KR20200067332A - cooling structure of turbo motor capable of operating in high temperature environment - Google Patents

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KR20200067332A KR1020180154098A KR20180154098A KR20200067332A KR 20200067332 A KR20200067332 A KR 20200067332A KR 1020180154098 A KR1020180154098 A KR 1020180154098A KR 20180154098 A KR20180154098 A KR 20180154098A KR 20200067332 A KR20200067332 A KR 20200067332A
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Abstract

The present invention relates to a cooling structure of a turbo motor which can be operated in a high temperature and harsh working environment which further improves cooling efficiency of the motor by performing a refrigeration cycle by using air and refrigerant in a turbo blower and the motor of a turbo compressor requiring high power. Specifically, the turbo motor can be operated without difficulty even in the high temperature working environment of 50 degrees Celsius or greater in which the working environment, which is difficult to be implemented in a general air circulation cooling method, is harsh.

Description

고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터의 냉각 구조{cooling structure of turbo motor capable of operating in high temperature environment}Cooling structure of turbo motor capable of operating in high temperature environment

본 발명은 터보모터의 냉각 구조에 관한 것으로 상세하게는 고출력을 요구하는 터보 송풍기 및 터보 압축기의 모터에 공기와 냉매를 이용한 냉동 사이클을 병행하여 모터의 냉각효율을 더욱 향상시킨 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터의 냉각 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a cooling structure of a turbo motor, and in detail, in a high temperature and poor working environment, the cooling efficiency of the motor is further improved by performing a refrigeration cycle using air and refrigerant in a motor of a turbo blower and a turbo compressor requiring high power. It relates to a cooling structure of a turbomotor capable of operation.

특히 본 발명은 일반적인 공기순환 냉각방식으로는 구현이 어려운 작업환경이 열악한 섭씨 50 이상의 고온의 작업환경에서도 무리 없이 터보모터를 가동시킬 수 있는 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보 모터의 냉각 구조에 관한 것이다. Particularly, the present invention is directed to a cooling structure of a turbo motor capable of operating in a high-temperature poor working environment capable of operating a turbo motor smoothly even in a high-temperature working environment of over 50 degrees Celsius, which is difficult to implement using a general air circulation cooling method. It is about.

모터는 전력을 받아서 회전하고, 그 축에 회전력을 발생시키는 동력기계이다. 이러한 모터 중 직결형 터보모터는 규소강판에 에나멜로 절연된 절연동선을 감아 자력을 만들어 회전자를 회전시키고, 회전자를 지지하여 부드러운 회전이 가능하게 하기 위해 베어링을 구비하고 있다. 이러한 모터는 송풍기용 혹은 공기나 가스의 압축기용 모터로 사용된다.A motor is a power machine that rotates under electric power and generates rotational force on its axis. Among these motors, direct-type turbomotors are equipped with bearings to rotate the rotor by making a magnetic force by winding an insulated copper wire enameled on a silicon steel plate, and to support the rotor to enable smooth rotation. Such a motor is used as a blower or a compressor for air or gas.

원심형 터보모터는 터보 송풍기 혹은 터보 압축기로 사용되고 있다. 이러한 고속 터보모터는 회전체의 고속 회전을 위하여 전기적인 교류 변환 장치가 사용되기 때문에 전기적인 발열이 발생하고, 이런 열의 발생은 장비의 수명을 단축시키거나 부분품의 손상을 촉진시킨다.Centrifugal turbomotors are used as turbo blowers or turbo compressors. In this high-speed turbomotor, an electric alternating current device is used for high-speed rotation of the rotating body, so that electric heat is generated, and this heat generation shortens the life of the equipment or promotes damage to parts.

이에 따라 발생한 열을 냉각시키기 위해 다양한 냉각장치가 사용되고 있고, 냉각 방식은, 공기를 순환시켜 모터를 냉각시키는 공랭식과, 냉각수를 순환시켜 모터의 발생 열을 냉각시키는 수냉식이 많이 사용된다.Various cooling apparatuses are used to cool the heat generated accordingly, and the cooling method includes a water-cooling type that circulates air to cool the motor and a water-cooling type that circulates cooling water to cool the generated heat of the motor.

터보모터의 냉각과 관련된 기술로는 다양한 것이 있으나, 그 예로 특허문헌 1 및 2가 있다. There are various technologies related to cooling of the turbomotor, but examples thereof include Patent Documents 1 and 2.

특허문헌 1은 공기가 송풍되는 송풍부를 가지며 그 일면에 공기가 유입되는 개방부가 형성된 케이스부재와; 케이스 부재의 내부에 설치되는 것으로서 모터를 지지하는 내부 케이스와 여기서 내부케이스의 내부에는 모터의 고정자와 회전자가 지지되어 고정자와 회전자 사이에는 에어 갭이 형성되며, 회전자와 결합되는 중공의 회전축이 형성되고; 송풍부와 연통되며 모터의 회전축과 연결된 임펠러와; 내부케이스의 전단에 설치되어 개방부와 연통되며 모터의 회전축과 연결된 팬날개와; 내부케이스의 외면을 둘러 형성되는 것으로서 개방부와 연통하며 이들 사이의 공간이 임펠러와 연통하게 되는 냉각핀을 포함하여 이루어지고, 여기서 내부케이스는 팬 날개부재와 연통하는 개방유로가 형성되고 중공의 회전축은 팬 날개부재와 연통하는 공기유입유로공과 임펠러와 연통하는 공기유출유로공이 형성된 것이고,Patent Document 1 is a case member having an air blowing part having an air blowing portion and an open portion through which air is introduced; The inner case supporting the motor as being installed inside the case member, and the stator and the rotor of the motor are supported inside the inner case where an air gap is formed between the stator and the rotor, and a hollow rotating shaft coupled with the rotor Is formed; An impeller in communication with the blower and connected to a rotating shaft of the motor; A fan blade installed at the front end of the inner case to communicate with the open portion and connected to a rotating shaft of the motor; It is formed around the outer surface of the inner case and includes a cooling fin that communicates with the opening and the space therebetween communicates with the impeller, where the inner case is formed with an open flow path communicating with the fan blade member and a hollow rotating shaft. Is an air inflow passage communicating with the fan wing member and an air outflow passage communicating with the impeller,

특허문헌 2는 터보 블로워 냉각 구조에 있어서, 원통형의 모터케이싱과; 모터케이싱의 내부에 내장되며, 내부에 로터를 포함하고 있는 스테이터와; 스테이터의 양측에 형성되며, 공기가 통과하기 위한 냉각공기통과구멍이 형성되어 있는 코어링과; 로터의 일측을 통과시키기 위한 구멍이 형성되어 있는 레프트백플레이트와; 레프트백플레이트와 일면이 결합되며, 타측이 제1스크롤볼루트에 결합되어 발생된 유체가 세지 않도록 하기 위하여 형성되는 씰이 포함된 레프트캡과; 모터케이싱과 쿨링팬 사이에 형성되는 라이트백플레이트와; 로터를 회전 지지하기 위한 베어링이 구비된 베어링하우징과; 레프트캡의 일면에 형성되는 제1임펠러와; 제1임펠러의 일측을 감싸고 있으며, 제1임펠러에서 발생된 유동을 가이드하며, 유체의 운동에너지를 위치에너지로 변환시키기 위한 제1스크롤볼루트와; 제1임펠러를 감싸도록 제1스크롤볼루트의 일측에 결합되며, 제1임펠러가 고속 회전시 공기 흐름을 원활히하여 유압을 발생시키기 위한 제1스크롤덮개와; 공기가 유입되는 흡입구로서, 제1스크롤덮개의 일측과 결합되어 있는 제1노즐과; 라이트백플레이트의 일측에 결합되어 있는 쿨링팬과; 라이트캡의 일측에 형성되어 유체가 외부로 세는 것을 방지하기 위한 팬슈라우드와; 쿨링팬을 감싸고 있으며, 유체를 외부로 토출시키기 위한 팬스크롤과; 팬스크롤의 일측에 결합되어 냉각 공기를 토출시키기 위한 쿨링덕트와; 라이트백플레이트의 일면에 형성되는 라이트캡과; 라이트캡의 일면에 형성되는 제2임펠러와; 제2임펠러의 일측을 감싸고 있으며, 제2임펠러에서 발생된 유동을 가이드하며, 유체의 운동에너지를 위치에너지로 변환시키기 위한 제2스크롤볼루트와; 제2임펠러를 감싸도록 제2스크롤볼루트의 일측에 결합되며, 제2임펠러가 고속 회전시 공기 흐름을 원활히하여 유압을 발생시키기 위한 제2스크롤덮개와; 공기가 유입되는 흡입구로서, 제2스크롤덮개의 일측과 결합되어 있는 제2노즐;을 포함하여 구성되되, 모터케이싱은, 외경을 따라 레프트백플레이트측 코어링 상측 주변에 일정 간격으로 다수 형성되는 제1구멍부와, 외경을 따라 라이트백플레이트측 코어링 상측 주변에 일정 간격으로 다수 형성되는 제2구멍부와, 제1구멍부와 제2구멍부의 직경보다 작은 직경을 가지되, 외경을 따라 제2구멍부와 일정 간격 이격된 거리의 라이트백플레이트측 코어링 상측 주변에 다수 형성되는 제3구멍부를 포함하여 구성되며, 쿨링팬이 동작할 경우에, 제2구멍부를 통해 유입되는 공기를 이용하여 스테이터를 냉각시키며, 제1구멍부를 통해 유입되는 공기와 제2구멍부를 통해 유입된 공기를 이용하여 제1임펠러측 코일부와 베어링하우징 및 로터를 냉각시키며, 제3구멍부를 통해 유입되는 공기와 코일부와 베어링하우징 및 로터를 냉각시킨 공기와 공기를 이용하여 제2임펠러측 베어링하우징 및 코일부를 냉각시킨 후, 팬스크롤에 형성된 쿨링덕트를 통해 외부로 내부를 순환한 공기를 토출하게 한 직결 구동형 듀얼 터보 블로워 냉각 구조이다.Patent Document 2, in the turbo blower cooling structure, a cylindrical motor casing; A stator built in the motor casing and including a rotor therein; A coring formed on both sides of the stator and having cooling air passage holes through which air passes; A left back plate having a hole for passing one side of the rotor; A left cap coupled with a left back plate, and a left cap having a seal formed to prevent the fluid generated by being coupled to the other side of the first scroll ball; A lightback plate formed between the motor casing and the cooling fan; A bearing housing provided with a bearing for rotationally supporting the rotor; A first impeller formed on one surface of the left cap; A first scroll volute surrounding one side of the first impeller, guiding the flow generated by the first impeller, and converting kinetic energy of the fluid into potential energy; A first scroll cover coupled to one side of the first scroll volute so as to surround the first impeller, and the first impeller smoothing air flow when rotating at high speed to generate hydraulic pressure; A suction nozzle through which air is introduced, the first nozzle being coupled to one side of the first scroll cover; A cooling fan coupled to one side of the light back plate; A fan shroud formed on one side of the light cap to prevent fluid from counting to the outside; A fan scroll surrounding the cooling fan and discharging the fluid to the outside; A cooling duct coupled to one side of the fan scroll to discharge cooling air; A light cap formed on one surface of the light back plate; A second impeller formed on one surface of the light cap; A second scroll volute surrounding one side of the second impeller, guiding the flow generated by the second impeller, and converting kinetic energy of the fluid into potential energy; A second scroll cover coupled to one side of the second scroll volute so as to surround the second impeller, and smoothing air flow when the second impeller rotates at high speed to generate hydraulic pressure; A suction port through which air is introduced, and a second nozzle coupled to one side of the second scroll cover; but comprising a motor casing, a plurality of motor casings formed at regular intervals around the upper side of the left back plate coring along the outer diameter. 1 hole portion, a second hole portion formed in a plurality of intervals at regular intervals around the upper side of the lightback plate side coring along the outer diameter, and having a diameter smaller than the diameter of the first hole and the second hole, but Consists of a third hole that is formed in a large number around the upper side of the lightback plate side coring at a distance spaced apart from the two holes, and when the cooling fan is operating, by using air introduced through the second hole Cooling the stator, cooling the coil and bearing housing and the rotor of the first impeller using air introduced through the first hole and air introduced through the second hole, and air and nose flowing through the third hole After directly cooling the bearing housing and the coil part of the second impeller by using air and air that has cooled part and the bearing housing and the rotor, a direct drive to discharge the air circulated to the outside through the cooling duct formed in the fan scroll It is a type dual turbo blower cooling structure.

이와 같이 구성된 종래의 터보모터 냉각 장치 중 공냉식은 도 3에 도시한 바와 같이, 모터의 한 축에 냉각용 팬을 달거나 별도의 공기순환용 팬을 달아서 공기를 공급하여 냉각시키고 있으나, 공기의 열 흡수 효율이 떨어짐에 따라 냉각 효율이 떨어지고, 외부 대기 온도가 높을 경우 모터의 냉각효율은 더욱 떨어지는 문제가 있다. 또한, 이들 공냉식은 공기의 강제순환 방식이기 때문에 모터의 회전력을 이용하는 별도의 임펠러를 달거나 모터 외부에서 또 다른 송풍 팬을 사용하여야 하는 번거로움이 있다.As shown in FIG. 3, among the conventional turbomotor cooling devices configured as described above, the cooling fan is supplied and cooled by supplying air by attaching a cooling fan or a separate air circulation fan to one axis of the motor. As the efficiency decreases, the cooling efficiency decreases, and when the external atmospheric temperature is high, the cooling efficiency of the motor further decreases. In addition, since these air-cooling types are forced circulation of air, there is a hassle of attaching a separate impeller using the rotational power of the motor or using another blowing fan outside the motor.

한편 수냉식은 도 4에 도시한 바와 같이, 모터의 양쪽에 임펠러를 달아 공정 효율을 높이는 경우가 있으나, 도시한 바와 같이, 순환펌프, 열교환기, 물탱크, 배관 등 냉각을 위한 다수의 부자재와 상대적으로 많은 노동력이 필요하고, 공정상의 노력에 비하여 상대적으로 냉각 효과는 미미한 문제가 있다.On the other hand, as shown in FIG. 4, the process efficiency may be increased by attaching impellers to both sides of the motor, but as shown, relative to a number of auxiliary materials for cooling such as a circulation pump, a heat exchanger, a water tank, and a pipe Therefore, a lot of labor is required, and the cooling effect is relatively insignificant compared to the process effort.

또한 터보모터는 고 전압을 사용하는 장비이고, 이러한 수냉식은 누수가 발생할 위험이 있고, 누수가 발생할 경우 대형 사고를 유발할 수 있는 위험성이 존재하기 때문에 사용하기를 꺼려하는 경향이 있다.In addition, the turbo motor is a device that uses a high voltage, and such a water cooling type tends to be reluctant to use because there is a risk of water leakage and a risk of causing a large accident if water leakage occurs.

또한, 냉각용 팬을 이용하여 공기를 순환시키는 공랭식은 모터의 일측 케이싱에 구멍을 뚫어 공기를 흡입하여 모터의 내부를 돌며 모터의 각 부분을 냉각시킨 후, 마지막으로 흡입부의 베어링 파트를 냉각시키게 되는 구조이고, 이러한 공기순환 냉각 방식은 처음 냉각되는 부분품과 마지막에 냉각되는 부분품의 온도 차가 많기 때문에 모터가 받는 스트레스가 많으며 궁극적으로 진동으로 이어지는 단점이 있다.In addition, the air-cooled type that circulates air using a cooling fan makes holes in one side of the motor to suck air to turn the inside of the motor to cool each part of the motor, and finally to cool the bearing part of the suction part. It is a structure, and this air circulation cooling method has a disadvantage that a lot of stress is applied to the motor because the temperature difference between the first cooled part and the last cooled part is high and ultimately leads to vibration.

이러한 구조적인 한계성은 모터의 외부에서 인입된 공기가 스테이터의 외부의 열을 흡수하여 높아진 공기가 다시 모터의 일측 베어링 파트에서 발생한 열을 냉각하게 되는 것이며, 다시 베어링의 발생 열을 흡수하게 되며, 데워진 공기는 다시 스테이터와 로터의 간극을 통과하면서 스테이터의 열과 회전자인 로터의 회전에 따르는 공기마찰 열을 흡수하여 모터의 일측 베어링 파트로 배출된다. 이렇게 또 다시 열을 흡수한 공기가 모터의 나머지 일측 베어링을 냉각하게 됨으로 모터의 냉각에 있어서 심각한 열 편차가 발생되는 문제가 있는 것이다.This structural limitation is that air introduced from the outside of the motor absorbs heat from the outside of the stator, so that the increased air cools the heat generated in the bearing part of the motor again, absorbs the heat generated by the bearing, and warms up again. As the air passes through the gap between the stator and the rotor again, it absorbs heat from the stator and heat from the friction of the rotor, which is the rotor, and is discharged to the bearing part of the motor. The heat absorbed air cools the bearing on the other side of the motor again, and thus there is a problem in that serious thermal deviation occurs in the cooling of the motor.

대한민국 등록특허 제10-0572849호Republic of Korea Patent Registration No. 10-0572849 대한민국 등록특허 제10-1607492호Republic of Korea Registered Patent No. 10-1607492

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 보다 효율 적으로 터보모터를 냉각시킬 수 있게 한 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터의 냉각 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been developed to solve the problems of the prior art as described above, and for the purpose of providing a cooling structure of a turbomotor capable of operating in a high-temperature, poor working environment that allows a more efficient cooling of the turbomotor. do.

특히, 본 발명은 일반적인 공기순환 냉각방식으로는 구현이 어려운 작업환경이 열악한 섭씨 50 이상의 고온의 작업환경에서도 무리 없이 터보모터를 가동시킬 수 있는 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보 모터의 냉각 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. In particular, the present invention is a cooling structure of a turbo motor capable of operating in a high-temperature and poor working environment that can operate a turbo motor without difficulty, even in a high-temperature work environment of 50 degrees Celsius or more, which is difficult to implement using a general air circulation cooling method. It aims to provide.

상기와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터의 냉각 구조는 전원을 공급받아 자력을 발생시키는 스테이터와 스테이터의 자화에 의하여 회전운동을 하는 로터와, 로터의 단부에 설치되어 함께 회전함에 의해 공기를 송풍하거나 압축하는 임펠러를 포함하는 터보 송풍기나 압축기의 냉각 방법에 있어서, 상기 스테이터의 외부에 설치되고, 모터를 중심으로 하부에는 하나 이상의 냉매유입구가 형성되고, 모터의 상부에는 냉매배출구를 형성되며, 상기 냉매유입구와 냉배배출구 사이에 냉매유로를 형성하여 냉매가 스테이터의 외주면을 따라 흐르면서 모터의 냉각을 이룰 수 있게 하는 냉매자켓; 모터를 중심으로 하부에는 공기유입구가 형성되고 상부에는 공기배출구가 형성되며, 공기유입구와 배출구 사이에 공기유로가 형성된 케이싱; 상기 냉매배출구에 연결된 냉매라인 상에 설치되어 모터의 가동으로 발생한 고온에 의하여 기체 상태로 변한 기체상 냉매를 다시 액체상 냉매로 상을 변환하는 압축기; 상기 압축기에 의해 고온 고압의 액체상 냉매를 응축하는 응축기; 및 상기 응축기에서 응축된 고온 고압의 액체 냉매를 교축 작용에 의해 증발을 일으킬 수 있도록 감압해서 냉매유입구로 공급하는 팽창밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다. The cooling structure of the turbo motor capable of operating in a high-temperature and poor working environment according to the present invention for solving the above object is a rotor that rotates by the magnetization of the stator and the stator that generates magnetic force by receiving power. In the cooling method of a turbo blower or a compressor including an impeller that is installed at the end of the air and blows or compresses air by rotating together, it is installed outside the stator, and at least one refrigerant inlet is formed at the bottom of the motor. , A refrigerant outlet is formed on an upper portion of the motor, and a refrigerant jacket is formed between the refrigerant inlet and the cold outlet to cool the motor while the refrigerant flows along the outer circumferential surface of the stator; A casing in which an air inlet is formed at a lower portion centered on a motor, an air outlet is formed at an upper portion, and an air flow path is formed between the air inlet and the outlet; A compressor installed on a refrigerant line connected to the refrigerant discharge port to convert a gaseous refrigerant changed into a gaseous state by a high temperature generated by operation of a motor into a liquid phase refrigerant again; A condenser for condensing the liquid refrigerant of high temperature and pressure by the compressor; And it characterized in that it comprises an expansion valve for supplying the liquid refrigerant of high temperature and high pressure condensed in the condenser to the refrigerant inlet under reduced pressure to cause evaporation by throttle action.

상기 냉매자켓의 내부에 형성된 냉매유로에는 직립형으로 가공되어 표면적을 넓힌 다수의 열전도날개가 더 설치되어 스테이터의 열을 빠르게 흡수하여 냉매에 전달 할 수 있게 하는 것이 바람직하다. It is preferable that a plurality of heat-conducting blades, which are processed in an upright shape and have a wide surface area, are further installed in the refrigerant passage formed inside the refrigerant jacket so that heat of the stator can be quickly absorbed and transferred to the refrigerant.

상기 냉매라인에는 응축기에 의해 응축된 액상의 냉매가 저장되는 버퍼탱크가 더 구비하여 모터에 일정량의 냉매를 원활하게 공급할 수 있게 할 수 있다. The refrigerant line is further provided with a buffer tank in which the liquid refrigerant condensed by the condenser is stored, so that a certain amount of refrigerant can be smoothly supplied to the motor.

상기 냉매유로 중 모터의 냉매배출구와 압축기 사이에는 모터를 통과한 냉매를 압축할 때 액 압축이 일어나지 않게 하기 위해 기체상 냉매와 액체상 냉매를 분리하는 기액분리기가 더 설치될 수 있다. A gas-liquid separator for separating the gaseous refrigerant and the liquid refrigerant may be further installed between the refrigerant outlet of the motor and the compressor in the refrigerant passage to prevent liquid compression when compressing the refrigerant passing through the motor.

상기 팽창밸브의 전단에는 노폐물에 의하여 막히는 것을 방지해 줄 수 있도록 필터드라이어가 더 설치되는 것이 바람직하다. It is preferable that a filter dryer is further installed at the front end of the expansion valve so as to prevent clogging by waste materials.

본 발명에 따른 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터의 냉각 구조는 공기와 냉매를 이용하고 기체화된 냉매를 더욱 압축하여 고온 고압의 냉매로 변환시켜 저온 저압의 상태로 액체 냉매로 상을 변환시킴으로 터보모터가 고온의 작업환경에서도 일정한 온도로 제어되는 효과가 있다.The cooling structure of a turbomotor capable of operating in a high-temperature and poor working environment according to the present invention uses air and a refrigerant, further compresses the gasified refrigerant into a high-temperature high-pressure refrigerant, thereby converting the phase into a liquid refrigerant in a low-temperature and low-pressure state. By converting, the turbo motor has an effect of being controlled at a constant temperature even in a high-temperature working environment.

또한 본 발명은 저온 저압의 냉매로 상이 변한 냉매가 터보모터의 하부로 공급되어 모터 내부의 스테이터의 외부를 지나면서 스테이터에서 발생하는 열에 의하여 액체상 냉매가 쉽게 기체 상 냉매로 상이 변하는 과정에서 주변의 열에너지를 축적한 상태에서 배출됨에 따라 액체상 냉매가 직접 터보모터의 스테이터의 외부를 감싼 냉각유로에 공급되어 모터 자체에서 발생하는 열에 의하여 액체 냉매에서 기체 냉매로 상이 변하기 때문에 작업환경이 열악한 고온의 조건에서도 터보모터의 냉각 효과를 얻을 수 있다. In addition, the present invention is a low-temperature, low-pressure refrigerant, the phase-changed refrigerant is supplied to the lower portion of the turbo motor, passing through the outside of the stator inside the motor, the liquid phase refrigerant is easily changed into a gaseous refrigerant phase by the heat generated in the stator. As it is discharged in the accumulated state, the liquid phase refrigerant is directly supplied to the cooling passage surrounding the outside of the stator of the turbo motor, so the phase from liquid refrigerant to gaseous refrigerant changes due to heat generated by the motor itself. The cooling effect of the motor can be obtained.

또한 본 발명은 이렇게 냉각 효과를 높임에 따라 터보모터는 고속 회전에 따르는 동적 발생 열과 가동 환경의 열악한 고온 환경에서 기인한 온도의 상승, 소재의 특성이나 부품들의 이상 결합 등으로 발생하는 열을 쉽게 냉각시킴에 의해 이러한 열에 의해 부품들의 피로도, 동적 불균형, 이상 소음, 동적 스트레스, 베어링의 파손 등의 부정적인 환경을 개선해 주는 효과 있어 모터의 수명을 더욱 연장할 수 있는 효과가 있다.In addition, as the present invention increases the cooling effect, the turbomotor easily cools heat generated due to dynamic heat generated by high-speed rotation and temperature rise due to the poor high temperature environment of the operating environment, and abnormal combination of material characteristics or parts. The effect of improving the negative environment such as fatigue of parts, dynamic imbalance, abnormal noise, dynamic stress, and breakage of bearings by this heat by Sikkim has the effect of further extending the life of the motor.

도 1은 본 발명에 따른 냉각 구조를 갖는 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 냉각 구조를 갖는 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터에서 냉매의 순환도
도 3은 종래 터보송풍기의 냉각 구조의 일예를 도시한 구성도
도 4는 종래 터보송풍기의 냉각 구조의 다른 일예를 도시한 구성도1 is a block diagram of a turbo motor capable of operating in a high-temperature and poor working environment having a cooling structure according to the present invention
2 is a circulating diagram of a refrigerant in a turbo motor capable of operating in a high temperature and poor working environment having a cooling structure according to the present invention
3 is a block diagram showing an example of a cooling structure of a conventional turbo blower
4 is a block diagram showing another example of the cooling structure of a conventional turbo blower

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명을 통해 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described through detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components. In the description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.

본 발명은 섭씨 50 이상의 고온의 작업환경에서도 무리 없이 터보모터를 가동시킬 수 있게 한다. The present invention makes it possible to operate the turbomotor without difficulty even in a high-temperature working environment of 50 degrees Celsius or more.

본 발명에 따른 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터는 공기에 의한 냉각 수단과 냉매를 이용한 냉각 수단을 구비하고 있다. The turbo motor capable of operating in a high-temperature and poor working environment according to the present invention includes a cooling means using air and a cooling means using refrigerant.

이를 위해 본 발명의 터보모터의 냉각 구조는 도 1에 도시한 바와 같이, 냉매가 통과하는 냉매자켓(10)과, 외부공기가 유입되어 통과하는 공기유로를 구비한 하우징(20)을 구비하고 있으며, 모터를 냉각시킨 배출되는 냉매를 팽창, 압축 및 응축시켜 다시 액상 냉매로 변환하여 모터에 공급하는 냉매순환라인을 포함한다. To this end, the cooling structure of the turbomotor of the present invention includes a refrigerant jacket 10 through which a refrigerant passes, and a housing 20 with an air passage through which external air flows, as shown in FIG. 1. , A refrigerant circulation line that expands, compresses, and condenses the refrigerant discharged after cooling the motor, converts it into a liquid refrigerant again, and supplies it to the motor.

이러한 본 발명의 이중 냉각 구조를 갖는 터보모터는 통상의 터보모터와 동일하게 전원을 공급받아 자력을 발생시키는 스테이터(110)와, 스테이터의 자화에 의해 회전 운동하는 로터(120)와, 로터의 단부에 설치되어 로터와 함께 회전함에 의해 공기를 송풍하는 임펠러(130)을 포함한다.The turbo motor having the dual cooling structure of the present invention is supplied with the same power as the normal turbo motor, the stator 110 generating magnetic force, the rotor 120 rotating by the magnetization of the stator, and the end of the rotor It is installed on and includes an impeller 130 to blow air by rotating with the rotor.

본 발명의 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터의 냉각 구조이하, 의 구체적인 예를 설명한다. Hereinafter, a specific example of the cooling structure of the turbomotor capable of operating in a high-temperature and poor working environment of the present invention will be described.

본 발명에 따른 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터의 냉각구조는 도 1에 도시한 바와 같이, 스테이터의 외부에 설치되고, 모터를 중심으로 하부에는 하나 이상의 냉매유입구(10i)가 형성되고, 모터의 상부에는 냉매배출구(10o)를 형성되며, 상기 냉매유입구와 냉배배출구 사이에 냉매유로(10r)를 형성하여 냉매가 스테이터의 외주면을 따라 흐르면서 모터의 냉각을 이룰 수 있게 하는 냉매자켓(10); 모터를 중심으로 하부에는 공기유입구(20i)가 형성되고 상부에는 공기배출구(20o)가 형성되며, 공기유입구와 배출구 사이에 공기유로(20r)가 형성된 케이싱(20); 상기 냉매배출구에 연결된 냉매라인 상에 설치되어 모터의 가동으로 발생한 고온에 의하여 기체 상태로 변한 기체상 냉매를 다시 액체상 냉매로 상을 변환하는 압축기(30); 상기 압축기에 의해 고온 고압의 액체상 냉매를 응축하는 응축기((40); 및 상기 응축기에서 응축된 고온 고압의 액체 냉매를 교축 작용에 의해 증발을 일으킬 수 있도록 감압해서 냉매유입구로 공급하는 팽창밸브(50)를 포함한다. The cooling structure of the turbo motor capable of operating in a high-temperature and poor working environment according to the present invention is installed on the outside of the stator, as shown in FIG. 1, and at least one refrigerant inlet 10i is formed at the bottom of the motor. , Refrigerant outlet (10o) is formed on the upper portion of the motor, and a refrigerant jacket (10r) to form a refrigerant flow path (10r) between the refrigerant inlet and the cold outlet to cool the motor while flowing along the outer circumferential surface of the stator ); A casing 20 in which an air inlet 20i is formed at a lower portion centered on a motor, an air outlet 20o is formed at an upper portion, and an air passage 20r is formed between the air inlet and an outlet; A compressor 30 installed on a refrigerant line connected to the refrigerant outlet and converting a gaseous refrigerant changed into a gaseous state by a high temperature generated by operation of a motor into a liquid phase refrigerant again; A condenser (40) condensing the liquid refrigerant of high temperature and high pressure by the compressor; and an expansion valve (50) supplying the liquid refrigerant of high temperature and high pressure condensed in the condenser to the refrigerant inlet under reduced pressure to cause evaporation by throttling action. ).

상기 냉매자켓(10)은 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 스테이터의 외부에 설치되고 외부에 냉매유로(10r)가 형성되고, 모터를 중심으로 하부에는 냉매유입구(10i)가 형성되고 상부에는 냉매배출구(10o)가 형성되어 있다. 1, the refrigerant jacket 10 is installed on the outside of the stator and a refrigerant flow path 10r is formed on the outside of the stator, a refrigerant inlet 10i is formed on the bottom of the motor, and a refrigerant is formed on the top. The outlet 10o is formed.

물론, 상기 냉매유입구(10i)와 냉매배출구(10o)에는 케이싱(20)을 관통하여 어댑터가 설치되어 냉매라인(Lr)을 쉽게 연결할 수 있게 하였다.Of course, an adapter is installed through the casing 20 at the refrigerant inlet 10i and the refrigerant outlet 10o so that the refrigerant line Lr can be easily connected.

또한 상기 냉매자켓(10)의 내면은 스테이터의 외면에 면접되고, 바깥쪽에 형성된 냉매유로(10r)의 내부에는 다수의 열전도날개(11)가 설치되어 있다. In addition, the inner surface of the refrigerant jacket 10 is interviewed on the outer surface of the stator, and a plurality of heat conduction blades 11 are installed inside the refrigerant flow path 10r formed on the outside.

상기 열전도날개(11)는 도시한 바와 같이 다수가 형성되어 있고, 이들은 스테이터의 열을 보다 빨리 냉매에 전달하여 냉각 효율을 높이기 위한 것이다. As shown in the figure, a plurality of the heat conduction blades 11 are formed, and these are intended to increase the cooling efficiency by transferring heat from the stator to the refrigerant more quickly.

상기 열전도날개(11)가 형성된 냉매유로(10r)는 바깥쪽으로 개방되어 있어 상기 케이싱(20) 또는 케이싱의 내부에 설치되는 공기가이드(21)에 의해 밀폐된다. The refrigerant flow path (10r) on which the heat conduction blade (11) is formed is open to the outside and closed by the casing (20) or the air guide (21) installed inside the casing.

즉, 상기 냉매자켓(10)은 외주면에 냉매유로(10r)를 형성하되, 바깥쪽은 개방되어 있고, 이 개방된 부분을 상기 하우징이나 공기가이드의 내면이 막아 하나의 냉매유로를 이루는 것이다. That is, the refrigerant jacket 10 forms a refrigerant flow path 10r on the outer circumferential surface, but the outside is open, and the inner surface of the housing or air guide blocks this open portion to form a refrigerant flow path.

상기 케이싱(20)은 터보모터를 구성하는 각 구성부품을 상호 연결시키는 역할을 할 뿐만 아니라, 상기한 바와 같이 냉매자켓과 함께 냉매유로(10r)를 이루는 기능을 한다. The casing 20 not only serves to interconnect each component constituting the turbo motor, but also functions to form a refrigerant passage 10r together with the refrigerant jacket as described above.

즉, 상기 케이싱(20)의 내부에는 공기유로(20r)가 형성되어 외부 공기를 모터 내부로 순환시킴에 의해 모터에서 발생되는 열을 냉각시킬 수 있게 하였으며, 로터를 중심으로 아래쪽에는 공기유입구(20i)가 형성되고 위쪽으로는 공기배출구(20o)가 형성되어 있다. 물론 상기 공기유입구와 공기배출구 사이에는 공기유로(20r)가 형성되어 공기유입구로 유입된 공기가 공기유로를 통과하여 공기배출구로 배출되면서 모터에서 발생된 열을 배출시킨다. That is, the air flow path 20r is formed inside the casing 20 to cool the heat generated by the motor by circulating the outside air into the motor, and the air inlet 20i is located below the center of the rotor. ) Is formed and an air outlet 20o is formed upward. Of course, an air passage 20r is formed between the air inlet and the air outlet so that the air introduced into the air inlet passes through the air passage and is discharged to the air outlet, thereby discharging heat generated by the motor.

상기 공기유로(20r)는 케이싱(20)의 내부에 직접 형성하거나, 원통형 케이싱의 내부에 별도의 공기가이드(21)를 설치하여 케이싱의 내부와 공기가이드의 외주면 사이에 형성되게 할 수 있으며, 상기한 바와 같이 케이싱에 공기유로를 형성할 경우에는 상기 냉매자켓(10)의 외주면에 형성되는 냉매유로(10r)는 냉매자켓과 케이싱에 의해 형성되고, 공기가이드를 설치할 경우에는 냉매자켓의 외주면과 공기가이드 사이에 냉매유로(20r)가 형성된다. The air passage 20r may be formed directly inside the casing 20, or may be formed between the inside of the casing and the outer circumferential surface of the air guide by installing a separate air guide 21 inside the cylindrical casing. When an air flow path is formed in the casing, the coolant flow path 10r formed on the outer circumferential surface of the coolant jacket 10 is formed by a coolant jacket and a casing, and when an air guide is installed, the outer circumferential surface and air of the coolant jacket are installed. A coolant flow path (20r) is formed between the guides.

상기 압축기(30)는 냉매를 상온으로 액화하기 쉬운 상태로 만드는 수단으로, 케이싱에 형성된 냉매배출구에 연결된 냉매라인(Lr) 상에 설치되어 모터의 가동으로 발생한 열을 흡수함에 따라 고온의 기체상으로 상변화된 고온의 냉매를 다시 액체상 냉매로 상을 변환할 수 잇도록 고안으로 가압한다. The compressor 30 is a means for making the refrigerant easy to liquefy to room temperature, and is installed on the refrigerant line Lr connected to the refrigerant outlet formed in the casing to absorb the heat generated by the operation of the motor in a high-temperature gas phase. It is pressurized to devise so that the phase-changed high-temperature refrigerant can be converted into a liquid-phase refrigerant again.

상기 응축기(40)는 기체상 냉매를 액체상 냉매로 전환하는 수단으로, 상기 압축기의 후단에 설치되어 압축기에 의해 고온 고압의 기체상 냉매를 액체상 냉매를 응축한다. The condenser 40 is a means for converting a gaseous refrigerant into a liquid phase refrigerant, and is installed at the rear end of the compressor to condense the liquid phase refrigerant at a high temperature and high pressure gas phase refrigerant by the compressor.

상기 응축기는 고온의 기체 냉매를 액체 상태의 냉매로 변환시키기 위해서는 많은 공기와의 접촉해야 함으로 미세 정밀 가공한 마이크로콘덴서(micro condenser)를 사용하는 것이 바람직하다.In order to convert the high-temperature gas refrigerant into a liquid-state refrigerant, it is preferable to use a micro-condenser that has been finely processed because it must contact with a lot of air.

상기 팽창밸브(50)는 액체상 냉매를 증발하기 쉬운 상태로 감압하는 수단으로, 상기 응축기의 후단에 설치되어 응축기에서 응축된 고온 고압의 액체상 냉매를 교축 작용에 의해 증발을 일으킬 수 있도록 감압해서 냉매유입구로 공급한다. The expansion valve 50 is a means for decompressing the liquid refrigerant in a state in which it is easy to evaporate, and is installed at a rear end of the condenser to decompress the high-temperature and high-pressure liquid-phase refrigerant condensed in the condenser so as to cause evaporation by throttling to cool the refrigerant inlet To supply.

상기 팽창밸브는 응축기에서 응축된 액체상 냉매가 모터 내부의 냉각유로(10r)에서 쉽게 증발할 수 있도록 압력을 저하시키며, 팽창과정 동안에 냉매의 온도가 낮아지며, 감압작용과 함께 모터 내부로 유입되는 냉매의 유량을 조절하는 역할을 한다.The expansion valve reduces the pressure so that the liquid refrigerant condensed in the condenser can evaporate easily in the cooling passage (10r) inside the motor, the temperature of the refrigerant decreases during the expansion process, and the pressure of the refrigerant flowing into the motor together with the decompression action. It serves to regulate the flow rate.

싱기한 바와 같이, 팽창밸브는 저압의 냉매로 만들어 주면서 동시에 주변의 기온을 급격하게 하강시키게 되는데, 이러한 과정에서 팽창밸브의 노즐이 혹시 있을 수 있는 노폐물에 의하여 막힐 수 있다. As indifferently, the expansion valve is made of a low-pressure refrigerant, and at the same time, the ambient temperature is rapidly lowered. In this process, the nozzle of the expansion valve may be blocked by wastes that may be present.

이에 따라 상기 팽창밸브의 전단에는 필터드라이어(90)를 더 설치하였다. Accordingly, a filter dryer 90 was further installed at the front end of the expansion valve.

상기 필터드라이어(90)는 냉매 속의 수분은 정량 이상이 되면 팽창 밸브나 모세관 등에 동결하여 냉매의 흐름을 막으며, 이렇게 냉매의 동결을 방지하기 위해 에 냉동작용을 저해하는 수분을 흡수하는 데 사용되는 것으로, 필터의 역할도 한다.The filter drier 90 is used to absorb moisture that inhibits refrigeration in order to prevent the refrigerant from freezing by freezing the expansion valve or capillary tube when the moisture in the refrigerant exceeds a certain amount. It also acts as a filter.

또한 본 발명의 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터의 냉각 구조는 상기 냉매라인(Lr)에는 응축기에 의해 응축된 액상의 냉매가 저장되는 버퍼탱크(80)가 더 구비하는 것이 바람직하다. In addition, the cooling structure of the turbo motor capable of operating in a high-temperature and harsh working environment of the present invention is preferably further provided with a buffer tank 80 in which the liquid refrigerant condensed by the condenser is stored in the refrigerant line Lr.

상기 버퍼탱크(80)는 작동과정에서 소실되는 냉매를 보충하는 기능을 하는 것으로, 모터에 일정량의 냉매를 원활하게 공급할 수 있게 한한다. The buffer tank 80 serves to replenish the refrigerant that is lost in the operation process, so that a certain amount of refrigerant can be smoothly supplied to the motor.

또한, 상기 냉매유로(Lr) 중 모터의 냉매배출구와 압축기 사이에는 기액분리기(70)가 더 설치되는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that a gas-liquid separator 70 is further installed between the refrigerant outlet of the motor and the compressor in the refrigerant passage Lr.

본 발명의 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터의 냉각 구조에서 냉매가 순환하는 과정에서 냉매는 모터를 통과하면서 고온의 기체상으로 변하지만 일부 액상 냉매가 남아 있을 수 있고, 이러한 상태ㅔ서 압축기에 유입되면 압축기가 원활하게 액 압축을 할 수 없다. 이에 따라 상기 기액분리기를 압축기의 전단에 설치하여 기체상 냉매와 액체상 냉매를 분리하는 것이다. In the process of circulating the refrigerant in the cooling structure of the turbomotor capable of operating in the high-temperature and harsh working environment of the present invention, the refrigerant changes into a high-temperature gaseous phase while passing through the motor, but some liquid refrigerant may remain, and this state When entering the compressor, the compressor cannot smoothly compress the liquid. Accordingly, the gas-liquid separator is installed at the front end of the compressor to separate the gas-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant.

상기와 같이 구성된 본 발명의 터보모터의 냉각 구조에서 냉매자켓(10)의 냉매유로(10r)를 통과하는 냉매가 열전도날개를 통해 열을 흡수하여 모터를 냉각시킨 후 기체 상태로 변하고, 기체상 냉매는 기액분리기(70)를 통하여 액체상 냉매는 걸러지고 기체상 냉매만을 압축기(30)로 전달된다. In the cooling structure of the turbo motor of the present invention configured as described above, the refrigerant passing through the refrigerant passage 10r of the refrigerant jacket 10 absorbs heat through the heat conduction blade to cool the motor, and then changes to a gaseous state, and gaseous refrigerant The liquid-phase refrigerant is filtered through the gas-liquid separator 70 and only the gaseous refrigerant is delivered to the compressor 30.

기체상 냉매는 압축기(30)를 통과하여 압축되어 고온 고압의 기체상 냉매가 되고, 이렇게 고온 고압의 기체상 냉매는 응축기(40)를 통과하면서 응축되어 액체상 냉매가 되어 저온 고압의 액체상 냉매가 된다.The gaseous refrigerant passes through the compressor 30 and is compressed to become a high temperature and high pressure gaseous refrigerant, and thus the high temperature and high pressure gaseous refrigerant condenses while passing through the condenser 40 to become a liquid phase refrigerant and becomes a low temperature and high pressure liquid phase refrigerant. .

모터의 냉각을 위해서는 일정한 량의 액체상 냉매를 확보해야 하고, 이를 위하여 버퍼탱크(80)을 더 구성할 수 있다.In order to cool the motor, a certain amount of liquid refrigerant must be secured, and for this purpose, a buffer tank 80 may be further configured.

상기 버퍼탱크에서 모터에 냉매를 공급하되, 모터에 일정한 양의 냉매를 공급하고, 압축기의 부하 경감을 위하여 냉매이송펌프(60)를 구비하고 있으며, 냉매이송펌프를 통과한 냉매에 불순물이 섞여 있을 수 있으므로 냉매의 불순물에 의하여 냉매 이송관로의 막힘을 유로를 확보하기 위하여 필터드라이어(90)를 통과시킨다. Refrigerant is supplied to the motor from the buffer tank, a certain amount of refrigerant is supplied to the motor, and a refrigerant transfer pump (60) is provided to reduce the load on the compressor, and impurities passing through the refrigerant transfer pump are mixed with impurities. Therefore, the filter drier 90 is passed through the filter drier 90 to secure a flow path for clogging of the refrigerant transfer channel due to impurities in the refrigerant.

상기 필터드라이어(90)를 통과한 액체상 냉매는 팽창밸브(50)에 의해 팽창되어 모터 내부에서 기체 상태로 쉽게 변할 수 있도록 저온 저압의 냉매로 변환된다. The liquid refrigerant passing through the filter drier 90 is expanded by an expansion valve 50 and converted into a low-temperature, low-pressure refrigerant so that it can be easily changed into a gas state inside the motor.

또한 본 발명의 모터 냉각구조는 상기한 바와 같이 공기유로(20r)를 구비하고 있다. In addition, the motor cooling structure of the present invention has an air flow path 20r as described above.

상기 공기유로(20r)는 많은 플레이트를 형성하여 냉매유로와 면한 부분의 열을 전달받기 쉽게 구성하였다.The air passage 20r was formed to form a number of plates so that the heat of the coolant passage and the facing portion was easily received.

상기 공기유로(20r)는 상기 냉매유로(20r)의 외면을 감싸는 형태로 설치되어 있고, 모터 케이싱(20)과 일정한 간격으로 떨어져 있으며, 모터 케이싱에 모터의 외부에서 공기가 유입될 수 있도록 다수의 공기유입구(20i)를 통해 유입된 공기가 이동한다.The air flow path 20r is installed in a form surrounding the outer surface of the refrigerant flow path 20r, is spaced apart from the motor casing 20, and a plurality of air can be introduced from the outside of the motor to the motor casing. The air introduced through the air inlet 20i moves.

도 1에서 도시한 바와 같이 상기 공기유입구(20i)를 통해 유입된 공기는 공기유로(20r)를 통과한 후, 스테이터와 유로 사이를 통과하면서 열을 흡수하고 임펠러(130)에 의해 모터 외부로 배출된다.As shown in Figure 1, the air introduced through the air inlet 20i passes through the air passage 20r, absorbs heat while passing between the stator and the flow passage, and discharges to the outside of the motor by the impeller 130. do.

즉, 임펠러(130)는 로터의 회전수와 같이 회전함으로 회전수가 빠르면 모터의 발생 열도 증가함에 따라 임펠러도 회전수가 증가함으로 풍량을 높일 수 있어 더 많은 열을 배출할 수 있다.That is, the impeller 130 rotates like the number of revolutions of the rotor, so if the rotation speed is fast, as the heat generated by the motor increases, the impeller also increases the number of revolutions to increase the air volume, thereby discharging more heat.

상기와 같이 구성된 본 발명의 모터 냉각 구조는 냉매유입구(10i)를 하부에 형성하고 이 냉매유입구(10i)를 통해 모터에 공급되는 고압의 냉매가 팽창밸브에 의하여 급격하게 압력을 잃게 되며, 압력을 급격하게 잃은 냉매는 분산되면서 온도가 급격하게 하강하게 되는 것이며, 이렇게 낮은 온도의 그리고 분산된 냉매가 모터에 공급되면서 모터의 열에 의해 기체 상태로 쉽게 변하여 자연스럽게 모터의 상부의 냉매배출구(10o) 층으로 이동할 수 있는 것이다. In the motor cooling structure of the present invention configured as described above, the refrigerant inlet 10i is formed at the bottom, and the high pressure refrigerant supplied to the motor through the refrigerant inlet 10i rapidly loses pressure by the expansion valve, and the pressure is reduced. The rapidly lost refrigerant is dispersed, and the temperature rapidly decreases. As the low temperature and distributed refrigerant is supplied to the motor, it is easily changed into a gas state by the heat of the motor, and naturally the refrigerant outlet (10o) layer at the top of the motor It is mobile.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터의 냉각 구조는 작업환경 온도를 임의로 조작하여 52℃를 만들어 실시한 시연의 결과, 터보모터는 정상적인 작동으로 작동하였으며, 모터 내부의 코어 온도는 72℃로 터보모터의 냉각효율이 가혹한 작업환경에서도 상당히 효과적으로 동작 할 수 있는 조건으로 향상 제어되었음을 알 수 있다. As a result of the demonstration that the cooling structure of the turbo motor capable of operating in a high-temperature and poor working environment according to the present invention configured as described above was made by arbitrarily manipulating the working environment temperature, as a result of the demonstration, the turbo motor was operated in normal operation, and the motor interior It can be seen that the cooling temperature of the turbo motor was improved and controlled under conditions that can be operated quite effectively even in the harsh working environment.

즉, 일반적인 냉각 구조를 터보모터의 경우 즉, 공기에 의한 냉각을 이루는 터보모터의 경우 코어 온도는 외부 작업환경 온도보다 약 80도 ~ 140도까지 상승하고, 이렇게 고온에서 지속적으로 작동할 경우 오작동을 초래하거나 작동에 심각한 상황이 발생할 수 있지만, 본 발명의 냉각 구조를 갖는 터보모터의 경우에는 상기한 바와 같이, 모터 내부의 코어 온도가 72℃ 내외로 일정하게 유지됨에 따라 보다 안정적인 모터의 작동 환경을 제공할 수 있는 것이다. That is, in the case of a turbo motor with a common cooling structure, that is, in the case of a turbo motor that achieves cooling by air, the core temperature rises to about 80 degrees to 140 degrees above the external working environment temperature, and malfunctions may occur if it is operated continuously at such high temperatures. In the case of a turbo motor having a cooling structure of the present invention, as described above, a more stable motor operating environment is maintained as the core temperature inside the motor is kept constant at around 72°C. It can provide.

10: 냉매자켓
10i: 냉매유입구 10o: 냉매배출구
10r: 냉매유로
11: 열전도날개
20: 케이싱
20i: 공기유입구 20o: 공기배출구
20r: 공기유로
21: 공기가이드
30: 압축기
40: 응축기
50: 팽창밸브
60: 냉매이송펌프
70: 기액분리기
80: 버퍼탱크
90: 필터드라이어
100: 모터
110: 스테이터 120: 로터
130: 임펠러10: refrigerant jacket
10i: refrigerant inlet 10o: refrigerant outlet
10r: refrigerant flow path
11: Heat conduction wing
20: casing
20i: air inlet 20o: air outlet
20r: air flow
21: air guide
30: compressor
40: condenser
50: expansion valve
60: refrigerant transfer pump
70: gas-liquid separator
80: buffer tank
90: filter dryer
100: motor
110: stator 120: rotor
130: impeller

Claims (5)

전원을 공급받아 자력을 발생시키는 스테이터(110)와 스테이터의 자화에 의하여 회전운동을 하는 로터(120)와, 로터의 단부에 설치되어 함께 회전함에 의해 공기를 송풍하거나 압축하는 임펠러(130)를 포함하는 터보 송풍기나 압축기의 냉각 방법에 있어서,
상기 스테이터의 외부에 설치되고, 모터를 중심으로 하부에는 하나 이상의 냉매유입구(10i)가 형성되고, 모터의 상부에는 냉매배출구(10o)를 형성되며, 상기 냉매유입구와 냉배배출구 사이에 냉매유로(10r)를 형성하여 냉매가 스테이터의 외주면을 따라 흐르면서 모터의 냉각을 이룰 수 있게 하는 냉매자켓(10);
모터를 중심으로 하부에는 공기유입구(20i)가 형성되고 상부에는 공기배출구(20o)가 형성되며, 공기유입구와 배출구 사이에 공기유로(20r)가 형성된 케이싱(20);
상기 냉매배출구에 연결된 냉매라인 상에 설치되어 모터의 가동으로 발생한 고온에 의하여 기체 상태로 변한 기체상 냉매를 다시 액체상 냉매로 상을 변환하는 압축기(30);
상기 압축기에 의해 고온 고압의 액체상 냉매를 응축하는 응축기(40); 및
상기 응축기에서 응축된 고온 고압의 액체 냉매를 교축 작용에 의해 증발을 일으킬 수 있도록 감압해서 냉매유입구로 공급하는 팽창밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터의 냉각 구조.Includes a stator 110 that generates power and generates magnetic force, a rotor 120 that rotates by magnetization of the stator, and an impeller 130 that is installed at the end of the rotor to blow or compress air by rotating together. In the method of cooling the blower or compressor to be said,
It is installed on the outside of the stator, at least one refrigerant inlet (10i) is formed at the bottom of the center of the motor, a refrigerant outlet (10o) is formed at the top of the motor, the refrigerant flow path (10r) between the refrigerant inlet and the cold outlet ) To form a coolant jacket 10 to cool the motor while the coolant flows along the outer circumferential surface of the stator;
A casing 20 in which an air inlet 20i is formed at a lower portion centered on a motor, an air outlet 20o is formed at an upper portion, and an air passage 20r is formed between the air inlet and an outlet;
A compressor 30 installed on a refrigerant line connected to the refrigerant discharge port to convert a gaseous refrigerant changed into a gaseous state by a high temperature generated by operation of a motor into a liquid phase refrigerant again;
A condenser 40 for condensing the liquid refrigerant of high temperature and pressure by the compressor; And
Cooling structure of a turbomotor capable of operating in a high-temperature and harsh working environment, characterized by including an expansion valve that supplies pressure to the refrigerant inlet by reducing the pressure of the high-temperature and high-pressure liquid refrigerant condensed in the condenser to evaporate by throttling. . 제1항에 있어서,
상기 냉매자켓(10)의 내부에 형성된 냉매유로에는 직립형으로 가공되어 표면적을 넓힌 다수의 열전도날개(11)가 더 설치되어 스테이터의 열을 빠르게 흡수하여 냉매에 전달 할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터의 냉각 구조.According to claim 1,
The refrigerant passage formed inside the refrigerant jacket 10 is processed in an upright type, and a plurality of heat conduction blades 11 with a wide surface area is further installed to rapidly absorb heat from the stator and transfer it to the refrigerant. The turbo motor's cooling structure can be operated in harsh working environments. 제1항에 있어서,
상기 냉매라인(Lr)에는 응축기에 의해 응축된 액상의 냉매가 저장되는 버퍼탱크(60)가 더 구비하여 모터에 일정량의 냉매를 원활하게 공급할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터의 냉각 구조.According to claim 1,
The refrigerant line (Lr) is further provided with a buffer tank (60) in which liquid refrigerant condensed by a condenser is stored, so that a certain amount of refrigerant can be smoothly supplied to the motor. The cooling structure of this possible turbomotor. 제1항에 있어서,
상기 냉매유로(Lr) 중 모터의 냉매배출구와 압축기 사이에는 모터를 통과한 냉매를 압축할 때 액 압축이 일어나지 않게 하기 위해 기체상 냉매와 액체상 냉매를 분리하는 기액분리기(70)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터의 냉각 구조.According to claim 1,
A gas-liquid separator 70 for separating the gaseous refrigerant and the liquid refrigerant is further installed between the refrigerant outlet of the motor and the compressor in the refrigerant passage Lr so that liquid compression does not occur when compressing the refrigerant that has passed through the motor. The cooling structure of a turbomotor that can be operated in a harsh, high-temperature work environment. 제1항에 있어서,
상기 팽창밸브의 전단에는 노폐물에 의하여 막히는 것을 방지해 줄 수 있도록 필터드라이어(90)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 고온의 열악한 작업환경에서 작동이 가능한 터보모터의 냉각 구조.According to claim 1,
The front end of the expansion valve is a cooling structure of a turbo motor that can be operated in a high-temperature and poor working environment, characterized in that a filter drier (90) is further installed to prevent clogging by waste materials.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112196836A (en) * 2020-10-14 2021-01-08 重庆市合川排水有限公司 Automatic cooling system of centrifugal blower
CN117639384A (en) * 2024-01-26 2024-03-01 山东天瑞重工有限公司 Self-cooling system and method of double-stage magnetic suspension turbine vacuum pump

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200382400Y1 (en) * 2005-01-20 2005-04-20 임성황 Generator / Motor Frame Cooling Device with Refrigeration Cycle
KR100572849B1 (en) 2004-10-18 2006-04-24 주식회사 뉴로스 Turbo blower enabling efficient motor-cooling
KR20100109720A (en) * 2009-04-01 2010-10-11 삼성테크윈 주식회사 Permanent magnetic motor and fluid charger comprising the same
KR20110026822A (en) * 2009-09-08 2011-03-16 현대중공업 주식회사 Cooling system of water jacket style generator
KR20120102194A (en) * 2011-03-08 2012-09-18 비아이피 주식회사 Electric power generation system using fluid circulation
KR20130093555A (en) * 2012-02-14 2013-08-22 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 Power generation apparatus
KR101607492B1 (en) 2015-09-04 2016-04-11 터보윈 주식회사 Dual Turbo blower cooling Structure of Direct drive type
KR20170047450A (en) * 2015-10-22 2017-05-08 한국기계연구원 Turbo compressor

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100572849B1 (en) 2004-10-18 2006-04-24 주식회사 뉴로스 Turbo blower enabling efficient motor-cooling
KR200382400Y1 (en) * 2005-01-20 2005-04-20 임성황 Generator / Motor Frame Cooling Device with Refrigeration Cycle
KR20100109720A (en) * 2009-04-01 2010-10-11 삼성테크윈 주식회사 Permanent magnetic motor and fluid charger comprising the same
KR20110026822A (en) * 2009-09-08 2011-03-16 현대중공업 주식회사 Cooling system of water jacket style generator
KR20120102194A (en) * 2011-03-08 2012-09-18 비아이피 주식회사 Electric power generation system using fluid circulation
KR20130093555A (en) * 2012-02-14 2013-08-22 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 Power generation apparatus
KR101607492B1 (en) 2015-09-04 2016-04-11 터보윈 주식회사 Dual Turbo blower cooling Structure of Direct drive type
KR20170047450A (en) * 2015-10-22 2017-05-08 한국기계연구원 Turbo compressor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112196836A (en) * 2020-10-14 2021-01-08 重庆市合川排水有限公司 Automatic cooling system of centrifugal blower
CN117639384A (en) * 2024-01-26 2024-03-01 山东天瑞重工有限公司 Self-cooling system and method of double-stage magnetic suspension turbine vacuum pump

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