KR20150050636A - 공냉식 터보차저 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 공냉식 터보차저는 일측에 터빈이 배치되고 타측에 컴프레서가 배치되는 샤프트, 베어링을 통해서 상기 샤프트가 회전가능하도록 지지하는 센터하우징, 상기 컴프레서와 상기 센터하우징 사이에서 상기 샤프트에 배치되는 회전자, 상기 회전자가 내부에 배치되도록 감싸고, 상기 센터하우징에 체결되는 모터하우징, 및 상기 회전자의 둘레를 따라서 배치되되, 상기 모터하우징의 내주면에 고정되는 고정자를 포함하고, 상기 모터하우징의 외측면에는 발생되는 열을 외부로 방열하는 히트싱크가 형성될 수 있다.

Description

공냉식 터보차저{AIR COOLED TURBO CHARGER}

본 발명은 배기가스에 의해서 터빈이 회전하고, 상기 터빈에 의해서 회전하는 컴프레서가 흡기를 압축하여 엔진의 출력을 상승시키고 배기가스의 품질을 높이는 공냉식 터보차저에 관한 것이다.

터보차저는 내연기관에 널리 사용되었고, 특히 대형트럭이나 선박엔진에 적용되었다. 최근에는 승용차에 터보차저가 사용되고 있으며, 작은 엔진에서 높은 출력을 얻도록 한다.

아울러, 터보차저는 연료가 보다 완벽하게 연소하도록 함으로서 배기가스의 품질을 향상시킨다. 이러한 터보차저의 기능과 디자인은 종래기술에 기재되어 있다.

터보차저는 배기가스에 의해서 회전하는 터빈, 상기 터빈에 의해서 회전하여 흡기를 압축하는 컴프레서를 포함하고, 상기 터빈과 상기 컴프레서를 샤프트가 연결하는 구조를 갖는다.

터보차저의 샤프트에 전동기(모터)를 적용하는 기술이 소개되었고, 전동기의 전류손(Eddy Current loss)에 의해 자기발열한다. 또한, 터빈에는 고온의 배기가스가 흐르기 때문에 터빈으로부터 샤프트, 샤프트로부터 전동기의 회전자로의 열전도에 의해 전동기가 고온이 된다.

전동기가 고온이 되면 내부의 영구자석의 자속이 감소하거나 전동기의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

이에 하우징의 내부에 전동기를 둘러싸도록 냉각유로를 형성하고 이 냉각유로에 냉각수를 흘려 전동기를 냉각시키도록 구성하고 있다.

한편, 전동기의 고정자 측을 냉각하는 것은 가능하나 회전자는 고정자로부터 소정간격을 두고 배치되어 있기 때문에 전동기의 회전자를 충분히 냉각시킬 수 없다. 아울러, 냉각수를 공급하기 위한 공급통로와 같은 외부 배관이 필요하다.

본 발명의 목적은 모터의 회전자와 고정자를 동시에 냉각시켜서 모터의 성능과 내구성을 향상시키고 냉각수를 순환시키는 구조를 대체하여 구조가 간단하고 제조원가가 싼 공냉식 터보차저를 제공하는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 공냉식 터보차저는 일측에 터빈이 배치되고 타측에 컴프레서가 배치되는 샤프트, 베어링을 통해서 상기 샤프트가 회전가능하도록 지지하는 센터하우징, 상기 컴프레서와 상기 센터하우징 사이에서 상기 샤프트에 배치되는 회전자, 상기 회전자가 내부에 배치되도록 감싸고, 상기 센터하우징에 체결되는 모터하우징, 및 상기 회전자의 둘레를 따라서 배치되되, 상기 모터하우징의 내주면에 고정되는 고정자를 포함하고, 상기 모터하우징의 외측면에는 발생되는 열을 외부로 방열하는 히트싱크가 형성될 수 있다.

상기 모터하우징에는 상기 고정자가 형성되는 모터챔버에서 외부로 통하는 히트싱크냉각통로가 형성될 수 있다.

상기 히트싱크냉각통로는 상기 히트싱크에서 상기 컴프레서측에 형성되는 제1히트싱크냉각통로와 상기 터빈측에 형성되는 제2히트싱크냉각통로를 포함할 수 있다.

상기 모터하우징에는 상기 컴프레서와 상기 고정자 사이를 분리하고 상기 샤프트가 관통하는 하우징커버가 일체로 형성될 수 있다.

상기 하우징커버에는 상기 컴프레서와 마주하는 면에 하우징냉각통로가 형성되고, 상기 샤프트가 상기 하우징커버를 관통하는 관통홀의 내주면과 상기 샤프트의 외주면 사이에 샤프트관통냉각통로가 형성되며, 상기 컴프레서에서 압축된 공기는 상기 하우징커버냉각통로와 상기 샤프트관통냉각통로를 통해서 상기 모터챔버로 공기가 공급되고, 상기 모터챔버로 공급된 공기는 상기 히트싱크냉각통로를 통해서 외부로 배출될 수 있다.

상기 히트싱크는 상기 고정자와 대응하는 영역에 형성될 수 있다.

상기 모터하우징은 상기 센터하우징에 볼트를 통해서 고정될 수 있다.

상기 모터하우징에는 상기 컴프레서와 상기 고정자 사이를 분리하고 상기 샤프트가 관통하는 하우징커버가 일체로 형성되고, 상기 모터하우징에 상기 히트싱크가 일체로 형성될 수 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공냉식 터보차저에서, 모터하우징과 하우징커버 및 히트싱크가 일체로 형성되어 부품의 수를 줄이고, 컴프레서에서 압축된 공기를 이용하여 회전자, 고정자, 및 히트싱크를 냉각시킴으로써 전체적인 냉각효율과 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 터보차저의 전체적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 터보차저의 일부 상세 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 터보차저의 전체적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 공냉식 터보차저는 터빈(100), 터빈하우징(105), 센터하우징(120), 모터하우징(194), 히트싱크(190), 고정자(170), 하우징커버(180), 컴프레서하우징(130), 컴프레서(140), 회전자(160), 베어링(152), 및 샤프트(150)를 포함한다.

상기 샤프트(150)의 일단부에 상기 터빈(100)이 배치되고, 타단부에 상기 컴프레서(140)가 배치된다. 상기 샤프트(150)는 상기 센터하우징(120)을 관통하여 배치되고, 상기 베어링(152)을 통해서 상기 센터하우징(120)에서 회전가능하게 배치된다.

상기 센터하우징(120)의 일측에는 상기 터빈하우징(105)이 체결되고, 상기 터빈하우징(105)은 상기 터빈(100)을 감싸도록 배치된다. 그리고, 상기 샤프트(150)에는 상기 컴프레서(140)와 상기 센터하우징(120) 사이에 회전자(160)가 배치되고, 상기 회전자(160)를 감싸도록 상기 모터하우징(194)이 체결된다.

상기 모터하우징(194)은 볼트 등을 통해서 상기 센터하우징(120)에 체결되고, 상기 모터하우징(194)의 내주면에는 상기 고정자(170)가 고정되어 배치되고, 상기 고정자(170)의 내주면은 상기 회전자(160)의 외주면과 일정한 간격을 두고 배치된다.

상기 모터하우징(194)에는 상기 컴프레서하우징(130)이 체결되고, 상기 컴프레서하우징(130)은 상기 컴프레서(140)를 감싸도록 배치된다.

상기 모터하우징(194)에는 상기 히트싱크(190)와 상기 하우징커버(180)가 일체로 형성된다. 상기 히트싱크(190)는 상기 고정자(170)와 대응하여 상기 모터하우징(194)의 외측면에 일체로 형성되고, 상기 하우징커버(180)는 상기 컴프레서(140)와 상기 고정자(170) 사이를 분리하도록 상기 모터하우징(194)에 일체로 형성되고, 상기 하우징커버(180)의 중심부를 상기 샤프트(150)가 관통하는 구조를 갖는다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 터보차저의 일부 상세 단면도이다.

도 2를 참조하면, 상기 모터하우징(194)에는 상기 컴프레서(140)와 상기 모터챔버(102)를 분리하는 상기 하우징커버(180)가 일체로 형성되고, 상기 하우징커버(180)에는 상기 컴프레서(140)와 마주하는 면에 하우징커버냉각통로(182)가 형성된다.

상기 모터하우징(194)에는 상기 샤프트(150)가 관통하는 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀의 내주면과 상기 샤프트(150)의 외주면 사이에는 샤프트관통냉각통로(184)가 형성된다.

그리고, 상기 모터하우징(194)에는 상기 모터챔버(102)와 외부를 연결하는 히트싱크냉각통로가 형성된다. 상기 히트싱크냉각통로는 제1히트싱크냉각통로(186a)와 제2히트싱크냉각통로(186b)를 포함한다.

상기 제1히트싱크냉각통로(186a)는 상기 히트싱크(190)를 중심에 두고 상기 컴프레서(140) 측에 형성되고, 상기 제2히트싱크냉각통로(186b)는 상기 히트싱크(190)를 중심에 두고 상기 터빈(100) 측에 형성된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 컴프레서(140)에 의해서 압축된 공기는 상기 하우징커버냉각통로(182), 상기 샤프트관통냉각통로(184), 상기 모터챔버(102), 및 상기 제1,2히트싱크냉각통로(186a, 186b)를 통해서 외부로 배출된다.

따라서, 상기 모터하우징(194)과 상기 하우징커버(180) 및 상기 히트싱크(190)가 일체로 형성되어 부품의 수를 줄이고, 상기 컴프레서(140)에서 압축된 공기를 이용하여 상기 회전자(160), 상기 고정자(170), 및 상기 히트싱크(190)를 냉각시킴으로써 전체적인 냉각효율과 내구성을 향상시킬 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

100: 터빈 105: 터빈하우징
120: 센터하우징 130: 컴프레서하우징
140: 컴프레서 150: 샤프트
152: 베어링 160: 회전자
102: 모터챔버 170: 고정자
180: 하우징커버 182: 하우징커버냉각통로
184: 샤프트관통냉각통로 186a: 제1히트싱크냉각통로
186b: 제2히트싱크냉각통로 190: 히트싱크
194: 모터하우징

Claims (8)

1. 일측에 터빈이 배치되고 타측에 컴프레서가 배치되는 샤프트;
   베어링을 통해서 상기 샤프트가 회전가능하도록 지지하는 센터하우징;
   상기 컴프레서와 상기 센터하우징 사이에서 상기 샤프트에 배치되는 회전자;
   상기 회전자가 내부에 배치되도록 감싸고, 상기 센터하우징에 체결되는 모터하우징; 및
   상기 회전자의 둘레를 따라서 배치되되, 상기 모터하우징의 내주면에 고정되는 고정자; 를 포함하고,
   상기 모터하우징의 외측면에는 발생되는 열을 외부로 방열하는 히트싱크가 형성되는 것을 특징으로 하는 공냉식 터보차저.
2. 제1항에서,
   상기 모터하우징에는 상기 고정자가 형성되는 모터챔버에서 외부로 통하는 히트싱크냉각통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 공냉식 터보차저.
3. 제2항에서,
   상기 히트싱크냉각통로는
   상기 히트싱크에서 상기 컴프레서측에 형성되는 제1히트싱크냉각통로와 상기 터빈측에 형성되는 제2히트싱크냉각통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 공냉식 터보차저.
4. 제2항에서,
   상기 모터하우징에는 상기 컴프레서와 상기 고정자 사이를 분리하고 상기 샤프트가 관통하는 하우징커버가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 공냉식 터보차저.
5. 제4항에서,
   상기 하우징커버에는 상기 컴프레서와 마주하는 면에 하우징냉각통로가 형성되고,
   상기 샤프트가 상기 하우징커버를 관통하는 관통홀의 내주면과 상기 샤프트의 외주면 사이에 샤프트관통냉각통로가 형성되며,
   상기 컴프레서에서 압축된 공기는 상기 하우징커버냉각통로와 상기 샤프트관통냉각통로를 통해서 상기 모터챔버로 공기가 공급되고,
   상기 모터챔버로 공급된 공기는 상기 히트싱크냉각통로를 통해서 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 공냉식 터보차저.
6. 제2항에서,
   상기 히트싱크는 상기 고정자와 대응하는 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 공냉식 터보차저.
7. 제2항에서,
   상기 모터하우징은 상기 센터하우징에 볼트를 통해서 고정되는 것을 특징으로 하는 공냉식 터보차저.
8. 제2항에서,
   상기 모터하우징에는 상기 컴프레서와 상기 고정자 사이를 분리하고 상기 샤프트가 관통하는 하우징커버가 일체로 형성되고, 상기 모터하우징에 상기 히트싱크가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 공냉식 터보차저.

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