KR20180091738A - 동방향-회전 압축기 - Google Patents

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KR20180091738A
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로이 제이. 도엡커
로버트 씨. 스토버
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에머슨 클리메이트 테크놀로지즈 인코퍼레이티드
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Abstract

압축기는 제1 압축 부재 및 제2 압축 부재, 제1 베어링 어셈블리 및 제2 베어링 어셈블리, 센서, 그리고 처리 회로를 포함할 수 있다. 제2 압축 부재는 제1 압축 부재와 협동하여 압축 포켓을 정의한다. 제1 베어링 어셈블리 및 제2 베어링 어셈블리는 각각 제1 압축 부재 및 제2 압축 부재를 회전가능하게 지지한다. 제1 베어링 어셈블리는 베어링 회전자 및 베어링 고정자를 포함할 수 있다. 베어링 고정자는 베어링 회전자를 둘러싸며 각각 권선을 갖는 자극들을 포함할 수 있다. 센서는 베어링 고정자에 대한 베어링 회전자의 상대적인 방사방향 위치를 측정할 수 있다. 처리 회로는 센서와 통신할 수 있고 센서에 의해 측정된 방사방향 위치에 기초하여 권선들에 공급되는 전류를 제어하여 베어링 고정자에 대한 베어링 회전자의 방사방향 위치를 조절할 수 있다.

Description

동방향-회전 압축기{CO-ROTATING COMPRESSOR}
본 발명은 압축기에 대한 것으로서 더 구체적으로는 동방향-회전 압축기에 대한 것이다.
본 섹션은 본 발명과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 공개된 기술은 아니다.
압축기는 작동 유체를 순환시키기 위해 냉장고, 가열 펌프, HAVC 또는 칠러 시스템(일반적으로 "온도 조절 시스템")에 사용된다. 압축기는 다양한 압축기 형태 중 하나 일 수 있다. 예를 들어, 압축기는 스크롤 압축기, 회전-베인 압축기, 회전-베인 압축기, 왕복압축기, 원심 압축기 또는 축류 압축기일 수 있다. 어떤 압축기는 구동샤프트를 회전시키는 모터 어셈블리를 포함한다. 이와 관련하여, 압축기는 종종 압축 메커니즘 아래에 구동샤프트에 결합한 중앙 회전자를 둘러싸는 고정자를 포함하는 모터 어셈블리를 활용한다. 사용되는 압축기의 정확한 형태에 상관없이, 온도 조절 시스템을 통해 작동 유체를 효과적으로 그리고 능률적으로 순환시키기 위해 일정하고 신뢰성 있는 압축기 작동이 바람직하다.
본 발명은 압축기의 전체 크기를 줄이면서도 압축 메커니즘을 효과적으로 그리고 능률적으로 구동하는 모터 어셈블리 및 베어링 어셈블리들을 포함하는 향상된 압축기를 제공한다.
본 섹션은 본 발명에 대한 전반적인 개요를 제공하며 본 발명의 전체 범위 또는 특징들 모두에 대한 포괄적인 개시를 제공하는 것은 아니다.
본 발명은 제1 압축 부재; 제2 압축 부재; 제1 베어링 어셈블리; 제2 베어링 어셈블리; 간극 센서; 및 처리 회로를 포함하는 압축기를 제공한다. 상기 제1 압축 부재와 상기 제2 압축 부재는 그 사이에 압축 포켓을 정의한다. 상기 제1 베어링 어셈블리는 제1 회전축 중심으로 회전할 수 있도록 상기 제1 압축 부재를 지지할 수 있다. 상기 제1 베어링 어셈블리는 환상 베어링 회전자와 환상 베어링 고정자를 포함할 수 있다. 상기 베어링 고정자는 상기 베어링 회전자를 둘러싸고 다수의 폴을 구비하며, 상기 다수의 폴 각각은 권선을 구비한다. 상기 제2 베어링 하우징은, 상기 제1 회전축에 평행하고 상기 제1 회전축에서 벗어난 제2 회전축 중심으로 회전할 수 있도록 상기 제2 압축 부재를 지지할 수 있다. 상기 간극 센서는 상기 베어링 고정자에 대한 상기 베어링 회전자의 반경방향 위치를 측정할 수 있다. 상기 처리 회로는 상기 간극 센서와 통신하고, 상기 베어링 고정자에 대한 상기 베어링 회전자의 상기 반경방향 위치를 조정하기 위해 상기 간극 센서에 의해 측정된 상기 반경방향 위치에 기초해서 상기 권선들에 공급되는 전류를 제어할 수 있다.
어떤 구성에서, 상기 압축기는 다수의 간극 센서를 포함하며 상기 다수의 간극 센서는 상기 베어링 회전자의 둘레를 따라 위치하고 상기 다수의 간극 센서 각각은 상기 베어링 회전자와 상기 베어링 고정자 사이의 반경방향 거리를 측정한다. 상기 처리 회로는 상기 다수의 간극 센서와 통신하고 상기 다수의 간극 센서로부터 수신한 데이터에 기초해서 상기 권선들에 대한 전류를 제어할 수 있다.
어떤 구성들에서, 상기 제1 압축 부재는 상기 베어링 회전자에 수용되고 상기 베어링 회전자에 대해 고정되는 제1 허브를 포함한다.
어떤 구성들에서, 상기 제2 압축 부재는 상기 제2 베어링 어셈블리에 의해 회전 가능하도록 지지가 되는 제2 허브를 포함한다.
어떤 구성들에서, 상기 압축기는, 상기 제1 압축 부재에 체결되고, 상기 제1 베어링 어셈블리와 상기 제2 베어링 어셈블리 사이에 축방향으로 배치된, 모터 회전자를 포함하는 모터 어셈블리를 더 포함한다.
어떤 구성들에서, 상기 모터 회전자는 상기 제1 압축 부재의 제1 단부 플레이트와 상기 제2 압축 부재의 제2 단부 플레이트를 둘러싼다.
어떤 구성들에서, 상기 제1 베어링 어셈블리는 제1 베어링 하우징 내에 배치되고, 상기 제2 베어링 어셈블리는 제2 베어링 하우징 내에 배치된다. 상기 모터 어셈블리는 상기 모터 회전자를 둘러싸며 상기 제1 베어링 하우징 및 상기 제2 베어링 하우징 사이에 축방향으로 배치된 모터 고정자를 포함한다.
어떤 구성들에서, 상기 모터 회전자는 상기 제1 회전축에 대해서 반경방향 외측으로 연장하는 반경방향 연장부와, 상기 제1 회전축에 평행하게 연장하는 축방향 연장부를 포함한다.
어떤 구성들에서, 상기 축방향 연장부는 상기 제1 단부 플레이트와 체결되고, 상기 제2 압축 부재를 둘러싼다.
어떤 구성들에서, 상기 압축기는 상기 모터 회전자와 상기 제2 단부 플레이트에 체결되는 밀봉 부재를 더 포함한다. 상기 반경방향 연장부는 상기 밀봉 부재에 체결된다. 상기 제2 단부 플레이트는 상기 제1 회전축을 따라 신장하는 방향에서 상기 반경방향 연장부와 상기 제1 단부 플레이트 사이에 배치된다.
어떤 구성들에서, 상기 제1 압축 부재는 제1 스크롤 부재이고 상기 제2 압축 부재는 제2 스크롤 부재이다.
어떤 구성들에서, 상기 베어링 고정자는 상기 처리 회로와 통신하는 축방향 제어 권선들을 포함한다. 상기 처리 회로는 상기 베어링 고정자에 대한 상기 베어링 회전자의 축방향 위치를 조정하기 위해 상기 축방향 제어 권선들에 공급되는 전류를 제어한다.
본 발명은 또한 제1 압축 부재; 제2 압축 부재; 제1 자기 베어링 어셈블리; 제2 자기 베어링 어셈블리; 제1 간극 센서; 제2 간극 센서; 및 처리 회로를 포함하는 압축기를 제공한다. 상기 제1 압축 부재와 상기 제2 압축 부재는 그 사이에 압축 포켓을 정의한다. 상기 제1 자기 베어링 어셈블리는 제1 회전축 중심으로 회전할 수 있도록 상기 제1 압축 부재를 지지한다. 상기 제1 자기 베어링 어셈블리는 환상 제1 베어링 회전자와 환상 제1 베어링 고정자를 포함한다. 상기 제1 베어링 고정자는 상기 제1 베어링 회전자를 둘러싸고 다수의 제1 폴을 구비하며, 상기 다수의 제1 폴 각각은 권선을 구비한다. 상기 제2 자기 베어링 하우징은, 상기 제1 회전축에 평행하고 상기 제1 회전축에서 벗어난 제2 회전축 중심으로 회전할 수 있도록 상기 제2 압축 부재를 지지한다. 상기 제2 자기 베어링 어셈블리는 환상 제2 베어링 회전자와 환상 제2 베어링 고정자를 포함한다. 상기 제2 베어링 고정자는 상기 제2 베어링 회전자를 둘러싸고 다수의 제2 폴을 구비하며, 상기 다수의 제2 폴 각각은 권선을 구비한다. 상기 제1 간극 센서는 상기 제1 베어링 고정자에 대한 상기 제1 베어링 회전자의 반경방향 위치를 측정한다. 상기 제2 간극 센서는 상기 제2 베어링 고정자에 대한 상기 제2 베어링 회전자의 반경방향 위치를 측정한다. 상기 처리 회로는 상기 제1 간극 센서 및 상기 제2 간극 센서와 통신하고, 상기 제1 회전축 및 상기 제2 회전축 간의 서로에 대한 반경방향 위치를 조정하기 위해 상기 제1 간극 센서 및 상기 제2 간극 센서에 의해 측정된 반경방향 위치에 기초해서 상기 제1 폴 및 상기 제2 폴의 권선들에 공급되는 전류를 제어한다.
어떤 구성들에서, 상기 압축기는 다수의 제1 간극 센서를 포함하며 상기 다수의 제1 간극 센서는 상기 제1 베어링 회전자의 둘레를 따라 위치하고 상기 다수의 제1 간극 센서 각각은 상기 제1 베어링 회전자와 상기 제1 베어링 고정자 사이의 반경방향 거리를 측정한다. 상기 압축기는 다수의 제2 간극 센서를 포함하며 상기 다수의 제2 간극 센서는 상기 제2 베어링 회전자의 둘레를 따라 위치하고 상기 다수의 제2 간극 센서 각각은 상기 제2 베어링 회전자와 상기 제2 베어링 고정자 사이의 반경방향 거리를 측정한다. 상기 처리 회로는 상기 다수의 제1 간극 센서 및 상기 다수의 제2 간극 센서와 통신하고 상기 다수의 제1 간극 센서 및 상기 다수의 제2 간극 센서로부터 수신한 데이터에 기초해서 상기 제1 베어링 고정자 및 상기 제2 베어링 고정자의 권선들에 대한 전류를 제어할 수 있다.
어떤 구성들에서, 상기 제1 압축 부재는 상기 제1 베어링 회전자에 수용되고 상기 제1 베어링 회전자에 대해 고정되는 제1 허브를 포함한다. 상기 제2 압축 부재는 상기 제2 베어링 회전자에 수용되고 상기 제2 베어링 회전자에 대해 고정되는 제2 허브를 포함한다.
어떤 구성들에서, 상기 압축기는, 상기 제1 압축 부재에 체결되고, 상기 제1 베어링 어셈블리와 상기 제2 베어링 어셈블리 사이에 축방향으로 배치된, 모터 회전자를 포함하는 모터 어셈블리를 더 포함한다.
어떤 구성들에서, 상기 모터 회전자는 상기 제1 압축 부재의 제1 단부 플레이트와 상기 제2 압축 부재의 제2 단부 플레이트를 둘러싼다.
어떤 구성들에서, 상기 자기 제1 베어링 어셈블리는 제1 베어링 하우징 내에 배치되고, 상기 제2 자기 베어링 어셈블리는 제2 베어링 하우징 내에 배치된다. 상기 모터 어셈블리는 상기 모터 회전자를 둘러싸며 상기 제1 베어링 하우징 및 상기 제2 베어링 하우징 사이에 축방향으로 배치된 모터 고정자를 포함한다.
어떤 구성들에서, 상기 모터 회전자는 상기 제1 회전축에 대해서 반경방향 외측으로 연장하는 반경방향 연장부와, 상기 제1 회전축에 평행하게 연장하는 축방향 연장부를 포함한다.
어떤 구성들에서, 상기 축방향 연장부는 상기 제1 단부 플레이트와 체결되고, 상기 제2 압축 부재를 둘러싼다.
어떤 구성들에서, 상기 제1 압축 부재는 제1 스크롤 부재이고 상기 제2 압축 부재는 제2 스크롤 부재이다.
본 발명은 제1 스크롤 부재; 제2 스크롤 부재; 베어링 어셈블리; 그리고 처리 회로를 포함하는 압축기를 제공한다. 상기 제1 스크롤 부재와 상기 제2 스크롤 부재는 그 사이에 압축 포켓을 정의한다. 상기 베어링 어셈블리는 회전축 중심으로 회전할 수 있도록 상기 제1 스크롤 부재 및 상기 제2 스크롤 부재중 어느 하나를 지지한다. 상기 베어링 어셈블리는 환상 베어링 회전자와 환상 베어링 고정자를 포함한다. 상기 베어링 고정자는 상기 베어링 회전자를 둘러싸며, 상기 베어링 고정자는 축방향 제어 권선들을 구비한다. 상기 처리 회로는 상기 베어링 고정자에 대한 상기 베어링 회전자의 상대적인 축방향 위치를 조정하기 위해 상기 축방향 제어 권선들에 공급되는 전류를 제어한다.
어떤 구성들에서, 상기 베어링 회전자는 상기 제1 스크롤 부재 및 상기 제2 스크롤 부재중 어느 하나에 고정 부착된다.
어떤 구성들에서, 상기 처리 회로는 완전-용량 상태에 대응하는 제1 위치와 감소된 용량 상태에 대응하는 제2 위치 사이에서 상기 제1 스크롤 부재 및 상기 제2 스크롤 부재 중 어느 하나를 다른 하나에 대해서 상대적으로 축방향으로 이동하기 위해 상기 축방향 제어 권선들에 공급되는 전류를 제어한다.
어떤 구성들에서, 상기 베어링 고정자는 다수의 폴을 구비하고 상기 다수의 폴 각각은 반경방향 제어 권선을 구비한다. 상기 제어 회로는 상기 베어링 고정자에 대한 상기 베어링 회전자의 상대적인 반경방향 위치를 조정하기 위해서 상기 반경방향 제어 권선들에 공급되는 전류를 제어한다.
어떤 구성들에서, 상기 제1 스크롤 부재 및 상기 제2 스크롤 부재 중 어느 하나는 허브를 포함한다. 상기 베어링 회전자는 상기 허브에 부착된다.
어떤 구성들에서, 상기 압축기는 상기 제1 스크롤 부재에 체결되는 모터 회전자를 더 포함한다. 상기 모터 회전자는 상기 제1 스크롤 부재의 제1 단부 플레이트 및 상기 제2 스크롤 부재의 제2 단부 플레이트를 둘러싼다.
추가의 적용 분야는 여기에 제공된 설명으로부터 명확해질 것이다. 본 섹션의 서술 및 특정 실시 예들은 단지 설명의 목적일 뿐이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
여기에 서술된 도면들은 단지 선택된 실시 예들을 설명하기 위한 것일 뿐이며 모든 가능한 구현들에 대한 것은 아니며 본 발명의 범위를 제한하려고 한 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 압축기의 단면도이다.
도 2는 도 1의 압축기의 확대 전개도이다.
도 3은 도 1의 압축기의 베어링 어셈블리의 단면도이다.
도 4는 도 1의 압축기의 스크롤 부재들의 나선형 랩들의 단면도이다.
도 5는 압축기의 베어링 어셈블리를 위한 제어 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 6은 저감-용량 상태에서의 또 다른 압축기에 대한 단면도이다.
도 7은 전-용량 상태에서의 도 6의 압축기에 대한 단면도이다.
도 8은 도 6 및 도 7의 압축기의 베어링에 대한 단면도이다.
도 9는 도 6 및 도 7의 압축기의 베어링 어셈블리에 대한 또 다른 단면도이다.
대응하는 참조 번호들이 여러 도면에 걸쳐 대응하는 부분을 가리킨다.
관련된 출원들에 대한 상호-참조
본 출원은 2017년 2월 6일자로 출원된 미국 임시 출원 번호 62/455,188을 우선권 주장하며 동 출원의 전체 내용이 동 출원 번호를 참조하는 것에 의해 본 명세서에 포함된다.
실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
실시 예들은 본 발명 개시가 완전해 지고 당 분야에 통상적 지식을 가진 자에게 그 범위를 전체적으로 전달하도록 제공된다. 특정한 세부 수치 정보는 본 발명 개시의 실시 예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정한 부품, 장치 및 방법의 예들로 주어진다. 당 분야에 통상적 지식을 가진 자는 특정한 세부 정보가 채택될 필요가 없고, 실시 예들이 다수의 서로 다른 형태로 실시될 수 있고 이는 본 발명 개시의 범위를 한정하는 것으로 해석될 수도 없음을 분명히 알 것이다. 어떤 실시 예들에서, 주지의 공정, 주지의 장치 구조 및 주지의 기술은 상세하게 설명되지 않는다.
본 출원 명세서에 사용된 용어는 특정한 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 사용될 뿐이며 한정적인 의도가 없다. 본 출원 명세서에 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 명확하게 달리 지칭하지 않는 한 복수 형태도 마찬가지로 포함하는 것으로 의도될 수 있다. 용어, "포함하다", "포함하는", "구비하는" 및 "가지는"은 포괄의 의미로서, 언급된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소 그리고/또는 부품이 있다는 것을 나타내나, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 부품 그리고/또는 이들의 그룹이 존재하거나 추가되는 경우를 배제하지 않는다. 본 출원 명세서에 설명된 단계, 공정, 및 동작은 실행 순서가 구체적으로 식별되지 않는 한 논의되거나 도시된 특정한 순서로 반드시 실행할 필요가 있는 것으로 해석되지 않는다. 또한, 부가적이거나 대안적인 단계가 채택될 수 있음도 명확하다.
하나의 요소 또는 층이 다른 요소 또는 층 "위에", "체결된", "연결된" 또는 "결합된" 것으로 지칭된 경우, 이는 다른 요소 또는 층에 직접적으로 위에 있거나, 체결되거나, 연결되거나 결합된 것일 수 있거나 중간 요소 또는 층이 존재할 수 있다. 반면, 하나의 요소가 다른 요소 또는 층의 "직접적으로 위에", "직접적으로 체결된", "직접적으로 연결된" 또는 " 직접적으로 결합된" 것으로 지칭된 경우, 중간 요소 또는 층이 없을 수 있다. 요소들 간의 관계를 설명하기 위해 사용된 다른 단어들은 유사한 방식으로 해석되어야 한다(예들 들어, "사이에" vs. "직접적으로 사이에", "인접하여" vs. "직접적으로 인접하여" 등). 본 출원 명세서에 사용된 바와 같이 용어 "그리고/또는"은 관련하여 열거된 항목들 중 하나 이상의 임의 조합 및 모든 조합을 포함한다.
본 출원 명세서에서, 제1, 제2, 제3 등의 용어는 다양한 요소, 부품, 영역, 층 그리고/또는 섹션을 설명하기 위해 사용될 수 있으나, 이러한 요소, 부품, 영역, 층 그리고/또는 섹션은 이러한 용어에 의해 한정되지 않아야 한다. 이러한 용어는 하나의 요소, 부품, 영역, 층 또는 섹션을 다른 요소, 부품, 영역, 층 또는 섹션으로부터 구별하기 위한 용도로만 사용될 수 있다. "제1", "제2" 및 다른 수치 용어와 같은 용어는 문맥으로 명백하게 지시되지 않는 한 서열 또는 순서를 암시하지 않는다. 그러므로 이하에 논의되는 제1 요소, 제1 부품, 제1 영역, 제1층 또는 제1 섹션은 실시 예들의 교시를 벗어나지 않고 제2 요소, 제2 부품, 제2 영역, 제2 층 또는 제2 섹션을 지칭할 수 있다.
"내부", "외부", "아래쪽", "아래에", "하부", "위에", "상부" 등과 같은 공간 관련 용어는 하나의 요소 또는 특징이 도면에 도시된 다른 요소(들) 또는 특징(들)에 대하여 갖는 관계를 용이하게 설명하기 위해 본 출원 명세서에 사용될 수 있다. 공간 관련 용어는 도면에 표시된 방향에 더하여, 사용 또는 동작 시 장치의 다른 방향을 포함하는 것으로 의도될 수 있다. 예를 들어, 도면에서 장치가 뒤집어 져 있는 경우, 다른 요소 또는 특징의 "아래에" 또는 "아래쪽에"로 설명된 요소는 다른 요소 또는 특징의 "위"로 된다. 그러므로 "아래에"라는 예시적 용어는 아래와 위, 양 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다른 방식으로 배치될 수 있고(90도 회전 또는 다른 방향으로), 본 출원 명세서에 사용된 공간 관련 설명도 그에 따라 해석될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 압축기(10)가 제공되며 이 압축기(compressor)(10)는 쉘 어셈블리(shell assembly)(12), 제1 베어링 하우징(first bearing housing)(14), 제1 베어링 어셈블리(즉 제1 자기 베어링 어셈블리((15), 제2 베어링 하우징(second bearing housing)(16), 제2 베어링 어셈블리(즉 제2 자기 베어링 어셈블리)(17), 압축 메커니즘(compression mechanism)(18) 그리고 모터 어셈블리(motor assembly)(20)를 포함할 수 있다. 쉘 어셈블리(12)는 제1 쉘 바디(first shell body)(22)와 제2 쉘 바디(second shell body)(24)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 쉘 바디(22), (24)는 서로 부착되고 제1 베어링 하우징(14)에 부착될 수 있다. 제1 쉘 바디(22)와 제1 베어링 하우징(14)은 서로 협동하여 흡입 챔버(suction chamber)(26)를 정의하며 이 흡입 챔버(26) 내에 제2 베어링 하우징(16), 압축 메커니즘(18) 그리고 모터 어셈블리(20)가 배치될 수 있다. 흡입 주입구 피팅(suction inlet fitting)(28)(도 2)이 제1 쉘 바디(22)에 체결(engage)될 수 있고 흡입 챔버(26)와 유체 연통(fluid communication)할 수 있다. 흡입-압력 작동 유체(즉, 낮은-압력 작동 유체)가 흡입 유입구 피팅(28)을 통해 흡입 챔버(26)로 들어갈 수 있고, 압축을 위해 압축 메커니즘(18) 내로 이끌릴 수 있다. 압축기(10)는 저압-측 압축기(low-side compressor)일 수 있다(즉, 모터 어셈블리(20)와, 압축 메커니즘(18)의 적어도 주요 부분이 흡입 챔버(26)에 배치된다).
제2 쉘 바디(24)와 제1 베어링 하우징(14)은 서로 협동하여 배출 챔버(discharge chamber)(30)를 정의할 수 있다. 제1 베어링 하우징(14)은, 배출 챔버(30)를 흡입 챔버(26)로부터 분리하도록, 제1 쉘 바디(22)와 제2 쉘 바디(24)에 밀봉 체결된다. 배출 유출구 피팅(discharge outlet fitting)(32)이 제2 쉘 바디(24)에 체결될 수 있고, 배출 챔버(30)와 유체 연통할 수 있다. 배출-압력 작동 유체(즉, 흡입 압력보다 높은 압력의 작동 유체)가 압축 메커니즘(18)으로부터 배출 챔버(30)로 들어갈 수 있고 배출 유출구 피팅(32)을 통해 압축기(10)에서 배출된다. 몇몇 구성들에서, 배출 밸브(34)가 배출 유출구 피팅(32) 내에 배치될 수 있다. 배출 밸브(34)는, 배출 유출구 피팅(32)을 통해서 유체가 배출 챔버(30)에서 배출되는 것은 허용하고 배출 유출구 피팅(32)을 통해서 유체가 배출 챔버(30)로 유입되는 것은 방지하는, 체크 밸브(check valve)일 수 있다.
몇몇 구성들에서, 고압-측 윤활제 섬프(high-side lubricant sump)(36)가 배출 챔버(30)에 배치될 수 있다. 즉, 제2 쉘 바디(24)와 제1 베어링 하우징(14)은 서로 협동하여 윤활제 섬프(36)를 정의할 수 있다. 배출-압력 작동 유체와 윤활제의 혼합물이 압축 메커니즘(18)으로부터 제1 베어링 하우징(14)에 장착된 배출 파이프(38)를 통해 배출될 수 있다. 배출 파이프(38)는 배출-압력 작동 유체와 윤활제의 혼합물을, 배출-압력 작동 유체로부터 윤활제를 분리하는 윤활제 분리기(lubricant separator)(40)로 인도할 수 있다. 분리된 윤활제는 윤활제 분리기(40)에서 낙하하여 윤활제 섬프(36) 내로 모일 수 있고, 분리된 배출-압력 작동 유체는 배출 유출구 피팅(32)으로 흐를 수 있다.
제1 베어링 하우징(14)은 전반적으로 원통형인 환상 벽(annular wall)(42)과, 환상 벽(42)의 축방향 단부에 배치된 반경방향 신장 플랜지부(radially extending flange portion)(44)를 포함할 수 있다. 환상 벽(42)은 하나 이상의 개구(opening) 또는 구멍(aperture)(46)(도 2)을 포함하며 이 구멍(46)을 통해 흡입 챔버(26)의 흡입-압력 작동 유체가 압축 메커니즘(18)으로 흐를 수 있다. 플랜지부(44)는 제1 및 제2 쉘 바디(22), (24)에 용접(또는 다른 방식으로 고정 체결)된 외부 림(outer rim)(48)을 포함할 수 있다. 플랜지부(44)는 제1 베어링 어셈블리(15)를 수용하는 중앙 허브(central hub)(50)를 포함할 수 있다. 배출 파이프(38)는 중앙 허브(50)에 장착될 수 있다. 중앙 허브(50)는 배출 통로(discharge passage)(54)를 정의할 수 있는데, 이 배출 통로(54)를 통해 배출-압력 작동 유체가 압축 메커니즘(18)으로부터 배출 파이프(38)로 흐른다.
어떤 구성들에서(예를 들어 제1 베어링 어셈블리(15)가 자기 베어링 어셈블리가 아닌 통상의 베어링 어셈블리인 경우), 제1 베어링 하우징(14)은 윤활제 섬프(36)와 유체 연통하는 하나 이상의 윤활제 통로(미도시)를 포함할 수 있다. 밸브 어셈블리(미도시)가 제1 베어링 하우징(14)에 장착될 수 있고, 제1 베어링 어셈블리(15) 그리고/또는 다른 부품을 냉각 그리고/또는 윤활 시키기 위해서 윤활제가 윤활제 섬프(36)로부터 하나 이상의 윤활제 통로를 통해 제1 베어링 어셈블리(15) 그리고/또는 다른 부품으로 흐르는 것을 선택적으로 허용 및 차단할 수 있다.
제2 베어링 하우징(16)은 제2 베어링 어셈블리(17)를 수용하는 중앙 허브(central hub)(68)를 구비하는 전반적으로 원판 형상 부재일 수 있다. 제2 베어링 하우징(16)은 예를 들어 다수의 패스너(fastener)(70)를 통해 제1 베어링 하우징(14)의 환상 벽(42)의 축방향 단부(axial end)에 고정 부착될 수 있다. 어떤 구성에서(예를 들어 제2 베어링 어셈블리(17)가, 자기 베어링 어셈블리가 아니라, 통상의 베어링 어셈블리인 경우), 제2 베어링 하우징(16)은 제1 베어링 하우징(14)의 하나 이상의 윤활제 통로(미도시)와 유체 연통하는 하나 이상의 윤활제 통로(미도시)를 포함하여 윤활제 섬프로부터 윤활제를 제2 베어링 어셈블리(17)에 제공할 수 있다.
압축 메커니즘(18)은 제1 압축 부재와 제2 압축 부재를 포함할 수 있고, 제1 압축 부재와 제2 압축 부재는 협동하여 그 사이의 작동 유체를 압축할 수 있다. 예를 들어, 압축 메커니즘(18)은, 제1 압축 부재가 제1 스크롤 부재(즉 종동 스크롤 부재(driven scroll member))(76)이고 제2 압축 부재가 제2 스크롤 부재(즉 아이들러 스트롤 부재(idler scroll member))(78)인, 동방향 회전(co-rotating) 스크롤 압축 메커니즘일 수 있다. 다른 구성들에서, 압축 메커니즘(18)은, 선회압축 메커니즘(orbiting scroll compression mechanism), 회전 압축 메커니즘(rotary compression mechanism), 나사 압축 메커니즘(screw compression mechanism), 방켈 압축 메커니즘(Wankel compression mechanism) 또는 왕복 압축 메커니즘(reciprocating compression mechanism) 같은 다른 유형의 압축 메커니즘일 수 있다.
제1 스크롤 부재(76)는 제1 단부 플레이트(first end plate)(80), 제1 나선형 랩(first spiral wrap)(82) 및 제1 허브(84)를 포함할 수 있고, 제1 나선형 랩(82)은 제1 단부 플레이트(80)의 일측으로부터 신장하고, 제1 허브(84)는 제1 단부 플레이트(80)의 타측으로부터 신장한다. 제2 스크롤 부재(78)는 제2 단부 플레이트(86), 제2 나선형 랩(88) 및 제2 허브(90)를 포함할 수 있고, 제2 나선형 랩(88)은 제2 단부 플레이트(86)의 일측으로부터 신장하고, 제2 허브(90)는 제2 단부 플레이트(86)의 타측으로부터 신장한다. 제1 스크롤 부재(76)의 제1 허브(84)는 제1 베어링 하우징(14)의 중앙 허브(50) 내에 수용되고, 제1 베어링 하우징(14) 및 제2 베어링 하우징(16)에 대해 상대적으로 제1 회전축(A1) 주위의 회전이 가능하도록 제1 베어링 하우징(14) 및 제1 베어링 어셈블리(15)에 의해 지지된다. 밀봉 부재(seal)(85)가 중앙 허브(50) 내에 배치되고 중앙 허브(50)와 제1 허브(84)에 밀봉 체결된다. 제2 스크롤 부재(78)의 제2 허브(90)는 제2 베어링 하우징(16)의 중앙 허브(68) 내에 수용되고, 제1 베어링 하우징(14) 및 제2 베어링 하우징(16)에 대해 상대적으로 제2 회전축(A2) 주위의 회전이 가능하도록 제2 베어링 하우징(16) 및 제2 베어링(17)에 의해 지지된다. 제2 회전축(A2)은 제1 회전축(A1)과 평행하며, 제1 회전축(A1)으로부터 벗어나(offset) 있다. 스러스트 베어링(thrust bearing)(91)이 제2 베어링 하우징(16)의 중앙 허브(68) 내에 배치될 수 있고, 제2 스크롤 부재(78)의 제2 허브(90)의 축방향 단부를 지지할 수 있다.
올드햄 커플링(Oldham coupling)(92)이 제1 단부 플레이트(80) 및 제2 단부 플레이트(86)에 삽입연결될(keyed) 수 있다. 몇몇 구성들에서, 올드햄 커플링(92)은 제2 단부 플레이트(86)와, 모터 어셈블리(20)의 회전자(100)에 삽입연결될 수 있다. 제1 나선형 랩(82)과 제2 나선형 랩(88)은 서로 맞물려 연결되어(intermesh) 다수의 유체 포켓(압축 포켓)을 형성한다. 제1 회전축(A1) 둘레의 제1 스크롤 부재(76)의 회전 및 제2 회전축(A2) 둘레의 제2 스크롤 부재(78)의 회전은, 반경방향 외측 위치(radially outer position)로부터 반경방향 내측 위치로 이동함에 따라 유체 포켓들의 크기를 감소시키고, 이에 따라 작동 유체를 흡입 압력에서 배출 압력으로 압축하게 된다.
제1 단부 플레이트(80)는, 흡입 챔버(26)와 유체 포켓들 중 반경방향 최외측 포켓 사이의 유체 연통을 제공하는 흡입 유입구 개구(suction inlet opening)(94), (도 2)를 포함할 수 있다. 제1 스크롤 부재(76)는 또한 제1 단부 플레이트(80)와 제1 허브(84)를 통해 신장하고, 유체 포켓들 중 반경방향 최내측 포켓과 배출 챔버(30) 사이에 유체 연통을 제공하는 (예를 들어 배출 통로(54)와 배출 파이프(38)를 경유해서) 배출 통로(96)를 포함할 수 있다. 배출 밸브 어셈블리(97)가 배출 통로(54) 내에 배치될 수 있다. 배출 밸브 어셈블리(97)는 작동 유체가 압축 메커니즘(18)으로부터 배출 통로(96)를 통해서 배출 챔버(30) 안으로 배출되도록 하고, 작동 유체가 배출 챔버(30)로부터 배출 통로(96)로 거꾸로 흐르는 것을 방지한다.
제2 스크롤 부재(78)의 제2 허브(90)는 배유관(scavenging tube)(99)을 수용할 수 있으며 이 배유관(99)은 압축기(10) 작동 중에 제1 쉘 바디(22)의 바닥으로부터 오일을 배출할 수 있다. 즉, 제1 쉘 바디(22) 바닥의 오일이 배유관(99)을 통해서 위쪽으로 끌어올려 질 수 있고, 하나 이상의 윤활제 통로를 경유하여 압축기(10)의 하나 이상의 가동부(moving part)로 안내될 수 있다. 몇몇 구성들에서, 제2 스크롤 부재(78)는 하나 이상의 오일 주입 통로(미도시)를 포함할 수 있고, 배유관(99)으로부터 이 오일 주입 통로를 통과해서 오일이 압축 포켓들 중 하나로 주입될 수 있다.
모터 어셈블리(20)는 링-모터(ring-motor)일 수 있고, 복합 고정자(composite stator)(98)와 회전자(rotator)(100)를 포함할 수 있다. 고정자(98)는 제1 베어링 하우징(14)의 환상 벽(42)의 내경면(inner diametrical surface)(101)에 고정되는 환상 부재일 수 있다. 고정자(98)는 제1 단부 플레이트(80) 및 제2 단부 플레이트(86)와 제1 나선형 랩(82) 및 제2 나선형 랩(88)을 둘러쌀 수 있다.
회전자(100)는 고정자(98)의 반경방향 내측에 배치될 수 있고, 고정자(98)에 대해서 상대적으로 회전한다. 회전자(100)는 제1 회전축(A1)에 평행하게 신장하는 환상 축방향 신장부(102)와, 축방향 신장부(102)의 축방향 단부로부터 반경방향 내측으로(즉 제1 회전축(A1)에 대해서 수직 방향) 신장하는 반경방향 신장부(104)를 포함할 수 있다. 축방향 신장부(102)는 제1 단부 플레이트(80) 및 제2 단부 플레이트(86)와 제1 나선형 랩(82) 및 제2 나선형 랩(88)을 둘러쌀 수 있다. 축방향 신장부(102)의 내경면(106)은 제1 단부 플레이트(80)의 외주(outer periphery)에 체결될 수 있다. 자석(108)들이 예를 들어 축방향 신장부(102)의 외경면(outer diametrical surface)(110)에 고정될 수 있다. 패스너(102)들이, 회전자(100)를 제1 스크롤 부재(76)에 회전가능하게 그리고 축방향으로 고정하도록, 반경방향 신장부(104) 및 제1 단부 플레이트(80)에 체결될 수 있다. 따라서, 전류가 고정자(98)에 제공될 때, 회전자(100)와 제1 스크롤 부재(76)는 제1 회전축(A1) 둘레를 회전한다. 이 같은 제1 스크롤 부재(76)의 회전은, 제1 스크롤 부재(76) 및 제2 스크롤 부재(78)와 올드햄 커플링(92)의 체결로 인해, 제2 회전축(A2) 둘레의 제2 스크롤 부재(78)의 회전을 야기한다.
회전자(100)의 반경방향 신장부(104)는 중앙 구멍(aperture)(114)을 포함할 수 있으며 이 구멍(114)을 통해서 제2 스크롤 부재(78)의 제2 허브(90)가 신장한다. 반경방향 신장부(104)는 또한 환상 오목부(annular recess)(116)를 포함할 수 있으며 이 환상 오목부(116)는 중앙 구멍(114)과 제1 및 제2 회전축(A2), (A2)을 둘러싼다. 제1 환상 밀봉 부재(118) 및 제2 환상 밀봉 부재(119)가 오목부(116) 내에 적어도 부분적으로 수용될 수 있고 반경방향 신장부(114)와 제2 단부 플레이트(86)에 밀봉 체결된다. 제2 환상 밀봉 부재(119)는 제1 환상 밀봉 부재(118)를 둘러쌀 수 있다. 이로 인해, 제1 및 제2 환상 밀봉 부재(118), (119), 제2 단부 플레이트(86) 및 반경방향 신장부(104)는 협동하여 환상 챔버(120)를 정의한다. 환상 챔버(120)는 (흡입 압력보다 크고 배출 압력보다 낮은 압력의) 중간-압력 작동 유체를 제2 단부 플레이트(86)의 통로(124)를 경유하여 중간 유체 포켓(122)로부터 받을 수 있다. 환상 챔버(120)의 중간-압력 작동 유체는 축 방향(즉, 회전축(A1), (A2)에 평행한 방향)에서 제2 단부 플레이트(86)를 제1 단부 플레이트(80)를 향해 바이어스 하여 제1 나선형 랩(82)의 선단(tip)과 제2 단부 플레이트(86)의 선단 사이의 밀봉과, 제2 나선형 랩(88)의 선단과 제1 단부 플레이트(80)의 선단 사이의 밀봉을 향상시킨다.
이제도 3을 참조하면, 예를 들어 압축기(10)의 성능을 미세 조정하고 그리고/또는 제조 및 조립 공차(tolerance)를 보상하도록, 제1 및 제2 베어링 어셈블리(15), (17)는 압축기(10)가 완전히 조립되기 전 또는 후에 (즉, 쉘 어셈블리(12)가 밀봉되기 전 또는 후에) 조정될 수 있는 자기 베어링 어셈블리일 수 있다. 제1 및 제2 베어링 어셈블리(15), (17) 각각은 베어링 고정자(130), 베어링 회전자(132) 및 하나 이상의 간극 센서(gap sensor)(134)를 포함할 수 있다. 베어링 고정자(130)는 그로부터 반경방향 내측(radially inward)으로 연장하는 복수의 폴(pole)(136)을 구비하는 환상 바디(annular body)일 수 있다. 폴(136)은 베어링 회전자(132)를 둘러싸는 원형 패턴으로 마련된다. 각각의 폴(136)은 권선(138)이 권취되는 반경방향으로 연장하는 권선 축(WA)(도 5)을 정의한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 베어링 어셈블리(15)의 베어링 고정자(130)는 제1 베어링 하우징(14)의 중앙 허브(50)의 내경면(inner diametrical surface)에 고정적으로 부착될 수 있고, 제2 베어링 어셈블리(17)의 베어링 고정자(130)는 제2 베어링 하우징(16)의 중앙 허브(68)의 내경면에 고정적으로 부착된다.
베어링 회전자(132)는 자성 재료 (예컨대, 금속 재료)로 형성된 환상 바디 일 수 있고 베어링 고정자(130) 내에 반경방향으로 배치될 수 있다. 즉, 제1 베어링 어셈블리(15)의 베어링 고정자(130)는 제1 베어링 어셈블리(15)의 베어링 회전자(132)를 둘러싸며, 제2 베어링 어셈블리(17)의 베어링 고정자(130))는 제2 베어링 어셈블리(17)의 베어링 회전자(132)를 둘러싼다. 환상 공기 간극(140)이 베어링 회전자(132)의 외경면과 폴(136)들의 내경면들 사이에 반경방향으로 배치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 베어링 어셈블리(15)의 베어링 회 전자(132)는 제1 스크롤 부재(76)의 허브(84)를 수용하며 허브(84)와 고정 체결되고, 제2 베어링 어셈블리(17)의 베어링 회전자(132)는 제2 스크롤 부재(78)의 허브(90)를 수용하며 허브(90)와 고정 체결된다. 전류가 베어링 고정자(130)의 권선(winding)(138)들에 공급될 때, 자력이 발생하여 베어링 회전자(132) 둘레의 공기 간극(140)을 유지하고 베어링 회전자(132) (그리고 베어링 회전자(132)가 부착된 스크롤 부재(76), (78))가 베어링 고정자(130) 및 대응하는 베어링 하우징(14), (16)에 대해서 자유로이 회전한다.
간극 센서(134)는 베어링 고정자(130)에 장착될 수 있고 베어링 고정자(130)로부터 베어링 회전자(132)를 향해 반경방향 내측으로 연장할 수 있다. 간극 센서(134)는 베어링 회전자(132) 둘레(circumference)에 원형 패턴으로 배열될 수 있다. 간극 센서(134)의 원위 첨단(distal tip)(146)들은 폴(136)들의 내경면들에 반경방향으로(또는 거의 반경방향으로) 정렬되도록 위치할 수 있다. 간극 센서(134)들은 제어 모듈(148)과 같은 처리 회로(processing circuit)와 통신할 수 있다(도 5). 간극 센서(134)들은 원위 첨단(146)들과 베어링 회전자(132)의 외경면(142) 사이의 반경방향 거리를 감지함으로써 베어링 회전자(132)의 반경방향 위치를 측정할 수 있다. 간극 센서(134)는 반경방향 거리 데이터를 제어 모듈 제어 모듈(148)에 전송할 수 있다. 제어 모듈(148)은 간극 센서(134)로부터 수신한 데이터에 기초하여 폴(136)의 내경면(144)과 베어링 회전자(132)의 외경면(142) 사이의 반경방향 거리를 계산할 수 있다.
간극 센서(134)는 임의의 적합한 유형의 센서 일 수 있다. 예를 들어, 간극 센서(134)는 간극 센서(134)와 베어링 회전자(132) 사이의 용량 및 용량 변화를 측정하는 용량성 변위 센서(capacitive displacement sensor)일 수 있다. 제어 모듈(148)은 각 간극 센서(134)에 의해 측정된 용량에 기초하여 각 센서(134)와 베어링 회전자(132) 간의 거리(즉, 공기 간극)를 계산할 수 있다. 대안으로서, 간극 센서(134)는 레이저 또는 다른 광원을 사용하여 베어링 회전자(132)에 대한 거리를 측정하는 광학 센서 일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(148)은 제1 및 제2 베어링 어셈블리(15), (17)의 권선(138)들 및 간극 센서(134)들과 통신한다. 제어 모듈(148) 제1 및 제2 베어링 어셈블리(15), (17)의 베어링 고정자(130)의 각각의 권선(138)에 공급되는 전류의 양을 제어할 수 있는 처리 회로이거나 처리 회로를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 제어 모듈(148)은 제1 베어링 하우징(14)에 대한 상대적인 제1 스크롤 부재(76)에 부착된 베어링 회전자(132)의 위치 (그리고 따라서 제1 회전축(A1)의 위치)를 그리고 제2 베어링 하우징(16)에 대한 상대적인 제2 스크롤 부재(78)에 부착된 베어링 회전자(132)의 위치 (그리고 따라서 제2 회전축(A1)의 위치)를 조정할 수 있다. 환언하면, 제어 모듈(148)은 서로에 대해 상대적인 제1 및 제2 회전축(A1), (A2)의 위치를 조정할 수 있다.
각 폴(136)의 권선(138)은 그 폴(136)의 권선 축(WA)을 따라 연장하는 방향으로 베어링 회전자(132) 상에 자력을 가한다. 각 권선 축(WA)을 따른 자력의 크기는 베어링 고정자(130)에 대한 상대적인 베어링 회전자(132)의 반경방향 위치를 결정한다. 따라 베어링 회전자(132)의 반경방향 위치는 폴(136)들 중에서 베어링 고정자(130)의 다른 폴(136)들에 대한 어느 한 폴(136) 또는 몇몇 폴(모든 폴이 아님)(136)에서의 자기력의 크기를 변경함으로써 조정될 수 있다. 폴(136)에서의 자력의 크기는, 폴(136)에 공급되는 전류의 양(즉 전력의 양)을 변화시킴으로써, 원하는 대로 변화될 수 있다. 따라서, 제어 모듈(148)은 하나 또는 몇몇 폴(136)의 권선(138)에 공급되는 전류의 양을 변화시킴으로써 베어링 고정자(130)에 대한 베어링 회 전자(132)의 위치를 조정할 수 있다. 즉, 제어 모듈(148)은 특정 하나(또는 둘 이상)의 폴(136)의 권선에 다소의 전류를 제공하기 위해 그 특정 하나(또는 둘 이상)의 폴(136)의 권선(138)에 대응하는 특정 하나(또는 둘 이상)의 전력 증폭기(150)를 제어할 수 있다. 제어 모듈(148)은 간극 센서(134)에 의해 제어 모듈(148)에 제공된 데이터에 기초하여 전력 증폭기(150)를 제어한다.
제1 및 제2 회전축(A1), (A2) 중 하나 또는 둘 모두의 반경방향 위치의 조정은, 제1 및 제2 스크롤 부재(76), (78)의 나선형 랩(82), (88)이 과도한 마찰 그리고/또는 스트레스 없이 나선형 랩(82), (88) 사이에 형성된 압축 포켓들의 밀봉을 확실히 하도록 적절한 위치에서 그리고 적절한 양의 힘으로 서로 접촉하는 것을 담보하기 위해서, 제어 모듈(148)이 제조 및 조립 공차를 보할 수 있도록 한다. 나선형 랩(82), (88)이 서로 밀봉식으로 체결하게 되는 힘은 압축기(10)의 작동 중에 생성되는 소리를 개선하도록 조정될 수 있다. 서로에 대한 스크롤 부재(76), (78)의 위치 설정은, 예를 들어 압축기(10)의 작동에 의해 야기되는 소리, 플랭크 로딩(flank loading) 그리고 플랭크 밀봉을 개선하도록, 모터 속도 그리고/또는 다른 작동 파라미터에 따라 조정될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 동방향 회전하는 제1 및 제2 스크롤 부재(76), (78)의 나선형 랩(82), (88)은 복수의 제1 지점(P1) 및 복수의 제2 지점(P2)에서 서로 접촉한다. 지점(P1), (P2)은 나선형 랩(82), (88)이 압축 포켓을 적절히 밀봉하기 위해 서로 접촉해야 하는 지점이다. 제1 지점(P1)을 통해 연장되는 선(L1)은 제2 지점(P2)을 통해 연장되는 선(L2)과 평행하고 그 선(L2)으로부터 벗어나 있다(offset). 선(L1), (L2)은 또한 제1 및 제2 회전축(A1), (A2)을 통해 연장되는 선에 평행하다. 전술한 방법 및 구조를 사용하여, 제어 모듈(148)은, 제1 및 제2 베어링 어셈블리(15), (17) 중 하나 또는 둘 모두의 베어링 회전자(132)의 위치를 조정함으로서, 회전축(A1), (A2) 및 스크롤 부재(76), (78)의 위치를 (그리고 따라서 지점(P1), (P2)의 위치를) 조정할 수 있다.
일부 구성에서, 압축기(10)의 용량을 감소하기 위해 압축 포켓들 내의 작동 유체가 흡입 챔버(26) 안으로 누설되어 들어갈 수 있게 하는 간극을 제공하도록 나선형 랩(82), (88)을 서로 반경방향으로 분리하기 위해, 제어 모듈(148)은 전술한 본 방법 및 구조를 사용하여 제1 스크롤 부재(76) 및 제1 회전축(A1)의 반경방향 위치를 그리고/또는 제2 스크롤 부재(78) 및 제2 회전축 선(A2)의 반경방향 위치를 조정할 수 있다. 압축 포켓들의 작동 유체가 흡입 챔버(26) 안으로 누설될 수 있도록, 제어 모듈(148)은 나선형 랩(82), (88)이 서로 밀봉식으로 체결된 로딩 상태(loaded state)(즉 완전-용량 상태)와 나선형 랩(82), (88)이 서로 분리된 언로딩 상태(unloaded state)(0 용량 또는 감소된 용량 상태) 사이에서 제1 스크롤 부재(76) 및 제1 회전축(A1)의 반경방향 위치를 그리고/또는 제2 스크롤 부재(78) 및 제2 회전축 선(A2)의 반경방향 위치를 선택적으로 이동시킬 수 있다.
제어 모듈(148)은 0% 내지 100% 용량 사이인 조절된 용량 출력을 생성하기 위해서 압축기(10)를 로딩 상태와 언로딩 상태 사이에서 주기적으로 순환하게 하는 펄스-폭-조절(PWM) 제어 전략을 채용할 수 있다.
일부 구성에서, 제1 및 제2 베어링 어셈블리(15), (17) 중 하나 또는 둘 모두는 스크롤 부재(76), (78) 중 하나 또는 둘 모두의 위치를 반경방향으로 조정할 수 있고(전술한 바와 같이) 또한 축방향(즉 회전축(A1), (A2)을 따르는 방향))으로 조절할 수 있는 반경방향-축방향 조합 자기 베어링 어셈블리일 수 있다. 이러한 구성에서, 압축기(10)의 용량을 줄이기 위해서, 스크롤 부재(76), (78) 중 하나 또는 둘 모두의 축 방향 위치는 스크롤 부재(76), (78) 서로 축 방향으로 분리하여 압축 포켓들로부터 흡입 챔버(26)로의 작동 유체의 누출을 허용하도록 조정될 수 있다. 즉, 압축 포켓들 내의 작동 유체가 흡입 챔버(26) 안으로 누설되어 들어갈 수 있도록 하기 위해, 제어 모듈(148)은 나선형 랩(82), (88)이 밀봉식으로 단부 플레이트(86), (80)와 각각 체결된 로딩 상태(loaded state)(즉 완전-용량 상태)와 나선형 랩(82), (88)이 단부 플레이트(86), (80)로부터 각각 분리된 언로딩 상태(unloaded state)(0 용량 또는 감소된 용량 상태) 사이에서 제1 스크롤 부재(76) 그리고/또는 제2 스크롤 부재(78)의 반경방향 위치를 선택적으로 이동시킬 수 있다. 제어 모듈(148)은 0% 내지 100% 용량 사이인 조절된 용량 출력을 생성하기 위해서 압축기(10)를 로딩 상태와 언로딩 상태 사이에서 주기적으로 순환하게 하는 펄스-폭-조절(PWM) 제어 전략을 채용할 수 있다.
더욱이, 스크롤 부재(76), (78) 중 하나 또는 둘 모두의 축 방향 위치 설정에 대한 조정이, 밀봉 및 마찰을 개선하기 위해, 단부 플레이트(86), (80)에 대한 나선형 랩(82), (88)의 선단의 로딩을 조정할 수 있다.
위에서 설명하고 도면에 도시한 압축기(10)는 제1 및 제2 회전축(A1), (A2)의 위치를 조정할 수 있는 제1 및 제2 자기 베어링 어셈블리(15), (17)를 구비하지만, 일부 실시 예에서는 압축기(10)는 스크롤 부재(76), (78) 중 어느 하나의 위치를 조정하도록 작동하는 하나의 자기 베어링 어셈블리(15) 또는 (17)를 포함할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 자기 베어링 어셈블리(15), (17) 중 하나는 종래의 베어링 어셈블리(즉, 조정 불가능한 베어링 어셈블리)로 대체될 수 있다.
도 6 내지도 9를 참조하면, 쉘 어셈블리(212), 제1 베어링 하우징(214), 제1 베어링 어셈블리(215), 제2 베어링 하우징(216), 제2 베어링 어셈블리(217), 압축 메커니즘(218) 및 모터 어셈블리(220)를 포함하는 또 다른 압축기(210)가 제공된다. 압축기(210)는 고압측 섬프가 없는 압축기일 수 있다(즉 제1 및 제2 베어링 하우징(214), (216), 제1 및 제2 베어링 어셈블리(215), (217), 압축 메커니즘(218), 및 모터 어셈블리(220)가 쉘 어셈블리(212)에 의해 정의된 배출 챔버(230) 내에 배치될 수 있다; 그리고 압축기(210)는 윤활제 섬프를 포함하지 않는다).
쉘 어셈블리(212)는 제1 쉘 바디(222) 및 제1 쉘 바디(222)에 (예를 들어, 용접, 압입 등에 의해) 고정된 제2 쉘 바디(224)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 쉘 바디(222), (224)는 서로 협력하여 배출 챔버(230)를 정의할 수 있다. 흡입 유입구 피팅(228)은 제2 쉘 바디(224)를 통하여 연장될 수 있다. 배출 유출구 피팅(232)은 제1 쉘 바디(222)와 체결될 수 있으며, 배출 챔버(230)와 유체 연통할 수 있다. 어떤 구성에서, 배출 밸브(예를 들어 체크 밸브)가 배출 유출구 피팅(232) 내에 배치될 수 있다.
제1 베어링 하우징(214)은 환상 벽(annular wall)(242) 및 환상 벽(242)의 축 방향 단부에 배치된 반경방향으로 연장하는 플랜지부(flange portion)(244)를 포함할 수 있다. 환상 벽(242)은 제2 쉘 바디(224)에 고정될 수 있는 외부 림(outer rim)(248)을 포함할 수 있다. 플랜지부(244)는 제1 베어링 어셈블리(215) (예를 들어, 롤러 베어링 어셈블리)를 수용하는 중앙 허브(central hub)(250)를 포함할 수 있다. 중앙 허브(250)는 흡입 유입구 피팅(228)과 유체 연결되는 흡입 통로(suction passage)(254)를 형성할 수 있다. 압축 메커니즘(218)은 흡입 유입구 피팅(228)으로부터 흡입 통로(254)를 통해 흡입-압력 작동 유체를 끌어들일 수 있다. 흡입 밸브 어셈블리(229)(예를 들어 체크 밸브)가 흡입 통로(254) 내에 배치될 수 있다. 흡입 밸브 어셈블리(229)는 흡입 압력 작동 유체가 흡입 통로(254)를 통해 압축 메커니즘(218)을 향해 흐르도록 하고 작동 유체의 반대 방향으로의 흐름은 방지한다. 제1 베어링 하우징(214)은 환상 벽(242)을 통해 연장하는 통로(256)들 및 플랜지부(244)를 통해 연장되는 하나 이상의 통로(257)를 포함하여 압축 메커니즘(218)로부터 배출된 윤활제 및 작동 유체가 쉘 어셈블리(212)를 통해 순환하여 압축기(210)의 가동부들을 냉각 및 윤활시키도록 한다.
제2 베어링 하우징(216)은 중앙 허브(268) 및 중앙 허브(268)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 플랜지부(267)를 포함할 수 있다. 중앙 허브(268)는 제2 베어링 어셈블리(217)를 수용할 수 있다. 플랜지부(267)는 예를 들어 다수의 패스너(fastener)(270)를 통해 제1 베어링 하우징(214)의 환상 벽(242)의 축 방향 단부에 부착될 수 있다. 통로(272)들은 플랜지부(267)를 통해 연장될 수 있고 작동 유체 및 윤활제가 쉘 어셈블리(212)를 통해 순환할 수 있도록 제1 베어링 하우징(214) 내의 통로(256)들과 유체 연통될 수 있다.
압축 메커니즘(218)은 그들 사이에 작동 유체를 압축하도록 협력하는 제1 압축 부재 및 제2 압축 부재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 압축 메커니즘(218)은 제1 압축 부재가 제1 스크롤 부재(276)(예를 들어, 종동 스크롤 부재(driven scroll member))이고 제2 압축 부재가 제2 스크롤 부재(278)(예를 들어 아이들러 스크롤 부재(idler scroll member))인 동방향 회전 스크롤 압축 메커니즘일 수 있다. 다른 구성에서, 압축 메커니즘(218)은 선회(orbiting) 스크롤 압축 메커니즘, 회전 압축 메커니즘, 스크류 압축 메커니즘, 방켈(Wankel) 압축 메커니즘 또는 왕복 압축 메커니즘과 같은 다른 유형의 압축 메커니즘 일 수 있다.
제1 스크롤 부재(276)는 제1 단부 플레이트(first end plate)(280), 제1 단부 플레이트(280)의 일 측으로부터 연장되는 제1 나선형 랩(first spiral wrap)(282), 및 제1 단부 플레이트(280)의 타 측으로부터 연장되는 제1 허브(284)를 포함할 수 있다. 제2 스크롤 부재(278)는 제2 단부 플레이트(286), 제2 단부 플레이트(286)의 일 측으로부터 연장하는 제2 나선형 랩(288), 및 제2 단부 플레이트(286)의 타 측으로부터 연장되는 제2 허브(290)를 포함할 수 있다.
제1 스크롤 부재(276)의 제1 허브(284)는 제1 베어링 하우징(214)의 중앙 허브(250) 내에 수용된다. 밀봉 부재(285)가 중앙 허브(250) 내에 배치되고 중앙 허브(250) 및 제1 허브(284)와 체결된다. 제1 단부 플레이트(280)의 일부는 또한 중앙 허브(250) 내에 수용되고 제1 및 제2 베어링 하우징(214), (216)에 대해 제1 회전축(A1)을 중심으로 회전하도록 제1 베어링 하우징(214) 및 제1 베어링 어셈블리(215)에 의해 지지가 된다. 제2 스크롤 부재(278)의 제2 허브(290)는 제2 베어링 하우징(216)의 중앙 허브(268) 내에 수용되고, 제1 및 제2 베어링 하우징(214), (216)에 대해 제2 회전축(A2)을 중심으로 회전하도록 제2 베어링 하우징(216) 및 제2 베어링 어셈블리(217)에 의해 지지가 된다. 제2 회전축(A2)은 제1 회전축(A1)과 평행하고 제1 회전축(A1)으로부터 오프셋(offset)되어 있다.
올드햄 커플링이 모터 어셈블리(220)의 회전자(300) 및 제2 단부 플레이트(286)에 삽입 결합(key)할 수 있다. 일부 구성에서, 올드햄 커플링은 제1 및 제2 단부 플레이트(280), (286)에 삽입 결합할 수 있다. 제1 및 제2 나선형 랩(282), (288)은 서로 맞물려 협동하여 그들 사이에 복수의 유체 포켓(즉, 압축 포켓)을 형성한다. 제1 스크롤 부재(276)가 제1 회전축(A1)을 중심으로 회전하고 제2 스크롤 부재(278)가 제2 회전축(A2)을 중심으로 회전하면 유체 포켓이 반경방향 외측 위치로부터 반경방향 내측 위치로 이동함에 따라 유체 포켓의 크기가 감소하여, 그 내부의 작동 유체를 흡입 압력으로부터 배출 압력으로 압축하게 된다.
제1 스크롤 부재(276)는 제1 허브(284)를 통하여 제1 단부 플레이트(280) 내로 연장되는 축 방향 연장 흡입 통로(296)를 포함할 수 있다. 제1 단부 플레이트(280)에 형성된 반경방향 연장 흡입 통로(297)들은 축 방향 연장 흡입 통로(296)로부터 반경방향 외측으로 연장하고, 축 방향 연장 흡입 통로(296)와 반경방향 최외측 유체 포켓 사이에서 유체 연통을 제공한다. 따라서, 압축기(210)의 작동 중에, 흡입 압력 작동 유체는 흡입 유입구 피팅(228) 안으로 흡입되어, 제1 베어링 하우징(214)의 흡입 통로(254)를 통해, 축 방향 연장 흡입 통로(296)를 통해 이어서 반경방향 연장 흡입 통로(297)들을 통해서 나선형 랩(282), (288)에 의해 정의된 반경방향 최외측 유체 포켓들로 흐를 수 있다.
제2 스크롤 부재(278)는 제2 단부 플레이트(286) 및 제2 허브(290)를 통해 연장되고 유체 포켓들 중 반경방향 최내측의 하나와 배출 챔버(230) 사이의 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 배출 통로(294)를 포함할 수 있다. 제2 베어링 하우징(216)은 배출 통로(294)와 배출 챔버(230) 사이에 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 배출 개구(opening)(293)를 포함할 수 있다.
모터 어셈블리(220)의 구조 및 기능은 모터 어셈블리(20)의 구조 및 기능과 유사하거나 동일할 수 있다. 따라서, 유사한 특징들이 다시 상세히 기술되지 않을 수 있다. 모터 어셈블리(20)와 마찬가지로, 모터 어셈블리(220)는 복합체 고정자(composite stator)(295)와 회전자(300)를 포함하는 링 모터(ring motor)일 수 있다. 고정자(295)는 제1 베어링 하우징(214)의 환상 벽(242)에 고정될 수 있고 제1 및 제2 단부 플레이트(280), (286) 그리고 제1 및 제2 나선형 랩(282), (288)을 둘러쌀 수 있다.
회전자(300)는 고정자(295)의 반경방향 내측에 배치될 수 있고 고정자(295)에 대해 회전 가능하다. 회전자(300)는 환상 축방향 연장부(302) 및 반경방향 연장부(304)를 포함할 수 있다. 축 방향 연장부(302)는 제1 및 제2 단부 플레이트(280), (286) 그리고 제1 및 제2 나선형 랩(282), (288)을 둘러쌀 수 있다. 축 방향 연장부(302)는 제1 단부 플레이트(280)의 외주부(outer periphery)와 체결될 수 있다. 전류가 고정자(295)에 제공될 때, 회전자(300) 및 제1 스크롤 부재(276)는 제1 회전축(A1)을 중심으로 회전한다. 제1 스크롤 부재(276)의 이러한 회전은 전술한 바와 같이 제2 회전 부재(278)가 제2 회전축(A2)을 중심으로 대응 회전하게 한다.
환상 밀봉 부재(318)가 반경방향 연장부(304)의 오목부(recess) 내에 수용될 수 있고 반경방향 연장부(304)와 제2 단부 플레이트(286)에 밀봉식으로 체결될 수 있다. 환상 밀봉 부재(318), 제1 및 제2 단부 플레이트(280), (286), 그리고 반경방향 연장부(304)는 서로 협력하여 환상 챔버(320)를 정의한다. 환상 챔버(320)는 제2 단부 플레이트(286)의 통로를 경유하여 중간 유체 포켓(322)으로부터 중간 압력 작동 유체(흡입 압력보다 크고 배출 압력보다 작은 압력에서)를 수용할 수 있다. 환상 챔버(320) 내의 중간 압력 작동 유체는 축 방향(즉, 회전축(A1), (A2)에 평행한 방향)에서 제2 단부 플레이트(86)를 제1 단부 플레이트(80)를 향해 바이어스 하여 제1 나선형 랩(282)의 선단(tip)과 제2 단부 플레이트(286)의 선단 사이의 밀봉과, 제2 나선형 랩(288)의 선단과 제1 단부 플레이트(280)의 선단 사이의 밀봉을 향상시킨다.
제2 베어링 어셈블리(217)는, 베어링 어셈블리(15), (17)와 관련하여 설명한 바와 같이, 제1 스크롤 부재(276)에 대한 제2 스크롤 부재(278)의 위치를 반경방향에서 조절하여, 압축기(210)의 성능의 미세 조정, 제조 및 조립 공자의 보상, 그리고/또는 압축기(210)의 용량 조절이 가능한 자기 베어링 어셈블리일 수 있다. 제2 베어링 어셈블리(217)는 또한 압축기(210)의 작동 중에 압축기(210)의 용량을 조절하기 위해 제1 및 제2 스크롤 부재(276), (278)를 축방향으로 분리하도록 동작할 수 있다.
제2 베어링 어셈블리(217)는 베어링 고정자(330), 베어링 회 전자(332), 및 (전술 한 간극 센서(134)와 유사하거나 동일한) 복수의 간극 센서를 포함할 수 있다. 베어링 고정자(330)는 고정자 코어(334), 영구자석 링(permanent magnet ring)(336), 제1 폴 편(first pole piece)(338), 제2 폴 편(340), 환상 지지 부재(342), 복수의 반경방향 제어 권선(radial control winding)(344), 제1 축방향 제어 권선(346) 및 제2 축 방향 제어 권선(348)을 포함한다.
고정자 코어(334)는 그로부터 반경방향 내측으로 연장되는 복수의 폴(pole)(350)(도 8 및 도 9)을 갖는 환상 바디일 수 있다. 폴(350)들은 베어링 회전자(332)를 둘러싸는 원형 패턴으로 배열된다. 각각의 폴(350)은 반경방향 제어 권선(344)들 중 대응하는 하나가 감싸는 반경방향 연장 권선축(winding axis)(WA) (도 8)을 형성한다.
영구자석 링(336)은 고정자 코어(334)의 외경면(outer diametrical surface)을 따라 연장 및 부착될 수 있다. 환상 지지 부(342)는 영구자석 링(336)의 외경면을 따라 연장 및 부착될 수 있다. 제1 및 제2 폴 편(338), (340)은 환상 지지 부재(342)의 반대측 축방향 단부에 부착되고 제2 스크롤 부재(278)의 허브(290)를 둘러싸는 환상 바디일 수 있다. 베어링 회전자(332), 고정자 코어(334), 영구자석 링(336), 반경방향 제어 권선(344)들 및 축방향 제어 권선(346), (348)은 제1 및 제2 폴 편(338), (340) 사이에 축방향으로 배치될 수 있다. 영구자석 링(336)과 제1 및 제2 폴 편(338), (340)은 제2 베어링 하우징(216)의 중앙 허브(268)의 내경면에 부착될 수 있다.
제1 및 제2 축방향 제어 권선(346), (348)은 제2 스크롤 부재(278)의 허브(290)와 제2 회전축(A2)을 둘러싸는 환상 권선일 수 있다. 고정자 코어(334) 및 영구자석 링(336)은 제1 축방향 제어 권선(346) 및 및 제2 축 방향 제어 권선(348) 사이에 축방향으로 배치될 수 있다(즉, 제1 축방향 제어 권선(346) 및 제2 축방향 제어 권선(348)은 고정자 코어(334) 및 영구자석 링(336)의 서로 대향하는 축방향 단부들 사이에 배치될 수 있다). 반경방향 제어 권선(344) 및 제1 및 제2 축 방향 제어 권선(346), (348)은 제어 모듈(352)(도 9)과 통신할 수있다.
베어링 회전자(332)는 자성 재료 (예컨대, 금속 재료)로 형성된 환상 바디 일 수 있고, 고정자 코어(334) 내에 방사상으로(radially)으로 배치될 수 있다. 즉, 고정자 코어(334)는 베어링 회전자(332)를 둘러싼다. 도 8에 도시된 바와 같이, 환상 공기 간극(annular air gap)(354)이 베어링 회전자(332)의 외경면(356)과 폴(350)의 내경면(358) 사이에 방사상으로 배치된다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 베어링 회전자(332)는 제2 스크롤 부재(278)를 수용하고 제2 스크롤 부재(278)와 고정 체결된다. 전류가 베어링 고정자(330)의 반경방향 제어 권선(344)에 공급되면, 자력이 발생하여 베어링 회전자(332) 둘레의 공기 간극(354)을 유지하고 베어링 회전자(332) (그리고 베어링 회전자(332)가 부착된 스크롤 부재(278))가 베어링 고정자(330) 및 제2 베어링 하우징(216)에 대해서 자유로이 회전한다.
압축기(10)에 관해 전술한 바와 같이, 간극 센서들은 베어링 고정자(330)에 장착 될 수 있고 베어링 고정자(330)로부터 베어링 회전자(332)를 향해 반경방향 내측으로 연장될 수 있다. 간극 센서들은 베어링 회전자(332) 주위에 원형 패턴으로 배치되고 제어 모듈(352)과 통신할 수 있다. 전술한 바와 같이, 간극 센서들은 간극 센서와 베어링 회전자(332)의 외경면(356) 사이의 반경방향 거리를 감지함으로써, 베어링 회전자(332)의 반경방향 위치를 측정할 수 있다. 간극 센서들은 반경방향 거리 데이터를 제어 모듈(352)로 전송할 수 있다. 제어 모듈(352)은 간극 센서들로부터 수신한 데이터에 기초해서 베어링 회전자(332)의 외경면(356) 및 폴(350)들의 내경면 사이의 반경방향 거리를 계산할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제어 모듈(352)은 베어링 고정자(330)의 각각의 반경방향 제어 권선(344)에 공급되는 전류의 양을 제어할 수 있는 처리 회로 일 수 있거나 처리 회로를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 제어 모듈(352)은 제2 베어링 하우징(216) 및 제1 스크롤 부재(276)에 대한 베어링 회전자(332)의 반경방향 위치 ( 그리고 따라서 제2 회전축(A2) 및 제2 스크롤 부재(278)의 위치)를 조정할 수 있다. 환언하면, 제어 모듈(352)은 제1 회전축(A1) 및 제2 회전축(A2) 서로에 대한 상대적 위치를 조정할 수 있다. 이는 상술한 바와 같이 반경방향 제어 권선(344)들 중 선택된 권선(들)에 대한 전류 (즉, 전력)의 양을 조절함으로써 달성된다.
또한, 제어 모듈(352)은, 압축 포켓들로부터 작동 유체의 누설이 압축기(210)의 용량을 감소시키게 하도록, 축방향으로 선택적으로 스크롤 부재(276), (278)를 분리하기 위해 제1 스크롤 부재(276)에 대한 상대적인 제2 스크롤 부재(278)의 축방향 위치를 조정하도록 제1 및 제2 축 방향 제어 권선(346), (348) 중 하나 또는 둘 모두에 대한 전류량을 조정할 수 있다. 즉, 제어 모듈(352)은, 압축 포켓들 내의 작동 유체의 누설이 가능하도록, 나선형 랩(282), (288)이 단부 플레이트(286), (280)와 밀봉식으로 체결된 로딩 상태(loaded state)(즉 완전-용량 상태; 도 7에 도시되어 있음)와 나선형 랩(282), (288)이 단부 플레이트(286), (280)와 축방향으로 서로 분리된 언로딩 상태(unloaded state)(0 용량 또는 감소된 용량 상태; 도 6) 사이에서 제2 스크롤 부재(278)의 반경방향 위치를 선택적으로 이동시킬 수 있다. 제어 모듈(352)은 0% 내지 100% 용량 사이인 조절된 용량 출력을 생성하기 위해서 압축기(210)를 로딩 상태와 언로딩 상태 사이에서 주기적으로 순환하게 하는 펄스-폭-조절(PWM) 제어 전략을 채용할 수 있다.
더욱이, 제2 스크롤 부재(278)의 축 방향 위치에 대한 조정이 이루어져, 단부 플레이트(286), (280)에 대한 나선형 랩(282), (288)의 선단들의 로딩을 조정하여 그들 사이의 밀봉 및 마찰을 개선할 수 있다.
위에서 제1 베어링 어셈블리(215)가 롤러 베어링 어셈블리로 설명되었지만, 어떤 구성들에서, 제1 베어링 어셈블리(215)는 제1 스크롤 부재(276)의 위치를 축방향 및 반경방향으로 조정할 수 있는 자기 베어링 어셈블리(제2 베어링 어셈블리(217)과 유사하거나 동일)일 수 있다. 이 같은 구성들 몇몇에서, 제2 베어링 어셈블리(217)는 (전술한 바와 같은) 자기 베어링 어셈블리이고 이 같은 구성들 다른 몇몇에서 제2 베어링 하우징(217)은 롤러 베어링 어셈블리 일 수 있다.
본 출원인 소유의 2017년 2월 6일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/425,266 호(대리인 문서 번호 0315-000946-US; 발명자 Roy J. Doepker 및 Robert C. Stover; 발명의 명칭 CO-ROTATING COMPRESSOR), 2017년 2월 6일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/425,319( 대리인 관리 번호 0315-000948-US; 발명자 Roy J. Doepker 및 Robert C. Stover; 발명의 명칭 CO-ROTATING COMPRESSOR WITH MULTIPLE COMPRESSION MECHANISM), 2017년 2월 6일 자로 출원된 미국 특허 출원 제15/425,319(대리인 관리 번호 0315-000949-US; 발명자 Roy J. Doepker 및 Robert C. Stover; 발명의 명칭 CO-ROTATING COMPRESSOR WITH MULTIPLE COMPRESSION MECHANISM), 및 2017년 2월 6일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/425,374 호 (대리인 서류 번호 0315-000949-US, 발명자 Roy J. Doepker 및 Robert C. Stover, CO-ROTATING COMPRESSOR WITH MULTIPLE COMPRESSION MECHANISMS) 및 2017년 2월 6일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/425,428(대리인 서류 번호 0315-000950-US; 발명자 Roy J. Doepker 및 Robert C. Stover; 발명의 명칭 SCROLL COMPRESSOR WITH AXIAL FLUX MOTOR)가 본 명세서에 원용함으로써 그 전체 내용이 포함된다.
이하의 정의를 포함하는 본 출원 명세서에서, 용어 "모듈" 또는 "제어기"는 용어 "회로"로 대체 될 수 있다. "모듈"이라는 용어는: 주문형 집적 회로(ASIC); 디지털, 아날로그 또는 아날로그/디지털 혼합 이산 회로; 디지털, 아날로그 또는 아날로그/디지털 혼합 집적 회로; 조합 논리 회로; 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA); 코드를 실행하는 처리 회로(processor circuit)(공유, 전용 또는 그룹); 상기 처리 회로에 의해 실행되는 코드를 저장하는 메모리 회로(공유, 전용 또는 그룹); 기술된 기능을 제공하는 다른 적절한 하드웨어 구성 요소; 또는 시스템-온-칩과 같이 상기의 일부 또는 전부의 조합; 을 포함하거나 그 일부 일수 있다.
모듈은 하나 이상의 인터페이스 회로를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 인터페이스 회로는 근거리 통신망(LAN), 인터넷, 광역 통신망(WAN) 또는 이들의 조합에 연결된 유선 또는 무선 인터페이스를 포함할 수 있다. 본 발명의 임의의 주어진 모듈의 기능은 인터페이스 회로들을 통해 연결된 다수의 모듈들 중에 분산될 수 있다. 예를 들어 여러 모듈이 로드 균형 조정(load balancing)을 허용할 수 있습니다. 또 다른 예에서, 서버(원격 또는 클라우드로도 알려짐) 모듈은 클라이언트 모듈을 대신하여 일부 기능을 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이, 코드라는 용어는 소프트웨어, 펌웨어 그리고/또는 마이크로 코드를 포함할 수 있으며, 프로그램, 루틴, 기능, 클래스, 데이터 구조 그리고/또는 객체를 가리킬 수 있다. 공유 처리 회로라는 용어는 여러 모듈로부터 일부 또는 모든 코드를 실행하는 단일 프로세서 회로를 포함한다. 그룹 처리 회로라는 용어는 추가 처리 회로들과 결합하여 하나 이상의 모듈로부터 일부 또는 모든 코드를 실행하는 처리 회로를 포함한다. 다중 처리 회로에 대한 언급은 개별 다이(die), 단일 다이 상의 다중 처리 회로, 단일 처리 회로의 다중 코어, 단일 처리 회로의 다중 스레드 또는 상기 언급한 것들의 조합을 포함한다. 공유 메모리 회로라는 용어는 여러 모듈의 일부 또는 모든 코드를 저장하는 단일 메모리 회로를 포함한다. 그룹 메모리 회로라는 용어는 추가 메모리들과 결합하여 하나 이상의 모듈로부터의 일부 또는 모든 코드를 저장하는 메모리 회로를 포함한다.
메모리 회로라는 용어는 컴퓨터 판독 가능 매체라는 용어의 서브-세트이다. 용어 "컴퓨터 판독 가능 매체"는 본 명세서에서 매체(캐리어 웨이브(carrier wave)와 같은)를 통해 전파되는 일시적인 전기 또는 전자기 신호를 포함하지 않는다; 따라서 컴퓨터 판독 가능 매체라는 용어는 유형적이고 일시적이지 않은 것으로 간주 될 수 있다. 비-일시적, 유형적인 컴퓨터 판독 가능 매체의 비-제한적인 예들은 비휘발성 메모리 회로들(예를 들어 플래시 메모리 회로, 소거 가능 프로그램 가능 판독 전용 메모리 회로, 또는 마스크 판독 전용 메모리 회로), 휘발성 메모리 회로들(예를 들어, 정적 랜덤 액세스 메모리 회로 또는 동적 랜덤 액세스 메모리 회로), 자기 저장 매체(예를 들어 아날로그 또는 디지털 자기 테이프 또는 하드 디스크 드라이브), 광학 저장 매체(CD, DVD 또는 블루레이 디스크) 등이다.
본 출원에서, 특정 속성을 가지는 것으로 또는 특정 작동(operation)을 수행하는 것으로 설명된 장치 요소들은 그 같은 특정 속성을 가지도록 특별히 구성되고 그리고 그 같은 특정 작동을 수행하도록 특별히 구성된다. 특히, 어떤 요소가 어떤 동작(action)을 수행한다고 언급할 때, 이는 그 어떤 요소가 그 동작을 수행하도록 구성된다는 것을 의미한다. 어떤 요소의 구성은, 예를 들어 명령어들을 당해 어떤 요소와 연관된 비-일시적, 유형적인 컴퓨터 판독 가능 매체 상에서 인코딩함으로써, 당해 어떤 요소의 프로그램하는 것을 포함할 수 있다.
본 출원에서 설명된 장치 및 방법은, 컴퓨터 프로그램에 구현된 하나 이상의 특정 기능을 실행하도록 범용 컴퓨터를 구성함으로써 생성된 전용 컴퓨터에 의해 부분적으로 또는 완전히 구현될 수 있다. 위에서 설명된 도면 및 설명은 숙련된 기술자 또는 프로그래머의 일상 업무에 의해 컴퓨터 프로그램으로 변환할 수 있는 소프트웨어 사양으로 제공된다.
컴퓨터 프로그램은 적어도 하나의 비-일시적, 유형적인 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장되는 프로세서-실행 가능 명령어들을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 또한 저장된 데이터를 포함하거나 저장된 데이터에 의존할 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 특수 목적 컴퓨터의 하드웨어와 상호작용하는 기본 입/출력 시스템(BIOS), 특수 목적 컴퓨터의 특정 장치와 상호작용하는 장치 드라이버, 하나 이상의 운영 체제, 사용자 응용 프로그램, 배경 서비스, 배경 응용 프로그램 등을 포함할 수 있다.
컴퓨터 프로그램은: (i) HTML(하이퍼텍스트 마크업 언어), XML(확장 가능한 마크업 언어) 또는 JSON(자바 스크립트 객체 표기법) 같은 구문해석 될(parsed) 서술 텍스트(descriptive), (ii) 어셈블리 코드, (iii) 컴파일러에 의해 소스 코드로부터 생성된 오브젝트 코드, (iv) 인터프리터에 의한 실행을 위한 소스 코드, (v) 커파일 및 저스트인타임 컴파일러에 의한 실행을 위한 소스 코드 등을 포함할 수 있다. 단지 예로서, 소스 코드가, C, C ++, C#, Objective-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext Markup Language 5th revision), Ada, ASP(액티브 서버 페이지), PHP(하이퍼 텍스트 전처리기), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK 및 Python®을 포함하는 언어로부터 신택스를 사용하여 작성될 수 있다.
어떤 구성에 대해서 명시적으로 "~ 하기 위한 수단"이라고 표현하지 않거나 방법의 경우 "~ 하는 단계" 또는 "~ 하는 동작"이라고 명시적으로 표현하지 않은 경우, 청구범위에 언급된 요소들 중 어느 것도, 35 U.S.C. 112(f)의 규정 내의 "수단-플러스-방법"으로 해석되어서는 안된다.
상기 실시예들에 대한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었으며, 모든 것을 총망라한 것은 아니며 개시를 제한하는 것도 아니다. 특정 실시예의 개개의 요소 또는 특징은 일반적으로 당해 특정 실시예로 제한되지 않으며, 적용 가능할 경우에는 상호교환 가능하며 특정하게 도시되거나 기술되지 않더라도 선택된 실시예에서 사용될 수 있다. 동일한 것이 또한 다양하게 변형될 수 있다. 그러한 변형은 개시로부터 벗어난 것으로 간주되어서는 안되며, 그러한 모든 변형은 본 개시의 범위 내에 포함되도록 의도된다.

Claims (27)

  1. 제1 압축 부재; 제2 압축 부재; 제1 베어링 어셈블리; 제2 베어링 어셈블리; 간극 센서; 및 처리 회로를 포함하는 압축기이며;
    상기 제1 압축 부재와 상기 제2 압축 부재는 그 사이에 압축 포켓을 정의하고;
    상기 제1 베어링 어셈블리는 제1 회전축 중심으로 회전할 수 있도록 상기 제1 압축 부재를 지지하고, 상기 제1 베어링 어셈블리는 환상 베어링 회전자와 환상 베어링 고정자를 포함하며, 상기 베어링 고정자는 상기 베어링 회전자를 둘러싸고 다수의 폴을 구비하며, 상기 다수의 폴 각각은 권선을 구비하며;
    상기 제2 베어링 하우징은, 상기 제1 회전축에 평행하고 상기 제1 회전축에서 벗어난 제2 회전축 중심으로 회전할 수 있도록 상기 제2 압축 부재를 지지하고;
    상기 간극 센서는 상기 베어링 고정자에 대한 상기 베어링 회전자의 반경방향 위치를 측정하며;
    상기 처리 회로는 상기 간극 센서와 통신하고, 상기 베어링 고정자에 대한 상기 베어링 회전자의 상기 반경방향 위치를 조정하기 위해 상기 간극 센서에 의해 측정된 상기 반경방향 위치에 기초해서 상기 권선들에 공급되는 전류를 제어하는 압축기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축기는 다수의 간극 센서를 포함하며 상기 다수의 간극 센서는 상기 베어링 회전자의 둘레를 따라 위치하고 상기 다수의 간극 센서 각각은 상기 베어링 회전자와 상기 베어링 고정자 사이의 반경방향 거리를 측정하며,
    상기 처리 회로는 상기 다수의 간극 센서와 통신하고 상기 다수의 간극 센서로부터 수신한 데이터에 기초해서 상기 권선들에 대한 전류를 제어하는 압축기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 압축 부재는 상기 베어링 회전자에 수용되고 상기 베어링 회전자에 대해 고정되는 제1 허브를 포함하는 압축기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 압축 부재는 상기 제2 베어링 어셈블리에 의해 회전 가능하도록 지지가 되는 제2 허브를 포함하는 압축기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 압축기는, 상기 제2 압축 부재에 체결되고, 상기 제1 베어링 어셈블리와 상기 제2 베어링 어셈블리 사이에 축방향으로 배치된, 모터 회전자를 포함하는 모터 어셈블리를 더 포함하는 압축기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 모터 회전자는 상기 제1 압축 부재의 제1 단부 플레이트와 상기 제2 압축 부재의 제2 단부 플레이트를 둘러싸는 압축기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 베어링 어셈블리는 제1 베어링 하우징 내에 배치되고, 상기 제2 베어링 어셈블리는 제2 베어링 하우징 내에 배치되며, 상기 모터 어셈블리는 상기 모터 회전자를 둘러싸며 상기 제1 베어링 하우징 및 상기 제2 베어링 하우징 사이에 축방향으로 배치된 모터 고정자를 포함하는 압축기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 모터 회전자는 상기 제1 회전축에 대해서 반경방향 외측으로 연장하는 반경방향 연장부와, 상기 제1 회전축에 평행하게 연장하는 축방향 연장부를 포함하는 압축기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 축방향 연장부는 상기 제2 단부 플레이트와 체결되고, 상기 제1 압축 부재를 둘러싸는 압축기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 압축기는 상기 모터 회전자와 상기 제1 단부 플레이트에 체결되는 밀봉 부재를 더 포함하고, 상기 반경방향 연장부는 상기 밀봉 부재에 체결되고, 상기 제1 단부 플레이트는 상기 제1 회전축을 따라 신장하는 방향에서 상기 반경방향 연장부와 상기 제2 단부 플레이트 사이에 배치되는 압축기.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 압축 부재는 제1 스크롤 부재이고 상기 제2 압축 부재는 제2 스크롤 부재인 압축기.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 베어링 고정자는 상기 처리 회로와 통신하는 축방향 제어 권선들을 포함하고, 상기 처리 회로는 상기 베어링 고정자에 대한 상기 베어링 회전자의 축방향 위치를 조정하기 위해 상기 축바향 제어 권선들에 공급되는 전류를 제어하는 압축기.
  13. 제1 압축 부재; 제2 압축 부재; 제1 자기 베어링 어셈블리; 제2 자기 베어링 어셈블리; 제1 간극 센서; 제2 간극 센서; 및 처리 회로를 포함하는 압축기이며;
    상기 제1 압축 부재와 상기 제2 압축 부재는 그 사이에 압축 포켓을 정의하고;
    상기 제1 자기 베어링 어셈블리는 제1 회전축 중심으로 회전할 수 있도록 상기 제1 압축 부재를 지지하고, 상기 제1 자기 베어링 어셈블리는 환상 제1 베어링 회전자와 환상 제1 베어링 고정자를 포함하며, 상기 제1 베어링 고정자는 상기 제1 베어링 회전자를 둘러싸고 다수의 제1 폴을 구비하며, 상기 다수의 제1 폴 각각은 권선을 구비하며;
    상기 제2 자기 베어링 하우징은, 상기 제1 회전축에 평행하고 상기 제1 회전축에서 벗어난 제2 회전축 중심으로 회전할 수 있도록 상기 제2 압축 부재를 지지하고, 상기 제2 자기 베어링 어셈블리는 환상 제2 베어링 회전자와 환상 제2 베어링 고정자를 포함하며, 상기 제2 베어링 고정자는 상기 제2 베어링 회전자를 둘러싸고 다수의 제2 폴을 구비하며, 상기 다수의 제2 폴 각각은 권선을 구비하며;
    상기 제1 간극 센서는 상기 제1 베어링 고정자에 대한 상기 제1 베어링 회전자의 반경방향 위치를 측정하고;
    상기 제2 간극 센서는 상기 제2 베어링 고정자에 대한 상기 제2 베어링 회전자의 반경방향 위치를 측정하며;
    상기 처리 회로는 상기 제1 간극 센서 및 상기 제2 간극 센서와 통신하고, 상기 제1 회전축 및 상기 제2 회전축 간의 서로에 대한 반경방향 위치를 조정하기 위해 상기 제1 간극 센서 및 상기 제2 간극 센서에 의해 측정된 반경방향 위치에 기초해서 상기 제1 폴 및 상기 제2 폴의 권선들에 공급되는 전류를 제어하는 압축기.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 압축기는 다수의 제1 간극 센서를 포함하며 상기 다수의 제1 간극 센서는 상기 제1 베어링 회전자의 둘레를 따라 위치하고 상기 다수의 제1 간극 센서 각각은 상기 제1 베어링 회전자와 상기 제1 베어링 고정자 사이의 반경방향 거리를 측정하며,
    상기 압축기는 다수의 제2 간극 센서를 포함하며 상기 다수의 제2 간극 센서는 상기 제2 베어링 회전자의 둘레를 따라 위치하고 상기 다수의 제2 간극 센서 각각은 상기 제2 베어링 회전자와 상기 제2 베어링 고정자 사이의 반경방향 거리를 측정하며,
    상기 처리 회로는 상기 다수의 제1 간극 센서 및 상기 다수의 제2 간극 센서와 통신하고 상기 다수의 제1 간극 센서 및 상기 다수의 제2 간극 센서로부터 수신한 데이터에 기초해서 상기 제1 베어링 고정자 및 상기 제2 베어링 고정자의 권선들에 대한 전류를 제어하는 압축기.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 압축 부재는 상기 제1 베어링 회전자에 수용되고 상기 제1 베어링 회전자에 대해 고정되는 제1 허브를 포함하고,
    상기 제2 압축 부재는 상기 제2 베어링 회전자에 수용되고 상기 제2 베어링 회전자에 대해 고정되는 제2 허브를 포함하는 압축기.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 압축기는, 상기 제1 압축 부재에 체결되고, 상기 제1 베어링 어셈블리와 상기 제2 베어링 어셈블리 사이에 축방향으로 배치된, 모터 회전자를 포함하는 모터 어셈블리를 더 포함하는 압축기.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 모터 회전자는 상기 제1 압축 부재의 제1 단부 플레이트와 상기 제2 압축 부재의 제2 단부 플레이트를 둘러싸는 압축기.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 자기 제1 베어링 어셈블리는 제1 베어링 하우징 내에 배치되고, 상기 제2 자기 베어링 어셈블리는 제2 베어링 하우징 내에 배치되며, 상기 모터 어셈블리는 상기 모터 회전자를 둘러싸며 상기 제1 베어링 하우징 및 상기 제2 베어링 하우징 사이에 축방향으로 배치된 모터 고정자를 포함하는 압축기.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 모터 회전자는 상기 제1 회전축에 대해서 반경방향 외측으로 연장하는 반경방향 연장부와, 상기 제1 회전축에 평행하게 연장하는 축방향 연장부를 포함하는 압축기.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 축방향 연장부는 상기 제1 단부 플레이트와 체결되고, 상기 제2 압축 부재를 둘러싸는 압축기.
  21. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 압축 부재는 제1 스크롤 부재이고 상기 제2 압축 부재는 제2 스크롤 부재인 압축기.
  22. 제1 스크롤 부재; 제2 스크롤 부재; 베어링 어셈블리; 그리고 처리 회로를 포함하는 압축기이며;
    상기 제1 스크롤 부재와 상기 제2 스크롤 부재는 그 사이에 압축 포켓을 정의하고;
    상기 베어링 어셈블리는 회전축 중심으로 회전할 수 있도록 상기 제1 스크롤 부재 및 상기 제2 스크롤 부재중 어느 하나를 지지하고, 상기 베어링 어셈블리는 환상 베어링 회전자와 환상 베어링 고정자를 포함하며, 상기 베어링 고정자는 상기 베어링 회전자를 둘러싸고 상기 베어링 고정자는 축방향 제어 권선들을 구비하며;
    상기 처리 회로는 상기 베어링 고정자에 대한 상기 베어링 회전자의 상대적인 축방향 위치를 조정하기 위해 상기 축방향 제어 권선들에 공급되는 전류를 제어하는 압축기.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 베어링 회전자는 상기 제1 스크롤 부재 및 상기 제2 스크롤 부재중 어느 하나에 고정 부착되는 압축기.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 처리 회로는 완전-용량 상태에 대응하는 제1 위치와 감소된 용량 상태에 대응하는 제2 위치 사이에서 상기 제1 스크롤 부재 및 상기 제2 스크롤 부재 중 어느 하나를 다른 하나에 대해서 상대적으로 축방향으로 이동하기 위해 상기 축방향 제어 권선들에 공급되는 전류를 제어하는 압축기.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 베어링 고정자는 다수의 폴을 구비하고 상기 다수의 폴 각각은 반경방향 제어 권선을 구비하며, 상기 제어 회로는 상기 베어링 고정자에 대한 상기 베어링 회전자의 상대적인 반경방향 위치를 조정하기 위해서 상기 반경방향 제어 권선들에 공급되는 전류를 제어하는 압축기.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 제1 스크롤 부재 및 상기 제2 스크롤 부재 중 어느 하나는 허브를 포함하고, 상기 베어링 회전자는 상기 허브에 부착되는 압축기.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 압축기는 상기 제1 스크롤 부재에 체결되는 모터 회전자를 더 포함하고, 상기 모터 회전자는 상기 제1 스크롤 부재의 제1 단부 플레이트 및 상기 제2 스크롤 부재의 제2 단부 플레이트를 둘러싸는 압축기.
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