KR20220164892A - A turbo motor that engages two or more airfoil journal bearings and rotors into the air gap between the stator and the rotor - Google Patents

A turbo motor that engages two or more airfoil journal bearings and rotors into the air gap between the stator and the rotor Download PDF

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KR20220164892A
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Abstract

The present invention relates to a turbo motor in which a plurality of airfoil journal bearings are coupled to an air gap between a stator and a rotor. More specifically, the turbo motor comprises: a stator receiving power and generating a magnetic field; a rotor inserted into the stator in the longitudinal direction and having a two-pole fixed magnet embedded therein to rotate according to the magnetic field of the stator; a plurality of airfoil journal bearings provided in an air gap between the stator and the rotor; a motor housing provided on an outer circumferential surface of the stator, accommodating a refrigerant to be sealed, and coupled to the stator immersed in the refrigerant; a refrigerant inlet which is formed by penetrating an outer surface of the motor housing and through which the refrigerant flows into the motor housing; a refrigerant outlet which is formed by penetrating an outer surface of the motor housing and through which the refrigerant flows out from the motor housing; and a refrigerant passage provided inside the motor housing and configured to cool the stator while the refrigerant flows.

Description

스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터{A turbo motor that engages two or more airfoil journal bearings and rotors into the air gap between the stator and the rotor} A turbo motor that engages two or more airfoil journal bearings and rotors into the air gap between the stator and the rotor}

본 발명은 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매가 밀폐 수용된 모터하우징에 스테이터(고정자)를 침지시켜 고효율 냉각효과를 달성한 터보모터에 복수의 에어포일 저널 베어링이 스테이터와 로터의 에어 갭 면에 결합 장착되어 에어포일 저널 베어링의 강성을 유지하여 모터의 수명을 연장하기 위한 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터에 관한 것이다.The present invention relates to a turbo motor in which a plurality of airfoil journal bearings are coupled to a gap between a stator and a rotor, and more particularly, to a turbo motor in which a stator (stator) is immersed in a motor housing in which a refrigerant is hermetically accommodated to achieve a high efficiency cooling effect. A plurality of airfoil journal bearings are coupled to the air gap surface of the stator and rotor in the motor to maintain the stiffness of the airfoil journal bearing to extend the life of the motor. A plurality of airfoil journal bearings are installed in the air gap between the stator and rotor It is about a combined turbo motor.

일반적으로, 모터는 규소 강판 등이 적층된 스테이터 코어, 코일 등으로 형성되어 전원을 공급받아 자기장을 발생시키는 스테이터와, 스테이터의 자기장에 따라 회전 운동을 하는 로터로 형성되는 것으로, 특히, 고속 터보 모터는 고속 회전을 위해 교류 변환 장치가 사용되며, 필연적으로 전기적인 열이 발생할 수 있다. 이러한 전기적인 발열이 제거되지 않을 경우, 모터의 수명이 단축될 수 있고, 발열이 과도하게 발생할 경우 화재 사고 등이 발생될 수 있다.In general, a motor is formed of a stator formed of a stator core, a coil, etc. in which silicon steel plates are laminated and receiving power to generate a magnetic field, and a rotor that rotates according to the magnetic field of the stator. In particular, a high-speed turbo motor AC conversion device is used for high-speed rotation, and electrical heat may inevitably be generated. If this electrical heat is not removed, the lifespan of the motor may be shortened, and if excessive heat is generated, a fire accident or the like may occur.

이러한 모터의 발열을 냉각시키기 위한 냉각 방식으로, 공기를 순환시켜 모터를 냉각시키는 공랭식 냉각 방식, 냉각수를 순환시켜 모터를 냉각시키는 수냉식 냉각 방식 등이 주로 이용된다.As a cooling method for cooling the heat generated by the motor, an air cooling method in which air is circulated to cool the motor, a water-cooled cooling method in which cooling water is circulated to cool the motor, and the like are mainly used.

공랭식 냉각 방식은 모터의 일측에 냉각용 팬을 구비하거나 별도의 순환용 팬을 구비하여 공기를 공급함으로써 모터를 냉각시킬 수 있지만, 공기 자체의 열의 흡수율이 크지 않고, 냉각용 팬이 구비되어 있는 주변 환경의 온도가 높을 경우, 고온의 공기로써 모터를 냉각시키게 되므로 냉각 효율이 떨어지는 문제점이 있다.In the air-cooled cooling method, a cooling fan is provided on one side of the motor or a separate fan for circulation is provided to cool the motor by supplying air, but the heat absorption rate of the air itself is not large, and the surrounding area where the cooling fan is provided When the temperature of the environment is high, since the motor is cooled with high-temperature air, there is a problem in that the cooling efficiency is lowered.

또한, 수냉식 냉각 방식은 공기보다 열의 흡수율은 높지만, 열을 흡수한 물을 냉각시키기 위해 열교환기, 물탱크, 배관 등을 별도로 구비해야 하고, 터보 모터의 구성 장치의 대부분이 전원을 이용하는 장치인바, 물의 누수로 대형사고 등이 발생될 수 있는 문제점이 내재되어 있다.In addition, the water-cooled cooling method has a higher heat absorption rate than air, but a heat exchanger, water tank, piping, etc. must be separately provided to cool the water that has absorbed the heat, and most of the components of the turbo motor are devices using power, There is an inherent problem that a major accident may occur due to water leakage.

즉, 모터에서 발생되는 열은 모터의 회전운동에 의해 발산되는 것이므로 모터에서 발생되는 열을 제어하여 모터의 효율을 향상시키는 연구가 진행중에 있다.That is, since the heat generated by the motor is dissipated by the rotational motion of the motor, research on improving the efficiency of the motor by controlling the heat generated by the motor is in progress.

또한, 에어포일 저널 베어링은 그 특성상 얇은 포일의 금속 소재에 일정한 형상을 가하여 제작되는 것으로 열에 민감하다. 또한 고속으로 회전하는 터보모터에서는 고온의 열이 발생되기 때문에 베어링의 강성이 약해지면서 터보모터의 고장이 발생할 수 있다.In addition, airfoil journal bearings are manufactured by applying a certain shape to a metal material of a thin foil due to their characteristics, and are sensitive to heat. In addition, since high-temperature heat is generated in the turbo motor rotating at high speed, the stiffness of the bearing may be weakened and the turbo motor may fail.

대한민국 등록특허공보 제10-0273433호Republic of Korea Patent Registration No. 10-0273433 대한민국 등록특허공보 제10-0474323호Republic of Korea Patent Registration No. 10-0474323

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 로터의 길이방향으로 복수로 구비되는 고 강성의 에어포일 저널 베어링을 스테이터와 로터 사이의 공극에 장착하여, 로터가 베어링 샤프트의 역할을 동시에 수행함으로서 에어포일 저널 베어링의 한 축을 담당하게 함으로 터보모터의 효율이 향상되고, 에어포일 저널 베어링을 장착하기 위한 종래의 케이싱과, 모터 냉각을 위한 냉각용 팬 및 이를 구성하는 공기유로에 필요한 다수의 부품의 구성이 불필요하여, 터보모터의 제조단가를 대폭 절감함은 물론 제작과정을 단순화함으로 생산의 효율을 극대화하기 위한 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터를 제공하는데 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to mount a plurality of high-rigidity airfoil journal bearings provided in the longitudinal direction of the rotor in the air gap between the stator and the rotor, so that the rotor is a bearing The efficiency of the turbo motor is improved by serving as one axis of the airfoil journal bearing by simultaneously performing the role of the shaft, and a conventional casing for mounting the airfoil journal bearing, a cooling fan for cooling the motor, and air constituting the same Multiple airfoil journal bearings are combined in the air gap between the stator and rotor to maximize production efficiency by simplifying the manufacturing process as well as drastically reducing the manufacturing cost of the turbo motor as it does not require the configuration of multiple parts required for the flow path. It is to provide a turbo motor that becomes.

본 발명의 다른 목적은, 냉매가 밀폐 수용되는 모터하우징에 스테이터가 침지되어 결합됨으로써, 스테이터의 냉각을 통하여 스테이터와 로터의 공극에 장착되는 에어포일 저널 베어링의 냉각을 동시에 가능하고, 스테이터를 냉각시키는 스테이터의 밀폐 냉각을 통해 고효율 냉각이 가능하며, 스테이터 코어의 외측 면을 유동하고, 코일의 내부 등을 통과할 수 있는 냉매유로를 구비함으로써, 냉매가 스테이터를 접촉하면서 직접적으로 냉각시킬 수 있는 스테이터의 밀폐 냉각을 통해 고효율 냉각을 달성함으로 복수의 에어포일 저널 베어링을 스테이터와 로터 사이의 공극에 장착되어 에어포일 저널 베어링의 수명을 연장하기 위한 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to simultaneously cool the airfoil journal bearings mounted in the air gap between the stator and the rotor through cooling of the stator by immersing and coupling the stator to the motor housing in which the refrigerant is sealed, and to cool the stator. High-efficiency cooling is possible through the airtight cooling of the stator, and by having a refrigerant flow path that flows on the outer surface of the stator core and can pass through the inside of the coil, the stator can be directly cooled while the refrigerant contacts the stator. By achieving high-efficiency cooling through airtight cooling, multiple airfoil journal bearings are mounted in the air gap between the stator and rotor to extend the life of the airfoil journal bearing. It is to provide a turbo motor that becomes.

본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Objects of the embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned purposes, and other objects not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. .

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면, 본 발명은 전원을 공급받아 자기장을 발생시키는 스테이터;According to a feature for achieving the above object, the present invention provides a stator for generating a magnetic field by receiving power;

상기 스테이터의 내부 길이방향으로 삽입되며, 내부에 2극의 고정자석이 매립되어 상기 스테이터의 자기장에 따라 회전운동하는 로터;a rotor inserted into the stator in the longitudinal direction and having a two-pole fixed magnet embedded therein to rotate according to the magnetic field of the stator;

상기 스테이터와 상기 로터 사이의 공극에 복수로 구비되는 에어포일 저널 베어링;a plurality of airfoil journal bearings provided in the air gap between the stator and the rotor;

상기 스테이터의 외주면에 구비되고, 내부에 냉매가 밀폐 수용되며, 상기 스테이터가 상기 냉매에 침지되어 결합되는 모터하우징;a motor housing provided on an outer circumferential surface of the stator, in which a refrigerant is hermetically accommodated, and in which the stator is immersed in and coupled to the refrigerant;

상기 모터하우징의 외측면을 관통하여 형성되며, 상기 모터하우징으로 냉매가 유입되는 냉매유입구;a refrigerant inlet formed through an outer surface of the motor housing and through which refrigerant flows into the motor housing;

상기 모터하우징의 외측면을 관통하여 형성되며, 상기 모터하우징으로부터 냉매가 유출되는 냉매유출구;a refrigerant outlet formed through an outer surface of the motor housing and through which refrigerant flows out from the motor housing;

상기 모터하우징 내부에 구비되어, 상기 냉매가 유동하면서 상기 스테이터가 냉각되도록 형성되는 냉매유로;a refrigerant passage provided inside the motor housing and configured to cool the stator while the refrigerant flows;

를 포함하는 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터가 제공될 수 있다.A turbo motor in which a plurality of airfoil journal bearings are coupled to an air gap between a stator and a rotor may be provided.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 상기 에어포일 저널 베어링의 외주면 길이방향에 형성되는 결합홈;Further, according to an embodiment of the present invention, coupling grooves formed in the longitudinal direction of the outer circumferential surface of the plurality of airfoil journal bearings;

상기 결합홈에 결합되어 복수의 상기 에어포일 저널 베어링을 정렬시키되, 상기 에어포일 저널 베어링의 끝단보다 더 돌출되도록 구비되는 결합핀;a coupling pin coupled to the coupling groove to align the plurality of airfoil journal bearings and protruding more than an end of the airfoil journal bearing;

상기 모터하우징의 끝단부와 상기 로터의 끝단부를 감싸며 결합되고, 상기 결합핀의 끝단을 수용하고 고정하는 결합캡;a coupling cap that surrounds and is coupled to an end portion of the motor housing and an end portion of the rotor, and accommodates and fixes the end portion of the coupling pin;

을 포함하는 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터가 제공될 수 있다.A turbo motor in which a plurality of airfoil journal bearings are coupled to an air gap between a stator and a rotor may be provided.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 냉매유입구는 복수로 형성되어, 상기 냉매가 상기 스테이터에 분리되어 유입되도록 구비되고,In addition, according to an embodiment of the present invention, the refrigerant inlets are formed in plurality, and the refrigerant is provided to separate and flow into the stator,

상기 냉매유출구는 상기 냉매유입구의 사이에 적어도 하나로 형성되어, 분리되어 유입된 상기 냉매가 합체되어 상기 모터하우징의 외측으로 유출되도록 구비되는 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터가 제공될 수 있다.At least one refrigerant outlet is formed between the refrigerant inlets, and a plurality of airfoil journal bearings are coupled to the air gap between the stator and the rotor provided so that the separated and introduced refrigerant is combined and flows out to the outside of the motor housing. A turbo motor may be provided.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 스테이터의 일측 단부에 구비되어 상기 스테이터를 지지하며, 상기 냉매유입구에서 유입된 상기 냉매가 통과되도록 형성되는 제 1 스테이터 고정링;In addition, according to an embodiment of the present invention, a first stator fixing ring provided at one end of the stator to support the stator and passing the refrigerant introduced from the refrigerant inlet;

상기 스테이터의 타측 단부에 구비되어 상기 스테이터를 지지하며, 상기 스테이터에 구비된 코일을 통과한 상기 냉매가 상기 냉매유출구로 유동되도록 형성되는 제 2 스테이터 고정링;a second stator fixing ring provided at the other end of the stator to support the stator and configured to allow the refrigerant passing through the coil provided in the stator to flow to the refrigerant outlet;

을 포함하는 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터가 제공될 수 있다.A turbo motor in which a plurality of airfoil journal bearings are coupled to an air gap between a stator and a rotor may be provided.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 냉매유로는,In addition, according to an embodiment of the present invention, the refrigerant flow path,

상기 냉매유입구로 부터 유입되는 상기 냉매가 상기 스테이터에 구비되는 코어의 측면과, 상기 코어의 유격을 따라 유동되며, 상기 제 1 스테이터 고정링으로 구획된 모터의 단부를 통과하여 상기 제 2 스테이터 고정링의 중앙에 형성되는 냉매흐름구멍을 통과 후 상기 냉매유출구를 통해 배출되는 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터가 제공될 수 있다.The refrigerant introduced from the refrigerant inlet flows along the side surface of the core provided in the stator and along the clearance of the core, passes through the end of the motor partitioned by the first stator fixing ring, and passes through the second stator fixing ring. A turbo motor may be provided in which a plurality of airfoil journal bearings are coupled to an air gap between a stator and a rotor discharged through the refrigerant outlet after passing through a refrigerant flow hole formed in the center of the refrigerant flow hole.

본 발명의 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터에 따르면, 로터의 축 방향으로 스테이터와 로터 사이의 공극(Air gap)에 복수의 에어포일 저널 베어링의 장착을 통하여 로터가 에어포일 저널 베어링샤프트 역할을 동시에 수행하게 함으로 에어포일 저널 베어링의 냉각을 통하여 에어포일 저널 베어링의 강성이 향상되고 별도의 로터와 베어링을 고정하는 베어링하우징 및 베어링샤프트가 불필요하여 모터의 제조공정 및 제조단가를 대폭 절감하는 효과가 있다.According to the turbo motor in which a plurality of airfoil journal bearings are coupled to the air gap between the stator and the rotor of the present invention, a plurality of airfoil journal bearings are mounted in the air gap between the stator and the rotor in the axial direction of the rotor. By allowing the rotor to simultaneously serve as an airfoil journal bearing shaft, the rigidity of the airfoil journal bearing is improved through cooling of the airfoil journal bearing, and a separate bearing housing and bearing shaft for fixing the rotor and bearing are unnecessary, which reduces the manufacturing process of the motor. And there is an effect of significantly reducing the manufacturing cost.

또한, 모터의 냉각을 위하여 장착되는 모터냉각용 팬이 불필요함으로 모터 냉각용 공기의 유로의 형성에 따라 팬 쉬라우드(shroud), 팬 덕트(fan duct) 등의 부품이 불필요하여 모터의 제조공정 및 제조단가를 대폭 절감하는 효과가 있다.In addition, since a motor cooling fan installed for cooling the motor is unnecessary, parts such as a fan shroud and a fan duct are unnecessary according to the formation of an air flow path for motor cooling, thereby improving the motor manufacturing process and It has the effect of significantly reducing the manufacturing cost.

또한, 냉매가 밀폐 수용되는 모터하우징에 스테이터가 침지되어 결합됨으로써, 스테이터의 냉각을 통하여 스테이터와 로터의 공극에 장착되는 에어포일 저널 베어링의 냉각을 동시에 가능하고, 스테이터를 냉각시키는 스테이터의 밀폐 냉각을 통해 고효율 냉각이 가능하며, 스테이터 코어의 외측 면을 유동하고, 코일의 내부 등을 통과할 수 있는 냉매유로를 구비함으로써, 냉매가 스테이터를 접촉하면서 직접적으로 냉각시킬 수 있는 스테이터의 밀폐 냉각을 통해 고효율 냉각을 달성함으로 복수의 에어포일 저널 베어링을 스테이터와 로터 사이의 공극에 장착되어 에어포일 저널 베어링의 수명을 연장하는 효과가 있다.In addition, since the stator is immersed and coupled to the motor housing in which the refrigerant is sealed, it is possible to simultaneously cool the airfoil journal bearings mounted in the air gap between the stator and the rotor through cooling of the stator, and to achieve hermetic cooling of the stator that cools the stator. High-efficiency cooling is possible through airtight cooling of the stator, which can be cooled directly while the refrigerant contacts the stator by providing a refrigerant flow path that can flow on the outer surface of the stator core and pass through the inside of the coil, etc. By achieving cooling, a plurality of airfoil journal bearings are mounted in the air gap between the stator and the rotor, thereby extending the life of the airfoil journal bearings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터의 냉각흐름을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터와 로터 사이의 공극에 결합되는 복수의 에어포일 저널 베어링의 결합 상태를 도시한 도면이다.1 is a view showing a turbo motor in which a plurality of airfoil journal bearings are coupled to an air gap between a stator and a rotor according to an embodiment of the present invention;
2 is a view showing the cooling flow of a turbo motor in which a plurality of airfoil journal bearings are coupled to an air gap between a stator and a rotor according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing a coupled state of a plurality of airfoil journal bearings coupled to an air gap between a stator and a rotor according to an embodiment of the present invention.

이하의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Objects, other objects, features and advantages of the present invention below will be easily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.

오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and the spirit of the present invention will be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. The terms 'comprise' and/or 'comprising' used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In describing the specific embodiments below, various specific details have been prepared to more specifically describe the invention and aid understanding. However, those who have knowledge in this field to the extent that they can understand the present invention can recognize that it can be used without these various specific contents. In some cases, it is mentioned in advance that parts that are commonly known in describing the invention and are not greatly related to the invention are not described to prevent confusion in describing the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터의 냉각흐름을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터와 로터 사이의 공극에 결합되는 복수의 에어포일 저널 베어링의 결합 상태를 도시한 도면이다.1 is a view showing a turbo motor in which a plurality of airfoil journal bearings are coupled to a gap between a stator and a rotor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a gap between a stator and a rotor according to an embodiment of the present invention. 3 is a view showing the cooling flow of a turbo motor in which a plurality of airfoil journal bearings are coupled to the air gap of a plurality of airfoil journal bearings coupled to the air gap between the stator and the rotor according to an embodiment of the present invention. It is a drawing showing a combined state.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명인 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터는, 전원을 공급받아 자기장을 발생시키는 스테이터(10)와, 상기 스테이터(10)의 내부 길이방향으로 삽입되며, 내부에 2극의 고정자석(M)이 매립되어 상기 스테이터(10)의 자기장에 따라 회전운동하는 로터(20)와, 상기 스테이터(10)와 상기 로터(20) 사이의 공극(Air gap)에 복수로 구비되는 에어포일 저널 베어링(30)을 포함하는 구성이다.1 to 3, the turbo motor in which a plurality of airfoil journal bearings are coupled to the air gap between the stator and the rotor of the present invention includes a stator 10 receiving power and generating a magnetic field, and the stator ( 10) is inserted in the inner longitudinal direction, and a two-pole stator magnet (M) is embedded therein to rotate according to the magnetic field of the stator 10; 20) is configured to include a plurality of airfoil journal bearings 30 provided in the air gap between them.

상기 스테이터(10)는 코어(11) 및 코일(12)이 구비되어 외부로 부터 인가되는 전원에 의해 자기장을 발생시키게 된다.The stator 10 is provided with a core 11 and a coil 12 to generate a magnetic field by power applied from the outside.

여기서, 상기 스테이터(10)는 상술된 바와 같이 코어(11), 코일(12), 슬롯(미도시), 복수로 적층된 규소강판 등이 구비된 구조일 수 있으나, 상기 스테이터(10)는 상기 코어(11), 코일(12), 슬롯(미도시), 복수로 적층된 규소강판 등의 복잡한 구성이 구비되지 않고, 상기 코일(12)이 상기 스테이터(10)의 외주면에 구비되어 상기 코일(12)에 인가되는 외부 전원에 의해 자기장을 발생시키는 코어리스 형태의 스테이터로 구비될 수도 있다.Here, the stator 10 may have a structure including a core 11, a coil 12, a slot (not shown), a plurality of stacked silicon steel plates, etc. as described above, but the stator 10 may have a structure as described above. A complex configuration such as a core 11, a coil 12, a slot (not shown), and a plurality of laminated silicon steel plates is not provided, and the coil 12 is provided on the outer circumferential surface of the stator 10 so that the coil ( 12) may be provided as a coreless type stator that generates a magnetic field by an external power source.

즉, 본 발명에서는 이하 설명될 침지 냉각방식에 의해 스테이터의 고효율 냉각을 수행할 수 있어 상술된 두가지 형태의 스테이터 구조를 모두 사용할 수 있음을 밝혀둔다.That is, in the present invention, it is revealed that both of the above-described two types of stator structures can be used because high-efficiency cooling of the stator can be performed by an immersion cooling method to be described below.

상기 로터(20)는, 상기 스테이터(10)의 내부 길이방향으로 삽입되며, 내부에 2극의 고정자석이 매립되어 상기 스테이터(10)의 자기장에 따라 회전운동하는 구성이다.The rotor 20 is inserted in the inner longitudinal direction of the stator 10, and a two-pole fixed magnet is embedded therein to rotate according to the magnetic field of the stator 10.

이러한, 상기 로터(20)는 이하 설명될 상기 에어포일 저널 베어링(30)의 내부면에 장착되어 회전운동하게 되고, 상기 로터(20)가 상기 에어포일 저널 베어링샤프트 역할을 동시에 수행하게 된다.The rotor 20 is mounted on the inner surface of the airfoil journal bearing 30 to be described below and rotates, and the rotor 20 simultaneously serves as the airfoil journal bearing shaft.

또한, 상기 로터(20)는 2극의 고정자석이 매립되어 자기장을 따라 2극의 고정자석이 회전하게 됨으로서 베어링샤프트 및 상기 로터(20)의 기능을 동시에 달성하게 된다.In addition, the rotor 20 achieves the functions of the bearing shaft and the rotor 20 at the same time as the two-pole stationary magnet is embedded and the two-pole stationary magnet rotates along the magnetic field.

여기서, 상기 로터(20)의 외주면은 DLC(Diamond Like Carbon) 코팅 또는 PVD(Physical Vapor Deposition) 코팅 중 어느 하나의 코팅을 수행할 수 있다.Here, the outer circumferential surface of the rotor 20 may be coated with any one of DLC (Diamond Like Carbon) coating and PVD (Physical Vapor Deposition) coating.

상기 DLC(Diamond Like Carbon) 코팅은, 비결정질의 탄소계 신소재로서 플라즈마중의 탄소 이온이나 활성화된 탄화수소분자를 전기적으로 가속하여 상기 로터(20)의 외주면에 증착하여 상기 로터(20)의 윤활과 내식성 및 내마모성 등을 향상시킬 수 있다.The DLC (Diamond Like Carbon) coating is a new amorphous carbon-based material that electrically accelerates carbon ions or activated hydrocarbon molecules in plasma and deposits them on the outer circumferential surface of the rotor 20 to improve lubrication and corrosion resistance of the rotor 20. And wear resistance can be improved.

상기 PVD(Physical Vapor Deposition) 코팅은, 물리적 증착법으로서 플라즈마를 이용하여 증발원(Targer)의 표면에 아크 등을 이용하여 금속물질을 증발시킨 후 바이어스(Bias) 전압을 가해 가속시켜 상기 로터(20)의 외주면에 증착하여 상기 로터(20)의 윤활과 내식성 및 내마모성 등을 향상시킬 수 있다.The PVD (Physical Vapor Deposition) coating is a physical vapor deposition method, in which a metal material is evaporated by using an arc on the surface of an evaporation source (Targer) using plasma, and then accelerated by applying a bias voltage to the rotor 20. Lubrication, corrosion resistance and wear resistance of the rotor 20 may be improved by depositing on the outer circumferential surface.

상기 에어포일 저널 베어링(30)은, 상기 스테이터(10)와 상기 로터(20) 사이의 공극에 복수로 구비되는 구성이다.The airfoil journal bearings 30 are provided in plurality in the air gap between the stator 10 and the rotor 20 .

즉, 상기 에어포일 저널 베어링(30)은 상기 스테이터(10)와 상기 로터(20)의 길이방향으로 복수로 설치되는 것으로, 상기 스테이터(10)와 상기 로터(20) 사이의 공극에 복수로 삽입되어 구비되는 것이다.That is, a plurality of airfoil journal bearings 30 are installed in the longitudinal direction of the stator 10 and the rotor 20, and a plurality of airfoil journal bearings 30 are inserted into the gap between the stator 10 and the rotor 20. It will be provided.

이러한, 상기 에어포일 저널 베어링(30)은 상기 스테이터(10)의 길이, 이하 설명될 로터(20)의 길이 등을 고려하여 당업자에 의해 설치 수량을 변경실시 할 수 있음을 밝혀둔다.It should be noted that the installation quantity of the airfoil journal bearings 30 can be changed by those skilled in the art in consideration of the length of the stator 10 and the length of the rotor 20 to be described below.

한편, 상기 에어포일 저널 베어링(30)은, 상기 로터(20)가 고속으로 회전 동작됨에 따라 각 포일과 상기 로터(20)의 사이에 공기에 의한 동압이 형성되고, 이러한 공기의 동압에 의해 탑포일(top foil, 31)과 범프포일(bump foil, 32)이 가압 변형되면서 로터(20)와 탑포일의 사이에 이격된 공간이 형성되고, 상기 로터(20)의 하중을 지지하며 고속회전을 수행하는 구성이다.On the other hand, in the airfoil journal bearing 30, as the rotor 20 rotates at high speed, dynamic pressure by air is formed between each foil and the rotor 20, and the air dynamic pressure is applied to the airfoil journal bearing 30. As the top foil 31 and the bump foil 32 are pressurized and deformed, a spaced space is formed between the rotor 20 and the top foil to support the load of the rotor 20 and rotate at high speed. It is a configuration that performs

이와 같은, 상기 에어포일 저널 베어링(30)은 상기 로터(20)가 고속으로 회전됨으로서 고온의 마찰열이 발생하게 되는데, 이러한 고온의 마찰열은, 이하 설명될 침지 냉각방식에 의해 스테이터(10)의 고효율 냉각을 수행할 수 있으며, 상기 에어포일 저널 베어링(30)은, 이미 공지된 구성이므로 이하 상세한 설명은 생략하도록 한다.As such, the airfoil journal bearing 30 generates high-temperature frictional heat as the rotor 20 rotates at a high speed. Cooling can be performed, and since the airfoil journal bearing 30 has a known configuration, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 상기 에어포일 저널 베어링(30)의 외주면 길이방향에 형성되는 결합홈(40)과, 상기 결합홈(40)에 결합되어 복수의 상기 에어포일 저널 베어링(30)을 정렬시키되, 상기 에어포일 저널 베어링(30)의 끝단보다 더 돌출되도록 구비되는 결합핀(41)과, 상기 모터하우징(110)의 끝단부와 상기 로터(20)의 끝단부를 감싸며 결합되고, 상기 결합핀(41)의 끝단을 수용하고 고정하는 결합캡(42)을 더 포함할 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 3, coupling grooves 40 formed in the longitudinal direction of the outer circumference of the plurality of airfoil journal bearings 30, and coupled to the coupling grooves 40, the plurality of airfoil journal bearings (30) is aligned, but the coupling pin 41 provided so as to protrude more than the end of the airfoil journal bearing 30, and the end of the motor housing 110 and the end of the rotor 20 are wrapped around and coupled. And, it may further include a coupling cap 42 for receiving and fixing the end of the coupling pin 41.

상기 결합홈(40)은, 복수의 상기 에어포일 저널 베어링(30)의 외주면 길이방향으로 형성되고, 상기 복수의 상기 에어포일 저널 베어링(30)을 상기 스테이터(10) 및 상기 로터(20)의 길이방향으로 정렬을 유도하고, 이하 설명될 상기 결합핀(41)에 의해 결합되어 유동을 방지할 수 있다.The coupling groove 40 is formed in the longitudinal direction of the outer circumferential surface of the plurality of airfoil journal bearings 30, and connects the plurality of airfoil journal bearings 30 to the stator 10 and the rotor 20. Alignment in the longitudinal direction is induced, and flow can be prevented by being coupled by the coupling pin 41 to be described below.

상기 결합핀(41)은, 복수의 상기 에어포일 저널 베어링(30)에 형성된 상기 결합홈(40)에 삽입 결합되어 복수의 상기 에어포일 저널 베어링(30)을 상기 스테이터(10) 및 상기 로터(20)의 길이방향으로 정렬을 유도하고 복수의 상기 에어포일 저널 베어링(30)의 유동을 방지할 수 있다.The coupling pins 41 are inserted into and coupled to the coupling grooves 40 formed in the plurality of airfoil journal bearings 30 to connect the plurality of airfoil journal bearings 30 to the stator 10 and the rotor ( 20) to induce alignment in the longitudinal direction and to prevent movement of the plurality of airfoil journal bearings 30.

이때, 상기 결합핀(41)은 긴 막대 형상으로 제작됨으로서, 복수의 상기 에어포일 저널 베어링(30)에 형성된 상기 결합홈(40)의 일측에서 타측방향을 따라 삽입되어 상기 결합홈(40)에 순차적으로 삽입되어 결합될 수 있다.At this time, the coupling pin 41 is manufactured in a long rod shape, and is inserted along the direction from one side to the other side of the coupling groove 40 formed in the plurality of airfoil journal bearings 30 to form the coupling groove 40. They can be sequentially inserted and combined.

또한, 상기 결합핀(41)의 끝단은 상기 에어포일 저널 베어링의 양 끝단보다 더 돌출되도록 구비되는데, 상기 에어포일 저널 베어링의 끝단보다 더 돌출되는 돌출부는 이하 설명될 상기 결합캡(42)과 고정하게 됨으로서 복수의 상기 에어포일 저널 베어링(30)의 유동을 방지할 수 있다.In addition, the end of the coupling pin 41 is provided to protrude more than both ends of the airfoil journal bearing, and the protrusion that protrudes more than the end of the airfoil journal bearing is fixed to the coupling cap 42 to be described below. As a result, movement of the plurality of airfoil journal bearings 30 can be prevented.

상기 결합캡(42)은, 상기 모터하우징(110)의 끝단부와 상기 로터(20)의 끝단부를 감싸며 이하 설명될 모터하우징(110)의 중앙 일측과 결합되고, 상기 결합핀(41)의 끝단을 수용하고 고정하게 됨으로서, 복수의 상기 에어포일 저널 베어링(30)의 유동을 방지할 수 있다.The coupling cap 42 surrounds the end of the motor housing 110 and the end of the rotor 20 and is coupled to one central side of the motor housing 110 to be described below, and the end of the coupling pin 41 By receiving and fixing the airfoil journal bearings 30 can be prevented from moving.

본 발명의 실시예에 따른 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터는, 모터하우징(110), 냉매유입구(120), 냉매유출구(130), 냉매유로(140), 제 1 스테이터 고정링(150), 제 2 스테이터 고정링(160), 압력 조절구(미도시)를 포함하고, 스러스트 베어링, 스러스트베어링 디스크, 스테이터 밀폐캡(170), 임펠러, 에어볼루트, 플렌지, 실린더, 보빈(33) 등을 포함한 터보 모터의 구성으로서, 상술된 구성은 이미 공지된 터보 모터의 세부 구성이므로 이하 설명은 생략하도록 한다.A turbo motor in which a plurality of airfoil journal bearings are coupled to a gap between a stator and a rotor according to an embodiment of the present invention includes a motor housing 110, a refrigerant inlet 120, a refrigerant outlet 130, and a refrigerant flow path 140 , A first stator fixing ring 150, a second stator fixing ring 160, and a pressure regulator (not shown), including a thrust bearing, a thrust bearing disk, a stator sealing cap 170, an impeller, an air volute, As a configuration of a turbo motor including a flange, a cylinder, a bobbin 33, etc., since the above configuration is a detailed configuration of a previously known turbo motor, a description thereof will be omitted.

모터하우징(110)은 로터(20)의 외주면에 이격되어 형성되고, 모터하우징의 내부에 냉매를 밀폐 수용하는 것으로, 스테이터(10)가 모터하우징(110)의 내부의 냉매에 침지되어 결합됨으로써, 냉매에 의해 냉각될 수 있다.The motor housing 110 is formed to be spaced apart from the outer circumferential surface of the rotor 20 and seals the refrigerant inside the motor housing, and the stator 10 is immersed in the refrigerant inside the motor housing 110. By being coupled, It can be cooled by a refrigerant.

모터하우징(110)의 외측면에 냉매유입구(120) 및 냉매유출구(130)가 형성되어 냉매가 유입 및 유출되고, 스테이터의 슬롯(미도시) 외부에 접하여 고정되어 냉매를 밀폐 수용하며, 모터하우징(110)에 제 1 스테이터 고정링(150), 제 2 스테이터 고정링(160), 압력 조절구(미도시) 등이 구비되고, 제 1 스테이터 고정링(150)이 스테이터(10)의 일측에, 제 2 스테이터 고정링(160)이 스테이터(10)의 타측에 결합됨으로써, 스테이터(10)가 모터하우징(110)의 내부에 결합될 수 있다.A refrigerant inlet 120 and a refrigerant outlet 130 are formed on the outer surface of the motor housing 110 so that the refrigerant flows in and out, and is fixed in contact with the outside of the stator slot (not shown) to seally accommodate the refrigerant, and the motor housing 110 is provided with a first stator fixing ring 150, a second stator fixing ring 160, a pressure regulator (not shown), and the like, and the first stator fixing ring 150 is on one side of the stator 10. As the second stator fixing ring 160 is coupled to the other side of the stator 10, the stator 10 can be coupled to the inside of the motor housing 110.

또한, 스테이터(10)가 결합된 모터하우징(110)과 로터(20)의 이격된 공간에, 스테이터(10)를 로터(20)와 격리 수용하여 모터하우징(110)에 밀폐시키기 위해 실린더 형태 등으로 형성된 스테이터 밀폐캡(170)이 구비될 수 있으며, 이러한 스테이터 밀폐캡(170)은 비자성체로 형성되어, 스테이터(10), 로터(20) 등에 의해 스테이터 밀폐캡(170)이 자화되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the stator 10 is isolated from the rotor 20 in a space between the motor housing 110 and the rotor 20 to which the stator 10 is coupled, and the stator 10 is isolated from the rotor 20 so as to be sealed in the motor housing 110. A stator sealing cap 170 may be provided, and the stator sealing cap 170 is formed of a non-magnetic material to prevent the stator sealing cap 170 from being magnetized by the stator 10 and the rotor 20. can do.

냉매유입구(120)는 모터하우징(110)의 외측면을 관통하여 형성되어, 모터하우징(110) 내부로 냉매가 유입되는 것으로, 스테이터(10), 냉매유로(140) 등의 형태에 따라 복수 개로 형성될 수 있는바, 이에 대한 자세한 설명은 냉매유로(140)에서 후술하도록 한다.The refrigerant inlet 120 is formed to pass through the outer surface of the motor housing 110, and the refrigerant flows into the motor housing 110, and is divided into a plurality of according to the shape of the stator 10 and the refrigerant passage 140. It can be formed, and a detailed description thereof will be described later in the refrigerant flow path 140.

냉매유입구(120)에서 유입된 냉매는 코어(11)의 측면을 따라 유동하고 제 1 스테이터 고정링(150)의 홀을 통과하여 코일(12) 등으로 이동하면서 스테이터(10)를 냉각시킬 수 있다. The refrigerant introduced from the refrigerant inlet 120 flows along the side of the core 11, passes through the hole of the first stator fixing ring 150, and moves to the coil 12 to cool the stator 10. .

특히, 냉매가 스테이터(10)의 열을 효율적으로 냉각시키기 위해, 냉매유입구(120)는 제 2 스테이터 고정링(160)에 인접하여 구비될 수 있다.In particular, in order for the refrigerant to efficiently cool the heat of the stator 10, the refrigerant inlet 120 may be provided adjacent to the second stator fixing ring 160.

냉매유입구(120)가 제 2 스테이터 고정링(160)에 인접하여 형성되고, 유입된 냉매는 스테이터(10)의 외주면을 유동하며 코어(11) 등을 냉각시키고, 제 1 스테이터 고정링(150)의 홀을 통과한 후 권선된 코일(12)을 유동하면서 코일(12) 등을 냉각시키며, 제 1 스테이터 고정링(150)과 이격되어 설치된 제 2 스테이터 고정링(160)의 외측 코일(12) 등을 냉각시킬 수 있다.The refrigerant inlet 120 is formed adjacent to the second stator fixing ring 160, and the introduced refrigerant flows on the outer circumferential surface of the stator 10 to cool the core 11 and the like, and the first stator fixing ring 150 The outer coil 12 of the second stator fixing ring 160 installed spaced apart from the first stator fixing ring 150, cooling the coil 12, etc. while flowing the wound coil 12 after passing through the hole of The back can be cooled.

냉매유출구(130)는 모터하우징(110)의 외측면을 관통하여 형성되어, 모터하우징(110)으로부터 냉매가 유출되는 것으로, 스테이터(10), 냉매유로(140) 등의 형태에 따라 적어도 하나 이상으로 설치될 수 있다.The refrigerant outlet 130 is formed to penetrate the outer surface of the motor housing 110, and refrigerant flows out from the motor housing 110, and at least one or more depending on the shape of the stator 10 and the refrigerant passage 140. can be installed as

냉매유로(140)는 모터하우징(110) 내부에 구비되어, 냉매가 유동하면서 스테이터(10)가 냉각되도록 형성되는 것으로, 냉매유입구(120)에서 유입된 냉매가 스테이터를 통과하고 냉매유출구(130)으로 유출되는 냉매의 이동 통로이다.The refrigerant passage 140 is provided inside the motor housing 110 to cool the stator 10 while the refrigerant flows, and the refrigerant introduced from the refrigerant inlet 120 passes through the stator and cools the It is a passage for the refrigerant flowing out to the

냉매유입구(120)는 제 2 스테이터 고정링(160)에 인접하여 형성될 수 있는데, 제 2 스테이터 고정링(160)은 폐쇄된 형태로 형성되어 있어, 냉매가 제 2 스테이터 고정링(160)을 통과하여 이동할 수 없으므로, 유입된 냉매는 제 1 스테이터 고정링(150) 방향으로 유동될 수 있다. 제 1 스테이터 고정링(150) 측으로 이동하는 냉매는 규소강판 등으로 형성된 코어(11)의 외측면을 유동하면서 코어(11), 코일(12) 등에서 방출되는 열을 흡수할 수 있다. 이 경우, 냉매는 코어(11)에 접촉됨으로써 코어(11)를 직접적으로 냉각시킬 수 있고, 코일(12) 등에서 발산되는 열을 흡수하여 코일(12) 등도 직접적으로 냉각시킬 수 있다.The refrigerant inlet 120 may be formed adjacent to the second stator fixing ring 160, and the second stator fixing ring 160 is formed in a closed form so that the refrigerant does not pass through the second stator fixing ring 160. Since it cannot move through, the introduced refrigerant can flow in the direction of the first stator fixing ring 150 . The refrigerant moving toward the first stator fixing ring 150 may absorb heat emitted from the core 11 and the coil 12 while flowing on the outer surface of the core 11 formed of a silicon steel plate or the like. In this case, the refrigerant can directly cool the core 11 by being in contact with the core 11, and can also directly cool the coil 12 by absorbing heat emitted from the coil 12 and the like.

상술한 바와 같이, 냉매유입구(120)를 통해 지속적으로 냉매가 유입되고, 유입된 냉매는 이동하면서 코어(11), 코일(12) 등의 열을 지속적으로 흡수할 수 있으므로, 코어(11)의 전 부분이 균형있게 냉각되는 효과가 발생될 수 있다.As described above, since the refrigerant is continuously introduced through the refrigerant inlet 120 and the introduced refrigerant can continuously absorb heat from the core 11 and the coil 12 while moving, the core 11 The effect of cooling the whole part in a balanced manner can occur.

또한, 제 1 스테이터 고정링(150)의 홀을 통과한 냉매는 스테이터(10) 내측의 코일(12), 모터하우징(110)과 코일(12) 사이의 유격 등을 통과하면서, 스테이터(10)에서 발생되는 열을 흡수할 수 있다. In addition, the refrigerant passing through the hole of the first stator fixing ring 150 passes through the coil 12 inside the stator 10, the gap between the motor housing 110 and the coil 12, and the stator 10 can absorb the heat generated by

코일(12)은 코어(11)의 내측에 형성된 슬롯(미도시)에 삽입되어 길이 방향으로 권취된 형태로, 일반적으로 120도 간격으로 독립된 3쌍을 감은 다음, Y 결선 또는 결선 방식으로 접속하여 결선될 수 있다. The coil 12 is inserted into a slot (not shown) formed inside the core 11 and wound in the longitudinal direction. In general, three independent pairs are wound at intervals of 120 degrees, and then connected in a Y connection or connection method. may be disconnected.

코일(12) 등을 통과한 냉매는 제 2 스테이터 고정링(160)에 인접하여 형성된 냉매유출구(130)를 통해 모터하우징(110)으로부터 유출될 수 있다.The refrigerant passing through the coil 12 may flow out of the motor housing 110 through the refrigerant outlet 130 formed adjacent to the second stator fixing ring 160 .

한편, 스테이터(10), 냉매유로(140) 등의 형태에 따라 냉매유입구(120), 냉매유출구(130) 등의 형성 위치, 형성 개수 등이 변경될 수 있다.Meanwhile, depending on the shape of the stator 10, the refrigerant passage 140, etc., the refrigerant inlet 120, the refrigerant outlet 130, etc., formation positions and number of formations may be changed.

또한, 제 1 스테이터 고정링(150)은 스테이터(10)의 양측 단부에 복수로 구비되어 스테이터(10)를 지지하며, 유입된 냉매가 통과되도록 형성되고, 제 2 스테이터 고정링(160)은 스테이터(10)의 중심측에 복수 개로 구비되어 스테이터(10)를 지지하며, 코일(12)을 통과한 냉매가 냉매유출구(130)로 가이드되어 유동되도록 형성되며, 냉매유로(140)는, 냉매유입구(120)로부터 유입된 냉매가 스테이터(10)의 일측 및 타측으로 코어(11)의 측면을 따라 유동되며, 제 1 스테이터 고정링(150)을 통과하고, 코일(12)을 통과하여 냉매유출구(130)를 통해 유출되도록 형성된다.In addition, a plurality of first stator fixing rings 150 are provided at both ends of the stator 10 to support the stator 10 and allow the introduced refrigerant to pass through. A plurality of pieces are provided at the center of the 10 to support the stator 10, and the refrigerant passing through the coil 12 is guided to the refrigerant outlet 130 and formed to flow. The refrigerant introduced from 120 flows along the side of the core 11 to one side and the other side of the stator 10, passes through the first stator fixing ring 150, passes through the coil 12, and passes through the refrigerant outlet ( 130) is formed to flow out through.

상술한 바와 같이, 냉매유입구(120), 냉매유출구(130) 등이 형성될 경우, 복수 개의 냉매유입구(120)를 통해 냉매가 분배되어 유입될 수 있고, 유입된 각각의 냉매가, 제 2 스테이터 고정링(160)에 의해 공간적으로 분리된 각각의 스테이터(10)를 개별적으로 냉각시킬 수 있도록 형성된 각각의 냉매유로(140)로 이동될 수 있으므로, 단축된 냉매유로(140)를 따라 냉매가 이동하면서 코어(11), 코일(12) 등을 냉각시킬 수 있다.As described above, when the refrigerant inlet 120 and the refrigerant outlet 130 are formed, the refrigerant may be distributed and introduced through the plurality of refrigerant inlets 120, and each of the introduced refrigerants may flow into the second stator. Since each stator 10 spatially separated by the fixing ring 160 can be moved to each refrigerant passage 140 formed to individually cool, the refrigerant moves along the shortened refrigerant passage 140. while cooling the core 11, the coil 12, and the like.

상술한 바와 같은 냉매유로(140)가 형성될 경우, 각각의 스테이터(10)로 냉매가 개별적으로 유입되어 스테이터(10)를 냉각시키고 배출될 수 있으므로, 스테이터(10)가 분리되어 구비되더라도 전체의 스테이터(10)를 균형있게 냉각시킬 수 있다. When the refrigerant flow path 140 is formed as described above, since refrigerant can be individually introduced into each stator 10 to cool the stator 10 and be discharged, even if the stator 10 is provided separately, the entire The stator 10 can be cooled in a balanced manner.

한편, 모터하우징(110)에 밀폐 수용되는 냉매는 일정 온도 이상에서 기체로 기화되고 일정 온도 이하에서 액체로 액화되며, 모터하우징(110) 내부에 침지될 수 있도록 절연성, 비가연성, 비폭발성 등이 있는 물질이 사용될 수 있는데, 일반적으로 냉동기에 사용되는 냉매인 R-22, R-134a 등이 사용될 수 있고, 가연성, 폭발성 등이 있는 CO2 냉매 등은 사용될 수 없다.On the other hand, the refrigerant sealed in the motor housing 110 vaporizes into a gas above a certain temperature and liquefies into a liquid below a certain temperature, and has insulating properties, non-flammability, non-explosive properties, etc. refrigerants such as R-22 and R-134a, which are generally used in refrigerators, may be used, and CO2 refrigerants, such as flammable and explosive, cannot be used.

R-22는 프레온 냉매의 일종으로, 냉동 능력은 프레온 냉매 중 가장 우수하며, 소형 장치부터 대형 장치까지 폭넓게 사용될 수 있다. 특히, 왕복동식 에어컨 등에 주로 사용되고, 저온용 냉동장치에도 사용될 수 있다. 다만, 프레온 냉매는 오존층을 파괴하고 지구온난화에 영향을 미치며, 수분이 침투하면 금속에 대한 부식성이 있다.R-22 is a type of Freon refrigerant, and its refrigerating capacity is the best among Freon refrigerants, and can be widely used from small devices to large devices. In particular, it is mainly used in reciprocating air conditioners, etc., and can also be used in low-temperature refrigeration devices. However, Freon refrigerants destroy the ozone layer and affect global warming, and when moisture penetrates, they are corrosive to metals.

또한, 134a는 R-12 대체 냉매로 개발된 냉매로 무색투명의 비가연성의 성질이 있다. 주로 냉장고나 자동차 에어컨용으로 사용되고, 분자 중에 염소를 포함하고 있지 않아서 오존층 파괴지수는 없지만 지구 온난화 지수는 높다.In addition, 134a is a refrigerant developed as an alternative refrigerant for R-12 and has colorless, transparent, non-flammable properties. It is mainly used for refrigerators or car air conditioners, and does not contain chlorine in the molecule, so it has no ozone depletion potential, but has a high global warming potential.

사용되는 냉매는 1.증발력이 대기압보다 높고 상온에서 응축력이 낮고, 2. 증발잠열이 크며, 액체상태의 비열이 작고, 3. 화학적으로 안정하고 4. 열전도도가 높으며 5. 불활성으로 금속과 화학적인 반응이 없으며 6. 전기 저항성이 크며 절연성이 좋고 7. 인화성, 폭발성이 없으며, 8 오존층 붕괴와 지구 온난화에 영향을 주지 않거나 최소화할 수 있는 냉매를 사용할 수 있다.The refrigerants used are: 1. The evaporation power is higher than atmospheric pressure and the condensation power is low at room temperature, 2. The latent heat of vaporization is high, the specific heat in the liquid state is small, 3. Chemical stability 4. The thermal conductivity is high, 5. Inert and metal 6. It has high electrical resistance and good insulation. 7. It is non-flammable and non-explosive.

R-22, R-134a 등의 냉매의 특성상, 냉매가 액체에서 기체로 기화되면서 많은 열을 흡수할 수 있는데, 냉매유입구(120)로 유입된 냉매는 모터하우징(110) 내에서 스테이터(10) 등의 열을 흡수하고 냉매유출구(130)로 배출되면서 모터하우징(110) 내부의 발열부와 직접 또는 간접으로 접촉하여 열을 흡수하여 냉각시킬 수 있다.Due to the characteristics of refrigerants such as R-22 and R-134a, a lot of heat can be absorbed while the refrigerant is vaporized from a liquid to a gas. While absorbing the heat of the etc. and discharging it through the refrigerant outlet 130, it can directly or indirectly contact the heating part inside the motor housing 110 to absorb heat and cool it.

제 1 스테이터 고정링(150)은 스테이터(10)의 일측 단부에 구비되어 스테이터(10)를 지지하는 것으로, 냉매유입구(120)에서 유입된 냉매가 통과되도록 형성된다.The first stator fixing ring 150 is provided at one end of the stator 10 to support the stator 10, and is formed so that the refrigerant introduced from the refrigerant inlet 120 passes therethrough.

냉매유입구(120)를 통해 유입된 냉매가 코어(11)의 열을 흡수하고 코일(12) 측으로 유동될 수 있도록 제 1 스테이터 고정링(150)에는 개방된 형태의 홀이 형성되어 있어, 상기 홀을 통하여 냉매가 제 1 스테이터 고정링(150)을 통과할 수 있다. An open hole is formed in the first stator fixing ring 150 so that the refrigerant introduced through the refrigerant inlet 120 can absorb the heat of the core 11 and flow toward the coil 12. Through this, the refrigerant can pass through the first stator fixing ring 150.

또한, 제 1 스테이터 고정링(150)은 스테이터(10)가 냉매에 침지되어 모터하우징(110)에 결합될 수 있도록, 스테이터(10)의 일측 단부에 결합되어 스테이터(10)를 지지할 수 있다.In addition, the first stator fixing ring 150 is coupled to one end of the stator 10 to support the stator 10 so that the stator 10 can be immersed in the refrigerant and coupled to the motor housing 110. .

제 2 스테이터 고정링(160)은 스테이터(10)의 타측 단부에 구비되어 스테이터(10)를 지지하는 것으로, 코일(12)을 통과한 냉매가 냉매유출구(130)로 유동되도록 형성된다.The second stator fixing ring 160 is provided at the other end of the stator 10 to support the stator 10, and is formed so that the refrigerant passing through the coil 12 flows to the refrigerant outlet 130.

코일(12) 등을 통과하며 열을 흡수한 냉매가 제 2 스테이터 고정링(160)에 인접하여 형성된 냉매유입구(120)로 이동하지 않고, 냉매유출구(130)로 유출되도록 제 2 스테이터 고정링(160)은 폐쇄된 형태로 형성될 수 있다.The second stator fixing ring ( 160) may be formed in a closed form.

또한, 제 2 스테이터 고정링(160)은 스테이터(10)가 냉매에 침지되어 모터하우징(110)에 결합될 수 있도록, 스테이터(10)의 타측 단부에 결합되어 스테이터(10)를 지지할 수 있다.In addition, the second stator fixing ring 160 is coupled to the other end of the stator 10 to support the stator 10 so that the stator 10 can be immersed in the refrigerant and coupled to the motor housing 110. .

압력 조절구(미도시)는 모터하우징(110)의 내부 압력을 조절하기 위하여 적어도 하나로 구비되는 것으로, 모터하우징(110)의 외측면에 형성된다.At least one pressure regulator (not shown) is provided to adjust the internal pressure of the motor housing 110 and is formed on the outer surface of the motor housing 110 .

냉매유로(140)가 형성될 경우, 스테이터(10)로 냉매가 개별적으로 유입되어 냉매유로(140)를 따라 냉매가 유동하며 스테이터(10)를 냉각시키고 배출될 수 있는데, 이러한 과정 중, 내부의 스테이터(10)에서 발생된 열에 의하여 기체 상태로 상변화된 냉매에 의하여 모터하우징(110) 내부 압력이 급격하게 상승될 수 있다.When the refrigerant passage 140 is formed, the refrigerant individually flows into the stator 10, the refrigerant flows along the refrigerant passage 140, cools the stator 10, and can be discharged. During this process, the internal The internal pressure of the motor housing 110 may be rapidly increased by the refrigerant phase-changed to a gaseous state by heat generated in the stator 10 .

압력 조절구(미도시)가 모터하우징(110)의 외측면에 솔레노이드 밸브 등의 형태로 구비됨으로써, 모터하우징(110)의 내부 압력이 급격하게 상승하여 일정 압력 이상에 도달할 경우, 압력 조절구(미도시)가 개방되고, 일정 압력 이하로 회귀될 경우, 압력 조절구(미도시)가 폐쇄됨으로써, 모터하우징(110) 내부 압력의 급격한 상승을 방지하고 내부 압력을 일정하게 유지시킬 수 있다. When the pressure regulator (not shown) is provided in the form of a solenoid valve on the outer surface of the motor housing 110, the internal pressure of the motor housing 110 rises rapidly and reaches a certain pressure or higher, the pressure regulator (not shown) is opened, and when the pressure returns below a certain pressure, the pressure regulator (not shown) is closed, thereby preventing a rapid increase in internal pressure of the motor housing 110 and maintaining the internal pressure constant.

따라서, 본 발명의 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터에 따르면, 로터의 축 방향으로 스테이터와 로터 사이의 공극(Air gap)에 복수의 에어포일 저널 베어링의 장착을 통하여 로터가 에어포일 저널 베어링샤프트 역할을 동시에 수행하게 함으로 에어포일 저널 베어링의 냉각을 통하여 에어포일 저널 베어링의 강성이 향상되고 별도의 로터와 베어링을 고정하는 베어링하우징 및 베어링샤프트가 불필요하여 모터의 제조공정 및 제조단가를 대폭 절감하는 효과가 있다.Therefore, according to the turbo motor in which a plurality of airfoil journal bearings are coupled to the air gap between the stator and the rotor of the present invention, a plurality of airfoil journal bearings are mounted in the air gap between the stator and the rotor in the axial direction of the rotor. Through this, the rotor simultaneously serves as an airfoil journal bearing shaft, so the stiffness of the airfoil journal bearing is improved through cooling of the airfoil journal bearing, and a separate bearing housing and bearing shaft that fix the rotor and bearing are unnecessary, so the motor It has the effect of significantly reducing the manufacturing process and manufacturing cost.

또한, 모터의 냉각을 위하여 장착되는 모터냉각용 팬이 불필요함으로 모터 냉각용 공기의 유로의 형성에 따라 팬 쉬라우드(shroud), 팬 덕트(fan duct) 등의 부품이 불필요하여 모터의 제조공정 및 제조단가를 대폭 절감하는 효과가 있다.In addition, since a motor cooling fan installed for cooling the motor is unnecessary, parts such as a fan shroud and a fan duct are unnecessary according to the formation of an air flow path for motor cooling, thereby improving the motor manufacturing process and It has the effect of significantly reducing the manufacturing cost.

또한, 냉매가 밀폐 수용되는 모터하우징에 스테이터가 침지되어 결합됨으로써, 스테이터의 냉각을 통하여 스테이터와 로터의 공극에 장착되는 에어포일 저널 베어링의 냉각을 동시에 가능하고, 스테이터를 냉각시키는 스테이터의 밀폐 냉각을 통해 고효율 냉각이 가능하며, 스테이터 코어의 외측 면을 유동하고, 코일의 내부 등을 통과할 수 있는 냉매유로를 구비함으로써, 냉매가 스테이터를 접촉하면서 직접적으로 냉각시킬 수 있는 스테이터의 밀폐 냉각을 통해 고효율 냉각을 달성함으로 복수의 에어포일 저널 베어링을 스테이터와 로터 사이의 공극에 장착되어 에어포일 저널 베어링의 수명을 연장하는 효과가 있다.In addition, since the stator is immersed and coupled to the motor housing in which the refrigerant is sealed, it is possible to simultaneously cool the airfoil journal bearings mounted in the air gap between the stator and the rotor through cooling of the stator, and to achieve hermetic cooling of the stator that cools the stator. High efficiency cooling is possible through airtight cooling of the stator, in which the refrigerant can directly cool while contacting the stator by providing a refrigerant flow path that can flow on the outer surface of the stator core and pass through the inside of the coil. By achieving cooling, a plurality of airfoil journal bearings are mounted in the air gap between the stator and the rotor, thereby extending the life of the airfoil journal bearings.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원서 제출시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Since the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical ideas of the present invention, various equivalents that can replace them at the time of filing of the present application It should be understood that there may be water and variations.

10 : 스테이터 11 : 코어
12 : 코일 20 : 로터
30 : 에어포일 저널 베어링 31 : 탑포일
32 : 범프포일 33 : 보빈
40 : 결합홈 41 : 결합핀
42 : 결합캡 110 : 모터하우징
120 : 냉매유입구 130 : 냉매유출구
140 : 냉매유로 150 : 제 1 스테이터 고정링
160 : 제 2 스테이터 고정링 170 : 스테이터 밀폐캡10: stator 11: core
12: coil 20: rotor
30: airfoil journal bearing 31: top foil
32: bump foil 33: bobbin
40: coupling groove 41: coupling pin
42: coupling cap 110: motor housing
120: refrigerant inlet 130: refrigerant outlet
140: refrigerant flow path 150: first stator fixing ring
160: second stator fixing ring 170: stator sealing cap

Claims (5)

전원을 공급받아 자기장을 발생시키는 스테이터;
상기 스테이터의 내부 길이방향으로 삽입되며, 내부에 2극의 고정자석이 매립되어 상기 스테이터의 자기장에 따라 회전운동하는 로터;
상기 스테이터와 상기 로터 사이의 공극에 복수로 구비되는 에어포일 저널 베어링;
상기 스테이터의 외주면에 구비되고, 내부에 냉매가 밀폐 수용되며, 상기 스테이터가 상기 냉매에 침지되어 결합되는 모터하우징;
상기 모터하우징의 외측면을 관통하여 형성되며, 상기 모터하우징으로 냉매가 유입되는 냉매유입구;
상기 모터하우징의 외측면을 관통하여 형성되며, 상기 모터하우징으로부터 냉매가 유출되는 냉매유출구;
상기 모터하우징 내부에 구비되어, 상기 냉매가 유동하면서 상기 스테이터가 냉각되도록 형성되는 냉매유로;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터.
a stator that receives power and generates a magnetic field;
a rotor inserted into the stator in the longitudinal direction and having a two-pole fixed magnet embedded therein to rotate according to the magnetic field of the stator;
a plurality of airfoil journal bearings provided in the air gap between the stator and the rotor;
a motor housing provided on an outer circumferential surface of the stator, in which a refrigerant is hermetically accommodated, and in which the stator is immersed in and coupled to the refrigerant;
a refrigerant inlet formed through an outer surface of the motor housing and through which refrigerant flows into the motor housing;
a refrigerant outlet formed through an outer surface of the motor housing and through which refrigerant flows out from the motor housing;
a refrigerant passage provided inside the motor housing and configured to cool the stator while the refrigerant flows;
A turbo motor in which a plurality of airfoil journal bearings are coupled to an air gap between the stator and the rotor, characterized in that it comprises a.
 청구항 1에 있어서,
복수의 상기 에어포일 저널 베어링의 외주면 길이방향에 형성되는 결합홈;
상기 결합홈에 결합되어 복수의 상기 에어포일 저널 베어링을 정렬시키되, 상기 에어포일 저널 베어링의 끝단보다 더 돌출되도록 구비되는 결합핀;
상기 모터하우징의 끝단부와 상기 로터의 끝단부를 감싸며 결합되고, 상기 결합핀의 끝단을 수용하고 고정하는 결합캡;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터.
The method of claim 1,
coupling grooves formed in the longitudinal direction of outer circumferential surfaces of the plurality of airfoil journal bearings;
a coupling pin coupled to the coupling groove to align the plurality of airfoil journal bearings and protruding more than an end of the airfoil journal bearing;
a coupling cap that surrounds and is coupled to an end portion of the motor housing and an end portion of the rotor, and accommodates and fixes the end portion of the coupling pin;
A turbo motor in which a plurality of airfoil journal bearings are coupled to an air gap between the stator and the rotor, characterized in that it comprises a.
 청구항 1에 있어서,
상기 냉매유입구는 복수로 형성되어, 상기 냉매가 상기 스테이터에 분리되어 유입되도록 구비되고,
상기 냉매유출구는 상기 냉매유입구의 사이에 적어도 하나로 형성되어, 분리되어 유입된 상기 냉매가 합체되어 상기 모터하우징의 외측으로 유출되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터.
The method of claim 1,
The refrigerant inlet is formed in plurality and is provided so that the refrigerant is separately introduced into the stator,
At least one refrigerant outlet is formed between the refrigerant inlets, and a plurality of airfoil journals in the air gap between the stator and the rotor, characterized in that the separated and introduced refrigerant is combined and provided to flow out to the outside of the motor housing. Turbo motor with bearings.
 청구항 1에 있어서,
상기 스테이터의 일측 단부에 구비되어 상기 스테이터를 지지하며, 상기 냉매유입구에서 유입된 상기 냉매가 통과되도록 형성되는 제 1 스테이터 고정링;
상기 스테이터의 타측 단부에 구비되어 상기 스테이터를 지지하며, 상기 스테이터에 구비된 코일을 통과한 상기 냉매가 상기 냉매유출구로 유동되도록 형성되는 제 2 스테이터 고정링;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터.
The method of claim 1,
a first stator fixing ring provided at one end of the stator to support the stator and passing the refrigerant introduced from the refrigerant inlet;
a second stator fixing ring provided at the other end of the stator to support the stator and configured to allow the refrigerant passing through the coil provided in the stator to flow to the refrigerant outlet;
A turbo motor in which a plurality of airfoil journal bearings are coupled to an air gap between the stator and the rotor, characterized in that it comprises a.
 청구항 4에 있어서,
상기 냉매유로는,
상기 냉매유입구로 부터 유입되는 상기 냉매가 상기 스테이터에 구비되는 코어의 측면과, 상기 코어의 유격을 따라 유동되며, 상기 제 1 스테이터 고정링으로 구획된 모터의 단부를 통과하여 상기 제 2 스테이터 고정링의 중앙에 형성되는 냉매흐름구멍을 통과 후 상기 냉매유출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 스테이터와 로터 사이의 공극에 복수의 에어포일 저널 베어링이 결합되는 터보 모터.
The method of claim 4,
In the refrigerant flow,
The refrigerant introduced from the refrigerant inlet flows along the side surface of the core provided in the stator and along the clearance of the core, passes through the end of the motor partitioned by the first stator fixing ring, and passes through the second stator fixing ring. A plurality of airfoil journal bearings are coupled to the air gap between the stator and the rotor, characterized in that the refrigerant is discharged through the refrigerant outlet after passing through the refrigerant flow hole formed in the center of the turbo motor.
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