KR20200063728A - 전동 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동 압축기에 관한 것으로서, 전동 압축기의 회전 동력을 만들어내는 구동원인 구동부를 감싸는 모터 하우징; 상기 구동부에서 발생되는 회전 구동력에 의해 회전함으로써 냉매를 압축하는 압축부를 감싸는 리어 하우징; 상기 모터 하우징과 리어 하우징의 사이에 장착되는 센터 하우징; 및 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어부를 감싸는 인버터부;를 포함한다.
본 발명에 의한 전동 압축기는 하우징을 분리구성하면서 축 방향의 길이를 축소하여 상기 하우징의 내부 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

전동 압축기{ElECTRIC COMPRESSOR}

본 발명은 전동 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 냉각시스템에서 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기는 다양한 형태로 개발되어 왔으며, 최근에는 전동 압축기의 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 이 전동 압축기는 대체로 구동부, 압축부, 및 제어부로 구분된다.

여기에서, 먼저 구동부는 외체를 이루는 구동부 하우징과, 이 구동부 하우징 내에 동축 상으로 장착되는 스테이터 및 로터를 포함하여 구성된다.

또한, 압축부는 외체를 이루며 구동부 하우징 뒤쪽에 결합되는 압축부 하우징과, 이 압축부 하우징 내에 상대 회전하도록 장착되는 선회 스크롤 및 고정 스크롤을 포함하여 구성된다.

아울러, 제어부는 외체를 이루며 구동부 하우징 앞쪽에 결합되는 커버 하우징과, 이 커버 하우징 내부에 장착되는 PCB 등 각종 구동회로 및 소자들을 포함하여 구성된다.

따라서, 전동 압축기에 의해 냉매를 압축하고자 하는 경우에는, 먼저 접속단 등을 통해 제어부로 외부 전원이 인가된다. 이에 따라 제어부는 구동회로 등을 통해 구동부로 동작 신호를 전송한다.

구동부로 동작 신호가 전송되면, 구동부 하우징 내주면에 압입되어 있는 전자석 형태의 스테이터가 여자되어 자성을 띠게 되며, 그에 따라 로터와의 전자기적인 상호 작용에 의해 로터를 고속으로 회전시키게 된다.

이때, 구동부의 회전축이 고속 회전하게 되면, 이 회전축 후단에 결합된 압축부의 선회 스크롤이 동기하여 고속으로 회전하게 되고, 이에 따라 마주보는 상태로 정합된 고정 스크롤과의 상호 작용에 의해 구동부에서 압축부로 유동하는 냉매를 스크롤 외주로부터 스크롤 중심부로 고압 압축하여 냉매 라인으로 토출하게 되면서 일련의 냉매 압축 동작이 완료하게 된다.

한편, 전동 압축기의 구동부 하우징 내에 장착되는 상기 스테이터는 강자성체인 코어와 코일로 구성되며, 코일은 코어의 양 내부 측면보다 돌출되도록 감겨져 있기에 스테이터의 코일은 구동부 하우징의 내면과 근접된 위치에 있게 된다.

스테이터의 코일과 구동부 하우징의 내면 간의 거리가 가까울 경우 진동 등에 의해 스테이터의 코일이 구동부 하우징의 내면에 반복적으로 접촉될 수 있고, 이 경우 스테이터의 코일의 절연층이 마모되어 벗겨질 수 있으며, 절연층이 마모된 상태에서 스테이터의 코일이 구동부 하우징에 접촉될 경우 쇼트가 발생하여 전동 압축기가 파손될 우려가 있다.

따라서, 스테이터의 코일과 하우징의 내면 간에 충분한 거리가 확보될 수 있도록 구동부 하우징을 크게 설계하여 스테이터의 코일과 구동부 하우징의 내면이 접촉될 가능성을 줄이는 것이 바람직할 수 있다.

하지만, 차량용 전동 압축기의 소형화 및 경량화가 요구되고 있는 최근의 설계요구 상황에 따라 스테이터의 코일과 구동부 하우징의 내면 간의 거리가 최소화되도록 구동부 하우징의 크기를 소형화할 필요가 있으며, 이처럼 구동부 하우징의 크기를 소형화할 경우 스테이터의 코일과 하우징의 내면 간의 거리가 가까워져 쇼트 발생에 따른 안전성이 확보될 수 없게 되는 문제점이 있었다.

따라서 스테이터의 코일과 구동부 하우징의 내면 간의 충분한 거리 확보와 전동 압축기의 소형화 요구 사이에서 절충될 수 있는 형태로 차량용 전동 압축기의 설계 및 생산이 이루어지고 있다.

도시된 도 1을 참조하여 전동 압축기를 설명하면, 전동 압축기는 구동부 하우징(110)의 내부에 삽입되고 축선을 따라 통공이 형성되도록 코일(142) 다발이 권선되어 있는 스테이터(140)와, 이 스테이터(140)의 통공에 삽입되고 회전 가능하게 설치되는 로터(170)의 상호 작용에 의해 회전 구동력을 발생시키는 구동부(100); 상기 구동부 하우징(110)의 일측에 결합되는 압축부 하우징(210)의 내부에 상대 회전하도록 설치되는 선회 스크롤(220) 및 고정 스크롤(230)을 포함하는 압축부(200); 상기 구동부 하우징(110)의 일측에 위치하고 상기 구동부(100)의 스테이터(140)에 전기적으로 연결되어, 상기 구동부(100)의 동작을 제어하는 제어부(300); 및 상기 구동부 하우징(110)에 설치되어 상기 구동부 하우징(110)이 가열된 경우에는 상기 스테이터(140)의 구동부 하우징(110)에 대한 축 방향 진입이 가능하도록 하고, 상기 구동부 하우징(110)이 냉각된 경우에는 상기 스테이터(140)의 구동부 하우징(110)에 대한 축 방향 이탈이 방지되도록 하는 스테이터 이탈 방지 구조체(400);를 포함한다.

그러나 종래의 전동 압축기는 모터 하우징에 열간 압입된 고정자가 냉각하는 과정에서 하우징을 이탈하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 센터 하우징의 강성에 취약한 문제점이 있을 뿐만 아니라 실제품으로 확인시, 센터 하우징에 단순하게 리브를 추가하거나 두께를 증가시켜 강성을 보강하고 있는 구조로써 효과적인 강성 보강이 아니므로 중량 증대는 불가피한 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0141272호 (2013.12.26)

본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로서, 하우징을 분리구성하면서 축 방향의 길이를 축소하여 상기 하우징의 내부 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 전동 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 센터 하우징의 축 방향 변형을 방지하여 배압실 냉매누설 및 과다한 기계부품 마찰 발생 억제할 수 있는 전동 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 전동 압축기는 전동 압축기의 회전 동력을 만들어내는 구동원인 구동부를 감싸는 모터 하우징; 상기 구동부에서 발생되는 회전 구동력에 의해 회전함으로써 냉매를 압축하는 압축부를 감싸는 리어 하우징; 상기 모터 하우징과 리어 하우징의 사이에 장착되는 센터 하우징; 및 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어부를 감싸는 인버터부;를 포함한다.

그리고 상기 인버터부는 모터 하우징과 일 측이 결합되는 인버터 하우징과 상기 인버터 하우징의 타 측에 결합되고 내부를 차단하는 인터버 커버를 포함할 수 있다.

또한, 상기 리어 하우징은 모터 하우징의 길이보다 짧게 형성될 수 있다.

또한, 상기 센터 하우징은 리어 하우징의 길이보다 짧게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 센터 하우징은 외면 둘레를 따라 적어도 4-8개의 홈이 형성될수 있다.

또한, 상기 모터 하우징과 센터 하우징의 내주면에 원주 둘레를 따라 각각의 고정자 압입부와 리브가 형성될 수 있다.

또한, 상기 모터 하우징의 고정자 압입부와 센터 하우징의 리브는 4-8개로 형성될 뿐만 아니라 상기 모터 하우징의 고정자 압입부와 센터 하우징의 리브는 맞닿도록 배치될 수 있다.

이때, 상기 모터 하우징의 고정자 압입부의 폭은 센터 하우징의 리브의 폭보다 크게 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 전동 압축기는 하우징을 분리구성하면서 축 방향의 길이를 축소하여 상기 하우징의 내부 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 전동 압축기는 센터 하우징의 축 방향 변형을 방지하여 배압실 냉매누설 및 과다한 기계부품 마찰 발생 억제할 수 있을 뿐만 아니라 센터 하우징의 변형량 감소를 통해 센터 하우징에 강제 압입되는 볼베어링의 수명이 연장되며, 배압실 압력유지가 용이해져 최적 성능을 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 전동 압축기의 전체 구조를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 전동 압축기를 나타낸 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 전동 압축기를 구성하는 모터 하우징을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 전동 압축기를 구성하는 센터 하우징을 나타낸 사시도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 도 2는 본 발명에 따른 전동 압축기를 나타낸 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전동 압축기를 구성하는 모터 하우징을 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 전동 압축기를 구성하는 센터 하우징을 나타낸 사시도이다.

본원발명인 전동 압축기(1)는 도시된 도 1과 같이 전동 압축기의 회전 동력을 만들어내는 구동원인 구동부(100), 상기 구동부(100)에서 발생되는 회전 구동력에 의해 회전함으로써 냉매를 압축하는 압축부(200), 상기 구동부(100)의 작동을 제어하는 제어부(300)에 적용된다.

그리고 본원발명에서 전동 압축기(1)는 구동부(100), 압축부(200), 제어부(300)를 감싸는 하우징의 내부 가공 정밀도를 향상시키고, 하우징의 축 방향 변형을 방지하는데 특징이 있으며 이를 중심으로 설명하기로 한다.

상기 전동 압축기(1)는 모터 하우징(10), 리어 하우징(20), 센터 하우징(30), 인버터부(40)를 포함한다.

여기서, 상기 리어 하우징(20)은 모터 하우징(10)의 길이보다 짧게 형성되고, 상기 센터 하우징(30)은 리어 하우징(20)의 길이보다 짧게 형성된다.

즉, 상기 전동 압축기(1)는 축 방향의 길이가 모터 하우징(10), 리어 하우징(20), 센터 하우징(30)의 순으로 형성된다.

상기 모터 하우징(10)은 전동 압축기(1)의 회전 동력을 공급하는 구동부(100)를 감싸게 된다.

그리고 상기 모터 하우징(10)은 중공형상으로 형성되고 내주면에는 원주 둘레를 따라 4-8개의 고정자 압입부(12)가 돌출형성된다.

즉, 상기 모터 하우징(10)은 내부에 모터 등의 구성을 수용하면서도 센터 하우징(20)의 변형을 방지할 수 있도록 내주면에 다수개의 고정자 압입부(12)를 형성하게 된다.

또한, 상기 모터 하우징(10)를 구성하는 고정자 압입부(12)의 폭은 후설 할 센터 하우징(30)의 리브의 폭보다 크게 형성되고, 본원발명에서 상기 모터 하우징(10)을 구성하는 고정자 압입부(12)는 센터 하우징(30)의 리브와 맞닿도록 배치된다.

좀 더 보충설명하면, 상기 모터 하우징(10)은 고정자 압입부(12)를 통해 센터 하우징(30)의 리브를 가압 및 지지하여 하우징(10, 20, 30)의 변형되는 것을 방지하면서도 강성을 보강하게 된다.

상기 리어 하우징(20)은 구동부(10)에서 발생되는 회전 구동력에 의해 회전함으로써 냉매를 압축하는 압축부(200)를 감싸게 된다.

즉, 종래의 리어 하우징은 모터 하우징의 내부를 차단하도록 형성되었으나, 본원발명의 리어 하우징(20)은 모터 하우징(10)을 향해 소정구간 돌출형성되어 압축부(20)를 감싸면서도 센터 하우징(30)을 지지하게 된다.

보충설명하면, 상기 리어 하우징(20)은 모터 하우징(10)과 함께 센터 하우징(30)을 지지하여, 전동 압축기(1)의 강성을 보완하게 된다.

상기 센터 하우징(30)은 모터 하우징(10)과 리어 하우징(20)의 사이에 장착된다.

그리고 상기 센터 하우징(30)은 중공형상으로 외면 둘레를 따라 적어도 4-8개의 홈(32)이 형성되고, 내주면에는 원주 둘레를 따라 4-8개의 리브(34)가 돌출형성된다.

여기서, 상기 센터 하우징(30)은 외면 둘레를 따라 6개의 홈(32)이 형성되고, 내주면에는 상기 모터 하우징(10)의 고정자 압입부(12)와 대향되게 6개의 리브(34)가 형성된다.

보충설명하면, 상기 센터 하우징(30)은 모터 하우징(10)의 고정자 압입부(12)와 밀착 지지되는 리브(34)를 통해 변형을 최소화하면서도 강성을 보강할 수 있게 된다.

그리고 상기 리브(34)는 모터 하우징(10)의 고정자 압입부(12)와 용이하게 지지되면서도 가압력을 전달받을 수 있도록 상기 모터 하우징(10)의 고정자 압입부(12)의 폭보다 작게 형성된다.

상기 인버터부(40)는 구동부(3)의 작동을 제어하는 제어부(7)를 감싸는 된다.

그리고 상기 인버터부(40)는 모터 하우징(10)과 일 측이 결합되는 인버터 하우징(42)과 상기 인버터 하우징(42)의 타 측에 결합되고 내부를 차단하는 인터버 커버(44)로 구성된다.

즉, 상기 인버터부(40)는 일체로 구성되는 구성을 인버터 하우징(42)과 인버터 커버(44)로 구성하여, 상기 제어부(7)를 내부에 수용하면서도 모터 하우징(10)의 일 측을 차단하게 된다.

상기와 같이 구성되는 전동 압축기의 실시 예를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 중공형상으로 내주면을 따라 6개의 고정자 압입부(12)가 일정 간격을 두고 형성되는 모터 하우징(10)을 형성한다.

그리고 상기 모터 하우징(10)의 일 측으로 외면 둘레를 따라 6개의 홈(32)이 형성되고, 내주면에는 상기 모터 하우징(10)의 고정자 압입부(12)와 대향되게 6개의 리브(34)가 형성되는 센터 하우징(30)을 장착한다.

다음으로, 상기 센터 하우징(30)의 일 측에 중공형상으로 구동부에서 발생되는 회전 구동력에 의해 회전함으로써 냉매를 압축하는 압축부를 감싸는 리어 하우징(20)을 장착한다.

그리고 상기 모터 하우징(10)의 타측으로 모터 하우징(10)과 일 측이 결합되는 인버터 하우징(42)과 상기 인버터 하우징(42)의 타 측에 결합되고 내부를 차단하는 인터버 커버(44)로 구성되는 인버터부(40)를 장착하면, 전동 압축기(1)의 조립은 완료된다.

여기서, 상기 전동 압축기의 조립순서는 상기와 다르게 이루어질 수 있음을 밝힌다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 전동 압축기 3 : 구동부
5 : 압축부 7 : 제어부
10 : 모터 하우징 12 : 고정자 압입부
20 : 리어 하우징 30 : 센터 하우징
32 : 홈 34 : 리브
40 : 제어 하우징 42 : 인버터 하우징
44 : 인버터 커버

Claims (9)

1. 전동 압축기의 회전 동력을 만들어내는 구동원인 구동부를 감싸는 모터 하우징;
   상기 구동부에서 발생되는 회전 구동력에 의해 회전함으로써 냉매를 압축하는 압축부를 감싸는 리어 하우징;
   상기 모터 하우징과 리어 하우징의 사이에 장착되는 센터 하우징; 및
   상기 구동부의 작동을 제어하는 제어부를 감싸는 인버터부;를 포함하는 것인 전동 압축기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 인버터부는 모터 하우징과 일 측이 결합되는 인버터 하우징과 상기 인버터 하우징의 타 측에 결합되고 내부를 차단하는 인터버 커버를 포함하는 것인 전동 압축기.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 리어 하우징은 모터 하우징의 길이보다 짧게 형성되는 것인 전동 압축기.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 센터 하우징은 리어 하우징의 길이보다 짧게 형성되는 것인 전동 압축기.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 센터 하우징은 외면 둘레를 따라 적어도 4-8개의 홈이 형성되는 것인 전동 압축기.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 모터 하우징과 센터 하우징의 내주면에 원주 둘레를 따라 각각의 고정자 압입부와 리브가 형성되는 것인 전동 압축기.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 모터 하우징의 고정자 압입부와 센터 하우징의 리브는 4-8개로 형성되는 것인 전동 압축기.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 모터 하우징의 고정자 압입부와 센터 하우징의 리브는 맞닿도록 배치되는 것인 전동 압축기.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 모터 하우징의 고정자 압입부의 폭은 센터 하우징의 리브의 폭보다 크게 형성되는 것인 전동 압축기.
   

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