KR20110123575A

KR20110123575A - 전동식스크롤압축기 구동부의 구조

Info

Publication number: KR20110123575A
Application number: KR1020100043128A
Authority: KR
Inventors: 이건호; 구인회; 여형기; 이제희; 장세훈
Original assignee: 학교법인 두원학원; 주식회사 두원전자
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2010-05-07
Publication date: 2011-11-15

Abstract

본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은, 냉매가 유입되는 냉매유입구 및 유입된 냉매가 압축되어 배출되는 냉매토출구가 형성된 하우징과, 하우징의 내부에 위치하고 환형으로 형성된 고정자와, 고정자의 내측에 위치하는 회전자와, 회전자의 중심부에 축결합되어 회전자와 일체로 회전하는 구동축을 포함하며, 회전자의 내주면에는 길이방향을 따라 키홈이 형성되며, 구동축은 키홈에 대응되는 키가 돌출형성되어 회전자의 키홈을 따라 회전자에 결합되며, 회전자는 키홈에 의하여 발생하는 언발란스(unbalance)에 대하여 균형을 이루도록, 회전자에는 회전자의 길이방향으로 관통되는 하나 또는 복수 개의 발란스홀이 형성되어 있는 전동식스크롤압축기 구동부의 구조를 제공한다.
따라서, 구동축과 회전자를 일정한 최적의 발란스를 유지하면서 서로 결합할 수 있기 때문에 소음 및 진동을 저감할 수 있고, 작업성이 좋아 생산적이다.

Description

전동식스크롤압축기 구동부의 구조 {Structure of driving part in electromotive scroll compressor}

본 발명은 전동식스크롤압축기 구동부의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 전동식스크롤압축기는, 도 1에 나타난 바와 같이, 하우징(10)과, 회전력이 발생되는 구동부(20)와, 상기 구동부(20)에 의하여 구동되는 구동축(26)과, 흡입된 냉매를 압축하기 위해 나선형의 고정랩(32)이 형성되어 있고 상기 하우징(10)과 결합하여 그 위치가 고정되어 구동축(26)의 회전에 관계없이 고정되어 있는 고정스크롤(30)과, 구동축(26)의 회전에 따라 선회하며 선회운동 시 상기 고정랩(32)과의 사이에 압축실(B)을 형성하도록 상기 고정랩(32)과 대응되어 맞물리는 나선형의 선회랩(42)이 형성되어 있는 선회스크롤(40)을 포함하여 이루어져 있다. 여기서, 미설명부호 50은 슬라이딩부시이다.

도 2를 참조하면, 상기 구동부(20)는, 상기 하우징(10)의 내부에 위치하고 환형으로 형성된 고정자(22)와, 상기 고정자(22)의 내측에 위치하는 회전자(24)를 포함하며, 상기 회전자(24)의 중심부에는 상기 구동축(26)이 축결합되어 있다. 여기서, 상기 구동축(26)은 상기 회전자(24)와 일체로 연동되면서 회전하며, 이를 위하여 상기 구동축(26)과 상기 회전자(24)를 열 압입을 통하여 결합하였다.

그런데, 종래에는 상기한 바와 같이 상기 구동축(26)과 상기 회전자(24)를 열압입을 통하여 결합하였기 때문에, 상기 구동축(26)과 회전자(24)가 압입에 따른 압축부하 발란스가 고르지가 않아 소음 및 진동을 유발할 뿐만 아니라, 열 압입작업이 까다롭고 번거로워 작업성이 좋지 않고, 나아가 열수축 및 열팽창을 반복함으로 인한 부품의 물성변화를 초래하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은, 구동축과 회전자를 일정한 최적의 압축부하 발란스를 유지하면서 서로 결합하여 소음 및 진동을 저감할 수 있고, 작업성이 좋아 생산적인 전동식스크롤압축기 구동부의 구조를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은, 냉매가 유입되는 냉매유입구 및 유입된 상기 냉매가 압축되어 배출되는 냉매토출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 위치하고 환형으로 형성된 고정자와, 상기 고정자의 내측에 위치하는 회전자와, 상기 회전자의 중심부에 축결합되어 상기 회전자와 일체로 회전하는 구동축을 포함하며, 상기 회전자의 내주면에는 길이방향을 따라 키홈이 형성되며, 상기 구동축은 상기 키홈에 대응되는 키가 돌출형성되어 상기 회전자의 키홈을 따라 상기 회전자에 결합되며, 상기 회전자는 상기 키홈에 의하여 발생하는 언발란스(unbalance)에 대하여 균형을 이루도록, 상기 회전자에는 상기 회전자의 길이방향으로 관통되는 하나 또는 복수 개의 발란스홀이 형성되어 있는 전동식스크롤압축기 구동부의 구조를 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 냉매가 유입되는 냉매유입구 및 유입된 상기 냉매가 압축되어 배출되는 냉매토출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 위치하고 환형으로 형성된 고정자와, 상기 고정자의 내측에 위치하는 회전자와, 상기 회전자의 중심부에 축결합되어 상기 회전자와 일체로 회전하는 구동축을 포함하며, 상기 회전자의 내주면에는 길이방향을 따라 키홈이 형성되며, 상기 구동축은 상기 키홈에 대응되는 키가 돌출형성되어 상기 회전자의 키홈을 따라 상기 회전자에 결합되며, 상기 회전자는 상기 키홈에 의하여 발생하는 언발란스(unbalance)에 대하여 균형을 이루도록, 상기 회전자에는 상기 회전자의 길이방향으로 하나 또는 복수 개의 발란스홈이 형성되어 있는 전동식스크롤압축기 구동부의 구조를 제공한다.

따라서, 본 발명은 구동축과 회전자를 일정한 최적의 압축부하 발란스를 유지하면서 서로 결합하기 때문에 소음 및 진동을 저감할 수 있고, 작업성이 좋아 생산적이다.

도 1은 종래의 전동식스크롤압축기를 나타내는 정단면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식스크롤압축기 구동부의 구조를 나타내는 정단면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 3의 발란스홀을 나타내기 위한 정단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식스크롤압축기 구동부의 구조를 나타내는 정단면도이다.
도 7은 도 6에서 균형추를 더 구비한 경우를 나타내는 정단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식스크롤압축기 구동부의 구조를 나타내는 정단면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이며, 도 5는 도 3의 발란스홀을 나타내기 위한 정단면도이다.

먼저, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전동식스크롤압축기(800)는, 전기에 의하여 구동력을 공급받는 것으로서, 하우징(100)과, 선회스크롤(200)과, 고정스크롤(300)과, 구동축(530)을 포함하고 회전력이 발생되는 구동부(500)와, 상기 구동부(500)에 편심 되게 결합하는 슬라이딩 부시(400)를 포함하며, 상기 구동축(530)은 일정한 압축부하 발란스를 유지하면서 결합하는 구조로 되어 있다.

먼저, 상기 하우징(100)은 상부 일측에 냉매가 유입되는 냉매유입구(110)가 형성되어 있고, 일측으로 유입된 상기 냉매가 압축되어 배출되는 냉매토출구(120)가 형성되어 있다.

상기 선회스크롤(200)은 상기 하우징(100)에 수용되어 상기 구동축(530)을 통하여 전달된 구동력에 의하여 선회운동을 하며, 나선형상의 선회랩(210)을 구비하고 있다.

상기 고정스크롤(300)은 상기 하우징(100)과 결합하여 상기 구동축(530)의 회전에 관계없이 그 위치가 고정되어 있으며, 상기 선회스크롤(200)의 선회운동 시 상기 선회랩(210)과의 사이에 압축실(B)을 한정하도록 상기 선회랩(210)과 대응되어 맞물리는 나선형상의 고정랩(310)을 구비하고 있다.

상기 슬라이딩 부시(400)는, 상기 구동축(530)의 일단부에 구비되어 상기 선회스크롤(200)의 선회(공전)운동을 유도하는 역할을 하며, 상기 선회스크롤(200)과 결합하여 상기 구동축(530)의 회전력을 상기 선회스크롤(200)에 전달하는 역할을 한다. 여기서, 상기 슬라이딩 부시(400)는 그 회전중심이 상기 구동축(530)의 회전중심에 대하여 편심이 되도록 결합되어, 상기 구동축(530)의 회전에 따라 상기 구동축(530)과 일체로 연동하여 회전운동을 함과 동시에 상기 구동축(530)에 대하여 상대 슬라이딩 운동을 하면서 선회회전운동을 하여 상기 선회스크롤(200)의 선회운동을 유도한다. 여기서, 미설명부호 410은 자전방지수단을 나타낸다.

상기 구동부(500)는, 전기에 의하여 구동력을 공급받는 것으로서, 고정자(510)와, 회전자(520)와, 구동축(530)을 포함한다.

상기 고정자(510)는 스테이터로서, 상기 하우징(100)의 내부에 위치하며 중앙부에 공간을 갖는 환형으로 이루어져 있다. 상세하게는, 상기 고정자(510)는 분할코어방식의 고정자(510)로서, 코일(512)과, 상기 코일(512)이 감겨지고 복수 개로 이루어져 환형으로 서로 결합되어 있는 슬롯(514)들을 포함한다.

상기 회전자(520)는 로터로서, 상기 고정자(510)의 내측에 일정간격의 공극(A)을 두고 회전가능하게 배치되어 있는 코어(522)와, 상기 코어(522)의 원주방향으로 서로 다른 극을 갖고 등간격으로 배열되면서 삽입된 영구자석(524)을 포함한다. 이때, 상기 영구자석(524)의 양쪽 끝부분에는 일정공간의 스페이서(525)를 형성하여, 자기저항을 크게 하여 자속 누설을 방지한다.

여기서, 본 실시예에 따른 전동식스크롤압축기의 구동부(500)는, 부피와 무게 측면에서 소형화, 경량화를 이룰 수 있고, 높은 효율을 가지며 고성능화를 이룰 수 있으며, 입력에 대한 응답이 빠르고 속도제어를 용이하게 할 수 있는 BLDC모터(brushless DC motor)이며, 상세하게는 회전자(520)의 내부에 영구자석(524)이 삽입되는 IPM타입(Interior permanent magnet type) BLDC모터이다.

상기 구동축(530)은 일단부에 상기 슬라이딩부시(400)가 편심 되게 결합되어 상기 슬라이딩 부시(400)에 의하여 편심 되는 하중이 가해진 상태로 회전하며, 상기 코어(522)의 중심부에 축결합되어 상기 회전자(520)와 일체로 연동하여 회전한다.

이하는, 상기 구동축(530)과 코어(522)의 축결합구조에 대하여 도 5를 참조하여 살펴보기로 한다.

우선, 본 실시예는 상기 구동축(530)과 코어(522)를 무리한 열 압입을 통한 결합이 아닌 일정한 압축발란스를 유지하면서 결합시킬 수 있는 키결합방식으로 결합한다. 이를 위하여, 상기 회전자(520) 즉, 코어(522)는 내주면에 길이방향을 따라 키홈(610)이 형성되어 있으며, 상기 구동축(530)은 상기 회전자(520)의 키홈(610)을 따라 결합될 수 있도록 상기 키홈(610)에 대응되는 키(600)가 돌출형성되어 있다. 여기서, 상기 키(600)는 상기 구동축(530)에 일체로 형성되거나, 상기 구동축(530)과 별도로 형성되어 구동축(530)에 결합할 수 있다. 또한, 상기 키(600)는, 수평방향의 발란스를 유지하기 위하여 상기 구동축(530)의 길이방향으로는 중앙부에 위치하고, 상기 키(600)에 의하여 부가되는 하중으로 인해 발생할 수 있는 편심영향을 최소화하고 구동부(500) 전체의 편심정도를 고려하여 상기 구동축(530)의 길이에서 일부분인 소정의 길이로 형성되어 있으며, 이때의 상기 키(600)의 길이와 폭 등의 크기는 상기 구동부(500) 설계에 따라 다양하게 할 수 있다.

한편, 상기 회전자(520)는 상기한 바와 같이 키홈(610)을 형성하게 되면 축회전 시 언발란스(unbalance)가 발생하게 되는데, 이에 상기 회전자(520)는, 상기 키홈(610)으로 인한 언발란스에 대하여 균형을 이루도록, 하나 또는 복수 개의 발란스홀(700)을 형성한다.

상기 발란스홀(700)은 상기 회전자(520)의 원주방향을 따라 분포되게 배열되며, 상기 구동축(530)과 상기 영구자석(524) 사이에서 상기 회전자(520)의 길이방향으로 관통 형성되어 있다. 그리고, 상기 발란스홀(700)은 상기 구동축(530)을 중심으로 상기 키홈(610)이 형성된 위치와 반대 방향으로 편향되게 분포배열되어 있다. 이는 상기 키홈(610)이 일방향에 형성되어 회전자(520)의 일방향의 하중이 상대적으로 가벼워져 발란스가 맞지 않는 것을 상쇄시키기 위하여, 상기 키홈(610)이 형성된 위치와 반대되는 타방향으로 상기 발란스홀(700)을 편향되게 형성시킴으로써 전체적인 회전자(520)의 발란스를 균형 있게 하기 위함이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식스크롤압축기 구동부의 구조를 나타내는 정단면도이고, 도 7은 도 6에서 균형추를 더 구비한 경우를 나타내는 정단면도이다.

먼저, 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 전동식스크롤압축기 구동부(500a)의 구조는, 상기 키홈(610)에 의하여 발생하는 언발란스에 대하여 균형을 이루도록, 상기 회전자(522a)의 길이방향으로 하나 또는 복수 개의 발란스홈(710)이 형성되어 있는 구조이다. 여기서, 상기 발란스홈(710)은 상기 발란스홀(700)과 마찬가지로 상기 구동축(530)을 중심으로 상기 키(600)가 형성된 위치와 반대 방향으로 원주방향을 따라 편향되도록 분포 배열되어 있으며, 이때 그 형성깊이와 단면적 크기를 언발란스정도에 따라 다양하게 할 수 있음은 물론이다.

한편, 본 실시예는, 상기 회전자(520)가 상기 키홈(610)에 의하여 발생하는 언발란스에 대하여 균형을 이루도록 발란스홀(700) 또는 발란스홈(710)을 형성함과 동시에, 상기 슬라이딩부시(400)에 의하여 발생하는 언발란스에 대해서도 균형을 이루도록 발란스웨이트(balance weight; 900)를 부착한다. 이에 대하여 도 7을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 전동식스크롤압축기 구동부(500b)의 구조는, 상기 키홈(610)과 상기 슬라이딩부시(400)에 의하여 발생하는 언발란스에 대하여 균형을 이루도록, 상기 회전자(522b)의 일측면에 결합하는 발란스웨이트(900)를 더 포함한다. 이때, 상기 발란스웨이트(900)는 회전자(522b) 전체의 발란스를 고려하여 다양하게 설계할 수 있다. 한편, 도 7에서는 상기 발란스웨이트(900)를 구비하고 발란스홈(710)이 형성된 경우를 실시예로 나타내었으며, 이 외 도시하지 않았지만 상기 발란스웨이트(900)와 함께 상기 발란스홀(700)을 형성할 수도 있음은 물론이다. 여기서, 상기 발란스홈(710)의 단면형상과 단면적 크기, 분포배열 방식 및 형성위치에 대한 전반적인 세부구성은 도 3 및 도 4의 발란스홀(700)과 실질적으로 동일하므로 상세한 설면은 생략하기로 한다. 또한, 본 실시예에서는 상기 발란스웨이트(900)와 상기 발란스홀(700) 또는 발란스홈(710)의 형성위치를 서로 대향되게 배치하였지만, 이는 일 실시예로 구동부(500) 전체의 편심방향과 편심정도에 따라 그 위치를 달리할 수도 있다.

한편, 상기 발란스홀(700) 및 발란스홈(710)의 분포방식, 단면적의 크기, 형성 위치 등은 상기 키홈(610)과 상기 슬라이딩부시(400)로 인한 언발란스 정도에 따라 다양하게 할 수 있다. 만약 상기 발란스홀(700)과 발란스홈(710)들이 각각의 평단면적이 동일한 경우 상기 키홈(610)이 형성된 방향과 반대방향으로 상기 회전자(520)의 원주방향을 따라 편향되어 분포되게 배열되고, 반면 각각의 평단면적이 다를 경우에는 상기 키홈(610)이 형성된 방향과 반대방향으로 상기 회전자(520)의 원주방향을 따라 편향되게 분포 배열되되, 좌우방향으로 대칭되도록 배열된다.

나아가, 본 실시예는 상기 발란스홀(700)과, 상기 발란스홈(710) 각각의 내부로 상기 하우징(100)의 냉매유입구(110)로부터 유입되는 냉매가 유입되도록 하여 상기 회전자(520)를 냉각하여 효율증대를 도모할 수 있음은 물론, 이러한 냉각기능으로 영구자석(524)의 감자 가능성을 낮출 수 있으며, 전체 하중을 감소시킬 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 실시예는, 구동축(530)과 회전자(520)의 축결합을 종래의 열압입 방식이 아닌 키홈(610)과 키(600)를 통하여 결합함으로써, 결합시의 압축부하 발란스를 최적으로 맞출 수 있기 때문에 소음 및 진동을 저감할 수 있으며, 작업성이 좋아 생산적이고, 열수축 및 열팽창으로 인한 구동부(500)의 물성변화요인을 방지하여 성능저하를 방지할 수 있으며, 또한, 본 실시예는 상기한 바와 같이 키홈(610)으로 인한 회전자(520)의 언발란스에 대하여 균형을 이루도록 발란스홀(700) 또는 발란스홈(710)을 형성하여 상기한 키홈(610)으로 인한 언발란스를 상쇄할 수 있으며, 발란스웨이트를 부착하되, 상기한 발란스홀(700)과 발란스홈(710)을 통하여 소요되는 축방향길이와 무게를 월등하게 줄일 수 있으므로, 마찬가지로 전체적인 무게 및 사이즈 저감을 물론, 공간활용도를 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100... 하우징 200... 선회스크롤
300... 고정스크롤 400... 슬라이딩부시
500,500a,500b... 구동부 510... 고정자
520... 회전자 530... 구동축
600... 키 700... 발란스홀
800... 전동식스크롤압축기 900... 발란스웨이트

Claims

냉매가 유입되는 냉매유입구 및 유입된 상기 냉매가 압축되어 배출되는 냉매토출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 위치하고 환형으로 형성된 고정자와, 상기 고정자의 내측에 위치하는 회전자와, 상기 회전자의 중심부에 축결합되어 상기 회전자와 일체로 회전하는 구동축을 포함하며,
상기 회전자의 내주면에는 길이방향을 따라 키홈이 형성되며,
상기 구동축은 상기 키홈에 대응되는 키가 돌출형성되어 상기 회전자의 키홈을 따라 상기 회전자에 결합되며,
상기 회전자는 상기 키홈에 의하여 발생하는 언발란스(unbalance)에 대하여 균형을 이루도록, 상기 회전자에는 상기 회전자의 길이방향으로 관통되는 하나 또는 복수 개의 발란스홀이 형성되어 있는 전동식스크롤압축기 구동부의 구조.
냉매가 유입되는 냉매유입구 및 유입된 상기 냉매가 압축되어 배출되는 냉매토출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 위치하고 환형으로 형성된 고정자와, 상기 고정자의 내측에 위치하는 회전자와, 상기 회전자의 중심부에 축결합되어 상기 회전자와 일체로 회전하는 구동축을 포함하며,
상기 회전자의 내주면에는 길이방향을 따라 키홈이 형성되며,
상기 구동축은 상기 키홈에 대응되는 키가 돌출형성되어 상기 회전자의 키홈을 따라 상기 회전자에 결합되며,
상기 회전자는 상기 키홈에 의하여 발생하는 언발란스(unbalance)에 대하여 균형을 이루도록, 상기 회전자에는 상기 회전자의 길이방향으로 하나 또는 복수 개의 발란스홈이 형성되어 있는 전동식스크롤압축기 구동부의 구조.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 발란스홀과, 상기 발란스홈 각각은,
상기 구동축을 중심으로 상기 키가 형성된 위치와 반대 방향으로 편향되도록 분포되게 배열된 전동식스크롤압축기 구동부의 구조.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 발란스홀과, 상기 발란스홈 각각은,
내부로 상기 냉매가 유입되어 상기 회전자를 냉각하는 전동식스크롤압축기 구동부의 구조.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 전동식스크롤압축기 구동부는,
IPM타입(Interior permanent magnet type)의 BLDC모터(brushless DC motor)인 전동식압축기 구동부의 구조.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 발란스홀과 상기 발란스홈 각각은 상기 구동축을 중심으로 복수 개가 원주방향을 따라 형성되며,
상기 복수 개의 발란스홀들과 상기 발란스홈들은,
각각의 평단면적이 동일한 경우 상기 키홈이 위치하는 방향과 반대방향으로 상기 회전자의 원주방향을 따라 편향되어 분포되게 배열되고,
각각의 평단면적이 다를 경우 상기 키홈이 위치하는 방향과 반대방향으로 상기 회전자의 원주방향을 따라 편향되게 분포 배열되되, 서로 좌우대칭되게 배열되는 전동식스크롤압축기 구동부의 구조.