WO2024167148A1 - 차량용 공기 압축기 - Google Patents

차량용 공기 압축기 Download PDF

Info

Publication number
WO2024167148A1
WO2024167148A1 PCT/KR2024/000466 KR2024000466W WO2024167148A1 WO 2024167148 A1 WO2024167148 A1 WO 2024167148A1 KR 2024000466 W KR2024000466 W KR 2024000466W WO 2024167148 A1 WO2024167148 A1 WO 2024167148A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hole
motor housing
compressed air
rotor
inlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2024/000466
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김현칠
박건웅
박민규
박준혁
박치용
양현섭
이종성
채용하
최규성
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hanon Systems Corp
Original Assignee
Hanon Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020230052683A external-priority patent/KR20240123206A/ko
Application filed by Hanon Systems Corp filed Critical Hanon Systems Corp
Publication of WO2024167148A1 publication Critical patent/WO2024167148A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports

Definitions

  • the present invention relates to an air compressor for a vehicle.
  • An air compressor for a vehicle can perform the role of compressing air taken in from the outside using an impeller and then sending it to a fuel cell stack.
  • An air compressor for a vehicle may include a rotor, a stator, a housing accommodating the rotor and the stator therein, a compression impeller arranged in the housing and compressing air, an inlet cover formed to allow external air to be introduced, an exhaust cover through which compressed air is discharged, and a turbine impeller arranged inside the exhaust cover and rotated by air exhausted from a fuel cell to reduce a load on the rotor.
  • a cooling water flow portion accommodating cooling water is formed in the housing.
  • the conventional vehicle air compressor is formed in a structure in which the channel through which compressed air flows reciprocates from one end to the other along the length of the housing, the cooling effect by the compressed air on the side of the housing where the discharge cover is arranged is less than that on the side where the inlet cover is arranged.
  • the components arranged on the side of the housing where the discharge cover is arranged are damaged by heat, resulting in a decrease in performance.
  • the problem that the present invention seeks to solve is to provide an improved vehicle air compressor in which cooling of the housing by compressed air can occur evenly over the entire area.
  • a vehicle air compressor comprises: a compression unit including a first cover forming an inlet passage through which air is introduced, and a compression impeller compressing the air introduced through the inlet passage; and a driving unit including a rotor coupled to the compression impeller, a rotor disc integrally formed with the rotor, a stator disposed on the outside of the rotor, and a motor housing surrounding the stator and forming an air flow portion in which compressed air compressed through the compression impeller flows; wherein the air flow portion comprises: a first channel spaced apart from each other along a radial direction of the motor housing and having an inlet portion and an outlet portion; a second channel spaced apart from each other along a radial direction of the motor housing and spaced apart from the first channel along a direction in which the rotor rotates and having an inlet portion and an outlet portion; and a guide hole connecting the outlet portion of the first channel and the inlet portion of the second channel to guide the compressed air circulated through the first channel
  • the above motor housing may include a cooling water hole through which cooling water flows; and the guide hole may be characterized in that it is arranged on the outside of the cooling water hole.
  • the first channel may include a first inlet hole arranged at a position where air passing through the compression impeller initially flows inside the motor housing; and a first outlet hole arranged closer to the outer surface of the motor housing than the first inlet hole along the radial direction of the motor housing and connected to one end of the guide hole.
  • the second channel comprises a second inlet hole connected to the other end of the guide hole;
  • It may include a second outlet hole arranged closer to the stator than the second inlet hole along the radial direction of the motor housing.
  • the first channel may include a first connecting hole connecting the first inlet hole and the first outlet hole
  • the second channel may include a second connecting hole connecting the second inlet hole and the second outlet hole
  • the driving unit may include a diffuser coupled to the motor housing and arranged on one side of the rotor disk, which guides the compressed air passing through the compression impeller; and a cartridge coupled to the motor housing and arranged on the other side of the rotor disk; and a flow space in which the rotor disk is arranged and the compressed air passing through the second outlet hole flows; may be formed between the diffuser and the cartridge.
  • the above motor housing may include a third connection hole connected to the second outlet hole and connected to the flow space through which the compressed air passing through the second outlet hole flows.
  • the compressed air passing through the third connecting hole may be characterized in that it moves to the flow space between the rotor disk and the cartridge and then moves between the rotor and the stator.
  • the turbine section may include: a turbine impeller disposed on a side of the motor housing where the compression section is not disposed along the longitudinal direction of the rotor; and a second cover disposed to surround the turbine impeller and forming a discharge passage through which the compressed air flowing within the motor housing is discharged.
  • It may include a bypass unit that connects the motor housing and the second cover and guides the compressed air flowing inside the motor housing to the second cover.
  • the above compression unit may further include a first return unit arranged on an outer surface of the first cover, and the first return unit may include a first return hole connected to the inlet passage and guiding the compressed air leaving the motor housing toward the inlet passage.
  • the above motor housing may further include a second return hole connected to a space where the stator is arranged and guiding the compressed air that escapes between the rotor and the stator into the interior.
  • the above motor housing may further include a third return hole that guides the compressed air guided into the interior through the second return hole toward the first return hole; and a fourth return hole that is connected to the third return hole and is arranged on the outside of the cooling water hole.
  • the compressed air passing through the fourth return hole may be characterized in that it is cooled by cooling water flowing through the cooling water hole.
  • the above diffuser may further include a fifth return hole connecting the first return hole and the fourth return hole.
  • a structure in which compressed air is circulated multiple times can be formed by providing a plurality of channels formed inside a motor housing and guide holes connecting the plurality of channels. Accordingly, the entire area of the motor housing can be evenly cooled, so that, in particular, cooling of components on the side where the discharge portion is arranged in the motor housing can be sufficiently achieved. Accordingly, the performance of the vehicle air compressor can be maintained.
  • FIG. 1 is a front view of a vehicle air compressor according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a vehicle air compressor according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view of the diffuser and cartridge disassembled from the motor housing.
  • Figure 4 is a rear perspective view of the diffuser and cartridge disassembled from the motor housing.
  • Figure 5 is a cross-sectional view taken along line A-A of Figure 1.
  • Figure 6 is a cross-sectional view taken along line B-B of Figure 1.
  • FIG. 7 is a perspective view of a vehicle air compressor according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is an exploded perspective view of a vehicle air compressor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a rear exploded perspective view of a vehicle air compressor according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a diagram illustrating the flow of compressed air passing through the first channel.
  • Figure 11 is a diagram illustrating the flow of compressed air passing through the second channel.
  • Figure 12 is a diagram illustrating the flow of compressed air passing through the return path.
  • a component when a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, it may include not only cases where the component is directly connected, coupled, or connected to the other component, but also cases where the component is “connected,” “coupled,” or “connected” by another component between the component and the other component.
  • each component when described as being formed or arranged “above or below” each component, above or below includes not only the case where the two components are in direct contact with each other, but also the case where one or more other components are formed or arranged between the two components.
  • it when expressed as “above or below,” it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one component.
  • FIG. 1 is a front view of a vehicle air compressor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a vehicle air compressor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a perspective view of a diffuser and a cartridge disassembled from a motor housing
  • FIG. 4 is a rear perspective view of a diffuser and a cartridge disassembled from a motor housing
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 1
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 1.
  • a vehicle air compressor (1) may include a compression unit (100), a driving unit (200), a turbine unit (300), and a bypass unit (400).
  • the longitudinal direction described in this specification may mean a direction from the driving unit (200) toward the compression unit (100) or a direction from the driving unit (200) toward the turbine unit (300).
  • the compression unit (100) may be placed on one side of the motor housing (250) of the driving unit (200) to be described later.
  • the compression unit (100) may compress air introduced from the outside.
  • the compression unit (100) may include a first cover (110) and a compression impeller (120).
  • the first cover (110) can be placed on one side of the motor housing (250) along the longitudinal direction to cover one side of the motor housing (250) and the compression impeller (120).
  • the first cover (110) may include a first inlet (112).
  • the first inlet (112) may be formed by penetrating along the longitudinal direction of the first cover (110).
  • the first inlet (112) may be used as a passage through which air flowing from the outside toward the compression unit (100) is introduced.
  • the first inlet (112) may have a shape in which the internal cross-sectional area gradually increases along the direction from the compression unit (100) toward the driving unit (200).
  • the compression impeller (120) may be placed inside the first inlet (112).
  • the compression impeller (120) may compress air introduced through the first inlet (112).
  • the compression impeller (120) may be rotatably supported on the diffuser (260).
  • the driving unit (200) may include a rotor (210), a rotor disk (220), a thrust bearing (230), a stator (240), a motor housing (250), a diffuser (260), and a cartridge (270).
  • the rotor (210) may be placed inside the motor housing (250).
  • the rotor (210) may have a shape that extends along the longitudinal direction.
  • the rotor (210) may be coupled with the compression impeller (120).
  • the compression impeller (120) coupled with the rotor (210) may be rotated by the rotation of the rotor (210).
  • the rotor disk (220) may be formed integrally with the rotor (210).
  • the rotor disk (220) may be provided in a shape that protrudes in a direction intersecting the longitudinal direction.
  • a thrust bearing (230) may be arranged on one side and the other side of the rotor disk (220).
  • the stator (240) may be placed inside the motor housing (250).
  • the stator (240) may be placed outside the rotor (210).
  • the stator (240) may be placed between the motor housing (250) and the rotor (210). More specifically, the stator (240) may be placed in a space formed by the motor housing (250) and the rotor (210).
  • the stator (240) may be composed of a plate and a coil.
  • the motor housing (250) can accommodate a rotor (210), a rotor disk (220), and a stator (240) therein.
  • the motor housing (250) can support a cartridge (270). Accordingly, the motor housing (250) can have a shape that surrounds the rotor (210) and the stator (240).
  • the motor housing (250) can be combined with the first cover (110).
  • the diffuser (260) can be coupled to the motor housing (250).
  • the diffuser (260) can be arranged on one side of the rotor disk (220) along the longitudinal direction.
  • the interior of the diffuser (260) and the motor housing (250) can guide air that is compressed through the compression impeller (120) and passes through the compression impeller (120).
  • the diffuser (260) may include a sealing portion (262) that forms a labyrinth structure together with the compression impeller (120) to offset the phenomenon of a load being applied to the thrust bearing (230), and a second inlet portion (264) formed to allow compressed air to flow into the interior of the motor housing (250).
  • the second inlet portion (264) may be arranged on the outside of the sealing portion (262) along the radial direction of the diffuser (260).
  • the second inlet portion (264) may be configured as a combination of holes and grooves.
  • the second inlet portion (264) may form a first flow space (FS1) together with the motor housing (250) through which compressed air may flow into the interior of the motor housing (250).
  • the second inlet portion (264) may be connected to a first inlet hole (251a) to be described later.
  • the cartridge (270) can be coupled to the motor housing (250).
  • the cartridge (270) can support the thrust bearing (230).
  • the cartridge (270) can be placed on the other side.
  • the cartridge (270) can have a hollow shape inside so as to accommodate the rotor (210).
  • a rotor disk (220) and a thrust bearing (230) are arranged between the diffuser (260) and the cartridge (270), and are connected to a second outlet hole (252b) to be described later, so that a second flow space (FS2) can be formed in which compressed air passing through the second outlet hole (252b) flows.
  • the second flow space (FS2) can be used as a cooling space in which the compressed air can cool the rotor disk (220) and the thrust bearing (230).
  • the motor housing (250) may include an air flow portion formed inside to allow compressed air compressed through the compression impeller (120) to flow.
  • the air flow portion may include a first channel (251), a second channel (252), a guide hole (253), a cooling water hole (254), and a third connection hole (255).
  • the first channel (251), the second channel (252), and the guide hole (253) may form one connected flow path.
  • the first channel (251) may be formed to penetrate the motor housing (250) along the longitudinal direction.
  • the first channel (251) may be spaced apart along the radial direction of the motor housing (250).
  • the first channel (251) may have an inlet portion and an outlet portion.
  • the first channel (251) may include a first inlet hole (251a), a first outlet hole (251b), and a first connection hole (251c).
  • the first inlet hole (251a) may be arranged at a position where air passing through the second inlet portion (264) of the compression impeller (120) first flows into the interior of the motor housing (250).
  • An end portion exposed to the outside of the motor housing (250) in the first inlet hole (251a) may be an inlet portion through which compressed air is introduced.
  • the first outlet hole (251b) may be arranged closer to the outer surface of the motor housing (250) than the first inlet hole (251a) along the radial direction of the motor housing (250).
  • An end portion exposed to the outside of the motor housing (250) in the first outlet hole (251b) may be an outlet portion through which compressed air is discharged.
  • Compressed air passing through the compression impeller (120) can sequentially pass through the first inlet hole (251a) and the first outlet hole (251b) via the second inlet portion (264) of the diffuser (260).
  • the first outlet hole (251b) can be connected to one end of the guide hole (253).
  • the first connecting hole (251c) can connect the first inlet hole (251a) and the first outlet hole (251b).
  • the first connecting hole (251c) can guide compressed air passing through the first inlet hole (251a) to the first outlet hole (251b).
  • the first connecting hole (251c) can be arranged at an angle with respect to the first inlet hole (251a) and the first outlet hole (251b).
  • the first connecting hole (251c) can be formed to penetrate the motor housing (250) from the inner surface of the motor housing (250) toward the inside for smooth processing. Accordingly, one end of the first connecting hole (251c) exposed to the outside of the inner surface of the motor housing (250) can be closed by the stator (240). Accordingly, the cost of consuming a separate member for closing one end of the first connecting hole (251c) can be reduced.
  • the second channel (252) may be formed to penetrate the motor housing (250) along the longitudinal direction.
  • the second channel (252) may be spaced apart from the first channel (251) along the radial direction of the motor housing (250).
  • the second channel (252) may be spaced apart from the first channel (251) along the direction in which the rotor (210) rotates.
  • the second channel (252) may have an inlet portion and an outlet portion.
  • the second channel (252) may include a second inlet hole (252a), a second outlet hole (252b), and a second connection hole (252c).
  • the second inlet hole (252a) may be connected to the other end of the guide hole (253) to be described later.
  • the end exposed to the outside of the motor housing (250) in the second inlet hole (252a) may be an inlet portion into which compressed air moving through the guide hole (253) is introduced.
  • the second outlet hole (252b) may be arranged closer to the stator (240) than the second inlet hole (252a) along the radial direction of the motor housing (250).
  • the end exposed to the outside of the motor housing (250) in the second outlet hole (252b) may be an outlet portion through which compressed air is discharged.
  • the compressed air passing through the guide hole (253) may sequentially pass through the second inlet hole (252a) and the second outlet hole (252b).
  • the second connecting hole (252c) can connect the second inlet hole (252a) and the second outlet hole (252b).
  • the second connecting hole (252c) can guide compressed air passing through the second inlet hole (252a) to the second outlet hole (252b).
  • the second connecting hole (252c) can be arranged at an angle with respect to the second inlet hole (252a) and the second outlet hole (252b).
  • the second connecting hole (252c) can be formed to penetrate the motor housing (250) from the inner surface of the motor housing (250) toward the inside for smooth processing. Accordingly, one end of the second connecting hole (252c) exposed to the outside of the inner surface of the motor housing (250) can be closed by the stator (240). Accordingly, the cost of consuming a separate member for closing one end of the second connecting hole (252c) can be reduced.
  • the guide hole (253) may be arranged on the surface of the motor housing (250) where the first channel (251) and the second channel (252) are exposed to the outside of the motor housing (250).
  • the guide hole (253) may be arranged on the outside of the coolant hole (254).
  • the guide hole (253) may have a shape surrounding the coolant hole (254). Accordingly, the compressed air passing through the guide hole (253) is moved to the second channel (252) while exchanging heat with the coolant received in the coolant hole (254), thereby maintaining the cooling performance for cooling the inside of the motor housing (250).
  • the guide hole (253) can connect at least one of the first channels (251) and at least one of the second channels (252) to guide compressed air that has escaped at least one of the first channels (251) to at least one of the second channels (252). More specifically, one end of the guide hole (253) can be connected to the first outlet hole (251b), and the other end can be connected to the second inlet hole (252a). Accordingly, the compressed air that has cooled the inside of the motor housing (250) through the first channel (251) can flow once more inside the motor housing (250), thereby additionally cooling the motor housing (250). This can have the effect of maintaining the performance of the components arranged inside the motor housing (250) by preventing heat generated from the components arranged inside the motor housing (250) from being maintained for a long time.
  • the cooling water holes (254) can be arranged at one end and the other end of the motor housing (250), respectively.
  • the cooling water holes (254) can be covered by a diffuser (260) or a second cover (320) to be described later.
  • the cooling water holes (254) can accommodate cooling water therein.
  • the cooling water holes (254) can be arranged adjacent to the guide holes (253) and adjacent to the first connection holes (251c) and the second connection holes (252c). Accordingly, the compressed air passing through the first channel (251) and the second channel (252) can be cooled by heat exchange with the cooling water accommodated in the cooling water holes (254) when it moves to a position adjacent to the cooling water holes (254).
  • the third connection hole (255) can be connected to the second outlet hole (252b).
  • the third connection hole (255) can be connected to the second flow space (FS2).
  • the third connection hole (255) can be used as a passage through which compressed air passing through the second outlet hole (252b) flows.
  • air flowing into the inlet of the first cover (110) of the compression unit (100) can be compressed while passing through the compression impeller (120).
  • the compressed air compressed by the compression impeller (120) can pass through the second inlet (264) of the diffuser (260) connected to the compression impeller (120) and the first flow space (FS1).
  • the compressed air passing through the first flow space (FS1) can be moved to the first inlet hole (251a) connected to the first flow space (FS1).
  • the compressed air passing through the first inlet hole (251a) can be heat-exchanged with the cooling water contained in the cooling water hole (254) illustrated in FIG. 3.
  • the compressed air passing through the first inlet hole (251a) can be moved to the first outlet hole (251b) through the first connection hole (251c).
  • the compressed air passing through the first connection hole (251c) can be cooled by heat-exchanging with the cooling water contained in the cooling water hole (254) arranged adjacent to the first connection hole (251c).
  • Compressed air moved from the first connection hole (251c) to the first outlet hole (251b) can pass through the guide hole (253) and move to the second inlet hole (252a).
  • Compressed air moved from the guide hole (253) to the second inlet hole (252a) can be cooled through heat exchange with cooling water contained in the cooling water hole (254) arranged adjacent to the second inlet hole (252a).
  • Compressed air passing through the second inlet hole (252a) can pass through the second connection hole (252c) and move to the second outlet hole (252b).
  • Compressed air passing through the second connection hole (252c) can be cooled through heat exchange with cooling water contained in the cooling water hole (254) arranged adjacent to the second connection hole (252c).
  • the compressed air moving from the second outlet hole (252b) can be moved to the third connection hole (255).
  • the compressed air passing through the third connection hole (255) can be moved to the second flow space (FS2) between the rotor disk (220) and the cartridge (270) and then moved between the rotor (210) and the stator (240).
  • Compressed air having such a flow can cool the inside of the motor housing (250), the rotor disk (220), the cartridge (270), the rotor (210), and the stator (240).
  • the compressed air can periodically exchange heat with the cooling water contained in the cooling water hole (254) while moving from the first channel (251) to the second channel (252). Therefore, the compressed air moving inside the motor housing (250) can continuously maintain cooling performance, so that performance degradation due to heat of the components arranged inside the motor housing (250) can be prevented.
  • the turbine section (300) may be arranged on a side of the motor housing (250) along the longitudinal direction of the rotor (210) where the compression section (100) is not arranged.
  • the turbine section (300) may include a turbine impeller (310) arranged on a side of the rotor (210) where the compression impeller (120) is not arranged, and a second cover (320) arranged to surround the turbine impeller (310) and forming a discharge section (322) through which compressed air flowing inside the motor housing (250) is discharged.
  • the bypass unit (400) can connect the motor housing (250) and the second cover (320).
  • the bypass unit (400) can include a tube used as a passage through which compressed air can move, and a connecting member such as a nut configured to connect the tube to the motor housing (250) and the second cover (320).
  • the bypass section (400) can guide the compressed air flowing inside the motor housing (250) to the second cover (320). That is, the bypass section (400) can perform a function of moving the compressed air moved between the rotor (210) and the stator (240) to the second cover (320) without passing through the turbine impeller (310). This is to prevent the compressed air containing moisture from moving toward the stator (240) due to a backflow phenomenon that may occur when the compressed air passes through the turbine impeller (310), thereby causing damage to the wire wound around the stator (240).
  • a vehicle air compressor (1) forms a plurality of channels for cooling the interior of a motor housing (250) and has guide holes (253) for allowing compressed air to flow through the plurality of channels. Accordingly, since the vehicle air compressor (1) is smoothly cooled through a structure in which compressed air circulates multiple times inside the motor housing (250), the performance of structures arranged inside the motor housing (250) can be maintained.
  • a vehicle air compressor (2) according to another embodiment of the present invention will be described.
  • the same reference numerals will be used for the same components as those of the vehicle air compressor (1) according to one embodiment of the present invention, and a description thereof will be omitted.
  • FIG. 7 is a perspective view of a vehicle air compressor according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of a vehicle air compressor according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a rear exploded perspective view of a vehicle air compressor according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a drawing illustrating the flow of compressed air passing through a first channel
  • FIG. 11 is a drawing illustrating the flow of compressed air passing through a second channel
  • FIG. 12 is a drawing illustrating the flow of compressed air passing through a return path.
  • a compression unit (100) of a vehicle air compressor (2) includes a first return unit (130), a motor housing (250) includes a protrusion (256) and a second return unit (257), and a diffuser (260) may include a fifth return hole (266).
  • the first return unit (130), the second return unit (257), and the fifth return hole (266) may form a return path (RF) inside the vehicle air compressor (2).
  • the first return portion (130) may be arranged on the outer surface of the first cover (110).
  • the first return portion (130) may have a shape that protrudes from the outer surface of the first cover (110) toward the outside of the first cover (110).
  • the first return portion (130) may include a first return hole (131).
  • the first return hole (131) may be formed inside the first return portion (130).
  • the first return hole (131) may have a shape that follows the protruding shape of the first return portion (130) and may be configured by a combination of a straight portion (257c2) and a curved portion.
  • the first return hole (131) may be connected to an inlet passage formed in the first cover (110) and may guide compressed air that has escaped the motor housing (250) toward the inlet passage.
  • the protrusion (256) may be arranged on the outer surface of the motor housing (250).
  • the protrusion (256) may have a shape that protrudes from the outer surface of the motor housing (250) toward the outside of the motor housing (250).
  • the protrusion (256) may provide a position where a fourth return hole (257c), which will be described later, is formed.
  • the second return part (257) may be placed inside the motor housing (250).
  • the second return part (257) may guide the compressed air that has completed its cooling function toward the first return part (130).
  • the second return part (257) may include a second return hole (257a), a third return hole (257b), and a fourth return hole (257c).
  • the second return hole (257a) may be arranged at an angle with respect to the third return hole (257b).
  • the second return hole (257a) may be formed to penetrate the motor housing (250) from the inner surface of the motor housing (250) toward the inside for smooth processing.
  • the second return hole (257a) may be connected to the arrangement space where the stator (240) is arranged, and may guide compressed air that escapes between the rotor (210) and the stator (240) into the inside of the motor housing (250).
  • the third return hole (257b) may be connected to the second return hole (257a).
  • the third return hole (257b) may be formed to penetrate the motor housing (250) from a surface facing the second cover (320) toward the inside for smooth processing.
  • the open portion of the third return hole (257b) may be closed by the second cover (320).
  • the third return hole (257b) may guide air passing through the second return hole (257a).
  • the fourth return hole (257c) may be connected to the third return hole (257b).
  • the fourth return hole (257c) may be arranged on the outside of the cooling water hole (254).
  • the fourth return hole (257c) may guide air passing through the third return hole (257b).
  • the fourth return hole (257c) may include an inclined portion (257c1) and a straight portion (257c2).
  • the inclined portion (257c1) may be arranged at an angle relative to the third return hole (257b).
  • the third return hole (257b) may be formed to penetrate the motor housing (250) from the inner surface of the motor housing (250) toward the inside for smooth processing.
  • One end of the inclined portion (257c1) exposed to the outside of the inner surface of the motor housing (250) may be closed by the stator (240).
  • the straight portion (257c2) can be connected to the inclined portion (257c1).
  • the straight portion (257c2) can be arranged to be inclined with respect to the inclined portion (257c1).
  • the straight portion (257c2) can be formed to penetrate the motor housing (250) from the surface facing the diffuser (260) toward the inside for smooth processing.
  • the fifth return hole (266) may be formed inside the diffuser (260).
  • the fifth return hole (266) may be arranged near the edge of the diffuser (260).
  • the fifth return hole (266) may connect the first return hole (131) and the fourth return hole (257c).
  • the portion of the diffuser (260) where the fifth return hole (266) is formed may have a shape that protrudes along the shape of the first return portion (130) of the compression portion (100) and a portion of the protrusion portion (256) of the motor housing (250).
  • air flowing into the inlet of the first cover (110) of the compression unit (100) is compressed while passing through the compression impeller (120).
  • the compressed air compressed by the compression impeller (120) passes through the second inlet (264) of the diffuser (260) connected to the compression impeller (120) and the first flow space (FS1).
  • the compressed air passing through the first flow space (FS1) is moved to the first inlet hole (251a) connected to the first flow space (FS1).
  • the compressed air passing through the first inlet hole (251a) undergoes heat exchange with the cooling water contained in the cooling water hole (254) illustrated in FIG. 9.
  • the compressed air passing through the first inlet hole (251a) passes through the first connection hole (251c) and moves to the first outlet hole (251b).
  • the compressed air passing through the first connection hole (251c) is cooled by heat exchange with the cooling water contained in the cooling water hole (254) arranged adjacent to the first connection hole (251c).
  • Compressed air moved from the first connection hole (251c) to the first outlet hole (251b) passes through the guide hole (253) and moves to the second inlet hole (252a).
  • Compressed air moved from the guide hole (253) to the second inlet hole (252a) is cooled through heat exchange with cooling water contained in the cooling water hole (254) located adjacent to the second inlet hole (252a).
  • Compressed air passing through the second inlet hole (252a) passes through the second connection hole (252c) and moves to the second outlet hole (252b).
  • Compressed air passing through the second connection hole (252c) is cooled through heat exchange with cooling water contained in the cooling water hole (254) located adjacent to the second connection hole (252c).
  • Compressed air moving from the second outlet hole (252b) moves to the third connection hole (255).
  • Compressed air passing through the third connection hole (255) moves to the second flow space (FS2) between the rotor disk (220) and the cartridge (270) and then moves between the rotor (210) and the stator (240).
  • the compressed air that has moved between the rotor (210) and the stator (240) and has been heated by heat exchange with the rotor (210) and the stator (240) moves to the second return hole (257a) connected to the internal space of the motor housing (250).
  • the compressed air that has moved to the second return hole (257a) moves from the second return hole (257a) to the third return hole (257b).
  • one side that is opened in the third return hole (257b) is closed by the second cover (320). Therefore, the compressed air that has moved to the third return hole (257b) moves toward the fourth return hole (257c).
  • the compressed air moved from the third return hole (257b) to the fourth return hole (257c) passes through the inclined portion (257c1) and the straight portion (257c2) in sequence, and then moves from the straight portion (257c2) toward the fifth return hole (266). At this time, one open side of the inclined portion (257c1) of the fourth return hole (257c) is closed by the stator (240). Therefore, the compressed air moved to the fourth return hole (257c) cannot move from the inclined portion (257c1) to the internal space of the motor housing (250).
  • the compressed air moved from the fourth return hole (257c) to the fifth return hole (266) of the diffuser moves from the fifth return hole (266) to the first return hole (131) arranged inside the first cover of the compression unit.
  • the compressed air moved to the first return hole (131) moves to the outside of the first return hole (131) along the first return hole (131).
  • the first return hole (131) is connected to the first inlet (112) of the first cover (110)
  • the compressed air moved to the outside of the first return hole (131) moves to the first inlet (112) and then moves to the compression impeller (120) again.
  • the vehicle air compressor (2) according to another embodiment of the present invention can form a return path (RF) in the motor housing (250) so as to recycle the compressed air that has cooled the components placed inside the motor housing (250) while passing through the inside of the motor housing (250). Accordingly, the power consumption of the compression impeller (120) for compressing the air is reduced, so that the power efficiency of the vehicle air compressor (2) can be increased.
  • RF return path
  • Rotor 220 Rotor disc
  • Thrust bearing 240 Stator
  • 251a 1st entrance hall 251b: 1st exit hall
  • Coolant hole 255 Third connecting hole
  • Sealing part 264 Second inlet part
  • Turbine section 310 Turbine impeller
  • Second cover 322 Exhaust

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

본 발명은 압축공기에 의한 하우징의 냉각이 전 영역에 고르게 일어날 수 있도록 개선된 차량용 공기 압축기에 관한 것이다. 차량용 공기 압축기는 공기가 유입되는 유입 통로를 형성하는 제1 커버 및 유입 통로를 통해 유입된 공기를 압축시키는 압축임펠러를 포함하는 압축부 및 압축임펠러와 결합되는 로터, 로터에 일체로 형성되는 로터디스크, 로터의 외측에 배치되는 스테이터 및 스테이터를 둘러싸며, 압축임펠러를 통해 압축된 압축공기가 유동하는 공기유동부가 형성되는 모터하우징을 포함하는 구동부를 포함하고, 공기유동부는, 모터하우징의 반경 방향을 따라 이격 배치되며, 입구부와 출구부를 구비하는 제1 채널, 모터하우징의 반경 방향을 따라 이격 배치되며, 로터가 회전하는 방향을 따라 제1 채널과 이격 배치되며, 입구부와 출구부를 구비하는 제2 채널 및 제1 채널의 출구부와 제2 채널의 입구부를 연결하여 제1 채널을 순환한 압축공기를 제2 채널에 안내하는 안내홀을 포함한다.

Description

차량용 공기 압축기
본 발명은 차량용 공기 압축기에 관한 것이다.
차량용 공기 압축기는 외부로부터 흡입한 공기를 임펠러를 이용하여 압축한 후 연료전지스택으로 송출하는 역할을 수행할 수 있다.
차량용 공기 압축기는 로터, 스테이터, 로터와 스테이터를 내부에 수용하는 하우징, 하우징에 배치되어 공기를 압축하는 압축임펠러, 외부의 공기가 유입되도록 형성되는 유입커버, 압축공기가 배출되는 배출커버 및 배출커버의 내부에 배치되며, 연료전지로부터 배기되는 공기에 의해 회전되어 로터의 부하를 감소시키는 터빈임펠러를 포함할 수 있다. 하우징에는 냉각수를 수용하는 냉각수유동부가 형성된다.
이러한 차량용 공기 압축기는 로터의 고속 회전으로 인하여 열이 발생하게 되는 문제가 있다. 이에, 종래의 차량용 공기 압축기는 하우징의 내부에 형성된 채널을 통해 압축임펠러로부터 압축된 압축공기가 유동하며, 채널을 통과하는 압축공기가 냉각수유동부에 수용된 냉각수와 열교환되어 냉각되면서 하우징의 내부를 이동하는 구조를 통해 하우징의 내부가 냉각되었다.
그러나, 종래의 차량용 공기 압축기는 압축공기가 유동되는 채널이 하우징의 길이 방향을 따라 일단에서 타단을 한번 왕복하는 구조로 형성되어 있기 때문에, 하우징에서 배출커버가 배치된 측은 유입커버가 배치된 측에 비해 압축공기에 의한 냉각 효과가 경미하다. 이에 의해, 하우징에서 배출커버가 배치된 측에 배치된 구성들의 열에 의한 손상이 발생하게 되어 성능이 저하되는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 압축공기에 의한 하우징의 냉각이 전 영역에 고르게 일어날 수 있도록 개선된 차량용 공기 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 공기 압축기는 공기가 유입되는 유입 통로를 형성하는 제1 커버와 상기 유입 통로를 통해 유입된 상기 공기를 압축시키는 압축임펠러를 포함하는 압축부; 및 상기 압축임펠러와 결합되는 로터, 상기 로터에 일체로 형성되는 로터디스크, 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터 및 상기 스테이터를 둘러싸며, 상기 압축임펠러를 통해 압축된 압축공기가 유동하는 공기유동부가 형성되는 모터하우징을 포함하는 구동부; 를 포함하고, 상기 공기유동부는, 상기 모터하우징의 반경 방향을 따라 이격 배치되며, 입구부와 출구부를 구비하는 제1 채널; 상기 모터하우징의 반경 방향을 따라 이격 배치되며, 상기 로터가 회전하는 방향을 따라 상기 제1 채널과 이격 배치되며, 입구부와 출구부를 구비하는 제2 채널; 및 상기 제1 채널의 출구부와 상기 제2 채널의 입구부를 연결하여 상기 제1 채널을 순환한 상기 압축공기를 상기 제2 채널에 안내하는 안내홀; 을 포함한다.
상기 모터하우징은 냉각수가 유동되는 냉각수홀; 을 포함하고, 상기 안내홀은 상기 냉각수홀의 외측에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 채널은, 상기 압축임펠러를 통과한 공기가 상기 모터하우징의 내부에서 처음으로 유동하는 위치에 배치된 제1 입구홀; 및 상기 모터하우징의 반경 방향을 따라 상기 제1 입구홀보다 상기 모터하우징의 외면에 인접하게 배치며, 상기 안내홀의 일단에 연결되는 제1 출구홀; 을 포함할 수 있다.
상기 제2 채널은, 상기 안내홀의 타단에 연결되는 제2 입구홀; 및
상기 모터하우징의 반경 방향을 따라 상기 제2 입구홀보다 상기 스테이터에 인접하게 배치되는 제2 출구홀; 을 포함할 수 있다.
상기 제1 채널은 상기 제1 입구홀과 상기 제1 출구홀을 연결하는 제1 연결홀; 을 포함하고, 상기 제2 채널은 상기 제2 입구홀과 상기 제2 출구홀을 연결하는 제2 연결홀; 을 포함할 수 있다.
상기 구동부는, 상기 모터하우징에 결합되어 상기 로터디스크의 일측에 배치되며, 상기 압축임펠러를 통과하는 상기 압축공기를 안내하는 디퓨져; 및 상기 모터하우징에 결합되며, 상기 로터디스크의 타측에 배치되는 카트리지; 를 포함하고, 상기 디퓨져와 상기 카트리지 사이에는, 상기 로터디스크가 배치되며 상기 제2 출구홀을 통과한 상기 압축공기가 유동되는 유동공간; 이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 모터하우징은, 상기 제2 출구홀과 연결되며, 상기 유동공간과 연결되어 상기 제2 출구홀을 통과한 상기 압축공기가 유동되는 제3 연결홀; 을 포함할 수 있다.
상기 제3 연결홀을 통과하는 상기 압축공기는 상기 로터디스크와 상기 카트리지 사이의 유동공간으로 이동된 후에 상기 로터와 상기 스테이터 사이로 이동되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 로터의 길이 방향을 따라 상기 모터하우징에서 상기 압축부가 배치되지 않은 측에 배치된 터빈부; 를 포함하고, 상기 터빈부는, 상기 로터의 길이 방향을 따라 상기 압축임펠러가 배치되지 않은 측부에 배치되는 터빈임펠러; 및 상기 터빈임펠러를 둘러싸도록 배치되며, 상기 모터하우징의 내부에서 유동하는 상기 압축공기가 배출되는 배출 통로를 형성하는 제2 커버; 를 포함할 수 있다.
상기 모터하우징과 상기 제2 커버를 연결하며, 상기 모터하우징의 내부에서 유동하는 상기 압축공기를 상기 제2 커버로 안내하는 바이패스부; 를 포함할 수 있다.
상기 압축부는, 상기 제1 커버의 외면에 배치되는 제1 리턴부;를 더 포함하고, 상기 제1 리턴부는 상기 유입 통로와 연결되어 상기 모터하우징을 벗어난 상기 압축공기를 상기 유입 통로를 향해 가이드하는 제1 리턴홀;을 포함할 수 있다.
상기 모터하우징은, 상기 스테이터가 배치된 배치공간과 연결되어 상기 로터와 상기 스테이터 사이를 벗어난 상기 압축공기를 내부로 가이드하는 제2 리턴홀;을 더 포함할 수 있다.
상기 모터하우징은, 상기 제2 리턴홀을 통해 상기 내부로 가이드된 상기 압축공기를 상기 제1 리턴홀을 향해 가이드 하는 제3 리턴홀; 및 상기 제3 리턴홀과 연결되며, 상기 냉각수홀의 외측에 배치되는 제4 리턴홀;을 더 포함할 수 있다.
상기 제4 리턴홀을 통과하는 상기 압축공기는 상기 냉각수홀을 통해 유동하는 냉각수에 의해 냉각되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 디퓨져는, 상기 제1 리턴홀과 상기 제4 리턴홀을 연결하는 제5 리턴홀;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 모터하우징의 내부에 형성되는 복수개의 채널 및 복수개의 채널을 연결하는 안내홀이 구비되어 압축공기가 복수번 순환되는 구조가 형성될 수 있다. 따라서, 모터하우징의 전 영역이 고르게 냉각될 수 있으므로, 특히, 모터하우징에서 배출부가 배치된 측의 구성들의 냉각이 충분히 이루어질 수 있다. 따라서, 차량용 공기 압축기의 성능이 유지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 압축기의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 압축기의 사시도이다.
도 3은 모터하우징으로부터 디퓨져 및 카트리지를 분해한 사시도이다.
도 4는 모터하우징으로부터 디퓨져 및 카트리지를 분해한 배면 사시도이다.
도 5는 도 1의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 1의 B-B선에 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 공기 압축기의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 공기 압축기의 분해사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 공기 압축기의 배면 분해사시도이다.
도 10은 제1 채널을 통과하는 압축공기의 흐름을 도시한 도면이다.
도 11은 제2 채널을 통과하는 압축공기의 흐름을 도시한 도면이다.
도 12는 리턴유로를 통과하는 압축공기의 흐름을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 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 실시 예에서 사용된 용어는 실시 예들을 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 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성요소가 두 개의 구성요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 차량용 공기 압축기를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 압축기의 정면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 압축기의 사시도이고, 도 3은 모터하우징으로부터 디퓨져 및 카트리지를 분해한 사시도이며, 도 4는 모터하우징으로부터 디퓨져 및 카트리지를 분해한 배면 사시도이고, 도 5는 도 1의 A-A선에 따른 단면도이고, 도 6은 도 1의 B-B선에 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 압축기(1)는 압축부(100), 구동부(200), 터빈부(300) 및 바이패스부(400)를 포함할 수 있다. 먼저, 본 명세서에서 기재하는 길이 방향은, 구동부(200)에서 압축부(100)를 향하는 방향 또는 구동부(200)에서 터빈부(300)를 향하는 방향을 의미할 수 있다.
압축부(100)는 구동부(200)의 후술할 모터하우징(250)의 일측에 배치될 수 있다. 압축부(100)는 외부로부터 유입되는 공기를 압축할 수 있다. 압축부(100)는 제1 커버(110) 및 압축임펠러(120)를 포함할 수 있다.
제1 커버(110)는 길이 방향을 따라 모터하우징(250)의 일측에 배치되어 모터하우징(250)의 일측 및 압축임펠러(120)를 커버할 수 있다.
제1 커버(110)는 제1 유입부(112)를 포함할 수 있다. 제1 유입부(112)는 제1 커버(110)의 길이 방향을 따라 관통되어 형성될 수 있다. 제1 유입부(112)는 외부에서 압축부(100)를 향하는 공기가 유입되는 통로로 사용될 수 있다. 제1 유입부(112)는 압축부(100)에서 구동부(200)를 향하는 방향을 따라 내부의 단면적이 점차 증가되는 형상을 가질 수 있다.
압축임펠러(120)는 제1 유입부(112)의 내부에 배치될 수 있다. 압축임펠러(120)는 제1 유입부(112)를 통해 유입된 공기를 압축할 수 있다. 압축임펠러(120)는 디퓨져(260)에 회전 가능하게 지지될 수 있다.
구동부(200)는 로터(210), 로터디스크(220), 스러스트 베어링(230), 스테이터(240), 모터하우징(250), 디퓨져(260) 및 카트리지(270)를 포함할 수 있다.
로터(210)는 모터하우징(250)의 내부에 배치될 수 있다. 로터(210)는 길이 방향을 따라 연신하는 형상을 가질 수 있다. 로터(210)는 압축임펠러(120)와 결합될 수 있다. 외부전력이 공급되면, 로터(210)는 스테이터(240)와의 전자기적 상호 작용에 의해 회전될 수 있다. 로터(210)의 회전에 의해 로터(210)와 결합된 압축임펠러(120)가 회전될 수 있다. 로터디스크(220)는 로터(210)와 일체로 형성될 수 있다. 로터디스크(220)는 길이 방향과 교차되는 방향으로 돌출된 형상으로 마련될 수 있다. 로터디스크(220)의 일측과 타측에는 스러스트 베어링(230)이 배치될 수 있다.
스테이터(240)는 모터하우징(250)의 내부에 배치될 수 있다. 스테이터(240)는 로터(210)의 외측에 배치될 수 있다. 스테이터(240)는 모터하우징(250)과 로터(210) 사이에 배치될 수 있다. 보다 자세하게는, 스테이터(240)는 모터하우징(250)과 로터(210)에 의해 형성된 공간에 배치될 수 있다. 스테이터(240)는 플레이트 및 코일로 구성될 수 있다.
모터하우징(250)은 내부에 로터(210), 로터디스크(220) 및 스테이터(240)를 수용할 수 있다. 모터하우징(250)은 카트리지(270)를 지지할 수 있다. 따라서, 모터하우징(250)은 로터(210)와 스테이터(240)를 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. 모터하우징(250)은 제1 커버(110)과 결합될 수 있다.
디퓨져(260)는 모터하우징(250)에 결합될 수 있다. 디퓨져(260)는 길이 방향을 따라 로터디스크(220)의 일측에 배치될 수 있다. 디퓨져(260)와 모터하우징(250)의 내부는 압축임펠러(120)를 통해 압축되어 압축임펠러(120)를 통과한 공기를 안내할 수 있다.
디퓨져(260)는 압축임펠러(120)와 함께 라비린스(Labyrinth) 구조를 형성하여 스러스트 베어링(230)에 하중이 작용하는 현상을 상쇄시키는 실링부(262) 및 압축공기가 모터하우징(250)의 내부로 유동하도록 형성된 제2 유입부(264)를 포함할 수 있다. 제2 유입부(264)는 디퓨져(260)의 반경 방향을 따라 실링부(262)의 외측에 배치될 수 있다. 제2 유입부(264)는 홀과 홈의 조합으로 구성될 수 있다. 제2 유입부(264)는 모터하우징(250)과 함께 압축공기가 모터하우징(250)의 내부로 유동할 수 있는 제1 유동공간(Flow space)(FS1)를 형성할 수 있다. 제2 유입부(264)는 후술할 제1 입구홀(251a)과 연결될 수 있다.
카트리지(270)는 모터하우징(250)에 결합될 수 있다. 카트리지(270)는 스러스트 베어링(230)을 지지할 수 있다. 카트리지(270)는 타측에 배치될 수 있다. 카트리지(270)는 로터(210)를 수용할 수 있도록 내부가 중공된 형상을 가질 수 있다.
디퓨져(260)와 카트리지(270) 사이에는 로터디스크(220)와 스러스트 베어링(230)이 배치되며 후술할 제2 출구홀(252b)과 연통되어, 제2 출구홀(252b)을 통과한 압축공기가 유동되는 제2 유동공간(FS2)이 형성될 수 있다. 제2 유동공간(FS2)은 압축공기가 로터디스크(220)와 스러스트 베어링(230)을 냉각할 수 있는 냉각 공간으로 사용될 수 있다.
이하에서는 모터하우징(250)의 내부 구조에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
모터하우징(250)은 압축임펠러(120)를 통해 압축된 압축공기가 유동하도록 내부에 형성되는 공기 유동부를 포함할 수 있다. 공기 유동부는 제1 채널(251), 제2 채널(252), 안내홀(253), 냉각수홀(254) 및 제3 연결홀(255)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 채널(251), 제2 채널(252) 및 안내홀(253)은 하나의 연결된 유로를 형성할 수 있다.
제1 채널(251)은 길이 방향을 따라 모터하우징(250)을 관통하도록 형성될 수 있다. 제1 채널(251)은 모터하우징(250)의 반경 방향을 따라 이격 배치될 수 있다. 제1 채널(251)은 입구부와 출구부를 구비할 수 있다. 제1 채널(251)은 제1 입구홀(251a), 제1 출구홀(251b) 및 제1 연결홀(251c)을 포함할 수 있다.
제1 입구홀(251a)은 압축임펠러(120)의 제2 유입부(264)를 통과한 공기가 모터하우징(250)의 내부에 처음으로 유동하는 위치에 배치될 수 있다. 제1 입구홀(251a)에서 모터하우징(250)의 외측으로 노출된 단부는 압축공기가 유입되는 입구부일 수 있다. 제1 출구홀(251b)은 모터하우징(250)의 반경 방향을 따라 제1 입구홀(251a)보다 모터하우징(250)의 외면에 인접하게 배치될 수 있다. 제1 출구홀(251b)에서 모터하우징(250)의 외측으로 노출된 단부는 압축공기가 배출되는 출구부일 수 있다. 압축임펠러(120)를 통과하는 압축공기는 디퓨져(260)의 제2 유입부(264)를 통해 제1 입구홀(251a)과 제1 출구홀(251b)을 순차적으로 통과할 수 있다. 제1 출구홀(251b)은 안내홀(253)의 일단에 연결될 수 있다.
제1 연결홀(251c)은 제1 입구홀(251a)과 제1 출구홀(251b)을 연결할 수 있다. 제1 연결홀(251c)은 제1 입구홀(251a)을 통과한 압축공기를 제1 출구홀(251b)로 안내할 수 있다. 제1 연결홀(251c)은 제1 입구홀(251a) 및 제1 출구홀(251b)에 대해 경사지게 배치될 수 있다. 제1 연결홀(251c)은 원활한 가공을 위해 모터하우징(250)의 내주면으로부터 내부를 향해 모터하우징(250)을 관통하도록 형성될 수 있다. 따라서, 모터하우징(250)의 내주면의 외측으로 노출되는 제1 연결홀(251c)의 일단은 스테이터(240)에 의해 폐쇄될 수 있다. 따라서, 제1 연결홀(251c)의 일단을 폐쇄하기 위한 별도의 부재를 소모하는 비용이 절감될 수 있다.
제2 채널(252)은 길이 방향을 따라 모터하우징(250)을 관통하도록 형성될 수 있다. 제2 채널(252)은 모터하우징(250)의 반경 방향을 따라 이격 배치될 수 있다. 제2 채널(252)은 로터(210)가 회전하는 방향을 따라 제1 채널(251)과 이격 배치될 수 있다. 제2 채널(252)은 입구부와 출구부를 구비할 수 있다. 제2 채널(252)은 제2 입구홀(252a), 제2 출구홀(252b) 및 제2 연결홀(252c)을 포함할 수 있다.
제2 입구홀(252a)은 후술할 안내홀(253)의 타단에 연결될 수 있다. 제2 입구홀(252a)에서 모터하우징(250)의 외측으로 노출된 단부는 안내홀(253)을 통해 이동하는 압축공기가 유입되는 입구부일 수 있다. 제2 출구홀(252b)은 모터하우징(250)의 반경 방향을 따라 제2 입구홀(252a)보다 스테이터(240)에 인접하게 배치될 수 있다. 제2 출구홀(252b)에서 모터하우징(250)의 외측으로 노출된 단부는 압축공기가 배출되는 출구부일 수 있다. 안내홀(253)을 통과한 압축공기는 제2 입구홀(252a)과 제2 출구홀(252b)을 순차적으로 통과할 수 있다.
제2 연결홀(252c)은 제2 입구홀(252a)과 제2 출구홀(252b)을 연결할 수 있다. 제2 연결홀(252c)은 제2 입구홀(252a)을 통과한 압축공기를 제2 출구홀(252b)로 안내할 수 있다. 제2 연결홀(252c)은 제2 입구홀(252a) 및 제2 출구홀(252b)에 대해 경사지게 배치될 수 있다. 제2 연결홀(252c)은 원활한 가공을 위해 모터하우징(250)의 내주면으로부터 내부를 향해 모터하우징(250)을 관통하도록 형성될 수 있다. 따라서, 모터하우징(250)의 내주면의 외측으로 노출되는 제2 연결홀(252c)의 일단은 스테이터(240)에 의해 폐쇄될 수 있다. 따라서, 제2 연결홀(252c)의 일단을 폐쇄하기 위한 별도의 부재를 소모하는 비용이 절감될 수 있다.
안내홀(253)은 모터하우징(250) 중 제1 채널(251) 및 제2 채널(252)이 모터하우징(250)의 외부로 노출된 면에 배치될 수 있다. 안내홀(253)은 냉각수홀(254)의 외측에 배치될 수 있다. 또한, 안내홀(253)은 냉각수홀(254)을 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. 따라서, 안내홀(253)을 통과하는 압축공기는 냉각수홀(254)에 수용되는 냉각수와 열교환되면서 제2 채널(252)로 이동되므로, 모터하우징(250)의 내부를 냉각시키는 냉각 성능을 유지할 수 있다.
안내홀(253)은 제1 채널(251) 중 적어도 어느 하나와 제2 채널(252) 중 적어도 어느 하나를 연결하여 제1 채널(251) 중 적어도 어느 하나를 벗어난 압축공기를 제2 채널(252) 중 적어도 어느 하나에 안내할 수 있다. 보다 자세하게는, 안내홀(253)의 일단은 제1 출구홀(251b)에 연결되고, 타단은 제2 입구홀(252a)에 연결될 수 있다. 따라서, 제1 채널(251)을 통해 모터하우징(250)의 내부를 냉각한 압축공기를 한번 더 모터하우징(250)의 내부에서 유동할 수 있도록 하여 모터하우징(250)을 추가적으로 냉각시킬 수 있다. 이는, 모터하우징(250)의 내부에 배치되는 구성들로부터 발생되는 열이 장시간 유지되지 않도록 하게 하여 모터하우징(250)의 내부에 배치되는 구성들의 성능을 유지시킬 수 있는 효과를 발생시킬 수 있다.
냉각수홀(254)은 모터하우징(250)의 일단부와 타단부에 각각 배치될 수 있다. 냉각수홀(254)은 디퓨져(260) 또는 후술할 제2 커버(320)에 의해 커버될 수 있다. 냉각수홀(254)은 내부에 냉각수를 수용할 수 있다. 냉각수홀(254)은 안내홀(253)과 인접하게 배치될 수 있으며, 제1 연결홀(251c) 및 제2 연결홀(252c)과 인접하게 배치될 수 있다. 따라서, 제1 채널(251)과 제2 채널(252)을 통과하는 압축공기는 냉각수홀(254)과 인접한 위치로 이동될 때 냉각수홀(254)에 수용된 냉각수와 열교환되어 냉각될 수 있다.
제3 연결홀(255)은 제2 출구홀(252b)과 연결될 수 있다. 제3 연결홀(255)은 제2 유동공간(FS2)과 연결될 수 있다. 제3 연결홀(255)은 제2 출구홀(252b)을 통과한 압축공기가 유동되는 통로로 사용될 수 있다.
이하에서는 압축공기가 모터하우징(250)의 내부에서 유동하는 경로에 대해 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 압축부(100)의 제1 커버(110)의 유입부로 유입되는 공기는 압축임펠러(120)를 통과하면서 압축될 수 있다. 압축임펠러(120)에 의해 압축된 압축공기는 압축임펠러(120)와 연결된 디퓨져(260)의 제2 유입부(264) 및 제1 유동공간(FS1)을 통과할 수 있다.
제1 유동공간(FS1)을 통과한 압축공기는 제1 유동공간(FS1)과 연결된 제1 입구홀(251a)로 이동될 수 있다. 이 과정에서, 제1 입구홀(251a)을 통과하는 압축공기는 도 3에 도시된 냉각수홀(254)에 수용된 냉각수와 열교환될 수 있다. 제1 입구홀(251a)을 통과하는 압축공기는 제1 연결홀(251c)을 통과하여 제1 출구홀(251b)로 이동될 수 있다. 제1 연결홀(251c)을 통과하는 압축공기는 제1 연결홀(251c)과 인접하게 배치된 냉각수홀(254)에 수용된 냉각수와 열교환되어 냉각될 수 있다.
제1 연결홀(251c)에서 제1 출구홀(251b)로 이동된 압축공기는 안내홀(253)을 통과하여 제2 입구홀(252a)로 이동될 수 있다. 안내홀(253)에서 제2 입구홀(252a)로 이동되는 압축공기는 제2 입구홀(252a)과 인접하게 배치된 냉각수홀(254)에 수용된 냉각수와 열교환되어 냉각될 수 있다.
제2 입구홀(252a)을 통과하는 압축공기는 제2 연결홀(252c)을 통과하여 제2 출구홀(252b)로 이동될 수 있다. 제2 연결홀(252c)을 통과하는 압축공기는 제2 연결홀(252c)과 인접하게 배치된 냉각수홀(254)에 수용된 냉각수와 열교환되어 냉각될 수 있다.
제2 출구홀(252b)에서 이동되는 압축공기는 제3 연결홀(255)로 이동될 수 있다. 또한, 제3 연결홀(255)을 통과하는 압축공기는 로터디스크(220)와 카트리지(270) 사이의 제2 유동공간(FS2)으로 이동된 후에 로터(210)와 스테이터(240) 사이로 이동될 수 있다.
이와 같은 흐름을 가지는 압축공기는 모터하우징(250)의 내부, 로터디스크(220), 카트리지(270), 로터(210) 및 스테이터(240)를 냉각시킬 수 있다. 또한, 압축공기는 제1 채널(251)에서 제2 채널(252)로 이동되는 과정에서 냉각수홀(254)에 수용된 냉각수와 주기적으로 열교환될 수 있다. 따라서, 모터하우징(250)의 내부에서 이동되는 압축공기는 냉각성능을 지속적으로 유지할 수 있으므로, 모터하우징(250)의 내부에 배치된 구성들의 열에 의한 성능저하가 방지될 수 있다.
터빈부(300)는 로터(210)의 길이 방향을 따라 모터하우징(250)에서 압축부(100)가 배치되지 않은 측에 배치될 수 있다. 터빈부(300)는 로터(210)의 길이 방향을 따라 압축임펠러(120)가 배치되지 않은 측부에 배치되는 터빈임펠러(310) 및 터빈임펠러(310)를 둘러싸도록 배치되며, 모터하우징(250)의 내부에서 유동하는 압축공기가 배출되는 배출부(322)를 형성하는 제2 커버(320)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 바이패스부(400)는 모터하우징(250)과 제2 커버(320)을 연결할 수 있다. 바이패스부(400)는 압축공기가 이동할 수 있는 통로로 사용되는 튜브 및 튜브를 모터하우징(250)과 제2 커버(320)에 연결하도록 구성되는 너트 등의 결합 부재를 포함할 수 있다.
바이패스부(400)는 모터하우징(250)의 내부에서 유동하는 압축공기를 제2 커버(320)로 안내할 수 있다. 즉, 바이패스부(400)는 로터(210)와 스테이터(240) 사이로 이동된 압축공기를 터빈임펠러(310)를 거치지 않고 제2 커버(320)로 이동시키는 역할을 수행할 수 있다. 이는, 압축공기가 터빈임펠러(310)를 통과할 때 발생될 수 있는 역류현상에 의해 수분을 함유하는 압축공기가 스테이터(240)를 향해 이동되어 스테이터(240)에 감긴 와이어의 손상을 야기시키는 것을 방지하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 압축기(1)는 모터하우징(250)의 내부를 냉각시키기 위한 채널을 복수개 형성시키며, 압축공기를 복수개의 채널에 유동시키기 위한 안내홀(253)을 구비한다. 따라서, 압축공기가 모터하우징(250)의 내부에 복수번 순환하는 구조를 통해 차량용 공기 압축기(1)의 냉각을 원활하게 이루게 하므로, 모터하우징(250)의 내부에 배치된 구조들의 성능이 유지될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 공기 압축기(2)에 대해 설명한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 공기 압축기(2)에 대해 설명할 때 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 압축기(1)와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하며 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 공기 압축기의 사시도이며, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 공기 압축기의 분해사시도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 공기 압축기의 배면 분해사시도이며, 도 10은 제1 채널을 통과하는 압축공기의 흐름을 도시한 도면이고, 도 11은 제2 채널을 통과하는 압축공기의 흐름을 도시한 도면이며, 도 12는 리턴유로를 통과하는 압축공기의 흐름을 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 공기 압축기(2)의 압축부(100)는 제1 리턴부(130)를 포함하고, 모터하우징(250)은 돌출부(256) 및 제2 리턴부(257)를 포함하며, 디퓨져(260)는 제5 리턴홀(266)을 포함할 수 있다. 제1 리턴부(130), 제2 리턴부(257) 및 제5 리턴홀(266)은 차량용 공기 압축기(2)의 내부에 리턴유로(RF)를 형성할 수 있다.
제1 리턴부(130)는 제1 커버(110)의 외면에 배치될 수 있다. 제1 리턴부(130)는 제1 커버(110)의 외면으로부터 제1 커버(110)의 외측을 향해 돌출된 형상을 가질 수 있다. 제1 리턴부(130)는 제1 리턴홀(131)을 포함할 수 있다.
제1 리턴홀(131)은 제1 리턴부(130)의 내부에 형성될 수 있다. 제1 리턴홀(131)은 제1 리턴부(130)의 돌출된 형상을 따르는 형상을 가질 수 있으며, 직선부(257c2)와 곡선부의 조합으로 구성될 수 있다. 제1 리턴홀(131)은 제1 커버(110)에 형성된 유입 통로와 연결되어 모터하우징(250)을 벗어난 압축공기를 유입 통로를 향해 가이드할 수 있다.
돌출부(256)는 모터하우징(250)의 외면에 배치될 수 있다. 돌출부(256)는 모터하우징(250)의 외면으로부터 모터하우징(250)의 외측을 향해 돌출된 형상을 가질 수 있다. 돌출부(256)는 후술할 제4 리턴홀(257c)이 형성되는 위치를 제공할 수 있다.
제2 리턴부(257)는 모터하우징(250)의 내부에 배치될 수 있다. 제2 리턴부(257)는 냉각 역할을 마친 압축공기를 제1 리턴부(130)를 향해 가이드 할 수 있다. 제2 리턴부(257)는 제2 리턴홀(257a), 제3 리턴홀(257b) 및 제4 리턴홀(257c)을 포함할 수 있다.
제2 리턴홀(257a)은 제3 리턴홀(257b)에 대해 경사지게 배치될 수 있다. 제2 리턴홀(257a)은 원활한 가공을 위해 모터하우징(250)의 내주면으로부터 내부를 향해 모터하우징(250)을 관통하도록 형성될 수 있다. 제2 리턴홀(257a)은 스테이터(240)가 배치된 배치공간과 연결되어 로터(210)와 스테이터(240) 사이를 벗어난 압축공기를 모터하우징(250)의 내부로 가이드할 수 있다.
제3 리턴홀(257b)은 제2 리턴홀(257a)과 연결될 수 있다. 제3 리턴홀(257b)은 원활한 가공을 위해 모터하우징(250)에서 제2 커버(320)와 마주보는 면으로부터 내부를 향해 모터하우징(250)을 관통하도록 형성될 수 있다. 제3 리턴홀(257b)의 개구된 부분은 제2 커버(320)에 의해 폐쇄될 수 있다. 제3 리턴홀(257b)은 제2 리턴홀(257a)을 통과한 공기를 가이드할 수 있다.
제4 리턴홀(257c)은 제3 리턴홀(257b)과 연결될 수 있다. 제4 리턴홀(257c)은 냉각수홀(254)의 외측에 배치될 수 있다. 제4 리턴홀(257c)은 제3 리턴홀(257b)을 통과한 공기를 가이드할 수 있다. 제4 리턴홀(257c)은 경사부(257c1) 및 직선부(257c2)를 포함할 수 있다.
경사부(257c1)는 제3 리턴홀(257b)에 대해 경사지게 배치될 수 있다. 제3 리턴홀(257b)은 원활한 가공을 위해 모터하우징(250)의 내주면으로부터 내부를 향해 모터하우징(250)을 관통하도록 형성될 수 있다. 모터하우징(250)의 내주면의 외측으로 노출되는 경사부(257c1)의 일단은 스테이터(240)에 의해 폐쇄될 수 있다.
직선부(257c2)는 경사부(257c1)와 연결될 수 있다. 직선부(257c2)는 경사부(257c1)에 대해 경사지게 배치될 수 있다. 직선부(257c2)는 원활한 가공을 위해 모터하우징(250)에서 디퓨져(260)와 마주보는 면으로부터 내부를 향해 모터하우징(250)을 관통하도록 형성될 수 있다.
제5 리턴홀(266)은 디퓨져(260)의 내부에 형성될 수 있다. 제5 리턴홀(266)은 디퓨져(260)의 테두리 부근에 배치될 수 있다. 제5 리턴홀(266)은 제1 리턴홀(131)과 제4 리턴홀(257c)을 연결할 수 있다. 이와 같은 구조를 가지기 위해, 디퓨져(260)에서 제5 리턴홀(266)이 형성되는 부분은 압축부(100)의 제1 리턴부(130)와 모터하우징(250)의 돌출부(256)의 일부 형상을 따라 돌출된 형상을 가질 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 공기 압축기(2)의 모터하우징(250)의 내부에서 압축공기가 유동하고, 모터하우징(250)의 내부에서 유동한 압축공기가 압축부(100)로 리턴되는 과정에 대해 설명하기로 한다.
다시 도 7 내지 도 11을 참조하면, 압축부(100)의 제1 커버(110)의 유입부로 유입되는 공기는 압축임펠러(120)를 통과하면서 압축된다. 압축임펠러(120)에 의해 압축된 압축공기는 압축임펠러(120)와 연결된 디퓨져(260)의 제2 유입부(264) 및 제1 유동공간(FS1)을 통과한다.
제1 유동공간(FS1)을 통과한 압축공기는 제1 유동공간(FS1)과 연결된 제1 입구홀(251a)로 이동된다. 이 과정에서, 제1 입구홀(251a)을 통과하는 압축공기는 도 9에 도시된 냉각수홀(254)에 수용된 냉각수와 열교환 된다. 제1 입구홀(251a)을 통과하는 압축공기는 제1 연결홀(251c)을 통과하여 제1 출구홀(251b)로 이동된다. 제1 연결홀(251c)을 통과하는 압축공기는 제1 연결홀(251c)과 인접하게 배치된 냉각수홀(254)에 수용된 냉각수와 열교환되어 냉각된다.
제1 연결홀(251c)에서 제1 출구홀(251b)로 이동된 압축공기는 안내홀(253)을 통과하여 제2 입구홀(252a)로 이동된다. 안내홀(253)에서 제2 입구홀(252a)로 이동되는 압축공기는 제2 입구홀(252a)과 인접하게 배치된 냉각수홀(254)에 수용된 냉각수와 열교환되어 냉각된다.
제2 입구홀(252a)을 통과하는 압축공기는 제2 연결홀(252c)을 통과하여 제2 출구홀(252b)로 이동된다. 제2 연결홀(252c)을 통과하는 압축공기는 제2 연결홀(252c)과 인접하게 배치된 냉각수홀(254)에 수용된 냉각수와 열교환되어 냉각된다.
제2 출구홀(252b)에서 이동되는 압축공기는 제3 연결홀(255)로 이동된다. 제3 연결홀(255)을 통과하는 압축공기는 로터디스크(220)와 카트리지(270) 사이의 제2 유동공간(FS2)으로 이동된 후에 로터(210)와 스테이터(240) 사이로 이동된다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 로터(210)와 스테이터(240) 사이로 이동하여 로터(210)와 스테이터(240)과 열교환되어 가열된 압축공기는 모터하우징(250)의 내부공간과 연결된 제2 리턴홀(257a)로 이동된다. 제2 리턴홀(257a)로 이동된 압축공기는 제2 리턴홀(257a)에서 제3 리턴홀(257b)로 이동동된다. 이 때, 제3 리턴홀(257b)에서 개구된 일측은 제2 커버(320)에 의해 폐쇄되어 있다. 따라서, 제3 리턴홀(257b)로 이동된 압축공기는 제4 리턴홀(257c)을 향해 이동된다.
제3 리턴홀(257b)에서 제4 리턴홀(257c)로 이동된 압축공기는 경사부(257c1)와 직선부(257c2)를 차례대로 지나간 후 직선부(257c2)에서 제5 리턴홀(266)을 향해 이동된다. 이 때, 제4 리턴홀(257c)의 경사부(257c1)의 개구된 일측은 스테이터(240)에 의해 폐쇄되어 있다. 따라서, 제4 리턴홀(257c)로 이동된 압축공기는 경사부(257c1)에서 모터하우징(250)의 내부공간으로 이동하지 못한다.
제4 리턴홀(257c)에서 디퓨져의 제5 리턴홀(266)로 이동된 압축공기는 제5 리턴홀(266)에서 압축부의 제1 커버의 내부에 배치된 제1 리턴홀(131)로 이동된다. 제1 리턴홀(131)로 이동된 압축공기는 제1 리턴홀(131)을 따라 제1 리턴홀(131)의 외부로 이동한다. 이때, 제1 리턴홀(131)은 제1 커버(110)의 제1 유입부(112)와 연결되어 있기 때문에, 제1 리턴홀(131)의 외부로 이동한 압축공기는 제1 유입부(112)로 이동한 뒤 다시 압축임펠러(120)로 이동하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 공기 압축기(2)는 모터하우징(250)의 내부를 지나면서 모터하우징(250)의 내부에 배치된 부품들을 냉각시킨 압축공기를 다시 재활용시키도록 모터하우징(250)에 리턴유로(RF)를 형성할 수 있다. 따라서, 공기를 압축하기 위한 압축임펠러(120)의 전력소모가 감소되므로 차량용 공기 압축기(2)의 전력효율이 상승될 수 있다.
[부호의 설명]
1, 2: 차량용 공기 압축기 100: 압축부
110: 제1 커버 112: 제1 유입부
120: 압축임펠러 130: 제1 리턴부
131: 제1 리턴홀 200: 구동부
210: 로터 220: 로터디스크
230: 스러스트 베어링 240: 스테이터
250: 모터하우징 251: 제1 채널
251a: 제1 입구홀 251b: 제1 출구홀
251c: 제1 연결홀 252: 제2 채널
252a: 제2 입구홀 252b: 제2 출구홀
252c: 제2 연결홀 253: 안내홀
254: 냉각수홀 255: 제3 연결홀
256: 돌출부 257: 제2 리턴부
257a: 제2 리턴홀 257b: 제3 리턴홀
257c: 제4 리턴홀 257c1: 경사부
257c2: 직선부 260: 디퓨져
262: 실링부 264: 제2 유입부
266: 제5 리턴홀 270: 카트리지
300: 터빈부 310: 터빈임펠러
320: 제2 커버 322: 배출부
400: 바이패스부 FS1: 제1 유동공간(flow space)
FS2: 제2 유동공간 RF: 리턴유로

Claims (15)

  1. 공기가 유입되는 유입 통로를 형성하는 제1 커버와 상기 유입 통로를 통해 유입된 상기 공기를 압축시키는 압축임펠러를 포함하는 압축부; 및
    상기 압축임펠러와 결합되는 로터, 상기 로터에 일체로 형성되는 로터디스크, 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터 및 상기 스테이터를 둘러싸며, 상기 압축임펠러를 통해 압축된 압축공기가 유동하는 공기유동부가 형성되는 모터하우징을 포함하는 구동부; 를 포함하고,
    상기 공기유동부는,
    상기 모터하우징의 반경 방향을 따라 이격 배치되며, 입구부와 출구부를 구비하는 제1 채널;
    상기 모터하우징의 반경 방향을 따라 이격 배치되며, 상기 로터가 회전하는 방향을 따라 상기 제1 채널과 이격 배치되며, 입구부와 출구부를 구비하는 제2 채널; 및
    상기 제1 채널의 출구부와 상기 제2 채널의 입구부를 연결하여 상기 제1 채널을 순환한 상기 압축공기를 상기 제2 채널에 안내하는 안내홀; 을 포함하는 차량용 공기 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터하우징은 냉각수가 유동되는 냉각수홀; 을 포함하고,
    상기 안내홀은 상기 냉각수홀의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 채널은,
    상기 압축임펠러를 통과한 공기가 상기 모터하우징의 내부에서 처음으로 유동하는 위치에 배치된 제1 입구홀; 및
    상기 모터하우징의 반경 방향을 따라 상기 제1 입구홀보다 상기 모터하우징의 외면에 인접하게 배치며, 상기 안내홀의 일단에 연결되는 제1 출구홀; 을 포함하는 차량용 공기 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 채널은,
    상기 안내홀의 타단에 연결되는 제2 입구홀; 및
    상기 모터하우징의 반경 방향을 따라 상기 제2 입구홀보다 상기 스테이터에 인접하게 배치되는 제2 출구홀; 을 포함하는 차량용 공기 압축기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 채널은 상기 제1 입구홀과 상기 제1 출구홀을 연결하는 제1 연결홀; 을 포함하고,
    상기 제2 채널은 상기 제2 입구홀과 상기 제2 출구홀을 연결하는 제2 연결홀; 을 포함하는 차량용 공기 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 모터하우징에 결합되어 상기 로터디스크의 일측에 배치되며, 상기 압축임펠러를 통과하는 상기 압축공기를 안내하는 디퓨져; 및 상기 모터하우징에 결합되며, 상기 로터디스크의 타측에 배치되는 카트리지; 를 포함하고,
    상기 디퓨져와 상기 카트리지 사이에는, 상기 로터디스크가 배치되며 상기 제2 출구홀을 통과한 상기 압축공기가 유동되는 유동공간; 이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기 압축기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 모터하우징은,
    상기 제2 출구홀과 연결되며, 상기 유동공간과 연결되어 상기 제2 출구홀을 통과한 상기 압축공기가 유동되는 제3 연결홀; 을 포함하는 차량용 공기 압축기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3 연결홀을 통과하는 상기 압축공기는 상기 로터디스크와 상기 카트리지 사이의 유동공간으로 이동된 후에 상기 로터와 상기 스테이터 사이로 이동되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기 압축기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 로터의 길이 방향을 따라 상기 모터하우징에서 상기 압축부가 배치되지 않은 측에 배치된 터빈부; 를 포함하고,
    상기 터빈부는,
    상기 로터의 길이 방향을 따라 상기 압축임펠러가 배치되지 않은 측부에 배치되는 터빈임펠러; 및
    상기 터빈임펠러를 둘러싸도록 배치되며, 상기 모터하우징의 내부에서 유동하는 상기 압축공기가 배출되는 배출 통로를 형성하는 제2 커버; 를 포함하는 차량용 공기 압축기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 모터하우징과 상기 제2 커버를 연결하며, 상기 모터하우징의 내부에서 유동하는 상기 압축공기를 상기 제2 커버로 안내하는 바이패스부; 를 포함하는 차량용 공기 압축기.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 압축부는,
    상기 제1 커버의 외면에 배치되는 제1 리턴부;를 더 포함하고,
    상기 제1 리턴부는 상기 유입 통로와 연결되어 상기 모터하우징을 벗어난 상기 압축공기를 상기 유입 통로를 향해 가이드하는 제1 리턴홀;을 포함하는 차량용 공기 압축기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모터하우징은,
    상기 스테이터가 배치된 배치공간과 연결되어 상기 로터와 상기 스테이터 사이를 벗어난 상기 압축공기를 내부로 가이드하는 제2 리턴홀;을 더 포함하는 차량용 공기 압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 모터하우징은,
    상기 제2 리턴홀을 통해 상기 내부로 가이드된 상기 압축공기를 상기 제1 리턴홀을 향해 가이드 하는 제3 리턴홀; 및
    상기 제3 리턴홀과 연결되며, 상기 냉각수홀의 외측에 배치되는 제4 리턴홀;을 더 포함하는 차량용 공기 압축기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제4 리턴홀을 통과하는 상기 압축공기는 상기 냉각수홀을 통해 유동하는 냉각수에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기 압축기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 디퓨져는,
    상기 제1 리턴홀과 상기 제4 리턴홀을 연결하는 제5 리턴홀;을 더 포함하는 차량용 공기 압축기.
PCT/KR2024/000466 2023-02-06 2024-01-10 차량용 공기 압축기 Ceased WO2024167148A1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2023-0015683 2023-02-06
KR20230015683 2023-02-06
KR10-2023-0052683 2023-04-21
KR1020230052683A KR20240123206A (ko) 2023-02-06 2023-04-21 차량용 공기 압축기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024167148A1 true WO2024167148A1 (ko) 2024-08-15

Family

ID=92262826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2024/000466 Ceased WO2024167148A1 (ko) 2023-02-06 2024-01-10 차량용 공기 압축기

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024167148A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170058082A (ko) * 2015-11-18 2017-05-26 한온시스템 주식회사 차량용 공기 압축기
KR20170088588A (ko) * 2016-01-25 2017-08-02 한온시스템 주식회사 차량용 공기 블로어
CN112211831A (zh) * 2020-11-03 2021-01-12 潍坊翔云动力科技有限公司 空气悬浮高速离心压缩机
KR20210112835A (ko) * 2020-03-06 2021-09-15 한온시스템 주식회사 차량용 공기 압축기
KR20210115187A (ko) * 2020-03-12 2021-09-27 한온시스템 주식회사 차량용 공기 압축기

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170058082A (ko) * 2015-11-18 2017-05-26 한온시스템 주식회사 차량용 공기 압축기
KR20170088588A (ko) * 2016-01-25 2017-08-02 한온시스템 주식회사 차량용 공기 블로어
KR20210112835A (ko) * 2020-03-06 2021-09-15 한온시스템 주식회사 차량용 공기 압축기
KR20210115187A (ko) * 2020-03-12 2021-09-27 한온시스템 주식회사 차량용 공기 압축기
CN112211831A (zh) * 2020-11-03 2021-01-12 潍坊翔云动力科技有限公司 空气悬浮高速离心压缩机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018088778A1 (ko) 분리된 냉각 기로를 구비한 터보 압축기
WO2022181997A1 (ko) 베어링 냉각 수로를 포함하는 터보 압축기
WO2018030657A1 (ko) 차량용 공기 압축기
WO2020027436A1 (ko) 전동기
WO2020013466A1 (ko) 전동기
WO2017164586A1 (ko) 압축기용 냉각 장치
WO2011016624A2 (ko) 집진기능을 가지는 팬 모듈과 이에 사용되는 집진장치
WO2014061918A1 (ko) 터보기계 시스템
WO2018225878A1 (ko) 모터
WO2023068645A1 (ko) 냉난방 베이퍼 인젝션 시스템 및 이에 사용되는 베이퍼 인젝션 모듈
WO2020091357A1 (ko) 복합식 냉각구조를 갖는 연료전지용 터보 송풍기
WO2020145603A1 (ko) 전동기
WO2021221407A1 (ko) 방열장치 및 이를 이용한 안테나 어셈블리
WO2021080238A1 (ko) 의류 건조기
EP3169942A1 (en) Duct type air conditioning device and method for assembling and disassembling the same
WO2020171278A1 (ko) 팬 모터
WO2024167148A1 (ko) 차량용 공기 압축기
KR20240123206A (ko) 차량용 공기 압축기
WO2022145752A1 (ko) 스러스트 포일 공기 베어링 및 그것을 포함하는 베어링 조립체
WO2021251604A1 (ko) 모터 어셈블리 및 이를 포함하는 청소기
WO2021075781A1 (en) Apparatuses for compressing a gaseous fluid and method for operating such a device
WO2021071169A1 (ko) 차량용 공기 압축기
WO2022211158A1 (ko) 차량용 공기 압축기
WO2025053392A1 (ko) 차량용 공기 압축기
WO2021261911A1 (ko) 모터

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24753480

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 24753480

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1