WO2023068643A1 - 전동 압축기 - Google Patents

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WO2023068643A1
WO2023068643A1 PCT/KR2022/015433 KR2022015433W WO2023068643A1 WO 2023068643 A1 WO2023068643 A1 WO 2023068643A1 KR 2022015433 W KR2022015433 W KR 2022015433W WO 2023068643 A1 WO2023068643 A1 WO 2023068643A1
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support body
housing
electric compressor
inverter
circuit board
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PCT/KR2022/015433
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이현우
김민규
배상우
안혜림
안휴남
오성택
윤제수
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한온시스템 주식회사
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/12—Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
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    • F04B49/06—Control using electricity
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
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    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
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    • H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
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    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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    • F05B2210/00—Working fluid
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    • F05B2210/14—Refrigerants with particular properties, e.g. HFC-134a
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    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/30—Retaining components in desired mutual position

Definitions

  • the present invention relates to an electric compressor, and more particularly, by disposing a noise reduction element on the outside of a circuit board of an inverter unit in a radial direction, and integrating a high voltage connector, a noise reduction element, and a low voltage connector on a support body, thereby reducing the package of the inverter unit and It relates to an electric compressor capable of reducing weight.
  • an air conditioning system for heating and cooling the interior of a vehicle.
  • Such an air conditioning system includes a compressor that compresses low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant introduced from an evaporator into high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant and sends it to a condenser.
  • Compressors applied to such automobiles include a mechanical compressor driven by receiving the driving force of an engine and an electric compressor using a motor driven by electricity.
  • the compressor there are a reciprocating type that compresses the refrigerant according to the reciprocating motion of the piston and a rotary type that compresses the refrigerant while rotating.
  • a reciprocating type there is a crank type that uses a crank to transmit to a plurality of pistons according to the transmission method of the drive source, a swash plate type that transmits to a rotating shaft with a swash plate installed, and the like.
  • scrolling types that use orbiting scrolls and fixed scrolls.
  • the inverter-type electric compressor In addition, in the electric compressor, the development of an inverter-type compressor capable of varying the driving speed of the motor is being actively conducted.
  • the inverter In the inverter-type electric compressor, the inverter is mounted on an outer circumferential surface or one side of the casing, and the inverter is electrically connected to a motor provided inside the casing using terminals and bus bars passing through the casing.
  • a noise reduction element for reducing high-frequency noise is disposed on a circuit board of an inverter.
  • a common mode choke coil 34 is mounted on the circuit board 29 of the inverter, which is generated in the PCU 39 on the vehicle side. The transmission of high-frequency noise to the inverter circuit 31 on the compressor side is suppressed.
  • the noise reduction element is disposed inside the inverter cover member 25 on the circuit board 29 as described above, the area of the circuit board 29 increases, and thus the width and height of the inverter cover member 25 must also increase. There is a problem that it is difficult to reduce the package size and weight of the inverter unit.
  • the connector 27 is provided on the outside of the inverter cover member 25 and protrudes in the opposite direction to the motor, the overall length of the electric compressor is also increased.
  • the present invention is to provide an electric compressor capable of reducing the package size and weight of the inverter unit by arranging a noise reducer outside the circuit board of the inverter unit in a radial direction and integrating the high voltage connector, the noise reducer and the low voltage connector on a support body. There is a purpose.
  • the housing and, a compression unit provided in the housing; and, provided in the housing, a motor unit for driving the compression unit; and an inverter unit coupled to one side of the housing and controlling the motor unit, wherein the inverter unit includes: a support body coupled to one side of the housing; and an inverter cover coupled to one side of the support body, wherein the support body includes: a center on which a circuit board is seated; and a first accommodating portion extending radially outward from the center and having a noise reduction element disposed therein.
  • the support body may further include a second accommodating portion disposed side by side on a radially outer side of the first accommodating portion and having a high voltage connector disposed therein.
  • the support body may further include a third accommodating portion extending radially outward from the center and having a low voltage connector disposed therein.
  • the first accommodating part and the third accommodating part may extend in parallel toward the same direction from the center.
  • the inverter cover may cover the central portion and the first accommodating portion.
  • a metallic electromagnetic wave shielding member surrounding the support body may be further included.
  • sealing members may be disposed between the inverter cover and the support body and between the support body and the housing, respectively.
  • a speed rivet may be installed through the circuit board and the support body, and a bolt may be installed up to the housing through the speed rivet.
  • a fastening member may be installed up to the housing through the inverter cover and the support body.
  • an intelligent power module (IPM) connected to the circuit board may contact the housing.
  • a protrusion protruding toward the support body may be provided on one side of the housing so that the intelligent power module (IPM) can come into contact with it.
  • IPM intelligent power module
  • the high voltage connector may be connected to the noise reduction element through a first bus bar, and the noise reduction element may be connected to the circuit board through a second bus bar.
  • the noise reduction element may be welded to the first bus bar and the second bus bar, respectively.
  • the noise reduction element may be a CM choke (common mode choke).
  • the noise reduction element is disposed outside the circuit board in the radial direction and does not protrude from the support body in the axial direction, the size of the circuit board can be reduced and the length of the inverter cover can also be reduced. Accordingly, there are effects of package reduction and weight reduction of the inverter unit, cost reduction, and design freedom increase, and the overall length of the electric compressor can also be reduced.
  • the high voltage connector and the low voltage connector are configured integrally with the support body, separate bolts and processing are not required, thereby reducing the number of parts and weight, reducing costs and increasing productivity.
  • electromagnetic waves can be shielded by the electromagnetic wave shielding member.
  • IPM intelligent power module
  • FIG. 1 is a perspective view showing an electric compressor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view showing a part of the electric compressor of FIG. 1 in a separated manner
  • Figure 3 is a perspective view of another side of Figure 2;
  • Figure 4 is a front view showing the support body separated from Figure 1;
  • Figure 5 is a front view showing a part of the configuration of Figure 4.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the coupling relationship between the circuit board and the support body
  • IPM intelligent power module
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of FIG. 1 .
  • the electric compressor of the present invention largely includes a housing 10, a motor unit, a compression unit, an inverter unit 20, and a terminal unit electrically connecting the motor unit and the inverter unit 20.
  • the housing 10 forms the exterior of the electric compressor 1, and in this embodiment is composed of a front housing 12 and a rear housing 14.
  • the motor unit is provided in the front housing 12 and provides power for the compression unit to compress the refrigerant.
  • the motor unit may include a rotor coupled to a rotation shaft rotatably installed at the center of the front housing 12 and a stator fixed to the front housing 12 and disposed radially outside the rotor. there is.
  • the stator may include a stator core and coils wound around the stator core.
  • the compression unit is provided in the rear housing 14, and although not shown, the orbiting scroll coupled to the rotational shaft through an eccentric bush is fixed between the front housing 12 and the rear housing 14 to compress the refrigerant together with the orbiting scroll. It may include a fixed scroll forming a compression chamber made. As such, since the compression unit is connected to the motor unit through the rotation shaft, the rotational force generated by the motor unit can be transmitted to the orbiting scroll of the compression unit through the rotation shaft. However, it is not limited thereto, and it goes without saying that other types of compression units may be used.
  • the inverter unit 20 is coupled to one side of the housing 10 and coupled to the compression unit and the opposite side with respect to the motor unit.
  • the inverter unit 20 is electrically connected to the motor unit, supplies power to the motor unit through power and control signals transmitted from the outside, and controls its operation.
  • the stator forms an electromagnetic field by power applied from the inverter unit 20, and rotational force for driving the compression unit is generated as the rotor rotates by the electromagnetic field formed by the stator.
  • the motor unit and the inverter unit 20 may be electrically connected by a terminal unit. Since a 3-phase motor is used in this embodiment, 3 connection pins and 3 terminals 30 respectively connected to the 3-phases are provided to supply 3-phase power from the inverter unit 20 to the motor unit. It can be.
  • the three connection pins are respectively connected to the three-phase coils of the stator and protrude to the inside of the inverter unit 20 through the front housing 12 .
  • Each connection pin protruding to the inside of the inverter unit 20 penetrates the circuit board 200 of the inverter unit and is electrically connected to the circuit board 200 through each terminal 30 .
  • through-holes 12a, 102, and 202 through which connection pins pass may be formed in one side of the front housing 12, the support body 100, and the circuit board 200, respectively.
  • the inverter unit 20 largely includes a support body 100, a circuit board 200, an inverter cover 300, a noise reduction element 400, a high voltage connector 500, a low voltage connector 600, and an electromagnetic shielding member 700. ) may be included.
  • the support body 100 is disposed on one side of the front housing 12, and the circuit board 200 to which switching elements are connected is seated on the support body 100.
  • the support body 100 includes a circular center 120 on which the circuit board 200 is seated.
  • the support body 100 may be formed of a plastic material for cost reduction and light weight.
  • a metal electromagnetic wave shielding member 700 is provided to surround the support body 100 so as to be able to shield electromagnetic waves.
  • the electromagnetic wave shielding member 700 may be provided along the inner circumference of the support body 100 .
  • the support body 100 and the circuit board 200 are provided with fastening holes 104 and 204 for fastening the support body 100 and the circuit board 200, respectively.
  • the speed rivet 820 may be installed through the support body 100 and the circuit board 200 at the same time.
  • the bolt 840 penetrates the speed rivet 820 and is installed to the front housing 12 so that the grounding can be made.
  • slots for switching elements may be formed in the central portion 120 of the support body 100 .
  • the intelligent power module (IPM) 220 connected to the circuit board 200 may contact the front housing 12 through the slot 106 .
  • one side of the front housing 12 is provided with a protrusion 12b protruding toward the support body 100 so that the intelligent power module 220 can come into contact with it.
  • the intelligent power module 220 may be directly fastened to the front housing 12 using bolts without using a carrier.
  • the noise reduction element 400 is installed on the support body 100 and disposed outside the circuit board 200 in the radial direction.
  • the support body 100 extends radially outward from the center 120 and includes a first accommodating portion 140 in which the noise reduction element 400 is disposed.
  • the central portion 120 and the first accommodating portion 140 may be integrally formed.
  • the noise reduction element 400 may correspond to, for example, a CM choke (common mode choke).
  • the support body 100 further includes a second accommodating portion 160 disposed parallel to the outer side of the first accommodating portion 140 in a radial direction and having the high voltage connector 500 disposed therein.
  • the second accommodating part 160 may be a housing of the high voltage connector itself.
  • the high voltage connectors 500 are arranged side by side on the outside of the noise reduction element 400 in a radial direction, connection between the high voltage connector 500 and the noise reduction element 400 is easy and can be configured more compactly.
  • the high voltage connector 500 is electrically connected to the noise reduction element 400 through the first bus bar 520, and the noise reduction element 400 is electrically connected to the second bus bar 420.
  • the noise reduction element 400 can be easily integrated into the support body 100 by welding the first bus bar 520 and the second bus bar 420, respectively.
  • the support body 100 extends radially outward from the center 120 and further includes a third accommodating portion 180 in which the low voltage connector 600 is disposed.
  • the third accommodating part 180 may be a housing of the low voltage connector itself. In this way, since the low voltage connector 600 also does not protrude from the support body 100 in the axial direction, the electric compressor can be compactly formed.
  • the first accommodating part 140 and the third accommodating part 180 extend in parallel from the center 120 toward the same direction. As shown in FIG. 5 , the low voltage connector 600 is electrically connected directly to the circuit board 200 .
  • the inverter cover 300 is coupled to one side of the support body 100, and covers the central portion 120 and the first accommodating portion 140 of the support body in this embodiment. That is, the high voltage connector 500 and the low voltage connector 600 are not disposed inside the inverter cover 300 .
  • the fastening member 860 passes through the inverter cover 300 and the support body 100 and is installed to the front housing 12, so that the inverter cover 300 and the support body 100 are coupled to one side of the front housing 12. It can be.
  • sealing members 900 are disposed between the inverter cover 300 and the support body 100 and between the support body 100 and the front housing 12, respectively.
  • circular protrusions are formed on the side facing the support body 100 in the inverter cover 300 and the front housing 12, respectively, and the circular protrusions are formed on the support body 100.
  • an O-ring is provided as a sealing member 900 between the surfaces in contact with each other.
  • the noise reduction element 400 is disposed outside the circuit board 200 in the radial direction and does not protrude from the support body 100 in the axial direction, the size of the circuit board 200 can be reduced, and the inverter The length of the cover 300 can also be reduced. Accordingly, there are effects of package reduction and weight reduction of the inverter unit 20, cost reduction, and design freedom increase, and the overall length of the electric compressor 1 can also be reduced.
  • the high voltage connector 500 and the low voltage connector 600 are configured integrally with the support body 100, separate bolts and processing are unnecessary, so the number of parts and weight can be reduced, and the effect of cost reduction and productivity increase is achieved. there is.
  • the present invention relates to an electric compressor in which a noise reducer is disposed outside a circuit board of an inverter unit in a radial direction, and a high voltage connector, a noise reducer, and a low voltage connector are integrated on a support body, thereby enabling package reduction and weight reduction of the inverter unit.

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는, 하우징과, 상기 하우징 내에 구비되는 압축부와, 상기 하우징 내에 구비되어, 상기 압축부를 구동하는 모터부 및 상기 하우징의 일 측에 결합되어, 상기 모터부를 제어하는 인버터부를 포함하며, 상기 인버터부는, 상기 하우징의 일 측에 결합되는 서포트 바디 및 상기 서포트 바디의 일 측에 결합되는 인버터 커버를 포함하고, 상기 서포트 바디는, 회로 기판이 안착되는 중심부 및 상기 중심부에서 반경방향 외측으로 연장되며, 노이즈 저감소자가 내부에 배치되는 제1 수용부를 포함하는, 전동 압축기를 제공한다.

Description

전동 압축기
본 발명은 전동 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노이즈 저감소자가 인버터부 회로 기판의 반경방향 외측에 배치되고, 고전압 커넥터, 노이즈 저감소자 및 저전압 커넥터가 서포트 바디 상에 일체화됨으로써 인버터부의 패키지 축소 및 경량화가 가능한 전동 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 실내의 냉난방을 위한 공조시스템이 구비된다. 이러한 공조시스템은 증발기로부터 인입된 저온 저압의 기상 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 압축기를 포함하고 있다.
이러한 자동차에 적용되는 압축기에는 엔진의 구동력을 전달받아 구동되는 기계식 압축기와 전기에 의하여 구동되는 모터를 이용한 전동식 압축기가 있으며, 최근에는 자동차 내에 전장화가 가속화되면서 전동식 압축기의 사용이 증가되고 있다.
한편, 압축기에는 피스톤의 왕복운동에 따라 냉매를 압축하는 왕복식과 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다. 왕복식에는 구동원의 전달방식에 따라 크랭크를 사용하여 복수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식 등이 있고, 회전식에는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인 로터리식, 선회 스크롤과 고정 스크롤을 사용하는 스크롤식이 있다.
또한, 전동식 압축기에서는 모터의 운전 속도를 가변할 수 있는 인버터 방식의 압축기 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 인버터 방식의 전동식 압축기는 인버터가 케이싱의 외주면 또는 일측면에 장착되고, 그 케이싱을 관통하는 터미널과 버스바 등을 이용하여 인버터를 케이싱 내부에 구비된 모터와 전기적으로 연결하고 있다.
이때, 종래의 전동식 압축기에서는 고주파 노이즈 저감을 위한 노이즈 저감소자가 인버터의 회로 기판 상에 배치되고 있다. 예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제2020-0115215호에 개시된 전동 압축기를 살펴보면, 인버터의 회로 기판(29)에는 공통 모드 초크 코일(34)이 실장되고 있으며, 이는 차량 측의 PCU(39)에서 발생하는 고주파 노이즈가 압축기 측의 인버터 회로(31)에 전달되는 것을 억제한다.
이와 같이 노이즈 저감소자가 회로 기판(29) 상에서 인버터 커버 부재(25)의 내부에 배치됨에 따라, 회로 기판(29)의 넓이가 커지고, 이로 인해 인버터 커버 부재(25)의 넓이 및 높이 또한 높아져야 하므로 인버터부의 패키지 축소 및 경량화가 어렵다는 문제가 있다.
더욱이, 커넥터(27)가 인버터 커버 부재(25)의 외측에 마련되어 모터와 반대방향을 향해 돌출하고 있으므로, 전동 압축기의 전체 길이 또한 증대된다.
본 발명은 노이즈 저감소자가 인버터부 회로 기판의 반경방향 외측에 배치되고, 고전압 커넥터, 노이즈 저감소자 및 저전압 커넥터가 서포트 바디 상에 일체화됨으로써 인버터부의 패키지 축소 및 경량화가 가능한 전동 압축기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예는, 하우징;과, 상기 하우징 내에 구비되는 압축부;와, 상기 하우징 내에 구비되어, 상기 압축부를 구동하는 모터부; 및 상기 하우징의 일 측에 결합되어, 상기 모터부를 제어하는 인버터부;를 포함하며, 상기 인버터부는, 상기 하우징의 일 측에 결합되는 서포트 바디; 및 상기 서포트 바디의 일 측에 결합되는 인버터 커버;를 포함하고, 상기 서포트 바디는, 회로 기판이 안착되는 중심부; 및 상기 중심부에서 반경방향 외측으로 연장되며, 노이즈 저감소자가 내부에 배치되는 제1 수용부;를 포함하는, 전동 압축기를 제공한다.
실시 예에 따라, 상기 서포트 바디는, 상기 제1 수용부의 반경방향 외측에 나란하게 배치되며, 고전압 커넥터가 내부에 배치되는 제2 수용부;를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 서포트 바디는, 상기 중심부에서 반경방향 외측으로 연장되며, 저전압 커넥터가 내부에 배치되는 제3 수용부;를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1 수용부와 상기 제3 수용부는 상기 중심부로부터 동일한 방향을 향해 평행하게 연장될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 인버터 커버는 상기 중심부와 상기 제1 수용부를 덮을 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 서포트 바디를 둘러싸는 금속의 전자파 차폐부재;를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 인버터 커버와 상기 서포트 바디 사이, 및 상기 서포트 바디와 상기 하우징 사이에는 각각 실링부재가 배치될 수 있다.
실시 예에 따라, 스피드 리벳이 상기 회로 기판과 상기 서포트 바디를 관통하여 설치되고, 볼트가 상기 스피드 리벳을 관통하여 상기 하우징까지 설치될 수 있다.
실시 예에 따라, 체결부재가 상기 인버터 커버, 상기 서포트 바디를 관통하여 상기 하우징까지 설치될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 회로 기판에 접속되는 지능형 전력 모듈(IPM)은 상기 하우징에 접촉될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 하우징의 일측에는 상기 지능형 전력 모듈(IPM)이 접촉될 수 있도록 상기 서포트 바디를 향해 돌출되는 돌출부가 구비될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 고전압 커넥터는 제1 버스바를 통해 상기 노이즈 저감소자에 연결되고, 상기 노이즈 저감소자는 제2 버스바를 통해 상기 회로 기판에 연결될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 노이즈 저감소자는 상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바에 각각 용접될 수 있다.
상기 노이즈 저감소자는 CM 초크(common mode choke)일 수 있다.
본 발명에 따르면, 노이즈 저감소자가 회로 기판의 반경방향 외측에 배치되고 서포트 바디로부터 축방향으로 돌출되지 않으므로, 회로 기판의 사이즈 축소가 가능하며, 인버터 커버의 길이 또한 축소가 가능하다. 이에 따라, 인버터부의 패키지 축소, 경량화, 원가 절감 및 설계자유도 상승의 효과가 있으며, 전동 압축기의 전체적인 길이 또한 감소될 수 있다.
또한, 고전압 커넥터 및 저전압 커넥터가 서포트 바디에 일체형으로 구성됨으로써, 별도의 볼트 및 가공이 불필요하므로 부품수와 무게 감소가 가능하고, 비용 절감 및 생산성 증대의 효과가 있다.
또한, 원가 절감 및 경량화를 위해 서포트 바디가 플라스틱 소재로 이루어지더라도 전자파 차폐부재에 의해 전자파 차폐가 가능하다.
또한, 지능형 전력 모듈(IPM)이 하우징에 직접 접촉됨으로써 방열 성능이 향상될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동 압축기를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 전동 압축기 일부를 분리하여 도시한 사시도,
도 3은 도 2의 다른 측면의 사시도,
도 4는 도 1에서 서포트 바디를 분리하여 도시한 정면도,
도 5는 도 4의 일부 구성을 도시한 정면도,
도 6은 회로 기판과 서포트 바디의 결합관계롤 도시한 단면도,
도 7은 지능형 전력 모듈(IPM)과 프론트 하우징을 확대하여 도시한 사시도,
도 8은 도 1의 일부 단면도이다.
이하, 본 발명의 전동 압축기에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
우선, 도 1 내지 3을 참고하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동 압축기(1)의 구성을 간략하게 살펴보도록 한다.
본 발명의 전동 압축기는 크게 하우징(10), 모터부, 압축부, 인버터부(20) 및 모터부와 인버터부(20)를 전기적으로 연결하는 터미널 유닛을 포함한다.
하우징(10)은 전동 압축기(1)의 외관을 형성하며, 본 실시 예에서는 프론트 하우징(12)과 리어 하우징(14)으로 이루어진다.
모터부는 프론트 하우징(12) 내에 구비되며, 압축부가 냉매를 압축하기 위한 동력을 제공한다. 모터부는, 도시되지 않았으나, 프론트 하우징(12)의 중심에 회전 가능하게 설치되는 회전축에 결합되는 회전자와, 프론트 하우징(12)에 고정되어 회전자의 반경방향 외측에 배치되는 고정자를 포함할 수 있다. 또한, 고정자는 고정자 코어와, 고정자 코어에 권선되는 코일을 포함할 수 있다.
압축부는 리어 하우징(14) 내에 구비되며, 도시되지 않았으나, 회전축에 편심 부시를 통해 결합되는 선회스크롤과, 프론트 하우징(12)과 리어 하우징(14) 사이에 고정되어 선회스크롤과 함께 냉매의 압축이 이루어지는 압축실을 형성하는 고정스크롤을 포함할 수 있다. 이와 같이 압축부가 회전축을 통해 모터부와 연결됨으로써, 모터부에서 생성된 회전력이 회전축에 의해 압축부의 선회스크롤에 전달될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 방식의 압축부가 사용될 수도 있음은 물론이다.
인버터부(20)는 하우징(10)의 일 측에 결합되되, 모터부를 기준으로 압축부와 반대측에 결합된다. 인버터부(20)는 모터부와 전기적으로 연결되어, 외부로부터 전달되는 전원 및 제어신호를 통해 모터부에 전원을 인가하고 동작을 제어한다. 구체적으로, 고정자는 인버터부(20)로부터 인가된 전원에 의해 전자기장을 형성하고, 고정자가 형성한 전자기장에 의해 회전자가 회전함에 따라 압축부를 구동하기 위한 회전력이 생성된다.
이때, 모터부와 인버터부(20)는 터미널 유닛에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 본 실시 예에서는 3상(3-phase) 모터가 사용되므로, 3상의 전원을 인버터부(20)로부터 모터부로 공급하기 위하여 3상과 각각 연결되는 3개의 연결핀 및 3개의 터미널(30)이 구비될 수 있다. 3개의 연결핀은 고정자의 3상 코일에 각각 연결되고 프론트 하우징(12)을 관통하여 인버터부(20)의 내측까지 돌출된다. 인버터부(20)의 내측으로 돌출된 연결핀 각각은 인버터부의 회로 기판(200)을 관통하여 각각의 터미널(30)을 통해 회로 기판(200)에 전기적으로 연결된다. 이를 위해, 프론트 하우징(12)의 일측과 서포트 바디(100), 그리고 회로 기판(200)에는 연결핀이 관통하기 위한 관통홀(12a, 102, 202)이 각각 형성될 수 있다.
이하, 도 2 내지 5를 참고하여 인버터부(20)를 자세하게 살펴보도록 한다. 인버터부(20)는 크게, 서포트 바디(100), 회로 기판(200), 인버터 커버(300), 노이즈 저감소자(400), 고전압 커넥터(500), 저전압 커넥터(600) 및 전자파 차폐부재(700)를 포함할 수 있다.
서포트 바디(100)는 프론트 하우징(12)의 일 측에 배치되며, 스위칭 소자들이 접속되는 회로 기판(200)이 서포트 바디(100)에 안착된다. 본 실시 예에서 서포트 바디(100)는 회로 기판(200)이 안착되기 위한 원형의 중심부(120)를 포함한다. 서포트 바디(100)는 원가 절감 및 경량화를 위해 플라스틱 소재로 형성될 수 있다. 이때, 서포트 바디(100)가 플라스틱 소재로 이루어지더라도 전자파 차폐가 가능하도록, 금속의 전자파 차폐부재(700)가 서포트 바디(100)를 둘러싸도록 구비된다. 실시 예에 따라, 전자파 차폐부재(700)는 서포트 바디(100)의 내측 둘레를 따라 구비될 수도 있다.
서포트 바디(100)와 회로 기판(200)에는 각각 서포트 바디(100)와 회로 기판(200)의 체결을 위한 체결홀(104, 204)이 구비된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 스피드 리벳(820)이 서포트 바디(100)와 회로 기판(200)을 동시에 관통하여 설치될 수 있다. 여기서, 서포트 바디(100)는 플라스틱 소재로 이루어져 접지가 이루어지지 않기 때문에, 볼트(840)가 스피드 리벳(820)을 관통하여 프론트 하우징(12)까지 설치됨으로써 접지가 이루어질 수 있다.
또한, 서포트 바디(100)의 중심부(120)에는 스위칭 소자들을 위한 슬롯들이 형성될 수 있다. 도 3, 4 및 7에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에서 회로 기판(200)에 접속되는 지능형 전력 모듈(IPM, 220)은 슬롯(106)을 통해 프론트 하우징(12)에 접촉될 수 있다. 이를 위해, 프론트 하우징(12)의 일측에는 지능형 전력 모듈(220)이 접촉될 수 있도록 서포트 바디(100)를 향해 돌출되는 돌출부(12b)가 구비되고 있다. 이와 같이, 지능형 전력 모듈(220)이 프론트 하우징(12)에 직접 접촉됨으로써 방열 성능이 향상될 수 있다. 지능형 전력 모듈(220)은 캐리어를 이용하지 않고 프론트 하우징(12)에 볼트를 이용하여 직접 체결될 수 있다.
본 발명에 있어서, 노이즈 저감소자(400)는 서포트 바디(100)에 설치되되, 회로 기판(200)의 반경방향 외측에 배치된다. 이를 위해, 서포트 바디(100)는 중심부(120)의 반경방향 외측으로 연장되며, 노이즈 저감소자(400)가 내부에 배치되는 제1 수용부(140)를 포함한다. 중심부(120)와 제1 수용부(140)는 일체로 형성될 수 있다. 이와 같이, 노이즈 저감소자(400)가 회로 기판(200)의 반경방향 외측에 배치되고, 특히 서포트 바디(100)로부터 축방향으로 돌출되지 않으므로, 전동 압축기를 컴팩트하게 형성할 수 있다. 노이즈 저감소자(400)는 일 예로 CM 초크(common mode choke)에 해당할 수 있다.
또한, 서포트 바디(100)는 제1 수용부(140)의 반경방향 외측에 나란하게 배치되며, 고전압 커넥터(500)가 내부에 배치되는 제2 수용부(160)를 더 포함한다. 여기서, 제2 수용부(160)는 고전압 커넥터 자체의 하우징일 수도 있다. 고전압 커넥터(500)가 노이즈 저감소자(400)의 반경방향 외측에 나란하게 배치됨에 따라, 고전압 커넥터(500)와 노이즈 저감소자(400)의 연결이 용이하며, 보다 컴팩트하게 구성할 수 있다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 고전압 커넥터(500)는 제1 버스바(520)를 통해 노이즈 저감소자(400)에 전기적으로 연결되고, 노이즈 저감소자(400)는 제2 버스바(420)를 통해 회로 기판(200)에 전기적으로 연결된다. 노이즈 저감소자(400)는 제1 버스바(520)와 제2 버스바(420)에 각각 용접됨으로써 서포트 바디(100)에 용이하게 일체화될 수 있다.
또한, 서포트 바디(100)는 중심부(120)에서 반경방향 외측으로 연장되며, 저전압 커넥터(600)가 내부에 배치되는 제3 수용부(180)를 더 포함한다. 여기서, 제3 수용부(180)는 저전압 커넥터 자체의 하우징일 수도 있다. 이와 같이, 저전압 커넥터(600) 또한 서포트 바디(100)로부터 축방향으로 돌출되지 않으므로, 전동 압축기를 컴팩트하게 형성할 수 있다. 본 실시 예에서, 제1 수용부(140)와 제3 수용부(180)는 중심부(120)로부터 동일한 방향을 향해 평행하게 연장된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 저전압 커넥터(600)는 회로 기판(200)에 직접 전기적으로 연결된다.
인버터 커버(300)는 서포트 바디(100)의 일 측에 결합되되, 본 실시 예에서는 서포트 바디의 중심부(120)와 제1 수용부(140)를 덮는다. 즉, 인버터 커버(300)의 내부에 고전압 커넥터(500) 및 저전압 커넥터(600)는 배치되지 않는다. 체결부재(860)가 인버터 커버(300) 및 서포트 바디(100)를 관통하여 프론트 하우징(12)까지 설치됨으로써, 인버터 커버(300)와 서포트 바디(100)가 프론트 하우징(12)의 일측에 결합될 수 있다.
이때, 인버터 커버(300)와 서포트 바디(100) 사이, 그리고 서포트 바디(100)와 프론트 하우징(12) 사이에는 각각 실링부재(900)가 배치된다. 구체적으로 도 8에 도시된 바와 같이, 인버터 커버(300)와 프론트 하우징(12)에서 각각 서포트 바디(100)를 마주보는 측에 원형의 돌출부가 형성되고, 원형의 돌출부가 서포트 바디(100)의 내측면에 맞닿도록 결합됨으로써, 서로 맞닿는 면 사이에 각각 실링부재(900)로서 O-ring이 구비되고 있다.
본 발명에 따르면, 노이즈 저감소자(400)가 회로 기판(200)의 반경방향 외측에 배치되고 서포트 바디(100)로부터 축방향으로 돌출되지 않으므로, 회로 기판(200)의 사이즈 축소가 가능하며, 인버터 커버(300)의 길이 또한 축소가 가능하다. 이에 따라, 인버터부(20)의 패키지 축소, 경량화, 원가 절감 및 설계자유도 상승의 효과가 있으며, 전동 압축기(1)의 전체적인 길이 또한 감소될 수 있다.
또한, 고전압 커넥터(500) 및 저전압 커넥터(600)가 서포트 바디(100)에 일체형으로 구성됨으로써, 별도의 볼트 및 가공이 불필요하므로 부품수와 무게 감소가 가능하고, 비용 절감 및 생산성 증대의 효과가 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
본 발명은 노이즈 저감소자가 인버터부 회로 기판의 반경방향 외측에 배치되고, 고전압 커넥터, 노이즈 저감소자 및 저전압 커넥터가 서포트 바디 상에 일체화됨으로써 인버터부의 패키지 축소 및 경량화가 가능한 전동 압축기에 관한 것이다.

Claims (14)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내에 구비되는 압축부;
    상기 하우징 내에 구비되어, 상기 압축부를 구동하는 모터부; 및
    상기 하우징의 일 측에 결합되어, 상기 모터부를 제어하는 인버터부;를 포함하며,
    상기 인버터부는,
    상기 하우징의 일 측에 결합되는 서포트 바디; 및
    상기 서포트 바디의 일 측에 결합되는 인버터 커버;를 포함하고,
    상기 서포트 바디는,
    회로 기판이 안착되는 중심부; 및
    상기 중심부에서 반경방향 외측으로 연장되며, 노이즈 저감소자가 내부에 배치되는 제1 수용부;를 포함하는, 전동 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서포트 바디는,
    상기 제1 수용부의 반경방향 외측에 나란하게 배치되며, 고전압 커넥터가 내부에 배치되는 제2 수용부;를 더 포함하는, 전동 압축기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서포트 바디는,
    상기 중심부에서 반경방향 외측으로 연장되며, 저전압 커넥터가 내부에 배치되는 제3 수용부;를 더 포함하는, 전동 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 수용부와 상기 제3 수용부는 상기 중심부로부터 동일한 방향을 향해 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는, 전동 압축기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 커버는 상기 중심부와 상기 제1 수용부를 덮는 것을 특징으로 하는, 전동 압축기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 서포트 바디를 둘러싸는 금속의 전자파 차폐부재;를 더 포함하는, 전동 압축기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 커버와 상기 서포트 바디 사이, 및 상기 서포트 바디와 상기 하우징 사이에는 각각 실링부재가 배치되는 것을 특징으로 하는, 전동 압축기.
  8. 제1항에 있어서,
    스피드 리벳이 상기 회로 기판과 상기 서포트 바디를 관통하여 설치되고, 볼트가 상기 스피드 리벳을 관통하여 상기 하우징까지 설치되는 것을 특징으로 하는, 전동 압축기.
  9. 제1항에 있어서,
    체결부재가 상기 인버터 커버, 상기 서포트 바디를 관통하여 상기 하우징까지 설치되는 것을 특징으로 하는, 전동 압축기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판에 접속되는 지능형 전력 모듈(IPM)은 상기 하우징에 접촉되는 것을 특징으로 하는, 전동 압축기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하우징의 일측에는 상기 지능형 전력 모듈(IPM)이 접촉될 수 있도록 상기 서포트 바디를 향해 돌출되는 돌출부가 구비되는 것을 특징으로 하는, 전동 압축기.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 고전압 커넥터는 제1 버스바를 통해 상기 노이즈 저감소자에 연결되고, 상기 노이즈 저감소자는 제2 버스바를 통해 상기 회로 기판에 연결되는 것을 특징으로 하는, 전동 압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 노이즈 저감소자는 상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바에 각각 용접되는 것을 특징으로 하는, 전동 압축기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 저감소자는 CM 초크(common mode choke)인 것을 특징으로 하는, 전동 압축기.
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