KR20090100556A - Motor and a compressor including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 모터 및 이를 포함하는 압축기에 관한 것이며, 보다 상세하게는 모터 및 압축기의 제조시 재료비를 최소화하여 생산 원가를 낮춘 모터 압축기에 관한 것이다. 아울러 본 발명은 생산 원가를 낮추고 내구성 및 신뢰성을 증진시킨 모터 및 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a motor and a compressor including the same, and more particularly, to a motor compressor having a low production cost by minimizing material costs in manufacturing the motor and the compressor. In addition, the present invention relates to a motor and a compressor that lower production costs and improve durability and reliability.
일반적으로 모터는 로터의 회전력을 회전축으로 전달하여, 상기 회전축이 부하를 구동하게 된다. 예를 들어, 상기 회전축이 세탁기의 드럼에 연결되어 드럼을 구동시킬 수 있으며, 냉장고의 팬과 연결되어 필요한 공간으로 냉기가 공급되도록 팬을 구동시킬 수 있다.In general, the motor transmits the rotational force of the rotor to the rotary shaft, the rotary shaft drives the load. For example, the rotating shaft may be connected to the drum of the washing machine to drive the drum, and may be connected to the fan of the refrigerator to drive the fan so that cold air is supplied to the required space.
아울러, 상기 모터는 유체 특히 냉매를 압축하는 압축기에 적용될 수 있다. 일반적으로 압축기는 회전식 모터가 적용된 회전식 압축기와 왕복동식 압축기, 그리고 리니어 모터가 적용된 리니어 압축기로 구분될 수 있다.In addition, the motor may be applied to a compressor for compressing a fluid, in particular a refrigerant. In general, the compressor may be classified into a rotary compressor with a rotary motor, a reciprocating compressor, and a linear compressor with a linear motor.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 압축기 및 이에 적용되는 모터에 대해서 상세히 설명한다.First, a conventional compressor and a motor applied thereto will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1은 종래 기술에 따른 모터가 구비된 압축기의 종단면도, 도 2는 일반적 인 모터의 평단면도이다.1 is a longitudinal sectional view of a compressor equipped with a motor according to the prior art, Figure 2 is a plan sectional view of a general motor.
도 1에 도시된 바와 같이, 압축관(1) 내에 압축기구부와 이를 구동하는 전동기구부로 구성된다.As shown in FIG. 1, the
상기 전동기구부는 전원이 인가되면 자력이 발생되는 스테이터(2), 상기 스테이터(2)와 전자기적 상호작용으로 회전하는 로터(3), 상기 로터의 중심부에 고정되어 회전하는 축(5)을 포함하여 이루어진다.The electric machine part includes a
상기 압축기구부는 상기 전동기구부의 하부에 위치하여 냉매가스를 흡입구와 토출구로 흡입 및 토출시키는 실린더(6), 그리고 상기 실린더 내부로 액냉매가 유입되는 것을 방지하기 위한 어큐물레이터(7)를 포함하여 이루어질 수 있다.The compressor mechanism includes a cylinder (6) positioned below the power mechanism and configured to suck and discharge refrigerant gas into the suction and discharge ports, and an accumulator (7) for preventing liquid refrigerant from flowing into the cylinder. It can be done by.
상기 스테이터(2)는 판상 부재를 적층하여 형성되는데, 상기 스테이터(2)는 몸체를 구성하는 링형의 요크(11), 상기 요크(11)에서 반경 방향으로 돌출되는 복수 개의 티스(13), 그리고 이웃하는 티스들 사이에 형성되는 공간부로 코일이 수용되는 복수 개의 슬롯(12)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 티스(13)들의 반경 방향 말단은 상기 로터가 수용되도록 소정 내경(2a)을 갖는 로터 삽입홀을 형성한다.The
상기 요크(11)는 상기 코일에 흐르는 전류에 의해 형성된 자기장이 흐를 수 있는 공간으로, 자속 밀도를 고려하여 그 폭이 결정된다. 즉, 자속 밀도가 포화되지 않도록 그 폭이 결정되되, 재료비와 모터의 크기 등을 아울러 고려하여 그 폭이 결정되어야 한다.The yoke 11 is a space through which the magnetic field formed by the current flowing in the coil can flow, and the width thereof is determined in consideration of the magnetic flux density. That is, the width is determined so that the magnetic flux density is not saturated, but the width should be determined in consideration of the material cost and the size of the motor.
상기 스테이터는 평단면이 소정 외경(2b)을 갖는 실질적으로 원형을 형성되 며, 상기 스테이터의 외곽에는 일부가 절개된 에어컷(14)이 형성된다. 상기 에어컷은 스테이터의 외곽과 상기 압축기의 케이스(1) 사이로 기구부의 원활한 윤활과 방열을 위한 오일과 냉매가스가 통과하는 통로를 이루게 된다.The stator is formed in a substantially circular flat section having a predetermined outer diameter (2b), the outer portion of the stator is formed with an
한편, 로터(3)도 상기 스테이터(2)와 마찬가지로 판상 부재를 적층하여 형성되는데, 상기 로터(3)는 중앙부에 형성되어 몸체를 구성하는 링형의 요크(20), 상기 요크의 반경 방향 외측에 상기 로터의 원주 방향을 따라 복수 개 구비되는 슬롯(21), 그리고 상기 슬롯(21) 사이에 형성되는 티스(23)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 슬롯(21) 내부에는 일반적으로 알루미늄 재질의 봉이 압입되거나, 몰딩된다. 이를 일반적으로 도체바(22)라 한다.On the other hand, the
또한, 로터(3)에서 상기 요크(20)와 티스(23)는 자속이 흐르는 공간으로 자속밀도가 포화되지 않게 설계됨이 바람직하다. In addition, the
이러한 로터(3)는 스테이터(2)이 내부에 위치하여 로터(3)와 스테이터(3) 사이에는 에어갭(9)이 형성된다. 따라서, 로터(3)는 상기 에어갭으로 인해 스테이터(2)와 물리적으로 접촉하지 않고 회전하게 된다.The
도 3은 일반적인 모터의 스테이터에서의 자속밀도 분포를 나타내는 자속분포도이다.3 is a magnetic flux distribution diagram showing a magnetic flux density distribution in a stator of a general motor.
도 3에 도시된 바와 같이 최대자속은 1.78(단위 T, 이하 같음)로 자속밀도 분포는 양호하다. 아울러, 상기 스테이터 평단면의 가로 중심축을 기준으로 양단에 에어컷이 형성된다. 이 부분은 자속 밀도가 제일 낮은 부분으로서 요크의 폭이 좁아지더라도 자속 포화가 발생되지 않기 때문에 일반적으로 이 부분에 에어컷이 형 성된다.As shown in FIG. 3, the maximum magnetic flux is 1.78 (unit T, which is equal to or less), and the magnetic flux density distribution is good. In addition, air cuts are formed at both ends with respect to the horizontal center axis of the stator flat end surface. This part is the lowest magnetic flux density, and the air cut is generally formed in this part because the magnetic flux saturation does not occur even if the yoke is narrowed.
그러나, 종래의 모터, 특히 압축기에 적용되는 모터에 있어서, 상기 에어컷(14)의 면적이 충분하지 않아 오일이나 가스의 유토출이 원활하지 않은 문제가 있었다. 이로 인하여 압축기의 신뢰성 측면에 악영향을 주는 문제가 발생되었다. 따라서, 에어컷(14) 면적을 충분히 확보하여 모터, 특히 압축기의 신뢰성을 확보하여야 하는 과제 해결의 필요성이 대두되었다. However, in the conventional motor, in particular, the motor applied to the compressor, there is a problem that the
한편, 에어컷(14) 면적을 과도히 확보하는 것은 스테이터의 자속 포화를 야기할 수 있기 때문에 모터의 효율 및 압축기의 효율 측면에서 지양하여야 한다. 따라서, 상기 과제 해결을 위하여 이러한 스테이터의 자속 포화를 감안하여야 할 것이다.On the other hand, excessively securing the air cut 14 area may cause magnetic flux saturation of the stator, and thus should be avoided in terms of motor efficiency and compressor efficiency. Therefore, in order to solve the above problem, it is necessary to consider the magnetic flux saturation of the stator.
또한, 이러한 압축기에 있어서, 상기 모터가 차지하는 체적 비율이나 재료비는 다른 가전 제품 등에 비하여 월등히 높다. 물론 전체의 무게에 대한 모터의 무게가 차지하는 비율 또한 상대적으로 매우 높다. 따라서, 모터에 의한 재료비, 모터의 체적, 그리고 모터의 무게에 대한 문제는 압축기에 있어서 상대적으로 매우 클 수밖에 없다.Moreover, in such a compressor, the volume ratio and material cost which the said motor occupies are much higher compared with other home appliances. Of course, the ratio of the motor weight to the total weight is also relatively high. Therefore, the problem of the material cost, the volume of the motor, and the weight of the motor by the motor is relatively large for the compressor.
한편, 이러한 회전식 모터에 있어서, 로터는 스테이터와의 전자기적인 상호 작용에 의해서 회전하게 된다. 이를 위해서 상기 스테이터에는 스테이터 코일이 권선되며, 상기 코일에 전류가 인가됨에 따라 로터가 스테이터에 대해서 회전하게 된다.On the other hand, in such a rotary motor, the rotor is rotated by electromagnetic interaction with the stator. To this end, a stator coil is wound around the stator, and as the current is applied to the coil, the rotor rotates with respect to the stator.
상기 코일은 일반적으로 구리 재질로 형성된다. 왜냐하면, 구리 재질이 전도 율이 매우 우수하며, 아울러 연성이 우수하여 권선 시 손상이 적기 때문이다. The coil is generally formed of a copper material. This is because the copper material has a very good conductivity, and also has excellent ductility, so that there is little damage in winding.
그러나, 구리 재질은 상대적으로 원가가 매우 높으며 이에 따라 모터의 제조 원가가 상승하는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 모터 제조 원가의 상승으로 인하여 상기 모터가 적용되는 압축기 등의 제조 원가 또한 동반하여 상승할 수밖에 없다. However, the copper material has a relatively high cost and there is a problem that the manufacturing cost of the motor increases. Therefore, due to such an increase in the manufacturing cost of the motor, the manufacturing cost of the compressor to which the motor is applied is also forced to increase.
아울러, 제조 원가의 상승뿐만 아니라 국제적으로 구리 수용가 폭등하여 안정적인 원자재 수급이 이루어지지 않는 경우가 많다. 이는 안정적으로 대량으로 모터를 생산해야 한다는 전제하에서는 매우 큰 문제이다.In addition, there are many cases in which stable supply and demand of raw materials are not achieved due to a surge in copper prices in addition to rising manufacturing costs. This is a big problem on the premise that the motor must be produced stably and in large quantities.
따라서, 구리 재질의 코일이 아닌 다른 재질의 코일을 사용하여 모터의 제조 원가를 절감시키고 안정적으로 원자재의 수급이 이루어지도록 할 필요가 있다. 아울러 다른 재질의 코일을 사용하더라도 기존 구리 재질의 코일을 사용하는 것에 비하여 만족할만한 성능을 갖는 모터를 제공할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to reduce the manufacturing cost of the motor by using a coil of a material other than the copper coil and to ensure a stable supply and demand of raw materials. In addition, there is a need to provide a motor having satisfactory performance compared to using a coil made of copper even though other coils are used.
한편, 구리 재질의 코일을 다른 재질의 코일로 대체하는 경우 종래의 구성을 크게 변경하지 않는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 설령 코일 자체의 원가는 절감시킨다고 하더라도 다른 필수 구성을 새로 설계하고 제작하여야 한다면 초기 설비 투자비가 지나치게 상승 될 우려가 있기 때문이다.On the other hand, when replacing a coil of copper material with a coil of another material, it is preferable not to greatly change the conventional configuration. This is because, even if the cost of the coil itself is reduced, initial capital investment costs may be excessively increased if other necessary components must be newly designed and manufactured.
본 발명은 기본적으로 전술한 문제점을 해결하고자 하는 데 목적이 있다.The present invention basically aims to solve the above problems.
보다 구체적으로, 본 발명의 목적은 스테이터 코일의 원가를 절감시켜 전체적으로 모터의 제조 원가를 절감시켜 이러한 모터가 적용된 압축기의 제조 원가를 절감시키는 데 있다.More specifically, an object of the present invention is to reduce the cost of the stator coil to reduce the manufacturing cost of the motor as a whole to reduce the manufacturing cost of the compressor to which the motor is applied.
또한, 본 발명의 목적은 모터의 제조 원가를 절감시키되, 종래의 필수 구성들을 크게 변경시키지 않고도 종래의 모터의 성능 및 압축기의 성능에 비하여 만족할만한 성능을 갖는 모터를 제공하는 데 있다. In addition, an object of the present invention is to provide a motor having a satisfactory performance compared to the performance of the conventional motor and the performance of the compressor, without reducing the manufacturing cost of the motor, without significantly changing the conventional essential components.
아울러, 본 발명의 목적은 양산이 가능한 모터 또는 압축기를 제공하며, 방열 성능 향상 및 제조시 또는 사용시 스테이터 코일 또는 인출선의 단선으로 인한 불량을 최소화하여 신뢰성 및 내구성이 증진된 압축기를 제공하는 데 있다.In addition, it is an object of the present invention to provide a motor or compressor that can be mass-produced, to improve the heat dissipation performance and to provide a compressor with improved reliability and durability by minimizing defects due to disconnection of stator coils or lead wires during manufacture or use.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 스테이터와 상기 스테이터의 내측에서 회전되는 로터를 포함하는 모터가 구동되어 유체의 압축이 일어나는 압축기에 있어서, 상기 모터는 알루미늄 재질로 형성되며 스테이터에 권선되는 스테이터 코일을 포함하여 이루어진다. 여기서, 알루미늄 재질은 전기를 통하게 하는 도선 재료가 알루미늄 재질임을 의미한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a compressor in which a motor including a stator and a rotor rotated inside the stator is driven to compress fluid, and the motor is formed of aluminum and wound on a stator. It consists of a coil. Here, the aluminum material means that the conductive material through which electricity is made is aluminum.
또한, 상기 모터는, 상기 스테이터 코일 중 상기 스테이터의 적층 방향으로 상부와 하부에 위치되어 고정되는 엔드 코일, 그리고 상기 스테이터 코일의 말단과 연결되어 상기 엔드 코일 상에 고정되는 결합부를 형성하며, 상기 스테이터 코일과 전원의 연결을 위하여 인출되는 인출선을 포함하여 이루어질 수 있다.The motor may further include an end coil positioned at an upper side and a lower side in the stacking direction of the stator among the stator coils, and a coupling part connected to an end of the stator coil to be fixed on the end coil. It may include a lead wire drawn out for the connection of the coil and the power supply.
상기 스테이터 코일은, 상기 스테이터 평단면의 세로 중심축을 기준으로 좌부와 우부에 서로 다른 자극을 형성하도록 권선되는 메인 코일; 그리고 상기 평단면의 가로 중심축을 기준으로 상부와 하부에 서로 다른 자극을 형성하도록 권선되는 서브 코일을 포함하여 이루어질 수 있다.The stator coil may include: a main coil wound to form different magnetic poles on a left side and a right side of the stator planar cross section; And a sub coil wound to form different magnetic poles on the upper and lower sides with respect to the horizontal center axis of the planar cross section.
여기서, 상기 메인 코일과 서브 코일은 각각 두 개의 말단을 형성하도록 직렬로 이루어지며, 상기 메인 코일과 서브 코일은 상기 전원에 대해서 서로 병렬로 연결되도록 구성될 수 있다.Here, the main coil and the sub coil may be formed in series to form two ends, respectively, and the main coil and the sub coil may be configured to be connected in parallel with each other with respect to the power source.
즉, 상기 메인 코일은 권선이 시작되는 말단과 권선이 끝나는 말단을 포함하여 두 개의 말단을 가질 수 있다. 이때, 상기 메인 코일은 하나의 연속된 선으로서 형성될 수 있다. 이 경우 두 개의 말단 사이에 별도로 선을 연결하는 공정을 생략되기 때문에 제조 공정을 단순화시킬 수 있다. 아울러 상기 서브 코일도 이와 동일할 수 있다.That is, the main coil may have two ends, including an end where the winding starts and an end where the winding ends. In this case, the main coil may be formed as one continuous line. In this case, since the process of connecting lines separately between the two ends is omitted, the manufacturing process can be simplified. In addition, the sub coil may be the same.
상기 결합부는, 상기 메인 코일과 서브 코일의 특정 말단이 함께 결합되어 형성되는 공통 결합부; 상기 메인 코일의 다른 말단과 결합되어 형성되는 메인 결합부; 그리고 상기 서브 코일의 다른 말단과 결합되어 형성되는 서브 결합부를 포함하여 이루어질 수 있다.The coupling part may include a common coupling part formed by coupling specific ends of the main coil and the sub coil together; A main coupling part formed by being coupled with the other end of the main coil; And a sub coupling part formed by being coupled with the other end of the sub coil.
여기서, 상기 인출선은 구리 재질로 형성됨이 바람직하다. 즉 도선 재료로서 구리 재질이 사용됨이 바람직하다. 왜냐하면 상기 구리 재질은 일반적으로 알루미 늄 재질보다 인장 강도 성능이 우수하기 때문이다. 아울러 연성 또한 더욱 우수하므로 굽힘이나 충격 등에도 손상 우려가 적기 때문이다. Here, the leader line is preferably formed of a copper material. That is, it is preferable that a copper material is used as a conductor material. This is because the copper material generally has better tensile strength performance than the aluminum material. In addition, because the ductility is also excellent, there is little risk of damage to bending or impact.
이러한 스테이터 코일과 인출선의 도선 재료의 상이로 인하여 상기 결합부는 초음파 납땜으로 형성됨이 바람직하다. 즉, 일반적인 땜납으로 이러한 결합부를 형성하기 어렵고, 결합하더라도 결합부의 강도가 약하기 때문이다. 이러한 초음파 납땜으로 인하여 상기 결합부를 용이하게 형성할 수 있으며, 아울러 만족할만한 강도를 얻을 수 있게 된다.Due to the difference between the stator coil and the lead material of the leader line, the coupling part is preferably formed by ultrasonic soldering. In other words, it is difficult to form such a joint with ordinary solder, and the strength of the joint is weak even when bonded. Due to such ultrasonic soldering, the coupling part can be easily formed, and a satisfactory strength can be obtained.
한편, 상기 인출선에는 상기 각각 결합부들을 형성하는 복수 개의 선이 하나로 모아지는 분기부가 형성됨이 바람직하다. 아울러 상기 분기부는 상기 엔드 코일에 고정됨이 바람직하다. 물론, 상기 분기부 자체를 상기 엔드 코일에 고정시키는 것도 가능하나 반드시 이에 한정되지 않고, 적어도 상기 분기부의 인접 부분이 상기 엔드 코일에 고정됨이 바람직하다. 이는 상기 복수 개의 선에 골고루 하중이 분포되도록 하여 특정 선에 하중이 편중되는 것을 방지하기 위함이다. On the other hand, the leader line is preferably formed with a branch portion in which a plurality of lines forming the respective coupling portions are gathered into one. In addition, the branch is preferably fixed to the end coil. Of course, it is also possible to fix the branch itself to the end coil, but is not necessarily limited thereto, and at least an adjacent portion of the branch part is preferably fixed to the end coil. This is to prevent the load from being biased on a specific line by distributing the load evenly over the plurality of lines.
또한, 상기 결합부에는 열수축 튜브가 구비됨이 바람직하다. 여기서 열수축 튜브는 상기 결합부의 결합 및 강도 보강을 위하여 구비된다. 즉 상기 결합부를 감싸며 열에 의해 수축되는 상기 결합부에 밀착되어 이러한 기능을 수행하게 된다. 아울러, 상기 열수축 튜브는 상기 결합부를 절연시키는 기능 또한 수행하게 된다. In addition, the coupling portion is preferably provided with a heat shrink tube. Here, the heat shrink tube is provided for coupling and strength reinforcement of the coupling portion. In other words, the coupling portion wraps close to the coupling portion contracted by heat to perform this function. In addition, the heat shrink tube also serves to insulate the coupling portion.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 보다 구체적으로 전원과 직렬로 연결되어 두 개의 말단을 형성하며, 알루미늄 재질로 형성되는 메인 코일; 전원과 직렬로 연결되어 두 개의 말단을 형성하고 상기 메인 코일과는 병렬로 연결되며, 알루미늄 재질로 형성되는 서브 코일; 상기 메인 코일과 서브 코일 중 스테이터의 상부와 하부에 위치되어 고정되는 엔드 코일; 그리고 전원의 연결을 위하여 상기 스테이터 코일의 말단들과 초음파 납땜 결합부를 형성하여 인출되며, 구리 재질로 형성되는 인출선을 포함하여 이루어지는 모터를 제공한다. 그리고 이러한 모터를 포함하여 이루어지는 압축기를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is more specifically connected to the power supply in series to form two ends, the main coil formed of an aluminum material; A sub coil connected in series with a power supply to form two ends and connected in parallel with the main coil, and formed of aluminum; An end coil positioned above and fixed to the top and bottom of the stator among the main coil and the sub coil; And it provides a motor comprising a lead wire which is drawn out by forming the ends of the stator coil and the ultrasonic solder joint for the connection of the power source, the copper material. And it provides a compressor comprising such a motor.
본 발명은 코일의 원가를 절감시켜 전체적으로 모터의 제조 원가를 절감시켜 경제적인 모터를 제공할 수 있다.The present invention can reduce the cost of the coil to reduce the overall manufacturing cost of the motor can provide an economical motor.
또한, 본 발명에 따르면 모터의 제조 원가를 절감시키되, 종래의 필수 구성들을 크게 변경시키지 않고 양산 가능한 모터와 이를 적용한 압축기를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, while reducing the manufacturing cost of the motor, it is possible to provide a mass-producible motor and a compressor using the same without significantly changing the conventional essential components.
아울러, 본 발명에 따르면 종래의 모터와 압축기의 성능에 비하여 만족할만한 성능을 갖는 모터와 압축기를 제공할 수 있으며, 효율 대비 비용 만족 효과를 높일 수 있는 모터와 압축기를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention can provide a motor and a compressor having a satisfactory performance compared to the performance of the conventional motor and compressor, it is possible to provide a motor and a compressor that can increase the cost satisfaction effect compared to the efficiency.
그리고, 본 발명에 따른 모터와 압축기에 따르면 방열 성능 향상 및 제조시 또는 사용시 스테이터 코일 또는 인출선의 단선으로 인한 불량을 최소화하여 신뢰성 및 내구성이 증진된 압축기를 제공할 수 있다.Further, according to the motor and the compressor according to the present invention, it is possible to provide a compressor having improved heat dissipation performance and minimizing defects due to disconnection of a stator coil or lead wire during manufacture or use.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 모터와 압축기에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, a motor and a compressor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
설명의 편의상 본 발명에 따른 압축기에 있어서 모터의 스테이터를 먼저 설명하고, 이 후 로터에 대하여 설명한다. 길이의 단위는 추가 설명이 없는 한 mm이다.For convenience of explanation, the stator of the motor in the compressor according to the present invention will be described first, and then the rotor will be described. The unit of length is mm unless further stated.
이하에서는 본 발명에 따른 압축기에 있어서 모터의 스테이터를 설명한다. 도 3, 도 4 및 도 6에 나타나는 자속분포도는 후술하는 본 발명에 의한 로터를 적용한 모터에 관한 것이다.Hereinafter, the stator of the motor in the compressor according to the present invention will be described. The magnetic flux distribution diagrams shown in FIGS. 3, 4 and 6 relate to a motor to which the rotor according to the present invention to be described later is applied.
도 4는 가상의 원형 스테이터에서의 자속 분포를 시뮬레이션한 자속분포도이다. 아울러 상기 자속분포도는 정상운전시의 자속분포도이다. 이하에서는 설명의 편의상 도 4에 도시된 평면의 가로 중심축 방향을 각각 3시 방향과 9시 방향이라 하고, 세로 중심축 방향을 각각 12시 방향과 6시 방향이라 한다. 즉, 시계 방향과 동일하게 지칭한다.4 is a magnetic flux distribution diagram that simulates a magnetic flux distribution in a virtual circular stator. In addition, the magnetic flux distribution diagram is a magnetic flux distribution diagram during normal operation. Hereinafter, for convenience of description, the horizontal center axis directions of the plane illustrated in FIG. 4 will be referred to as the 3 o'clock and 9 o'clock directions, respectively, and the vertical center axis directions will be referred to as the 12 o'clock and 6 o'clock directions, respectively. That is, the same as the clockwise direction.
도 4에는 도시되지 않았지만, 상기 원형의 스테이터 평단면의 세로 중심축의 좌부와 우부, 즉 상기 세로 중심축을 기준으로 좌반구와 우반구가 서로 다른 자극이 형성되도록 스테이터 코일이 권선된다. 즉, 상기 코일에 전류가 흐르면서 상기 평단면의 세로 중심축을 기준으로 스테이터의 좌측에 N극이 형성된다면, 스테이터의 우측부에는 S극이 형성된다. 물론, N극과 S극의 중심선은 상기 평단면의 가로 중심축이 될 것이다.Although not shown in FIG. 4, the stator coil is wound such that the left and right hemispheres having different magnetic poles are formed on the left and right sides of the vertical central axis of the circular stator plane cross section, that is, the left and right hemispheres. That is, if an N pole is formed on the left side of the stator with respect to the longitudinal center axis of the flat cross section while current flows through the coil, an S pole is formed on the right side of the stator. Of course, the center line of the north pole and the south pole will be the horizontal center axis of the plane cross section.
여기서, 스테이터 코일은 스테이터에 권선되는 메인 코일일 수 있다. 따라서, 스테이터 코일이 서브 코일을 포함하는 경우, 상기 서브 코일은 상기 메인 코일에 대해서 공간적 전기각으로 수직이 되도록 상기 스테이터에 권선될 수 있다. 여기서, 서브 코일은 로터의 기동 토크를 발생시키는 기능을 수행하며, 메인 코일과 함께 정동 토크 성능을 향상시키는 기능을 수행한다. Here, the stator coil may be a main coil wound around the stator. Therefore, when the stator coil includes a sub coil, the sub coil may be wound around the stator to be perpendicular to a spatial electric angle with respect to the main coil. Here, the sub coil performs a function of generating the starting torque of the rotor, and improves the static torque performance together with the main coil.
다시 말하면, 메인 코일이 상기 평단면의 좌반구(좌부)와 우반구(우부)에 권선되는 경우 상기 서브 코일은 상기 평단면의 상반구(상부)와 하반구(하부)에 권선될 것이다.In other words, when the main coil is wound in the left hemisphere (left) and the right hemisphere (right) of the flat cross section, the sub coil will be wound in the upper hemisphere (upper) and the lower hemisphere (lower) of the flat cross section.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 12시와 6시 방향의 슬롯 부분, 2시, 4시, 8시 그리고 10시 부분의 티스에서의 자속 밀도가 가장 높게 나타남을 알 수 있다. 그리고, 자속 밀도의 최고값은 1.78임을 알 수 있다. 그리고, 3시와 9시 방향의 스테이터 외곽에서의 자속 밀도는 최소가 됨을 알 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 4, it can be seen that the magnetic flux density is highest at the teeth of the slot portions at the 12 o'clock and 6 o'clock, 2 o'clock, 4 o'clock, 8 o'clock and 10 o'clock portions. In addition, it can be seen that the maximum value of the magnetic flux density is 1.78. In addition, it can be seen that the magnetic flux density at the outside of the stator at the 3 o'clock and 9 o'clock directions is minimal.
그러므로, 3시 방향과 9시 방향의 스테이터 외곽의 요크 폭을 줄임으로써 에어컷을 형성하는 것이 가능하다. 이 경우 도 4에 도시된 바와 같이 자속 밀도 분포에는 큰 영향을 미치지 않을 것이다. Therefore, it is possible to form an air cut by reducing the yoke width of the stator periphery in the 3 o'clock and 9 o'clock directions. In this case, as shown in FIG. 4, the magnetic flux density distribution will not be significantly affected.
한편, 전술한 바와 같이, 상기 3시 방향과 9시 방향 이외에도 에어컷을 형성하는 것이 바람직하다. 물론, 이 경우 자속 밀도의 최고값이 1.78을 초과하지 않도록 함이 바람직하다. 즉, 본원 발명에 따른 모터 및 이를 적용한 압축기에서 상기 모터에서 발생되는 자속 밀도의 최고값은 1.78을 초과하지 않도록 하는 것이 하나의 목적이라 할 수 있다.On the other hand, as described above, it is preferable to form an air cut in addition to the 3 o'clock and 9 o'clock directions. Of course, in this case, it is preferable that the maximum value of the magnetic flux density does not exceed 1.78. That is, it can be said that one object is that the maximum value of the magnetic flux density generated in the motor in the motor and the compressor to which the present invention is applied does not exceed 1.78.
여기서, 도 4에 도시된 자속분포는 로터가 회전함에 따라 달라진다. 즉, 로터가 회전함에 따른 자속분포의 형태는 도 4에 도시된 자속분포가 시계방향으로 회전하는 형태와 유사한 형태로 나타난다. 다시 말하면, 도 4의 자속분포가 수직축과 수평축을 기준으로 서로 대칭되게 형성되었다고 본다면, 로터가 회전함에 따라 상기 수직축과 수평축이 시계방향으로 회전된 형태를 기준으로 서로 대칭되게 자속분포가 형성된다. Here, the magnetic flux distribution shown in FIG. 4 varies as the rotor rotates. That is, the shape of the magnetic flux distribution as the rotor rotates appears in a form similar to the form in which the magnetic flux distribution shown in FIG. 4 rotates clockwise. In other words, if the magnetic flux distribution of Figure 4 is formed symmetrically with respect to the vertical axis and the horizontal axis, as the rotor rotates, the magnetic flux distribution is formed symmetrically with respect to the form in which the vertical axis and the horizontal axis are rotated clockwise.
그러나, 로터가 회전함에 따라 자속 밀도의 최대가 일어나는 양상과 그 위치는 달라지게 된다. 아울러 자속 밀도의 최소가 일어나는 양상과 그 위치도 달라지게 된다. 왜냐하면 전술한 바와 같이 스테이터 코일은 3시와 9시를 기준으로 좌부와 우부가 각각 다른 극이 되도록 권선되기 때문이다. 아울러, 상기 스테이터 코일에는 교류 전원이 인가되기 때문이다. However, as the rotor rotates, the aspect and position of the maximum magnetic flux density occur. In addition, the shape and location of the minimum magnetic flux density will be different. This is because, as described above, the stator coil is wound so that the left and right portions are respectively different poles based on 3 o'clock and 9 o'clock. This is because AC power is applied to the stator coil.
따라서, 로터가 회전함에 따라 특정 위치에서는 도 4의 자속분포 형태가 형성되며, 어느 특정 위치에서는 도 4의 자속분포가 90도 회전한 것 형태와 유사한 형태가 형성될 것이다.Therefore, as the rotor rotates, the magnetic flux distribution form of FIG. 4 is formed at a specific position, and in a specific position, a shape similar to the form in which the magnetic flux distribution of FIG. 4 is rotated 90 degrees will be formed.
그러므로, 로터의 위치에 따라 자속분포가 달라지므로, 로터의 회전에 따라 자속의 여유가 있는 위치를 찾아야 한다. Therefore, since the magnetic flux distribution varies depending on the position of the rotor, it is necessary to find a position where the magnetic flux can be afforded by the rotation of the rotor.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 모터의 스테이터를 도시한 평단면도이며, 도 6은 도 5의 스테이터에서의 자속 분포를 시뮬레이션한 자속분포도이다. 5 is a cross-sectional plan view illustrating a stator of a motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a magnetic flux distribution diagram simulating a magnetic flux distribution in the stator of FIG. 5.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모터의 스테이터(100)는 실질적으로 평단면이 원형으로 형성되며, 상기 단면의 세로 중심축을 기준으로 각 사분면 외곽에 절개부(116)가 형성된다. 여기서, 상기 절개부(116)는 상기 스테이터의 원주 방향을 따라 서로 대칭되도록 형성된다. 편의상 이러한 절개부(116)는 사선 절개부라 한다.As shown in FIG. 5, the
보다 구체적으로, 상기 사선 절개부(116) 중 1사분면에 형성된 절개부는 1시와 2시 방향 사이에 형성됨이 바람직하다. 따라서, 다른 사분면에도 이와 원주방향을 따라 서로 대칭되도록 사선 절개부(116)들이 형성됨이 바람직하다.More specifically, the cutout formed in one quadrant of the
상기 스테이터는 압축기의 케이스(1, 도 1 참조)나 모터 케이스의 내주면에 삽입되어 결합되는데, 이러한 케이스의 내주면 형상에 부합되도록 상기 스테이터의 외형이 형성된다. 많은 경우 상기 케이스의 내주면 형상이 원형이므로 상기 스테이터의 형상 또한 실질적으로 원형이다. The stator is inserted into and coupled to the inner circumferential surface of the case 1 (see FIG. 1) or the motor case of the compressor, and the outer shape of the stator is formed to match the shape of the inner circumferential surface of the case. In many cases, since the inner circumferential surface of the case is circular, the shape of the stator is also substantially circular.
한편, 상기 사선 절개부(116)는 상기 케이스의 내주면과 소정 간격을 형성하여 이 간격을 통하여 유체의 출입이 이루어진다. 즉, 스테이터의 적층 방향으로 유체의 유출입이 일어난다. 다시 말하면, 이러한 사선 절개부는 전술한 에어컷을 형성하여, 오일이나 냉매가스의 유토출이 일어나는 통로 역할을 하게 된다.On the other hand, the slanted
보다 구체적으로, 상기 사선 절개부(116)는 12시 방향을 기준으로 시계방향으로 37도 내지 43도 사이의 각도(A)에 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 각도 내에서 절개부를 형성하는 것이 자속분포를 고려하면 가장 바람직하다.More specifically, the
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 사선 절개부(116)들을 통하여 상기 절개부 부분의 요크(111) 폭은 좁아질 수밖에 없다. 따라서, 사선 절개부들로 인하여 감소되는 내경 또한 자속분포를 고려하여 결정되어야 한다.On the other hand, as shown in Figure 5, through the
또한, 상기 사선 절개부(116)는 상기 스테이터의 중심에 대하여 소정 길이(L2)의 접선을 갖도록 형성됨이 바람직하다. 이는 이러한 절개부로 인해 좁아지는 요크 폭을 최소화함과 동시에 많은 부분을 절개할 수 있는 효과가 있다. In addition, the
아울러, 상기 사선 절개부(116)는 상기 스테이터(100)의 중심에 대하여 소정 길이(L2)의 접선을 갖는 홈 형태로 형성됨이 바람직하다. 이는 이러한 절개부로 인한 자속분포의 변화를 최소화함과 동시에 많은 부분을 절개할 수 있는 효과가 있다. 즉, 전술한 각도 내에서 가능한 많은 부분을 절개할 수 있는 효과가 있다. 도 5에는 이러한 홈 형태의 사선 절개부가 도시되어 있다.In addition, the
여기서, 상기 스테이터의 외경(D)에 대한 상기 접선 중심까지의 반경(L3)의 비(L3/D)는 0.481 내지 0.486임이 바람직하다. 여기서, 상기 0.481은 상기 접선의 길이를 최대로 하였을 때(즉, 최대한 넓은 각도에서 절개부를 형성하였을 때) 최대 자속이 만족할 만한 값(예를 들어 1.78)을 넘지 않는 임계치이며, 상기 0.486은 상기 요크의 폭을 최소로 하였을 때 최대 자속이 만족할 만한 값을 넘지 않는 임계치임을 의미한다. Here, the ratio (L3 / D) of the radius L3 to the tangential center to the outer diameter D of the stator is preferably 0.481 to 0.486. Here, 0.481 is a threshold value at which the maximum magnetic flux does not exceed a satisfactory value (for example, 1.78) when the length of the tangent is maximized (that is, when an incision is formed at the widest angle), and 0.486 is the yoke. When the width of is minimized, it means that the maximum magnetic flux is not over the satisfactory value.
또한, 상기 스테이터의 외경(D)에 대한 상기 접선 길이(L2)의 비(L2/D)는 0.107 내지 0.132임이 바람직하다. 마찬가지로, 상기 0.107은 요크의 폭을 최소로 하였을 때 최대 자속이 만족할 만한 값을 넘지 않는 임계치이며, 상기 0.132는 최대한 넓은 각도에서 사선 절개부를 형성하였을 때 최대 자속이 만족할 만한 값을 넘지 않는 임계치임을 의미한다.In addition, the ratio (L2 / D) of the tangential length (L2) to the outer diameter (D) of the stator is preferably 0.107 to 0.132. Similarly, 0.107 is a threshold value at which the maximum magnetic flux does not exceed a satisfactory value when the width of the yoke is minimized, and 0.132 is a threshold value at which maximum magnetic flux does not exceed a satisfactory value when an oblique cut is formed at the widest angle. do.
그러나, 이러한 임계치들은 물리적으로 동일할 수는 없고, 모터의 조건에 따라 어느 정도의 유동 폭은 갖게 될 것이다.However, these thresholds cannot be physically the same and will have some flow width depending on the conditions of the motor.
한편, 상기 스테이터의 평단면 가로 중심축 양단, 즉 3시와 9시 방향 양단에는 수직 절개부(114)가 형성됨이 바람직하다. 이러한 수직 절개부 또한 스테이터의 적층 방향으로 유체의 출입을 위한 통로를 형성하게 된다. On the other hand, it is preferable that the
여기서, 이러한 수직 절개부로 인하여 이 부분의 요크 폭은 좁아질 수 밖에 없다. 따라서, 이 부분의 요크 부분에서 자속 포화가 발생될 여지가 있다. 이를 방지하기 위해 상기 수직 절개부로 인한 요크의 감소 폭을 티스의 돌출 길이를 다른 부분과 달리함이 바람직하다. 다시 말하면, 이 부분에는 소 슬롯(122)이 형성되고 다른 부분에는 대 슬롯(121)을 형성하여, 소 슬롯 내경(L4)이 대 슬롯 내경(L5) 보다 작게 형성함이 바람직하다. In this case, the yoke width of this part is inevitably narrowed due to the vertical cutout. Therefore, there is a possibility that magnetic flux saturation occurs in the yoke portion of this portion. In order to prevent this, it is preferable that the projected length of the teeth differs from the other parts in the reduced width of the yoke due to the vertical incision. In other words, it is preferable that the
도 5에는 대 슬롯이 20개 소 슬롯이 4개 형성된 예가 도시되어 있다. 따라서, 전체적으로 24개의 슬롯이 형성된 예가 도시되어 있다.5 shows an example in which 20 large slots and 4 small slots are formed. Thus, an example is shown in which 24 slots are formed in total.
물론, 이러한 소 슬롯(122)으로 인하여 스테이터 코일이 상대적으로 적게 권선될 수밖에 없겠지만, 전술한 바와 같이 소 슬롯을 기준으로 상부와 하부에 각각 다른 극이 형성되도록 서브 코일이 권선되므로 모터의 성능에는 큰 변화가 없게 된다. Of course, due to the
아울러, 상기 소 슬롯(122)에는 메인 코일이 권선되지 않고, 서브 코일만 권선되도록 함으로써 상기 소 슬롯 부근에서의 자속 포화를 방지할 수 있다. 왜냐하면 메인 코일에 비해서 서브 코일이 형성하는 자속은 작기 때문이다.In addition, the main slot is not wound around the
한편, 상기 스테이터의 평단면 세로 중심축 양단, 즉 12시와 6시 방향 양단에는 수평 절개부(115)가 형성됨이 바람직하다. 이러한 수평 절개부 또한 스테이터의 적층 방향으로 유체의 출입을 위한 통로를 형성하게 된다. On the other hand, it is preferable that
여기서, 전술한 바와 같이 상기 12시와 6시 방향을 기준으로 스테이터 코일, 즉 서브 코일이 권선된다. 여기서 12시와 6시 방향은 서브 코일이 형성하는 자극의 중심이 되지만, 전술한 바와 같이 서브 코일이 형성하는 자속은 메인 코일이 형성하는 자속 보다 작기 때문에 이러한 방향에 수평 절개부를 형성하는 것이 가능하다. 또한, 세로 중심축을 기준으로 메인 코일이 좌우 반구에서 권선되므로 메인 코일로 인한 자속의 영향 또한 최소화할 수 있다. Here, as described above, the stator coil, that is, the sub coil, is wound based on the 12 o'clock and 6 o'clock directions. Here, the 12 o'clock and 6 o'clock directions are the centers of the magnetic poles formed by the sub coils, but as described above, since the magnetic fluxes formed by the sub coils are smaller than the magnetic fluxes formed by the main coils, horizontal cutouts can be formed in these directions. . In addition, since the main coil is wound in the left and right hemispheres based on the longitudinal center axis, the influence of the magnetic flux due to the main coil can also be minimized.
도 4에 도시된 바와 같이, 12시 방향과 6시 방향의 스테이터 외곽에는 최대 자속이 발생되지 않는다. 따라서, 에어컷 면적을 높이기 위하여 이 부분에 수평 절개부를 형성하는 것이 가능하다. 그러나, 12 시와 6시 방향은 메인 코일이 형성하는 자속의 경계선에 해당되므로 이 부분에서 코일의 권선수는 최대임이 바람직하다. 따라서 이 부분에서 소 슬롯을 형성하는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 왜냐하면 소 슬롯인 경우 단면적이 작기 때문에 코일의 권선수가 그만큼 작을 수밖에 없기 때문이다. 그러므로 12시 방향과 6시 방향의 절개 폭은 전술한 수직 절개부의 절개 폭보다는 작은 것이 바람직할 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이 L1의 길이는 L0의 길이 보다는 큰 것이 바람직할 것이다.As shown in FIG. 4, the maximum magnetic flux does not occur outside the stator in the 12 o'clock and 6 o'clock directions. Therefore, it is possible to form a horizontal cutout in this portion in order to increase the air cut area. However, since the 12 o'clock and 6 o'clock directions correspond to the boundary line of the magnetic flux formed by the main coil, the number of turns of the coil is preferably the maximum at this portion. Therefore, it may not be desirable to form a small slot in this portion. Because the small slot has a small cross-sectional area, the number of windings of the coil is inevitably small. Therefore, it is preferable that the incision widths in the 12 o'clock and 6 o'clock directions are smaller than the above-described incision widths of the vertical incisions. As shown in FIG. 5, the length of L1 may be larger than the length of L0.
여기서, 스테이터의 외경 즉 최대 외경(D)이 121.7인 경우 수직 절개부에서의 외경(L0)의 길이 즉 최소 외경은 114.6까지 형성될 수 있다. 이 경우 수직 절개부의 길이는 35가 된다. 그리고 스테이터의 내경이 61일 수 있다. 따라서 스테이터의 외경에 대한 내경의 비는 대략 0.50 내지 0.53이게 된다. 즉, 상기 비의 최소는 스테이터의 최소 외경 즉 수직 절개부에서의 외경에 대한 스테이터의 내경의 비이며, 최대는 스테이터의 최대 외경에 대한 스테이터의 내경의 비이다.Here, when the outer diameter of the stator, that is, the maximum outer diameter D is 121.7, the length of the outer diameter L0 at the vertical cutout, that is, the minimum outer diameter, may be up to 114.6. In this case, the length of the vertical cutout is 35. And the inner diameter of the stator may be 61. Therefore, the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the stator is approximately 0.50 to 0.53. That is, the minimum of the ratio is the minimum outer diameter of the stator, that is, the ratio of the inner diameter of the stator to the outer diameter at the vertical incision, and the maximum is the ratio of the inner diameter of the stator to the maximum outer diameter of the stator.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 모터의 스테이터(100)에는 다양한 위치에 절개부를 형성된다. 아울러 이러한 절개부(114, 115, 116)들은 서로 조합되어 형성될 수 있다. 예를 들어 상기 사선 절개부(116)와 수직 절개부(114), 사선 절개부(116)와 수평 절개부(115), 그리고 사선 절개부(115)와 수평(115) 및 수직 절개부(114)의 조합이 가능하다. 이러한 조합들을 통하여 본 발명에 따르면 에어컷 면적을 가능한 많이 확보할 수 있어 모터와 이를 적용한 압축기의 신뢰성을 확보할 수 있다.As described above, the
한편, 전술한 조합 중 가장 에어컷 면적이 높은 형태(즉, 도 5에 도시된 스테이터)에서의 자속분포는 도 6에 도시되어 있다. On the other hand, the magnetic flux distribution in the form having the highest air cut area (ie, the stator shown in FIG. 5) among the above-described combinations is shown in FIG. 6.
도 6에 도시된 바와 같이, 도 3에 도시된 바와는 달리 부분적으로 요크(111) 폭이 좁아졌기 때문에 자속밀도가 증가한 부분이 다소 많아짐을 알 수 있다. 그러나, 최대 자속은 변하지 않음 또한 알 수 있다. 이는 도 6에 도시된 형태의 스테이터에서도 자속 포화로 인한 손실이 그다지 많지 않음을 나타낸다.As shown in FIG. 6, since the width of the
즉, 본 발명자의 실험에 의하면 이러한 절개부들로 인하여 최대 자속은 변하지 않음을 알 수 있었다. 따라서, 자속분포의 변화로 인한 모터의 성능 저하는 최소화할 수 있다. That is, according to the experiments of the present inventors, it can be seen that the maximum magnetic flux does not change due to these incisions. Therefore, the performance degradation of the motor due to the change of the magnetic flux distribution can be minimized.
즉, 본 발명자의 실험에 의하면 이러한 절개부들로 인하여 최대 자속은 변하지 않음을 알 수 있었다. 따라서, 자속분포의 변화로 인한 모터의 성능 저하는 최소화할 수 있다. 이를 도 7에 도시된 표를 참조하여 상세히 설명한다.That is, according to the experiments of the present inventors, it can be seen that the maximum magnetic flux does not change due to these incisions. Therefore, the performance degradation of the motor due to the change of the magnetic flux distribution can be minimized. This will be described in detail with reference to the table shown in FIG. 7.
도 7에서 본 발명 1이라 표시된 것은 종래의 스테이터와 후술하는 본 발명에 의한 로터로 이루어진 모터를 적용한 압축기이며, 본 발명 2라 표시된 것은 본 발명에 의한 스테이터와 로터로 이루어진 모터를 적용한 압축기이다. In FIG. 7, the
도 2에 도시된 종래의 일반적인 압축기에 있어서, 모터의 효율은 82.5이며 압축기의 효율(EER)은 82.5임을 알 수 있다. 아울러, 본 발명 1에서 모터의 효율은 83.7이며 압축기의 효율(EER)은 10.85임을 알 수 있다. 또한, 본 발명 2에서 모터의 효율은 83.4이며, 압축기의 효율은 10.80임을 알 수 있다. In the conventional general compressor shown in Figure 2, it can be seen that the efficiency of the motor is 82.5 and the efficiency (EER) of the compressor is 82.5. In addition, in the
즉, 후술하는 본 발명에 의한 로터로 인하여 종래의 모터의 효율과 압축기의 효율은 매우 증가됨을 알 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다. That is, it can be seen that due to the rotor according to the present invention to be described later, the efficiency of the conventional motor and the efficiency of the compressor are greatly increased. Detailed description thereof will be described later.
한편, 본 발명 1과 본 발명 2를 비교하면 에어컷 면적을 높임으로써 어느 정도의 효율 저하가 발생됨을 알 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 부분적으로 자속 밀도가 증가된 부분이 많이 발생됨으로 인한 것임을 알 수 있다. 그러나, 압축기의 효율이 10.80 이상이 되도록 하는 것을 하나의 목적이라 한다면 이러한 효율의 감소 폭은 만족할 만한 수준이다.On the other hand, when comparing the
또한, 이러한 압축기의 효율의 차이는 미미한 반면 유토출량의 변화는 매우 큼을 알 수 있다. 즉, 본 발명 1에서 유토출량은 -30g인 반면에, 본 발명 압축기에서 유토출량은 20g임을 알 수 있다.In addition, it can be seen that the difference in efficiency of such a compressor is insignificant while the change in the amount of oil discharge is very large. That is, in the present invention, while the oil discharge amount is -30g, it can be seen that the oil discharge amount in the compressor of the present invention is 20g.
여기서, 유토출량은 압축기의 사이클이 한 번 진행 된 후, 그 전후의 오일 무게의 차이이다. 즉, 유토출량이 마이너스 값인 것은 오일의 순환이 잘 이루어지지 않아 회수되지 않은 오일량을 의미한다. 따라서 본 발명 압축기에 의하면 오일의 순환이 매우 원활히 이루어짐을 알 수 있다. Here, the oil discharge amount is a difference in the oil weight before and after the cycle of the compressor once. That is, the negative oil discharge amount means the amount of oil that is not recovered because the oil is not circulated well. Therefore, according to the compressor of the present invention it can be seen that the circulation of the oil is made very smoothly.
이러한 결과는 매우 효과적이다. 왜냐하면 모터와 압축기의 효율의 감소는 최소화하되 유토출에 대한 기능은 매우 효과적으로 증가되었기 때문이다. 이러한 유토출 기능의 증가는 압축기구부의 원활한 구동과 방열, 그리고 모터를 포함한 압축기 내부의 방열을 효과적으로 가능하게 하여 신뢰성과 내구성 증진에 매우 큰 효과가 있게 된다. 아울러, 오일의 순환이 매우 원활함은 토출되는 냉매에 오일이 포함되는 양을 줄일 수 있게 된다.This result is very effective. This is because the reduction of the efficiency of the motor and the compressor is minimized, but the function of the oil discharge is increased very effectively. Increasing the oil discharge function enables the smooth running and heat dissipation of the compressor mechanism, and the heat dissipation inside the compressor including the motor, thereby effectively increasing the reliability and durability. In addition, the smooth circulation of the oil can reduce the amount of oil contained in the refrigerant discharged.
한편, 이러한 결과는 종래의 로터에 본 발명에 의한 스테이터를 결합한 모터 및 이를 적용한 압축기에서도 유사한 결과를 얻을 수 있다. 왜냐하면 로터의 변화로 인한 오일의 유토출량이 거의 변하지 않기 때문이다. 따라서 본 발명에 의한 스테이터를 종래의 로터와 결합하는 경우 효율의 저하는 미미한 반면 매우 효과적인 오일 순환이 가능하게 될 것이다.On the other hand, these results can be obtained similar results in the motor and the compressor applying the stator according to the present invention in the conventional rotor. This is because the oil discharge amount of oil due to the change of the rotor hardly changes. Therefore, when the stator according to the present invention is combined with a conventional rotor, the reduction in efficiency will be minimal, but a very effective oil circulation will be possible.
이하에서는, 도 5를 참조하여 본 발명에 있어서 스테이터 코일이 권선되는 방법에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of winding the stator coil in the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5.
도 5에 도시된 바와 같이, 스테이터의 평단면의 세로 중심축을 기준으로 우부에 형성된 슬롯들을 시계방향을 따라 각각 제1슬롯 내지 제24슬롯이라고 명명할 수 있다. 따라서, 원주방향을 따라 제1슬롯부터 제24슬롯까지 형성된다고 할 수 있다. 즉, 제1슬롯에서 제12슬롯은 우부에 형성되며, 제13슬롯에서 제24슬롯은 좌부에 형성된다. 그리고 양자는 상기 세로 중심축을 기준으로 서로 대칭된다.As illustrated in FIG. 5, the slots formed at the right side of the stator along the longitudinal center axis of the flat cross section of the stator may be referred to as first slots to twenty-fourth slots along the clockwise direction. Therefore, it can be said that formed from the first slot to the 24th slot along the circumferential direction. That is, in the first slot, the twelfth slot is formed at the right side, and in the thirteenth slot, the twenty-fourth slot is formed at the left side. And both are symmetrical with respect to the longitudinal center axis.
상기 스테이터에서 메인 권선은 상기 스테이터의 세로 중심축을 기준으로 좌부와 우부에 각각 서로 다른 자극이 형성되도록 권선된다. 그리고 이러한 메인 권 선은 서로 직렬로 연결되며, 각각 권선되는 방향이 반대가 된다.In the stator, the main winding is wound such that different magnetic poles are formed on the left and right sides of the stator along the longitudinal center axis. The main windings are connected in series with each other, and the winding directions of the main windings are reversed.
먼저, 제1슬롯과 제12슬롯에 거쳐서 메인 코일이 권선된다. 그리고 제2슬롯과 제11슬롯, 제3슬롯과 제10슬롯, 제4슬롯과 9슬롯 그리고 제5슬롯과 제8슬롯 순으로 메인 코일이 권선된다.First, the main coil is wound through the first slot and the twelfth slot. The main coil is wound in the order of the second and eleventh slots, the third and tenth slots, the fourth and ninth slots, and the fifth and eighth slots.
여기서, 제1슬롯과 제12슬롯은 우부의 제13슬롯과 제24슬롯과의 사이에서 자극이 달라지는 부분이다. 따라서, 이러한 경계부분에서의 메인 코일의 감김 수는 다른 곳에 비하여 많은 것이 바람직하다. 그리고 제2슬롯에서도 상기 제1슬롯과 감김 수가 같도록 하는 것이 바람직하다. 이는 메인 코일에서 발생되는 자극이 좌부와 우부에서 보다 명확히 구별되도록 하기 위함이다. 즉 자극 경계부에서 반대되는 자극을 보다 명확히 구별되도록 하기 위함이다.Here, the first slot and the twelfth slot are portions in which the magnetic pole is different between the thirteenth slot and the twenty-fourth slot of the upper portion. Therefore, it is preferable that the number of turns of the main coil at this boundary portion is larger than that of other places. In the second slot, it is preferable to have the same number of turns as the first slot. This is to make the stimulus generated in the main coil more clearly distinguished from the left and right. That is, to make the stimulus opposite at the stimulus boundary more clearly distinguishable.
그리고, 제3슬롯에서 제5슬롯으로 슬롯 번호가 증가됨에 따라 메인 코일의 감김 수는 감소됨이 바람직하다. 이는 상대적으로 이러한 슬롯에 후술하는 서브 코일의 감김 수 있는 공간을 확보하기 위한 것이며, 메인 코일과 서브 코일과의 관계에서 최적의 기동 토크 성능과 정동 토크 성능을 얻기 위함이다.In addition, as the slot number increases from the third slot to the fifth slot, the number of turns of the main coil is decreased. This is to secure a space in which the sub coil to be described later can be wound in such a slot, and to obtain an optimum starting torque performance and a static torque performance in a relationship between the main coil and the sub coil.
따라서, 제6슬롯에는 메인 코일이 감기지 않는 것이 바람직하다. Therefore, it is preferable that the main coil is not wound around the sixth slot.
상기 메인 코일과는 상대적으로 서브 코일은 상기 스테이터의 평단면의 가로 중심축을 기준으로 상부와 하부가 서로 다른 자극이 되도록 권선된다.The sub coil is wound relative to the main coil so that the upper and lower portions are different magnetic poles based on the horizontal center axis of the flat section of the stator.
즉, 상부에는 제6슬롯과 제19슬롯에 걸쳐 서브 코일이 감긴다. 그리고 제5슬롯과 제20슬롯, 제4슬롯과 제21슬롯 그리고 제3슬롯과 제22슬롯에 서브 코일이 감긴다. 마찬가지로 하부에도 상부와 대칭되도록 서브 코일이 감긴다.That is, the sub coil is wound over the sixth slot and the nineteenth slot. The sub coil is wound around the fifth slot, the 20th slot, the fourth slot, the 21st slot, and the third slot and the 22nd slot. Similarly, the sub coil is wound around the lower part so as to be symmetrical with the upper part.
여기서, 제6슬롯과 제19슬롯은 하부의 제7슬롯과 제18슬롯과의 사이에서 자극이 달라지는 부분이다. 따라서, 이러한 경계부분에서의 서브 코일의 감김 수는 다른 곳에 비하여 많은 것이 바람직하다. 그리고, 제5슬롯에서 제3슬롯으로 슬롯 번호가 감소됨(여기서는 감소이나 대칭되는 부분, 예를 들어 제20슬롯에서 제22슬롯)에 따라 메인 코일의 감김 수는 감소됨이 바람직하다. Here, the sixth slot and the nineteenth slot are portions in which the magnetic poles are different between the seventh slot and the eighteenth slot. Therefore, it is preferable that the number of turns of the sub coils at this boundary portion is larger than that in other places. In addition, as the slot number is reduced from the fifth slot to the third slot (here, the reduced or symmetrical portion, for example, the twenty-second slot in the twenty-second slot), the number of turns of the main coil is preferably reduced.
다시 말하면, 자극의 경계부분에서 자극의 중심으로 갈수록 메인 코일이나 서브 코일에서 감김 수는 증가되지 않는 것이 바람직하다.In other words, it is preferable that the number of turns in the main coil or the sub coil does not increase from the boundary of the magnetic pole toward the center of the magnetic pole.
한편, 전술한 바와 같이 제1슬롯과 제2슬롯은 대 슬롯이며, 이 부분에서 메인 코일은 최대로 감기며, 서브 코일은 감기지 않는 것이 바람직하다. 아울러, 제6슬롯은 소 슬롯이며, 이 부분에서 서브 코일은 최대로 감기며, 메인 코일은 감기지 않는 것이 바람직하다.On the other hand, as described above, it is preferable that the first slot and the second slot are large slots, in which the main coil is wound to the maximum, and the sub coil is not wound. In addition, it is preferable that the sixth slot is a small slot, in which the sub coil is wound to the maximum, and the main coil is not wound.
이러한 대 슬롯과 소 슬롯의 차이와 메인 코일과 서브 코일이 최대로 감기는 수의 양상이 다소 다른 것은, 모터에 있어서 메인 코일의 역할과 서브 코일의 역할을 최적으로 고려하여야 하기 때문이다.The difference between the large and small slots and the maximum number of windings of the main coil and the sub coil is somewhat different because the role of the main coil and the role of the sub coil in the motor should be considered optimally.
즉, 서브 코일의 역할은 메인 코일과의 관계에서 보조적으로 토크를 발생시키게 되는데, 서브 코일의 역할이 큰 경우에는 과도한 에너지의 낭비를 초래하게 되고, 반대로 작은 경우에는 토크가 약하여 압축기의 기구부에서 유체를 압축할 수 없게 된다. In other words, the role of the sub coil is to generate torque auxiliary in relation to the main coil, if the role of the sub coil is large, it causes excessive waste of energy, on the contrary, in the small case, the torque is weak and fluid in the mechanical part of the compressor You will not be able to compress it.
따라서, 양자의 최적 역할을 위하여 상기와 같은 차이를 갖는 것이 바람직하다.Therefore, it is desirable to have such a difference for the optimal role of both.
전술한 바와 같이, 특정 슬롯에는 메인 코일이나 서브 코일만 권선되고, 특정 슬롯에는 양자가 함께 권선된다. As described above, only a main coil or a sub coil is wound in a specific slot, and both are wound together in a specific slot.
일반적으로 슬롯에 감겨 슬롯의 면적에서 코일의 차지하는 면적이 클수록 모터의 성능은 향상된다. 따라서, 단일 슬롯의 유효 단면적(전체 슬롯 단면적에서 절연 필름이 차지하는 면적과 에어갭과의 안전 거리에 의한 면적을 제외한 단면적)에서 코일들이 차지하는 면적의 비율은 72% 이상이 되도록 함이 바람직하다. 그러나, 이러한 비율은 물리적으로 한계가 있다. 아울러, 자속 포화로 인한 자속 손실을 감안하여야 한다. 여기서 상기 자속 포화를 방지하기 위하여 특정 슬롯에서의 상기 비율은 75% 이하가 되도록 함이 바람직하다. 즉, 최대 자속 밀도가 1.78이하가 되도록 함이 바람직하다.In general, the larger the area of the coil wound around the slot, the better the performance of the motor. Therefore, the ratio of the area occupied by the coils in the effective cross-sectional area of the single slot (the cross-sectional area excluding the area occupied by the insulating film and the safety gap with the air gap in the total slot cross-sectional area) is preferably 72% or more. However, this ratio is physically limited. In addition, the flux loss due to flux saturation must be taken into account. In this case, in order to prevent the magnetic flux saturation, the ratio in a specific slot is preferably 75% or less. In other words, the maximum magnetic flux density is preferably 1.78 or less.
이러한 사항들을 감안하여 본 발명에 따르면, 다음과 같은 양상으로 메인 코일과 서브 코일이 권선될 수 있다.In consideration of these matters, the main coil and the sub coil may be wound in the following aspects.
메인 코일은 제1슬롯에서부터 제5슬롯에 이르기까지 각각 30, 30, 18, 13 그리고 10회가 되도록 감길 수 있으며, 서브 코일은 제6슬롯에서 제3슬롯에 이르기까지 각각 30, 19, 15 그리고 10회가 되도록 감길 수 있다. 따라서, 메인 코일은 총 101회 감기며 서브 코일은 총 74회 감기게 된다.The main coil may be wound 30, 30, 18, 13 and 10 times from the first slot to the fifth slot, respectively, and the sub coils may be 30, 19, 15 and 15 from the sixth slot to the third slot, respectively. It can be wound up to 10 times. Therefore, the main coil is wound 101 times in total and the sub coil is wound 74 times in total.
그러므로, 메인 코일의 총 감김 횟수에 대한 서브 코일의 총 감김 횟수의 비는 특정 슬롯에서 감기는 메인 코일이나 서브 코일의 감김 횟수의 편차를 고려하여 0.70 내지 0.75인 것이 바람직하다. Therefore, the ratio of the total number of windings of the sub coil to the total number of windings of the main coil is preferably 0.70 to 0.75 in consideration of the variation in the number of windings of the main coil or the sub coil wound in a specific slot.
한편, 압축기는 냉동 능력에 따라 다양한 등급이 있으며, 일례로 냉동 능력 이 7100 내지 16300Btu인 압축기와 11800 내지 27500Btu인 압축기가 있다(편의상 전자를 소형이라 하고 후자를 중형이라 한다). 따라서, 압축기의 냉동 능력이 높아질수록 사용되는 모터의 용량은 커져야 한다.On the other hand, the compressor has a variety of grades according to the refrigeration capacity, for example, there is a compressor having a refrigeration capacity of 7100 to 16300Btu and a compressor of 11800 to 27500Btu (for convenience, the former is called small and the latter is called medium). Therefore, the higher the refrigeration capacity of the compressor, the larger the capacity of the motor used.
여기서, 일반적으로 소형 압축기에 사용되는 모터의 스테이터 외경은 실질적으로 112.0이며 중형 압축기에 사용되는 모터의 스테이터 외경은 실질적으로 121.7이다. 그러나, 이러한 압축기에 사용되는 모터는 구리를 도선 재료로 사용한 모터를 기준으로 한 것이다.Here, the stator outer diameter of the motor generally used for the compact compressor is substantially 112.0 and the stator outer diameter of the motor used for the medium compressor is substantially 121.7. However, the motor used in such a compressor is based on a motor using copper as a conductor material.
그러나, 전술한 바와 같이 구리를 도선 재료로 사용하는 경우에는 재료 가격의 상승과 무게의 상승을 필연적으로 가져오게 된다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따르면 구리가 아닌 다른 재료를 도선 재료로 사용한다.However, as described above, when copper is used as the conductor material, an increase in material price and weight inevitably result. Therefore, to solve this problem, according to the present invention, a material other than copper is used as the conductive material.
보다 구체적으로, 상기 도선 재료는 알루미늄 또는 알루미늄 합금일 수 있다. 여기서, 알루미늄 또는 알루미늄 합금은 구리에 비하여 가격이 저렴하며, 무게 또한 가볍다.More specifically, the conductive material may be aluminum or an aluminum alloy. Here, aluminum or aluminum alloys are cheaper than copper and light in weight.
한편, 상기 알루미늄 재질은 구리 재질에 비하여 도전율이 낮다. 구리의 도전율은 약 96%이며, 알루미늄의 도전율은 약 60%이다. 따라서 스테이터와 로터의 형상이나 사이즈가 동일한 경우, 스테이터 코일을 알루미늄 재질로 형성하는 것과 구리 재질로 형성하는 것에는 모터의 성능에 차이가 발생될 수밖에 없다. 따라서, 이의 차이를 최소화하는 것이 매우 중요하다. On the other hand, the aluminum material has a lower electrical conductivity than the copper material. The conductivity of copper is about 96% and the conductivity of aluminum is about 60%. Therefore, when the stator and the rotor have the same shape or size, the performance of the motor is inevitably caused by forming the stator coil from aluminum and copper. Therefore, it is very important to minimize this difference.
먼저 알루미늄 재질을 스테이터 코일의 도선 재료로 사용하는 경우, 원하는 모터 성능을 얻기 위해서 코일의 선경을 증대시키는 것이 가능하다. 왜냐하면 선경 이 증대됨에 따라 코일 내의 전기 저항은 작아지기 때문이다. 그러나, 선경이 증가됨에 따라 스테이터에 권선될 수 있는 코일의 권선수는 작아질 수밖에 없다. 따라서, 선경의 증가에는 일정 한계가 존재할 것이다.First, when aluminum is used as the lead material of the stator coil, it is possible to increase the wire diameter of the coil in order to obtain the desired motor performance. Because the wire diameter increases, the electrical resistance in the coil decreases. However, as the wire diameter increases, the number of turns of the coil that can be wound on the stator is inevitably reduced. Therefore, there will be a certain limit to increasing the diameter.
본원발명의 실시예에 따르면, 알루미늄 재질의 심선을 사용하는 메인 코일과 서브 코일의 선경은 각각 1.1과 0.9이다. 이러한 심선에 에나멜 등을 코팅하여 절연을 이루게 된다. 그리고, 이러한 코팅 두께는 구리 재질에서보다는 큰 것이 바람직하다. 즉, 코팅 부분에서 알루미늄 재질의 연성의 취약성을 어느 정도 보강하고, 아울러 알루미늄 심선의 찍힘을 방지하기 위함이다.According to an embodiment of the present invention, wire diameters of the main coil and the sub coil using the core wire of aluminum are 1.1 and 0.9, respectively. The core is coated with enamel to form insulation. In addition, the coating thickness is preferably larger than that of the copper material. That is, in order to reinforce the fragility of the aluminum material in the coating portion to some extent, and to prevent the aluminum core wire from being cut.
물론, 상기 선경의 두께는 동급의 압축기에서의 일반적인 구리 재질의 코일에서의 선경보다는 크다. Of course, the thickness of the wire diameter is larger than that of copper coils generally used in compressors of the same class.
또한, 알루미늄 재질을 스테이터 코일의 도선 재료로 사용하는 경우, 원하는 모터 성능을 얻기 위해서 스테이터의 적층 높이를 더욱 높이는 것이 가능하다. 그러나, 이 경우 전체적인 모터의 높이가 커질 수밖에 없기 때문에 일정 한계가 존재할 것이다.In addition, when aluminum material is used as the lead material of the stator coil, it is possible to further increase the stack height of the stator in order to obtain desired motor performance. However, in this case, there will be a certain limit because the height of the overall motor must be increased.
한편, 알루미늄 재질을 도선 재료로 사용하는 경우 권선 과정에서 문제점이 도출될 수 있다. 왜냐하면 알루미늄 재질은 구리 재질에 비하여 연성이 낮기 때문이다. 즉, 권선 과정에서 쉽게 찍힐 수 있고 부러지기 쉽다. 따라서 대량 생산 과정에서 불량, 즉 단선의 위험성이 높다고 볼 수 있다.On the other hand, in the case of using aluminum as a conductive material may cause problems in the winding process. This is because aluminum is less ductile than copper. That is, it can be easily taken and broken in the winding process. Therefore, it can be said that there is a high risk of defect, that is, disconnection during mass production.
따라서, 본 발명에 있어서 압축기는 그 실시예로서 소형이며, 반면에 스테이터는 종래 구리를 도선 재료로 사용하여 중형 압축기에 사용되는 사이즈인 것이 바 람직하다. 즉, 스테이터의 외경은 실질적으로 121.7이며, 이러한 모터가 사용되는 압축기의 용량은 소형인 것이 바람직하다. Therefore, in the present invention, the compressor is compact as its embodiment, while the stator is preferably the size used for a medium compressor using conventional copper as the conductor material. That is, the outer diameter of the stator is substantially 121.7, and the capacity of the compressor in which such a motor is used is preferably small.
여기서, 스테이터의 사이즈가 커짐에 따라 발생되는 비용의 증가는 코일의 재질을 구리에서 알루미늄으로 변경함에 따라 발생되는 비용의 감소에 비해서 미미하다는 것을 주지해야 한다. Here, it should be noted that the increase in cost incurred as the size of the stator increases is insignificant compared to the decrease in cost incurred by changing the material of the coil from copper to aluminum.
그러나, 알루미늄 재질은 구리 재질에 비해서 전기 전도도가 낮다. 따라서 본원발명에 있어서 스테이터 코일의 선경은 일반적인 구리 재질일 때보다 크다. 그러나, 감김 수 등을 고려하면 일정 한계가 있다. 그러므로 코일의 선경이 어느 정도 크지만 전기 저항으로 손실되는 에너지가 알루미늄인 경우 더욱 높음을 의미한다. 따라서, 알루미늄 재질을 이용하여 스테이터 코일을 형성하는 경우 스테이터 코일에서 발생되는 열은 구리 재질을 이용하는 경우보다 많게 된다. However, aluminum material has lower electrical conductivity than copper material. Therefore, in the present invention, the wire diameter of the stator coil is larger than that of a general copper material. However, there are certain limitations in consideration of the number of turns. Therefore, although the wire diameter of the coil is somewhat large, it means that the energy lost to the electrical resistance is higher in the case of aluminum. Therefore, when the stator coil is formed using the aluminum material, the heat generated from the stator coil is more than that using the copper material.
따라서, 이러한 열을 효과적으로 방열시켜 모터의 신뢰성 및 내구성, 아울러 상기 모터가 적용된 압축기의 신뢰성 및 내구성을 만족시켜야 할 필요성이 있게 된다.Therefore, there is a need to effectively dissipate such heat to satisfy the reliability and durability of the motor, as well as the reliability and durability of the compressor to which the motor is applied.
전술한 바와 같이, 종래에 비해서 스테이터 코어의 에어컷 면적을 더욱 높이는 방법이 이러한 필요성을 만족시킬 수 있는 효과적인 방안이 될 수 있다. 즉, 더욱 많은 양의 오일이 압축기 내를 순환하여 압축기의 압축기구부뿐만 아니라 스테이터 코일에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있기 때문이다. As described above, a method of further increasing the air cut area of the stator core as compared with the conventional method may be an effective way to satisfy this need. That is, because a larger amount of oil circulates in the compressor to effectively dissipate heat generated in the stator coils as well as the compression mechanism of the compressor.
따라서, 전술한 본원발명은 그 자체로서 매우 효과적으로 모터 및 압축기의 신뢰성 및 내구성을 증진시킬 뿐만 아니라, 알루미늄 재질을 이용하여 스테이터 코 일을 형성하는 경우에 더욱 효과적으로 모터 및 압축기의 신뢰성 및 내구성을 증진시킬 수 있게 된다.Therefore, the present invention as described above not only effectively enhances the reliability and durability of the motor and compressor, but also more effectively enhances the reliability and durability of the motor and compressor in the case of forming the stator coil using aluminum material. It becomes possible.
이하에서는 본 발명에 따른 모터의 로터에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the rotor of the motor according to the present invention will be described in detail.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 모터는 냉동 능력이 7100 내지 16300Btu 인 압축기에 적용되는 모터를 일 실시예로 한다. 그리고 모터의 효율이 83.0 이상이거나 압축기의 효율이 10.80 이상이 되도록 하고자 함을 하나의 목적으로 한다. 또한, 모터에서 발생되는 최고 자속 밀도는 1.78 T 이하가 되도록 하고자 함을 하나의 목적으로 한다.As described above, the motor according to the present invention includes a motor applied to a compressor having a refrigeration capacity of 7100 to 16300 Btu. And one purpose is to make the efficiency of the motor is more than 83.0 or the efficiency of the compressor is more than 10.80. In addition, one object is to ensure that the maximum magnetic flux density generated in the motor is 1.78 T or less.
따라서, 본 발명에 따른 모터의 로터 외경은 종래의 로터 외경과 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 로터를 참조하여 본 발명에 따른 모터의 로터를 상세히 설명한다.Thus, the rotor outer diameter of the motor according to the present invention may be substantially the same as the conventional rotor outer diameter. Therefore, the rotor of the motor according to the present invention will be described in detail with reference to the rotor shown in FIG.
도 2에 도시된 바와 같이 일반적인 모터는 소정 외경(d1)을 갖도록 형성되고 반경 방향 외측에 원주 방향을 따라 복수 개의 슬롯이 형성된 로터를 포함하여 이루어 진다. As shown in FIG. 2, a general motor is formed to have a predetermined outer diameter d1 and includes a rotor having a plurality of slots formed in a circumferential direction on an outer side thereof in a radial direction.
여기서, 상기 외경 d1이 60.0 mm인 경우 상기 슬롯 전체의 면적은 대략 533.4 임을 알 수 있다. 그리고 도 7에 도시된 바와 같이 이러한 모터의 효율은 82.5이며, 상기 모터를 적용한 압축기의 효율은 10.4임을 알 수 있다. 또한, 이 경우 상기 로터에서 슬롯 전체의 면적은 대략 533.4 임을 알 수 있다.Here, when the outer diameter d1 is 60.0 mm, it can be seen that the area of the entire slot is approximately 533.4. As shown in FIG. 7, the efficiency of the motor is 82.5, and the efficiency of the compressor to which the motor is applied is 10.4. In this case, it can be seen that the area of the entire slot of the rotor is approximately 533.4.
따라서, 본 발명에 따른 모터의 로터는 외경이 d1으로 종래의 로터와 동일한 사이즈인 경우 상기 로터에서 슬롯 전체의 면적을 더욱 증가시킨 것이다. 물론, 본 발명에 따른 모터의 로터의 외경은 일정 편차를 가질 수 있을 것이다. 그러나 로터의 사이즈는 스테이터의 사이즈에 종속될 수밖에 없고, 스테이터의 사이즈는 압축기의 사이즈에 종속될 수밖에 없다. 따라서, 일정 편차는 있겠지만 냉동 능력이 11800 내지 27500 but인 압축기에 적용되는 모터의 사이즈는 경제성 및 효율을 고려하여 지나치게 커지지 않을 것이다. 즉 본 발명에서 달성하고자 하는 목적인 모터의 효율 83.0 이상인 것과 압축기의 효율이 10.80 이상인 것을 위해서는 물리적으로 모터의 사이즈는 일정한 한계를 갖게 될 것이다. 물론, 최고 자속 밀도를 1.78 T 이하로 하고자 하는 것에 의해서도 물리적으로 모터의 사이즈는 일정한 한계를 갖게 될 것이다.Accordingly, the rotor of the motor according to the present invention further increases the area of the entire slot in the rotor when the outer diameter is d1 and the same size as a conventional rotor. Of course, the outer diameter of the rotor of the motor according to the invention may have a certain deviation. However, the size of the rotor is inevitably dependent on the size of the stator, and the size of the stator is inevitably dependent on the size of the compressor. Therefore, there will be a certain deviation, but the size of the motor applied to the compressor having a refrigeration capacity of 11800 to 27500 but will not be excessively large in consideration of economy and efficiency. That is, for the purpose of the present invention to achieve a motor efficiency of 83.0 or more and a compressor efficiency of 10.80 or more physically the size of the motor will have a certain limit. Of course, even if the maximum magnetic flux density is to be 1.78 T or less, the size of the motor will be physically limited.
로터의 슬롯은 다음과 같은 이유에서 중요하다. 이러한 슬롯(21)의 역할은 도체바(22)가 있는 공간으로 2차 유도 전류값을 결정하게 된다. 따라서 이러한 특성은 모터의 특성과 매우 연관된다. 여기서, 슬롯의 면적은 전기 저항을 결정한다. 즉, 전기 저항은 면적에 반비례하므로 슬롯의 면적이 작을수록 전기 저항이 커진다. The slot of the rotor is important for the following reasons. The role of the
그러므로, 슬롯의 면적이 작으면 기동 토크에는 유리하나 정동 토크와 모터의 효율면에서는 매우 불리하다. 따라서, 모터의 기동시 또는 압축기의 기동시 성능에 여유가 있는 경우 가능한 슬롯의 면적을 크게 하는 것이 바람직하다. 물론, 이 경우 자속 밀도가 포화되는 것은 방지되어야 한다.Therefore, the small area of the slot is advantageous for starting torque but very disadvantageous in terms of static torque and motor efficiency. Therefore, it is desirable to increase the area of the slot as much as possible when there is a margin in performance when starting the motor or starting the compressor. Of course, in this case, the saturation of the magnetic flux density should be prevented.
본 발명에 따른 모터의 로터는 그 외경(d1)이 60.0 일 때, 슬롯의 면적이 650 내지 663인 것이 바람직하다. 그리고 이러한 외경이 일정 편차를 가질 수 있기 때문에, 상기 로터의 외경(d1)에 의한 로터 전체의 면적에 대한 상기 슬롯(21) 전체가 차지하는 면적의 비는 0.230 내지 0.234임이 바람직하다. The rotor of the motor according to the present invention preferably has a slot area of 650 to 663 when its outer diameter d1 is 60.0. Since the outer diameter may have a certain deviation, it is preferable that the ratio of the area occupied by the
한편, 이러한 슬롯 면적을 증가시키기 위하여 상기 외경에 대한 슬롯(21)의 반경 방향 내측 말단들이 이루는 내경(d4)의 비(d4/d1)은 0.692 내지 0.708임이 바람직하다. 즉, 종래의 d4에 비하여 본 발명에 의한 로터의 d4는 작은 것이 바람직하다. 이를 통해서 슬롯의 반경 방향 길이를 증가시켜 전체적으로 슬롯 각각의 면적을 증가시킬 수 있다. 왜냐하면 슬롯의 반경 방향 외측 말단들이 이루는 외경 d4는 d1을 감안하여 증가시키는 데에는 일정 한계가 있기 때문이다. 따라서 외경 d3는 d1과 같게 된다.On the other hand, in order to increase the slot area, the ratio d4 / d1 of the inner diameter d4 formed by the radially inner ends of the
또한, 슬롯의 면적을 증가시키기 위하여 슬롯의 폭을 높이는 것이 가능하다. 이 경우 상대적으로 슬롯과 슬롯 사이의 폭인 티스(23)의 폭은 작아지게 된다. 그러나, 티스의 폭을 줄이게 되면 상기 티스 부분에서 자속 포화가 발생될 우려가 있다. 따라서 d4를 줄여 요크(20) 폭이 좁아지는 대신 상기 티스(23)의 폭(t)은 오히려 증가되도록 함이 바람직하다. 그러나 티스의 폭(t)을 지나치게 줄이게 되면 오히려 슬롯의 면적이 종래보다 작아질 수도 있다. 그러므로 티스의 폭(t)은 증가시키되 상기 외경 d1에 대하여 0.043 내지 0.044의 비(t/d1)이 되도록 함이 바람직하다. 예를 들어, d1이 60.0이라 할 때 종래의 t가 2.41인 경우 본 발명에 의한 로터의 t는 2.55 내지 2.65가 되도록 함이 바람직하다.It is also possible to increase the width of the slot in order to increase the area of the slot. In this case, the width of the
아울러, 본 발명에 의한 로터의 슬롯은 30개 형성됨이 바람직하다.In addition, it is preferable that 30 slots of the rotor according to the present invention are formed.
전술한 예에서는 전술한 목적을 달성시키기 위하여 증가시킨 슬롯의 면적을 전제로 이러한 면적의 증가를 위한 슬롯의 형상을 결정하는 수치에 대해서 설명하였다. 그러나 이와는 반대로 전술한 목적을 달성시키기 위하여 슬롯의 형상을 결정하는 수치를 전제로 증가된 슬롯의 면적이 결정될 수도 있을 것이다.In the above example, the numerical value for determining the shape of the slot for the increase of the area on the premise of the increased area of the slot to achieve the above-described object has been described. On the contrary, however, the area of the increased slot may be determined based on a numerical value for determining the shape of the slot in order to achieve the above object.
도 7에 도시된 바와 같이, 종래 모터의 효율은 82.5이며 압축기의 효율은 10.4이다. 이에 비하여 종래의 스테이터에 본 발명에 의한 로터를 결합한 모터 및 압축기(본 발명 1)에 있어서, 모터의 효율은 83.7이며 압축기의 효율은 10.85임을 알 수 있다. 따라서 본 발명 1에 의하면 본 발명의 목적을 달성할 수 있고 종래 모터 및 압축기에 비하여 매우 증진되고 현저한 효과를 갖는다고 할 수 있다. 아울러 본 발명에 의한 로터 및 스테이터를 결합한 모터 및 압축기(본 발명 2)도 마찬가지로 본 발명의 목적을 달성할 수 있음을 알 수 있다. 물론, 본 발명 2에 의하면 압축기 내에서의 오일 순환이 매우 원활하여 신뢰성 및 내구성이 증진된 모터 및 압축기를 제공할 수 있게 된다.As shown in Fig. 7, the efficiency of the conventional motor is 82.5 and the efficiency of the compressor is 10.4. In contrast, in the motor and the compressor (Invention 1) in which the rotor according to the present invention is coupled to the conventional stator, the efficiency of the motor is 83.7 and the efficiency of the compressor is 10.85. Therefore, according to the
또한, 도 3, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의하면 최고 자속 밀도가 1.78 T를 초과하지 않음을 알 수 있다. In addition, as shown in Figs. 3, 4 and 6, it can be seen that the maximum magnetic flux density does not exceed 1.78 T according to the present invention.
결국, 본 발명에 의하면 종래에 비하여 성능, 내구성 및 신뢰성이 매우 향상된 모터 및 압축기를 제공할 수 있다. As a result, according to the present invention, it is possible to provide a motor and a compressor having much improved performance, durability, and reliability as compared with the related art.
이하에서는 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 압축기에 대해서 상세히 설명한다. 여기서, 상기 압축기는 회전 압축기인 것이 바람직할 것이다.Hereinafter, a compressor according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 8. Here, it will be preferred that the compressor is a rotary compressor.
도 8에 도시된 바와 같이, 압축기는 밀폐형 용기에 의해 외관이 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 밀폐형 용기는 원통형 케이스(3), 상부 커버(4), 그리고 하 부 커버(5)로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 8, the compressor may be externally formed by a hermetic container, in which case the hermetic container may consist of a
상기 케이스(3)의 일측에는 냉매 입구(10)가 형성되어 있고, 상부 커버(4)의 중심 부위에는 냉매 출구(20)가 형성된다.A
상기 밀폐용기 내의 상부 또는 하부에 위치되는 전동기구부(200)는 전술한 모터들이 적용될 수 있다. 여기서, 상기 스테이터(1)는 상기 원통형 케이스(3)의 내벽에 고정된다.The above-described motors may be applied to the
상기 전동기구부(200)에 의한 동력으로 냉매를 압축하는 압축기구부(40)는 실린더(45), 베어링들(42, 43), 크랭크 샤프트(31), 그리고 롤링피스톤(36)을 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 실린더(45)는 냉매의 압축이 일어나는 공간을 형성하며, 상기 실린더의 상/하단면에 각각 장착되는 상부베어링(42) 및 하부 베어링(43)이 구비된다. 상기 베어링들은 크랭크 샤프트(31)를 회전 가능하게 지지함과 동시에 상기 실린더(45) 내부의 공간을 밀폐시키는 기능을 수행한다.Here, the
상기 크랭크 샤프트(31)는 상기 모터의 로터(12) 및 실린더(45)의 중심을 관통하되 상기 로터와 함께 회전될 수 있어 상기 전동기구부(100)에서 발생된 회전력을 압축기구부(40)에 전달할 수 있다. 한편 상기 크랭크 샤프트(31)의 하부에는 편심부(31a)가 형성되며, 상기 편심부의 외부에 씌워지도록 실린더의 내부에서 회전하면서 냉매를 압축하는 롤링피스톤(36)이 장착된다.The
여기서, 상기 롤링피스톤(36)의 무게 중심과 상기 크랭크 샤프트(31)의 회전 중심이 서로 중첩되지 않기 때문에, 상기 롤링피스톤이 압축기 내부에서 고속으로 회전할 때 동력 불평형 현상을 초래하여 압축기 진동의 주요 원인이 된다. 이런 문제를 해결하기 위하여 통상적으로 상기 로터의 상단부에 밸런스(6)를 설치하여 모멘트를 평형시킨다. 미설명된 도면 부호 2는 스테이터 코일이다.Here, since the center of gravity of the rolling
도 8에 도시된 바와 같이, 압축기의 많은 부분은 전동기구부(200), 즉 모터가 차지한다. 아울러, 상기 모터는 대부분의 금속으로 이루어지기 때문에 매우 무겁다. 따라서, 모터의 재료비를 줄이고 그 무게를 줄이는 것은 다른 가전 제품 등에 비해서 그 필요성이 매우 크다. As shown in FIG. 8, a large part of the compressor is occupied by the
이를 위해서, 모터가 구동되어 유체의 압축이 일어나는 압축기에 있어서, 상기 모터는 스테이터 코일이 권선되는 스테이터와 상기 스테이터의 내측에서 회전되는 로터를 포함하여 이루어진다.To this end, in a compressor in which a motor is driven to compress the fluid, the motor includes a stator in which a stator coil is wound and a rotor rotated inside the stator.
그리고, 상기 스테이터 코일은 메인 코일과 서브 코일을 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 메인 코일과 서브 코일 중 상기 스테이터의 적층 방향으로 최상부와 최하부에 위치되어 고정되는 엔드 코일을 포함하여 이루어진다. The stator coil includes a main coil and a sub coil. In addition, the main coil and the sub-coil comprises an end coil which is positioned and fixed to the top and bottom in the stacking direction of the stator.
여기서, 메인 코일은 알루미늄 재질로 형성되며 상기 스테이터의 평단면의 세로 중심축을 기준으로 좌부와 우부에 서로 다른 자극을 형성하도록 권선된다. 그리고 상기 서브 코일도 알루미늄 재질로 형성되며 상기 평단면의 가로 중심축을 기준으로 상부와 하부에 서로 다른 자극을 형성하도록 권선된다.Here, the main coil is formed of aluminum material and is wound to form different magnetic poles on the left and right sides with respect to the longitudinal center axis of the flat section of the stator. The sub-coil is also made of aluminum and is wound to form different magnetic poles on the upper and lower sides with respect to the horizontal center axis of the flat cross section.
이를 통해서 모터 및 압축기의 재료비 절감이 가능하여 경제적인 압축기를 제공하는 것이 가능하게 된다.Through this, it is possible to reduce the material cost of the motor and the compressor to provide an economical compressor.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이 원통형 케이스(3)의 높이를 H0, 스테이터의 적층 높이를 H 그리고 상기 케이스(3)의 내부에서 상기 스테이터의 최상단면이 위치되는 지점으로부터 상기 원통형 케이스의 최상단부까지의 거리를 d라 할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 8, the height of the
상기 압축기가 7100 내지 16300Btu의 냉동 능력을 갖는 압축기인 경우, 상기 d는 상기 h보다 큰 것이 바람직하다. 이는 모터의 상부의 공간을 적절히 확보하여 압축된 냉매가 원활히 토출되도록 하고자 함이다. 아울러, 오일의 순환이 적절하도록 하고자 함이다.When the compressor is a compressor having a refrigeration capacity of 7100 to 16300 Btu, the d is preferably greater than the h. This is to ensure a proper space of the upper portion of the motor so that the compressed refrigerant is smoothly discharged. In addition, the circulation of the oil is intended to be appropriate.
그리고, 보다 구체적으로 상기 거리 d에 대한 상기 높이 h의 비(h/d)는 0.69 내지 0.77인 것이 바람직하다. 상기 비를 더욱 키우는 것은 압축기가 과도하게 커지는 것을 의미하므로 일정한 한계가 있게 된다. 그리고, 토출되기 위한 압축 냉매가 일시 수용되는 공간이 너무 커지기 때문에 압축 효율에는 악영향을 줄 수 있게 된다.In more detail, it is preferable that the ratio h / d of the height h to the distance d is 0.69 to 0.77. Increasing the ratio further implies that the compressor becomes excessively large, so that there is a certain limit. In addition, since the space in which the compressed refrigerant to be discharged is temporarily accommodated becomes too large, the compression efficiency may be adversely affected.
또한, 상기 비를 더욱 낮추는 것에는 전술한 바와 같이 공간이 너무 작아지는 문제가 있어 압축 냉매가 원활히 토출되지 못하는 문제가 있다. 아울러, 이는 상대적으로 엔드 코일의 높이를 낮추는 것인데 엔드 코일의 손상될 우려가 있다. 왜냐하면 구리 재질과는 달리 알루미늄 재질은 연성이 상대적으로 낮고 찍힘과 꺽임에 취약하기 때문이다. 따라서 과도하게 엔드 코일에 압력을 가하여 엔드 코일의 높이를 낮춤으로 하여 엔드 코일의 손상될 우려가 있다. 그러므로 상기 비(h/d)는 0.69 내지 0.77인 것이 바람직하다. In addition, there is a problem that the space is too small as described above to further lower the ratio, so that the compressed refrigerant cannot be discharged smoothly. In addition, this is to lower the height of the end coil relatively, there is a risk of damage to the end coil. This is because, unlike copper, aluminum has a relatively low ductility and is vulnerable to stamping and bending. Therefore, excessive pressure is applied to the end coil to lower the height of the end coil, which may damage the end coil. Therefore, it is preferable that the ratio (h / d) is 0.69 to 0.77.
한편, 마찬가지로 상기 스테이터의 적층 높이(H)에 대한 상기 엔드 코일의 높이(h)의 비는 0.30 내지 0.35인 것이 바람직하다. 즉, 적층 높이에 대한 엔드 코일의 높이 비가 큰 경우, 압축기가 커져야 하는 문제가 있고 반대인 경우에는 엔드 코일이 손상될 수 있기 때문이다. 그리고 최적의 압축기 성능을 위해서는 상기 적층 높이는 압축기의 크기를 고려하여 높은 것이 바람직하기 때문이다.On the other hand, the ratio of the height h of the end coil to the stack height H of the stator is preferably 0.30 to 0.35. That is, if the height ratio of the end coil to the stack height is large, there is a problem that the compressor has to be large, and in the opposite case, the end coil may be damaged. The stack height is preferably high considering the size of the compressor for optimum compressor performance.
상기 엔드 코일의 손상을 방지하기 위하여 고려하여야 할 것은 엔드 코일의 높이뿐만 아니라 엔드 코일의 반경 방향 폭의 두께(t1)이다. 즉, 상기 두께를 키우는 것은 찍힘과 꺾임 등에 의한 엔드 코일의 손상 방지를 위해서는 바람직하나, 압축기가 커지고 냉매나 오일에 의해 오히려 엔드 코일의 손상이 발생될 수 있다. 따라서, 상기 엔드 코일의 반경 방향 폭을 고려할 때 우선 엔드 코일의 최대 외경이 스테이터의 최소 외경보다 작게 함이 바람직하다. In order to prevent damage of the end coil, not only the height of the end coil but also the thickness t1 of the radial width of the end coil. That is, increasing the thickness is preferable for preventing damage to the end coils due to immersion and bending, but damage to the end coils may occur due to the increase in the compressor and refrigerant or oil. Therefore, in consideration of the radial width of the end coil, it is preferable to first make the maximum outer diameter of the end coil smaller than the minimum outer diameter of the stator.
그리고, 엔드 코일의 최소 내경은 스테이터와 로터 사이의 에어갭과 안전 거리를 유지해야 한다. 따라서, 상기 엔드 코일의 높이에 대한 상기 엔드 코일의 반경 방향 폭의 두께의 비(t1/h)는 0.78 내지 0.93이 되도록 함이 바람직하다.In addition, the minimum inner diameter of the end coil should maintain a safety distance from the air gap between the stator and the rotor. Therefore, it is preferable that ratio (t1 / h) of the thickness of the radial width of the end coil to the height of the end coil is 0.78 to 0.93.
한편, 상기 모터의 스테이터 코일에 전원을 연결하기 위한 구성이 구비된다. 이하에서는 이에 대해서 상세히 설명한다.On the other hand, there is provided a configuration for connecting the power to the stator coil of the motor. This will be described in detail below.
도 8에 도시된 바와 같이, 스테이터 코일 중 상기 스테이터(1)의 적층 방향으로 상부와 하부에 위치되어 고정되는 엔드 코일(2)이 형성된다. 그리고 스테이터 코일과 전원의 연결을 위하여 인출되는 인출선(56)이 구비된다. 여기서, 상기 인출선의 일단은 상기 엔드 코일과 연결되고, 타단은 압축기에 구비되는 전원접속터미널(50)과 연결된다. 여기서, 상기 인출선(56)과 전속터미널(50) 사이에는 플러 그(55)가 개재될 수 있다. 따라서, 전원은 상기 인출선을 통해서 스테이터 코일에 연결된다. 도 9와 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.As shown in FIG. 8, end coils 2 which are positioned and fixed in the upper and lower portions of the stator coils in the stacking direction of the
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 회로도이다.9 is a circuit diagram of a compressor according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 전원에 대하여 메인 코일과 서브 코일은 서로 병렬로 연결된다. 여기서, 상기 메인 코일과 서브 코일이 스테이터에 권선되는 방법은 전술하였다.As shown, the main coil and the sub coil are connected in parallel to each other with respect to the power supply. Here, the method of winding the main coil and the sub coil to the stator has been described above.
상기 메인 코일과 서브 코일은 권선이 시작되는 시작단과 권선이 종료되는 종료단으로서, 두 개의 말단을 가질 수 있다. 즉, 메인 코일은 시작단(51)과 종료단(52)로서 두 개의 말단(51, 52)를 갖고, 갖은 방법으로 서브 코일은 두 개의 말단 (53, 54)를 가질 수 있다. 여기서, 상기 시작단과 말단 사이의 코일의 도선 재질은 알루미늄 재질이다. The main coil and the sub coil may have two ends as a start end where the winding starts and an end end where the winding ends. That is, the main coil has two ends 51, 52 as the start end 51 and the
상기 메인 코일의 시작단(51)과 서브 코일의 시작단(53)은 서로 결합되어 공통 접점(C)을 형성하고, 메인 코일의 종료단(52)와 서브 코일의 종료단(54)는 각각 메인 접점(M)과 서브 접점(S)을 형성한다. 그리고 상기 세 개의 접점은 플러그(55)와 연결되어 상기 전원접속터미널(50)에 연결된다. 이러한 연결을 통하여 전체적으로 도 9에 도시된 회로를 이루게 된다.The start end 51 of the main coil and the start end 53 of the sub coil are coupled to each other to form a common contact C, and the
여기서, 상기 접점들을 그대로 인출하여 플러그와 연결하여 상기 전원접속터미널(50)에 연결하는 것은 문제가 있다. 왜냐하면 전술한 바와 같이 알루미늄 재질의 특성상 강도와 연성 특징이 좋지 못하기 때문이다. 따라서 제조시 또는 사용시 접점이 떨어지거나 코일의 인출 부분이 단선되는 문제가 발생될 수 있다.Here, it is problematic to draw the contacts as they are and to connect the plugs to the
특히, 제조시 작업자들은 모터를 운반하는 경우 스테이터를 받쳐들지 않고, 인출 부분을 바로 잡고 운반하는 경우가 많다. 이 경우 상기 스테이터의 하중을 모두 알루미늄 재질의 코일에서 지탱하여야 하므로 단선될 여지가 많다. 아울러, 사용시 진동으로 인해 접점 부분의 손상 우려가 커지게 된다.In particular, during manufacturing, the workers often carry the motor without correcting the stator when carrying the motor. In this case, since the load of the stator must all support the coil made of aluminum, there is much room for disconnection. In addition, the risk of damage to the contact portion is increased due to vibration in use.
이를 위하여 본 발명의 실시예에서는 스테이터 코일을 인출하지 않고, 별도로 인출선(56)을 구비하여 상기 인출선에서 스테이터의 하중을 지탱하고, 진동을 흡수하도록 한다.To this end, the embodiment of the present invention does not draw out the stator coil, but has a
여기서, 상기 인출선은 도선 재료로 구리 재질을 사용하여 강도 및 연성 특성을 키우고, 아울러 피복을 통하여 강도 및 연성 특성을 더욱 보강할 수 있다. 그리고, 피복의 색을 달리하여 상기 접점들을 쉽게 구분할 수 있도록 형성할 수도 있다.Here, the lead wire can be used to increase the strength and ductility characteristics by using a copper material as a conductor material, and can further reinforce the strength and ductility characteristics through coating. In addition, the color of the coating may be changed to easily distinguish the contacts.
상기 인출선은 상기 스테이터 코일의 말단과 연결되는 결합부(60)를 형성한다. 여기서 상기 결합부는 상기 엔드 코일(2) 상에 고정됨이 바람직하다. 여기서, 고정 방법은 절연사(80) 또는 절연 재질의 합성 수지 필름 등을 통하여 이루어질 수 있다. 이를 통해서 상기 결합부에서 스테이터의 하중을 지탱하지 않게 된다.The leader line forms a coupling part 60 connected to the end of the stator coil. In this case, the coupling part is preferably fixed on the end coil (2). Here, the fixing method may be made through an insulating
아울러, 상기 결합부(60)는 상기 공통 접점의 형성을 위하여 공통 결합부(61), 상기 메인 접점의 형성을 위하여 메인 결합부(52), 그리고 상기 서브 접점의 형성을 위한 서브 결합부(63)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 결합부들은 스테이터 코일의 말단에 형성된다. In addition, the coupling part 60 includes a
따라서, 상기 인출선의 세 개의 선으로 이루어진 경우, 상기 공통 결합 부(61)는 상기 메인 코일의 시작단(51), 서브 코일의 시작단(53) 그리고 특정 인출선의 말단이 서로 결합되어 이루어진다. 여기서, 상기 특정 인출선의 타단은 상기 플러그(55)에 연결된다. Therefore, in the case of three wires of the leader line, the
또한, 상기 메인 결합부(62)는 상기 메인 코일의 종료단(52)와 다른 인출선의 말단이 서로 결합되어 이루어지고, 상기 서브 결합부(63)는 상기 서브 코일의 종료단(54)와 또 다른 인출선의 말단이 서로 결합되어 이루어진다. 이러한 인출선의 타단들은 각각 플러그(55)에 연결된다.In addition, the
상기 플러그는 세 개의 인출선과 연결되어 상기 전원접속터미널(50)과 결합되어 결국 도 9에 도시된 회로를 이루게 되는 것이다.The plug is connected to three lead wires and is coupled to the
여기서, 상기 결합부(60)는 스테이터 코일과 인출선의 연결, 즉 알루미늄 재질과 구리 재질간의 결합이 이루어져야 한다. 따라서, 일반적인 납땜을 통해서는 결합이 용이하지 않고, 결합되더라도 결합 강도가 저하될 수밖에 없다. 아울러 클램핑이나 선들을 꼬아 결합부를 형성하더라도 알루미늄 재질의 특성은 여전히 포함되어 있기 때문에 결합 강도가 저하될 수밖에 없다.In this case, the coupling part 60 should be a connection between the stator coil and the lead wire, that is, the coupling between the aluminum material and the copper material. Therefore, bonding is not easy through general soldering, but bonding strength is inevitably reduced. In addition, even if the coupling portion is formed by twisting the clamping or wires, the bonding strength is inevitably lowered because the properties of the aluminum material are still included.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 상기 결합부(60)는 먼저 에나멜 등과 같은 피복을 제거한 후 초음파 납땜으로 형성됨이 바람직하다. 즉, 초음파를 통하여 이종 재질을 용융시켜 결합부에 합금을 형성함으로써 매우 높은 결합 강도를 얻을 수 있게 된다. 도 10에는 스테이터 코일과 인출선의 심선들이 접촉된 형태로 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의상 도시된 것으로서 기계적 결합이 아닌 야금적 결합임이 바람직하다.In order to solve this problem, the coupling part 60 is preferably formed by ultrasonic brazing after removing the coating such as enamel. That is, it is possible to obtain a very high bond strength by melting the dissimilar materials through the ultrasonic wave to form an alloy in the joint portion. In FIG. 10, the stator coils and the lead wires of the leader line are shown in contact with each other. However, this is illustrated for convenience of description and is preferably a metallurgical bond rather than a mechanical bond.
아울러, 이러한 결합부(60)의 강도 보강뿐만 아니라 절연을 위하여 상기 결합부를 감싸며 열에 의해 수축되는 열수축 튜브(65)가 더 포함될 수 있다. 이러한 열수축 튜브는 상기 결합부를 감싸고, 열에 의해 수축되어 상기 결합부에 밀착되기 때문에 절연 및 강도 보강 성능을 더욱 높일 수 있게 된다. 따라서, 상기 결합부는 이러한 열수축 튜브를 더 포함한다고 할 수도 있다.In addition, a
한편, 상기 인출선(56)은 전술한 바와 같이 세 개의 서브 인출선으로 이루어질 수 있다. 즉, 각각 공통 접점, 메인 접점, 그리고 서브 접점을 갖도록 구비될 수 있다. 이 경우 각각의 인출선이 결합부들을 형성하는데, 결합부(6) 형성 후 이러한 서브 인출선들이 하나로 모아짐이 바람직하다. 즉, 상기 인출선에는 복수 개의 서브 인출선들이 하나로 모아지는 분기부(57)가 형성됨이 바람직하다.Meanwhile, the
이러한 분기부는 다음과 같은 기능을 수행한다. 먼저, 엔드 코일과 플러그 사이에 실질적으로 하나의 선만 형성되므로 인출선을 단순하게 형성할 수 있게 된다. 아울러, 이러한 분기부 또는 분기부의 인접 부분을 상기 엔드 코일(2)에 고정할 수 있게 된다. 이를 통하여 복수 개의 서브 코일에 골고루 스테이터 하중이 지탱되므로 어느 특정 스테이터 코일, 결합부, 그리고 서브 인출선에서 단선될 우려가 매우 적어지게 된다. 따라서 제조시 또는 사용시 불량을 최소화하여 제조비 절감 및 내구성 증진의 효과를 얻을 수 있게 된다. This branch performs the following functions. First, since only one line is substantially formed between the end coil and the plug, the leader line can be simply formed. In addition, it is possible to fix such a branch or an adjacent portion of the branch to the
아울러, 이러한 인출선은 다음과 같은 효과도 얻을 수 있게 한다.In addition, such a leader line can also achieve the following effects.
예를 들어, 메인 코일의 시작단(51)이 1번 슬롯 부근에 위치되는 경우 종료단(52)도 용이하게 1번 슬롯 부근으로 위치시킬 수 있다. 여기서, 권선이 18번 슬 롯 부근에서 종료되더라도 권선 방향을 따라서 선이 꺾임이 없기 때문이다. 마찬가지로, 서브 코일의 시작단(53)이 18번 슬롯 부근에 위치되는 경우 종료단(54)도 1번 슬롯 부근에 용이하게 위치시킬 수 있다.For example, when the start end 51 of the main coil is located near the first slot, the
그러나, 상기 서브 코일의 시작단(53)을 1번 슬롯 부근으로 위치시키기 위해서는 코일에 꺾임이 발생된다. 따라서 이러한 꺽임 부분에 인장력이 발생된다면 쉽게 단선될 우려가 있게 된다. However, in order to position the start end 53 of the sub coil near the
이러한 문제는 전술한 바와 같이 인출선을 이용하여 결합부를 형성함으로써 용이하게 해소할 수 있게 된다. 그리고, 전술한 인출선의 분기부(57)를 특정 슬롯 부근에 위치시킴으로써 스테이터 코일의 말단들을 서로 모을 필요도 없게 된다. 즉, 스테이터 코일의 말단을 모으는 것을 서브 인출선을 모으는 것으로 대체할 수 있게 된다. 물론, 이러한 서브 인출선은 미리 모아진 것으로 볼 수 있다.This problem can be easily solved by forming the coupling portion using the leader line as described above. Further, by positioning the
한편, 스테이터 코일의 말단을 서로 모으는 경우, 네 개의 말단이 메인 코일의 시작단인지 종료단인지, 그리고 서브 코일의 시작단인지 말단인지 혼동될 우려도 있다. 그러나 전술한 인출선을 사용함으로써 스테이터 코일의 말단을 모두 모을 필요가 없이 메인 코일과 서브 코일의 시작단만 모으면 되기 때문에 제조가 매우 용이하게 된다.On the other hand, when the ends of the stator coils are gathered together, there is a possibility that the four ends are confused with whether they are the start or end of the main coil and the start or end of the sub coil. However, by using the above-mentioned lead wires, it is not necessary to collect all the ends of the stator coils, so that only the starting ends of the main coils and the sub coils need to be collected.
도 1은 종래의 압축기를 도시한 단면도;1 is a cross-sectional view showing a conventional compressor;
도 2는 도 1의 로터와 스테이터 코일을 간략하게 도시한 개념도;FIG. 2 is a conceptual diagram schematically illustrating the rotor and stator coil of FIG. 1; FIG.
도 3은 도 2에 도시된 모터의 자속분포도;3 is a magnetic flux distribution diagram of the motor shown in FIG. 2;
도 4는 가상 원형 모터의 자속분포도4 is a magnetic flux distribution diagram of a virtual circular motor
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모터의 스테이터의 평단면도;5 is a plan sectional view of a stator of a motor according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모터의 자속분포도;6 is a magnetic flux distribution diagram of a motor according to an embodiment of the present invention;
도 7은 종래 압축기와 본 발명에 따른 압축기의 성능 비교표;7 is a performance comparison table of a conventional compressor and a compressor according to the present invention;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 단면도;8 is a sectional view of a compressor according to an embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 간략한 회로도; 그리고9 is a simplified circuit diagram of a compressor according to an embodiment of the present invention; And
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 모터의 사시도이다.10 is a perspective view of a motor according to an embodiment of the present invention.
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