KR20050078845A - 로터리 압축기의 모터 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터의 기존의 형상에서 효율의 영향을 최소화시키면서 압축기의 신뢰성을 확보할 수 있는 면적을 확보하는 구조로 최적화하여 압축기의 신뢰성과 효율을 개선한 것을 특징으로 하는 최적화된 모터 형상에 관한 것으로,

스테이터가 케이싱에 고정되고, 상기 스테이터의 내주연에 로터가 존재하여 스테이터에 적절한 전기를 공급하여 로터가 회전하며, 상기 로터의 회전에 의해서 냉매 가스를 이동시키는 에어컨디셔너용 압축기에 있어서,

상기 스테이터의 외주연에 일정간격을 두고 다수개의 홈을 형성하여, 스테이터 외주연 전체를 통해 가스통로가 형성한 것이 특징이며;

본 발명은 모터의 스테이터 외주연에 다수개의 홈을 형성하여 가스 통로를 확보함으로써, 로터리 압축기의 신뢰성을 향상시키는 모터 가스 통로를 확보하면서도 모터 성능에 영향을 주지 않는 범위에서 모터 형상을 최적화 하는 효과를 제공한다.

Description

로터리 압축기의 모터 구조{Moter Structure of Rotary Compressor}

본 발명은 최적화된 모터형상에 관한 것으로, 특히 모터의 기존의 형상에서 효율의 영향을 최소화시키면서 압축기의 신뢰성을 확보할 수 있는 면적을 확보하는 구조로 최적화하여 압축기의 신뢰성과 효율을 개선한 것을 특징으로 하는 최적화된 모터 형상에 관한 것이다.

일반적으로 에어컨디셔너는 실내기(indoor unit)와 실외기(outdoor unit)로 구성되는 분리형 에어컨디셔너와 실외기가 별도로 형성되어 있지 않은 일체형 에어컨디셔너로 구분될 수 있으며, 분리형 에어컨디셔너에 있어서, 상기 압축기, 응축기, 그리고 팽창밸브는 상기 실외기에 장착되며, 증발기 및 송풍팬은 상기 실내기에 장착된다. 또한, 일체형 에어컨에서는 상기 장치들이 하우징 내에 모두 장착되어 있다.

도 1은 본 발명의 이해를 돕기위한 압축기 구성을 나타낸 것으로,

상기에서, 도면부호 12는 일반적인 셀 또는 케이싱을 나타낸다.

흡입 튜브(16)가 셀(12)에 밀봉되어, 흡입 축압기(14)(이 축압기는 (도시하지 않은) 증발기에 연결됨)와 흡입실(S) 사이에 유체 연통을 제공한다.

상기 흡입실(S)은 실린더(20) 내의 보어, 피스톤(22), 펌프 단부 베어링(24), 및 모터 단부 베어링(28)에 의해 한정된다.

그리고, 편심축(40)이 펌프 단부 베어링(24)의 보어 내에 지지 수납되는 부분(40-1)과, 피스톤(22)의 보어 내에 수납되는 편심체(40-2)를 포함한다.

그리고, 스테이터(42)가 수축 끼워맞춤, 용접 또는 임의의 다른 적합한 수단에 의해 셀(12)에 고정된다.

로터(44)가 수축 끼워 맞춤 등에 의해 편심축(40)에 적절하게 고정되고, 스테이터(42)의 보어 내에 위치되어 그와 상호 작용함으로써 전기 모터를 한정한다.

작동시에, 로터(44)와 편심축(40)은 유니트로써 회전하며, 편심체(40-2)는 피스톤(22)의 운동을 야기시킨다.

썸프(36)로부터의 오일은 원심 펌프로서의 역할를 하는 오일 픽업 튜브(34)를 통해 흡인되어, 보어 내로 흐른다.

펌핑 작용은 편심축(40)의 회전속도에 따라 좌우된다.

오일픽업튜브(34)로 송출되는 오일은 일련의 방사성 연장통로, 편심체(40-2)에 있는 통로, 및 저널에 있는 통로 내로 흘러서 베어링(24), 피스톤(22)을 각각 윤활시킬 수 있다.

한편, 로터리 압축기의 신뢰성 확보를 위해 오일 레벨을 일정 수준 유지해야 한다. 왜냐하면, 모터의 상하단부의 압력차가 높으면 모터의 하단부로 오일을 떨어드리기가 어렵게 된다. 따라서 이러한 압력차를 줄이기 위해서는 일정한 가스 통로 지역을 확보해야 한다.

그러나, 모터의 형상에서 이러한 지역을 확보하기 위해 모터 형상이 어느 부위나 자를 수는 없다.

본 발명은 로터리 압축기에 사용하는 단상 유도 모터에 관한 것으로, 로터리 압축기의 신뢰성을 향상시키는 모터 가스 통로를 확보하면서도 모터 성능에 영향을 주지 않는 범위에서 모터 형상을 최적화 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명은 스테이터가 케이싱에 고정되고, 상기 스테이터의 내주연에 로터가 존재하여 스테이터에 적절한 전기를 공급하여 로터가 회전하며, 상기 로터의 회전에 의해서 냉매 가스를 이동시키는 에어컨디셔너용 압축기에 있어서,

상기 스테이터의 외주연에 일정간격을 두고 다수개의 홈을 형성하여, 스테이터 외주연 전체를 통해 가스통로가 형성되도록 한 것이 특징이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 로터(44)와 스테이터(42)를 기본 구성으로 하는 모터의 성능에 영향을 줄 수 있는 마그네틱 플럭스 선들에 가장 영향을 덜 주는 형태로 모터 형상을 최적화한 것이다.

즉, 종래의 모터구조는 회전성능을 내는데는 문제가 전혀 없으나, 모터를 구성하는 스테이터(42)의 가스 통로 지역이 작아 모터 상하단부의 압력차가 크므로 압축기 오일레벨이 일정 수준으로 유지되지 않으며, 압축기의 오일 순환 비율이 낮다.

도 2에서 가스 통과 지역은 화살표 방향의 공간이 되며, 이러한 공간을 확보하면서 모터 성능을 최적화시킬 수 있는 모터 형상이 필요로 하며, 도 3은 종래의 가스 통과를 위한 스테이터(42) 구조를 나타낸 것으로, 도시한 바와 같이 스테이터의 양측면에만 홈(42a)이 형성되어 있다.

상기 도면에서 빗금친 부분이 가스가 통과하는 구간이다.

즉, 종래에는 스테이터(42) 외주연의 양 측면부위를 이용하여 가스 통로를 확보하였기 때문에 충분한 공간이 확보되지 못하였다.

따라서, 본 발명에서는 모터 효율의 감소를 최소화하면서 가스 통로 지역을 확보하여 오일 레벨을 유지하고 오일 순환 비율을 향상시켜 압축기 신뢰성을 향상시키는 스테이터 구조를 제안한다..

그러나, 본 발명은 가스 통과구간을 보다 확대토록 하였는바, 도 4의 빗금부위가 절개되어 가스 통과 지역이 되며, 모터 성능에 주는 영향을 최소화하는 부위이며, 도 5는 이를 근거로 제작한 스테이터의 실제 도면이다.

도시한 바와 같이, 스테이터(42)의 외주연에 일정간격을 두고 다수개의 홈(42b)을 형성하여 가스통로를 스테이터 외주연 전체를 통해 이루어지도록 하였다.

본 발명은 다수개의 홈(42b)을 적절하게 지정하기 위해서, 단상 유도모터의 특성을 파악하기 위해 모터의 자기력을 파악할 수 있는 비선형 시변 해석 프로그램을 이용하여 수행하고, 상기 해석 프로그램의 해석 결과로부터 얻은 전류 입력값들로 또다른 모델의 코일 부분에 넣어줄 입력 전류 밀도값들을 구해 내다.

구해진 전류밀도 값들을 가지고 정자기장 유한 요소 해석을 수행하였으며 그 결과를 시변 해석 프로그램의 결과와 비교하였다.

또한, 유한 유소 모델을 이용하여 고정자와 회전자에 대한 위상 최적 설계를 수행하여 모터의 상/하부에서 생기는 압력차를 줄이기 위한 방법을 제시하였다.

마지막으로 고정자의 위상최적 설계를 통해 얻어진 최종 결과를 시변 해석 프로그램에 반영하여 재해석하고 전과 후의 토크 값들의 비교를 통해 위상 최적 설계 결과에 대한 검증을 하였다.

즉, 본 발명은 모터를 구성하는 스테이터(42)의 자기력선을 점검하여 비교적 자기력선이 약한 부분을 자기력 측정 프로그램을 통해 체크하고, 이곳을 절개하여 보다 많은 가스 통로 구간을 확보하도록 하였는 바, 이는 종래의 스테이터(42)가 측면 일부위만을 가스 통로로 확보하여 충분한 가스 통로 구간을 확보하지 못하였던가 대비되는 것으로, 본 발명에서는 스테이터(42)의 외주연 전체를 고르게 절개하여 가스 통로 구간을 확보토록 함으로써, 모터의 성능을 최대한 유지시키면서 동시에 가스의 원할한 이동이 가능토록 하였다.

참고로, 도 3은 최적화 이전 형상으로써 빗금친 영역을 합산한 가스 통과 지역이 263.7mm²이나 최적화된 도 4의 형상에서 빗금친 영역을 합산하면 가스 통과 지역이 417.6mm²이다.

따라서, 본 발명을 이용하게 되면, 가스 통과 지역을 확보하여 모터 상하단부의 압력차를 줄임으로써 오일이 오일통이 공간으로 다시 회수되는 회수율을 높일 수 있는 장점이 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 모터의 스테이터 외주연에 다수개의 홈을 형성하여 가스 통로를 확보함으로써, 로터리 압축기의 신뢰성을 향상시키는 모터 가스 통로를 확보하면서도 모터 성능에 영향을 주지 않는 범위에서 모터 형상을 최적화 하는 효과를 제공한다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 설명과 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 그러한 수정 및 변형은 포함한 것으로 판단할 수 있다.

도 1은 일반적인 로터리 압축기의 구조.

도 2는 로터리 압축기의 냉매가스 공급 예시도.

도 3은 종래의 로터리 압축기에서 스테이터의 가스통로를 나타낸 단면 구조도.

도 4는 본 발명의 로터리 압축기에서 스테이터의 가스통로를 나타낸 단면 구조도.

도 5는 본 발명의 스테이터에 실제로 다수개의 홈을 형성한 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

12: 셀 14: 축압기

20: 실린더 22: 피스톤

34: 오일픽업튜브 36: 썸프

40: 편심축 42: 스테이터

42a, 42b: 가스 통로 홈 44: 로터

Claims (1)

1. 스테이터가 케이싱에 고정되고, 상기 스테이터의 내주연에 로터가 존재하여 스테이터에 적절한 전기를 공급하여 로터가 회전하며, 상기 로터의 회전에 의해서 냉매 가스를 이동시키는 에어컨디셔너용 압축기에 있어서,

   상기 스테이터의 외주연에 일정간격을 두고 다수개의 홈을 형성하여, 스테이터 외주연 전체를 통해 가스통로가 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 모터 구조.