KR20110058060A

KR20110058060A - 압축기

Info

Publication number: KR20110058060A
Application number: KR1020090114716A
Authority: KR
Inventors: 엄상준; 남혁
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2011-06-01
Also published as: KR101139086B1

Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 특히 회전부재 내부에 압축공간이 형성되어 최대의 효율을 성취하는 압축기에 관한 것이다.

본 발명인 컴팩트형 압축기는 냉매가 흡입 토출되는 밀폐용기, 밀폐용기 내에 고정되어, 집중권으로 권선된 스테이터와, 밀폐용기 내부로 길게 연장되는 축과, 축에 편심되도록 형성된 편심부를 포함하는 축 부재, 및 스테이터로부터의 회전 전자기장에 의해 축을 중심으로 회전하는 로터로 이루어진 모터부, 및 로터 내측에 위치하여 로터와 일체로 회전하면서 압축공간을 내부에 구비한 실린더와, 로터의 회전력을 전달받아 로터와 함께 회전하되 편심부를 중심으로 회전함으로써 로터와의 사이에 압축공간을 형성하는 롤러로 이루어진 압축부를 포함한다.

Description

압축기{COMPRESSOR}

일반적으로, 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축시켜 그 압력을 높여주는 기계장치로써, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.

이러한 압축기를 크게 분류하면, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더(Cylinder) 사이에 형성되는 압축공간에서 작동가스를 압축시키는 로터리식 압축기(Rotary compressor)와, 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 나눠진다.

왕복동식 압축기는 기계적인 효율이 우수한 반면, 이러한 왕복 운동은 심각한 진동과 소음 문제를 야기한다. 이러한 문제 때문에, 로터리식 압축기가 콤팩트하다는 특징과 우수한 진동 특성 때문에 발전되어 왔다.

로터리식 압축기는 밀폐용기 내에서 모터부와 압축기구부가 구동축에 장착되도록 구성되는데, 구동축의 편심부 주변에 위치하는 롤러가 원통 형상의 압축공간을 형성하는 실린더 내에 위치하고, 적어도 하나의 베인이 롤러와 압축공간 사이에 연장되어 압축공간을 흡입영역과 압축영역으로 구획하고, 롤러는 압축공간 내에서 편심되어 위치하게 된다. 일반적으로 베인은 실린더의 요홈부에 스프링에 의해 지지되어 롤러의 면을 가압하도록 구성되고 이러한 베인에 의해 압축공간은 전술한 바와 같이 흡입영역과 압축영역으로 구획된다. 구동축의 회전에 따라 흡입영역이 점진적으로 커지면서 냉매나 작동유체를 흡입영역으로 흡입함과 동시에 압축영역이 점진적으로 작아지면서 그 안의 냉매나 작동유체를 압축하게 된다.

이러한 종래의 로터리식 압축기에서는 모터부와 압축기구부가 상하로 적층되기 때문에 불가피하게 전체적으로 압축기의 높이가 커지는 문제점이 있다. 또한, 종래의 로터리식 압축기에서는 모터부와 압축기구부의 중량이 서로 다르기 때문에 관성력의 차이가 발생될 뿐 아니라 구동축을 중심으로 상하측에 불가피하게 불균형의 문제점이 발생된다. 따라서, 모터부와 압축기구부의 불균형을 보상하기 위하여 상대적으로 중량이 작은 쪽에 중량 부재를 부가할 수 있지만, 이것은 회전체에 추가적인 부하를 가하는 결과를 초래하여 구동 효율 및 압축 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 또한, 종래의 로터리식 압축기에서 압축기구부에서 구동축에 편심부가 형성되기 때문에 구동축이 회전됨에 따라 편심부가 함께 회전되면서 편심부 밖에 있는 롤러를 구동시키게 되는데, 결과적으로 압축기구부에서 구동축과 편심부의 편심 회전에 따른 진동이 불가피하게 발생하는 문제점이 있다. 또한, 종래의 로터리식 압축기에서 구동축의 편심부가 회전하면서 롤러가 고정되어 있는 실린더(stationary cylinder) 내면과 계속적으로 미끄럼 접촉(sliding contact)하고, 역시 롤러가 고정되어 있는 베인의 끝단면과 계속적으로 미끄럼 접촉하기 때문에 이렇게 미끄럼 접촉하는 구성요소들 사이에는 높은 상대 속도가 존재함에 따라 마찰 손실이 발생하고, 이는 압축기의 효율 저하로 이어지며, 나아가 미끄럼 접촉하는 베인과 롤러 사이의 접촉면에서 냉매 누설 가능성도 상존하여 기구적인 신뢰성도 떨어지게 된다.

종래의 로터리 압축기는 고정되어 있는 실린더의 내부에서 구동축이 회전하는 구성을 갖는 반면, 일본공개특허공보 62-284985호와, 64-100291호에서는, 축선 방향으로 흡입포트를 갖는 샤프트와, 샤프트보다 큰 직경으로 편심되어 상기 샤프트의 흡입포트와 연통되는 포트를 반경 방향으로 갖는 피스톤부가 일체로 형성된 고정축; 출목 가능하게 설치되는 베인; 상기 베인을 수용한 채로 회전 가능한 로터; 토출 포트를 갖는 상부 베어링; 하부 베어링; 외경과 내경의 차이보다 높이가 더 큰 중공원통 형상이며, 하부 베어링에 고정되는 영구자석; 영구자석의 외주에 회전되지 않는 코일;을 포함하되, 상부 베어링과 로터와 하부 베어링을 차례로 연결하여 회전 가능하게 구성함으로써, 로터, 상부 베어링 및 하부 베어링과 피스톤부 사이의 공간을 베인이 둘러싸면서 용적이 변화되는 회전식 압축기를 개시하고 있다.

다르게는, 미국특허공개공보 7,217,110호에도 고정축과 편심부가 일체로 형성되고, 편심부에 회전 가능하게 위치하는 롤러의 외면과 회전하는 로터의 내면 사이에 압축공간이 형성되는 로터리 압축기를 개시하고 있다. 여기서, 로터의 회전력은 로터와 일체로 회전하는 로터의 상하부판에 고정된 베인을 통해 롤러에 전달되는 구성을 갖고, 밀폐용기 내부의 압력과 압축공간 내부의 압력차를 이용하여, 고정축의 중심에 형성된 길이방향의 유로를 통해 작동유체와 윤활유를 압축공간 내부로 도입하고 있다.

그러나, 이들 종래 기술에 따른 압축기에서, 압축기의 효율을 최대화시키기 위한 압축기 내부에 장착되는 모터의 구조적인 특징에 대한 사항을 기재하고 있지 않는다. 즉, 모터의 내부에 압축기가 형성됨으로써, 고정자, 회전자 부분의 폭이 좁아져서 자기 포화도가 상승하게 되어, 동일 토크를 발생시키기 위해서는 더 높은 전류가 필요하게 되어, 모터의 효율에 악영향을 미치는 문제점이 있다.

본 발명은 회전부재 내부에 압축 공간이 형성되는 압축기에서, 포화도 를 균일하게 유지하여 최대 효율을 성취하도록 하는 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 압축기의 구조적인 특징에서, 자기적 특징이 우수하도록 하는 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 압축기 내부에 장착된 모터의 자속 손실을 만회하여, 토크, 코깅 토크 등의 특성을 향상시키는 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 압축부는 로터로부터 롤러로 회전력을 전달하고 압축공간으로 냉매가 흡입되는 흡입포켓과 냉매가 압축 및 토출되는 압축포켓으로 구획하는 베인을 구비 하는 것이 바람직하다.

또한, 로터의 내경(L1)과 외경(L2)이 1.3≤L2/L1≤1.6인 것이 바람직하다.

또한, 로터와 스테이터 간의 이격 간격이 주기적으로 변화되는 것이 바람직하다.

또한, 로터의 외주면에는 제1곡면부와, 제1곡면부보다 로터의 중심에 근접하는 제2곡면부가 방사상으로 연속하여 형성된 것이 바람직하다.

또한, 로터에 영구자석이 삽입되는 삽입공간들이 연결부에 의해 서로 이격되어 일정하게 형성되고, 연결부는 제1곡면부보다 제2곡면부에 더 근접하여 형성된 것이 바람직하다.

또한, 제1곡면부와 로터의 중심에 의해 형성되는 영역은 제2곡면부와 로터의 중심에 의해 형성되는 영역보다 자성이 큰 것이 바람직하다.

또한, 로터에 영구자석이 삽입되는 삽입공간들이 서로 이격되어 일정하게 형성되고, 각 삽입공간에는 서로 이격되어 한 쌍의 영구자석이 삽입 장착되며, 한 쌍의 영구 자석은 스테이터 방향으로 서로 180°미만의 각도를 이루면서 장착되는 것이 바람직하다.

또한, 삽입공간의 양단부가 로터의 중심에 대하여 이루는 각도는 한 쌍의 영구 자석이 이루는 각도보다 작은 것이 바람직하다.

또한, 로터에 영구자석이 삽입되는 삽입공간들이 서로 이격되어 일정하게 형성되고, 각 삽입공간에는 서로 이격되어 한 쌍의 영구자석이 삽입 장착되며, 삽입공간의 양단부에는 로터와 영구자석을 이격시키는 공극부가 형성된 것이 바람직하 다.

또한, 공극부는 원주 방향을 따라 삽입공간의 중심축으로 일정 길이만큼 연장된 연장 공간을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 연장 공간과, 영구자석 사이에는 돌기부가 형성된 것이 바람직하다.

또한, 스테이터는 코일이 권선되는 직선형 티스부와, 티스부의 단부에 형성된 극부로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 스테이터는 코일이 권선되는 티스부와, 티스부의 단부에 형성된 극부로 이루어지며, 로터를 향하는 극부의 면은 곡면부와, 곡면부의 양측에 형성된 한 쌍의 평면부로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 본 발명인 컴팩트형 압축기는 냉매가 흡입 토출되는 밀폐용기, 밀폐용기 내에 고정된 스테이터와, 밀폐용기 내부로 길게 연장되는 축과, 축에 편심되도록 형성된 편심부를 포함하는 축 부재, 및 스테이터로부터의 회전 전자기장에 의해 축을 중심으로 회전하는 로터로 이루어진 모터부, 및 로터 내측에 위치하여 로터와 일체로 회전하면서 압축공간을 내부에 구비한 실린더와, 로터의 회전력을 전달받아 로터와 함께 회전하되 편심부를 중심으로 회전함으로써 로터와의 사이에 압축공간을 형성하는 롤러로 이루어진 압축부를 포함한다.

본 발명은 회전부재 내부에 압축 공간이 형성되는 압축기에서, 집중권 권선 방식으로 토크를 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 모터의 직경과, 내경을 최적화하여, 전류, 효율, 절손 및 동손의 최적의 성능을 나타내도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 자기 포화도를 균일하게 유지하여 최대 효율을 성취하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 압축기의 구조적인 특징에서, 자기적 특징이 우수하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 압축기 내부에 장착된 모터의 자속 손실을 만회하여, 토크, 코깅 토크 등의 특성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 스테이터의 극부의 형상에 의해, 코깅 토크를 개선하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 영구자석의 배치 각도, 슬롯수를 최적화하여, 자성 영역과 비자성 영역 간의 비율을 조절하여, 로터 내부에 형성된 압축공간에서의 압축 효율을 향상시키는 효과가 있다.

이하에서, 본 발명은 실시예들과 도면들을 통하여 상세하게 기재된다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 압축기의 일예가 도시된 측단면 사시도, 분해 사시도 및 측단면도이다.

본 발명에 따른 압축기의 일예는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 밀폐용기(110)와, 밀폐용기(110) 내에 고정된 스테이터(120)와, 스테이터(120)로부터의 회전 전자기장에 의해 스테이터(120) 내측에서 회전 가능하게 설치되어 냉매를 압축시키는 회전부재(130)와, 회전부재(130)가 외주면에 매달리도록 설치되는 동시에 고정축(141)의 상하단이 밀폐용기(110)에 움직이지 않도록 고정된 고정부재(140)를 포함한다. 이때, 전기적인 작용을 통하여 동력을 제공하는 전동기구부는 스테이터(120)을 비롯한 회전부재(130)의 로터(131)를 포함하고, 기구적인 작용을 통하여 냉매를 압축시키는 압축기구부는 회전부재(130)를 비롯한 고정부재(140)를 포함한다. 따라서, 전동기구부와 압축기구부가 반경 방향으로 설치함으로써, 전체적인 압축기 높이를 낮출 수 있다.

밀폐용기(110)는 원통형의 몸통부(111)와, 몸통부(111) 상/하부에 결합된 상/하부 쉘(112,113)과, 밀폐용기(110)를 다른 제품에 체결 고정시키기 위하여 하부 쉘(113) 바닥면에 반경 방향으로 구비된 장착부(114)로 이루어지되, 그 내부에는 회전부재(130)와 고정부재(140)를 윤활시키는 오일이 적정 높이까지 저장될 수 있다. 상부 쉘(112)의 소정 위치에는 냉매가 흡입될 수 있는 흡입관(115)이 구비되고, 상부 쉘(112)의 중심에는 냉매가 토출되는 토출관(미도시)의 일례로 직접 고정축(141)이 노출되도록 구비되되, 밀폐용기(110)의 내부가 압축된 냉매로 충진되는지 혹은 압축되기 전의 냉매로 충진되는지에 따라서 고압식 또는 저압식으로 결정되며, 이에 따라 흡입관 및 토출관이 바뀔 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는 저압식으로 구성되고, 토출관인 고정축(141)이 밀폐용기(110) 외부로 돌출되도록 구비된다. 하지만, 고정축(141)이 밀폐용기(110) 외부로 과도하게 돌출된 필요는 없으며, 적당한 고정구조를 밀폐용기(110) 외부에 설치하여 외부의 냉매관과 연결하 도록 하는 것이 바람직하다. 추가로, 상부 쉘(112)에는 스테이터(120)로 전원을 공급하는 터미널(116)이 구비된다.

스테이터(120)는 코어와, 코어에 집중 권선된 코일로 이루어지고, 밀폐용기(110)의 몸통부(111) 내측에 열박음으로 고정된다. 기존의 BLDC 모터에 채용된 코어는 원주를 따라 9개의 슬롯을 가지는 반면, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 스테이터(120)의 직경이 상대적으로 커져서 BLDC 모터의 코어가 원주를 따라 12개의 슬롯 또는 15개의 슬롯을 가지도록 구성된다. 코어의 슬롯이 많을수록 코일의 권선수도 많아지기 때문에 기존과 같은 스테이터(120)의 전자기력을 발생시키기 위해서, 코어의 높이가 낮아지더라도 무방할 것이다.

회전부재(130)는 실린더형 로터(131,132)와, 롤러(133)와, 베인(134)과, 부시(135) 또는, 상부 베어링 커버(136) 및 머플러(137)와, 하부 베어링 커버(138)로 이루어진다. 실린더형 로터(131,132)는 스테이터(120)로부터 회전 전자기장에 의해 회전하도록 축 방향으로 복수개의 영구자석이 구비된 로터(131)와, 로터(131) 내측에 위치하여 로터(131)와 일체로 회전하면서 압축공간을 내부에 구비한 실린더(132)로 이루어지되, 로터(131)와 실린더(132)가 별도로 구성되어 형합될 수도 있지만, 분말 소결체 또는 철편이 적층된 적층체 등의 형태로 일체로 구성될 수도 있다. 롤러(133)는 원통 형상으로 하기에서 설명될 고정부재(140)의 편심부(142) 외주면에 회전 가능하게 장착되고, 이를 위하여 롤러(133)와 편심부(142) 사이에는 윤활 구조가 적용되는 것이 바람직하다. 베인(134)은 롤러(133)의 외주면에 반경 방향으로 확장되도록 일체로 구비되고, 실린더형 로터(131,132) 또는 실린더(132) 의 내주면에 구비된 베인 장착구(132H)에 끼워지도록 설치된다. 부시(135)는 실린더형 로터(131,132)의 베인 장착구(132H)에 끼워진 베인(134)의 단부 양측면을 지지하도록 설치된다. 물론, 베인(134)이 실린더형 로터(131,132)의 베인 장착구(132H) 및 부시(135) 사이에서 원활하게 움직이도록 하기 위하여 윤활 구조가 적용된다.

상부 베어링 커버(136) 및 머플러(137)와 하부 베어링 커버(138)는 축방향에서 실린더형 로터(131,132)에 결합되는데, 실린더형 로터(131,132)와 롤러(133) 및 베인(134) 사이에 압축공간을 형성하고, 고정부재(140)와 맞닿는 부분에서 저널 베어링 또는 트러스트 베어링 접촉하도록 설치된다. 상부 베어링 커버(136)의 상면에는 머플러(137)와 사이의 공간에 흡입챔버(136a)와 토출챔버(136b)가 구획되도록 형성되는데, 흡입챔버(136a)는 상부 베어링 커버(136) 및 머플러(137)에 각각 구비된 흡입구(미도시,137a)와 연통되고, 토출챔버(136b)는 상부 베어링 커버(136a)에 구비된 토출구(미도시) 및 상부 베어링 커버(136) 중심에 상향 돌출된 축부에 구비된 토출안내유로(미도시)와 연통된다. 물론, 상부 베어링 커버(137)에 구비된 흡입구 및 토출구에는 흡입밸브 또는 토출밸브가 구비될 수 있으며, 상부 베어링 커버(137)에 구비된 흡입구 및 토출구는 베인(134)에 의해 나눠질 수 있도록 베인(134)의 양측에 구비되는 것이 바람직하다. 상부 베어링 커버(136) 및 머플러(137)는 실린더형 로터(131,132)의 상면에 결합되고, 하부 베어링 커버(137)는 실린더형 로터(131,132)의 하면에서 결합되는데, 실린더형 로터(131,132)에 일종의 장볼트 등과 같은 체결부재에 의해 한꺼번에 체결된다.

고정부재(140)는 원기둥 형상으로 구비된 고정축(141)과, 고정축(141)의 원기둥에 비해 큰 직경을 갖는 원기둥 형상을 가지도록 고정축(141)의 모든 반경 방향으로 고정축(141)으로부터 돌출됨과 동시에 고정축(141)에 편심되게 형성된 편심부(142)로 이루어진다. 고정축(141)의 하부에는 밀폐용기(110)에 저장된 오일이 공급될 수 있는 오일공급유로(141A)가 형성되는 반면, 고정축(141)의 상부에는 고압의 냉매가 토출될 수 있는 냉매토출유로(141B)가 형성되고, 오일공급유로(141A)와 냉매토출유로(141B)는 격리되도록 형성됨에 따라 오일이 냉매와 함께 빠져나가는 것을 방지할 수 있다. 편심부(142)는 고정축(141)의 모든 반경 방향에 대해서 확장되도록 형성되는데, 편심부(142)의 상/하면이 상부 및 하부 베어링 커버(136,138)와 맞닿으면서 트러스트 면으로 작용하기 때문에 편심부(142)의 상/하면에는 윤활유의 공급유로가 형성되는 것이 바람직하고, 편심부(142)의 외주면에 롤러(133)가 회전 가능하도록 맞닿도록 설치되기 때문에 편심부(142)의 내측에는 외주면까지 연장된 윤활유의 공급유로가 형성되는 것이 바람직하다.

그 외에도, 고정축(141)을 밀폐용기(110)에 고정시키기 위하여 상부 및 하부 축받이(150,160)가 구비된다. 상부 축받이(150)는 고정축(141)의 상부가 끼워진 다음, 용접 등에 의해 밀폐용기(110)의 상부 쉘(112)에 고정되는 반면, 하부 축받이(160)는 고정축(141)의 하부가 끼워진 다음, 밀폐용기(110)의 몸통부(111) 측면에 열박음 또는 3점 용접 등으로 고정된다. 상부 축받이(150)가 하부 축받이(160)에 비해 반경 방향으로 작게 형성되는데, 이는 상부 쉘(112)에 구비되는 흡입관(115) 또는 터미널(116)과 간섭을 방지하기 위함이다. 이러한 상부 및 하부 축받 이(150,160)는 프레스 가공에 의해 제조되지만, 롤러(133) 및 베인(134), 부시(135), 상부 및 하부 베어링 커버(136,138), 고정축(141) 및 편심부(142) 등은 모두 주철로 주조한 다음, 연삭 및 추가 기계 가공에 의해 제조된다.

도 4는 본 발명에 따른 압축기의 베인 장착구조가 도시된 평면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 압축기에서 압축기구부의 운전사이클이 도시된 평면도이다.

베인(134)의 장착구조를 도 4를 참조하여 살펴보면, 실린더형 로터(131,132)의 내주면에 반경 방향으로 길게 형성되는 동시에 축방향으로 관통된 베인 장착구(132H)가 구비되고, 베인 장착구(132H)에 한 쌍의 부시(135)가 끼워진 다음, 롤러(133)의 외주면에 일체로 구비된 베인(134)이 부시들(135) 사이에 끼워지게 된다. 이때, 실린더형 로터(131,132)와 롤러(133) 사이에 압축공간이 구비되는데, 압축공간이 베인(134)에 의해 흡입포켓(S)과 압축포켓(D)으로 나뉘어진다. 상기에서 설명한 상부 베어링 커버(136 : 도 2에 도시)의 흡입구 및 흡입챔버(136a : 도 2에 도시)는 흡입포켓(S)과 연통되도록 위치하고, 상부 베어링 커버(136 : 도 2에 도시)의 토출구 및 토출챔버(136b : 도 2에 도시)는 압축포켓(D)과 연통되도록 위치하되, 사체적을 줄이기 위하여 베인(134)과 근접하게 위치하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 본 발명의 압축기에서 롤러(133)와 일체로 제작된 베인(134)이 부시들(135) 사이에 슬라이딩 이동 가능하게 조립되는 것은 기존의 로터리 압축기에서 롤러 또는 실린더와 별도로 제작된 베인이 스프링에 의해 지지됨에 따라 발생하는 미끄럼 접촉에 의한 마찰 손실을 없앨 수 있고, 흡입포켓(S)과 압축포켓(D) 사이에 냉매 누설을 저감시킬 수 있다.

따라서, 실린더형 로터(131,132)가 스테이터(120 : 도 1에 도시)와의 회전 자계에 의해 회전력을 받으면, 실린더형 로터(131,132)가 회전한다. 베인(134)이 실린더형 로터(131,132)의 베인 장착구(132H)에 끼워진 상태에서 실린더형 로터(131,132)의 회전력을 롤러(133)에 전달하게 되는데, 이 때 양자의 회전에 따라 베인(134)이 부시(135) 사이에서 왕복 직선 운동하게 된다. 즉, 실린더형 로터(131,132)의 내주면은 롤러(133)의 외주면에 서로 대응하는 부분을 갖게 되는데, 이렇게 서로 대응하는 부분들은 실린더형 로터(131,132)와, 롤러(133)가 1회전할 때마다 접촉했다가 서로 멀어지는 과정을 반복하면서 흡입포켓(S)이 점진적으로 커지면서 냉매나 작동유체를 흡입포켓(S)으로 흡입함과 동시에 압축포켓(D)이 점진적으로 작아지면서 그 안의 냉매나 작동유체를 압축시킨 다음, 토출시킨다.

압축기구부의 흡입, 압축, 토출되는 과정을 살펴보면, 도 5에 도시된 바와 같이 실린더형 로터(131,132)와 롤러(133)가 회전하면서 (a), (b), (c), (d)로 상대적인 위치가 변하게 되는 1싸이클을 보여준다. 보다 상세하게, 실린더형 로터(131,132) 및 롤러(133)가 (a)에 위치하면, 흡입포켓(S)으로 냉매나 작동유체가 흡입되고, 흡입포켓(S)과 베인(134)으로 구획되는 토출되는 압축포켓(D)에서는 압축이 일어난다. 실린더형 로터(131,132) 및 롤러(133)가 회전하면서 (b)에 도착할 때에도, 흡입포켓(S)이 늘어나는 동시에 압축포켓(D)이 줄어들면서, 흡입포켓(S)으로 냉매나 작동유체가 흡입되고, 압축포켓(D)에서 압축이 계속 일어난다. 실린더형 로터(131,132) 및 롤러(133)가 회전하면서 (c)에 도착하면, 흡입포켓(S)으로 계속 흡입되고, 압축포켓(D)에서 냉매나 작동유체의 압력이 설정된 압력이상이 되는 경 우에 냉매나 작동유체는 상부 베어링 커버(136 : 도 2에 도시)의 토출구 및 토출밸브를 통해 토출하게 된다. (d)에서는 냉매나 작동유체의 흡입과 토출이 거의 끝나게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 압축기의 베인 일체형 롤러의 일예가 도시된 사시도이다.

베인 일체형 롤러(133,134)는 도 6에 도시된 바와 같이 원통형상의 롤러(133)와, 롤러(133)의 외주면에 반경 방향으로 연장된 베인(134)으로 이루어지되, 주철로 주조한 다음, 연삭 및 추가 기계 가공에 의해 제조된다. 상기에서 설명한 바와 같이, 롤러(133)가 편심부(142 : 도 2에 도시) 외주면에 회전 가능하게 장착되기 위하여 롤러(133)의 내경은 편심부(142 : 도 2에 도시)의 외경과 약 20 ~ 30㎛ 정도의 공차를 가지도록 형성되고, 편심부(142 : 도 2에 도시)의 외주면 또는 롤러(133)의 내주면에 윤활유의 공급유로가 구비되기 때문에 롤러(133)와 편심부(142 : 도 2에 도시) 사이에 미끄럼 접촉에 의한 손실이 거의 발생되지 않는다. 물론, 롤러(133)와 베인(134)이 일체로 형성되기 때문에 기존의 로터리 압축기에서 베인이 실린더에 탄성 지지되는 동시에 롤러에 미끄럼 접촉하는 것에 비해 미끄럼 손실을 없앨 수 있어 작동 효율을 높일 수 있고, 흡입포켓(S : 도 4에 도시)과 압축포켓(D : 도 4에 도시)의 냉매가 롤러(133)와 베인(134) 사이를 통하여 섞이는 것이 방지할 수 있다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 압축기의 실린더형 로터의 다양한 실시예가 도시된 사시도이다.

실린더형 로터(131,132)의 제1실시예는 도 7a에 도시된 바와 같이 서로 다른 재질로 제작될 수 있도록 로터(131) 및 실린더(132)가 별도로 구성되고, 로터(131)와 실린더(132)가 일체로 회전 가능하도록 로터(131)의 내주면에 실린더(132)의 외주면이 형합된다. 로터(131)는 철편이 축방향으로 적층되고, 이런 적층체에서 스테이터(120 : 도 2에 도시)와 마주보도록 형성된 복수개의 홀에 영구자석(미도시)이 삽입되도록 형성된다. 실린더(132)는 롤러(133 : 도 2에 도시)와의 사이에 압축공간을 형성하도록 형성된다. 로터(131)와 실린더(132)가 형합되기 위하여, 로터(131)의 내주면에는 복수개의 결합용 홈(131a)이 구비되고, 로터(131)의 결합용 홈들(131a)과 형합되도록 실린더(132)의 외주면에는 돌출된 복수개의 결합용 돌기(132a)가 구비된다. 물론, 실린더(132)는 반경 방향의 두께가 일정한 원통 형상으로 형성되는데, 결합용 돌기들(132a)이 형성된 부분은 그 반경 방향의 두께가 더 두껍게 형성된다. 따라서, 실린더(132) 내주면에 구비되는 베인 장착구(132H)는 보다 공간 활용이 용이하도록 실린더(132)의 결합용 돌기(132a) 중 하나에 대응하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 로터(131)와 실린더(132)가 별도로 구성되기 때문에 상부 베어링 커버(136) 및 머플러(137)가 로터(131) 및 실린더(132) 중 하나에 볼트 체결되고, 하부 베어링 커버(138)가 다른 하나에 볼트 체결되는 것이 보다 안정적으로 고정시킬 수 있다. 따라서, 상부 베어링 커버(136 : 도 2에 도시) 및 머플러(137 : 도 2에 도시)와 하부 베어링 커버(138 : 도 2에 도시)의 체결을 위하여 로터(131) 및 실린더(132)에는 원주 방향으로 일정 간격을 두고 복수개의 볼트홀(131h,132h)이 구비되는 것이 바람직하다. 물론, 로터(131)와 실린 더(132)가 별도로 구성되더라도 일체로 회전하기 때문에 상부 베어링 커버(136 : 도 2에 도시) 및 머플러(137 : 도 2에 도시)와 하부 베어링 커버(138)가 모두 실린더(132)에만 볼트 체결될 수도 있다.

실린더형 로터의 제1실시예에서는, 로터(131)의 결합용 홈들(131a)은 서로 반대 방향에 위치하도록 두 개가 구비되고, 실린더(132)의 결합용 돌기(132a)도 마찬가지로 서로 반대 방향에 위치하도록 두 개가 구비되고, 그 중에 하나에 대응하는 위치에 베인 장착구(132H)가 구비된다. 또한, 상부 베어링 커버(136) 및 머플러(137)와 하부 베어링 커버(138)가 별도로 로터(131) 및 실린더(132)에 체결되도록 하기 위하여, 로터(131) 및 실린더(132)에는 각각 원주 방향으로 일정 간격을 두고 네 개의 볼트홀(131h,132h)이 구비된다.

실린더형 로터의 제2실시예는 도 7b에 도시된 바와 같이 분말 소결에 의해 일체로 형성되고, 이런 분말 소결체에서 스테이터(120 : 도 2에 도시)와 마주보도록 형성된 복수개의 홀에 영구자석이 삽입되도록 형성된다. 물론, 영구자석들이 구비된 외주면 부분을 로터부, 로터부 내측에 구비된 내주면 부분을 실린더부로 볼 수 있다. 또한, 실린더형 로터(231)의 내주면에는 베인 장착구(231H)가 구비되고, 실린더형 로터(231)에는 상부 베어링 커버(136 : 도 2에 도시) 및 머플러(137 : 도 2에 도시)와 하부 베어링 커버(138 : 도 2에 도시)가 볼트 체결될 수 있도록 원주 방향으로 일정 간격을 두고 복수개의 볼트홀(231h)이 구비된다. 물론, 실린더형 로터(231)는 분말 소결에 의해 제작되기 때문에 영구자석들이 장착되는 홀들, 베인 장착구(231H), 볼트홀들(231h)은 분말 소결 시에 형성되도록 제작된다.

실린더형 로터의 제3실시예는 도 7c에 도시된 바와 같이 철편이 축방향으로 적층되고, 이런 적층체에서 스테이터(120 : 도 2에 도시)와 마주보도록 형성된 복수개의 홀에 영구자석이 삽입되도록 형성된다. 물론, 영구자석들이 구비된 외주면 부분을 로터부, 로터부 내측에 구비된 내주면 부분을 실린더부로 볼 수 있다. 또한, 실린더형 로터(331)의 내주면에는 베인 장착구(331H)가 구비되고, 실린더형 로터(331)에는 상부 베어링 커버(136 : 도 2에 도시) 및 머플러(137 : 도 2에 도시)와 하부 베어링 커버(138 : 도 2에 도시)가 볼트 체결될 수 있도록 원주 방향으로 일정 간격을 두고 복수개의 볼트홀(331h)이 구비된다. 물론, 실린더형 로터(331)는 철편들의 적층에 의해 제작되기 때문에 영구자석들이 장착되는 홀들, 베인 장착구(331H), 볼트홀들(331h)은 각각의 철편에 구비되고, 이러한 철편들이 축방향으로 적층됨에 따라 축방향으로 관통된 일련의 홀들, 베인 장착구(331H), 볼트홀들(331h)이 형성된다.

도 8a 내지 8c는 본 발명에 따른 압축기에 장착된 모터의 부분 단면도이다. 모터는 스테이터(120)와, 로터(400)(또는 실린더형 로터)로 이루어진다. 다만, 로터(400) 내부는 상술된 실린더 등이 적용될 수 있기에, 도시가 생략된다.

스테이터(120)는 베이스부(120a)와, 베이스부(120b)의 내측에 일정 간격으로 형성되어, 코일이 권선되는 복수의 티스부(121)와, 티스부(121)의 단부에 형성되어 코일의 위치를 고정하게 되는 극부(122)(또는 폴슈)로 이루어진다. 스테이터(120)에 권선되는 코일은 집중권 방식으로 권선되는 것이 바람직하다.

스테이터(120)는 12개의 슬롯으로 이루어지며, 티스부(121)는 직선형태를 지 니며, 이러한 직선형태 부분에 권선이 이루어지도록 한다. 스테이터(120)의 외주면(120c)은 밀폐용기(110)의 내면에 고정 장착되며, 외주면(120c)에는 홈(120d)이 형성되어, 가스 또는 오일이 유통되도록 할 수 있다.

로터(400)는 상술된 로터에 대응될 수도 있으며, 도 8a 내지 8c에 도시된 바와 같이, 실린더(미도시)의 결합용 돌기(미도시)가 삽입 고정될 수 있는 결합용 홈(400a)과, 스테이터(120)를 향하되, 스테이터(120)와의 간격이 주기적으로 변경되도록 된 외주면(400b)과, 실린더에 접하는 내주면(400c)를 구비하는 본체를 포함한다. 이 본체에는 한 쌍의 영구자석(480)이 삽입되도록 형성된 복수 개의 삽입공간(410)과, 볼트홀들(431H)이 구비된다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 결합용 홈(400a)은 로터(400) 내의 자기 흐름을 균일하게 하기 위해, 서로 이격되도록 장착된 한 쌍의 영구자석들(480) 사이에 대응하여 위치되도록, 또는 삽입 공간(410)의 중간에 대응하여 위치되도록 형성되는 것이 바람직하다.

도 8b에 도시된 바와 같이, 삽입 공간(410)은 로터(400)의 중심으로부터 직격(D2)와, 로터(400)의 외경(D1) 사이에, 일정한 간격으로 위치되며, 본 실시예에서는 8극으로 이루어진다.

또한, 로터(400)의 외주면(400b)과, 스테이터(120) 내주면(또는 극부(122)) 사이의 간격은 G1과, G2 만큼 주기적으로 이격되도록 된다. 즉, 외주면(400b)는 외주면(400d)에 비하여 스테이터(120)의 내주면에 더 근접하게 형성된다. 이러한 간격(G1), (G2)는 서로 상이한 값에 해당되며, 이러한 상이한 이격 간격에 의해, 코 깅 토크를 현저하게 감소시킬 수 있다.

도 8b 및 8c에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 영구 자석(480)은 간격(G)만큼 이격되어 삽입 공간(410)에 삽입 장착되며, 이러한 장착을 위해, 삽입 공간의 내측면(410a)에는 복수의 고정돌기(412, 414)가 형성된다. 삽입 공간(410)의 외측면(410b)과, 그에 대응하는 내측면(410a)은 영구자석(480)의 모양에 대응하여 형성된다. 이웃하는 삽입 공간(410) 사이에는 연결부(430)의 두께만큼 일정하게 이격된다. 연결부(430)를 향하는 삽입 공간(410)의 단부에는 영구자석(480)이 장착되지 않는 일정한 공간(A1)(즉, 공극부)이 형성되며, 이 공극부(A1)는 내측면(410a)에서 연장되는 연장부(410c)와, 곡선부(410c)에 연결되며 외측면(410b)에 연장되는 직선부(416)로 이루어진다. 이웃하는 한 쌍의 연장부(410c)가 연결부(430)의 측면에 해당된다. 공극부(A1)는 삽입공간(410)의 양단부에 형성되어 로터(400)와 영구자석(480)을 일정 간격 이격시키게 된다.

또한, 볼트홀들(431H)는 동일한 삽입 공간(410)에 삽입된 한 쌍의 영구자석(480)의 사이에 대응하거나, 삽입공간(410)의 중간에 대응하여 형성된다.

도 8b에 도시된 바와 같이, 극부(122)가 스테이터(120)(또는 로터(400))의 중심에 대하여 이루고 있는 각도(θt)는 동일한 삽입공간(410) 내에 삽입 장착된 한 쌍의 영구자석(480)이 스테이터(120)(또는 로터(400))의 중심에 대하여 이루고 있는 각도(θm)보다 작게 형성된다. 또한, 다른 삽입공간(410)에 각각 삽입 장착되는, 이웃하는 영구자석(480)이 스테이터(120)(또는 로터(400))의 중심에 대하여 이루고 있는 각도(θe)는 전체적으로 비자성 영역에 해당되며, 각도(θm)는 전체적으 로 자성 영역에 해당되며, 각도(θm)가 각도(θe)보다 크게 형성하여 강한 자성이 형성되도록 한다. 또한, 각도(θt)는 각도(θe)보다 크게 되어, 비자성 영역에 대응되는 스테이터(120)의 극부(122)의 영역이 작게 형성되도록 한다.

도 9a 내지 9d는 본 발명에 따른 압축기에 적용가능한 모터의 다양한 실시예들의 부분 단면도이다.

도 9a의 모터에 포함된 스테이터(220)는 곡선형태의 티스부(221)와, 티스부(221)의 단부에 형성된 극부(222)를 구비하고, 도 9b의 모터에 포함된 스테이터(320)는 직선형태의 티스부(321)와, 티스부(321)의 단부에 형성된 극부(322)를 구비한다.

아울러, 도 9a 내지 9d에서, 동일한 삽입공간에 삽입 장착된 한 쌍의 영구자석들은 스테이터를 향하여 서로 이루는 각도가 180°이하의 각도를 이루게 배치된다. 특히, 도 9a의 삽입공간(510)에 장착된 영구 자석(480)이 이루는 각도(θ3)는 도 9b의 영구 자석(480)이 이루는 각도(θ5)보다 작은 각도를 이룬다. 이에 따라, 영구자석(480)이 스테이터(220)의 중심에 대하여 이루는 각도(θ4)는 영구자석(480)이 스테이터(320)의 중심에 대하여 이루는 각도(θ6)에 비하여 작게 된다. 즉, 자성 영역이 도 9b에서는 도 9a보다 넓어지게 되며, 아울러 슬롯수도 증가하게 된다. 도 9a 내지 도 9d의 모터는 표 1과 같으며, 도 9c와 9d는 도 9a와 동일한 스테이터(220)에 적용된 예들이다. 또한, 도 9c와 9d는 도 9b와 동일한 스테이터(320) 및 영구자석 간의 각도가 적용될 수도 있다.

	도 9a	도 9c	도 9d	도 9b
극수	8
슬롯 수	12			15
스테이터의 외경	121.7mm
로터의 외경	86.0mm
스택의 길이	30.0mm

또한, 도 9a 및 9b의 로터(700, 800)의 외주면은 원형 형태를 이루고 있으나, 도 9c와 9d는 서로 상이한 곡률을 지닌 곡선부가 방사상 형태로 연속적으로 연결된 형태이다.

도 9c의 로터(900)의 외주면은 제1곡선부(900a)와, 로터(900)의 중심에 제1곡선부(900a)보다 더 근접하는 제2곡선부(900b)가 순차적이면서도 연속적으로 연결된 방사상 형태이다. 특히, 제2곡선부(900b)는 그 중심에서, 두 개의 곡면이 만나는 뾰족한 형태로 이룬다. 예를 들면, 제1곡선부(900a)와, 제2곡선부(900b)는 1/cos의 형태를 지닐 수 있다.

또한, 도 9d의 로터(1000)의 외주면은 제1곡선부(1000a)와, 로터(1000)의 중심에 제1곡선부(1000a)보다 더 근접하는 제2곡선부(1000b)가 순차적이면서도 연속적으로 연결된 방사상 형태이다. 특히, 제2곡선부(1000b)는 부드러운 곡면 형태를 지니고 있다.

제1곡선부(900a), (1000a)를 포함하는 영역은 자성 영역에 해당하며, 제2곡선부(900b), (1000b)를 포함하는 영역은 비자성 영역에 해당된다.

표 2는 도 9a 내지 9d의 성능 평가 지수를 나타낸다.

	도 9a	도 9b	도 9c	도 9d
평균 토크(Nm)	1.75	1.73	1.77	1.74
코깅 토크(피크-피크)(Nm)	0.55	5.9×10^-3	0.37	0.22
토크의 맥동율(%)	42.2	2.29	28.7	18.0

도 9a와 9b의 성능을 비교하면, 코깅 토크가 현저하게 감소되며, 토크의 맥동율도 현저하게 감소된다. 이러한 성능 차이는 슬롯의 개수의 영향, 또는 직선형 티스부의 영향, 또는 영구자석들이 이루는 각도의 영향으로 판단된다.

도 9a와 9b 및 9c의 성능을 비교하면, 외주면의 형태에 따라 코깅 토크가 현저하게 감소되고 있으며, 맥동율로 감소됨이 확인된다. 즉, 로터와 스테이터 간의 주기적인 간격 변화가 영향을 미친다.

도 9b와 9c의 성능을 비교하면, 외주면의 형태가 뾰족한 형태보다는 부드러운 곡면 형태에서 코깅 토크가 감소되며, 토크의 맥동율도 감소된다.

표 3은 도 9c 및 도 9d의 로터를 도 9b의 스테이터(320)에 적용한 예들의 성능들이다.

	도 9b	도 9c의 로터의 다른 예	도 9d의 로터의 다른 예
평균 토크(Nm)	1.73	1.72	1.70
코깅 토크(피크-피크)(Nm)	5.9×10^-3	1.8×10^-3	8.3×10^-4
토크의 맥동율(%)	2.29	1.17	0.59

표 3에서 기재된 바와 같이, 도 9b의 성능보다, 도 9c의 다른 예가 보다 나은 성능을 나타내며, 도 9c의 다른 예보다 도 9d의 다른 예가 보다 나은 성능을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 외주면의 형태와, 슬롯의 개수, 또는 직선형 티스부, 또는 영구자석들이 이루는 각도가 성능면에서 서로 상승시키는 것이 확인된다.

도 10a 내지 10c는 로터의 외경(L2)와 내경(L1) 간의 비율에 따른 성능 그래프들이다. 본 발명에 따른 압축기의 로터 내경(L1)은 압축공간이 로터 내경에 존재해야 하므로, 로터 내경(L1)은 일반적인 로터리 컴프레서용 영구자석형 동기 전동기보다 크게 된다. 이로 인해서 모터의 스테이터, 로터의 요크 폭은 좁아지게 되고, 이로 인해 전기강판의 포화도가 상승하여 동일 토크를 만족하기 위해서 전류의 크기가 상승하게 되어 효율이 감소하는 결과가 나타나게 된다.

그래서, 로터 내경(L1)인 압축공간의 크기가 정해진 상태에서 로터의 외경(L2)의 적절한 비율은 압축기 또는 모터의 고효율 설계에 지배적인 영향을 미친다.

L2/L1의 비율을 1.2~1.8까지 변화 시키면서 전류, 동손, 철손, 효율의 변화를 살펴본다. 도 10a는 전류의 변화를 나타내며, 도 10b는 효율의 변화를 나타내며, 도 10c는 동손과 철손의 변화를 나타낸다.

도 10a 내지 10c에 도시된 바와 같이, L2/L1의 비율이 1.2일때는 로터의

포화도가 증가하여 동일 토크를 확보 하기 위해서 인가전류의 크기가 커지게 되어 효율이 낮은 결과를 나타낸다.

L2/L1의 비율이 1.3~1.6일때는 전류의 크기는 줄어들어 동손의 크기는 감소하지만 고정자의 포화도가 점점 증가하여 철손이 증가하는 현상이 나타났다. 이로 인해 L2/L1의 비율이 1.3~1.6까지 일 때는 효율의 크기가 최고인 것을 100이라고 할때 최소효율이 0.5%안에 들어오게 된다.

L2/L1의 비율이 1.6이상부터는 고정자의 포화도가 많이 증가하여 인가전류 증가에 따른 동손이 점점 증가하여 효율이 하락하게 된다.

따라서 회전자 내경(L1)과 회전자 외경(L2)의 비율을 1.2~1.6까지 변화시킬 때 최대효율 대비 효율 감소폭이 0.5%이내 범위를 L2/L1의 비율로 정의하며 그 범위는 1.3≤L2/L1≤1.6이어야 한다.

도 11a 내지 11c는 로터의 외경(L2)와 내경(L1) 간의 비율에 따른 자기 포화도들이다. 적색 부분이 높고, 청색 부분이 낮은 포화도를 나타내는 것이다.

도 11a에 도시된 바와 같이, L2/L1=1.3일때 로터 및 스테이터의 포화도 분포로서, 로터의 포화도가 많이 증가된 것을 알 수 있다.

도 11b에 도시된 바와 같이, L2/L1=1.5일때 로터 및 스테이터의 포화도 분포로서, 로터의 포화도가 고르게 분포되어 있는 것을 알 수 있다.

도 11c에 도시된 바와 같이, L2/L1=1.8일때 로터 및 스테이터의 포화도 분포로서, 스테이터의 포화도가 많이 증가된 것을 알 수 있다.

도 12는 로터의 다른 실시예이다. 로터(1000)는 삽입공간(1110) 내에 서로 이격되어 삽입 장착된 한 쌍의 영구자석(480)을 포함한다. 서로 이웃하는 삽입공간(1110)은 연결부(1130)를 사이에 두고 위치되며, 연결부(1130)에 인접하여, 공극부(A1)가 형성되며, 이 공극부(A1)은 원주 방향을 따라 삽입공간(1110)의 중심축으로 일정 길이만큼 연장된 연장공간(A2)가 형성된다. 이러한 연장공간(A2)에 의해, 동일 전류당 토크가 증가된다. 또한, 연결부(1130)는 모터의 토크 리플을 감소시키게 된다. 연장공간(A2)과, 영구자석(480) 사이에는 돌기부(1111)가 형성되어, 영구자석(480)을 지지하며, 연장공간(A2)의 형태를 형성한다.

도 12의 공극부(A1)를 포함하는 삽입공간(1110)이 로터(1100)의 중심에 대하여 이루는 각도는 동일 삽입공간(1110) 내의 한 쌍의 영구자석(480)의 단부들과 로터(1100)의 중심이 이루는 각도보다 크게 형성된다.

도 13은 스테이터의 다른 실시예이다. 스테이터(320a)는 직선형태의 티스부(321a)와, 티스부(321a)의 단부에 형성된 극부(322a)를 포함한다. 특히, 극부(322a)는 로터를 향하는 그 중심부에 곡면부(Fr)와, 곡면부(Fr)의 양측에 형성된 한 쌍의 평면부(Fp)로 이루어진다. 이러한 극부(322a)의 형상으로, 모터의 코깅 토크를 상당히 개선하게 된다. 도 13의 실시예는 상술된 다른 모터에 적용될 수 있다.

이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 예로 들어 상세하게 설명하였다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 압축기의 일예가 도시된 측단면 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 압축기의 일예가 도시된 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 압축기의 일예가 도시된 측단면도.

도 4는 본 발명에 따른 압축기의 베인 장착구조가 도시된 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 압축기에서 압축기구부의 운전사이클이 도시된 평면도.

도 6은 본 발명에 따른 압축기의 베인 일체형 롤러의 일예가 도시된 사시도.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 압축기의 실린더형 로터의 다양한 실시예가 도시된 사시도.

도 8a 내지 8c는 본 발명에 따른 압축기에 장착된 모터의 부분 단면도.

도 9a 내지 9d는 본 발명에 따른 압축기에 적용가능한 모터의 다양한 실시예들의 부분 단면도.

도 10a 내지 10c는 로터의 외경(L2)와 내경(L1) 간의 비율에 따른 성능 그래프들.

도 11a 내지 11c는 로터의 외경(L2)와 내경(L1) 간의 비율에 따른 자기 포화도들.

도 12는 로터의 다른 실시예이다.

도 13은 스테이터의 다른 실시예이다.

Claims

냉매가 흡입 토출되는 밀폐용기;

밀폐용기 내에 고정되어, 집중권으로 권선된 스테이터와, 밀폐용기 내부로 길게 연장되는 축과, 축에 편심되도록 형성된 편심부를 포함하는 축 부재, 및 스테이터로부터의 회전 전자기장에 의해 축을 중심으로 회전하는 로터로 이루어진 모터부; 및

로터 내측에 위치하여 로터와 일체로 회전하면서 압축공간을 내부에 구비한 실린더와, 로터의 회전력을 전달받아 로터와 함께 회전하되 편심부를 중심으로 회전함으로써 로터와의 사이에 압축공간을 형성하는 롤러로 이루어진 압축부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제1항에 있어서, 압축부는 로터로부터 롤러로 회전력을 전달하고 압축공간으로 냉매가 흡입되는 흡입포켓과 냉매가 압축 및 토출되는 압축포켓으로 구획하는 베인을 구비하는 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제1항에 있어서, 로터의 내경(L1)과 외경(L2)이 1.3≤L2/L1≤1.6인 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제1항에 있어서, 로터와 스테이터 간의 이격 간격이 주기적으로 변화되는 것 을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제1항에 있어서, 로터의 외주면에는 제1곡면부와, 제1곡면부보다 로터의 중심에 근접하는 제2곡면부가 방사상으로 연속하여 형성된 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제1항 또는 제5항에 있어서, 로터에 영구자석이 삽입되는 삽입공간들이 연결부에 의해 서로 이격되어 일정하게 형성되고, 연결부는 제1곡면부보다 제2곡면부에 더 근접하여 형성된 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제6항에 있어서, 제1곡면부와 로터의 중심에 의해 형성되는 영역은 제2곡면부와 로터의 중심에 의해 형성되는 영역보다 자성이 큰 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제1항에 있어서, 로터에 영구자석이 삽입되는 삽입공간들이 서로 이격되어 일정하게 형성되고, 각 삽입공간에는 서로 이격되어 한 쌍의 영구자석이 삽입 장착되며, 한 쌍의 영구 자석은 스테이터 방향으로 서로 180°미만의 각도를 이루면서 장착되는 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제8항에 있어서, 삽입공간의 양단부가 로터의 중심에 대하여 이루는 각도는 한 쌍의 영구 자석이 이루는 각도보다 작은 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제1항에 있어서, 로터에 영구자석이 삽입되는 삽입공간들이 서로 이격되어 일정하게 형성되고, 각 삽입공간에는 서로 이격되어 한 쌍의 영구자석이 삽입 장착되며, 삽입공간의 양단부에는 로터와 영구자석을 이격시키는 공극부가형성된 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제10항에 있어서, 공극부는 원주 방향을 따라 삽입공간의 중심축으로 일정 길이만큼 연장된 연장 공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제11항에 있어서, 연장 공간과, 영구자석 사이에는 돌기부가 형성된 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제1항 또는 제4항에 있어서, 스테이터는 코일이 권선되는 직선형 티스부와, 티스부의 단부에 형성된 극부로 이루어진 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제1항 또는 제4항에 있어서, 스테이터는 코일이 권선되는 티스부와, 티스부의 단부에 형성된 극부로 이루어지며, 로터를 향하는 극부의 면은 곡면부와, 곡면부의 양측에 형성된 한 쌍의 평면부로 이루어진 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
냉매가 흡입 토출되는 밀폐용기;

밀폐용기 내에 고정된 스테이터와, 밀폐용기 내부로 길게 연장되는 축과, 축에 편심되도록 형성된 편심부를 포함하는 축 부재, 및 스테이터로부터의 회전 전자기장에 의해 축을 중심으로 회전하는 로터로 이루어진 모터부; 및

로터 내측에 위치하여 로터와 일체로 회전하면서 압축공간을 내부에 구비한 실린더와, 로터의 회전력을 전달받아 로터와 함께 회전하되 편심부를 중심으로 회전함으로써 로터와의 사이에 압축공간을 형성하는 롤러로 이루어진 압축부를 포함하고,

로터에 형성된 적어도 하나 이상의 결합용 홈과 형합되도록 실린더에 외주면에는 돌출 형성된 적어도 하나 이상의 결합용 돌기가 구비되는 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제15항에 있어서, 로터에 영구자석이 삽입되는 삽입공간들이 서로 이격되어 일정하게 형성되고, 각 삽입공간에는 서로 이격되어 한 쌍의 영구자석이 삽입 장착된 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제16항에 있어서, 결합용 홈은 동일한 삽입공간에 장착된 한 쌍의 영구자석의 사이를 향하여 형성된 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제15항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 있어서, 로터의 내경(L1)과 외경(L2)이 1.3≤L2/L1≤1.6인 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제15항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 있어서, 로터는 자성부와 비자성부가 방사상으로 연속하여 형성된 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.
제19항에 있어서, 자성부의 중심 외면은 비자성부의 중심 외면보다 스테이터에 근접한 것을 특징으로 하는 컴팩트형 압축기.