KR20200084717A - 전동식 압축기 - Google Patents

Abstract

전동식 압축기가 개시된다. 구체적으로, 냉매의 압축을 위해 복수 개의 스크류를 구비하는 전동식 압축기가 개시된다. 본 발명에 따르면, 모터의 회전자에 형성되는 공간에 각 스크류가 구비되어 냉매가 압축된다. 따라서, 회전자 내부의 공간의 활용이 가능해지게 되어, 전동식 압축기의 크기가 감소될 수 있다.

Description

전동식 압축기{Electric compressor}

본 발명은 스크류 방식의 전동식 압축기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 스크롤 대신 스크류를 모터 회전자 내부에 위치시켜 간소한 구조가 구현될 수 있는 전동식 압축기에 관한 것이다.

차량용 공조 시스템에서 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기는 다양한 형태로 개발된 바 있다. 최근, 자동차 부품의 전장화 추세에 따라 모터를 이용하여 전기로 구동되는 전동식 압축기의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

전동식 압축기는 고압축비 운전에 적합한 스크롤 압축 방식이 주로 적용되고 있다. 이러한 스크롤 방식의 전동식 압축기(이하, "전동식 압축기"라 함)는 전동부, 압축부 및 전동부와 압축부를 연결하는 회전축으로 구성된다.

구체적으로, 전동부는 회전모터 등으로 구비되어 밀폐된 케이싱의 내부에 설치된다. 압축부는 전동부의 일측에 위치되며, 고정 스크롤과 선회 스크롤로 구성된다. 회전축은 전동부의 회전력을 압축부에 전달할 수 있도록 구성된다.

그런데, 상술한 바와 같은 스크롤 압축기의 경우, 제어 신호를 전달하기 위한 인버터부, 모터와 스크롤이 구비되는 압축부 및 압축된 냉매가 토출되는 배기구를 포함하는 배기부가 모두 구비되어야 한다.

즉, 스크롤 압축기는 그 구조의 복잡성으로 인해, 필연적으로 부피가 증가된다는 한계가 있다.

또한 상술한 모터의 경우, 코일을 이용하여 자기장을 형성하기 위한 고정자와 고정자 내부에 구비되어 상기 자기장에 의해 회전되는 회전자를 포함한다.

이 때, 회전자의 회전시 발생하는 모멘트 등을 감소시키고, 회전자의 중량을 감소시키기 위해 회전자 내부에 빈 공간을 형성하는 것이 일반적이다.

그런데, 종래 기술에 따른 스크롤 압축기는 회전자의 빈 공간에 부재 등을 구비하여 상기 공간을 활용하기 위한 고찰이 부족하다는 한계가 있다.

전동식 압축기가 구비되는 차량은 가용 공간이 매우 한정된다는 점을 고려하면, 상기 공간의 존재 및 미활용은 전동식 압축기의 소형화에 큰 장애가 된다.

일본등록특허문헌 제5817605호는 차량에 구비되는 스크롤 방식의 압축기를 개시한다. 상기 압축기는, 냉매의 흡입 과정이 완료된 후 소량의 선회 운동으로도 인젝션 포트가 개방될 수 있도록, 인젝션 포트의 형상이 선회 스크롤 랩을 따라 길게 형성된다.

그런데 상술한 스크롤 방식의 압축기는, 회전자의 빈 공간을 활용하기 위한 방안에 대한 고찰이 없다는 한계를 여전히 내포한다. 또한, 냉매의 압축을 위하 상술한 인버터부, 압축부 및 배기부가 모두 구비되어야 하므로, 압축기 전체의 부피 감소가 어렵다는 한계가 있다.

한국공개특허문헌 제2007-0005461호는 스크류 방식의 압축기를 개시한다. 구체적으로, 저압 측의 제1단 압축기 본체와, 고압 측의 제2단 압축기 본체를 구비하여, 다단으로 압축할 수 있는 스크류 방식의 압축기를 개시한다.

그런데, 이러한 방식의 압축기는 부피가 증가된다는 한계가 있다. 즉, 가용 공간이 한정되는 차량에 구비되는 것을 전제하지 않기 때문에, 압축기 자체의 부피 감소와 관련된 고찰이 없다는 한계가 있다.

일본등록특허문헌 제5817605호 (2015.11.18.) 한국공개특허문헌 제10-2007-0005461호 (2007.01.10.)

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결할 수 있는 구조의 전동식 압축기를 제공하는데 있다.

먼저, 차량용 공조 시스템에서 사용될 수 있도록, 압축기의 부피가 간소화될 수 있는 구조의 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.

또한, 모터에 구비되는 회전자에 형성된 빈 공간을 활용함으로써, 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 구조의 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.

또한, 모터의 회전시 발생되는 회전력이 압축부에 전달되는 경로를 최소화하여, 냉매의 압축을 위한 회전력의 손실이 최소화될 수 있는 구조의 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.

또한, 주행 환경을 개선할 수 있도록 스크롤 방식의 압축기에서 발생되는 소음과 진동을 감소시킬 수 있는 구조의 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 원통형의 회전자를 포함하는 모터; 상기 회전자의 중심축 상에 상기 회전자의 길이 방향으로 관통 형성되는 축 공간부; 및 상기 축 공간부의 방사상 외측에 상기 회전자의 길이 방향으로 형성되며, 각각 상기 축 공간부와 연통되도록 구성되는 하나 이상의 압축 공간부를 포함하고, 상기 축 공간부에는 고정 스크류가 위치되고, 상기 하나 이상의 압축 공간부 각각에는 선회 스크류가 위치되며, 상기 회전자가 회전되면 상기 선회 스크류가 회전되도록, 상기 선회 스크류는 상기 회전자에 회전 가능하게 결합되는 전동식 압축기를 제공한다.

또한, 상기 전동식 압축기의 상기 선회 스크류 각각의 선회 블레이드는, 하나 이상의 상기 선회 스크류가 상기 고정 스크류에 대해 상대적으로 회전되도록, 상기 고정 스크류의 고정 블레이드와 적어도 부분적으로 겹쳐지도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 전동식 압축기는 내부에 상기 모터가 수용되는 모터실을 구비하며, 원통형으로 형성되는 메인 하우징을 포함하며, 상기 메인 하우징의 중심축과 상기 회전자의 중심축은 서로 맞추어지고, 상기 회전자가 회전함에 따라 상기 선회 스크류 각각이 상기 고정 스크류를 중심으로 회전되도록, 상기 고정 스크류는 상기 메인 하우징에 고정 결합될 수 있다.

또한, 상기 전동식 압축기의 상기 회전자는, 상기 회전자의 축 방향의 일측에 위치되며, 상기 회전자의 상기 일측의 단부를 감싸도록 구성되는 흡기 커버부; 및 상기 일측에 대향하는 타측에 위치되며, 상기 회전자의 상기 타측의 단부를 감싸도록 구성되는 배기 커버부를 포함하며, 하나 이상의 상기 선회 스크류는, 상기 흡기 커버부 및 상기 배기 커버부에 각각 회전 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 상기 전동식 압축기는, 상기 모터를 제어하도록 구성되는 인버터 소자를 수용하며, 상기 메인 하우징에 인접하게 위치되는 인버터부를 포함하며, 상기 인버터부에 인접한 상기 메인 하우징의 원주 상에는, 냉매가 유입될 수 있도록 상기 메인 하우징의 외부와 연통되는 흡기구가 형성되고, 상기 인버터부에 인접한 상기 메인 하우징의 일측에는, 상기 냉매가 배출될 수 있도록 상기 메인 하우징의 외부와 연통되는 배기구가 형성될 수 있다.

또한, 상기 전동식 압축기의 상기 인버터부에는 상기 냉매가 배출될 수 있도록 상기 인버터부의 외부와 연통되는 커버 배기구가 형성되고, 상기 커버 배기구는 상기 배기구와 맞추어질 수 있다.

또한, 상기 전동식 압축기의 상기 모터실에는 냉매를 상기 흡기구로부터 상기 인버터부에 대향하는 상기 메인 하우징의 일측으로 안내하도록 구성되는 냉매 가이드 부재가 구비되어, 상기 흡기구로 유입된 냉매는, 상기 냉매 가이드 부재를 따라 상기 흡기 커버부를 향해 유동될 수 있다.

또한, 상기 전동식 압축기의 상기 흡기 커버부는 상기 인버터부에 대향하는 상기 메인 하우징의 일측에 인접하게 위치되며, 상기 흡기 커버부에는, 상기 냉매가 상기 고정 스크류에 유입되도록 하나 이상의 흡기 관통구가 형성될 수 있다.

또한, 상기 전동식 압축기의 상기 메인 하우징의 일측과 상기 고정 스크류 사이에는 상기 냉매를 상기 고정 스크류로 안내하도록 구성되는 냉매 유입 부재가 구비되어, 상기 흡기 커버부에 도달한 냉매는 상기 냉매 유입 부재를 따라 상기 흡기 관통구를 통해 상기 고정 스크류에 유입될 수 있다.

또한, 상기 전동식 압축기의 상기 고정 스크류에 유입된 상기 냉매는, 하나 이상의 상기 선회 스크류의 회전에 의해 상기 배기구를 향해 유동될 수 있다.

본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 도출될 수 있다.

먼저, 스크류를 이용하여 냉매의 압축이 수행되므로, 압축부의 부피가 감소될 수 있다. 따라서, 가용 공간이 한정되는 차량에 구비될 경우에도 차지하는 공간이 감소되므로, 공간의 효율적인 사용이 가능하다.

또한, 상기 스크류는 모터에 구비되는 회전자의 빈 공간에 구비된다. 따라서, 회전자의 중량을 감소시킴과 동시에, 회전자의 빈 공간까지 활용할 수 있다.

또한, 모터의 회전자가 회전되면, 회전자의 빈 공간에 구비되는 선회 스크류가 회전자와 함께 고정 스크류를 중심으로 원운동된다. 따라서, 회전력을 전달하기 위한 별도의 부재가 불요하므로, 냉매의 압축을 위한 회전력의 손실이 최소화될 수 있다.

또한, 선회 스크류와 고정 스크류가 서로 맞물린 상태에서 모터의 회전에 따라 회전되므로, 냉매의 압축에 따른 진동과 소음의 발생이 감소된다. 따라서, 차량용 공조기에 구비되는 경우 주행 환경이 쾌적해질 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 전동식 압축기의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 전동식 압축기의 회전자에 스크류 조립체가 결합된 모습을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 1의 전동식 압축기의 회전자에 스크류 조립체가 결합된 모습을 도시하는 단면도이다.
도 5는 도 4의 A-A' 단면도이다.
도 6은 도 1의 전동식 압축기의 회전자가 회전할 때, 스크류 조립체의 회전 과정을 도시하는 개략도이다.
도 7은 도 1의 전동식 압축기의 회전자에 구비되는 흡기 커버부의 정면도(a) 및 배면도(b)이다.
도 8은 도 1의 전동식 압축기의 회전자에 구비되는 배기 커버부의 정면도(a) 및 배면도(b)이다.
도 9는 도 8의 스크류 조립체의 회전에 따른 냉매의 유동을 도시하는 개략도이다.
도 10은 도 8의 스크류 조립체의 회전에 따른 냉매의 유동을 도시하는 단면도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기를 상세하게 설명한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 설명에서 사용되는 "냉매"라는 용어는 저온의 물체에서 열을 빼앗아 고온의 물체로 운반해주는 매체를 통칭한다. 일 실시 예에서, 냉매는 CO2(이산화탄소), R134a 등일 수 있다.

이하의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기를 이산화탄소(CO2) 냉매를 사용하며 토출압이 100 bar 이상, 보다 구체적으로는 약 130 bar 정도이며, 냉매의 토출 온도는 약 170℃ 정도인 고온고압의 스크롤 압축기로 가정하여 설명한다. 물론, 상술한 토출압 및 토출 온도가 다양하게 구성될 수 있음은 자명할 것이다.

1. 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기의 구성의 설명

도 1을 참조하면, 도시된 실시 예에 따른 전동식 압축기는 메인 하우징(10), 인버터부(20) 및 프론트 하우징(30)을 포함한다.

또한, 도 2 및 도 3을 더 참조하면, 메인 하우징(10)의 내부 공간에 위치되는 모터실(12)에는 모터(100)가 구비된다. 모터(100)를 구성하는 회전자(110) 내부에는 복수 개의 공간부(112, 114)가 형성되어, 후술될 스크류 조립체(200)가 수용된다.

(1) 메인 하우징(10)의 설명

메인 하우징(10)은 전동식 압축기의 외관을 형성한다. 또한, 메인 하우징(10) 내부에는 소정의 공간이 형성되어, 전동식 압축기의 기능을 수행하기 위한 다양한 구성요소들이 실장될 수 있다.

메인 하우징(10)은 냉매가 압축됨에 따라 내부의 압력이 상승되는 경우에도 파손되지 않도록 충분한 강성을 가진 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

메인 하우징(10)의 내부에는 후술될 모터(100) 및 모터(100)의 회전자(110)에 구비되는 스크류 조립체가 수용된다. 스크류 조립체(200)와 회전자(110)의 안정적인 결합을 위해 구비되는 커버부(300) 또한 메인 하우징(10)의 내부에 수용된다.

메인 하우징(10)의 일측에는 프론트 하우징(30)이 결합된다. 구체적으로, 메인 하우징(10)은 프론트 하우징(30)에 의해 후술될 인버터부(20)와 구획된다.

도시된 실시 예에서, 메인 하우징(10)은 원통형으로 구비되어, 일측 및 일측에 대향하는 타측의 직경이 상기 일측 및 타측 사이의 직경보다 크도록 형성된다.

즉, 메인 하우징(10)은 전체적으로 원통형이되, 양측 단부의 직경이 더 크게 형성되는 아령 형태로 구성된다. 또한, 메인 하우징(10)은 내부에 중공부를 포함하여, 후술될 모터(100)가 수용될 모터실(12)이 정의될 수 있다.

메인 하우징(10)의 형상은 내부에 모터(100)를 수용할 수 있는 임의의 구조로 결정될 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 냉매의 압축에 따라 메인 하우징(10) 내부의 압력이 상승됨을 감안하면, 내압에 대해 가장 높은 강성을 갖는 원형 단면을 갖는 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

도시되지는 않았으나, 메인 하우징(10)의 내부에는 후술될 모터실(12)을 구성하는 흡입공간이 형성될 수 있다. 또한, 메인 하우징(10)의 내부에는 메인 베어링(미도시)이 구비되는 배압공간이 형성될 수 있다.

메인 하우징(10)은 모터실(12), 흡기구(14), 배기구(16) 및 벽체부(18)를 포함한다.

모터실(12)은 후술될 모터(100)가 수용될 수 있는 공간이다. 모터실(12)은 메인 하우징(10)의 내부 공간에 의해 형성된다. 다시 말하면, 모터실(12)은 메인 하우징(10)의 내부에 형성된 공간에 의해 정의된다.

모터실(12)의 크기, 즉 단면 및 높이는 메인 하우징(10)의 형상에 따라 결정될 수 있다. 상술한 바와 같이, 메인 하우징(10)이 원통형인 바, 모터실(12) 또한 원통형이다.

모터실(12)의 크기는 후술될 모터(100)가 수용되기에 충분한 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

모터실(12)은 후술될 흡기구(14) 및 배기구(16)와 연통된다. 따라서, 흡기구(14)를 통해 메인 하우징(10)의 외부로부터 유입된 냉매는, 모터실(12)을 거쳐 배기구(16)를 통해 메인 하우징(10)의 외부로 배출될 수 있다.

모터실(12)에는 냉매를 후술될 흡기구(14)로부터 흡기 커버부(310)로 안내하기 위한 냉매 가이드 부재(미도시)가 구비될 수 있다.

냉매 가이드 부재(미도시)는 흡기구(14)를 통해 유입된 냉매가 모터실(12)을 통과하여 흡기 커버부(310)가 위치하는 메인 하우징(10)의 일측, 즉 후술될 인버터부(20)에 대향하는 메인 하우징(10)의 일측으로 유동되도록 구성된다.

일 실시 예에서, 냉매 가이드 부재(미도시)는 내부에 중공부가 형성된 관 등으로 구비될 수 있다. 냉매 가이드 부재(미도시)는 냉매의 유동을 가이드할 수 있는 임의의 형상으로 구비될 수 있다.

이에 의해, 흡기구(14)로 유입된 냉매는 냉매 가이드 부재(미도시)를 따라 흡기 커버부(31)를 향해 유동될 수 있다.

스크롤 방식으로 압축을 수행하는 전통적인 전동식 압축기에는, 배압공간 내에 냉매를 압축시키기 위한 스크롤과, 스크롤을 회전시키기 위한 모터가 모두 구비된다.

상술한 일반적인 전동식 압축기의 스크롤은 모터와 별도로 구비되어야 한다. 따라서, 배압공간이 형성되는 메인 하우징이 길게 형성되어야 함은 물론, 압축된 냉매가 배출되는 유로를 형성하기 위한 별도의 리어 하우징이 구비되는 것이 일반적이다.

이에 반해, 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기는 냉매를 압축하기 위한 스크류 조립체(200)가 후술될 모터(100) 내부에 수용된다. 따라서, 메인 하우징(10)은 후술될 모터(100)를 수용하기에 충분할만큼만 길게 형성되면 족하다.

또한, 모터(100) 내부에서 냉매의 압축이 수행되므로, 압축된 냉매의 배출 유로를 형성하기 위한 별도의 리어 하우징이 요구되지 않는다. 즉, 메인 하우징(10) 자체에 후술될 배기구(16)가 형성된다.

따라서, 메인 하우징(10)의 크기가 감소되므로 전동식 압축기 전체의 크기가 감소될 수 있다.

흡기구(14)는 메인 하우징(10)의 외부로부터 냉매가 유입되는 통로로서 기능한다. 이를 위해, 흡기구(14)는 메인 하우징(10)의 외부와 연통되도록 형성된다. 일 실시 예에서, 흡기구(14)는 관통공으로 형성될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 흡기구(14)는 후술될 프론트 하우징(30)에 인접한 메인 하우징(10)의 일측, 즉 메인 하우징(10)의 중앙부보다 더 큰 직경을 갖는 일측의 원주면 상에 원형의 관통공으로 형성된다.

흡기구(14)의 위치 및 형상은 외부의 냉매가 메인 하우징(10)의 내부로 유입될 수 있는 임의의 위치 및 형상으로 결정될 수 있다.

다만, 후술될 인버터부(20)에 수용되는 인버터 소자(24)에서 발생된 열은 프론트 하우징(30)과의 열교환을 통해 냉각될 수 있다. 따라서, 흡기구(14)를 통해 유입된 냉매와 프론트 하우징(30)과 효과적으로 열교환될 수 있도록, 흡기구(14)는 프론트 하우징(30)에 인접하게 위치되는 것이 바람직하다.

흡기구(14)를 통해 유입된 냉매의 일부는 프론트 하우징(30)과 열교환된 후 후술될 모터(100)를 향해 이동된다. 또한, 냉매의 일부는 바로 후술될 모터(100)를 향해 이동된다.

도 5를 더 참조하면, 메인 하우징(10)에는 배기구(16)가 형성된다.

배기구(16)는 압축된 냉매가 메인 하우징(10)의 외부로 배출되는 통로로서 기능한다. 이를 위해, 배기구(16)는 메인 하우징(10)의 외부와 연통되도록 형성된다. 일 실시 예에서, 배기구(16)는 관통공으로 형성될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 배기구(16)는 흡기구(14)가 형성된 메인 하우징(10)의 일측에 형성된다. 구체적으로, 배기구(16)는 메인 하우징(10)이 후술될 프론트 하우징(30)과 접하는 일측 면 상에 관통공으로 형성된다.

압축된 냉매가 배기구(16)를 통해 배출되는 과정에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

배기구(16)의 위치 및 형상은 압축된 냉매가 메인 하우징(10)의 외부로 배출될 수 있는 임의의 위치 및 형상으로 결정될 수 있다. 또한, 배기구(16)는 후술될 프론트 하우징(30)의 프론트 배기구(38)와 맞추어진다.

배기구(16)에는 후술될 모터(100)의 원활한 회전 등을 위해 사용된 윤활유 등을 분리하기 위한 유분리부(미도시)가 구비될 수 있다.

벽체부(18)는 메인 하우징(10)의 일측 면을 형성한다. 다시 말하면, 벽체부(18)는 후술될 프론트 하우징(30)에 대향하는 메인 하우징(10)의 일측 면을 폐쇄하도록 구성된다.

상술한 바와 같이 스크롤 방식으로 압축을 수행하는 전통적인 전동식 압축기는 압축된 냉매를 배출하기 위한 배기 유로가 별도로 구비된다. 상기 배기 유로는, 별도로 구비되는 리어 하우징에 의해 형성될 수 있다.

이에 반해, 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기는 후술될 모터(100)의 내부에서 압축이 수행되므로, 리어 하우징을 별도로 구비하지 않아도 배기 유로의 형성이 가능하다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기에서는, 메인 하우징(10)의 일측 면에 리어 하우징이 아닌 판형의 벽체부(18)가 구비되어 메인 하우징(10)의 일측이 폐쇄되면 족하다.

벽체부(18)의 형상은 메인 하우징(10)의 단면의 형상에 상응하게 결정되는 것이 바람직하다.

도시되지 않은 실시 예에서, 후술될 인버터부(20)에 대향하는 메인 하우징(10)의 일측과 후술될 고정 스크류(220) 사이에는 냉매 유입 부재(미도시)가 구비될 수 있다.

냉매 유입 부재(미도시)는 메인 하우징(10)의 일측에 도달한 냉매를 후술될 고정 스크류(220)로 안내하도록 구성된다. 일 실시 예에서, 냉매 유입 부재(미도시)는 내부에 중공부가 형성된 관으로 구비될 수 있다.

또한, 냉매 유입 부재(미도시)는 상술한 냉매 가이드 부재(미도시)와 연통될 수 있다. 따라서, 흡기구(14)를 통해 유입된 냉매는 냉매 가이드 부재(미도시) 및 냉매 유입 부재(미도시)에 의해 후술될 고정 스크류(220)로 안내될 수 있다.

(2) 인버터부(20)의 설명

인버터부(20)는 후술될 모터(100)에 제어 신호를 인가하여 전동식 압축기의 작동 여부 및 압축 정도 등을 제어한다. 도시된 실시 예에서, 인버터부(20)는 후술될 프론트 하우징(30)에 결합된다.

상술한 바와 같이, 흡기구(14)는 프론트 하우징(30)에 인접한 메인 하우징(10)의 원주면에 형성된다. 이에 의해, 흡기구(14)를 통해 유입된 냉매의 일부는 프론트 하우징(30)을 따라 유동될 수 있다. 따라서 프론트 하우징(30)과 냉매는 열교환되어, 결과적으로 인버터 소자(24)가 냉각될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 인버터부(20)는 인버터 커버(22) 및 인버터 소자(24)를 포함한다. 인버터 소자(24)에는 인버터 소자(24)의 냉각을 위한 히트싱크(24a)가 구비된다.

또한, 인버터 커버(22)와 인버터 소자(24) 상에는 인버터 배기구(26a) 및 커버 배기구(26b)가 각각 형성된다. 인버터 배기구(26a) 및 커버 배기구(26b)에는 배기 유로 부재(28)가 관통 삽입된다.

인버터 커버(22)는 인버터부(20)의 외측을 형성한다. 구체적으로, 인버터 커버(22)는 후술될 프론트 하우징(30)과 결합되어, 내부에 인버터 소자(24)가 수용되는 공간을 형성한다.

인버터 커버(22)는 체결 수단(미도시)에 의해 프론트 하우징(30)과 결합된다. 인버터 커버(22)와 프론트 하우징(30)의 결합에 의해, 인버터부(20)의 내부는 밀폐된다.

인버터 커버(22)에는 커버 배기구(26b)가 형성된다. 커버 배기구(26b)는 인버터부(20)를 외부와 연통시키도록 형성된다. 일 실시 예에서, 커버 배기구(26b)는 인버터 커버(22)의 외측 면에 관통공으로 형성될 수 있다.

인버터 소자(24)는 전동식 압축기의 운전을 제어한다. 인버터 소자(24)는 상기 제어를 위한 제어 신호를 후술될 프론트 하우징(30)의 통신 커넥터(32)로부터 전달받는다.

또한, 인버터 소자(24)의 작동에 필요한 전력은 프론트 하우징(30)의 전원 커넥터(34)로부터 인버터 소자(24)에 전달된다.

인버터 소자(24)가 전동식 압축기의 운전을 제어하는 원리 및 그 과정은 잘 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

인버터 소자(24)에는 인버터 배기구(26a)가 형성된다. 인버터 배기구(26b)는 인버터 소자(24)에 의해 구획되는 인버터부(20)의 내부 공간을 서로 연통시키도록 형성된다.

인버터 배기구(26a)는 메인 하우징(10)의 배기구(16)를 통과한 압축된 냉매가 메인 하우징(10)의 외부로 배출되기 위한 통로를 제공한다.

도시된 실시 예에서, 인버터 배기구(26a)는 원형의 관통공으로 형성되나, 유체, 특히 냉매가 이동될 수 있는 임의의 형상으로 구비될 수 있다. 인버터 배기구(26a)는 프론트 하우징(30)의 프론트 배기구(38)와 맞추어진다.

인버터 소자(24)는 히트싱크(heatsink)(24a)를 포함한다.

히트싱크(24a)는 인버터 소자(24)에서 발생된 열을 방열하기 위해 구비된다. 즉, 인버터 소자(24)에는 발열량이 높은 소자가 다수 구비된다. 또한, 이들 소자는 고열에 취약하다. 따라서, 인버터 소자(24)의 정상적인 작동을 위해서는 인버터 소자(24)가 냉각되어야 한다.

히트싱크(24a)는 열전도성이 높은 물질로 형성되고, 인버터 소자(24)와 연결되어 인버터 소자(24)에서 발생한 열을 전달받는다. 또한, 히트싱크(24a)의 일측 면은 후술될 프론트 하우징(30)과 접하도록 위치되어, 히트싱크(24a)는 프론트 하우징(30)과 열교환이 가능하다.

따라서, 인버터 소자(24)에서 발생된 열은 열전도 과정을 통해, 프론트 하우징(30)을 따라 유동하는 냉매로 전달되어 인버터 소자(24)가 냉각될 수 있다.

배기 유로 부재(28)는 메인 하우징(10)의 배기구(16) 및 프론트 하우징(30)의 프론트 배기구(38)를 통과한 압축 냉매가 외부로 배출될 수 있는 유로를 형성한다.

배기 유로 부재(28)의 내부에는 중공부가 길이 방향으로 형성되어, 배기 유로 부재(28)의 내부에서 압축 냉매가 유동될 수 있다.

상술한 바와 같이, 인버터 커버(22)에는 커버 배기구(26b)가, 인버터 소자(24)에는 인버터 배기구(26a)가 각각 형성된다. 커버 배기구(26b)와 인버터 배기구(26a)는 서로 맞추어진다.

일 실시 예에서, 커버 배기구(26b)와 인버터 배기구(26a)는 동축으로 배치될 수 있다.

배기 유로 부재(28)는 인버터 배기구(26a)와 커버 배기구(26b)에 관통 삽입된다. 이를 위해, 배기 유로 부재(28)의 외주면의 형상은 인버터 배기구(26a) 및 커버 배기구(26b)의 내주면의 형상에 상응하도록 결정되는 것이 바람직하다.

이 경우, 후술될 스크류 조립체(200)에서 압축된 냉매는 메인 하우징(10)의 배기구(16), 프론트 하우징(30)의 프론트 배기구(38) 및 배기 유로 부재(28)를 차례로 통과하여 메인 하우징(10)의 외부로 배출될 수 있다.

따라서, 인버터부(20)에 진입한 고압의 압축 냉매는 배기 유로 부재(28)에 의해 안내되어 메인 하우징(10)의 외부로 배출될 수 있다. 압축 냉매가 인버터부(20) 내부에 유입되지 않으므로, 고압의 압축 냉매에 의한 인버터 소자(24)의 손상이 방지될 수 있다.

도시되지 않은 다른 실시 예에서, 배기 유로 부재(28)가 구비되지 않을 수도 있다. 즉, 압축 냉매는 메인 하우징(10)의 배기구(16), 프론트 하우징(30)의 프론트 배기구(38), 인버터 소자(24)의 인버터 배기구(26a) 및 인버터 커버(22)의 커버 배기구(26b)를 차례로 통과하여 메인 하우징(10)의 외부로 배출될 수 있다.

이 경우, 고압의 압축 냉매에 의한 인버터 소자(24)의 손상을 방지할 수 있도록, 별도의 인버터 소자 보호 부재(미도시)가 구비되는 것이 바람직하다.

(3) 프론트 하우징(30)의 설명

프론트 하우징(30)은 메인 하우징(10)과 인버터부(20) 사이에 위치되어, 메인 하우징(10)과 인버터부(20)를 구획한다. 또한, 프론트 하우징(30)에는 후술될 모터(100)의 구동에 필요한 전력 및 제어를 위한 제어 신호가 입력된다.

프론트 하우징(30)과 메인 하우징(10)은 체결 부재(미도시)에 의해 밀폐 결합된다. 프론트 하우징(30)과 인버터 커버(22) 또한 밀폐 결합된다.

따라서, 프론트 하우징(30)에 의해 흡기구(14)를 통해 유입된 냉매가 인버터부(20)로 유입되는 것이 방지된다.

상술한 바와 같이, 인버터부(20)에서 발생하는 열은 프론트 하우징(30)에 전달된다. 또한, 프론트 하우징(30)에 전달된 열은 유입된 냉매에 전달된다.

이러한 열전달 과정의 효율이 향상되도록, 프론트 하우징(30)은 열전도성이 높은 물질로 형성될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 프론트 하우징(30)은 전체적으로 직사각형 형상이되 하측이 라운드지게 형성된다. 프론트 하우징(30)의 형상은 변경 가능하다.

다만, 프론트 하우징(30)의 하측 형상은 메인 하우징(10)과 밀폐 결합될 수 있도록, 메인 하우징(10)의 프론트 하우징(30)을 향하는 일측 단부의 단면 형상에 상응하게 결정되는 것이 바람직하다.

프론트 하우징(30)은 통신 커넥터(32), 전원 커넥터(34), 모터 축 결합부(36) 및 프론트 배기구(38)를 포함한다.

통신 커넥터(32) 및 전원 커넥터(34)는 전동식 압축기의 작동에 필요한 전력 및 제어에 필요한 제어 신호를 각각 입력 받는다. 통신 커넥터(32)에 입력된 제어 신호는 인버터 소자(24)를 거쳐 별도의 전기적 연결 수단(미도시)에 의해 후술될 모터(100)에 전달된다.

도시된 실시 예에서, 통신 커넥터(32) 및 전원 커넥터(34)는 프론트 하우징(30)의 상측에 위치되나, 그 위치는 후술될 모터(100)의 회전에 영향을 주고받지 않을 수 있는 임의의 위치로 변경될 수 있다.

통신 커넥터(32) 및 전원 커넥터(34)는 전력 및 제어 신호의 입출력이 가능한 임의의 구조로서 구비될 수 있다.

모터 축 결합부(36)에는 후술될 모터(100)의 회전 축(미도시)이 회전 가능하게 결합된다.

도시된 실시 예에서, 모터 축 결합부(36)는 프론트 하우징(30)의 하측에 위치되는 라운드진 부분을 원호의 일부로 하는 원의 중심에 위치된다. 모터 축 결합부(36)는 메인 하우징(10)의 중심축에 맞추어지는 것이 바람직하다.

프론트 배기구(38)는 프론트 하우징(30)에 관통 형성되어, 메인 하우징(10)의 배기구(16)를 통과한 압축 냉매가 프론트 하우징(30)을 통과하기 위한 통로로서 기능한다.

프론트 배기구(38)를 통과한 압축 냉매는 인버터부(20)의 배기 유로 부재(28)로 유입된다.

프론트 배기구(38)는 흡기구(14), 인버터 배기구(26a), 커버 배기구(26b) 및 배기 유로 부재(28)와 맞추어진다.

도시된 실시 예에서, 프론트 배기구(38)는 모터 축 결합부(36)의 방사상 외측으로 형성된 환형(環形)으로 형성되나, 그 형상은 변경 가능하다.

다만, 압축 냉매가 임의로 유출되지 않도록, 프론트 배기구(38)의 크기 및 형상은 메인 하우징(10)의 배기구(16) 및 인버터부(20)의 배기 유로 부재(28)의 크기 및 형상에 상응하게 결정되는 것이 바람직하다.

상술한 바 있는, 배기 유로 부재(28)가 구비되지 않는 다른 실시 예에서, 프론트 배기구(38)의 크기 및 형상은 배기구(16), 인버터 소자924)의 인버터 배기구(26a) 및 인버터 커버(22)의 커버 배기구(26b)의 크기 및 형상에 상응하게 결정되는 것이 바람직하다.

이 경우, 프론트 배기구(38)는 흡기구(14), 인버터 배기구(26a) 및 커버 배기구(26b)와 맞추어지는 것이 바람직하다.

2. 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기의 냉매 압축을 위한 구성의 설명

본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기의 모터(100)는 회전자(110)에 형성된 공간에 후술될 스크류 조립체(200)가 구비된다. 따라서, 스크류 조립체(200)가 별도의 공간을 점유하지 않으므로, 메인 하우징(10) 및 전동식 압축기의 크기가 감소될 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 도시된 실시 예에 따른 모터(100)를 상세하게 설명한다.

(1) 모터(100)의 설명

모터(100)는 메인 하우징(10)의 모터실(12)에 수용되어, 냉매를 압축하기 위한 동력을 제공한다. 모터(100)는 인버터 소자(24)에서 인가되는 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.

모터(100)에는 회전 축(미도시)이 구비된다. 회전 축(미도시)은 후술되 회전자(110)의 회전에 상응하게 회전될 수 있다.

회전 축(미도시)은 프론트 하우징(30)의 모터 축 결합부(36)에 회전 가능하게 결합된다.

모터(100)는 회전자(110) 및 고정자(120)를 포함한다. 모터(100)에 전력이 인가되면, 고정자(120)는 회전하지 않고 회전자(110)는 고정자(120)에 대해 상대적으로 회전되어 냉매를 압축하기 위한 회전력을 제공한다.

회전자(110)는 축 공간부(112), 압축 공간부(114) 및 자석(116)을 포함한다. 도시된 실시 예에서, 회전자(110)는 원통형으로 구비된다.

축 공간부(112)에는 후술될 스크류 조립체(200)의 고정 스크류(220)가 수용된다. 축 공간부(112)는 회전자(110)의 길이 방향으로 관통 형성된다.

도시된 실시 예에서, 축 공간부(112)는 그 중심축이 회전자(110)의 중심축과 동축으로 배치된다. 모터(100)의 회전 축(미도시) 또한 회전자(110)의 중심축과 동축으로 배치된다. 이에 의해, 회전자(110)가 안정적으로 회전될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 축 공간부(112)는 원형 단면을 갖도록 형성된다. 즉, 축 공간부(112)는 회전자(110)의 길이 방향으로 관통 형성된 원통의 형상이다. 축 공간부(112)의 형상은 후술될 고정 스크류(220)가 축 공간부(112)에서 회전 가능한 임의의 형상으로 변경될 수 있다.

축 공간부(112)는 후술될 압축 공간부(114)와 적어도 부분적으로 겹쳐지도록 형성된다. 이는 축 공간부(112) 및 압축 공간부(114)에 각각 구비되는 고정 스크류(220)와 선회 스크류(240)가 서로 맞물리기 위함이다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

압축 공간부(114)에는 후술될 스크류 조립체(200)의 선회 스크류(240)가 수용된다. 압축 공간부(114)는 회전자(110)의 길이 방향으로 형성되되, 관통되지 않는다. 즉, 압축 공간부(114)는 회전자(110)의 내부 공간으로 형성된다.

대안적으로, 압축 공간부(114)는 상술한 축 공간부(112)처럼 회전자(110)의 길이 방향으로 관통 형성될 수 있다.

압축 공간부(114)는 하나 이상 형성된다. 도시된 실시 예에서, 압축 공간부(114)는 총 세 개가 형성되어, 각 압축 공간부(114)는 축 공간부(112)의 방사상 외측에 소정의 각도를 형성하도록 배열된다. 압축 공간부(114)의 개수 및 배치 방식은 변경 가능하다.

각 압축 공간부(114)는 각 압축 공간부(114)의 중심축과 축 공간부(112)의 중심축의 거리가 서로 동일하도록 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 각 압축 공간부(114)의 중심축은 축 공간부(112)의 중심축을 중심으로 하는 원주 상에 위치된다.

이러한 배치 방식에 의해, 후술될 고정 스크류(220)와 선회 스크류(240)가 안정적으로 맞물릴 수 있게 된다.

도시된 실시 예에서, 압축 공간부(114)는 원형 단면을 갖도록 형성된다. 즉, 압축 공간부(114)는 회전자(110)의 길이 방향으로, 회전자(110)의 내부에 원통형으로 형성된 공간이다.

압축 공간부(114)의 형상은 후술될 선회 스크류(240)가 압축 공간부(114)에서 회전 가능한 임의의 형상으로 변경될 수 있다.

각 압축 공간부(114)는 축 공간부(112)와 적어도 부분적으로 겹쳐지도록 형성된다.

도시된 실시 예에서, 축 공간부(112)는 원형 단면을 갖도록 형성된다. 즉, 축 공간부(112)는 회전자(110)의 길이 방향으로 관통 형성된 원통의 형상이다. 축 공간부(112)의 형상은 후술될 고정 스크류(220)가 축 공간부(112)에서 회전 가능한 임의의 형상으로 변경될 수 있다.

축 공간부(112)는 후술될 압축 공간부(114)와 적어도 부분적으로 겹쳐지도록 형성된다. 이는 축 공간부(112) 및 압축 공간부(114)에 각각 구비되는 고정 스크류(220)와 선회 스크류(240)가 서로 맞물리기 위함이다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

자석(116)은 고정자(120)에 구비된 코일(122)에 전류가 인가됨에 따라 발생하는 자기장에 의해 회전자(110)가 회전되는 자기력을 제공한다.

도시된 실시 예에서, 자석(116)은 복수 개 구비되어 회전자(110)의 방사상 외측에 각각 위치된다.

자석(116)의 개수 및 위치는 고정자(120)의 코일(122)에 의해 형성되는 자기장에 의해 자기력을 제공받을 수 있는 임의의 개수 및 위치로 변경될 수 있다. 다만, 복수 개의 자석(116)은 고정자(120)의 코일(122)의 개수 및 위치에 상응하게 구비되는 것이 바람직하다.

복수 개의 자석(116)은 회전자(110)의 방사상 외측에 서로 교번적인 극성을 갖도록 배치된다. 즉, 복수 개의 자석(116)은 N극 - S극 - N극의 순서로 배치된다.

이러한 배치 방식에 의해, 고정자(120)의 코일(122)에 의해 형성된 자기장의 방향과 복수 개의 자석(116)에 의한 전자기력이 같은 방향을 갖게 되어, 회전자(110)가 회전될 수 있다.

회전자(110)에는 회전 축(미도시)이 구비될 수 있다. 회전 축(미도시)의 일측은 프론트 하우징(30)의 모터 축 결합부(36)에 회전 가능하게 결합된다. 회전 축(미도시)의 다른 일측은 프론트 하우징(30)을 향하는 회전자(110)의 일측에 고정 결합된다.

이 때, 회전 축(미도시)은 회전자(110)의 중심축과 동축으로 위치되는 것이 바람직하다. 즉, 회전 축(미도시)의 중심축은 후술될 고정 스크류(220)의 중심축과 맞추어질 수 있다.

회전자(110)가 회전되면, 회전자(110)에 구비된 선회 스크류(240)는 고정 스크류(220)를 중심으로 공전할 수 있다. 또한, 회전자(110)의 양 단부 측면은 후술될 커버부(300)에 의해 감싸질 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

고정자(120)는 인버터 소자(24)로부터 인가받은 제어 신호에 상응하게 모터(100)가 구동되기 위해 필요한 자기장을 형성한다. 고정자(120)가 형성한 자기장은 회전자(110)의 자석(116)이 회전할 수 있는 회전력을 제공한다.

도시된 실시 예에서, 고정자(120)는 회전자(110)의 방사상 외측에 회전자(110)를 감싸도록 배치된다. 즉, 고정자(120)는 원통형인 회전자(110)를 부분적으로 수용하는 원통형으로 구비된다.

고정자(120)의 외주면은 모터실(12)의 내주면에 접할 수 있다. 다시 말하면, 고정자(120)는 모터실(12)에 고정될 수 있다.

고정자(120)의 내부에는 원통형의 중공부가 형성되어, 회전자(110)가 삽입 결합되는 공간이 제공된다.

고정자(120)는 복수 개의 코일(122)을 포함한다.

인버터 소자(24)에 의해 제어 신호 및 전력이 인가되면, 복수 개의 코일(122)은 자기장을 형성한다. 코일(122)이 형성한 자기장은 회전자(110)에 구비된 복수 개의 자석(116)에 전자기력을 미치게 된다.

이 때, 복수 개의 코일(122)은 복수 개의 자석(116)이 받는 전자기력의 방향이 갖도록 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 복수 개의 코일(122)은 각 코일(122)이 형성하는 자기장의 방향이 서로 교번적으로 변경되도록 배치될 수 있다.

전력이 인가되어 회전자(110)가 회전되는 과정은 잘 알려진 기술이므로, 추가적인 설명은 생략하기로 한다.

(2) 스크류 조립체(200)의 설명

스크류 조립체(200)는 흡기구(14)를 통해 메인 하우징(10)에 유입된 냉매를 압축하는 역할을 실질적으로 수행한다.

스크류 조립체(200)는 후술될 커버부(300)에 회전자(110)의 축 공간부(112) 및 압축 공간부(114)에 회전 가능하게 위치될 수 있다.

스크류 조립체(200)는 고정 스크류(220) 및 선회 스크류(240)를 포함한다.

고정 스크류(220)는 회전자(110)가 회전됨에 따라 선회 스크류(240)가 회전자(110)의 중심축을 중심으로 공전할 때, 선회 스크류(240)가 자전할 수 있는 회전 경로를 제공한다.

고정 스크류(220)는 회전자(110)의 축 공간부(112)에 배치된다. 고정 스크류(220)의 중심축은 축 공간부(112)의 중심축과 동축으로 배치되는 것이 바람직하다.

즉, 프론트 하우징(30)의 모터 축 결합부(36), 회전자(110)의 축 공간부(112) 및 고정 스크류(220)는 각각 동축으로 배치되는 것이 바람직하다.

고정 스크류(220)는 후술될 커버부(300)의 흡기 커버부(310) 및 배기 커버부(320)에 의해 지지된다. 구체적으로, 고정 스크류(220)의 중심축은 흡기 커버부(310)와 배기 커버부(320)에 회전 가능하게 결합된다.

고정 스크류(220)는 회전자(110)가 회전과 무관하게 회전되지 않는다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

다른 실시 예에서, 고정 스크류(220)의 내부에는 중공부(미도시)가 형성될 수 있다. 따라서, 스크류 조립체(200)에 의해 압축된 냉매는 고정 스크류(220)의 내부에 형성된 중공부(미도시)를 통해 스크류 조립체(200)의 외부로 배출될 수 있다.

후술할 바와 같이, 냉매는 고정 스크류(220) 및 선회 스크류(240)의 각 블레이드(222, 242)를 통해 이송되며 압축된다. 따라서, 고정 스크류(220)에는 고정 스크류(220)로부터 중공부(미도시)를 향해 냉매가 유동할 수 있는 별도의 냉매 유로(미도시)가 형성될 수 있다.

고정 스크류(220)는 고정 블레이드(222)를 포함한다.

고정 블레이드(222)는 고정 스크류(220)의 길이 방향을 따라 고정 스크류(220)의 외주면에 나선(spiral)으로 형성된다. 고정 블레이드(222)의 형상은 후술될 선회 스크류(240)의 선회 블레이드(242)의 형상에 상응하게 변경될 수 있다.

고정 스크류(220)는 고정 블레이드(222)가 후술될 선회 블레이드(242)와 적어도 부분적으로 겹쳐지도록 배치된다. 후술될 바와 같이, 선회 스크류(240)는 하나 이상 구비되어, 고정 스크류(220)의 방사상 외측에 배치된다.

고정 블레이드(222)는 하나 이상의 선회 블레이드(242)와 각각 적어도 부분적으로 겹쳐지도록 배치된다. 즉, 고정 블레이드(222)는 선회 블레이드(242)와 맞물리도록 배치된다.

이에 의해, 선회 스크류(240)는 회전자(110)와 함께 선회 운동(공전)함과 동시에, 선회 스크류(240)의 중심축을 중심으로 회전 운동(자전)할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

선회 스크류(240)는 회전자(110)가 회전됨에 따라 회전자(110)의 중심축을 중심으로 선회 운동된다. 즉, 선회 스크류(240)는 회전자(110)의 중심축을 중심으로 공전 운동한다.

선회 스크류(240)는 회전자(110)의 압축 공간부(114)에 배치된다. 상술한 바와 같이, 압축 공간부(114)는 축 공간부(112)의 방사상 외측으로 배열된다. 또한, 각 압축 공간부(114)의 중심축과 축 공간부(112)의 중심축의 거리는 서로 같도록 배치된다.

따라서, 각 선회 스크류(240) 또한 고정 스크류(220)의 방사상 외측에 배치된다. 또한, 각 선회 스크류(240)의 중심축과 고정 스크류(220)의 중심축의 거리는 서로 같도록 배치된다.

각 선회 스크류(240)는 후술될 커버부(300)의 흡기 커버부(310) 및 배기 커버부(320)에 의해 지지된다. 구체적으로, 각 선회 스크류(240)의 중심축은 흡기 커버부(310)와 배기 커버부(320)에 회전 가능하게 결합된다.

선회 스크류(240)는 하나 이상 구비될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 선회 스크류(240)는 총 세 개 구비되어, 각 선회 스크류(240)는 소정의 각도를 형성하며 고정 스크류(220)의 방사상 외측에 배치된다.

선회 스크류(240)의 개수는 변경될 수 있다. 다만, 선회 스크류(240)의 개수는 압축 공간부(114)의 개수에 상응하게 변경되는 것이 바람직하다.

선회 스크류(240)는 선회 블레이드(242)를 포함한다.

선회 블레이드(242)는 선회 스크류(240)의 길이 방향을 따라 선회 스크류(240)의 외주면에 나선으로 형성된다. 선회 블레이드(242)의 형상은 고정 블레이드(242)의 형상에 상응하게 변경될 수 있다.

선회 스크류(240)는 선회 블레이드(242)가 고정 블레이드(222)와 적어도 부분적으로 겹쳐지도록 배치된다. 이에 의해, 선회 스크류(240)는 회전자(110)의 중심축을 중심으로 선회 운동함과 동시에, 선회 스크류(240)의 중심축을 중심으로 회전 운동할 수 있다.

(3) 커버부(300)의 설명

도 7 및 도 8을 참조하면, 도시된 실시 예에 따른 전동식 압축기는 커버부(300)를 포함한다.

커버부(300)는 회전자(110)의 길이 방향의 일측 단부 및 일측에 대향하는 타측 단부에 위치되어, 각 단부를 감싸도록 구성된다(도 9 참조).

흡기구(14)로 유입된 냉매는 커버부(300)를 통해 회전자(110) 내부의 스크류 조립체(200)로 안내될 수 있다. 또한, 압축된 냉매는 커버부(300)를 통해 메인 하우징(10)의 외부로 배출될 수 있다.

커버부(300)는 흡기 커버부(310) 및 배기 커버부(320)를 포함한다.

흡기 커버부(310)는 인버터부(20)에 대향하는 회전자(110)의 일측 단부를 감싼다.

도시된 실시 예에서, 흡기 커버부(310)는 원통형으로 구비되되, 일측 밑면에 개구부가 형성되어 회전자(110)가 삽입될 수 있다. 흡기 커버부(310)의 형상은 회전자(110)의 일측 단부의 형상에 상응하게 변경될 수 있다.

흡기 커버부(310)는 고정 스크류 축 결합부(312), 선회 스크류 축 결합부(314) 및 흡기 관통구(316)를 포함한다.

고정 스크류 축 결합부(312)에는 고정 스크류(220)의 축이 회전 가능하게 결합된다. 이를 위해, 고정 스크류 축 결합부(312)에는 흡기 고정 베어링(312a)이 구비될 수 있다.

따라서, 회전자(110)의 회전에 따라 선회 스크류(240)가 선회 운동될 때, 고정 스크류(220)는 회전자(110)의 회전에도 불구하고 회전되지 않을 수 있다.

고정 스크류 축 결합부(312)의 중심축은 고정 스크류(220)의 중심축과 동축으로 배치되는 것이 바람직하다.

결과적으로, 고정 스크류 축 결합부(312)의 중심축은 모터 축 결합부(36), 모터(100)의 회전 축(미도시), 회전자(110), 축 공간부(112) 및 고정 스크류(220)와 동축으로 배열된다.

선회 스크류 축 결합부(314)에는 선회 스크류(240)의 축이 회전 가능하게 결합된다. 이를 위해, 선회 스크류 축 결합부(314)에는 흡기 선회 베어링(314a)이 구비될 수 있다.

따라서, 회전자(110)의 회전에 따라 선회 스크류(240)가 선회 운동될 때, 고정 스크류(220)와 겹쳐지는 선회 스크류(240)는 선회 스크류(240)의 중심축을 중심으로 회전 운동될 수 있다.

선회 스크류 축 결합부(314)의 중심축은 선회 스크류(240)의 중심축과 동축으로 배치되는 것이 바람직하다.

흡기 관통구(316)는 흡기구(14)를 통해 메인 하우징(10)의 내부로 유입된 냉매가 압축되기 위해 스크류 조립체(200)로 진입되기 위한 통로이다.

도시된 실시 예에서, 흡기 관통구(316)는 세 개가 형성되며, 고정 스크류 축 결합부(312)의 방사상 외측에 배치된다. 또한, 각 흡기 관통구(316)는 서로 소정의 각도를 형성하되, 고정 스크류 축 결합부(312)의 중심축과 각 흡기 관통구(316)의 중심축의 거리는 서로 같도록 배치된다.

흡기 관통구(316)의 개수 및 배치 방식은 냉매를 스크류 조립체(200)로 유도할 수 있는 임의의 개수 및 배치 방식으로 변경될 수 있다.

또한, 흡기 관통구(316)는 중심축으로부터 방사상 외측으로 연장되어, 흡기 커버부(310)의 원주면까지 관통 형성된다. 따라서, 메인 하우징(10) 내부로 유입된 냉매는 흡기 관통구(316)를 통해 스크류 조립체(200)로 유동될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 흡기 관통구(316)는 원통 형상의 중공으로 형성되나, 냉매가 유동될 수 있는 임의의 형상의 중공으로 변경될 수 있다.

배기 커버부(320)는 인버터부(20)를 향하는 회전자(110)의 일측 단부를 감싼다.

도시된 실시 예에서, 배기 커버부(320)는 원통형으로 구비되되, 일측 밑면에 개구바가 형성되어 회전자(110)가 삽입될 수 있다. 배기 커버부(320)의 형상은 회전자(110)의 일측 단부의 형상에 상응하게 변경될 수 있다.

배기 커버부(320)는 고정 스크류 축 결합부(322), 선회 스크류 축 결합부(324), 배기 토출구(326) 및 회전 축 결합부(328)를 포함한다.

고정 스크류 축 결합부(322)에는 고정 스크류(220)의 축이 회전 가능하게 결합된다. 이를 위해, 고정 스크류 축 결합부(322)에는 배기 고정 베어링(322a)이 구비될 수 있다.

따라서, 회전자(110)의 회전에 따라 선회 스크류(240)가 선회 운동될 때, 고정 스크류(220)는 회전자(110)의 회전에도 불구하고 회전되지 않을 수 있다.

고정 스크류 축 결합부(322)의 중심축은 고정 스크류(220)의 중심축과 동축으로 배치되는 것이 바람직하다.

결과적으로, 고정 스크류 축 결합부(322)의 중심축은 모터 축 결합부(36), 모터(100)의 회전 축(미도시), 회전자(110), 축 공간부(112) 및 고정 스크류(220)와 동축으로 배열된다.

고정 스크류 축 결합부(322)는 배기 커버부(320)의 정면, 즉 회전자(110)를 향하는 배기 커버부(320)의 일측 면에 형성된다.

선회 스크류 축 결합부(324)에는 선회 스크류(240)의 축이 회전 가능하게 결합된다. 이를 위해, 선회 스크류 축 결합부(324)에는 배기 선회 베어링(324a)이 구비될 수 있다.

따라서, 회전자(110)의 회전에 따라 선회 스크류(240)가 선회 운동될 때, 고정 스크류(220)와 겹쳐지는 선회 스크류(240)는 선회 스크류(240)의 중심축을 중심으로 회전 운동될 수 있다.

선회 스크류 축 결합부(324)의 중심축은 선회 스크류(240)의 중심축과 동축으로 배치되는 것이 바람직하다.

상술한 흡기 고정 베어링(312a), 흡기 선회 베어링(314a), 배기 고정 베어링(322a) 및 배기 선회 베어링(324a)은 삽입된 부재와 별개로 회전되거나 회전되지 않을 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다.

배기 토출구(326)는 스크류 조립체(200)에 의해 압축된 냉매가 스크류 조립체(200)의 외부로 배출될 수 있는 통로이다.

도시된 실시 예에서, 배기 토출구(326)는 후술될 회전 축 결합부(328)의 방사상 외측에 배치된다. 배기 토출구(326)는 배기 커버부(320)의 정면 및 배면을 가로질러 관통 형성된다.

즉, 배기 토출구(326)는 중심축에 회전 축 결합부(328)가 위치되고, 회전 축 결합부(328)의 방사상 외측으로 관통 형성된 도넛 형상이다. 배기 토출구(326)의 형상은 변경될 수 있다.

배기 토출구(326)의 중심축은 고정 스크류 축 결합부(312, 322) 및 고정 스크류(220)의 중심축과 동축으로 배치되는 것이 바람직하다.

회전 축 결합부(328)는 모터(100)의 회전 축(미도시)이 고정 결합된다. 따라서, 모터(100)의 회전 축(미도시)은 회전자(110)의 회전에 상응하게 회전될 수 있다.

회전 축 결합부(328)는 배기 커버부(320)의 배면, 즉 회전자(110)에 대향하는 배기 커버부(320)의 일측 면에 형성된다.

회전 축 결합부(328)의 중심 축은 회전자(110)의 중심 축과 동축으로 배치되는 것이 바람직하다.

3. 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기의 냉매 압축 과정의 설명

본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기는, 모터(100)의 회전자(110) 내부에 형성된 축 공간부(112) 및 압축 공간부(114)에 스크류 조립체(200)가 실장된다.

흡기구(14)를 통해 유입된 냉매는 스크류 조립체(200)에 의해 압축되어 배기구(16)를 통해 메인 하우징(10)의 외부로 배출될 수 있다.

이하, 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기에 의해 냉매가 압축되는 과정을 상세하게 설명한다.

먼저, 흡기구(14)를 통해 냉매가 메인 하우징(10)의 내부로 유입된다.

냉매는 모터실(12)의 공간 중 회전자(110)와 고정자(120)가 이격되어 형성되는 공간을 통해 벽체부(18)를 향해 이동된다. 즉, 유입된 냉매는 인버터부(20)를 향하는 방향으로 이동된다(실선으로 도시된 화살표).

벽체부(18)에 도달한 냉매는 더 이상 이동할 공간이 없으므로, 방향을 전환하여 회전자(110)의 흡기 커버부(310)를 향해 이동한다.

흡기 커버부(310)에는 흡기 관통구(316)가 하나 이상 형성된다. 냉매는 흡기 관통구(316)를 통과하여, 회전자(110)의 내부에 실장된 스크류 조립체(200)를 향해 이동된다.

상술한 바와 같이, 모터(100)에 전력이 인가되어 회전자(110)가 회전되면, 압축 공간부(114)에 실장된 각 선회 스크류(240)는 회전자(110)와 함께 회전자(110)의 중심축을 중심으로 선회 운동(공전)된다.

이 때, 축 공간부(112)에 실장된 고정 스크류(220)는 흡기 고정 베어링(312a) 및 배기 고정 베어링(322a)에 의해 흡기 커버부(310) 및 배기 커버부(320)에 결합된다.

따라서, 회전자(110)의 회전 운동에 의해 흡기 커버부(310) 및 배기 커버부(320)가 회전 운동되더라도, 고정 스크류(220)는 회전되지 않는다.

한편, 고정 스크류(220)와 선회 스크류(240)는 고정 블레이드(222)와 선회 블레이드(242)가 서로 겹쳐지도록 배치된다.

따라서, 선회 스크류(240)가 고정 스크류(220)를 중심으로 하는 선회 운동(공전)을 할 때, 고정 블레이드(222)와 선회 블레이드(242)는 서로 접촉되어 상대적인 운동이 발생된다.

상술한 바와 같이, 고정 스크류(220)는 회전자(110)의 회전과 무관하게 회전되지 않는다. 또한, 선회 스크류(240)는 흡기 선회 베어링(314a) 및 배기 선회 베어링(324a)에 의해 흡기 커버부(310) 및 배기 커버부(320)에 결합된다.

따라서, 고정 스크류(220)는 회전되지 않고, 선회 스크류(240)가 선회 스크류(240)의 중심축을 중심으로 회전 운동(자전)된다.

스크류 조립체(200)에 유입된 냉매는 고정 블레이드(222) 및 선회 블레이드(242) 사이에 형성된 공간을 따라 압축되며 배기 커버부(320)를 향해 유동된다(점선으로 도시된 화살표).

배기 커버부(320)에는 배기 토출구(326)가 관통 형성되어, 압축 냉매가 스크류 조립체(200)의 외부로 배출될 수 있다(1점 쇄선으로 도시된 화살표).

스크류 조립체(200)를 빠져나온 압축 냉매는 메인 하우징(10)에 형성된 배기구(16)를 통해 메인 하우징(10)의 외부로 배출된다.

4. 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기의 효과의 설명

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기는 다음과 같은 효과가 있다.

먼저, 냉매를 압축하는 스크류 조립체(200)가 모터(100)의 회전자(110)에 형성되는 축 공간부(112) 및 압축 공간부(114)에 실장된다.

따라서, 스크류 조립체(200)를 수용하기 위한 별도의 공간이 요구되지 않게 된다. 이에 따라, 메인 하우징(10)의 크기가 감소될 수 있고, 공간의 확장을 위한 별도의 리어 하우징 등이 요구되지 않는다.

또한, 회전자(110)에 축 공간부(112) 및 압축 공간부(114)에 실장됨에 따라, 회전자(110)의 중량이 감소된다.

따라서, 회전자(110)를 회전시키기 위해 인가되어야 할 전력의 양이 감소될 수 있어, 전동식 압축기의 구동 효율이 향상된다. 또한, 종래의 회전자와 달리 회전자(110)에 형성된 공간을 활용할 수 있으므로, 공간 활용 효율이 향상된다.

또한, 회전자(110)가 회전되는 것만으로도, 선회 스크류(240)가 함께 선회 운동될 수 있다.

따라서, 선회 스크류(240)가 고정 스크류(220)에 대해 상대적으로 회전되기 위한 회전력을 전달하는 별도의 부재가 불요하다. 이에 따라, 모터(100)에서 발생된 회전력이 전달되는 과정에서 발생하는 손실이 최소화된다.

또한, 고정 스크류(220)와 선회 스크류(240)가 서로 겹쳐지도록 배치되어, 고정 블레이드(222)와 선회 블레이드(242)는 서로 맞물린 상태에서 회전자(110)의 회전에 따라 회전된다.

따라서, 냉매의 압축 과정에서 발생하는 진동과 소음의 발생이 최소화될 수 있게 된다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기가 구비된 차량의 주행 환경이 쾌적해질 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 메인 하우징
12: 모터실
14: 흡기구
16: 배기구
18: 벽체부
20: 인버터부
22: 인버터 커버
24: 인버터 소자
24a: 히트싱크(heatsink)
26a: 인버터 배기구
26b: 커버 배기구
28: 배기 유로 부재
30: 프론트 하우징
32: 통신 커넥터
34: 전원 커넥터
36: 모터 축 결합부
38: 프론트 배기구
100: 모터
110: 회전자
112: 축 공간부
114: 압축 공간부
116: 자석
120: 고정자
122: 코일
200: 스크류 조립체
220: 고정 스크류
222: 고정 블레이드
240: 선회 스크류
242: 선회 블레이드
300: 커버부
310: 흡기 커버부
312: 고정 스크류 축 결합부
312a: 흡기 고정 베어링
314: 선회 스크류 축 결합부
314a: 흡기 선회 베어링
316: 흡기 관통구
320: 배기 커버부
322: 고정 스크류 축 결합부
322a: 배기 고정 베어링
324: 선회 스크류 축 결합부
324a: 배기 선회 베어링
326: 배기 토출구
328: 회전 축 결합부

Claims (10)

1. 원통형의 회전자를 포함하는 모터;
   상기 회전자의 중심축 상에 상기 회전자의 길이 방향으로 관통 형성되는 축 공간부; 및
   상기 축 공간부의 방사상 외측에 상기 회전자의 길이 방향으로 형성되며, 각각 상기 축 공간부와 연통되도록 구성되는 하나 이상의 압축 공간부를 포함하고,
   상기 축 공간부에는 고정 스크류가 위치되고, 상기 하나 이상의 압축 공간부 각각에는 선회 스크류가 위치되며,
   상기 회전자가 회전되면 상기 선회 스크류가 회전되도록, 상기 선회 스크류는 상기 회전자에 회전 가능하게 결합되는,
   전동식 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 선회 스크류 각각의 선회 블레이드는, 하나 이상의 상기 선회 스크류가 상기 고정 스크류에 대해 상대적으로 회전되도록, 상기 고정 스크류의 고정 블레이드와 적어도 부분적으로 겹쳐지도록 배치되는,
   전동식 압축기.
3. 제2항에 있어서,
   내부에 상기 모터가 수용되는 모터실을 구비하며, 원통형으로 형성되는 메인 하우징을 포함하며,
   상기 메인 하우징의 중심축과 상기 회전자의 중심축은 서로 맞추어지고,
   상기 회전자가 회전함에 따라 상기 선회 스크류 각각이 상기 고정 스크류를 중심으로 회전되도록, 상기 고정 스크류는 상기 메인 하우징에 고정 결합되는,
   전동식 압축기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 회전자는,
   상기 회전자의 축 방향의 일측에 위치되며, 상기 회전자의 상기 일측의 단부를 감싸도록 구성되는 흡기 커버부; 및
   상기 일측에 대향하는 타측에 위치되며, 상기 회전자의 상기 타측의 단부를 감싸도록 구성되는 배기 커버부를 포함하며,
   하나 이상의 상기 선회 스크류는,
   상기 흡기 커버부 및 상기 배기 커버부에 각각 회전 가능하게 결합되는,
   전동식 압축기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 모터를 제어하도록 구성되는 인버터 소자를 수용하며, 상기 메인 하우징에 인접하게 위치되는 인버터부를 포함하며,
   상기 인버터부에 인접한 상기 메인 하우징의 원주 상에는,
   냉매가 유입될 수 있도록 상기 메인 하우징의 외부와 연통되는 흡기구가 형성되고,
   상기 인버터부에 인접한 상기 메인 하우징의 일측에는,
   상기 냉매가 배출될 수 있도록 상기 메인 하우징의 외부와 연통되는 배기구가 형성되는,
   전동식 압축기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 인버터부에는 상기 냉매가 배출될 수 있도록 상기 인버터부의 외부와 연통되는 커버 배기구가 형성되고,
   상기 커버 배기구는 상기 배기구와 맞추어지는,
   전동식 압축기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 모터실에는 냉매를 상기 흡기구로부터 상기 인버터부에 대향하는 상기 메인 하우징의 일측으로 안내하도록 구성되는 냉매 가이드 부재가 구비되어,
   상기 흡기구로 유입된 냉매는,
   상기 냉매 가이드 부재를 따라 상기 흡기 커버부를 향해 유동되는,
   전동식 압축기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 흡기 커버부는 상기 인버터부에 대향하는 상기 메인 하우징의 일측에 인접하게 위치되며,
   상기 흡기 커버부에는,
   상기 냉매가 상기 고정 스크류에 유입되도록 하나 이상의 흡기 관통구가 형성되는,
   전동식 압축기.
9. 제8항에 있어서,
   상기 메인 하우징의 일측과 상기 고정 스크류 사이에는 상기 냉매를 상기 고정 스크류로 안내하도록 구성되는 냉매 유입 부재가 구비되어,
   상기 흡기 커버부에 도달한 냉매는 상기 냉매 유입 부재를 따라 상기 흡기 관통구를 통해 상기 고정 스크류에 유입되는,
   전동식 압축기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 고정 스크류에 유입된 상기 냉매는,
    하나 이상의 상기 선회 스크류의 회전에 의해 상기 배기구를 향해 유동되는,
    전동식 압축기.

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