WO2022220510A1 - 공기 압축기 - Google Patents

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WO2022220510A1
WO2022220510A1 PCT/KR2022/005180 KR2022005180W WO2022220510A1 WO 2022220510 A1 WO2022220510 A1 WO 2022220510A1 KR 2022005180 W KR2022005180 W KR 2022005180W WO 2022220510 A1 WO2022220510 A1 WO 2022220510A1
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disposed
cover
discharge resistor
air compressor
housing
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최규성
박건웅
박치용
성열우
양현섭
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한온시스템 주식회사
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to an air compressor, and more particularly, to an air compressor integrally provided with a control unit.
  • 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 pressurized conditions, 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 that produces electricity, a humidifier that humidifies and supplies fuel and air to the fuel cell stack, a fuel supply that supplies hydrogen to the humidifier, and air that supplies 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-mentioned 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 elements such as transistors, capacitors, inductors, and the like, fixed resistors, diodes, and drivers are mounted.
  • PCB printed circuit board
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent No. 0962903 (registered on June 1, 2010)
  • the present invention has been devised to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an air compressor that improves space utilization between parts and facilitates heat dissipation from the inside.
  • An air compressor includes a housing; a rotating shaft disposed inside the housing; a compression unit connected to the rotating shaft to compress and discharge the inlet air; a motor unit for driving the rotating shaft; a control board for controlling the motor unit; and a filter unit for filtering noise of external power and supplying it to the control board.
  • the filter unit includes: a capacitor assembly connected to an external power source; a transistor connected to the control board; a current sensor assembly connected to the transistor; and a discharge resistor connected to the capacitor assembly to discharge charges remaining in the capacitor assembly.
  • a transmission module for transmitting the power of the control board to the motor unit; It further includes, wherein the discharge resistor is disposed adjacent to the transmission module, the transmission module includes a transmission unit extending radially outward from the motor unit; may include
  • the capacitor assembly may include: a capacitor; a case supporting the capacitor; and a resistor connection terminal connected to the discharge resistor. Including, the resistance connection terminal may be disposed on the capacitor.
  • a first cover disposed to cover at least one side of the filter unit; and heat exchange means disposed between the first cover and the transistor.
  • the current sensor assembly and the capacitor assembly may be disposed in a first direction perpendicular to an axial direction, and the transistor may be disposed in a second direction perpendicular to the first direction with respect to the current sensor assembly and the capacitor assembly.
  • cooling passage disposed between the motor unit and the filter unit, and the discharge resistor may be disposed adjacent to the cooling passage.
  • the first cover may be disposed on an upper side of the transistor, and the discharge resistor may be disposed on an upper surface of the first cover.
  • a fixing member coupled to the discharge resistor and disposed on the upper surface of the first cover to fix the discharge resistor to the first cover; may include.
  • the discharge resistor may be disposed adjacent to the current sensor assembly.
  • the first cover may have a width in a first direction greater than a width in a second direction, and the discharge resistor may be arranged such that a width in the first direction is longer than a width in the second direction.
  • One surface of the first cover to which the discharge resistor is fixed may be disposed lower than the resistor connection terminal.
  • the inner space of the housing is divided into a first space in which the capacitor assembly is disposed and a second space in which the current sensor assembly is disposed based on an imaginary line extending in the axial direction, and the discharge resistor is disposed in the first space. can be placed.
  • the discharge resistor may be disposed under the case.
  • the second cover may include a first support part supporting the current sensor assembly and a second support part supporting the transmission unit.
  • the second support portion may include a protrusion surrounding a portion of the transfer unit, and the housing may further include a through hole for accommodating the protrusion.
  • the housing further includes a groove spaced apart from the through hole, and a sealing disposed inside the groove.
  • a groove spaced apart from the through hole, and a sealing disposed inside the groove.
  • the first cover may be made of at least one of aluminum, a synthetic resin material, and steel.
  • the first cover and the heat exchange means may be provided integrally.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating an air compressor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a housing and a filter unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view of an air compressor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view of a capacitor assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view of an air compressor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view of a connector part according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of a cover according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view of a capacitor assembly and a discharge resistor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a circuit configuration diagram of a capacitor assembly and a discharge resistor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram comparing a height difference in a third direction between a capacitor assembly and a discharge resistor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 11 is a view comparing the height difference in the third direction between the capacitor assembly, the discharge resistor, and the cover according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view illustrating a part of a filter unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view schematically illustrating an air compressor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view of an air compressor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a perspective view of a cover according to another embodiment of the present invention.
  • 16 is a partial cross-sectional view of an air compressor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a perspective view of a second housing according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a portion in which a cover is coupled to a second housing according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a perspective view illustrating a state in which a discharge resistor is coupled to a capacitor assembly according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a front view illustrating a state in which a discharge resistor is coupled to a capacitor assembly according to another embodiment of the present invention.
  • 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 the case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the other elements.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating an air compressor according to an embodiment of the present invention.
  • the air compressor may include a housing 100 , a compression unit 200 , a motor unit 300 , a control board 400 , a filter unit 500 , and a delivery module 600 .
  • the housing 100 may form an exterior.
  • the housing 100 may include a first housing 110 and a second housing 120 .
  • the first housing 110 may have a rotation shaft 101 , a compression unit 200 , and a motor unit 300 disposed therein.
  • the second housing 120 may be provided with a receiving part in which the filter part 500 is disposed.
  • the first housing 110 and the second housing 120 may be integrally formed, but is not limited thereto.
  • 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 rotates and drives the rotation shaft 101 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 operates 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 control board 400 may be disposed on the rear side of the rotation shaft 101 and the motor unit 300 , and may be spaced apart from the rear end of the rotation shaft 101 .
  • the control board 400 may be formed in the shape of a substrate and disposed so that a thickness direction of the rotation shaft 101 faces an axial direction.
  • 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 transmission module 600 transmits the power of the control board 400 to the motor unit 300 .
  • the power may be transmitted to the motor unit 300 through the filter unit 500 and the transmission module 600 .
  • the transmission module 600 may transmit the three-phase AC voltage converted by the filter unit 500 to the motor unit 300 .
  • the transmission module 600 may include a busbar or a wire, and may include any means capable of transmitting power to the motor unit 300 .
  • FIG. 2 is a plan view of a housing and a filter unit according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view of an air compressor according to an embodiment of the present invention.
  • 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 second housing 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 U high-side switching element, a first phase U low-side switching element, and a second phase (Phase V) upper side ( High) switching element, second phase (Phase V) lower side (Low) switching element, third phase (Phase W) upper side (High) switching element, third phase (Phase W) low side (Low) switching element have.
  • 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. In addition, the capacitor assembly 520 is electrically connected to the transistor 510 and the transfer module 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 transfer module 600 .
  • the transistor 510 , the capacitor assembly 520 , and the current sensor assembly 530 may be mounted in the second housing 120 .
  • the capacitor assembly 520 and the current sensor assembly 530 may be disposed in a first direction (X-axis direction).
  • the transistor 510 may be disposed in a second direction (Y-axis direction) with respect to the capacitor assembly 520 and the current sensor assembly 530 .
  • the first direction (X-axis direction) and the second direction (Y-axis direction) may be perpendicular, and the second direction (Y-axis direction) may be parallel to the axial direction.
  • the transmission module 600 connects the motor unit 300 and the filter unit 500 .
  • the transmission module 600 transmits the power of the control board 400 to the motor unit 300 .
  • the transmission module 600 may be electrically connected to the capacitor assembly 520 and the current sensor assembly 530 .
  • the transfer module 600 may include a transfer unit, at least one of the transfer units may be connected to the capacitor assembly 520 , and at least one other of the transfer units may be connected to the current sensor assembly 530 .
  • the transfer module 600 may be spaced apart from the transistor 510 in a second direction (Y-axis direction) with the capacitor assembly 520 and the current sensor assembly 530 interposed therebetween. In this case, the transmission module 600 may pass through the second housing 120 and be connected to the motor unit 300 .
  • a through hole 120H in which the delivery module 600 is disposed may be formed in the second housing 120 .
  • One end of the transmission module 600 may be connected to the motor unit 300 with respect to the through hole 120H, and the other end may be connected to the filter unit 500 .
  • the air compressor having this structure minimizes the thickness of the housing between the motor unit 300 and the filter unit 500 , and makes the components of the filter unit 500 compact in the second housing 120 . By disposing, the size of the air compressor can be reduced.
  • the delivery module 600 may include a delivery unit 610 and a fixing means 620 .
  • the transfer unit 610 is electrically connected to the motor unit 300 . At this time, the transfer unit 610 supplies the AC voltage converted by the transistor 510 to the motor unit 300 .
  • the transfer unit 610 may be plural.
  • the transfer unit 610 of this embodiment may be configured as a busbar.
  • the transfer unit 610 includes a U-phase bus bar 611 that delivers AC power of a first phase (Phase U) and a V-phase bus bar that delivers AC power of a second phase (Phase V) ( 612 , and a W-phase bus bar 613 that transmits AC power of the third phase (Phase W) may be included.
  • the transfer unit 610 may extend radially outward from the motor unit 300 .
  • the transfer unit 610 may pass through the through hole 120H and be bent toward the filter unit 500 .
  • the U-phase bus bar 611 may be bent toward the capacitor assembly 520 side, and the V-phase and W phase bus bars 612 and 613 may be bent toward the current sensor assembly 530 side. .
  • Ends of the U-phase, V-phase, and W-phase bus bars 611 , 612 , and 613 may be exposed from the fixing means 620 while being spaced apart from each other.
  • at least one end of the transfer unit 610 may be connected to the capacitor assembly 520 , and the rest of the transfer unit 610 may be connected to the current sensor assembly 530 .
  • the end of the transfer unit 610 is bidirectionally arranged so that an assembly space can be secured between the transfer unit 610 and the capacitor assembly 520 and the current sensor assembly 530 . And it is possible to increase the convenience of assembly.
  • the fixing means 620 fixes the transfer unit 610 to the housing 100 in an insulated state.
  • the fixing means 620 may include a grommet 621 and a guide member 622 .
  • the grommet 621 is disposed in the through hole 120H, and fixes the transmission unit 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 may guide each end of the transfer unit 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 extend in parallel with the axial direction of the rotation shaft ( 101 of FIG. 1 ).
  • 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 .
  • the plurality of cooling passages 700 may be 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 may absorb heat generated by the motor unit 300 .
  • the plurality of cooling passages 700 may be disposed between the filter unit 500 and the motor unit 300 to absorb heat generated in the filter unit 500 .
  • the delivery module 600 may be disposed to pass between the plurality of cooling passages 700 spaced apart from each other. At this time, the plurality of cooling passages 700 may also absorb heat generated in the transfer unit 610 , thereby preventing overheating of the transfer unit 610 .
  • FIG. 4 is a plan view of a capacitor assembly according to an embodiment of the present invention.
  • the capacitor assembly 520 may include a capacitor 521 , a case 522 , a terminal part 523 , and a resistor connection terminal 524 .
  • the capacitor 521 may be a multilayer ceramic capacitor or a film capacitor.
  • the case 522 may support the capacitor 521 .
  • the case 522 may be fixed to the receiving part of the second housing ( 120 in FIG. 2 ).
  • the terminal part 523 may be disposed on the case 522 .
  • the terminal part 523 may be integrally formed with the case 522 by insert injection.
  • the terminal unit 523 may include a power output bus bar 523C.
  • the power output bus bar 523C is electrically connected to the transmission module 600 .
  • the power output bus bar 523C may be integrally formed with the case 522 to secure insulation, reduce the number of parts, and increase assembly.
  • the terminal unit 523 includes input terminals 523P1 and 523N1 connected to a connector unit 800 to be described later, output terminals 523P2 and 523N2 connected to the transistor 510 and a ground to the housing 100 . ) may include a ground terminal 523G to which it is connected.
  • the resistor connection terminal 524 may be electrically connected to the discharge resistor 1000 .
  • the resistance connection terminal 524 may be connected to a terminal of the connection member 1200 to be described later.
  • the resistor connection terminal 524 may be disposed on the capacitor 521 .
  • the resistor connection terminal 524 may be disposed on the case 522 .
  • the capacitor assembly 520 and the discharge resistor 1000 may be connected by a method of connecting the terminal part 523 and the terminal of the connection member 1200 , and the resistor connection terminal 524 may be omitted. .
  • FIG. 5 is a plan view of an air compressor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a perspective view of a connector part according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a perspective view of a cover according to an embodiment of the present invention.
  • the air compressor according to the present invention includes a connector part 800 , a first cover 900 , a discharge resistor 1000 , a first fixing member 1100 , and a connection member 1200 . can do.
  • the connector unit 800 may apply an external power to the filter unit 500 and transmit a signal detected by the filter unit 500 to the control board 400 .
  • the connector part 800 may include a first connector 810 and a second connector 820 .
  • 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 the 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 interlock wire 814 detects whether the second connector 820 is connected to an external power source.
  • 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 ends of the two second cables 822 , respectively.
  • the high voltage electrodes 823N1 and 823P1 may be connected to the input terminals 523P1 and 523N1 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 first cover 900 may be a cover for cooling the filter unit 500 .
  • the first cover 900 may cover one side of the filter unit 500 to absorb heat generated in the filter unit 500 .
  • the first cover 900 may be made of a material having excellent thermal conductivity.
  • the first cover 900 may be formed of at least one of aluminum, a synthetic resin material, and steel.
  • the first cover 900 may be disposed above the filter unit 500 .
  • the first cover 900 may cover at least one side of the filter unit 500 to absorb heat generated in the filter unit 500 .
  • the first cover 900 may be fixedly installed on the second housing while covering at least an upper side of the transistor 510 .
  • the present invention is not limited thereto, and the position of the first cover 900 may be disposed anywhere in the filter unit 500 .
  • the discharge resistor 1000 may be connected to the capacitor assembly 520 .
  • the discharge resistor 1000 may discharge charges remaining in the capacitor assembly 520 when the capacitor assembly 520 is separated from the connector part 800 . That is, when the supply of power from the external power source is stopped, the discharge resistor 1000 may discharge residual charges of the capacitor assembly 520 to prevent an electric shock accident.
  • the discharge resistor 1000 may be separate from the capacitor assembly 520 .
  • the discharge resistor 1000 may be spaced apart from the capacitor assembly 520 in the second direction (Y-axis direction).
  • the discharge resistor 1000 may be disposed on the first cover 900 .
  • the discharge resistor 1000 may be overheated during operation for a long time because a high-voltage current constantly flows.
  • the first cover 900 may absorb heat of the discharge resistor 1000 to prevent overheating.
  • the first fixing member 1100 may fix the discharge resistor 1000 to the first cover 900 .
  • the first fixing member 1100 may be coupled to the discharge resistor 1000 and disposed on the upper surface of the first cover 900 .
  • the first fixing member 1100 may include a first fastening part 1110 and a first fixing part 1120 .
  • the first coupling part 1110 may be in contact with the first cover 900 and be coupled to the resistance fixing part 940 extending from the upper surface of the first cover 900 .
  • the first fixing part 1120 may extend from the first fastening part 1110 to clamp the discharge resistor 1000 .
  • the first fastening part 1110 and the first fixing part 1120 are integrally formed, and may be a member having elasticity.
  • the first cover 900 may include a body 910 , a fixing part 920 , a connector fixing part 930 , and a resistance fixing part 940 .
  • the body 910 may be disposed above 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 fixing part 920 is plural, and each fixing part 920 may extend from the edge of the body 910 .
  • the plurality of fixing parts 920 may be formed integrally with the body 910 and made of the same material as the body 910 . At this time, the plurality of fixing parts 920 may be coupled to the first housing ( 120 in FIG. 2 ) by fastening bolts.
  • the connector part fixing part 930 may be disposed on the upper surface 911 of the body 910 .
  • the connector part fixing part 930 may fix the connector part 800 passing over the upper side of the first cover 900 .
  • the connector fixing part 930 may protrude upward from the upper surface of the body 910 , and a fixing hole 931 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 931 to be fixed in motion.
  • the resistor fixing part 940 may be coupled to the discharge resistor 1000 . More specifically, the resistor fixing part 940 may be coupled to the first fixing member 1100 for fixing the discharge resistor 1000 .
  • the plurality of resistance fixing units 940 may be provided, and the plurality of resistance fixing units 420 may be spaced apart from each other in a first direction (X-axis direction).
  • the discharge resistor 1000 may be disposed between the plurality of resistor fixing units 940 spaced apart from each other.
  • the separation distance D in the first direction (X-axis direction) between the plurality of resistor fixing parts 940 may be greater than the width of the discharge resistor 1000 .
  • the first cover 900 may be a rectangular member.
  • the first cover 900 may have a width WC1 in the first direction (X-axis direction) greater than a width WC2 in the second direction (Y-axis direction).
  • FIG. 8 is a perspective view of a capacitor assembly and a discharge resistor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a circuit configuration diagram of a capacitor assembly and a discharge resistor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is an embodiment of the present invention It is a view comparing the height difference in the third direction between the capacitor assembly and the discharge resistor according to the example
  • FIG. 11 is a view comparing the height difference in the third direction between the capacitor assembly, the discharge resistor, and the cover according to an embodiment of the present invention.
  • the air compressor according to the present invention may further include a connection member 1200 for electrically connecting the discharge resistor 1000 and the capacitor assembly 520 .
  • the discharge resistor 1000 may be spaced apart from the capacitor assembly 520 . In this case, by separating the discharge resistor 1000 and the capacitor assembly 520 , the degree of design freedom can be increased and the space can be more compactly utilized.
  • the third direction (Z-axis direction) height of the position where the discharge resistor 1000 is disposed may be lower than the third direction (Z-axis direction) height of the upper surface of the capacitor assembly 520 .
  • the height means a distance spaced apart from the lower surface of the capacitor assembly 520 in the third direction (Z direction).
  • the height H1 of the lower surface of the discharge resistor 1000 may be lower than the height H2 of the resistor connection terminal 524 .
  • the height H1 of the lower surface of the discharge resistor 1000 may be lower than the height of the upper surface of the capacitor assembly 520 and higher than the height H3 of the lower surface of the capacitor assembly 520 .
  • the height H4 of the lower end of the first cover 900 may be lower than the height H2 of the resistance connection terminal 524 .
  • the height H4 of the lower end of the first cover 900 may be lower than the height of the upper surface of the capacitor assembly 520 and higher than the height H3 of the lower surface of the capacitor assembly 520 .
  • a transistor 510 may be disposed under the first cover 900 .
  • the discharge resistor is disposed lower than that of the capacitor assembly, so that a protruding portion is eliminated, interference between components can be reduced, and space utilization around the filter unit can be improved.
  • FIG. 12 is a view illustrating a part of a filter unit according to an embodiment of the present invention.
  • the air compressor may further include a heat exchange means 1300 disposed between the first cover 900 and the transistor 510 to increase cooling efficiency.
  • the heat exchange means 1300 may be heat-exchangeably connected to the transistor 510 to be heated by heat generated by the transistor 510 or cooled together with the transistor 510 .
  • the heat exchange means 1300 may be in direct contact to exchange heat through conduction, but is not limited thereto.
  • the first cover 900 may be disposed on the upper side of the heat exchange means 1300 .
  • the discharge resistor 1000 may be disposed on the upper side of the first cover 900 .
  • the transistor 510 can be more effectively cooled, and the first cover 900 is disposed above the transistor 510 .
  • the cooling efficiency of the discharge resistor 1000 may also be increased.
  • the heat exchange means 1300 may be provided integrally with the first cover 900 .
  • the first cover 900 and the heat exchange means 1300 are provided integrally with the first cover 900 is shaken even by vibration caused by an external force. This can be reduced.
  • the first cover 900 and the heat exchange means 1300 may be integrally formed through an adhesive member such as an adhesive, or may be integrally formed through injection.
  • FIG. 13 is a plan view schematically illustrating an air compressor according to another embodiment of the present invention.
  • This embodiment is substantially the same as the air compressor shown in FIG. 5 except for the position of the discharge resistor. Accordingly, the same components as in FIG. 5 are given the same reference numerals, and repeated descriptions will be omitted.
  • the air compressor according to the present invention may include a discharge resistor 2000 electrically connected to the capacitor assembly 520 .
  • the discharge resistor 2000 is a rectangular member and may be disposed in a first direction (Y-axis direction). That is, the width WR1 in the first direction (X-axis direction) of the discharge resistor 2000 may be smaller than the width WR2 in the second direction (Y-axis direction).
  • the discharge resistor 2000 disposed in this way can reduce interference with the filter unit, and is disposed parallel to the flow direction of the cooling flow path (700 in FIG. 3 ) to facilitate heat dissipation.
  • the inner space of the second housing 120 may be divided into a first space 120A and a second space 120B based on an arbitrary virtual line C extending in the second direction.
  • the virtual line (C) may pass through the delivery module (600).
  • the capacitor assembly 520 may be disposed in the first space 120A, and the current sensor assembly 530 may be disposed in the second space 120B.
  • the discharge resistor 2000 may be disposed in the first space 120A.
  • the discharge resistor 1000 may be disposed adjacent to the current sensor assembly 530 .
  • the discharge resistor 1000 may be coupled to the current sensor assembly 530 .
  • the discharge resistor 1000 may be disposed adjacent to the transfer module 600 .
  • the discharge resistor 1000 may be coupled to the fixing means ( 620 in FIG. 3 ).
  • the discharge resistor 1000 may be coupled to the second housing 120 .
  • the second housing 120 may have a receiving unit in which the filter unit 500 is disposed, and the discharge resistor 1000 may be mounted in the receiving unit.
  • the air compressor may further include a second fixing member for fixing the discharge resistor 1000 to the upper surface of the second housing 120 .
  • the air compressor according to the present invention as described above reduces the interference between the filter unit 500 and the discharge resistor 1000 by improving the arrangement structure between the filter unit 500 and the discharge resistor 1000, and The air compressor can be made compact by increasing space utilization.
  • FIG. 14 is a plan view of an air compressor according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is a perspective view of a cover according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 16 is a view of an air compressor according to another embodiment of the present invention
  • a partial cross-sectional view
  • FIG. 17 is a perspective view of a second housing according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a portion in which a cover according to another embodiment of the present invention is coupled to the second housing
  • 19 is a perspective view illustrating a state in which a discharge resistor is coupled to a capacitor assembly according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 20 is a state in which a discharge resistor is coupled to a capacitor assembly according to another embodiment of the present invention. It is a front view.
  • the air compressor of this embodiment shown in Figs. 14 to 20 is substantially the same as the air compressor shown in Fig. 5 . Accordingly, the same components as in FIG. 5 are given the same reference numerals, and repeated descriptions will be omitted.
  • the air compressor according to another embodiment of the present invention may include a second cover 3000 .
  • the second cover 3000 may be disposed inside the second housing 120 .
  • the second cover 3000 may be disposed on one side of the capacitor assembly 520 in the first direction (X-axis direction) inside the second housing 120 .
  • the second cover 3000 may be disposed on one side of the first cover 900 in the second direction (Y-axis direction) inside the second housing 120 . That is, the second cover 3000 may cover the inside of the second housing 120 that is not covered by the capacitor assembly 520 and the first cover 900 .
  • the second cover 3000 may include a first support part 3100 and a second support part 3200 .
  • the first support part 3100 may be disposed on one side of the second cover 3000 in the first direction (X-axis direction).
  • the first support part 3100 may support the current sensor assembly 530 .
  • the first support part 3100 may have a shape corresponding to the shape of the current sensor assembly 530 in order to support the current sensor assembly 530 , but is not limited thereto.
  • the second support part 3200 may support the delivery unit 610 .
  • the second support unit 3200 includes a U-phase bus bar 611 that delivers AC power of a first phase (Phase U) and a V-phase bus bar that delivers AC power of a second phase (Phase V).
  • a W-phase bus bar 613 that transmits AC power of the 612 and the third phase (Phase W) may be supported, respectively.
  • each of the bus bars 611 , 612 , and 613 may have a shape bent toward the current sensor assembly 530 as shown in FIG. 15 . Since each of the bus bars 611 , 612 , and 613 is bent in the same direction, the convenience of assembly is improved and the assembly time can be shortened.
  • the second support part 3200 may include a protrusion 3210 protruding in the third direction (Z-axis direction) along the shape of the delivery unit 610 .
  • a portion of the delivery unit 610 may protrude to the outside of the second cover 3000 in a third direction (Z-axis direction) in a state supported by the second cover 3000 .
  • the protrusion 3210 may surround a portion of the delivery unit 610 that protrudes outwardly of the second cover 3000 .
  • the protrusion 3210 may be accommodated in the through hole 120H of the second housing 120 illustrated in FIGS. 17 and 18 .
  • the protrusion 3210 may have a thickness corresponding to a distance between one surface and one surface of the second housing 120 forming the through hole 120H. Thereby, the gap between the outer surface of the protrusion 3210 and the one surface of the second housing 120 forming the through hole 120H is suppressed, so that the transmission unit 610 is stably maintained in a state supported by the protrusion 3210. can
  • the second cover 3000 supports the U-phase, V-phase and W-phase bus bars 611.612 and 613, the U-phase, V-phase and W-phase bus bars 611. 612 and 613), the amount of fastening members used to support the bolts and the like is reduced, so that the cost and assembly time required for manufacturing the air compressor can be saved.
  • the air compressor according to the present invention covers an area that the capacitor assembly 520 and the first cover 900 cannot cover in the second housing 120 by the second cover 3000, the It is possible to prevent a fastening member or the like from entering the inside of the second housing 120 .
  • the second cover 3000 supports the current sensor assembly 530 and the transmission unit 610 at the same time, the process of double injection of the cover for supporting each configuration can be omitted. have. Thereby, cost reduction, assembly cost, and consumption of assembly time can be saved.
  • the air compressor according to another embodiment of the present invention has a groove 4000 disposed inside the second housing 120 and a sealing ring disposed in the groove 4000 . (5000) may be included.
  • the groove 4000 may be disposed near the through hole 120H disposed inside the second housing 120 .
  • the groove 4000 may be spaced apart from the through hole 120H.
  • the groove 4000 may be formed in a rectangular ring shape along one surface of the second housing 120 forming the through hole 120H, but is not limited thereto.
  • the groove 4000 may be formed along a third direction (Z-axis direction) on one surface of the second housing 120 .
  • the sealing 5000 may be disposed in the groove 4000 .
  • the sealing 5000 may be formed to have a circular cross-section.
  • the sealing 5000 may be partially pressed by the second cover 3000 .
  • the sealing 5000 is airtight between the engagement surface of the second cover 3000 and the engagement surface of the groove 4000 . can be maintained. Accordingly, the inflow of foreign substances into the interior of the second housing 120 may be prevented.
  • the sealing 5000 may prevent hot air generated from the air compressor from flowing into an inverter (not shown) that supplies power to the motor unit 300 . Accordingly, the performance of the inverter (not shown) may be maintained, and power may be stably supplied to the motor unit 300 through the inverter (not shown).
  • the shape of the sealing 5000 is illustrated as a circle, it is not limited thereto, and the shape of the sealing 5000 may be provided in a polygonal shape such as a square shape or a pentagonal shape.
  • the discharge resistor 1000 and the first fixing member 1100 may be disposed below the case 522 of the capacitor assembly 520 .
  • the discharge resistor 1000 is coupled to the first fixing member 1100 , and may be fixed to the lower side of the case 522 by the first fixing member 1100 .
  • the discharge resistor 1000 may be disposed on the lower side of the case 522 in the second direction (Y direction).
  • the discharge resistor 1000 through which a high-pressure current flows may be cooled by cooling water flowing inside the second housing 120 .
  • the discharge resistor 1000 and the first fixing member 1100 according to the present embodiment may be integrally provided in the case 522 of the capacitor assembly 520 .
  • connection member 1200 for electrically connecting the discharge resistor 1000 and the capacitor assembly 520 can be wound along the outer surface of the case 520 . have.

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Abstract

본 발명은 터부와 방전저항 사이의 배치구조를 개선함으로써 필터부와 방전저항 사이의 간섭을 줄이고, 필터부의 공간 활용도를 높여 공기 압축기를 컴팩트화한 공기 압축기에 관한 것으로서, 공기 압축기는 하우징, 하우징 내부에 배치되는 회전축, 회전축과 연결되어 유입 공기를 압축하여 토출하는 압축부, 회전축을 구동하는 모터부, 모터부를 제어하는 제어기판 및 외부 전력의 노이즈를 필터링하여 제어기판에 공급하는 필터부를 포함하고, 필터부는 외부 전원과 연결되는 캐패시터 어셈블리, 제어기판과 연결되는 트랜지스터, 트랜지스터와 연결되는 전류센서 어셈블리 및 캐패시터 어셈블리와 연결되어 캐패시터 어셈블리에 잔류하는 전하를 방전시키는 방전저항을 포함한다.

Description

공기 압축기
본 발명은 공기 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제어부가 일체로 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 종래의 공기 압축기는 부품 간의 공간 활용성이 떨어지며, 이로 인해 부품의 조립성이 떨어지고 공기 압축기를 소형화하는 것에 한계가 있다.
또한, 고전압의 전류가 인가되면서 상시 전류가 흐르며 발생하는 열로 인하여 내부가 과열되는 현상이 발생한다.
(특허문헌 1) 대한민국 등록특허 제0962903호(2010.06.01. 등록)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 부품 간의 공간 활용성을 높이고 내부의 열배출이 용이한 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 배치되는 회전축; 상기 회전축과 연결되어 유입 공기를 압축하여 토출하는 압축부; 상기 회전축을 구동하는 모터부; 상기 모터부를 제어하는 제어기판; 및 외부 전력의 노이즈를 필터링하여 상기 제어기판에 공급하는 필터부; 를 포함하고, 상기 필터부는, 외부 전원과 연결되는 캐패시터 어셈블리; 상기 제어기판과 연결되는 트랜지스터; 상기 트랜지스터와 연결되는 전류센서 어셈블리; 및 상기 캐패시터 어셈블리와 연결되어 상기 캐패시터 어셈블리에 잔류하는 전하를 방전시키는 방전저항; 을 포함한다.
상기 제어기판의 전력을 상기 모터부에 전달하는 전달모듈; 을 더 포함하고, 상기 방전저항은 상기 전달모듈에 인접하여 배치되며, 상기 전달모듈은 상기 모터부에서 반경방향 외측으로 연장되는 전달유닛; 을 포함할 수 있다.
상기 캐패시터 어셈블리는, 캐패시터; 상기 캐패시터를 지지하는 케이스; 및 상기 방전저항과 연결되는 저항 연결단자; 를 포함하며, 상기 저항 연결단자는 상기 캐패시터 상에 배치될 수 있다.
상기 필터부의 적어도 일측을 덮도록 배치되는 제1 커버; 및 상기 제1 커버와 상기 트랜지스터 사이에 배치되는 열교환수단; 을 포함할 수 있다.
상기 전류센서 어셈블리와 상기 캐패시터 어셈블리는 축방향에 수직인 제1 방향으로 배치되고, 상기 트랜지스터는 상기 전류센서 어셈블리와 상기 캐패시터 어셈블리에 대하여 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 배치될 수 있다.
상기 모터부와 상기 필터부 사이에 배치되는 적어도 하나의 냉각유로를 포함하고, 상기 방전저항은 상기 냉각유로와 인접하여 배치될 수 있다.
상기 제1 커버는 상기 트랜지스터의 상측에 배치되고, 상기 방전저항은 상기 제1 커버의 상면에 배치될 수 있다.
상기 방전저항과 결합되고 상기 제1 커버의 상면에 배치되어, 상기 방전저항을 상기 제1 커버에 고정시키는 고정부재; 를 포함할 수 있다.
상기 방전저항은 상기 전류센서 어셈블리에 인접하여 배치될 수 있다.
상기 제1 커버는 제1 방향 폭이 제2 방향 폭보다 길도록 배치되고, 상기 방전저항은 상기 제1 방향 폭이 상기 제2 방향 폭보다 길도록 배치될 수 있다.
상기 방전저항이 고정된 상기 제1 커버의 일면은 상기 저항 연결단자보다 낮게 배치될 수 있다.
상기 하우징의 내부 공간은 축방향으로 연장된 가상선을 기준으로, 상기 캐패시터 어셈블리가 배치된 제1 공간과 상기 전류센서 어셈블리가 배치된 제2 공간으로 구분되고, 상기 방전저항은 상기 제1 공간에 배치될 수 있다.
상기 방전저항은 상기 케이스의 하측에 배치될 수 있다.
상기 하우징의 내부에 배치되는 제2 커버; 를 포함하고, 상기 제2 커버는, 상기 전류센서 어셈블리를 지지하는 제1 지지부 및 상기 전달유닛을 지지하는 제2 지지부를 포함할 수 있다.
상기 제2 지지부는 상기 전달유닛의 일부분을 둘러싸는 돌출부를 포함하며, 상기 하우징은 상기 돌출부를 수용하는 관통홀을 더 포함할 수 있다.
상기 하우징은 상기 관통홀과 이격 배치되는 홈을 더 포함하며, 상기 홈의 내부에 배치되는 씰링을 포함하고, 상기 제2 커버가 상기 하우징의 내부에 배치되면, 상기 홈의 상측 및 상기 씰링은 상기 제2 커버에 의해 커버될 수 있다.
상기 제1 커버는 알루미늄, 합성 수지재 및 스틸(Steel) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
상기 제1 커버와 상기 열교환수단은 일체로 마련될 수 있다.
실시예에 따르면, 필터부와 방전저항 사이의 배치구조를 개선함으로써 필터부와 방전저항 사이의 간섭을 줄이고, 필터부의 공간 활용도를 높여 공기 압축기를 컴팩트화할 수 있다.
또한, 방전저항을 커버 상면 또는 열배출이 용이한 위치에 배치시킴으로써 방전저항의 과열을 방지하고, 필터부 주위의 온도가 상승하는 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징과 필터부의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예예 따른 공기 압축기의 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예예 따른 캐패시터 어셈블리의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예예 따른 커넥터부의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 커버의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐패시터 어셈블리와 방전저항의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐패시터 어셈블리와 방전저항의 회로 구성도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐패시터 어셈블리와 방전저항의 제3 방향 높이차를 비교한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐패시터 어셈블리, 방전저항 및 커버의 제3 방향 높이차를 비교한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부의 일부분을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 압축기를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기 압축기의 평면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커버의 사시도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기 압축기의 부분 단면도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제2 하우징의 사시도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커버가 제2 하우징에 결합된 부분을 도시한 단면도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방전저항이 캐패시터 어셈블리에 결합된 모습을 도시한 사시도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방전저항이 캐패시터 어셈블리에 결합된 모습을 도시한 정면도이다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 공기 압축기는 하우징(100), 압축부(200), 모터부(300), 제어기판(400), 필터부(500) 및 전달모듈(600)을 포함할 수 있다.
상기 하우징(100)은 외관을 형성할 수 있다. 상기 하우징(100)은 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(120)을 포함할 수 있다. 제1 하우징(110)은 내부에 회전축(101), 압축부(200) 및 모터부(300)가 배치될 수 있다. 그리고, 제2 하우징(120)은 필터부(500)가 배치되는 수용부가 마련될 수 있다. 제1 하우징(110)과 제2 하우징(120)은 일체로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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(101)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. 상기 제어기판(400)은 상기 회전축(101)과 상기 모터부(300)의 후측에 배치될 수 있으며, 상기 회전축(101)의 후단으로부터 이격될 수 있다. 이때, 상기 제어기판(400)은 기판의 형상으로 형성되고, 두께 방향이 상기 회전축(101)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 전달모듈(600)은 상기 제어기판(400)의 전력을 상기 모터부(300)에 전달한다. 이때, 상기 전력은 상기 필터부(500)를 거쳐 상기 전달모듈(600)을 통하여 상기 모터부(300)로 전달될 수 있다. 상기 전달모듈(600)은 상기 필터부(500)에서 변환된 3상 교류 전압을 모터부(300)에 전달할 수 있다. 전달모듈(600)은 버스바(Busbar) 또는 와이어 등을 포함할 수 있으며, 전력을 모터부(300)에 전달할 수 있는 수단이면 어떠한 것이든 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징과 필터부의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예예 따른 공기 압축기의 부분 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 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 제2 하우징(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 전달모듈(600)과 전기적으로 연결된다.
상기 전류센서 어셈블리(530)는 상기 모터부(300)로 전달되는 전류를 검출한다. 상기 전류센서 어셈블리(530)는 상기 트랜지스터(510) 및 상기 전달모듈(600)과 전기적으로 연결된다.
이러한 상기 트랜지스터(510), 상기 캐패시터 어셈블리(520) 및 상기 전류센서 어셈블리(530)는 제2 하우징(120)에 장착될 수 있다. 이때, 상기 캐패시터 어셈블리(520)와 상기 전류센서 어셈블리(530)는 제1 방향(X축 방향)으로 배치될 수 있다. 그리고, 상기 트랜지스터(510)는 상기 캐패시터 어셈블리(520) 및 상기 전류센서 어셈블리(530)에 대하여 제2 방향(Y축 방향)으로 배치될 수 있다. 이때, 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향)은 수직을 이루고, 제2 방향(Y축 방향)은 축방향과 평행할 수 있다.
전달모듈(600)은 모터부(300)와 필터부(500)를 연결한다. 전달모듈(600)은 제어기판(400)의 전력을 상기 모터부(300)에 전달한다. 이때, 전달모듈(600)은 상기 캐패시터 어셈블리(520) 및 상기 전류센서 어셈블리(530)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전달모듈(600)은 전달유닛을 포함하고, 상기 전달유닛 중 적어도 하나는 캐패시터 어셈블리(520)와 접속되고, 상기 전달유닛 중 다른 적어도 하나는 전류센서 어셈블리(530)와 접속될 수 있다.
전달모듈(600)은 상기 캐패시터 어셈블리(520) 및 상기 전류센서 어셈블리(530)를 사이에 두고, 상기 트랜지스터(510)와 제2 방향(Y축 방향)으로 이격될 수 있다. 이때, 전달모듈(600)은 제2 하우징(120)을 통과하여 상기 모터부(300)와 연결될 수 있다.
제2 하우징(120)에는 상기 전달모듈(600)이 배치되는 관통홀(120H)이 형성될 수 있다. 상기 전달모듈(600)은 상기 관통홀(120H)을 기준으로 일측 단부는 상기 모터부(300)와 연결되고, 다른 일측 단부는 상기 필터부(500)와 연결될 수 있다.
이러한 구조의 공기 압축기는, 상기 모터부(300)와 상기 필터부(500) 사이의 하우징 두께를 최소화하고, 상기 필터부(500)의 부품을 상기 제2 하우징(120) 내에 컴팩트(Compact)하게 배치함으로써, 공기 압축기의 사이즈를 줄일 수 있다.
전달모듈(600)은 전달유닛(610)과 고정수단(620)을 포함할 수 있다.
상기 전달유닛(610)은 상기 모터부(300)와 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 전달유닛(610)은 상기 트랜지스터(510)에서 변환된 교류 전압을 상기 모터부(300)에 공급한다. 상기 전달유닛(610)은 복수개 일수 있다. 본 실시예의 상기 전달유닛(610)는 버스바(Busbar)로 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 전달유닛(610)은 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 전달유닛(610)은 상기 모터부(300)에서 반경방향 외측으로 연장될 수 있다. 그리고, 상기 전달유닛(610)은 상기 관통홀(120H)을 통과하여 필터부(500)를 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)는 상기 전류센서 어셈블리(530)를 측을 향하여 절곡될 수 있다.
상기 U상, V 상 및 W 상 버스바(611,612,613)의 단부는 서로 이격된 상태로 상기 고정수단(620)으로부터 노출될 수 있다. 이때, 상기 전달유닛(610) 중 적어도 하나의 단부는 상기 캐패시터 어셈블리(520)와 접속되고, 전달유닛(610) 중 나머지는 상기 전류센서 어셈블리(530)와 접속될 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 전달유닛(610)의 단부가 양방향으로 분기되어 배치됨으로써, 상기 전달유닛(610)과 상기 캐패시터 어셈블리(520) 및 상기 전류센서 어셈블리(530) 사이에 조립 공간을 확보할 수 있으며, 조립 편의성을 높일 수 있다.
상기 고정수단(620)은 상기 전달유닛(610)을 절연된 상태로 상기 하우징(100)에 고정시킨다. 이를 위해, 고정수단(620)은 그로멧(621)과 가이드부재(622)를 포함할 수 있다.
상기 그로멧(621)은 상기 관통홀(120H)에 배치되어, 상기 관통홀(120H)을 통과하는 전달유닛(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.
가이드부재(622)는 전달유닛(610) 각각의 단부를 상기 캐패시터 어셈블리(520) 또는 상기 전류센서 어셈블리(530)로 가이드하여 줄 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 회전축(도 1의 101)의 축방향과 나란하게 연장될 수 있다. 상기 복수의 냉각유로(700)는 상기 하우징(100)에 내장되어, 상기 모터부(300)와 상기 필터부(500)의 사이에 배치될 수 있다.
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. 이때, 복수의 냉각유로(700)는 필터부(500)와 모터부(300) 사이에 배치되어 상기 필터부(500)에서 발생하는 열을 흡수할 수도 있다.
상기 전달모듈(600)은 상기 복수의 냉각유로(700)의 이격된 사이를 지나도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 복수의 냉각유로(700)는 상기 전달유닛(610)에서 발생되는 열 또한 흡수하여, 상기 전달유닛(610)의 과열을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예예 따른 캐패시터 어셈블리의 평면도이다.
도 4를 참조하면, 캐패시터 어셈블리(520)는 캐패시터(521), 케이스(522), 단자부(523) 및 저항 연결단자(524)를 포함할 수 있다.
상기 캐패시터(521)는 적층 세라믹 캐패시터 또는 필름 캐패시터일 수 있다.
상기 케이스(522)는 상기 캐패시터(521)를 지지할 수 있다. 상기 케이스(522)는 상기 제2 하우징(도 2의 120)의 수용부에 고정될 수 있다.
상기 단자부(523)는 상기 케이스(522) 상에 배치될 수 있다. 이때, 상기 단자부(523)는 상기 케이스(522)와 인서트 사출에 의하여 일체로 이루어질 수 있다.
상기 단자부(523)는 전원 출력 버스바(523C)를 포함할 수 있다. 상기 전원 출력 버스바(523C)는 상기 전달모듈(600)과 전기적으로 연결된다. 상기 전원 출력 버스바(523C)는 상기 케이스(522)와 일체로 형성되어 절연성을 확보할 수 있으며, 부품의 개수를 줄이고 조립성을 높일 수 있다.
또한, 상기 단자부(523)는 후술할 커넥터부(800)와 접속되는 입력단자(523P1,523N1), 상기 트랜지스터(510)와 접속되는 출력단자(523P2,523N2) 및 하우징(100)에 그라운드(Ground) 연결되는 접지단자(523G)를 포함할 수 있다.
저항 연결단자(524)는 방전저항(1000)과 전기적으로 연결될 수 있다. 저항 연결단자(524)는 후술할 연결부재(1200)의 단자와 접속될 수 있다. 그리고, 저항 연결단자(524)는 캐패시터(521) 상에 배치될 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 상기 저항 연결단자(524)는 상기 케이스(522)에 배치될 수 있다. 또는, 상기 단자부(523)와 연결부재(1200)의 단자를 접속시키는 방법으로 상기 캐패시터 어셈블리(520)와 상기 방전저항(1000)을 연결하고, 상기 저항 연결단자(524)를 생략하는 것도 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 압축기의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예예 따른 커넥터부의 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 커버의 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 공기 압축기는 커넥터부(800), 제1 커버(900), 방전저항(1000), 제1 고정부재(1100) 및 연결부재(1200)를 포함할 수 있다.
상기 커넥터부(800)는 상기 필터부(500)에 외부 전원을 인가하고 상기 필터부(500)에서 감지된 신호를 상기 제어기판(400)으로 송출할 수 있다. 상기 커넥터부(800)는 제1 커넥터(810) 및 제2 커넥터(820)를 포함할 수 있다.
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 인터락 와이어(814)는 제2 커넥터(820)와 외부 전원의 연결 여부를 검출한다.
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(523P1,523N1)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.
상기 제1 커버(900)는 상기 필터부(500)의 냉각을 위한 커버일 수 있다. 상기 제1 커버(900)는 상기 필터부(500)의 일측을 덮어 상기 필터부(500)에서 발생하는 열을 흡수할 수 있다. 이에, 상기 제1 커버(900)는 열전도도가 우수한 소재로 이루어질 수 있다. 실시예 따르면, 상기 제1 커버(900)는 알루미늄, 합성 수지재 및 스틸(Steel) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
상기 제1 커버(900)는 상기 필터부(500)의 상측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제1 커버(900)는 상기 필터부(500)의 적어도 일측을 덮어 상기 필터부(500)에서 발생한 열을 흡수할 수 있다. 실시예에 따르면, 상기 제1 커버(900)는 상기 트랜지스터(510)의 적어도 상측을 덮은 상태에서 상기 제2 하우징에 고정 설치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 커버(900)의 위치는 필터부(500)의 어디라도 배치될 수 있다.
상기 방전저항(1000)은 상기 캐패시터 어셈블리(520)와 연결될 수 있다. 상기 방전저항(1000)은 상기 캐패시터 어셈블리(520)가 상기 커넥터부(800)와 분리되면 상기 캐패시터 어셈블리(520)에 잔류하는 전하를 방전시킬 수 있다. 즉, 외부 전원으로부터 전원 공급이 중단되면, 상기 방전저항(1000)은 상기 캐패시터 어셈블리(520)의 잔류 전하를 방전시켜 감전 사고를 방지할 수 있다.
상기 방전저항(1000)은 상기 캐패시터 어셈블리(520)와 분리된 별물일 수 있다. 그리고, 방전저항(1000)은 캐패시터 어셈블리(520)로부터 제2 방향(Y축 방향)으로 이격될 수 있다.
상기 방전저항(1000)은 상기 제1 커버(900)에 배치될 수 있다. 이때, 상기 방전저항(1000)은 고압의 전류가 상시적으로 흐르기 때문에 장시간 작동시 과열될 수 있다. 상기 제1 커버(900)는 상기 방전저항(1000)의 열을 흡수하여 과열을 방지할 수 있다.
상기 제1 고정부재(1100)는 상기 방전저항(1000)을 상기 제1 커버(900)에 고정하여 줄 수 있다. 상기 제1 고정부재(1100)는 상기 방전저항(1000)과 결합되고, 상기 제1 커버(900)의 상면에 배치될 수 있다.
상기 제1 고정부재(1100)는 제1 체결부(1110) 및 제1 고정부(1120)를 포함할 수 있다. 제1 체결부(1110)는 제1 커버(900)와 접촉되어 상기 제1 커버(900)의 상면에서 연장되는 저항 고정부(940)와 체결될 수 있다. 그리고, 상기 제1 고정부(1120)는 제1 체결부(1110)에서 연장되어 상기 방전저항(1000)를 클램핑할 수 있다. 상기 제1 체결부(1110)와 제1 고정부(1120)는 일체로 형성되며, 탄성을 가지는 부재일 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 제1 커버(900)는 몸체(910), 고정부(920), 커넥터부 고정부(930) 및 저항 고정부(940)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 고정부(920)는 복수 개이며, 각각의 상기 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 제1 하우징(도 2의 120)에 체결 볼트에 의하여 결합될 수 있다.
상기 커넥터부 고정부(930)는 상기 몸체(910)의 상면(911)에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 커넥터부 고정부(930)는 상기 제1 커버(900)의 상측을 지나는 커넥터부(800)를 고정시켜 줄 수 있다. 상기 커넥터부 고정부(930)는 상기 몸체(910)의 상면에서 상향으로 돌출되어, 상기 고정클립(830)이 삽입되기 위한 고정홀(931)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 고정클립(830)의 단부는 상기 고정홀(931)에 삽입되어 움직임이 고정될 수 있다.
상기 저항 고정부(940)는 상기 방전저항(1000)과 체결될 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 저항 고정부(940)는 상기 방전저항(1000)을 고정시키기 위한 상기 제1 고정부재(1100)와 체결될 수 있다.
상기 저항 고정부(940)는 복수개이며, 상기 복수의 저항 고정부(420)는 제1 방향(X축 방향)으로 이격될 수 있다. 이때, 상기 방전저항(1000)은 상기 복수의 저항 고정부(940)의 이격된 사이에 배치될 수 있다. 이때, 상기 복수의 저항 고정부(940) 사이의 제1 방향(X축 방향) 이격거리(D)는 상기 방전저항(1000)의 폭보다 클 수 있다.
상기 제1 커버(900)는 장방형의 부재일 수 있다. 상기 제1 커버(900)는 제1 방향(X축 방향) 폭(WC1)이 제2 방향(Y축 방향) 폭(WC2)보다 클 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐패시터 어셈블리와 방전저항의 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐패시터 어셈블리와 방전저항의 회로 구성도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐패시터 어셈블리와 방전저항의 제3 방향 높이차를 비교한 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐패시터 어셈블리, 방전저항 및 커버의 제3 방향 높이차를 비교한 도면이다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 공기 압축기는 상기 방전저항(1000)과 상기 캐패시터 어셈블리(520)를 전기적으로 연결하기 위한 연결부재(1200)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 방전저항(1000)은 상기 캐패시터 어셈블리(520)로부터 이격될 수 있다. 이때, 상기 방전저항(1000)과 캐패시터 어셈블리(520)을 분리하여 설계 자유도를 높이고 공간을 보다 콤팩트하게 활용할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 방전저항(1000)이 배치된 위치의 제3 방향(Z축 방향) 높이는 상기 캐패시터 어셈블리(520)의 상면의 제3 방향(Z축 방향) 높이보다 낮을 수 있다. 여기서, 높이는 상기 캐패시터 어셈블리(520)의 하면을 기준으로 제3 방향(Z 방향)으로 이격된 거리를 의미한다.
상기 방전저항(1000)의 하면의 높이(H1)는 저항 연결단자(524)의 높이(H2)보다 낮게 배치될 수 있다. 그리고, 상기 방전저항(1000)의 하면의 높이(H1)는 상기 캐패시터 어셈블리(520)의 상면의 높이보다는 낮고, 상기 캐패시터 어셈블리(520)의 하면의 높이(H3)보다는 높을 수 있다.
마찬가지로, 제1 커버(900) 하단의 높이(H4)는 상기 저항 연결단자(524)의 높이(H2)보다 낮게 배치될 수 있다. 그리고, 제1 커버(900) 하단의 높이(H4)는 상기 캐패시터 어셈블리(520)의 상면의 높이보다는 낮고, 상기 캐패시터 어셈블리(520)의 하면의 높이(H3)보다는 높을 수 있다. 제1 커버(900) 하측에는 트랜지스터(510)가 배치될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 공기 압축기는, 상기 방전저항이 상기 캐패시터 어셈블리보다 낮게 배치되어 돌출되는 부분이 없어지고, 부품들 사이의 간섭을 줄일 수 있으며, 필터부 주변의 공간 활용성을 높일 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부의 일부분을 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 상기 공기 압축기는 상기 제1 커버(900)과 상기 트랜지스터(510) 사이에 배치되어 냉각 효율을 높이기 위한 열교환수단(1300)을 더 포함할 수 있다.
상기 열교환수단(1300)은 상기 트랜지스터(510)와 열교환 가능하게 연결되어 상기 트랜지스터(510)의 발열에 의해 가열되거나, 상기 트랜지스터(510)와 함께 냉각될 수 있다.
상기 열교환 수단(1300)은 직접 접촉되어 전도를 통해 열교환될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 그리고, 상기 열교환수단(1300)은 상측에 상기 제1 커버(900)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 커버(900)는 상측에 상기 방전저항(1000)이 배치될 수 있다.
이처럼, 제1 커버(900)와 상기 트랜지스터(510) 사이에 열교환수단(1300)을 더 구비함으로써 상기 트랜지스터(510)를 더욱 효과적으로 냉각시킬 수 있으며, 상기 제1 커버(900)의 상측에 배치되는 방전저항(1000)의 냉각 효율 또한 높일 수 있다.
다시 도 12를 참조하면, 열교환수단(1300)은 제1 커버(900)와 일체로 마련될 수 있다.
제1 커버(900)가 열교환수단(1300)의 상측에 배치되므로, 제1 커버(900)와 열교환수단(1300)이 일체로 마련된 상태에서 제1 커버(900)는 외력에 의한 진동에도 흔들리는 현상이 저감될 수 있다. 제1 커버(900)와 열교환수단(1300)은 접착제 등의 접착부재를 통해 일체로 형성될 수 있으며, 사출을 통해서도 일체로 형성될 수 있다.
이하에서는 다른 실시예에 따른 공기 압축기에 관하여 도 13을 참조로 하여 설명하도록 한다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 압축기를 개략적으로 도시한 평면도이다.
본 실시예는 방전저항의 위치를 제외하고는 도 5에서 나타낸 공기 압축기와 실질적으로 동일하다. 따라서 도 5와 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복적인 설명은 생략하도록 한다.
도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 공기 압축기는 캐패시터 어셈블리(520)와 전기적으로 연결되는 방전저항(2000)을 포함할 수 있다.
방전저항(2000)은 장방형 부재이며, 제1 방향(Y축 방향)으로 배치될 수 있다. 즉, 방전저항(2000)의 제1 방향(X축 방향) 폭(WR1)은 제2 방향(Y축 방향) 폭(WR2)보다 작을 수 있다. 이처럼 배치되는 방전저항(2000)은 필터부와 간섭을 줄일 수 있으며, 냉각유로(도 3 의 700)의 유동방향과 평행하게 배치되어 열배출이 원활할 수 있다.
제2 하우징(120)의 내부 공간은 제2 방향으로 연장된 임의의 가상선(C)을 기준으로, 제1 공간(120A)과 제2 공간(120B)으로 구분될 수 있다. 이때, 가상선(C)은 전달모듈(600)을 지날 수 있다. 제1 공간(120A)에는 캐패시터 어셈블리(520)가 배치되고, 제2 공간(120B)에는 전류센서 어셈블리(530)가 배치될 수 있다. 이때, 방전저항(2000)은 제1 공간(120A)에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도면에서는 도시하지 않았지만, 상기 방전저항(1000)은 상기 전류센서 어셈블리(530)에 인접하여 배치될 수 있다. 상기 방전저항(1000)은 상기 전류센서 어셈블리(530)에 결합될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도면에서는 도시하지 않았지만, 상기 방전저항(1000)은 상기 전달모듈(600)에 인접하여 배치될 수 있다. 상기 방전저항(1000)은 상기 고정수단(도 3의 620)에 결합될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도면에서는 도시하지 않았지만, 상기 방전저항(1000)은 상기 제2 하우징(120)에 결합될 수 있다. 이때, 상기 제2 하우징(120)은 상기 필터부(500)가 배치되는 수용부를 가지며, 상기 방전저항(1000)은 상기 수용부에 장착될 수 있다. 이때, 상기 공기 압축기는 상기 방전저항(1000)을 상기 제2 하우징(120) 상면에 고정시키는 제2 고정부재를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 공기 압축기는 필터부(500)와 방전저항(1000) 사이의 배치구조를 개선함으로써 필터부(500)와 방전저항(1000) 사이의 간섭을 줄이고, 필터부(500)의 공간 활용도를 높여 공기 압축기를 컴팩트화할 수 있다.
또한, 방전저항(1000)을 제1 커버(900) 상면 또는 열배출이 용이한 위치에 배치시킴으로써 방전저항(1000)의 과열을 방지하고, 필터부(500) 주위의 온도가 상승하는 문제를 해결할 수 있다.
이하에서는 또 다른 실시예에 따른 공기 압축기에 관하여 도 14 내지 도 20을 참조로 하여 설명하도록 한다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기 압축기의 평면도이고, 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커버의 사시도이며, 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기 압축기의 부분 단면도이고, 도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제2 하우징의 사시도이며, 도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커버가 제2 하우징에 결합된 부분을 도시한 단면도이고, 도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방전저항이 캐패시터 어셈블리에 결합된 모습을 도시한 사시도이며, 도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방전저항이 캐패시터 어셈블리에 결합된 모습을 도시한 정면도이다.
도 14 내지 도 20에 도시된 본 실시예의 공기 압축기는 도 5에 도시된 공기 압축기와 실질적으로 동일하다. 따라서 도 5와 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복적인 설명은 생략하도록 한다.
도 14 내지 도 18을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기압축기는 제2 커버(3000)를 포함할 수 있다.
제2 커버(3000)는 제2 하우징(120)의 내부에 배치될 수 있다. 제2 커버(3000)는 제2 하우징(120)의 내부에서 제1 방향(X축 방향)을 따라 캐패시터 어셈블리(520)의 일측에 배치될 수 있다. 또한, 제2 커버(3000)는 제2 하우징(120)의 내부에서 제2 방향(Y축 방향)을 따라 제1 커버(900)의 일측에 배치될 수 있다. 즉, 제2 커버(3000)는 캐패시터 어셈블리(520)와 제1 커버(900)에 의해 커버되지 않는 제2 하우징(120)의 내부를 커버할 수 있다.
제2 커버(3000)는 제1 지지부(3100) 및 제2 지지부(3200)를 포함할 수 있다.
제1 지지부(3100)는 제1 방향(X축 방향)을 따라 제2 커버(3000)의 일측에 배치될 수 있다. 제1 지지부(3100)는 전류센서 어셈블리(530)를 지지할 수 있다. 제1 지지부(3100)는 전류센서 어셈블리(530)를 지지하기 위해 전류센서 어셈블리(530) 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 지지부(3200)는 전달유닛(610)을 지지할 수 있다. 보다 자세하게는, 제2 지지부(3200)는 제1 상(Phase U)의 교류 전원을 전달하는 U상 버스바(611)와, 제2 상(Phase V)의 교류 전원을 전달하는 V상 버스바(612) 및 제3 상(Phase W)의 교류 전원을 전달하는 W상 버스바(613)를 각각 지지할 수 있다. 이때, 각각의 버스바(611, 612, 613)은 도 15에 도시된 바와 같이, 전류센서 어셈블리(530) 측을 향하여 절곡된 형상을 가질 수 있다. 각각의 버스바(611, 612, 613)가 동일한 방향으로 절곡되므로, 조립의 편의성이 향상되며, 조립 시간이 단축될 수 있다.
제2 지지부(3200)는 전달유닛(610)의 형상을 따라 제3 방향(Z축 방향)으로 돌출된 돌출부(3210)를 포함할 수 있다. 전달유닛(610)는 제2 커버(3000)에 지지된 상태에서 일부분이 제3 방향(Z축 방향)을 따라 제2 커버(3000)의 외측으로 돌출될 수 있다. 돌출부(3210)는 전달유닛(610) 중 제2 커버(3000)의 외측으로 돌출된 일부분을 둘러쌀 수 있다.
돌출부(3210)는 도 17 및 도 18에 도시된 제2 하우징(120)의 관통홀(120H)에 수용될 수 있다. 돌출부(3210)는 관통홀(120H)을 이루는 제2 하우징(120)의 일면과 일면 사이의 거리에 대응되는 두께를 가질 수 있다. 이에 의해, 돌출부(3210)의 외면과 관통홀(120H)을 이루는 제2 하우징(120)의 일면 사이의 유격이 억제되어 전달유닛(610)가 돌출부(3210)에 지지된 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기 압축기는 제2 커버(3000)가 U상, V상 및 W 상 버스바(611. 612, 613)를 지지하므로, U상, V상 및 W 상 버스바(611. 612, 613)를 지지하기 위해 사용되었던 볼트 등의 체결부재의 사용량이 줄어들어 공기 압축기를 제작하기 위해 소모되는 비용 및 조립 시간이 절약될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기 압축기는 제2 커버(3000)에 의해 제2 하우징(120)에서 캐패시터 어셈블리(520)와 제1 커버(900)가 커버하지 못하는 영역을 커버하므로, 작업자의 실수에 의해 제2 하우징(120)의 내부에 체결부재 등이 유입되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기 압축기는 제2 커버(3000)가 전류센서 어셈블리(530) 및 전달유닛(610)를 동시에 지지하므로, 각각의 구성을 지지하기 위한 커버를 이중 사출하는 과정을 생략할 수 있다. 이에 의해, 원가 절감 및 조립 비용과 조립 시간의 소모가 절약될 수 있다.
다시 도 16 내지 도 18을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기 압축기는 제2 하우징(120)의 내부에 배치되는 홈(4000)과 홈(4000)에 배치되는 씰링(Seal ring)(5000)을 포함할 수 있다.
홈(4000)은 제2 하우징(120)의 내부에 배치된 관통홀(120H) 부근에 배치될 수 있다. 홈(4000)은 관통홀(120H)과 이격 배치될 수 있다. 홈(4000)은 관통홀(120H)을 이루는 제2 하우징(120)의 일면들을 따라 사각링 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 홈(4000)은 제2 하우징(120)의 일면에서 제3 방향(Z축 방향)을 따라 형성될 수 있다. 제2 커버(3000)가 제2 하우징(120)의 내부에 배치되면, 홈(4000)의 개구된 상측은 제2 커버(3000)에 의해 커버될 수 있다.
씰링(5000)은 홈(4000)에 배치될 수 있다. 씰링(5000)은 원형의 단면을 가지도록 형성될 수 있다. 씰링(5000)은 제2 커버(3000)에 의해 일부분이 가압될 수 있다. 제2 커버(3000)가 제2 하우징(120) 배치되어 홈(4000)의 상측을 커버하면, 씰링(5000)은 제2 커버(3000)의 결합면과 홈(4000)의 결합면 사이의 기밀을 유지시킬 수 있다. 이에 의해, 제2 하우징(120)의 내부에 이물질 등의 유입이 방지될 수 있다.
또한, 씰링(5000)은 공기 압축기에서 발생되는 뜨거운 공기가 모터부(300)에 전력을 공급하는 인버터(미도시)에 유입되는 것을 방지시킬 수 있다. 이에 의해, 인버터(미도시)의 성능이 유지될 수 있으며, 인버터(미도시)를 통해 모터부(300)에 전력이 안정적으로 공급될 수 있다.
본 실시예에서는 씰링(5000)의 형상을 원형으로 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 씰링(5000)의 형상은 사각형상, 오각형상 등의 다각형상으로도 마련될 수 있다.
도 14, 도 19 내지 도 20을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방전저항(1000)과 제1 고정부재(1100)는 캐패시터 어셈블리(520)의 케이스(522)의 하측에 배치될 수 있다.
보다 자세하게는, 방전저항(1000)은 제1 고정부재(1100)에 결합되며, 제1 고정부재(1100)에 의해 케이스(522)의 하측에 고정될 수 있다. 이때, 방전저항(1000)은 케이스(522)의 하측에 제2 방향(Y 방향)을 따라 배치될 수 있다. 고압의 전류가 흐르는 방전저항(1000)은 제2 하우징(120)의 내부에서 흐르는 냉각수에 의해 냉각될 수 있다.
본 실시예예 따른 방전저항(1000)과 제1 고정부재(1100)는 캐패시터 어셈블리(520)의 케이스(522)에 일체로 마련될 수 있다.
방전저항(1000)이 케이스(522)의 하측에 배치됨에 따라, 방전저항(1000)과 캐패시터 어셈블리(520)를 전기적으로 연결하기 위한 연결부재(1200)는 케이스(520)의 외면을 따라 감길 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
<부호의 설명>
100: 하우징, 200: 압축부, 300: 모터부, 400: 제어기판, 500: 필터부, 600: 전달모듈, 620: 고정수단, 700: 냉각유로, 800: 커넥터부, 900: 제1 커버, 1000,2000: 방전저항, 1100: 제1 고정부재, 1200: 연결부재

Claims (18)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되는 회전축;
    상기 회전축과 연결되어 유입 공기를 압축하여 토출하는 압축부;
    상기 회전축을 구동하는 모터부;
    상기 모터부를 제어하는 제어기판; 및
    외부 전력의 노이즈를 필터링하여 상기 제어기판에 공급하는 필터부; 를 포함하고,
    상기 필터부는,
    외부 전원과 연결되는 캐패시터 어셈블리;
    상기 제어기판과 연결되는 트랜지스터;
    상기 트랜지스터와 연결되는 전류센서 어셈블리; 및
    상기 캐패시터 어셈블리와 연결되어 상기 캐패시터 어셈블리에 잔류하는 전하를 방전시키는 방전저항; 을 포함하는 공기 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기판의 전력을 상기 모터부에 전달하는 전달모듈; 을 더 포함하고,
    상기 방전저항은 상기 전달모듈에 인접하여 배치되며,
    상기 전달모듈은 상기 모터부에서 반경방향 외측으로 연장되는 전달유닛; 을 포함하는 공기 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 캐패시터 어셈블리는
    캐패시터;
    상기 캐패시터를 지지하는 케이스; 및
    상기 방전저항과 연결되는 저항 연결단자; 를 포함하며,
    상기 저항 연결단자는 상기 캐패시터 상에 배치되는 공기 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 필터부의 적어도 일측을 덮도록 배치되는 제1 커버; 및
    상기 제1 커버와 상기 트랜지스터 사이에 배치되는 열교환수단; 을 포함하는 공기 압축기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전류센서 어셈블리와 상기 캐패시터 어셈블리는 축방향에 수직인 제1 방향으로 배치되고,
    상기 트랜지스터는 상기 전류센서 어셈블리와 상기 캐패시터 어셈블리에 대하여 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 배치되는 공기 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 모터부와 상기 필터부 사이에 배치되는 적어도 하나의 냉각유로를 포함하고,
    상기 방전저항은 상기 냉각유로와 인접하여 배치되는 공기 압축기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 커버는 상기 트랜지스터의 상측에 배치되고,
    상기 방전저항은 상기 제1 커버의 상면에 배치되는 공기 압축기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 방전저항과 결합되고 상기 제1 커버의 상면에 배치되어, 상기 방전저항을 상기 제1 커버에 고정시키는 고정부재; 를 포함하는 공기 압축기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 방전저항은 상기 전류센서 어셈블리에 인접하여 배치되는 공기 압축기.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 제1 커버는 제1 방향 폭이 제2 방향 폭보다 길도록 배치되고,
    상기 방전저항은 상기 제1 방향 폭이 상기 제2 방향 폭보다 길도록 배치되는 공기 압축기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 방전저항이 고정된 상기 제1 커버의 일면은 상기 저항 연결단자보다 낮게 배치되는 공기 압축기.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 하우징의 내부 공간은 축방향으로 연장된 가상선을 기준으로, 상기 캐패시터 어셈블리가 배치된 제1 공간과 상기 전류센서 어셈블리가 배치된 제2 공간으로 구분되고,
    상기 방전저항은 상기 제1 공간에 배치되는 공기 압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 방전저항은 상기 케이스의 하측에 배치되는 공기 압축기.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 하우징의 내부에 배치되는 제2 커버; 를 포함하고,
    상기 제2 커버는,
    상기 전류센서 어셈블리를 지지하는 제1 지지부 및
    상기 전달유닛을 지지하는 제2 지지부를 포함하는 공기 압축기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 지지부는 상기 전달유닛의 일부분을 둘러싸는 돌출부를 포함하며,
    상기 하우징은 상기 돌출부를 수용하는 관통홀을 더 포함하는 공기 압축기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 관통홀과 이격 배치되는 홈을 더 포함하며,
    상기 홈의 내부에 배치되는 씰링을 포함하고,
    상기 제2 커버가 상기 하우징의 내부에 배치되면, 상기 홈의 상측 및 상기 씰링은 상기 제2 커버에 의해 커버되는 공기 압축기.
  17. 제4항에 있어서,
    상기 제1 커버는 알루미늄, 합성 수지재 및 스틸(Steel) 중 적어도 하나로 이루어진 공기 압축기.
  18. 제4항에 있어서,
    상기 제1 커버와 상기 열교환수단은 일체로 마련되는 공기 압축기.
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