KR20110072323A - 전동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 압축기에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 압축기(1)에는 냉매의 압축이 이루어지는 하우징(10)을 포함한다. 상기 하우징(10)의 내부에는 모터가(12)가 설치되는 모터실(10')과 인버터조립체(30)가 설치되는 인버터실(14)이 형성된다. 상기 모터실(10')과 인버터실(14)은 구획벽(16)에 의해 구획된다. 상기 하우징(10)의 일측에는 냉매가 유입되는 흡입포트(11)가 형성된다. 상기 구획벽(16)에는 냉각핀(20)이 다수개 구비된다. 상기 냉각핀(20)은 상기 구획벽(16)과 일체로 형성되는 것으로, 원호 형상으로 형성된다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 하우징(10)의 흡입포트(11)로부터 유입된 냉매가 인버터실(14)과 모터실(10')을 구획하는 구획벽(16)에 원호형상으로 형성된 냉각핀(20)을 따라 흡입포트(11)와 반대되는 위치까지 이동하면서, 인버터실(14)에 설치된 인버터조립체(30) 및 모터실(10')에 설치된 모터(12)를 골고루 냉각시키게 되므로, 인버터조립체(30) 및 모터(12)를 효율적으로 냉각시킬 수 있는 이점이 있다.

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Description

전동식 압축기{Electronic compressor}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터의 회전속도를 조절하는 인버터의 냉각을 원활하게 하는 전동식 압축기에 관한 것이다.

전동식 압축기는 별도의 모터를 사용하여 압축기를 구동하는 방식이다. 모터는 전동식 압축기의 인버터에 의해 그 회전속도가 조절된다. 전동식 압축기는 별도의 모터를 사용하기 때문에 압축기의 냉각이 필요하다. 일반적으로 전동식 압축기의 냉각은 압축에 쓰이는 냉매를 압축기의 모터가 설치된 부분으로 흐르도록 하여 열을 흡수하도록 하는 방식으로 수행하였다.

전동식 압축기에 구비된 인버터 역시 압축기의 가동중에 별도의 냉각이 필요하다. 인버터에는 작동시 열이 발생되는 발열소자들이 다수개 사용된다. 이러한 발열소자들은 내구성이 약하기 때문에 직접 냉매가 흐르도록 하여 냉각을 수행하는 것이 어렵다.

따라서, 압축기의 흡입측 벽면에 인버터를 설치하여 열을 흡입측 벽면에 전달하고 냉매가 흡입측 벽을 냉각하는 방식으로 냉각을 수행하는 것이 시도되었고, 이러한 시도는 일본등록특허 제3976512호에 개시되어 있다.

이 종래의 기술에 의한 전동식 압축기에 의하면, 압축기는 모터가 설치되는 중간하우징과 중간하우징의 양측에 각각 설치되는 토출하우징 및 흡입하우징을 포함한다. 흡입하우징에는 축방향과 직교한 방향으로 칸막이벽이 형성되고, 칸막이벽에는 열핀이 돌출되게 형성된다. 그리고 칸막이벽보다 좌측의 흡입하우징 측벽에 냉매의 흡입을 위한 흡입포트가 형성되고, 칸막이벽보다 우측의 폐쇄 구획 내에 모터의 구동을 제어하는 구동회로(인버터에 해당함)가 설치된다. 중간하우징과 흡입하우징 사이에는 압축을 위한 구동력을 전달하는 모터가 설치되고, 토출하우징에는 냉매의 압축을 수행하는 고정스크롤 및 가동스크롤이 구비된다.

전동식압축기의 내부에서의 냉매흐름을 살펴보면, 먼저 흡입하우징의 흡입포트를 통해 냉매가 유입된다. 유입된 냉매는 흡입하우징을 지나면서 구동회로에서 발생한 열을 흡수하게 된다. 구동회로의 열을 흡수한 냉매는 중간하우징을 거치면서 흡입하우징과 중간하우징 사이에 설치된 모터를 냉각시킨다. 모터를 냉각시킨 냉매는 다시 토출하우징으로 유입되고, 토출하우징의 고정스크롤 및 가동스크롤에 의해 압축되어 외부로 토출된다.

하지만, 이와 같은 구성을 가지는 종래 기술에 의한 전동식 압축기에는 다음과 같은 문제점이 있다.

모터 및 인버터의 냉각은 흡입포트로부터 유입되는 냉매에 의해 냉각되는데, 흡입 냉매의 유동이 전체적으로 균일하게 미치지 못할 경우, 냉각효율이 저하되는 문제점이 있다. 또한 흡입되는 냉매의 온도가 높은 경우, 인버터 냉각 효율이 급격히 저하되는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 칸막이벽에는 방열을 위한 다수개의 열핀이 형성된다. 하지만 열핀 사이로 냉매가 이동하면서 열핀에 부딪쳐 유동저항이 발생할 수 있다. 이와 같이, 냉매가 원활하게 이동하지 못하게 되면 압축기의 효율이 저하될 수 있는 문제점도 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인버터 및 모터의 냉각 효율을 높이는 것이다.

본 발명의 목적은 인버터 및 모터를 냉각시키기 위한 냉매의 유동저항을 최소화하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 내부에 형성되는 구획벽에 의해 구획되어 모터실 및 인버터실이 형성되고, 일측에 내부로 냉매가 유입되는 흡입포트가 상기 모터실과 연통되게 형성되는 하우징과; 상기 모터실에 설치되고, 냉매의 압축을 위한 구동력을 제공하는 모터; 그리고 상기 인버터실 내에 설치되어, 상기 모터의 회전을 제어하는 인버터조립체를 포함하여 구성되는 전동식 압축기에 있어서; 상기 구획벽에는 상기 흡입포트로부터 상기 흡입포트와 반대되는 위치까지 배열되는 다수개의 냉각핀이 상기 모터를 향해 돌출되게 형성된다.

상기 구획벽의 중앙부분에는 상기 모터를 향해 지지보스가 돌출되게 형성되고, 상기 지지보스에는 상기 모터를 지지하는 지지플레이트가 상기 구획벽으로부터 이격된 위치에 설치되며, 상기 구획벽으로부터 상기 냉각핀이 돌출된 높이는 상기 구획벽으로부터 상기 지지플레이트까지의 높이보다 낮게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 냉각핀은 다수개의 원호형상으로 형성되고, 서로 인접한 냉각핀과의 사이에는 간격이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 냉각핀은 상기 지지보스를 중심으로 50°이내의 길이를 가지는 것이 바람직하다.

상기 냉각핀은 상기 지지보스를 중심으로 방사상으로 복수열로 배열되는 것이 바람직하다.

상기 냉각핀은 다수개의 막대 형상으로 형성된다.

본 발명에 의하면, 하우징의 흡입포트로부터 유입된 냉매가 인버터실과 모터실을 구획하는 구획벽에 원호형상으로 형성된 냉각핀을 따라 흡입포트와 반대되는 위치까지 이동하면서, 인버터실에 설치된 인버터조립체 및 모터실에 설치된 모터를 골고루 냉각시키게 되므로, 인버터조립체 및 모터를 효율적으로 냉각시킬 수 있게 되어 압축기의 냉각효율이 높아지는 효과가 있다.

그리고 본 발명에서 하우징의 인버터실과 모터실을 구획하는 구획벽에 형성된 냉각핀은 원호 형상으로 형성되어, 흡입포트로 부터 유입된 냉매의 유동을 안내하므로, 냉매의 유동저항이 최소화 되어 압축기의 효율이 향상되는 효과도 있다.

이하 본 발명에 의한 전동식 압축기의 바람직한 실시예의 구성을 도면을 참고하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 의한 전동식 압축기의 바람직한 실시예의 요부 구성이 단면도로 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명 실시예의 구성이 사시도로 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명 실시예의 요부 구성이 사시도로 도시되어 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 압축기(1)는 냉매가 외부로부터 흡입되는 하우징(10)과 냉매의 압축이 이루어지는 상대 하우징을 포함한다. 상기 하우징(10)의 내부에는 모터실(10')이 형성된다. 상기 모터실(10')에는 상기 압축기(1)의 구동원인 모터(12)가 설치되는 부분이다. 상기 하우징(10)의 일측에는 흡입포트(11)가 관통되게 형성된다. 상기 흡입포트(11)로 유입된 냉매는 상기 모터실(10')을 지나 냉매를 압축하기 위한 상대하우징의 압축실로 이동된다.

상기 모터(12)는 고정자(12a)와 회전자(12b)로 구성된다. 상기 고정자(12a)는 대략 그 중앙이 관통된 원통형상으로 박판형태의 코어편이 다수개 적층되어 만들어진다. 상기 고정자(12a)에는 코일이 권선된다. 상기 고정자(12a)에 권선된 코일에 전류가 흐르면, 상기 고정자(12a)에는 자기장이 형성된다.

상기 고정자(12a)의 내부에는 회전자(12b)가 결합된다. 상기 회전자(12b)는 대략 원통형상으로, 다수개의 코어편이 적층되어 형성된다. 상기 고정자(12a)의 코일에 전류가 흐르면 자기장이 발생하게 되어 상기 회전자(12b)가 회전하게 된다.

상기 하우징(10)의 내면과 상기 모터(12) 사이에는 냉각유로(13)가 형성된다. 상기 흡입포트(11)로부터 유입된 냉매가 상대하우징의 압축실로 유입되도록 하는 통로 역할을 한다. 이때, 냉매가 상기 냉각유로(13)를 통과하면서 모터(12) 및 상기 하우징(10)의 내주면을 냉각시킨다.

상기 하우징(10)의 내부에는 인버터실(14)이 형성된다. 좀 더 정확하게는 상 기 인버터실(14)은 도 1을 기준으로 상기 모터실(10')의 하방에 형성된다. 상기 인버터실(14)은 상기 압축기(1)의 회전을 제어하는 인버터조립체(30)가 설치되는 공간이다.

상기 모터실(10')과 인버터실(14)은 상기 하우징(10)과 일체로 형성되는 구획벽(16)에 의해 두 공간으로 나누어진다. 상기 구획벽(16)은 축방향과 직교한 방향으로 상기 모터실(10')과 인버터실(14)을 구획한다.

상기 구획벽(16)의 중앙부분에는 지지보스(17)가 형성된다. 상기 지지보스(17)는 원통 형상으로, 내부에 회전축(50)의 일단부가 삽입된다. 상기 지지보스(17)는 상기 구획벽(16)으로부터 축 방향으로 연장되어 형성된다.

상기 구획벽(16)과 인접한 위치의 상기 지지보스(17)에는 연통공(17')이 형성된다. 상기 연통공(17')은 상기 모터실(10')과 상기 지지보스(17)의 내부가 연통되도록 형성된다. 상기 흡입포트(18')로부터 유입된 냉매는 상기 연통공(17')을 통과하여 상기 지지보스(17)의 내부로 들어가 회전축(50) 및 상기 회전축(50)을 지지하는 베어링(B)을 냉각시킨다.

상기 지지보스(17)에는 상기 고정자(12a)를 지지하기 위한 지지플레이트(18)가 설치된다. 상기 지지플레이트(18)는 상기 구획벽(16)으로부터 소정간격 이격된 위치에 구비된다. 상기 지지플레이트(18)는 대략 원판 형상으로 형성된다.

상기 구획벽(16)에는 다수 개의 보강리브(19)가 형성된다. 상기 보강리브(19)는 상기 구획벽(16)을 보강하기 위한 부분이다. 상기 보강리브(19)는 상기 구획벽(16)으로부터 돌출되어 형성된다. 상기 보강리브(19)는 상기 지지보스(17)를 중심으로 방사상으로 형성된다. 본 실시예에서 상기 보강리브(19)는 세 개가 형성된다.

상기 구획벽(16)에는 냉각핀(cooling fin)(20)이 다수개가 구비된다. 상기 냉각핀(20)은 상기 구획벽(16)으로부터 상기 모터(12)를 향해 소정 높이로 돌출되게 형성된다. 상기 냉각핀(20)은 상기 구획벽(16)과 일체로 형성되는 것으로, 본 실시예에서는 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 대략 원호 형상으로 형성된다. 이는 냉매의 유동저항을 최소화 하기 위함이다. 이를 위해 상기 냉각핀(20)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 지지보스(17)를 중심으로 50°이내의 길이를 가지는 것이 바람직하다. 상기 냉각핀(20)의 길이가 상기 지지보스(17)를 중심으로 50°이내의 길이보다 클 경우 냉매가 상기 냉각핀(20)에 부딪치면서 냉매의 유동저항이 커질 수 있기 때문이다.

상기 냉각핀(20)은 상기 흡입포트(11)로부터 상기 흡입포트(11)와 반대되는 위치까지 원호 형상으로 배열된다. 상기 냉각핀(20)은 상기 흡입포트(11)로부터 유입되는 냉매의 온도가 상기 인버터실(14)에 골고루 전해지고, 상기 하우징(10)의 내주면에 냉매가 원활하게 이동하도록 냉매의 이동을 안내하는 역할을 한다. 즉, 상기 흡입포트(11)로부터 유입되는 냉매는 상기 냉각핀(20)을 따라 유동되므로, 상기 흡입포트(11)와 반대되는 위치에도 냉매가 원활하게 이동된다.

상기 냉각핀(20)은 상기 지지보스(17)를 중심으로 방사상으로 복수열로 배열된다. 상기 냉각핀(20)은 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 서로 인접하는 냉각핀(20)와의 사이에는 간격(g)이 형성된다. 따라서, 상기 하우징(10)의 내주면과 인접한 위치에 형성된 상기 냉각핀(20)을 따라 이동하는 냉매가 상기 하우징(10)의 내주면을 원활하게 냉각시킬 수 있고, 상기 지지보스(17)와 인접한 위치에 형성된 상기 냉각핀(20)을 따라 냉매가 연통공(17')을 통과하여 회전축(50)을 냉각시킬 수 있다.

상기 냉각핀(20)이 돌출된 높이(h)는 상기 구획벽(16)으로부터 상기 모터(12)의 고정자(12a)를 지지하는 지지플레이트(18)까지의 높이(H)보다 낮게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 흡입포트(11)로부터 유입된 냉매가 상기 냉각유로(13)를 통해 원활하게 빠져나가도록 하기 위한 것이다.

한편, 상기 인버터실(14)의 내부에는 인버터조립체(30)가 설치된다. 상기 인버터조립체(30)는 직류전력을 교류전력으로 변환 하는 인버터(31)와, 상기 인버터(31)를 냉각시키는 냉각판(33)으로 크게 구성된다. 상기 인버터(31)는 상기 모터(12)와 전기적으로 연결되어 상기 모터(12)의 회전속도를 제어한다. 상기 모터(12)의 회전속도가 제어됨에 의해 냉매의 압축량에 제어되어 차량의 실내를 원하는 온도로 일정하게 유지된다.

상기 냉각판(33)은 상기 구획벽(16)과 접촉되도록 설치된다. 상기 냉각판(33)은 상기 구획벽(16)으로 전달된 저온이 전달되어, 상기 인버터(31)를 냉각시키게 된다. 상기 냉각판(33)의 하부에는 상기 인버터(31)가 설치된다.

상기 하우징(10)에는 회전축(50)이 설치된다. 상기 회전축(50)은 상기 지지보스(17)에 삽입되어 회전 가능하게 지지된다. 상기 회전축(50)은 상기 하우징(10)의 길이방향과 나란한 방향으로 연장되어 형성된다. 상기 회전축(50)에는 회전 자(12b)가 고정되어 상기 회전축(50)과 함께 회전된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(10)의 구획벽(6)에는 막대 형상의 냉각핀(24)이 형성될 수 있다. 상기 냉각핀(24)은 원호상으로 배열되어 다수개가 형성된다. 상기 냉각핀(24)은 서로 소정간격 이격되어 형성된다. 상기 냉각핀(24)은 흡입포트(11)로부터 유입되는 냉매의 온도가 상기 인버터실(14)에 골고루 전해지고, 상기 하우징(10)의 내주면에 냉매가 원활하게 이동하도록 냉매의 이동을 안내하는 역할을 한다. 즉, 상기 흡입포트(11)로부터 유입되는 냉매는 상기 냉각핀(24)을 따라 유동되므로, 상기 흡입포트(11)와 반대되는 위치와, 상기 하우징(10)의 내주면에도 냉매가 원활하게 이동된다.

상기 하우징(10)에는 상대하우징(미도시)이 결합된다. 상기 상대하우징의 내부에는 압축실이 형성된다. 상기 압축실은 상기 하우징(10)과의 결합에 의해 형성되는 소정의 공간으로 압축이 이루어지는 부분이다.

이하 본 발명에 의한 전동식 압축기의 인버터 냉각구조의 작용을 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 냉매는 흡입포트(11)를 통해 하우징(10)의 내부로 유입된다. 상기 하우징(10)의 내부로 유입된 냉매는 상기 냉각핀(20)을 따라 이동하게 된다. 이때, 냉매는 상기 냉각핀(20)을 따라 도 2에 도시된 화살표 A 방향으로 상기 흡입포트(11)의 반대되는 위치까지 이동하게 된다.

이와 같이, 냉매가 상기 냉각핀(20)을 따라 이동하면서 냉매의 온도가 상기 구획벽(16)을 통해 상기 인버터실(14)로 골고루 전해지고, 상기 하우징(10)의 내주 면을 따라 냉매가 원활하게 이동된다. 이때, 상기 하우징(10)의 내부로 유입된 냉매는 상대적으로 낮은 온도이므로, 상기 구획벽(16)을 통해 저온의 온도가 상기 냉각판(33)에 전해져 상기 인버터 조립체(30)가 효과적으로 냉각된다.

그리고 상기 하우징(10) 내부로 유입된 냉매의 일부는 상기 지지보스(17)의 연통공(17')을 통해 회전축(50)측으로 이동하게 되고, 나머지 냉매는 냉각유로(13)를 통해 상기 모터실(10')로 유입된다. 이와 같이 되면, 상기 회전축(50) 및 베어링(B)과 상기 모터실(10')에 위치한 고정자(12a) 및 회전자(12b)와 같은 각종 부품들이 냉매에 의해 냉각된다.

그리고 상기 지지보스(17)로 유입된 냉매는 상기 냉매유로(13)를 통해 빠져나와 상기 모터(12)를 냉각시키는 냉매와 함께 합쳐져 압축실로 전달된다. 이때, 냉매는 상기 회전자(12b)에 의해 서로 골고루 섞여 그 온도가 균일한 상태가 되어 상기 압축실로 전달된다. 상기 압축실에 유입된 냉매는 외부로 토출된다.

이와 같이, 하우징(10)의 흡입포트(11)로부터 유입된 냉매가 인버터실(14)과 모터실(10')을 구획하는 구획벽(16)에 원호형상으로 형성된 냉각핀(20)을 따라 이동하면서 인버터조립체(30) 및 모터(12)를 골고루 냉각시킬 수 있어 압축기(1)의 냉각효율이 높아진다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도 1은 본 발명에 의한 전동식 압축기의 바람직한 실시예의 요부 구성을 보인 단면도.

도 2는 본 발명 실시예의 구성을 보인 사시도.

도 3은 본 발명 실시예의 요부 구성을 보인 사시도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예의 구성을 보인 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 하우징 10': 모터실

11: 흡입포트 12: 모터

12a; 고정자 12b; 회전자

13: 냉매유로 14: 인버터실

16: 구획벽 17: 지지보스

17': 연통공 18: 지지플레이트

19: 보강리브 20: 냉각핀

30: 인버터조립체 31: 인버터

33: 냉각판 50: 회전축

Claims (6)

1. 내부에 형성되는 구획벽(16)에 의해 구획되어 모터실(10') 및 인버터실(14)이 형성되고, 일측에 내부로 냉매가 유입되는 흡입포트(11)가 상기 모터실(10')과 연통되게 형성되는 하우징(10)과;

   상기 모터실(10')에 설치되고, 냉매의 압축을 위한 구동력을 제공하는 모터(12); 그리고

   상기 인버터실(14) 내에 설치되어, 상기 모터(12)의 회전을 제어하는 인버터조립체(30)를 포함하여 구성되는 전동식 압축기에 있어서;

   상기 구획벽(16)에는 상기 흡입포트(11)로부터 상기 흡입포트(11)와 반대되는 위치까지 배열되는 다수개의 냉각핀(20)이 상기 모터(12)를 향해 돌출되게 형성됨을 특징으로 하는 전동식 압축기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 구획벽(16)의 중앙부분에는 상기 모터(12)를 향해 지지보스(17)가 돌출되게 형성되고, 상기 지지보스(17)에는 상기 모터(12)를 지지하는 지지플레이트(18)가 상기 구획벽(16)으로부터 이격된 위치에 설치되며, 상기 구획벽(16)으로부터 상기 냉각핀이 돌출된 높이(h)는 상기 구획벽(16)으로부터 상기 지지플레이트(18)까지의 높이(H)보다 낮게 형성됨을 특징으로 하는 전동식 압축기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 냉각핀(20)은 다수개의 원호형상으로 형성되고, 서로 인접한 냉각핀(20)과의 사이에는 간격(g)이 형성됨을 특징으로 하는 전동식 압축기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 냉각핀(20)은 상기 지지보스(17)를 중심으로 50°이내의 길이를 가짐을 특징으로 하는 전동식 압축기.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 냉각핀(20)은 상기 지지보스(17)를 중심으로 방사상으로 복수열로 배열됨을 특징으로 하는 전동식 압축기.
6. 제 2항에 있어서,

   상기 냉각핀(24)은 다수개의 막대 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 전동식 압축기.

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