KR20200109951A - Rotating device - Google Patents

Rotating device Download PDF

Info

Publication number
KR20200109951A
KR20200109951A KR1020190029837A KR20190029837A KR20200109951A KR 20200109951 A KR20200109951 A KR 20200109951A KR 1020190029837 A KR1020190029837 A KR 1020190029837A KR 20190029837 A KR20190029837 A KR 20190029837A KR 20200109951 A KR20200109951 A KR 20200109951A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rotor
impeller
cooling
rotating device
housing
Prior art date
Application number
KR1020190029837A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102634106B1 (en
Inventor
황진석
Original Assignee
한화파워시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한화파워시스템 주식회사 filed Critical 한화파워시스템 주식회사
Priority to KR1020190029837A priority Critical patent/KR102634106B1/en
Publication of KR20200109951A publication Critical patent/KR20200109951A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102634106B1 publication Critical patent/KR102634106B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/22—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/207—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium with openings in the casing specially adapted for ambient air
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003—Couplings; Details of shafts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/083—Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2205/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to casings, enclosures, supports
    • H02K2205/09—Machines characterised by drain passages or by venting, breathing or pressure compensating means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

According to an embodiment of the present invention, provided is a rotating device capable of preventing loss of flow of cooling air. The rotating device comprises: a housing; an impeller provided in the housing; a rotor provided in the housing, provided in a rear surface of the impeller to be rotatably provided, and having a permanent magnet mounted along a circumferential direction of a rotating shaft; a stator disposed in the housing and disposed to surround the rotor; a first bearing disposed in a direction of the rotating shaft of the rotor; and a second bearing disposed in a direction perpendicular to the rotating shaft of the rotor. A flow path unit for circulating the cooling air is formed in the rotor, and the flow path unit can include a through part passing through the inside of the rotor at a predetermined position of the rotor, and a hollow part passing from the through part to an inlet of the impeller to one surface of the rotor. In addition, the rotating device as described above can be variously implemented in accordance with embodiments of the present invention.

Description

회전 기기{Rotating device}Rotating device

본 발명은 회전 기기에 관한 것으로서, 예컨대 영구 자석을 내장한 로터의 구동 시 내부 구조물들에서 발생되는 열을 냉각시킬 수 있도록 하는 회전 기기에 관한 것이다.The present invention relates to a rotating device, for example, to a rotating device capable of cooling the heat generated in internal structures when driving a rotor having a built-in permanent magnet.

고성능, 고출력 전기기기의 개발요구에 따라 발전기, 전동기 등과 같은 회전기기가 제공된다. 이러한 회전 기기는 로터-베어링 구조를 가지는 산업용 압축기, 펌프나 차량용 공기 공급 장치를 포함할 수 있다. 이러한 회전 기기에 구동을 제공하기 위해 영구 자석을 내장하는 회전체가 모터에 의해 회전되게 구비될 수 있다. 또한, 상기의 회전 기기가 구동되는 경우, 상기 회전 기기에는 회전 기기의 구조에 의해 모터 및 상기 모터의 회전과 관련된 구성물, 예를 들어 에어 포일 베어링, 베어링 디스크 등에서 발생되는 마찰열 등을 냉각하기 위한 냉각 유로가 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 회전 기기에는 모터나 에어 포일 베어링 등의 발열을 방열시키도록 제1 냉각 유로와 제2 냉각 유로가 형성될 수 있다. 상기 제1 냉각 유로는 상기 회전 기기의 임펠러 후단의 공기가 다단의 래비린스 씰을 통과하여 외부에서 공급되는 공기와 합류될 수 있다. 상기 제1 냉각 유로를 통해 로터의 전방에 회전 축에 수직한 방향으로 위치한 에어 포일 베어링(예: 트러스트 에어 포일 베어링)과, 회전 축 방향으로 배치된 에어 포일 베어링(예: 레디얼 에어 포일 베어링)의 전방 영역 및 로터가 냉각된 후, 상기 제1 냉각 유로는 제2 냉각 유로와 합류하는 유로를 형성할 수 있다. 상기 제2 냉각 유로를 통해 회전축 방향으로 배치된 에어 포일 베어링의 후방 영역이 냉각되고, 제1 냉각 유로와 합류하여 모터를 냉각한 후, 외부로 벤트되는 유로를 형성할 수 있다.Rotating devices such as generators and motors are provided in accordance with the development needs of high-performance, high-power electrical devices. Such a rotating device may include an industrial compressor having a rotor-bearing structure, a pump or an air supply device for a vehicle. In order to provide driving to such a rotating device, a rotating body including a permanent magnet may be provided to be rotated by a motor. In addition, when the rotating device is driven, the rotating device is cooled by the structure of the rotating device to cool the motor and components related to the rotation of the motor, for example, the friction heat generated from the air foil bearing and the bearing disk. A flow path can be formed. Specifically, a first cooling passage and a second cooling passage may be formed in the rotating device to radiate heat generated by a motor or an air foil bearing. In the first cooling passage, air at a rear end of the impeller of the rotating device may pass through the multi-stage labyrinth seal and merge with air supplied from the outside. Air foil bearings (e.g., thrust air foil bearings) positioned in a direction perpendicular to the axis of rotation in front of the rotor through the first cooling flow path, and air foil bearings (e.g., radial air foil bearings) positioned in the direction of the rotational axis. After the front region and the rotor are cooled, the first cooling passage may form a passage joining the second cooling passage. A rear area of the air foil bearing disposed in the rotational axis direction is cooled through the second cooling channel, and the motor is cooled by merging with the first cooling channel, and then a channel vented to the outside may be formed.

그러나, 제1 냉각 유로 및 제2 냉각 유로는 외부의 공기를 흡입하여 냉각하게 되므로, 회전 기기에 각각의 공기 흡입을 위한 구조 등 추가적인 구성물을 필요로 하게 된다. 또한, 추가적인 구성물이 시스템에 구비된다는 것은 시스템의 크기가 커지거나 무거워 질 수 있다는 것이고, 회전 기기의 소형화 및 경량화 요구에 역행하는 문제점이 발생될 수 있다. 또한, 냉각에 이용된 공기를 외부로 벤트하기 때문에 유량 손실로 인한 회전 기기의 효율이 감소될 수 있다.However, since the first cooling passage and the second cooling passage are cooled by inhaling external air, additional components such as a structure for inhaling the air in the rotating device are required. In addition, the fact that the additional components are provided in the system means that the size of the system may be increased or heavier, and there may be a problem that goes against the demand for miniaturization and weight reduction of the rotating machine. In addition, since the air used for cooling is vented to the outside, the efficiency of the rotating machine may be reduced due to loss of flow rate.

따라서, 회전 기기에서 냉각 유로를 순환되는 구조를 가지도록 하여 유량 손실을 방지하고, 회전 기기의 소형화 및 경량화를 가능하게 함은 물론 회전 기기의 효율을 증가시킬 수 있는 회전 기기의 필요성이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a rotating device capable of preventing flow loss by circulating a cooling passage in a rotating device, enabling miniaturization and weight reduction of the rotating device, and increasing the efficiency of the rotating device. .

(특허 문헌)(Patent literature)

한국 공개특허공보 10-2017-0083261호 (2017.07.18)Korean Patent Publication No. 10-2017-0083261 (2017.07.18)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 회전 기기의 구성물, 예컨대 에어 포일 베어링(트러스트 에어 포일 베어링 및 라디얼 에어 포일 베어링)과 로터 및 모터 사이에서 발생되는 고온의 마찰열을 냉각하기 위해 두 개의 냉각 유로를 형성하면서 후단을 통해 유입되는 냉각 공기만을 사용하면서, 냉각 유로의 냉각 공기가 순환되는 구조를 가지는 냉각 순환 구조를 가지는 회전 기기를 제공하고자 한다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide two cooling channels in order to cool the high-temperature frictional heat generated between the components of a rotating machine, such as an air foil bearing (a thrust air foil bearing and a radial air foil bearing), a rotor and a motor. While forming, it is intended to provide a rotating device having a cooling circulation structure having a structure in which cooling air in a cooling passage is circulated while using only cooling air introduced through a rear end.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 회전 기기의 냉각 유로를순환하는 냉각 공기의 유량 손실을 방지할 수 있는 회전 기기를 제공하고자 한다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a rotating device capable of preventing loss of flow rate of cooling air circulating a cooling flow path of a rotating device.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 회전 기기는, 하우징; 상기 하우징에 구비되는 임펠러; 상기 하우징 내에 구비되되 상기 임펠러의 후면에 배치되어 회전 가능하게 구비되며, 회전축의 원주 방향을 따라 장착된 영구 자석을 구비하는 로터; 상기 하우징 내에 배치되되 상기 로터를 둘러싸도록 배치되는 스테이터; 상기 로터의 회전축 방향으로 배치되는 제1 베어링; 및 상기 로터의 회전축과 수직한 방향으로 배치되는 제2 베어링을 포함하고,A rotating device according to an embodiment of the present invention includes a housing; An impeller provided in the housing; A rotor provided in the housing, disposed on a rear surface of the impeller, rotatably provided, and having a permanent magnet mounted along the circumferential direction of the rotation shaft; A stator disposed in the housing and disposed to surround the rotor; A first bearing disposed in a direction of a rotation axis of the rotor; And a second bearing disposed in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotor,

상기 로터에는 냉각 공기를 순환시키기 위한 유로부가 형성되되, 상기 유로부는 상기 로터의 소정 위치에서 상기 로터의 내측으로 관통되는 관통부와, 상기 관통부에서 상기 로터의 일면으로 상기 임펠러의 입구로 관통되는 중공부를 포함할 수 있다.A flow path part for circulating cooling air is formed in the rotor, and the flow path part includes a through part that penetrates into the rotor at a predetermined position of the rotor, and a through part that penetrates from the through part to an inlet of the impeller from the through part to one surface of the rotor It may include a hollow part.

상기 하우징에는 적어도 제1 냉각 유로 및 제2 냉각 유로를 형성하되, 상기 제1 냉각 유로는 상기 냉각 공기가 상기 임펠러의 후면 측에서 상기 임펠러를 통해 유입되어 상기 관통부 및 상기 중공부를 통해 상기 임펠러의 입구로 토출되는 유로를 형성하고,At least a first cooling flow path and a second cooling flow path are formed in the housing, wherein the cooling air flows through the impeller from the rear side of the impeller, so that the impeller passes through the through part and the hollow part. Forming a flow path discharged to the inlet,

상기 임펠러에 인접한 지지 디스크를 통해 유입된 냉각 공기가 상기 스테이터의 주변을 통해 상기 관통부 및 상기 중공부를 통해 상기 임펠러의 입구로 토출되는 제2 냉각 유로를 포함할 수 있다.The cooling air introduced through the support disk adjacent to the impeller may include a second cooling passage through which the through part and the hollow part are discharged to the inlet of the impeller through the periphery of the stator.

상기 관통부 및 상기 중공부를 통해 상기 임펠러의 전면으로 토출된 상기 냉각 공기는 상기 임펠러의 후면 측을 통해 상기 제1 냉각 유로로 유입되어 순환될 수 있다.The cooling air discharged to the front surface of the impeller through the through part and the hollow part may be introduced into the first cooling passage through the rear side of the impeller and circulated.

상기 관통부는 상기 제1 냉각 유로 및 상기 제2 냉각 유로를 유동하는 상기 냉각 공기의 입구를 형성하고, 상기 중공부는 상기 냉각 공기가 상기 임펠러의 입구 측으로 토출되기 위한 냉각 공기의 유로를 형성할 수 있다.The through part may form an inlet of the cooling air flowing through the first cooling passage and the second cooling passage, and the hollow part may form a passage of cooling air through which the cooling air is discharged toward the inlet side of the impeller. .

상기 냉각 공기는 압력차에 의해 상기 관통구로 유입되고, 상기 관통부를 통해 상기 임펠러의 입구로 토출되어 회수될 수 있다.The cooling air may be introduced into the through hole due to a pressure difference, and may be discharged to the inlet of the impeller through the through part to be recovered.

상기 로터에는 상기 영구 자석이 배치되는 제1 영역과, 상기 제1 영역과 인접하여 상기 영구 자석이 배치되지 않는 제2 영역으로 구획되고, 상기 관통부가 형성되는 상기 로터의 소정 영역은 상기 제2 영역에 위치될 수 있다.The rotor is divided into a first area in which the permanent magnet is disposed, and a second area adjacent to the first area in which the permanent magnet is not disposed, and a predetermined area of the rotor in which the through part is formed is the second area Can be located in

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the present invention are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 일 실시예들에 따른 회전 기기는, 냉각 공기가 회전 기기의 후면을 통해서 유입되어 두 개의 냉각 유로를 순환하는 구조를 가짐에 따라 냉각 공기의 유로가 냉각 공기의 유입 구조가 필요하지 않으며, 이로 인해 회전 기기의 내부 구조가 심플해질 수 있음은 물론 회전 기기를 소형화 및 경량화할 수 있는 이점이 있다.The rotating device according to the exemplary embodiment of the present invention has a structure in which cooling air is introduced through the rear surface of the rotating device and circulates two cooling paths, so that the cooling air path does not require a cooling air inflow structure. As a result, there is an advantage in that the internal structure of the rotating device can be simplified, as well as the size and weight of the rotating device can be reduced.

또한, 본 발명의 일 실시예들에 따른 회전 기기는, 회전 기기의 후면에서 유입된 냉각 공기가 회전 기기의 내부의 두 개의 냉각 유로를 순환하도록 구비됨에 따라 냉각 공기의 유량 손실을 방지할 수 있고, 유량 손실이 방지됨에 따라 회전 기기의 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, the rotating device according to the exemplary embodiment of the present invention may prevent loss of flow rate of cooling air as the cooling air introduced from the rear of the rotating device circulates through two cooling passages inside the rotating device. As the flow loss is prevented, there is an advantage in that the efficiency of the rotating machine can be improved.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 기기의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 기기의 개략적인 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 기기의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 기기의 로터를 개략적으로 나타내는 부분 단면 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 기기의 냉각 유로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 기기의 냉각 유로를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 기기에서 임펠러의 후면을 통해 유입되는 냉각 유체의 경로를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a schematic perspective view of a rotating device according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic exploded perspective view of a rotating device according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic cross-sectional view of a rotating device according to an embodiment of the present invention.
4 is a partial cross-sectional perspective view schematically showing a rotor of a rotating machine according to an embodiment of the present invention.
5 is a view schematically showing a cooling flow path of a rotating machine according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram schematically showing a cooling flow path of a rotating machine according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram schematically illustrating a path of a cooling fluid introduced through a rear surface of an impeller in a rotating machine according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 일부 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 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.In the present invention, various modifications may be made and various embodiments may be provided, and some embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present invention, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention. Does not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a configuration of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 기기(100)의 개략적인 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 기기(100)의 개략적인 분리 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 기기(100)의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic perspective view of a rotating device 100 according to an embodiment of the present invention. 2 is a schematic exploded perspective view of a rotating device 100 according to an embodiment of the present invention. 3 is a schematic cross-sectional view of a rotating device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 기기(100)는 하우징(110)과, 임펠러(120), 로터(130), 스테이터(140), 베어링 부재(150)(예: 제1 베어링(151) 및 제2 베어링(152))를 포함할 수 있으며, 이와 함께 지지 디스크(160) 및 래비린스 씰(161) 및 나선 케이스(111) 등을 더 포함하여 구비될 수 있다.1 to 3, the rotating machine 100 according to an embodiment of the present invention includes a housing 110, an impeller 120, a rotor 130, a stator 140, a bearing member 150, Example: A first bearing 151 and a second bearing 152) may be included, and a support disk 160, labyrinth seal 161, and a spiral case 111 may be further included. have.

상기 하우징(110)은 후술하는 로터(130)와 스테이터(140)를 수용하는 제1 공간(110a)과 제2 공간(110b)을 형성할 수 있다. 상기 제1 공간(110a)은 상기 하우징(110)의 축 방향을 관통하여 형성될 수 있고, 상기 제1 공간(110a)에는 로터(130)가 회전 가능하게 수용될 수 있다. 상기 제2 공간(110b)은 상기 제1 공간(110a)의 주변 둘레에 위치되면서 상기 스테이터(140)가 수용될 수 있다. 상기 제1 공간(110a)과 상기 제2 공간(110b)과 이웃하여 별도의 공간으로 로터(130) 등에서 발생되는 열을 발열시킬 수 있는 냉각 유체가 수용되는 냉각 유체 수용 공간('냉각 챔버'라고도 함.)이 더 형성될 수 있다. 상기 하우징(110)의 일단에는 나선 케이스(111)('스크롤'이라고도 함.)이 체결될 수 있다. 상기 나선 케이스(111)는 상기 하우징(110)의 일면에 결합될 수 있고, 가스의 이동 경로를 제공하도록 구비될 수 있다. 구체적으로 도시되진 않았으나, 상기 나선 케이스(111)는 가스를 유입하는 유입구와, 배출하는 토출구 및 이동 경로를 이송관을 포함할 수 있다. 상기 하우징(110)과 상기 나선 케이스(111)는 축을 중심으로 대칭적인 형상으로 형성될 수 있다.The housing 110 may form a first space 110a and a second space 110b accommodating the rotor 130 and the stator 140 to be described later. The first space 110a may be formed through the axial direction of the housing 110, and the rotor 130 may be rotatably accommodated in the first space 110a. The second space 110b may be located around the periphery of the first space 110a and accommodate the stator 140. A cooling fluid accommodation space (also referred to as a'cooling chamber') in which a cooling fluid capable of generating heat generated from the rotor 130 is accommodated as a separate space adjacent to the first space 110a and the second space 110b. Ha.) can be further formed. A spiral case 111 (also referred to as'scroll') may be fastened to one end of the housing 110. The spiral case 111 may be coupled to one surface of the housing 110 and may be provided to provide a gas movement path. Although not specifically shown, the spiral case 111 may include an inlet through which gas is introduced, a discharge port through which gas is discharged, and a transfer pipe through a movement path. The housing 110 and the spiral case 111 may be formed in a symmetrical shape about an axis.

상기 임펠러(120)는 상기 하우징(110)에 구비되되, 상기 하우징(110)의 전면에 구비될 수 있고, 상기 작동 유체의 압축 작용을 위해 고속으로 회전 가능하게 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 임펠러(120)는 후술하는 로터(130)에서 회전력을 전달받아 회전하면서 가스를 가압하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 임펠러(120)는 후술하는 상기 결합 로드(135)에 결합되어 상기 로터(130)와 연결될 수 있고, 상기 로터(130)의 회전력을 전달 받도록 구비될 수 있다. 상기 임펠러(120)는 체결 부재에 의해 상기 결합 로드(135)에 회전 가능하게 고정 결합될 수 있다.The impeller 120 may be provided in the housing 110, may be provided on the front surface of the housing 110, and may be rotatably provided at a high speed for compressing the working fluid. For example, the impeller 120 may perform a function of pressurizing gas while rotating by receiving a rotational force from the rotor 130 to be described later. The impeller 120 may be coupled to the coupling rod 135 to be described later to be connected to the rotor 130, and may be provided to receive the rotational force of the rotor 130. The impeller 120 may be rotatably fixedly coupled to the coupling rod 135 by a fastening member.

상기 로터(130)는 상기 제1 공간(110a)에 축 방향으로 실장되며, 축 방향을 중심으로 회전되도록 구비될 수 있다. 상기 로터(130)는 골격을 구성하는 결합 로드(135)와 결합 로드(135) 상에 배치되면서 상기 하우징(110) 내부에 조립되어 있는 영구 자석(133) 및 상기 영구 자석(133)을 둘러싸는 슬리브 부재(131)를 포함할 수 있다. 상기 결합 로드(135)는 축 방향으로 형성될 수 있다. 상기 로터(130)는 상기 축 방향으로 형성된 상기 결합 로드(135)를 통해 상기 임펠러(120)에 결합될 수 있고, 상기 하우징(110)의 내부에서 발생되는 회전 동력을 상기 임펠러(120)로 전달 할 수 있다. 상기 영구 자석(133)은 상기 하우징(110) 내에 마련된 후술하는 스테이터(140)와의 전자기적인 상호 작용을 통해 입력된 전기적 에너지로부터 소정의 회전력을 발생시킨다. 상기 영구 자석(133)은 적어도 두 개로 분할된 영구 자석(133) 부재들이 조합됨에 의해 구성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 영구 자석(133)은 분할되지 않은 형태로 구성될 수 있는 것과 같이 다양한 변경이나 변형이 가능할 것이다. 상기 영구 자석(133)은 복수 개가 상기 결합 로드(135)의 외주를 따라 대략적으로 동일 간격으로 배치될 수 있다. The rotor 130 is mounted in the axial direction in the first space 110a and may be provided to rotate around the axial direction. The rotor 130 is disposed on the coupling rod 135 and the coupling rod 135 constituting the skeleton, and surrounds the permanent magnet 133 and the permanent magnet 133 assembled inside the housing 110. It may include a sleeve member 131. The coupling rod 135 may be formed in an axial direction. The rotor 130 may be coupled to the impeller 120 through the coupling rod 135 formed in the axial direction, and transmit rotational power generated inside the housing 110 to the impeller 120 can do. The permanent magnet 133 generates a predetermined rotational force from electrical energy input through an electromagnetic interaction with the stator 140 to be described later provided in the housing 110. The permanent magnet 133 may be configured by combining members of the permanent magnet 133 divided into at least two, but is not limited thereto, and the permanent magnet 133 may be configured in a non-divided form. Various changes or variations will be possible. A plurality of the permanent magnets 133 may be disposed at approximately equal intervals along the outer periphery of the coupling rod 135.

상기 로터(130)는 상기 영구 자석(133)이 배치되는 제1 영역(H1)과, 상기 제1 영역(H1)과 인접하여 상기 영구 자석(133)이 배치되지 않는 제2 영역(H2)으로 구획될 수 있다. 후술하나 상기 회전 기기(100)에는 상기 회전 기기(100)의 구동으로 발생되는 고온의 열을 냉각하기 위한 냉각 유체의 냉각 유로(130b)가 형성될 수 있는데, 상기 냉각 유로가 상기 로터(130)의 제2 영역(H2)에 위치되도록 형성될 수 있다. 상기 냉각 유로에 대한 구체적인 내용은 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명할 수 있다.The rotor 130 includes a first region H1 in which the permanent magnet 133 is disposed, and a second region H2 adjacent to the first region H1 in which the permanent magnet 133 is not disposed. Can be partitioned. To be described later, the rotating device 100 may be provided with a cooling flow path 130b of a cooling fluid for cooling the high-temperature heat generated by the driving of the rotating device 100, the cooling path being the rotor 130 It may be formed to be located in the second region H2 of. Details of the cooling flow path may be described with reference to FIGS. 4 to 6.

상기 슬리브 부재(131)는 상기 영구 자석(133)의 외주를 소정 압력으로 둘러싸도록 구비될 수 있다. 상기 슬리브 부재(131)는 고속 회전에 따른 원심력에 의해 상기 영구 자석(133)을 상기 결합 로드(135) 상에서 이탈되지 않도록 구속하는 기능을 한다.The sleeve member 131 may be provided to surround the outer periphery of the permanent magnet 133 with a predetermined pressure. The sleeve member 131 functions to restrain the permanent magnet 133 from being separated from the coupling rod 135 by centrifugal force caused by high-speed rotation.

상기 결합 로드(135)는 상기 로터(130)와 상기 임펠러(120)를 결합하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 결합 로드(135)에는 후술하는 제2 베어링(152)이 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상기 결합 로드(135)의 단부에는 나사산이 형성될 수 있다. 상기 결합 로드(135)의 단부에는 상기 임펠러(120)를 상기 결합 로드(135)에 결합시키는 너트와 같은 체결 부재가 결합될 수 있는데, 상기 나사산을 통해 상기 체결 부재가 상기 결합 로드(135)의 단부에 결합될 수 있다.The coupling rod 135 may perform a function of coupling the rotor 130 and the impeller 120. A second bearing 152 to be described later may be rotatably coupled to the coupling rod 135. A thread may be formed at an end of the coupling rod 135. At the end of the coupling rod 135, a fastening member such as a nut for coupling the impeller 120 to the coupling rod 135 may be coupled, and the coupling member is connected to the coupling rod 135 through the screw thread. Can be coupled to the end.

상기 스테이터(140)에 입력된 구동 전류에 따라 상기 스테이터(140)가 변화하는 자력을 형성함에 따라 상기 로터(130)의 내부에 조립된 상기 영구 자석(133)에 대응하여 상기 로터(130)가 회전될 수 있다. 상기 로터(130)는 상기 영구 자석(133)과 상기 스테이터(140)에 의해 대략 30,000 rpm 이상의 고속으로 회전된다. 이러한 로터(130)의 고속 회전은 로터(130)를 수용하는 상기 하우징(110)의 양 단부에 설치되어 있는 전방측 라디얼 베어링(151a) 및 후방측 라디얼 베어링(151b)과, 하우징(110)의 일단부에 인접하게 설치되어 있는 제2 베어링(152)(142, '쓰러스트 베어링'에 해당됨)에 의해 지지될 수 있다.As the stator 140 forms a magnetic force that changes according to the driving current input to the stator 140, the rotor 130 is moved in response to the permanent magnet 133 assembled inside the rotor 130. Can be rotated. The rotor 130 is rotated at a high speed of approximately 30,000 rpm or more by the permanent magnet 133 and the stator 140. The high-speed rotation of the rotor 130 includes front-side radial bearings 151a and rear-side radial bearings 151b installed at both ends of the housing 110 accommodating the rotor 130, and the housing 110. ) May be supported by second bearings 152 and 142 (corresponding to a'thrust bearing') installed adjacent to one end of the ).

상기 스테이터(140)는 도시되진 않았으나, 권선부와 코어부를 포함할 수 있다. 상기 스테이터(140)에는 가동 신호로서 상기 스테이터(140)에 구동 전류가 입력될 수 있고, 상기 스테이터(140)는 상기 로터(130), 구체적으로 상기 영구 자석(133) 간의 전자기적인 상호 작용할 수 있다. 이로 인해 상기 결합 로드(135)는 회전하게 되고, 이와 동축으로 연결된 상기 임펠러(120)가 입력 전류에 따라 정해진 회전 속도로 구동될 수 있다.Although not shown, the stator 140 may include a winding portion and a core portion. A driving current may be input to the stator 140 as an operation signal to the stator 140, and the stator 140 may interact electromagnetically between the rotor 130, specifically the permanent magnet 133. . Accordingly, the coupling rod 135 rotates, and the impeller 120 coaxially connected thereto may be driven at a predetermined rotation speed according to an input current.

상기 베어링 부재(150)는 상기 로터(130)와 상기 하우징(110) 간의 마찰을 완화시키는 기능을 수행하면서, 상기 로터(130)의 회전을 시 상기 로터(130)를 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 베어링 부재(150)는 제1 베어링(151)과 제2 베어링(152)을 포함할 수 있다. 상기 제1 베어링(151)은 상기 로터(130)의 회전축 방향으로 배치될 수 있다.The bearing member 150 may serve to support the rotor 130 when the rotor 130 rotates while performing a function of alleviating friction between the rotor 130 and the housing 110. have. The bearing member 150 may include a first bearing 151 and a second bearing 152. The first bearing 151 may be disposed in a direction of a rotation axis of the rotor 130.

상기 제1 베어링(151)은 라디얼 베어링으로서, 에어 포일 베어링을 포함하여 구비될 수 있다. 상기 제1 베어링(151)은 상기 로터(130)와 사이에 소정의 베어링 간극을 유지하면서 상기 로터(130)의 반경 방향 하중을 지지하도록 구비될 수 있다. 상기 제1 베어링(151)은 상기 로터(130)를 수용하는 제1 공간(110a)의 전방 및 후방에 각각 설치될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 공간(110a)의 전방에는 전방측 라디얼 베어링(151a)이 구비될 수 있고, 상기 제1 공간(110a)의 후방에는 후방측 라디얼 베어링(151b)이 구비될 수 있다.The first bearing 151 is a radial bearing, and may include an air foil bearing. The first bearing 151 may be provided to support a radial load of the rotor 130 while maintaining a predetermined bearing gap between the rotor 130 and the rotor 130. The first bearing 151 may be installed in front and rear of the first space 110a accommodating the rotor 130, respectively. For example, a front radial bearing 151a may be provided in front of the first space 110a, and a rear radial bearing 151b may be provided behind the first space 110a.

상기 제2 베어링(152)은 쓰러스트 베어링으로서, 에어 포일 베어링을 포함하여 구비될 수 있다. 상기 로터(130)의 회전축과 수직한 방향으로 배치될 수 있다. 상기 제2 베어링(152)은 상기 임펠러(120)의 축 방향 하중을 흡수하도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 제2 베어링(152)은 상기 제2 베어링(152)은 축 방향 하중에 대항할 수 있는 유체 압력을 제공받을 수 있도록 충분한 면적을 가지도록 형성되는 것이 바람직할 것이다.The second bearing 152 is a thrust bearing, and may include an air foil bearing. It may be disposed in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotor 130. The second bearing 152 may be provided to absorb an axial load of the impeller 120. In addition, it is preferable that the second bearing 152 is formed to have a sufficient area so that the second bearing 152 is provided with a fluid pressure capable of against an axial load.

일 실시예에 따른 제1 베어링(151) 및 제2 베어링(152)은 에어 포일 베어링을 포함하여 구비되는 것은 예를 들어 설명하나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 상기 제1 베어링(151)은 상기 로터(130)의 진동을 억제하기 위해 적정 규격을 가지면서 상기 로터(130)의 반경 반향 하중을 지지할 수 있는 구성이라면 얼마든지 변경이나 변형이 가능할 것이다.The first bearing 151 and the second bearing 152 according to an exemplary embodiment are provided including an air foil bearing, for example, but are not limited thereto. For example, the first bearing 151 may be changed or deformed as long as it has an appropriate standard to suppress the vibration of the rotor 130 and supports the radial echo load of the rotor 130. will be.

상기 지지 디스크(160)는 상기 하우징(110)에 고정 결합되어 상기 로터(130)의 일단을 지지하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 상기 로터(130)는 상기 지지 디스크(160)에 의해 지지되어 상기 하우징(110)에 대하여 회전 하도록 구비될 수 있다. 상기 지지 디스크(160)의 중앙부로 상기 로터(130)와 결합되는 부분에는 실링 부재가 더 포함될 수 있다. 상기 실링 부재는 상기 로터(130)와 상기 임펠러(120) 사이에서 상기 임펠러(120)에서 가압된 가스가 상기 하우징(110)의 내부, 예컨대 공간 등으로 유입되는 것을 제한하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 실링 부재는 래비린스 씰(161)과 차폐 링(162)을 포함할 수 있다. 상기 래비린스 씰(161)은 상기 지지 디스크(160)의 일면에 부착될 수 있고, 상기 로터(130)는 상기 래비린스 씰(161)을 관통하여 상기 지지 디스크(160)에 지지될 수 있다.The support disk 160 is fixedly coupled to the housing 110 to perform a function of supporting one end of the rotor 130. That is, the rotor 130 may be supported by the support disk 160 and provided to rotate with respect to the housing 110. A sealing member may be further included in a portion of the support disk 160 that is coupled to the rotor 130 as a central portion of the support disk 160. The sealing member may perform a function of restricting the gas pressurized by the impeller 120 between the rotor 130 and the impeller 120 from flowing into the interior of the housing 110, for example, a space. . The sealing member may include a labyrinth seal 161 and a shielding ring 162. The labyrinth seal 161 may be attached to one surface of the support disk 160, and the rotor 130 may pass through the labyrinth seal 161 and be supported by the support disk 160.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 기기(100)의 로터(130)를 개략적으로 나타내는 부분 단면 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 기기(100)의 냉각 유로를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 기기(100)의 냉각 유로를 개략적으로 나타내는 블록도이다.4 is a partial cross-sectional perspective view schematically showing the rotor 130 of the rotating device 100 according to an embodiment of the present invention. 5 is a diagram schematically showing a cooling flow path of the rotating device 100 according to an embodiment of the present invention. 6 is a block diagram schematically showing a cooling flow path of the rotating machine 100 according to an embodiment of the present invention.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 상기 로터(130)에는 냉각 공기를 순환시키기 위한 유로부(130a, 130b)가 형성될 수 있다. 상기 유로부(130a, 130b)는 관통부(130a)와, 중공부(130b)를 포함할 수 있다.4 to 7, flow path portions 130a and 130b for circulating cooling air may be formed in the rotor 130 according to an exemplary embodiment. The flow path portions 130a and 130b may include a through portion 130a and a hollow portion 130b.

상기 관통부(130a)는 상기 로터(130)의 소정 위치에 형성되어 상기 로터(130)의 내측, 구체적으로 후술하는 상기 관통부(130a)와 연결되도록 형성될 수 있다. 상기 관통부(130a)는 상기 로터(130)의 제2 영역(H2), 구체적으로 상기 영구 자석(133)이 배치되지 않는 영역에 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 관통부(130a)는 상기 영구 자석(133)이 배치되지 않는 제2 영역(H2)으로 상기 슬리브 부재(131)를 통해 상기 로터(130)의 중공부(130b)까지 연결되도록 형성될 수 있다. 상기 관통부(130a)는 후술하는 제1 냉각 유로(first cooling path, 이하 'CP1'이라 함.)와 상기 제2 냉각 유로(second cooling path, 이하 'CP2'라 함.)의 공통 유로로서, 상기 제1 냉각 유로(CP1)를 유동하는 냉각 유체와 상기 제2 냉각 유로(CP2)를 유동하는 냉각 유체가 유입되는 냉각 유체의 입구로 형성될 수 있다. The through part 130a may be formed at a predetermined position of the rotor 130 and may be formed to be connected to the inner side of the rotor 130, specifically the through part 130a to be described later. The through part 130a may be formed in the second region H2 of the rotor 130, specifically, in a region where the permanent magnet 133 is not disposed. Specifically, the through portion (130a) is formed to be connected to the hollow portion (130b) of the rotor 130 through the sleeve member 131 to the second region (H2) in which the permanent magnet 133 is not disposed. I can. The through part 130a is a common flow path between a first cooling path (hereinafter referred to as'CP1') and the second cooling path (hereinafter referred to as'CP2'), which will be described later. The cooling fluid flowing through the first cooling channel CP1 and the cooling fluid flowing through the second cooling channel CP2 may be formed as an inlet of a cooling fluid.

상기 중공부(130b)는 상기 로터(130)의 일단, 구체적으로 상기 임펠러(120)의 입구(120a)로 관통되도록 로터(130)의 소정 위치, 구체적으로 상기 관통부(130a)까지 상기 로터(130)의 축 방향으로 형성될 수 있다. 상기 중공부(130b)는 냉각 유체가 상기 임펠러(120)의 입구(120a)로 토출되기 위한 냉각 유체의 유로를 형성할 수 있다. The hollow portion (130b) is one end of the rotor (130), specifically, to a predetermined position of the rotor (130) to penetrate through the inlet (120a) of the impeller (120), specifically to the through portion (130a), the rotor ( 130) may be formed in the axial direction. The hollow part 130b may form a flow path of the cooling fluid through which the cooling fluid is discharged to the inlet 120a of the impeller 120.

일 실시 예에 따른 회전 기기(100)에는 적어도 두 개의 냉각 유로, 구체적으로 제1 냉각 유로(CP1)와, 제2 냉각 유로(CP2)를 형성할 수 있다.At least two cooling passages, specifically, a first cooling passage CP1 and a second cooling passage CP2, may be formed in the rotating device 100 according to an exemplary embodiment.

상기 제1 냉각 유로(CP1)는 상기 임펠러(120)의 후면 측에서 상기 임펠러(120)를 통해 상기 관통부(130a) 및 상기 중공부(130b)를 통해 상기 임펠러(120)의 입구(120a)로 토출되는 유로를 형성할 수 있다. The first cooling passage CP1 is an inlet 120a of the impeller 120 through the through part 130a and the hollow part 130b through the impeller 120 at the rear side of the impeller 120 It is possible to form a flow path discharged to.

구체적으로, 상기 제1 냉각 유로(CP1)는 상기 임펠러(120)의 후면에서, 상기 래비린스 씰(161)과 상기 로터(130) 사이의 공간, 제2 베어링(152), 상기 제1 베어링(151) 중 전방측 라디얼 베어링(151a)과 스테이터(140) 사이에 형성될 수 있고, 상기 관통부(130a) 및 상기 중공부(130b)를 통해 상기 임펠러(120)의 입구(120a) 측으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 임펠러(120)의 입구(120a) 측으로 토출된 냉각 유체가 상기 임펠러(120)의 후면을 통해 유입될 수 있다. 상기 임펠러(120)의 후면을 통해 유입된 냉각 유체는 상기 래비린스 씰(161)의 단부에 형성된 공간을 통해 상기 로터(130)의 외주연 측으로 유입되면서, 상기 전방측 라디얼 베어링(151a)과 상기 스테이터(140) 사이로 유동될 수 있다. 상기 냉각 유체가 상기 전방측 라디얼 베어링(151a)과 상기 스테이터(140) 사이로 유동되면서 상기 전방측 라디얼 베어링(151a) 및 상기 스테이터(140)에서 발생된 열을 냉각시키며 이동될 수 있다. 또한, 상기 전방측 라디얼 베어링(151a) 및 상기 스테이터(140)의 발생 열을 냉각시킨 냉각 유체는 상기 관통부(130a)를 통해 상기 중공부(130b)로 유입될 수 있다. 상기 제1 냉각 유로(CP1)에서 상기 관통부(130a)로 유입된 냉각 유체는 후술하는 제2 냉각 유체를 유동한 상기 냉각 유체와 상기 관통부(130a)에서 합류할 수 있다. 상기 관통부(130a)로 유입된 상기 냉각 유체는 압력 차에 의해 상기 중공부(130b)에서 상기 임펠러(120) 입구(120a) 측으로 이동 및 토출될 수 있다.Specifically, the first cooling flow path CP1 is a space between the labyrinth seal 161 and the rotor 130, a second bearing 152, and the first bearing at the rear surface of the impeller 120. Among 151), it may be formed between the front radial bearing 151a and the stator 140, and formed toward the inlet 120a of the impeller 120 through the through part 130a and the hollow part 130b. Can be. That is, the cooling fluid discharged toward the inlet 120a of the impeller 120 may be introduced through the rear surface of the impeller 120. The cooling fluid introduced through the rear surface of the impeller 120 flows into the outer circumferential side of the rotor 130 through the space formed at the end of the labyrinth seal 161, and the front radial bearing 151a It may flow between the stators 140. As the cooling fluid flows between the front radial bearing 151a and the stator 140, it may be moved while cooling the heat generated from the front radial bearing 151a and the stator 140. In addition, a cooling fluid that has cooled the heat generated by the front radial bearing 151a and the stator 140 may be introduced into the hollow portion 130b through the through portion 130a. The cooling fluid flowing into the through part 130a from the first cooling passage CP1 may join the cooling fluid through which a second cooling fluid to be described later flows into the through part 130a. The cooling fluid introduced into the through part 130a may be moved and discharged from the hollow part 130b toward the inlet 120a of the impeller 120 due to a pressure difference.

상기 제2 냉각 유로(CP2)는 상기 지지 디스크(160)를 통해 상기 스테이터(140)의 외부 주변과 상기 스테이터(140)의 후면, 상기 후방측 라디얼 베어링(151b)과 상기 스테이터(140) 사이 및 상기 관통부(130a) 및 상기 중공부(130b)를 통해 상기 임펠러(120)의 입구(120a)로 토출되는 유로를 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 냉각 유로(CP1)와 상기 제2 냉각 유로(CP2)는 상기 관통부(130a) 및 상기 중공부(130b)에서 상기 임펠러(120)의 입구(120a)로 토출되는 공통 유로를 형성할 수 있다. The second cooling passage CP2 is between the outer periphery of the stator 140 and the rear surface of the stator 140 and the rear radial bearing 151b and the stator 140 through the support disk 160. And a flow path discharged to the inlet 120a of the impeller 120 through the through portion 130a and the hollow portion 130b. In addition, the first cooling passage CP1 and the second cooling passage CP2 form a common passage discharged from the through portion 130a and the hollow portion 130b to the inlet 120a of the impeller 120. Can be formed.

구체적으로 상기 제2 냉각 유로(CP2)는, 상기 지지 디스크(160)를 통해 상기 스테이터(140)가 수용된 제2 공간(110b)의 외측 둘레를 따라 하우징(110)의 전면에서 후면까지 형성될 수 있다. 상기 제2 냉각 유로(CP2)는 상기 제2 공간(110b)의 후면 둘레를 따라 상기 제2 공간(110b)과 상기 후방측 라디얼 베어링(151b) 사이로 형성될 수 있고, 상기 관통부(130a) 및 상기 중공부(130b)를 통해 상기 임펠러(120)의 입구(120a) 측으로 형성될 수 있다.Specifically, the second cooling passage CP2 may be formed from the front side to the rear side of the housing 110 along the outer circumference of the second space 110b in which the stator 140 is accommodated through the support disk 160. have. The second cooling passage CP2 may be formed between the second space 110b and the rear radial bearing 151b along the rear circumference of the second space 110b, and the through part 130a And it may be formed toward the inlet (120a) side of the impeller 120 through the hollow portion (130b).

상기 제1 공간(110a)의 후면에서 냉각 유체가 유입될 수 있다. 상기 지지 디스크(160)를 통해 유입된 냉각 유체는 상기 래비린스 씰(161)과 상기 로터(130) 사이의 공간, 상기 제1 베어링(151) 중 전방측 라디얼 베어링(151a)과 스테이터(140) 사이에 형성될 수 있고, 상기 관통부(130a) 및 상기 중공부(130b)를 통해 상기 임펠러(120)의 입구(120a) 측으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 지지 디스크(160)를 통해 유입된 외부의 냉각 유체가 상기 스테이터(140)의 외측 주변부를 통해 상기 후방측 라디얼 베어링(151b) 측으로 유동될 수 있다. 상기 냉각 유체는 상기 스테이터(140)의 외측 주변부와 상기 후방측 라디얼 베어링(151b) 측으로 유동되면서 상기 로터(130)의 구동에 의해 상기 스테이터(140)에서 발생되는 열 및 상기 후방측 라디얼 베어링(151b)에서 발생된 열을 냉각시키며 유동될 수 있다. 또한, 상기 스테이터(140)와 상기 후방측 라디얼 베어링(151b)을 냉각시킨 상기 냉각 유체는 상기 관통부(130a)를 통해 상기 중공부(130b)로 유입될 수 있다. 상기 관통부(130a)로 유입된 상기 냉각 유체는 압력 차에 의해 상기 중공부(130b)에서 상기 임펠러(120) 입구(120a) 측으로 이동 및 토출될 수 있다.A cooling fluid may flow in from the rear surface of the first space 110a. The cooling fluid introduced through the support disk 160 is a space between the labyrinth seal 161 and the rotor 130, a front radial bearing 151a and a stator 140 among the first bearings 151. ) May be formed between, and may be formed toward the inlet 120a of the impeller 120 through the through portion 130a and the hollow portion 130b. That is, the external cooling fluid introduced through the support disk 160 may flow toward the rear radial bearing 151b through the outer peripheral portion of the stator 140. The cooling fluid flows toward the outer periphery of the stator 140 and toward the rear radial bearing 151b, while the heat generated from the stator 140 by the driving of the rotor 130 and the rear radial bearing The heat generated in (151b) can be cooled and flowed. In addition, the cooling fluid cooled by the stator 140 and the rear radial bearing 151b may flow into the hollow portion 130b through the through portion 130a. The cooling fluid introduced into the through part 130a may be moved and discharged from the hollow part 130b toward the inlet 120a of the impeller 120 due to a pressure difference.

상기 중공부(130b)를 통해 상기 임펠러(120)의 전면으로 토출된 냉각 유체는 상기 임펠러(120)의 후면을 통해 상기 제1 냉각 유로(CP1) 측을 유동하게 된다. 따라서 상기 제1 냉각 유로(CP1)로 유입되는 냉각 유체는 제1 냉각 유체 및 상기 제2 냉각 유체에서 유동된 후 상기 관통부(130a) 및 상기 중공부(130b)를 통해 상기 임펠러(120)의 입구(120a) 측으로 토출된 냉각 유체이다. 따라서, 일 실시예에 따른 상기 냉각 유체는 상기의 임펠러(120)의 입구(120a)측에서 토출된 상기 냉각 유체가 회수되어 상기 제1 냉각 유로(CP1)를 통해 순환되는 구조를 가질 수 있다.The cooling fluid discharged to the front surface of the impeller 120 through the hollow portion 130b flows toward the first cooling channel CP1 through the rear surface of the impeller 120. Therefore, the cooling fluid flowing into the first cooling passage CP1 flows in the first cooling fluid and the second cooling fluid, and then the impeller 120 passes through the through portion 130a and the hollow portion 130b. It is a cooling fluid discharged toward the inlet 120a. Accordingly, the cooling fluid according to an exemplary embodiment may have a structure in which the cooling fluid discharged from the inlet 120a side of the impeller 120 is recovered and circulated through the first cooling passage CP1.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 기기(100)에서 임펠러(120)의 후면을 통해 유입되는 냉각 유체의 경로를 개략적으로 나타내는 도면이다.7 is a diagram schematically illustrating a path of a cooling fluid flowing through the rear surface of the impeller 120 in the rotating device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 회전 기기(100)의 방열을 위한 냉각 유로는 두 개의 냉각 유로, 구체적으로 제1 냉각 유로(CP1)와 제2 냉각 유로(CP2)를 포함할 수 있다. 또한 상술하였듯이 상기 제1 냉각 유로(CP1)를 유동하는 냉각 유체는 상기 제1 냉각 유로(CP1) 및 상기 제2 냉각 유로(CP2)에서 순환되는 냉각 유체를 회수하여 순환되는 구조를 가지면서 상기 제2 냉각 유로(CP2)를 통해 냉각 유체가 공급되는 구조를 가질 수 있다.Referring to FIG. 7, a cooling passage for heat dissipation of the rotating device 100 according to an exemplary embodiment may include two cooling passages, specifically, a first cooling passage CP1 and a second cooling passage CP2. . In addition, as described above, the cooling fluid flowing through the first cooling channel CP1 recovers and circulates the cooling fluid circulated in the first cooling channel CP1 and the second cooling channel CP2. 2 A cooling fluid may be supplied through the cooling passage CP2.

따라서, 상기 제2 냉각 유로(CP2)에서만 유입되는 상기 냉각 유체의 유량을 증가시키기 위해 래비린스 씰(161)과 로터(130) 사이의 갭을 1단으로 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 래비린스 씰(161)은 각 단에서 단열 압축 후 단열 팽창을 반복하는 구조를 가질 수 있으며, 상기 팽창되는 부피를 작게 제한하는 것으로 냉각 유체의 누설량을 조절하는 기능을 가질 수 있다. 그러나, 상기 래비린스 씰(161)의 단열 팽창에 의해 냉각 효과가 커지게 되므로 외부의 공기를 사용하지 않고 냉각 공기로 활용할 수 있다.Accordingly, a gap between the labyrinth seal 161 and the rotor 130 may be applied in one stage in order to increase the flow rate of the cooling fluid flowing only from the second cooling passage CP2. For example, the labyrinth seal 161 may have a structure that repeats adiabatic expansion after adiabatic compression at each stage, and may have a function of controlling the leakage amount of cooling fluid by limiting the expanded volume to a small size. . However, since the cooling effect increases due to the adiabatic expansion of the labyrinth seal 161, it can be used as cooling air without using external air.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다. As described above, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but it will be apparent to those of ordinary skill in the art that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

100: 회전 기기 110: 하우징
111: 나선 케이스 120: 임펠러
130: 로터 130a: 관통부
130b: 중공부 131: 슬리브 부재
133; 영구 자석 135: 결합 로드
140: 스테이터 150: 베어링 부재
151: 제1 베어링 151a; 전방측 라디얼 베어링
151b: 후방측 라디얼 베어링 152: 제2 베어링
160: 지지 디스크 161: 래비린스 씰
162: 차폐 링100: rotating device 110: housing
111: spiral case 120: impeller
130: rotor 130a: through part
130b: hollow part 131: sleeve member
133; Permanent magnet 135: mating rod
140: stator 150: bearing member
151: first bearing 151a; Front side radial bearing
151b: rear side radial bearing 152: second bearing
160: support disk 161: labyrinth seal
162: shielding ring

Claims (6)

하우징;
상기 하우징에 구비되는 임펠러;
상기 하우징 내에 구비되되 상기 임펠러의 후면에 배치되어 회전 가능하게 구비되며, 회전축의 원주 방향을 따라 장착된 영구 자석을 구비하는 로터;
상기 하우징 내에 배치되되 상기 로터를 둘러싸도록 배치되는 스테이터;
상기 로터의 회전축 방향으로 배치되는 제1 베어링; 및
상기 로터의 회전축과 수직한 방향으로 배치되는 제2 베어링을 포함하고,
상기 로터에는 냉각 공기를 순환시키기 위한 유로부가 형성되되, 상기 유로부는 상기 로터의 소정 위치에서 상기 로터의 내측으로 관통되는 관통부와, 상기 관통부에서 상기 로터의 일면으로 상기 임펠러의 입구로 관통되는 중공부를 포함하는 회전 기기.housing;
An impeller provided in the housing;
A rotor provided in the housing, disposed on a rear surface of the impeller, rotatably provided, and having a permanent magnet mounted along the circumferential direction of the rotation shaft;
A stator disposed in the housing and disposed to surround the rotor;
A first bearing disposed in a direction of a rotation axis of the rotor; And
It includes a second bearing disposed in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotor,
A flow path part for circulating cooling air is formed in the rotor, and the flow path part includes a through part that penetrates into the rotor at a predetermined position of the rotor, and a through part that penetrates from the through part to an inlet of the impeller from the through part to one surface of the rotor. Rotating device including a hollow part. 제1 항에 있어서,
상기 하우징에는 적어도 제1 냉각 유로 및 제2 냉각 유로를 형성하되,
상기 제1 냉각 유로는 상기 냉각 공기가 상기 임펠러의 후면 측에서 상기 임펠러를 통해 유입되어 상기 관통부 및 상기 중공부를 통해 상기 임펠러의 입구로 토출되는 유로를 형성하고,
상기 임펠러에 인접한 지지 디스크를 통해 유입된 냉각 공기가 상기 스테이터의 주변을 통해 상기 관통부 및 상기 중공부를 통해 상기 임펠러의 입구로 토출되는 제2 냉각 유로를 포함하는 회전 기기.The method of claim 1,
At least a first cooling channel and a second cooling channel are formed in the housing,
The first cooling flow path forms a flow path through which the cooling air is introduced from the rear side of the impeller through the impeller and discharged to the inlet of the impeller through the through part and the hollow part,
A rotating device comprising a second cooling passage through which cooling air introduced through a support disk adjacent to the impeller is discharged through the periphery of the stator to the inlet of the impeller through the through part and the hollow part. 제2 항에 있어서,
상기 관통부 및 상기 중공부를 통해 상기 임펠러의 전면으로 토출된 상기 냉각 공기는 상기 임펠러의 후면 측을 통해 상기 제1 냉각 유로로 유입되어 순환되는 회전 기기.The method of claim 2,
The cooling air discharged to the front side of the impeller through the through part and the hollow part is introduced into the first cooling passage through the rear side of the impeller and circulated. 제2 항에 있어서,
상기 관통부는 상기 제1 냉각 유로 및 상기 제2 냉각 유로를 유동하는 상기 냉각 공기의 입구를 형성하고,
상기 중공부는 상기 냉각 공기가 상기 임펠러의 입구 측으로 토출되기 위한 냉각 공기의 유로를 형성하는 회전 기기.The method of claim 2,
The through part forms an inlet of the cooling air flowing through the first cooling passage and the second cooling passage,
The hollow portion is a rotating device for forming a flow path of the cooling air through which the cooling air is discharged to the inlet side of the impeller. 제4 항에 있어서,
상기 냉각 공기는 압력차에 의해 상기 관통구로 유입되고, 상기 관통부를 통해 상기 임펠러의 입구로 토출되어 회수되는 회전 기기기의 방열 장치.The method of claim 4,
The cooling air is introduced into the through hole due to a pressure difference, is discharged to the inlet of the impeller through the through part, and is recovered. 제1 항에 있어서,
상기 로터에는 상기 영구 자석이 배치되는 제1 영역과, 상기 제1 영역과 인접하여 상기 영구 자석이 배치되지 않는 제2 영역으로 구획되고,
상기 관통부가 형성되는 상기 로터의 소정 영역은 상기 제2 영역에 위치되는 회전 기기.The method of claim 1,
The rotor is divided into a first area in which the permanent magnet is disposed, and a second area adjacent to the first area in which the permanent magnet is not disposed,
A rotating device in which a predetermined region of the rotor in which the through part is formed is located in the second region.
KR1020190029837A 2019-03-15 2019-03-15 Rotating device KR102634106B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190029837A KR102634106B1 (en) 2019-03-15 2019-03-15 Rotating device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190029837A KR102634106B1 (en) 2019-03-15 2019-03-15 Rotating device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200109951A true KR20200109951A (en) 2020-09-23
KR102634106B1 KR102634106B1 (en) 2024-02-05

Family

ID=72708391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190029837A KR102634106B1 (en) 2019-03-15 2019-03-15 Rotating device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102634106B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100033857A (en) * 2008-09-22 2010-03-31 삼성테크윈 주식회사 Permanent magnetic motor and fluid charger comprising the same
KR20160097884A (en) * 2015-02-10 2016-08-18 한온시스템 주식회사 Air blower for fuel cell vehicle
KR20170083261A (en) 2016-01-08 2017-07-18 두산중공업 주식회사 Hybrid sealing structure of a turbine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100033857A (en) * 2008-09-22 2010-03-31 삼성테크윈 주식회사 Permanent magnetic motor and fluid charger comprising the same
KR20160097884A (en) * 2015-02-10 2016-08-18 한온시스템 주식회사 Air blower for fuel cell vehicle
KR20170083261A (en) 2016-01-08 2017-07-18 두산중공업 주식회사 Hybrid sealing structure of a turbine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
(특허 문헌)

Also Published As

Publication number Publication date
KR102634106B1 (en) 2024-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11242858B2 (en) Rotary device
KR101847165B1 (en) Cooling channel structure of turbo blower with airfoil bearing
US20200389069A1 (en) Rotary device
KR101841117B1 (en) Motor Cooling Structure of Turbo Blower
US11323003B2 (en) Compact, modular, pump or turbine with integral modular motor or generator and coaxial fluid flow
US20190145428A1 (en) Compact, modular, integral pump or turbine with coaxial fluid flow
US10036404B2 (en) Turbo machine system
US20150008771A1 (en) Motor having cooling means
US20190120249A1 (en) Modular, multi-stage, integral sealed motor pump with integrally-cooled motors and independently controlled rotor speeds
JP2019190457A (en) Fluid compressor
CN110388327B (en) Heat pump comprising a fluid compressor
KR101372320B1 (en) Turbo machinary
JP7399279B2 (en) Integrated, modular motors or generators and small, modular pumps or turbines with coaxial fluid flow
JP7168515B2 (en) Fuel cell with fluid compressor
KR102634106B1 (en) Rotating device
CN108779800B (en) Magnetic bearing for turbomachinery
JP2019190456A (en) Heating, ventilating and air conditioning system including fluid compressor
KR102634155B1 (en) Rotating device
CN113556016A (en) Motor and centrifugal compressor integrated device
CN108292874A (en) Motor supporting device, compressor and booster
KR101756994B1 (en) Electronic Compressor
KR102634114B1 (en) Rotating device
KR20010064027A (en) Cooling system of turbo compressor
JP2023077695A (en) Multistage compressor
JP2022030979A (en) Two-stage centrifugal pump

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant