합되어 실린더(8)의 내부에서 직선 왕복 운동을 하는 피스톤(10)과, 실린더(8)의 단부에 복개 고정되는 실린더 헤드(11)와, 상기 실린더(8)와 실린더 헤드(11)의 사이에 개재되어 냉매를 실린더(8)의 내부로 흡입함과 아울러 압축 냉매를 토출시키는 밸브장치 등을 포함하고 있다.

또한, 상기 실린더 헤드(11)의 상부에는 소정의 형상을 갖는 머플러(13)가 스테이터(3)를 지나 실린더 헤드(11) 및 밸브 장치를 통과한 후 실린더(8)의 내부로 유입되는 흡입 과정과, 크랭크 샤프트(6)의 회전에 따른 피스톤(10)의 직선왕복운동에 의하여 흡입 냉매가 압축되는 압축과정과, 상기 실린더(8)의 내부에서 압축된 냉매가 다시 밸브장치 및 실린더 헤드(11)를 통해 토출 경로를 따라 외부로 토출되는 토출 과정을 반복하도록 되어 있다.

앞서 언급한 전동 기구부(5)중 로터(4) 및 스테이터(3)의 전자기적 작용에 의해 로터(4)가 회전하면서, 이 로터(4)의 회전운동은 편심된 크랭크 샤프트(6)로 전달되고 이 크랭크 샤프트(6)에 의해 피스톤(10)은 실린더(8) 내부에서 직선왕복운동하면서 냉매를 압축하는 바, 이와 같은 로터(4)가 일정 위치에서 회전하기 위해서는 반드시 로터(4)를 지지하는 지지부재를 필요로 하는 바, 이 로터(4)의 저면에는 로터(4)를 지지하는 베어링(20)이 형성되어 있다.

이 베어링(20)과 로터(4)의 사이에는 얇은 링 형상의 드러스트 와셔(30)가 형성되어 있어, 로터(4), 베어링(20)의 마찰은 저감된 상태로 로터(4)가 회전되고, 이 로터(4)의 회전에 의해 로터(4)와 결합되어 있는 크랭크 샤프트(6)가 회전되어 냉매는 피스톤(10)에 의해 압축되어 후속 냉각 사이클로 이송된다.

그러나, 이와 같은 종래 전동 기구부(5)중 로터(4)와 베어링(20)의 사이에 개재되어 있는 드러스트 와셔(30)가 로터(4)와 베어링(20)이 직접 맞닿아 있는 것과 동일한 접촉 면적으로 접촉되어 있어 드러스트 와셔(30)의 기능을 충분하게 발휘하지 못함으로써 마찰 저감 효율이 낮아지고 이에 따라서 소비 전력과 소음등이 증가되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 종래 드러스트 와셔, 또는 드러스트 와셔와 마찰되는 로터 및 베어링의 형상을 개량하여 마찰을 크게 저감시키는 압축기의 마찰저감 구조를 제공함에 있다.

도 1은 종래 압축기의 전체 구성을 나타내고 있는 단면도.

도 2는 본 고안에 의한 도 1의 압축기를 분해 도시한 분해 사시도.

도 3은 도 2의 드러스트 와셔의 A-A' 단면도.

이와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위한 압축기의 마찰저감 구조는 고정자인 스테이터에 감싸여 회전하는 로터와, 로터의 회전과 동일하게 회전하도록 로터에 설치된 크랭크축과 결합하여 냉매를 압축하기 위해 직선왕복운동하는 피스톤이 직선왕복운동하도록 실린더가 형성되어 있는 실린더 블록과, 로터의 하중을 지지하기 위해 크랭크축에 삽입되어 결합된 베어링과, 로터 및 상기 베어링 사이에 개재되어 있는 링형 드러스트 와셔를 포함하는 압축기에 있어서, 링형 드러스트 와셔는 내경과 외경 사이의 동심원을 기준으로 일정각도로 절곡된 절곡부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 절곡부는 적어도 하나 이상인 것을 한다.

이하, 본 고안 압축기의 마찰저감 구조를 설명하기 위하여 첨부된 도면은 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 의한 압축기의 내부 구조중 일부분만 발췌하여 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 드러스트 와셔 A-A' 단면도이고, 도 4는 도 2의 로터의 B-B' 단면도이고, 도 5는 도 2의 베어링의 C-C' 단면도이다.

이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 고안 압축기의 마찰저감 구조를 상세하게 설명하면, 본 고안에 의한 압축기는 스테이터(100)와 로터(110)를 포함하고 있는 전동기구부와 압축기구부 및 전동기구부와 압축기구부의 연결부에 발생하는 마찰을 저감시키는 마찰저감부재(200)로 구성되어 있다.

도 2를 참조하면, 전동기구부의 로터(110)는 얇은 강판이 다수매 적층된 상태로 이 적층된 강판의 상단에는 열전도율이 높은 알루미늄 재질의 냉각휜(112)이 부착되어 있고, 적층된 강판의 하단에는 로터(110)의 질량 편심을 보정하기 위한 웨이트 밸런서(114)가 형성되어 있다.

얇은 강판의 형상을 설명하면, 원판 형상으로 강판에는 호 형상을 갖는 영구자석공(미도시)이 적어도 2 군데 이상 동일 간격으로 형성되어 있고 2 군데 이상에 나사체결공(미도시)이 형성되어 있다.

한편, 이 적층되는 강판의 중심에는 소정 직경을 갖는 축공(미도시)이 형성되어 있는 바, 이와 같은 형상을 갖는 강판이 다수매 적층되어 형성된 영구자석공(미도시)에는 호 형상으로 소정 자속밀도를 갖는 영구자석이 매입된다.

이때 이 적층되는 강판의 중심에 위치하고 있는 축공의 직경은 강판을 모두 적층하였을 때 로터(110)의 높이 중간 부분에서 축공의 직경이 갑자기 커지도록, 즉 단턱이 형성되도록 하여야 하는 바, 이는 로터(110)를 지지하기 위한 베어링(120)과 드러스트 와셔(200)가 놓일 수 있도록 여유 스페이스를 확보하기 위함이다.

한편, 영구 자석이 매입된 적층 강판의 양단부에는 다시 매입된 영구자석이 이탈되는 것을 방지하기 위한 영구자석 이탈방지 받침판(미도시)이 설치되고, 적층 강판과, 영구자석 이탈방지 받침판은 긴 체결용 나사에 의해 결합된다.

한편, 이와 같이 형성된 적층 강판(114)의 중심에 형성된 축공에는 축공의 직경보다 다소 큰 직경을 갖고 하단부가 상단부에 대하여 편심된 편심부(132)가 형성된 크랭크축(130)의 상단부(134)가 억지끼워맞춤되는 바, 이 크랭크축(130)이 로터(110)의 축공에 끼워지기 이전에 크랭크축(130)을 통해 로터(110)의 드러스트 하중을 지지하는 구조물인 베어링(120)과, 로터(110)와 베어링(120)의 마찰을 저감시키는 본 고안의 핵심 부분인 드러스트 와셔(200)가 개재되어야 한다.

이 베어링(120)을 보다 상세하게 설명하면, 베어링(120)은 소정 살두께를 갖는 원통 형상으로 원통의 하단부에는 다른 부재(예를 들어 실린더 블록 등)와의 결합을 용이하게 하기 위한 플랜지(122)가 형성되어 있으며, 베어링(120)의 상단부는 평평하게 가공되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 형성된 베어링(120)의 상면에 위치하게되는 드러스트 와셔(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 외경과 내경을 갖는 링 형상으로 그 폭(W)은 베어링(120)의 상부 살두께보다 다소 큰 것이 바람직한 바, 이 드러스트 와셔(200)는 일실시예로 환형으로 "V" 자 형상의 요홈이 형성되어 있는 판금 블록과, 판금 블록의 요홈과 역상 형상으로 즉, "V" 자형으로 돌출된 성형부의 사이에 놓인 다음 판금 블록과 성형부를 상호 가압함으로써, 드러스트 와셔()의 종단면이 도시된 것과 같이 드러스트 와셔(200)의 폭 중심의 동심원상에서 일정 각도(α)로 절곡되도록 한다. 이와 같이 "V" 자형으로 그 평면이 절곡된 드러스트 와셔(200)는 하나의 절곡부(210)와 두 곳의 에지면(edge surface;220)를 갖는다.

이때, 절곡된 드러스트 와셔(200)의 절곡부(210)는 베어링(120)과 접촉하게 되고, 드러스트 와셔(200)의 타측 에지면(220)은 타측 로터(110)와 접촉할 수 있는 바, 이 접촉면의 순서는 상호 뒤바뀌어도 무방한 바, 베어링(120)과 드러스트 와셔(200)의 절곡부(210)는 회전할 때 항상 선접촉하게 되어 드러스트 와셔(200) 전체 면적이 마찰될 때보다 마찰이 훨씬 저감된 상태로 회전하게 되는 바, 이는 드러스트 와셔(200)의 에지면(220)과 접촉되는 로터(110)의 경우도 마찬가지이다.

도 4, 도 5는 본 고안의 다른 실시예를 도시하고 있다.

도시된 도 4는 로터(110)에 마찰 저감부를 형성한 것을 도시하고 있는 바, 로터(110)는 다수매의 강판이 적층됨으로써 적층 강판을 이루고 있다는 것은 이미 설명한 바 있다. 여기서, 앞서 언급한 일실시예에서는 베어링(120)과 로터(110)의 마찰을 저감시키는 드러스트 와셔(200)의 형상을 개량하였지만 본 실시예에서는 드러스트 와셔(200)의 형상은 변경하지 않고 로터(120)의 형상을 개량하였다.

이를 보다 상세하게 설명하면, 드러스트 와셔(200)와 접촉되는 로터(110)의 기저면에는 드러스트 와셔(200)와 선접촉 되도록 링형으로 돌출된 환형 돌출부(115)가 형성되는 바, 이때 드러스트 와셔(200)는 평판 형상이어도 무방하다.

도 5는 로터(110), 드러스트 와셔(200)의 형상은 변경하지 않고 베어링(120)에 마찰저감부를 형성한 것을 도시하고 있다.

이 마찰저감부는 베어링(120)의 상단부 외경과 내경 사이에 형성되며, 그 상면의 면적이 급격하게 감소되는 첨두부(125)를 갖도록 형성되는 것이 바람직하며, 이 첨두부(125)는 베어링(120)의 상단부에 안착되는 드러스트 와셔(200)와 베어링(120)의 접촉면적을 최소화하기 위함이다.

이와 같이 마찰 저감부가 드러스트 와셔(200) 또는 로터(110)의 기저면, 베어링(120)의 상단부중 어느 일측에 형성된 상태에서 로터(110)의 축공(116)에는 크랭크축(130)의 상단부가 억지끼워맞춤 방식에 의해 설치된다. 또한, 크랭크축(130)의 하단부에 형성되어 있는 편심부(132)에는 크랭크축 로터(110)에 의해 회전하면서 회전운동을 직선왕복운동으로 변환시키기 위한 피스톤(134)이 설치되는 바, 이 피스톤(134)의 단부와 크랭크축(130)은 피스톤 로드에 의해 상호 연결되어 있게 된다.

이와 같이 로터(110)의 축공(116)에 드러스트 와셔(200), 베어링(120), 크랭크축(130), 피스톤이(134) 설치된 다음 로터(110)는 전기자권선이 슬롯에 권취되어 있는 고정자인 스테이터의 중공에 회전 가능하게 삽입된다.

또한, 이 스테이터(100)의 저면에는 실린더 블록(140)이 체결용 나사(110)에 의해 스테이터(100)와 결합되는 바, 실린더 블록(140)은 직사각형 형상으로 그 측면에는 피스톤(134)이 직선왕복운동하기 위한 실린더(142)가 형성되어 있다. 또한, 실린더 블록(140)의 중앙에는 앞서 언급한 베어링(120)의 플랜지(122)와 결합되기 위한 나사공(146) 및 크랭크축(130)이 결합되기 위한 관통공(144)이 형성되어 있다.

또한, 앞의 실시예에서는 드러스트 와셔(200)가 단일 절곡부(210)와 두 곳의 에지면(220)을 갖는 것을 도시하였지만 이 절곡부(220)를 복수개로 형성하여도 무방하다.

이와 같이 구성된 본 고안 마찰저감구조를 갖는 압축기의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 스테이터(100)와 로터(110)에 전원이 인가되어 전자기적 작용에 의해 로터(110)가 회전하기 시작하면 로터(110)와 결합되어 있는 크랭크축(130) 또한 로터(110)와 동일한 각속도로 회전하게 된다.

이처럼 크랭크축(130)이 회전하게 되면 크랭크축(130)의 하단부에 형성되어 있는 편심부(132)는 크랭크축(130)의 상단부에 대하여 소정 괘적을 형성하면서 회전하게 되고 이 괘적에 따라서 편심부(132)에 회전 가능하게 결합되어 있는 피스톤 로드(136) 또한 회전하게 되는 바, 이 피스톤 로드(136) 및 실린더(142)에 의해 피스톤(134)은 실린더(142) 내부에서 주기적으로 감소/증가되는 체적을 갖으면서 직선 왕복 운동하게 된다.

이때, 실린더 블록(140)의 상면에 결합되어 있는 베어링(120)에 의해 로터(110)는 일정한 포지션에서 회전 가능하게 되고, 드러스트 와셔(200)에 의해 로터(110)는 베어링(120)과의 마찰을 저감하게 된다.

이 드러스트 와셔(200)는 폭 부분이 "V" 자형으로 절곡되어 있음으로 로터(110) 및 베어링(120)과의 단일 선접촉, 또는 두 곳에서 선접촉하게 되므로, 드러스트 와셔(200)가 로터(110) 및 베어링(120)과 면접촉할때와 비교하여 매우 작은 접촉면적을 갖게 되어 그 마찰에 의한 효율 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 고안은 제공된 다른 실시예, 앞서 설명한 대로 드러스트 와셔(200)의 형상은 종래와 동일하게 하고, 드러스트 와셔(200)와 접촉되는 양측 접촉부분인 로터(110)의 기저면 및 베어링(120) 부분이 드러스트 와셔(200)와 단일 선접촉 및 적어도 2 곳 이상에서 선접촉할 수 있음을 나타내고 있다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 드러스트 와셔, 이 드러스트 와셔와 마찰되는 두 부분인 로터, 베어링이 링 형상의 돌출부에 의해 최소한의 면접촉인 선접촉되도록 함으로써 마찰에 의한 압축기의 효율 저하를 방지하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 고정자인 스테이터에 감싸여 회전하는 로터와, 상기 로터의 회전과 동일하게 회전하도록 상기 로터에 설치된 크랭크축과 결합하여 냉매를 압축하기 위해 직선왕복운동하는 피스톤이 직선왕복운동하도록 실린더가 형성되어 있는 실린더 블록과, 상기 로터의 하중을 지지하기 위해 상기 크랭크축에 삽입되어 결합된 베어링과, 상기 로터 및 상기 베어링 사이에 개재되어 있는 링형 드러스트 와셔를 포함하는 압축기에 있어서;

   상기 링형 드러스트 와셔는 내경과 외경 사이의 동심원을 기준으로 일정각도로 절곡된 절곡부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기의 마찰저감 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 절곡부는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 압축기의 마찰저감 구조.