WO2022065752A1 - 공기 압축기 - Google Patents

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WO2022065752A1
WO2022065752A1 PCT/KR2021/012189 KR2021012189W WO2022065752A1 WO 2022065752 A1 WO2022065752 A1 WO 2022065752A1 KR 2021012189 W KR2021012189 W KR 2021012189W WO 2022065752 A1 WO2022065752 A1 WO 2022065752A1
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bus bar
assembly
disposed
air compressor
motor unit
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PCT/KR2021/012189
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최규성
김현칠
박건웅
박민규
박치용
성열우
양현섭
이종성
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한온시스템 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to an air compressor, and more particularly, to an air compressor equipped with a control board for controlling and driving a motor.
  • a fuel cell vehicle refers to a vehicle in which hydrogen and oxygen are supplied to a humidifier, and electric energy generated through an electrochemical reaction, which is a reverse reaction of electrolysis of water, is supplied as a driving force of the vehicle. This is disclosed.
  • passenger fuel cell vehicles are equipped with a fuel cell stack of 80 kW class, and when the fuel cell stack is operated under a pressurized condition, the air supplied to the fuel cell stack is supplied at a high pressure of 1.2 to 3.0 bar.
  • An air compressor having a rotation speed of 5,000 to 100,000 rpm should be used.
  • a fuel cell vehicle typically includes a fuel cell stack for generating electricity, a humidifier for humidifying fuel and air to the fuel cell stack, a fuel supply unit for supplying hydrogen to the humidifier, and air for supplying air containing oxygen to the humidifier. It is composed of a supply unit and a cooling module for cooling the fuel cell stack.
  • the air supply unit consists of an air cleaner that filters foreign substances contained in the air, an air compressor that compresses and supplies the air filtered by the air cleaner, and a control box that controls the air compressor.
  • the above-described air compressor compresses air sucked in from the outside using an impeller and then sends it out to the fuel cell stack through an exhaust port. At this time, the impeller and the shaft constituting the compression unit are driven by the rotational force of the motor.
  • the motor of this air compressor is powered through an inverter, and its operation is controlled.
  • the inverter includes a printed circuit board (PCB) on which electric devices such as transistors, capacitors, inductors, and the like, fixed resistors, diodes, and drivers are mounted.
  • PCB printed circuit board
  • the conventional air compressor has a problem in that space utilization is poor when the motor and the inverter are integrally disposed, and thus the volume of the air compressor is increased.
  • the number of parts and the number of assembling processes increase in the process of installing the noise filter unit to remove the noise of electric power from the outside, and thus there is a problem in that the manufacturing cost is increased.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent No. 0962903 (registered on June 1, 2010).
  • An object of the present invention is to provide an air compressor that has been devised to solve the above-described problems in the present invention, increases the space utilization between the motor and the filtering unit that removes noise of electric power provided to the motor, and simplifies the assembly process of the filtering unit There is this.
  • An air compressor includes a housing; a rotating shaft extending in the longitudinal direction inside the housing; a compression unit disposed in front of the rotating shaft and rotating by the rotating shaft to compress and discharge the inflow air; a motor unit for rotating the rotating shaft; a control board for controlling the motor unit; a filter unit that supplies external power to the control board and filters noise of the power; and a bus bar assembly that transmits power from the control board to the motor unit.
  • the filter unit may be disposed radially outside the motor unit.
  • the bus bar assembly may include a plurality of bus bars electrically connected to the motor unit; and a bus bar fixing member for fixing the plurality of bus bars to the housing in an insulated state.
  • the plurality of bus bars may extend radially outward from the motor unit, and an end of each of the plurality of bus bars may be bent in at least two directions.
  • Ends of each of the plurality of bus bars may be exposed from the bus bar fixing member while being spaced apart from each other.
  • the filter unit includes a transistor connected to the control board; a capacitor assembly connected to one side of the transistor; and a current sensor assembly connected to the other side of the transistor, wherein the capacitor assembly and the current sensor assembly may be disposed on both sides with respect to the bus bar assembly.
  • the plurality of bus bars includes a U-phase bus bar having an end bent toward the capacitor assembly, and V-phase and W-phase bus bars having ends bent toward the current sensor assembly, wherein the U-phase bus bar includes the The capacitor assembly may be electrically connected, and the V-phase and W-phase bus bars may be electrically connected to the current sensor assembly.
  • the capacitor assembly may include a case; a capacitor module embedded in the case; It may include a power transmission bus bar formed integrally with the case and connected to the U-phase bus bar.
  • the power transmission bus bar may be formed integrally with the case by insert injection.
  • the power transmission bus bar may be assembled to the case.
  • the housing may include a filter unit accommodating unit in which the filter unit is accommodated.
  • the filter unit accommodating unit may include at least one mounting surface on which the filter unit is mounted, and at least one slimming groove for disposing the filter unit may be formed on the mounting surface.
  • a plurality of fastening areas to which the capacitor assembly, the current sensor assembly, and the bus bar assembly are fastened may be disposed on the mounting surface, and the plurality of fastening areas may all be positioned on the same plane.
  • the air compressor further includes a plurality of cooling passages disposed between the motor unit and the filter unit, wherein the plurality of cooling passages are spaced apart from each other in a circumferential direction of the motor unit to surround at least one side of the motor unit. .
  • the bus bar assembly may be disposed to pass between the plurality of cooling passages spaced apart from each other.
  • the air compressor may further include a connector for applying a high voltage DC current to the filter unit and transmitting a signal sensed by the filter unit to the control board.
  • the connector part includes a first connector electrically connecting the control board and the current sensor assembly; and a second connector electrically connecting an external power source and the capacitor assembly to apply a high voltage DC current to the capacitor assembly.
  • the first connector may include an interlock wire electrically connected to the second connector to determine whether the capacitor assembly is connected to the second connector.
  • the transistor may be an insulated gate bipolar transistor (IGBT).
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • a cooling cover that is disposed to cover at least one surface of the transistor and absorbs heat of the transistor may be included.
  • the cooling cover may include the connector part fixing part for fixing one side of the connector part.
  • the housing may include a second accommodating part in which the control board is disposed, and the first accommodating part and the second accommodating part may be disposed perpendicular to each other.
  • the air compressor according to the present invention increases the space utilization of the filter unit and reduces the number of constituent parts constituting the filter unit, thereby improving assembling property, reducing manufacturing cost, and minimizing the size of the air compressor itself.
  • each end of the bus bar to which the three-phase current is applied is implemented in a bidirectionally branched structure, thereby securing sufficient assembly space for the filter unit and the bus bar, thereby increasing the assembly convenience of the air compressor.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an air compressor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 2 and 3 are plan views of an air compressor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 4 is a plan view of a housing included in the air compressor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view of an air compressor according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6 and 7 are perspective views illustrating a first example of a capacitor assembly included in an air compressor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view illustrating a second example of a capacitor assembly included in an air compressor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view showing a connector part and a cooling cover installed in the air compressor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating the connector unit shown in FIG. 9 .
  • FIG. 11 is a perspective view showing the cooling cover shown in FIG.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a second example of the cooling cover.
  • the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as “at least one (or more than one) of A and (and) B, C”, it is combined with A, B, and C It may include one or more of all possible combinations.
  • a component when it is described that a component is 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also with the component It may also include a case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the other elements.
  • the top (above) or bottom (below) is one as well as when two components are in direct contact with each other. Also includes a case in which another component as described above is formed or disposed between two components.
  • the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one component may be included.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an air compressor according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 2 and 3 are plan views of the air compressor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is an air compressor according to an embodiment of the present invention. It is a plan view of the housing included in the .
  • the air compressor includes a housing 100 , a compression unit 200 , a motor unit 300 , a control board 400 , a filter unit 500 , and a bus bar assembly 600 . can do.
  • the housing 100 forms an exterior, and a rotating shaft 110 , a compression unit 200 , and a motor unit 300 are disposed therein.
  • the compression part 200 is disposed in front of the inside of the housing 100 .
  • the front refers to a direction toward the compression unit 200 with respect to the motor unit 300
  • the rear refers to a direction opposite to the front.
  • the motor unit 300 serves to rotationally drive the rotation shaft 110 to provide a driving force to the compression unit 200 .
  • the motor unit 300 includes a rotor 310 and a stator 320 .
  • the stator 320 includes a driving coil, and the driving coil generates electromagnetic force when power is supplied from the outside. Accordingly, the rotor 310 may rotate by electromagnetic interaction between the rotor 310 and the stator 320 . Meanwhile, one side of the rotor 310 is connected to the compression unit 200 to drive the compression unit 200 .
  • the driving coil is preferably operated by receiving three-phase AC power.
  • the control board 400 is equipped with circuits and elements for controlling the motor unit 300 .
  • the control board 400 may be a printed circuit board (PCB) board.
  • the housing 100 may include a second receiving part 420 in which the control board 400 is disposed.
  • the control board 400 may be disposed in the second accommodating part 420 located at the rear side of the rotating shaft 110 and the motor unit 300 , and may be spaced apart from the rear end of the rotating shaft 110 .
  • the control board 400 may be formed in the shape of a substrate, and may be disposed so that the thickness direction is toward the axial direction of the rotation shaft 110 .
  • the filter unit 500 receives external power and supplies it to the control board 400 , but in a state in which noise of the power is removed.
  • the filter unit 500 may be disposed radially outside the motor unit 300 .
  • the bus bar assembly 600 transmits power from the control board 400 to the motor unit 300 .
  • the power may be transmitted to the motor unit 300 through the bus bar assembly 600 through the filter unit 500 .
  • the bus bar assembly 600 may transmit the three-phase AC voltage converted by the filter unit 500 to the motor unit 300 .
  • the housing 100 includes a first accommodating part 120 in which the filter part 500 is accommodated on one side.
  • the first accommodating part 120 may be disposed radially outside the motor part 300 .
  • the housing 100 may be disposed in the first accommodating part 120 and include at least one mounting surface 121 on which the filter part 500 is mounted.
  • the filter unit 500 is preferably mounted on one mounting surface 121 .
  • first accommodating part 120 and the second accommodating part 420 may be disposed perpendicular to each other.
  • the first accommodating part 120 and the second accommodating part 420 are disposed orthogonally to minimize interference between the accommodating parts, and it is possible to improve packaging properties through efficient space utilization.
  • At least one slimming groove 121G may be formed on the mounting surface 121 .
  • at least one of the capacitor assembly 520 and the current sensor assembly 530 may be disposed in the slimming groove portion 121G.
  • a through hole 120H through which the bus bar assembly 600 passes may be formed in the mounting surface 121 .
  • one end of the bus bar assembly 600 may be electrically connected to the motor unit 300 and the other end thereof may be electrically connected to the filter unit 500 based on the through hole 120H.
  • the size of the air compressor can be reduced.
  • the filter unit 500 may include a transistor 510 , a capacitor assembly 520 , and a current sensor assembly 530 .
  • the transistor 510 converts a DC voltage into a driving voltage of the motor unit 300 through switching driving.
  • the transistor 510 is disposed on the rear side of the first accommodating part 120 and is connected to the control board 400 .
  • the transistor 510 may be an insulated gate bipolar transistor (IGBT).
  • the transistor 510 includes six IGBTs, a first phase (Phase U) high-side (High) switching element, a first phase (Phase U) low-side (Low) switching element, a second phase (Phase V) upper side ( High) switching element, second phase (Phase V) lower side (Low) switching element, third phase (Phase W) high side (High) switching element, third phase (Phase W) low side (Low) switching element there is.
  • the transistor 510 is connected to the capacitor assembly 520 and the current sensor assembly 530 .
  • the capacitor assembly 520 is electrically connected to an external power source to receive and store a high voltage DC current. Also, the capacitor assembly 520 is electrically connected to the transistor 510 and the bus bar assembly 600 .
  • the current sensor assembly 530 detects a current transmitted to the motor unit 300 .
  • the current sensor assembly 530 is electrically connected to the transistor 510 and the bus bar assembly 600 .
  • the bus bar assembly 600 and the transistor 510 may be disposed with the capacitor assembly 520 and the current sensor assembly 530 interposed therebetween.
  • the transistor 510 , the capacitor assembly 520 , and the current sensor assembly 530 may be coupled to the mounting surface 121 .
  • a plurality of fastening regions 120A for fastening the transistor 510 , the capacitor assembly 520 , and the current sensor assembly 530 may be disposed on the mounting surface 121 .
  • fastening holes for bolting may be formed in the plurality of fastening regions 120A.
  • the plurality of fastening regions 120A may be located on the same plane. Accordingly, in the process of fastening the transistor 510 , the capacitor assembly 520 , and the current sensor assembly 530 to the mounting surface 121 , it is possible to easily manage dimensions and shorten the working time.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view of an air compressor according to an embodiment of the present invention.
  • the bus bar assembly 600 may include a bus bar 610 and a bus bar fixing member 620 .
  • the bus bar 610 is electrically connected to the motor unit 300 . At this time, the bus bar 610 supplies the AC voltage converted by the transistor 510 to the motor unit 300 .
  • the bus bar 610 may be plural.
  • the plurality of bus bars 610 include a U-phase bus bar 611 transmitting AC power of a first phase (Phase U) and a V-phase bus bar 612 transmitting AC power of a second phase (Phase V). ) and a W-phase bus bar 613 that transmits AC power of the third phase (Phase W).
  • the plurality of bus bars 610 may extend radially outward from the motor unit 300 .
  • the bus bar 610 may pass through the through hole 120H and be bent in at least two directions.
  • the U-phase bus bar 611 is bent toward the capacitor assembly 520 side, and the remainder of the V-phase and W-phase bus bars 612 and 613 is bent toward the current sensor assembly 530 side.
  • each of the U-phase, V-phase, and W-phase bus bars 611 , 612 , and 613 may be exposed from the bus bar fixing member 620 while being spaced apart from each other.
  • at least one end of the plurality of bus bars 610 may be connected to the capacitor assembly 520 , and the rest of the plurality of bus bars 610 may be connected to the current sensor assembly 530 .
  • the end of the bus bar 610 is bidirectionally arranged so that an assembly space can be secured between the bus bar 610 and the capacitor assembly 520 and the current sensor assembly 530 . and assembly convenience can be improved.
  • the bus bar fixing member 620 fixes the bus bar 610 to the housing 100 in an insulated state to the plurality of bus bars 610 .
  • the bus bar fixing member 620 may include a grommet 621 and a guide member 622 .
  • the grommet 621 is disposed in the through hole 120H to fix the plurality of bus bars 610 passing through the through hole 120H.
  • the grommet 621 may have elasticity and may be made of an insulating material.
  • the grommet 621 may be a rubber material.
  • the guide member 622 fixes at least a portion of the plurality of bus bars 610 on the mounting surface 121 .
  • the guide member 622 may guide the respective ends of the plurality of bus bars 610 to the capacitor assembly 520 or the current sensor assembly 530 .
  • the guide member 622 may be made of an insulating material.
  • the guide member 622 may be a plastic material.
  • the air compressor according to the present invention includes a plurality of cooling passages 700 for cooling the motor unit 300 .
  • the plurality of cooling passages 700 may be embedded in the housing 100 and disposed between the motor unit 300 and the filter unit 500 . At this time, the plurality of cooling passages 700 are spaced apart from each other in the circumferential direction of the motor unit 300 to surround at least one side of the motor unit 300 , and can absorb heat generated by the motor unit 300 . there is.
  • the bus bar assembly 600 may be disposed to pass between the plurality of cooling passages 700 spaced apart from each other.
  • the plurality of cooling passages 700 may also absorb heat generated from the bus bar 610 to prevent overheating of the bus bar 610 .
  • FIGS. 6 and 7 are perspective views illustrating a first example of a capacitor assembly included in an air compressor according to an embodiment of the present invention.
  • the capacitor assembly 520 may include a case 521 , a capacitor module (not shown), a power transmission bus bar 522C, and a plurality of connection terminals 522 .
  • the case 521 forms a space therein, and the capacitor module (not shown) is embedded therein.
  • the case 521 may be made of an insulating material.
  • the case 521 may be made of a plastic material.
  • the capacitor module (not shown) may be a multilayer ceramic capacitor or a film capacitor.
  • the power transmission bus bar 522C is electrically connected to the bus bar assembly 600 .
  • the power transmission bus bar 522C may be integrally formed with the case 521 .
  • the power transmission bus bar 522C and the case 521 may be integrally formed by insert injection, but is not limited thereto.
  • the plurality of connection terminals 522 are input terminals 522P1 and 522N1 connected to a connector part 800 to be described later, output terminals 522P2 and 522N2 connected to the transistor 510, and a ground to the housing 100. Ground) may include a ground terminal 522G to which it is connected. In this case, the plurality of connection terminals 522 may be integrally formed with the case 521 .
  • the capacitor assembly 520 integrally forms the power transmission bus bar 522C in the case 521 to secure the insulation of the power transmission bus bar 522C, reduce the number of components, and improve assembly. can be raised
  • FIG. 8 is a perspective view illustrating a second example of a capacitor assembly included in an air compressor according to an embodiment of the present invention.
  • the capacitor assembly 540 may include a case 541 , a capacitor module (not shown), a power transmission bus bar 542C, and a plurality of connection terminals 542 .
  • the case 541 supports the capacitor module (not shown), the power transmission bus bar 542C, and the plurality of connection terminals 542 .
  • the power transmission bus bar 542C may be assembled to the case 541 .
  • the power transmission bus bar 542C and the case 541 may be provided separately and may be detachably coupled.
  • FIG. 9 is a plan view showing the connector part and the cooling cover installed in the air compressor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a perspective view showing the connector part shown in FIG. 9
  • FIG. 11 is the cooling cover shown in FIG. It is a perspective view.
  • the air compressor applies external power to the filter unit 500 and transmits a signal detected by the filter unit 500 to the control board 400 . It may further include a connector unit 800 for transmitting.
  • the connector part 800 includes a first connector 810 , a second connector 820 , and a fixing clip 830 .
  • the first connector 810 electrically connects the control board 400 and the current sensor assembly 530 .
  • a portion of the first connector 810 is connected to the second connector 820 , so that it can be checked whether the second connector 820 and the capacitor assembly 520 are connected.
  • the first connector 810 may include a first terminal 811 , a second terminal 812 , a first wire 813 , and an interlock wire 814 .
  • the first terminal 811 is connected to the current sensor assembly 530 , and the second terminal 812 is spaced apart from the first terminal 811 to be connected to the control board 400 .
  • the first wire 813 may be provided in six pieces to be electrically connected to the first terminal 811 and the second terminal 812 .
  • the plurality of first wires 813 may be bundled by a band (B).
  • the plurality of first wires 813 may be disposed to pass through an upper side of the transistor 510 .
  • a fixing clip 830 is installed on the upper side of the transistor 510 to fix the movement of the plurality of first wires 813 .
  • the interlock wire 814 may be electrically connected to the second terminal 812 and the second connector 820 .
  • the interlock wire 814 may be connected to an interlock pin (not shown) to be described later.
  • the second connector 820 electrically connects an external power source and the capacitor assembly 520 to apply a high voltage DC current to the capacitor assembly 520 .
  • the second connector 820 may include a shield member 821 , a second cable 822 , high voltage electrodes 823N1 and 823P1 , and an interlock pin (not shown).
  • the shield member 821 may be mounted on one side of the housing 100 .
  • the shield member 821 may be made of an insulating material.
  • the shield member 821 may be coupled to the second cable 822 to fix the second cable 822 to the housing 100 .
  • the second cable 822 may extend from the shield member 821 toward the capacitor assembly 520 . In this case, two second cables 822 may be provided.
  • High voltage electrodes 823N1 and 823P1 may be provided at the ends of the two second cables 822 , respectively. In this case, the high voltage electrodes 823N1 and 823P1 may be connected to the input terminals 522P1 and 522N1 of the capacitor assembly 520 .
  • the interlock pin (not shown) may be embedded in the shield member 821 .
  • the interlock pin (not shown) may be connected to the interlock cable.
  • the air compressor may further include a cooling cover 900 for cooling the transistor 510 .
  • the cooling cover 900 is fixedly installed on the mounting surface 121 while covering at least one surface of the transistor 510 .
  • the cooling cover 900 may include a body 910 and a plurality of fixing parts 920 .
  • the body 910 may be disposed on the upper side of the transistor 510 to cover at least a portion of an upper surface and a side surface of the transistor 510 . In this case, the body 910 may absorb heat generated by the transistor 510 to prevent overheating of the transistor 510 .
  • the body 910 may include at least one of aluminum, a synthetic resin material, and steel.
  • the plurality of fixing parts 920 may extend from an edge of the body 910 .
  • the plurality of fixing parts 920 may be integrally formed with the body 910 and made of the same material as the body 910 .
  • the plurality of fixing parts 920 may be coupled to the mounting surface 121 by a fastening bolt, but is not limited thereto.
  • FIG 12 is a view showing a second example of the cooling cover (1000).
  • the cooling cover 1000 may include a body 1010 , a plurality of fixing parts 1020 , and a connector part fixing part 1030 .
  • the body 1010 may be disposed on the upper side of the transistor 510 to cover at least a portion of an upper surface and a side surface of the transistor 510 .
  • the body 1010 may absorb heat generated by the transistor 510 to prevent overheating of the transistor 510 .
  • the body 1010 may include at least one of aluminum, a synthetic resin material, and steel.
  • the plurality of fixing parts 1020 may extend from an edge of the body 1010 .
  • the plurality of fixing parts 1020 may be integrally formed with the body 1010 and made of the same material as the body 1010 .
  • the plurality of fixing parts 1020 may be coupled to the mounting surface 121 by a fastening bolt, but is not limited thereto.
  • the connector part fixing part 1030 may be disposed on the upper surface of the body 1010 .
  • the connector part fixing part 1030 may fix the connector part 800 passing through the upper side of the cooling cover 100 ).
  • the connector part fixing part 1030 may protrude upward from the upper surface of the body 1010 , and a fixing hole 1031 for inserting the fixing clip 830 may be formed. At this time, the end of the fixing clip 830 may be inserted into the fixing hole 1031 to be fixed in motion.
  • the air compressor according to the embodiment of the present invention as described above increases the space utilization of the filter unit and reduces the number of constituent parts constituting the filter unit, thereby improving assembling property, reducing cost, and minimizing its own size. .

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Abstract

본 발명은 필터부의 공간 활용도를 높이고, 필터부를 구성하는 구성 부품의 개수를 줄임으로써, 조립성을 개선하고 제조 원가를 절감하며, 공기 압축기의 자체 사이즈를 최소화한 공기 압축기에 관한 것으로서, 상기 공기 압축기는 하우징; 상기 하우징 내부에 길이 방향으로 연장되는 회전축; 상기 회전축 전방에 배치되고, 상기 회전축에 의해 회전하여 유입 공기를 압축하여 토출하는 압축부; 상기 회전축을 회전시키는 모터부; 상기 모터부를 제어하는 제어기판; 상기 제어기판에 외부 전력을 공급하되, 상기 전력의 노이즈를 필터링 하는 필터부; 및 상기 제어기판의 전력을 상기 모터부에 전달하는 버스바 어셈블리를 포함한다.

Description

공기 압축기
본 발명은 공기 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터를 제어 구동하기 위한 제어기판이 구비된 공기 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지 차량은 수소와 산소가 가습기에 공급되어 물의 전기분해 역반응인 전기화학 반응을 통해 생성되는 전기 에너지를 차량의 구동력으로 공급하는 차량을 말하며, 한국특허등록 제0962903호에 일반적인 연료전지 차량이 개시되어 있다.
통상적으로 승용연료전지 자동차는 80㎾ 급의 연료전지스택을 탑재하고 있는데, 연료전지스택의 운전을 가압조건에서 할 경우 연료전지스택에 공급되는 공기는 1.2∼3.0 bar의 고압으로 공급되기 때문에 이를 위해서 5천 내지 10만 rpm의 회전수를 갖는 공기압축기를 사용하여야 한다.
연료전지 차량은 통상적으로 전기를 생산하는 연료전지 스택과, 연료전지 스택에 연료와 공기를 가습하여 공급하는 가습기와, 가습기에 수소를 공급하는 연료공급부와, 가습기에 산소를 포함한 공기를 공급하는 공기공급부와, 연료전지 스택을 냉각하기 위한 냉각 모듈 등으로 구성된다.
공기공급부는 공기 중에 포함된 이물질을 여과하는 에어클리너와, 에어클리너에서 여과된 공기를 압축해 공급하는 공기 압축기, 공기 압축기를 제어하는 컨트롤 박스로 구성된다.
전술한 공기 압축기는 외부로부터 흡입한 공기를 임펠러를 이용하여 압축한 후 배기구를 통해 연료전지스택으로 송출한다. 이때, 압축부를 구성하는 임펠러 및 샤프트는 모터의 회전력에 의해 구동된다.
이러한 공기 압축기의 모터는 인버터를 통하여 전력이 공급되며, 작동이 제어된다. 인버터는 트랜지스터, 커패시터, 인덕터 등과, 고정저항, 다이오드, 드라이버 등의 전기소자가 실장된 인쇄회로기판(PCB)를 포함한다.
그러나, 종래와 같은 공기 압축기는, 모터와 인버터의 일체로 배치함에 있어서 공간 활용성이 떨어지며, 이로 인해 공기 압축기의 부피가 커지는 문제가 있다. 그리고, 외부로부터 전력의 노이즈를 제거 노이즈 필터부를 설치하는 과정에서 부품 수와 조립 공정 수가 증가하여, 제조 비용이 증대되는 문제가 있다.
선행기술문헌 (특허문헌 1) 대한민국 등록특허 제0962903호(2010.06.01. 등록).
본 발명에 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 모터와 모터에 제공되는 전력의 노이즈를 제거하는 필터링부 사이의 공간 활용도를 높이고, 필터링부의 조립 공정을 간소화한 공기 압축기를 제공하는 것에 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 공기 압축기는 하우징; 상기 하우징 내부에 길이 방향으로 연장되는 회전축; 상기 회전축 전방에 배치되고, 상기 회전축에 의해 회전하여 유입 공기를 압축하여 토출하는 압축부; 상기 회전축을 회전시키는 모터부; 상기 모터부를 제어하는 제어기판; 상기 제어기판에 외부 전력을 공급하되, 상기 전력의 노이즈를 필터링 하는 필터부; 및 상기 제어기판의 전력을 상기 모터부에 전달하는 버스바 어셈블리를 포함한다.
상기 필터부는 상기 모터부의 반경방향 외측에 배치될 수 있다.
상기 버스바 어셈블리는 상기 모터부와 전기적으로 연결되는 복수의 버스바; 및 상기 복수의 버스바를 절연된 상태로 상기 하우징에 고정시키는 버스바 고정부재를 포함할 수 있다.
상기 복수의 버스바는 상기 모터부에서 반경방향 외측으로 연장되고, 상기 복수의 버스바 각각의 단부는 적어도 두 방향을 향하여 절곡될 수 있다.
상기 복수의 버스바 각각의 단부는 서로 이격된 상태로 상기 버스바 고정부재로부터 노출될 수 있다.
상기 필터부는 상기 제어기판과 연결되는 트랜지스터; 상기 트랜지스터의 일측과 연결되는 캐패시터 어셈블리; 및 상기 트랜지스터의 다른 일측과 연결되는 전류센서 어셈블리를 포함하고, 상기 캐패시터 어셈블리와 상기 전류센서 어셈블리는 상기 버스바 어셈블리를 기준으로 양측에 배치될 수 있다.
상기 복수의 버스바는 단부가 상기 캐패시터 어셈블리 측을 향하여 절곡되는 U상 버스바과, 단부가 상기 전류센서 어셈블리와 측을 향하여 절곡되는 V 상 및 W 상 버스바를 포함하며, 상기 U상 버스바는 상기 캐패시터 어셈블리와 전기적으로 연결되고, 상기 V 상 및 W 상 버스바는 상기 전류센서 어셈블리와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 캐패시터 어셈블리는 케이스; 상기 케이스의 내장되는 캐패시터 모듈; 상기 케이스에 일체로 형성되어 상기 U상 버스바와 접속되는 전력 송출 버스바를 포함할 수 있다.
상기 전력 송출 버스바는 상기 케이스과 인서트 사출에 의하여 일채로 이루어질 수 있다.
상기 전력 송출 버스바는 상기 케이스에 조립될 수 있다.
상기 하우징은 상기 필터부가 수용되는 필터부 수용부를 포함할 수 있다.
상기 필터부 수용부는 상기 필터부가 장착되는 적어도 하나의 장착면을 포함하고, 상기 장착면 상에는 상기 필터부가 배치되기 위한 적어도 하나의 살빼기 홈부가 형성될 수 있다.
상기 장착면 상에는 상기 캐패시터 어셈블리, 상기 전류센서 어셈블리 및 상기 버스바 어셈블리가 체결되는 복수의 체결 영역이 배치되고, 상기 복수의 체결 영역은 모두 동일한 평면상에 위치할 수 있다.
상기 공기 압축기는 상기 모터부와 상기 필터부의 사이에 배치되는 복수의 냉각유로를 더 포함하고, 상기 복수의 냉각유로는 상기 모터부의 적어도 일측을 둘러싸도록 상기 모터부의 원주방향으로 서로 이격 배치되는 공기 압축기.
상기 버스바 어셈블리는 상기 복수의 냉각유로의 이격된 사이를 지나도록 배치될 수 있다.
상기 공기 압축기는 상기 필터부에 고전압 DC 전류를 인가하고, 상기 필터부에서 감지된 신호를 상기 제어기판으로 송출하는 커넥터부를 더 포함할 수 있다.
상기 커넥터부는 상기 제어기판 및 상기 전류센서 어셈블리를 전기적으로 연결시키는 제1 커넥터; 및 외부 전원과 상기 캐패시터 어셈블리를 전기적으로 연결하여, 상기 캐패시터 어셈블리에 고전압 DC 전류를 인가하는 제2 커넥터를 포함할 수 있다.
상기 제1 커넥터는 상기 제2 커넥터와 전기적으로 연결되어, 상기 캐패시터 어셈블리와 상기 제2 커넥터와 연결 여부를 확인하는 인터락(Interlock) 와이어를 포함할 수 있다.
상기 트랜지스터는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)일 수 있다.
상기 트랜지스터의 적어도 일면을 덮도록 배치되어, 상기 트랜지스터의 열을 흡수하는 냉각커버를 포함할 수 있다.
상기 냉각커버는 상기 커넥터부의 일측을 고정하기 위한 상기 커넥터부 고정부를 포함할 수 있다.
상기 하우징은 상기 제어기판이 배치되는 제2 수용부를 포함하며, 상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부는 상호 직교로 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 공기 압축기는 필터부의 공간 활용도를 높이고, 필터부를 구성하는 구성 부품의 개수를 줄임으로써, 조립성을 개선하고 제조 원가를 절감하며, 공기 압축기의 자체 사이즈를 최소화할 수 있다.
본 발명에 따르면, 3상 전류를 인가하는 버스바의 각 단부를 양방향으로 분기된 구조로 구현함으로써, 필터부와 버스바의 조립 공간을 충분히 확보하여, 공기 압축기의 조립 편의성을 높일 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기의 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기에 포함되는 하우징의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기의 부분 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기에 포함되는 캐패시터 어셈블리의 제1 예를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기에 포함되는 캐패시터 어셈블리의 제2 예를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기에 커넥터부와 냉각커버를 설치한 평면도이다.
도 10은 도 9에서 나타낸 커넥터부를 도시한 사시도이다.
도 11은 도 9에서 나타낸 냉각커버를 도시한 사시도이다.
도 12는 냉각커버의 제2예를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 12는, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기의 단면도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기에 포함되는 하우징의 평면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 공기 압축기는 하우징(100), 압축부(200), 모터부(300), 제어기판(400), 필터부(500) 및 버스바 어셈블리(600)를 포함할 수 있다.
상기 하우징(100)은 외관을 형성하고, 내부에 회전축(110), 압축부(200) 및 모터부(300)가 배치된다.
상기 압축부(200)는 상기 하우징(100)의 내부의 전방에 배치된다. 여기서, 전방은 상기 모터부(300)를 기준으로 상기 압축부(200)를 향하는 방향이고, 후방은 전방의 반대 방향을 의미한다.
상기 모터부(300)는 상기 회전축(110)을 회전 구동하여, 상기 압축부(200)에 구동력을 제공하는 역할을 한다. 이때, 상기 모터부(300)는 회전자(310)와 고정자(320)를 포함한다. 상기 고정자(320)는 구동 코일을 포함하고, 상기 구동 코일은 외부로부터 전원이 공급되면 전자기력을 발생시킨다. 이에, 상기 회전자(310)와 상기 고정자(320) 사이의 전자기적 상호 작용에 의하여 상기 회전자(310)가 회전할 수 있다. 한편, 상기 회전자(310)는 일측이 상기 압축부(200)에 연결되어, 상기 압축부(200)를 구동시킨다. 여기서, 상기 구동 코일은 3상 교류 전원을 공급받아 동작하는 것이 바람직하다.
상기 제어기판(400)은 모터부(300)를 제어하기 위한 회로 및 소자가 장착된다. 이때, 상기 제어기판(400)은 PCB(PRINTED CIRCUIT BOARD) 기판일 수 있다.
일실시예로, 하우징(100)은 제어기판(400)이 배치되는 제2 수용부(420)를 포함할 수 있다.
상기 제어기판(400)은 상기 회전축(110)과 상기 모터부(300)의 후측에 위치하는 제2 수용부(420)에 배치될 수 있으며, 상기 회전축(110)의 후단으로부터 이격될 수 있다. 이때, 상기 제어기판(400)은 기판의 형상으로 형성되고, 두께 방향이 상기 회전축(110)의 축방향을 향하도록 배치될 수 있다.
상기 필터부(500)는 외부 전력을 공급받아 상기 제어기판(400)에 공급하되, 상기 전력의 노이즈를 제거한 상태로 공급한다. 이때, 상기 필터부(500)는 상기 모터부(300)의 반경방향 외측에 배치될 수 있다.
상기 버스바 어셈블리(600)는 상기 제어기판(400)의 전력을 상기 모터부(300)에 전달한다. 이때, 상기 전력은 상기 필터부(500)를 거쳐 상기 버스바 어셈블리(600)를 통하여 상기 모터부(300)로 전달될 수 있다. 상기 버스바 어셈블리(600)는 상기 필터부(500)에서 변환된 3상 교류 전압을 모터부(300)에 전달할 수 있다.
상기 하우징(100)은 일측에 상기 필터부(500)가 수용되는 제1 수용부(120)를 포함한다. 이때, 제1 수용부(120)는 모터부(300)의 반경방향 외측에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 하우징(100)은 상기 제1 수용부(120)에 배치되어, 상기 필터부(500)가 장착되는 적어도 하나의 장착면(121)을 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 상기 필터부(500)는 하나의 장착면(121)에 장착되는 것이 바람직하다.
또한, 제1 수용부(120)와 제2 수용부(420)는 서로 직교로 배치될 수 있다. 제1 수용부(120)와 제2 수용부(420)는 직교로 배치되어 수용부간의 간섭을 최소화할 수 있으며, 효율적인 공간활용을 통해 패키지성을 향상시킬 수 있다.
장착면(121) 상에는 적어도 하나의 살빼기 홈부(121G)가 형성될 수 있다. 이때, 살빼기 홈부(121G)에는 상기 캐패시터 어셈블리(520) 및 상기 전류센서 어셈블리(530) 중 적어도 하나가 배치될 수 있다. 그리고, 장착면(121)에는 버스바 어셈블리(600)가 관통하는 관통홀(120H)이 형성될 수 있다. 이때, 관통홀(120H)을 기준으로 하여, 버스바 어셈블리(600)의 일측 단부는 상기 모터부(300)와 전기적으로 연결되고, 다른 단부는 상기 필터부(500)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따르면, 상기 모터부(300)와 상기 필터부(500) 사이의 하우징 두께를 최소화하고, 상기 필터부(500)의 부품을 상기 제1 수용부(120) 내에 컴팩트(Compact)하게 배치함으로써, 공기 압축기의 사이즈를 줄일 수 있다.
상기 필터부(500)는 트랜지스터(510), 캐패시터 어셈블리(520) 및 전류센서 어셈블리(530)를 포함할 수 있다.
상기 트랜지스터(510)는 스위칭 구동을 통하여 직류 전압을 모터부(300)의 구동 전압으로 변환한다. 상기 트랜지스터(510)는 상기 제1 수용부(120)의 후측에 배치되어, 상기 제어기판(400)과 연결된다. 이때, 상기 트랜지스터(510)는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)일 수 있다.
상기 트랜지스터(510)는 6개의 IGBT를 포함하고, 제1 상(Phase U) 상측(High) 스위칭 소자, 제1 상(Phase U) 하측(Low) 스위칭 소자, 제2 상(Phase V) 상측(High) 스위칭 소자, 제2 상(Phase V) 하측(Low) 스위칭 소자, 제3 상(Phase W) 상측(High) 스위칭 소자, 제3 상(Phase W) 하측(Low) 스위칭 소자로 이루질 수 있다. 상기 트랜지스터(510)는 캐패시터 어셈블리(520) 및 전류센서 어셈블리(530)와 연결된다.
상기 캐패시터 어셈블리(520)는 외부 전원과 전기적으로 연결되어 고전압 DC 전류를 공급받아 저장한다. 또한, 상기 캐패시터 어셈블리(520)는 상기 트랜지스터(510) 및 버스바 어셈블리(600)와 전기적으로 연결된다.
상기 전류센서 어셈블리(530)는 상기 모터부(300)로 전달되는 전류를 검출한다. 상기 전류센서 어셈블리(530)는 상기 트랜지스터(510) 및 상기 버스바 어셈블리(600)와 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 버스바 어셈블리(600)와 상기 트랜지스터(510)는 상기 캐패시터 어셈블리(520)와 상기 전류센서 어셈블리(530)를 사이에 두고 배치될 수 있다.
상기 트랜지스터(510), 상기 캐패시터 어셈블리(520) 및 상기 전류 센서 어셈블리(530)는 상기 장착면(121)에 체결될 수 있다. 이때, 상기 장착면(121) 상에는 상기 트랜지스터(510), 상기 캐패시터 어셈블리(520) 및 상기 전류 센서 어셈블리(530)가 체결되기 위한 복수의 체결 영역(120A)이 배치될 수 있다. 그리고, 복수의 체결 영역(120A)에는 볼트 체결을 위한 체결홀이 형성될 수 있다.
복수의 체결 영역(120A)은 동일 평면상에 위치할 수 있다. 이에 따르면, 상기 트랜지스터(510), 상기 캐패시터 어셈블리(520) 및 상기 전류센서 어셈블리(530)를 상기 장착면(121)에 체결하는 과정에서, 치수 관리가 용이하며 작업 시간을 단축할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기의 부분 단면도이다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 버스바 어셈블리(600)는 버스바(610)와 버스바 고정부재(620)를 포함할 수 있다.
상기 버스바(610)는 상기 모터부(300)와 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 버스바(610)는 상기 트랜지스터(510)에서 변환된 교류 전압을 상기 모터부(300)에 공급한다. 상기 버스바(610)는 복수개 일수 있다. 상기 복수의 버스바(610)는 제1 상(Phase U)의 교류 전원을 전달하는 U상 버스바(611)와, 제2 상(Phase V)의 교류 전원을 전달하는 V상 버스바(612)와, 제3 상(Phase W)의 교류 전원을 전달하는 W상 버스바(613)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 버스바(610)는 상기 모터부(300)에서 반경방향 외측으로 연장될 수 있다. 그리고, 상기 버스바(610)는 상기 관통홀(120H)을 통과하여 적어도 두 방향을 향하여 절곡될 수 있다. 이때, 상기 U상 버스바(611)는 상기 캐패시터 어셈블리(520) 측을 향하여 절곡되고, 상기 V상 및 W 상 버스바(612,613) 중 나머지는 상기 전류센서 어셈블리(530)를 측을 향하여 절곡될 수 있다.
상기 U상, V 상 및 W 상 버스바(611,612,613) 각가의 단부는 서로 이격된 상태로 상기 버스바 고정부재(620)로부터 노출될 수 있다. 이때, 상기 복수의 버스바(610) 중 적어도 하나의 단부는 상기 캐패시터 어셈블리(520)와 접속되고, 복수의 버스바(610) 중 나머지는 상기 전류센서 어셈블리(530)와 접속될 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 버스바(610)의 단부가 양방향으로 분기되어 배치됨으로써, 상기 버스바(610)와 상기 캐패시터 어셈블리(520) 및 상기 전류센서 어셈블리(530) 사이에 조립 공간을 확보할 수 있으며, 조립 편의성을 높일 수 있다.
상기 버스바 고정부재(620)는 상기 버스바(610)를 상기 복수의 버스바(610)를 절연된 상태로 상기 하우징(100)에 고정시킨다. 이를 위해, 버스바 고정부재(620)는 그로멧(621)과 가이드부재(622)를 포함할 수 있다.
상기 그로멧(621)은 상기 관통홀(120H)에 배치되어, 상기 관통홀(120H)을 통과하는 복수의 버스바(610)을 고정시켜 준다. 이때 상기 그로멧(621)은 탄성을 가질 수 있으며, 절연성 소재일 수 있다. 바람직하게는, 상기 그로멧(621)은 고무 소재일 수 있다.
상기 가이드부재(622)는 상기 복수의 버스바(610) 적어도 일부를 상기 장착면(121) 상에 고정시켜 준다. 이때, 가이드부재(622)는 복수의 버스바(610) 각가의 단부를 상기 캐패시터 어셈블리(520) 또는 상기 전류센서 어셈블리(530)로 가이드할 수 있다. 상기 가이드부재(622)는 절연성 소재일 수 있다. 바람직하게는, 상기 가이드부재(622)는 플라스틱 소재일 수 있다.
실시예에 따르면, 본 발명에 따른 공기 압축기는 상기 모터부(300)를 냉각하는 복수의 냉각유로(700)를 포함한다.
상기 복수의 냉각유로(700)는 상기 하우징(100)에 내장되어, 상기 모터부(300)와 상기 필터부(500)의 사이에 배치될 수 있다. 이때, 복수의 냉각유로(700)는 상기 모터부(300)의 적어도 일측을 둘러싸도록 상기 모터부(300)의 원주 방향으로 이격 배치되어, 상기 모터부(300)에서 발생하는 열을 흡수할 수 있다.
상기 버스바 어셈블리(600)는 상기 복수의 냉각유로(700)의 이격된 사이를 지나도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 복수의 냉각유로(700)는 상기 버스바(610)에서 발생되는 열 또한 흡수하여, 상기 버스바(610)의 과열을 방지할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기에 포함되는 캐패시터 어셈블리의 제1 예를 도시한 사시도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 캐패시터 어셈블리(520)는 케이스(521), 캐패시터 모듈(미도시), 전력 송출 버스바(522C) 및 복수의 접속단자(522)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(521)는 내부에 공간을 형성하여, 상기 캐패시터 모듈(미도시)를 내장한다. 상기 케이스(521)는 절연 소재일 수 있다. 바람직하게는, 상기 케이스(521)는 플라스틱 소재일 수 있다.
상기 캐패시터 모듈(미도시)은 적층 세라믹 캐패시터 또는 필름 캐패시터일 수 있다.
상기 전력 송출 버스바(522C)는 상기 버스바 어셈블리(600)와 전기적으로 연결된다. 이때, 전력 송출 버스바(522C)는 상기 케이스(521)와 일체로 형성될 수 있다. 여기서, 전력 송출 버스바(522C)와 상기 케이스(521)는 인서트 사출에 의하여 일체로 이루어수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 복수의 접속단자(522)는 후술할 커넥터부(800)와 접속되는 입력단자(522P1,522N1), 상기 트랜지스터(510)와 접속되는 출력단자(522P2,522N2) 및 하우징(100)에 그라운드(Ground) 연결되는 접지단자(522G)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 복수의 접속단자(522)는 상기 케이스(521)에 일체로 형성될 수 있다.
실시예에 따르면, 캐패시터 어셈블리(520)는 케이스(521)에 전력 송출 버스바(522C)를 일체로 형성하여, 전력 송출 버스바(522C)의 절연성을 확보하고, 부품의 개수를 줄이고 조립성을 높일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기에 포함되는 캐패시터 어셈블리의 제2 예를 도시한 사시도이다.
도 8을 참조하면 캐패시터 어셈블리(540)는 케이스(541), 캐패시터 모듈(미도시), 전력 송출 버스바(542C) 및 복수의 접속단자(542)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(541)는 상기 캐패시터 모듈(미도시), 상기 전력 송출 버스바(542C) 및 상기 복수의 접속단자(542)를 지지한다. 이때, 상기 전력 송출 버스바(542C)는 상기 케이스(541)에 조립될 수 있다. 상기 전력 송출 버스바(542C)와 상기 케이스(541)는 별물로 마련되어, 탈착식으로 결합될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기에 커넥터부와 냉각커버를 설치한 평면도이고, 도 10은 도 9에서 나타낸 커넥터부를 도시한 사시도이며, 도 11은 도 9에서 나타낸 냉각커버를 도시한 사시도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면 공기 압축기는 상기 필터부(500)에 외부 전원을 인가하고 상기 필터부(500)에서 감지된 신호를 상기 제어기판(400)으로 송출하는 커넥터부(800)를 더 포함할 수 있다.
상기 커넥터부(800)는 제1 커넥터(810) 및 제2 커넥터(820) 및 고정클립(830) 포함한다.
상기 제1 커넥터(810)는 상기 제어기판(400) 및 상기 전류센서 어셈블리(530)를 전기적으로 연결시킨다. 그리고 상기 제1 커넥터(810)는 일부분이 상기 제2 커넥터(820)와 연결되어 상기 제2 커넥터(820)와 상기 캐패시터 어셈블리(520)의 연결 여부를 확인할 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 커넥터(810)는 제1 단자(811), 제2 단자(812), 제1 와이어(813) 및 인터락(Interlock) 와이어(814)를 포함할 수 있다.
상기 제1 단자(811)는 상기 전류센서 어셈블리(530)와 연결되고, 상기 제2 단자(812)는 상기 제1 단자(811)와 이격되어 상기 제어기판(400)과 연결된다. 이때, 상기 제1 와이어(813)는 6개로 구비되어 상기 제1 단자(811)와 상기 제2 단자(812)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 복수의 제1 와이어(813)는 밴드(B)에 의하여 다발로 묶일 수 있다. 그리고, 상기 복수의 제1 와이어(813)은 상기 트랜지스터(510)의 상측을 지나도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 트랜지스터(510)의 상측에는 고정클립(830)이 설치되어, 상기 복수의 제1 와이어(813)의 움직임을 고정하여 줄 수 있다.
상기 인터락 와이어(814)는 상기 제2 단자(812) 및 상기 제2 커넥터(820)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 상기 인터락 와이어(814)는 후술할 인터락 핀(미도시)에 접속될 수 있다.
상기 제2 커넥터(820)는 외부 전원과 상기 캐패시터 어셈블리(520)를 전기적으로 연결하여, 상기 캐패시터 어셈블리(520)에 고전압 DC 전류를 인가한다. 이를 위해, 상기 제2 커넥터(820)는 쉴드부재(821), 제2 케이블(822), 고전압 전극(823N1,823P1) 및 인터락 핀(미도시)를 포함할 수 있다.
쉴드부재(821)는 하우징(100)의 일측에 장착될 수 있다. 이때, 쉴드부재(821)는 절연 소재로 이루어질 수 있다. 상기 쉴드부재(821)는 상기 제2 케이블(822)과 결합되어, 상기 제2 케이블(822)을 하우징(100)에 고정하여 줄 수 있다.
상기 제2 케이블(822)은 상기 쉴드부재(821)에서 상기 캐패시터 어셈블리(520) 측을 향하여 연장될 수 있다. 이때, 상기 제2 케이블(822)은 두 개로 구비될 수 있다.
상기 두 개의 제2 케이블(822)의 단부에는 각각 고전압 전극(823N1,823P1)이 마련될 수 있다. 이때, 상기 고전압 전극(823N1,823P1)은 상기 캐패시터 어셈블리(520)의 입력단자(522P1,522N1)와 접속될 수 있다.
상기 인터락 핀(미도시)은 상기 쉴드부재(821)에 내장될 수 있다. 이때, 상기 인터락 핀(미도시)은 상기 인터락 케이블과 연결될 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면 공기 압축기는 상기 트랜지스터(510)를 냉각시키기 위한 냉각커버(900)를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각커버(900)는 상기 트랜지스터(510)의 적어도 일면을 덮은 상태에서상기 장착면(121)에 고정 설치된다. 이를 위해 상기 냉각커버(900)는 몸체(910)와 복수의 고정부(920)를 포함할 수 있다.
상기 몸체(910)는 상기 트랜지스터(510)의 상측에 배치되어, 상기 트랜지스터(510)의 상부면 및 측면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 이때, 상기 몸체(910)는 상기 트랜지스터(510)에서 발생하는 열을 흡수하여, 상기 트랜지스터(510)의 과열을 방지할 수 있다. 상기 몸체(910)는 알루미늄, 합성 수지재 및 스틸(Steel) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 복수의 고정부(920)는 상기 몸체(910)의 가장자리에서 연장될 수 있다. 상기 복수의 고정부(920)는 상기 몸체(910)와 일체로 형성되어, 상기 몸체(910)와 동일한 소재로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 복수의 고정부(920)는 상기 장착면(121)에 체결 볼트에 의하여 결합될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 12는 냉각커버(1000)의 제2 예를 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 냉각커버(1000)는 몸체(1010), 복수의 고정부(1020) 및 커넥터부 고정부(1030)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 몸체(1010)는 상기 트랜지스터(510)의 상측에 배치되어, 상기 트랜지스터(510)의 상부면 및 측면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 이때, 상기 몸체(1010)는 상기 트랜지스터(510)에서 발생하는 열을 흡수하여, 상기 트랜지스터(510)의 과열을 방지할 수 있다. 상기 몸체(1010)는 알루미늄, 합성 수지재 및 스틸(Steel) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 복수의 고정부(1020)는 상기 몸체(1010)의 가장자리에서 연장될 수 있다. 상기 복수의 고정부(1020)는 상기 몸체(1010)와 일체로 형성되어, 상기 몸체(1010)와 동일한 소재로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 복수의 고정부(1020)는 상기 장착면(121)에 체결 볼트에 의하여 결합될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 커넥터부 고정부(1030)는 상기 몸체(1010)의 상면에 배치될 수 있다. 상기 커넥터부 고정부(1030)는 상기 냉각커버(100))의 상측을 지나는 커넥터부(800)를 고정시켜 줄 수 있다. 상기 커넥터부 고정부(1030)는 상기 몸체(1010)의 상면에서 상향으로 돌출되어, 상기 고정클립(830)이 삽입되기 위한 고정홀(1031)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 고정클립(830)의 단부는 상기 고정홀(1031)에 삽입되어 움직임이 고정될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 공기 압축기는 필터부의 공간 활용도를 높이고, 필터부를 구성하는 구성 부품의 개수를 줄임으로써, 조립성을 개선하고 원가를 절감하며, 자체 사이즈를 최소화할 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명] 100: 하우징, 110: 회전축, 120: 제1 수용부, 200: 압축부, 300: 모터부, 400: 제어기판, 420: 제2 수용부, 500: 필터부, 600: 버스바 어셈블리, 610: 버스바, 620: 고정수단, 700: 냉각유로, 800: 커넥터부, 900, 1000: 냉각커버

Claims (21)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내부에 길이 방향으로 연장되는 회전축;
    상기 회전축 전방에 배치되고, 상기 회전축에 의해 회전하여 유입 공기를 압축하여 토출하는 압축부;
    상기 회전축을 회전시키는 모터부;
    상기 모터부를 제어하는 제어기판;
    상기 제어기판에 외부 전력을 공급하되, 상기 전력의 노이즈를 필터링 하는 필터부; 및
    상기 제어기판의 전력을 상기 모터부에 전달하는 버스바 어셈블리를 포함하는 공기 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는 상기 모터부의 반경방향 외측에 배치되는 공기 압축기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 버스바 어셈블리는
    상기 모터부와 전기적으로 연결되는 복수의 버스바; 및
    상기 복수의 버스바를 절연된 상태로 상기 하우징에 고정시키는 버스바 고정부재를 포함하는 공기 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 버스바는 상기 모터부에서 반경방향 외측으로 연장되고,
    상기 복수의 버스바 각각의 단부는 적어도 두 방향을 향하여 절곡되는 공기 압축기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 버스바 각각의 단부는 서로 이격된 상태로 상기 버스바 고정부재로부터 노출되는 공기 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 필터부는
    상기 제어기판과 연결되는 트랜지스터;
    상기 트랜지스터의 일측과 연결되는 캐패시터 어셈블리; 및
    상기 트랜지스터의 다른 일측과 연결되는 전류센서 어셈블리를 포함하고,
    상기 캐패시터 어셈블리 및 상기 전류센서 어셈블리는 각각 상기 버스바 어셈블리를 기준으로 양측에 배치되는 공기 압축기.
  7. 제6항에 있어서,
    복수의 버스바는
    상기 캐패시터 어셈블리 측을 향하여 연장되는 U상 버스바; 및
    상기 전류센서 어셈블리와 측을 향하여 연장되는 V 상 및 W 상 버스바를 포함하며,
    상기 U상 버스바는 상기 캐패시터 어셈블리와 전기적으로 연결되고, 상기 V 상 및 W 상 버스바은 상기 전류센서 어셈블리와 전기적으로 연결되는 공기 압축기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 캐패시터 어셈블리는
    케이스;
    상기 케이스의 내장되는 캐패시터 모듈;
    상기 U상 버스바과 접속되는 전력 송출 버스바를 포함하는 공기 압축기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전력 송출 버스바는 상기 케이스와 인서트 사출에 의하여 일체로 이루어진 공기 압축기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 전력 송출 버스바는 상기 케이스에 조립되는 공기 압축기.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 필터부가 수용되는 제1 수용부를 포함하는 공기 압축기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 수용부는 상기 필터부가 장착되는 적어도 하나의 장착면을 포함하고,
    상기 장착면 상에는 상기 필터부의 일부분이 배치되기 위한 적어도 하나의 살빼기 홈부가 형성되는 공기 압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 장착면 상에는 상기 캐패시터 어셈블리, 상기 전류센서 어셈블리 및 상기 버스바 어셈블리가 체결되는 복수의 체결 영역이 배치되고,
    상기 복수의 체결 영역은 모두 동일한 평면 상에 위치하는 공기 압축기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 모터부와 상기 필터부의 사이에 배치되는 복수의 냉각유로를 더 포함하며,
    상기 복수의 냉각유로는 상기 모터부의 적어도 일측을 둘러싸도록 상기 모터부의 원주방향으로 서로 이격 배치되는 공기 압축기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 버스바 어셈블리는 상기 복수의 냉각유로의 이격된 사이를 지나도록 배치되는 공기 압축기.
  16. 제6항에 있어서,
    상기 필터부에 고전압 전류를 인가하고, 상기 필터부에서 감지된 신호를 상기 제어기판으로 송출하는 커넥터부를 더 포함하는 공기 압축기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 커넥터부는
    상기 제어기판 및 상기 전류센서 어셈블리를 전기적으로 연결시키는 제1 커넥터; 및
    외부 전원과 상기 캐패시터 어셈블리를 전기적으로 연결시키고, 상기 캐패시터 어셈블리에 고전압 DC 전류를 인가하는 제2 커넥터를 포함하는 공기 압축기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 커넥터는 상기 제2 커넥터와 전기적으로 연결되어, 상기 캐패시터 어셈블리와 상기 제2 커넥터와 연결 여부를 확인하는 인터락(Interlock) 와이어를 포함하는 공기 압축기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 트랜지스터의 적어도 일면을 덮도록 배치되어,
    상기 트랜지스터의 열을 흡수하는 냉각커버를 더 포함하는 공기 압축기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 냉각커버는 상기 커넥터부의 일측을 고정하기 위한 커넥터부 고정부를 포함하는 공기 압축기.
  21. 제11항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 제어기판이 배치되는 제2 수용부를 포함하며,
    상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부는 상호 직교로 배치되는 공기 압축기.
PCT/KR2021/012189 2020-09-24 2021-09-08 공기 압축기 WO2022065752A1 (ko)

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