KR102051097B1 - 압축기 - Google Patents

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김제훈
서범준
이병철
최순용
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명에 따르는 압축기는, 제1 스크롤; 상기 제1 스크롤에 맞물려 선회운동을 하면서 상기 제1 스크롤과의 사이에 압축실을 형성하는 제2 스크롤; 상기 제2 스크롤의 일측에 구비되며, 고정자 코어를 포함하는 고정자; 상기 고정자 코어의 내부에 회전 가능하게 구비되는 회전자 코어를 포함하는 회전자; 및 일단부는 상기 제2 스크롤에 편심지게 결합되고 타단부는 상기 회전자 코어에 결합되는 회전축;을 포함하며, 상기 회전자 코어는, 축방향을 따라 소정의 깊이만큼 빈 공간으로 된 공간부가 적어도 한 개 이상 형성되고, 상기 공간부에는 상기 회전자 코어와 이종 재질로 된 질량체가 삽입될 수 있다.

Description

압축기{COMPRESSOR}
본 발명은 압축기에 관한 것으로, 특히 비대칭 회전자를 구비한 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기에 적용되는 압축기는 다양한 형태로 개발되어 왔다. 이러한 압축기는 가정용 공기조화기는 물론 차량의 공기조화기에도 널리 적용되고 있다. 이러한 압축기 중에서 케이싱의 내부에 전동유닛와 압축유닛가 함께 구비되는 전동식 압축기가 포함될 수 있다.
전동식 압축기는 압축방식에 따라 다양하게 구분될 수 있으나, 특히 공조용으로는 고압축비 운전에 적합한 스크롤 압축 방식이 널리 적용되고 있다. 이러한 스크롤 방식의 전동식 압축기는 밀폐된 케이싱의 내부에 회전모터로 된 전동유닛가 설치되고, 전동유닛의 일측에 고정스크롤과 선회스크롤로 이루어진 압축유닛가 설치되며, 전동유닛와 압축유닛는 회전축으로 연결되어 전동유닛의 회전력이 압축유닛로 전달된다. 압축유닛로 전달되는 회전력은 선회스크롤을 고정스크롤에 대해 선회운동을 시켜 흡입실, 중간압실, 토출실로 된 2개 한 쌍의 압축실을 형성하여, 냉매를 양쪽 압축실로 각각 흡입시켜 압축하고 동시에 토출하는 방식이다.
이때, 전동유닛는 인버터 모듈에 의해 속도가 가변되는 전동모터가 적용될 수 있다. 이러한 전동모터는 고정자와 회전자로 이루어지며, 회전자에 회전축이 압입되어 결합되어 있다. 회전축은 선회스크롤에 편심결합되어 가스력을 받게 되므로, 회전자와 회전축을 포함하는 회전체는 편심하중 또는 이로 인한 불평형력에 의한 진동이 발생될 수 있다.
이에, 종래에는 회전체의 편심하중 또는 불평형력에 의한 진동을 억제하기 위한 밸런스 웨이트가 회전자 또는/및 회전축에 설치된다. 예를 들어, 밸런스 웨이트가 회전자의 축방향 일면 또는 타면에서 그 회전자를 관통하는 리벳에 의해 엔드 플레이트와 함께 고정되고 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 전동식 압축기는, 밸런스 웨이트를 별도로 제작하여 회전체에 결합시켜야 하기 때문에 회전자를 포함한 구동모터의 제조 비용이 상승하게 되는 문제점이 있었다.
또, 종래의 전동식 압축기는, 회전자의 축방향 양단에 각각 밸런스 웨이트를 설치함에 따라 회전자를 포함한 구동모터의 부피가 증가하게 될 뿐만 아니라, 회전자의 무게가 증가하여 그만큼 압축기의 무게도 증가하게 되는 문제점이 있었다.
또, 종래의 전동식 압축기는, 회전자의 외측면에 각각 밸런스 웨이트를 설치함에 따라, 밸런스 웨이트의 크기를 확대하게 되면 압축기의 크기가 증가하게 되어 밸런스 웨이트의 크기를 설계하는데 제약이 있었다.
본 발명의 목적은, 밸런스 웨이트를 배제하거나 간소화하여 구동모터에 대한 제조 비용을 낮출 수 있는 압축기를 제공하려는데 있다.
나아가, 밸런스 웨이트를 배제 또는 간소화하면서도 모터 성능을 확보할 수 있는 압축기를 제공하려는데 있다.
나아가. 밸런스 웨이트를 배제 또는 간소화하면서도 회전체의 편심하중 또는 이로 인한 불평형력을 최소화할 수 있는 압축기를 제공하려는데 있다.
나아가, 밸런스 웨이트를 배제 또는 간소화하면서도 신뢰성을 확보할 수 있는 압축기를 제공하려는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 회전자의 부피를 줄일 수 있는 압축기를 제공하려는데 있다.
나아가, 회전자의 부피를 줄이는 동시에 회전자의 무게를 줄여 경량화된 압축기를 제공하려는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 밸런스 웨이트의 설계 자유도를 높여 회전축에 대한 밸런싱 효과를 높일 수 있는 압축기를 제공하려는데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱, 상기 케이싱의 내주면에 고정자 코어가 결합되는 고정자, 상기 고정자 코어에 회전가능하게 회전자 코어가 구비되는 회전자를 포함하고, 상기 회전자 코어는 축방향을 따라 비대칭 형상으로 형성되는 압축기가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 회전자 코어에는 빈 공간으로 된 복수 개의 공간부가 형성되고, 상기 복수 개의 공간부의 중심이 축방향을 따라 평행하게 배치될 수 있다.
그리고, 상기 공간부에는 상기 회전자 코어와 이종 재질로 된 질량체가 삽입될 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 제1 스크롤; 상기 제1 스크롤에 맞물려 선회운동을 하면서 상기 제1 스크롤과의 사이에 압축실을 형성하는 제2 스크롤; 상기 제2 스크롤의 일측에 구비되며, 고정자 코어를 포함하는 고정자; 상기 고정자 코어의 내부에 회전 가능하게 구비되는 회전자 코어를 포함하는 회전자; 및 일단부는 상기 제2 스크롤에 편심지게 결합되고 타단부는 상기 회전자 코어에 결합되는 회전축;을 포함하며, 상기 회전자 코어는, 축방향을 따라 소정의 깊이만큼 빈 공간으로 된 공간부가 적어도 한 개 이상 형성되고, 상기 공간부에는 상기 회전자 코어와 이종 재질로 된 질량체가 삽입되는 것을 특징으로 하는 압축기가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 질량체는 상기 회전자 코어보다 비중이 높은 재질로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 공간부는 복수 개가 형성되고, 상기 복수 개의 공간부에는 상기 질량체가 각각 삽입되며, 상기 복수 개의 공간부에 삽입되는 각각의 질량체는 서로 다른 이종 재질로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 각각의 질량체 중에서 상기 제2 스크롤에 가까이 위치하는 질량체는 상기 회전자 코어보다 비중이 높은 재질로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 각각의 질량체 중에서 상기 제2 스크롤로부터 멀리 위치하는 질량체는 상기 회전자 코어보다 비중이 낮은 재질로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 각각의 질량체는 축방향으로 일직선상에 위치하도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 공간부는 축방향을 따라 복수 개가 형성되고, 상기 복수 개의 공간부는 원주방향을 따라 소정의 원주각만큼 회전된 위치에 각각 형성될 수 있다.
그리고, 상기 복수 개의 공간부는 서로 동일한 체적을 가지도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 복수 개의 공간부는 서로 다른 체적을 가지도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 복수 개의 공간부 중에서 상기 제2 스크롤에 가까이 위치하는 공간부는 다른 공간부에 비해 축방향으로 길게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 회전자 코어의 중심에는 상기 회전축이 삽입되는 축구멍이 형성되고, 상기 회전자 코어의 가장자리에는 자석이 삽입되도록 자석삽입홀이 형성되며, 상기 공간부는 상기 축구멍과 상기 자석삽입홀의 사이에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 회전축의 일단부에는 편심부가 형성되고, 상기 편심부는 상기 제2 스크롤을 축방향으로 관통하여 결합될 수 있다.
또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱; 상기 케이싱의 내부공간에 구비되어 냉매를 압축하는 압축유닛; 및 상기 압축유닛의 일측에 구비되며, 고정자 코어를 가지는 고정자, 상기 고정자 코어의 내부에 회전 가능하게 회전자 코어가 구비되는 회전자, 일단부는 상기 회전자에 결합되고 타단부는 편심부가 구비되어 상기 압축유닛에 편심지게 결합되는 회전축을 가지는 전동유닛;을 포함하고, 상기 회전자 코어는, 중심부에 축방향으로 관통되는 축구멍, 가장자리에 축방향으로 관통되는 자석삽입홀, 상기 축구멍과 자석삽입홀 사이를 연결하는 연장면부, 및 상기 연장면부와 동일 평면상에서 소정의 깊이만큼 빈 공간으로 형성되는 공간부를 각각 가지는 복수 개의 코어적층체가 축방향을 따라 적층되며, 상기 복수 개의 코어적층체 중에서 상기 압축유닛에 근접한 코어적층체의 공간부의 중심을 제1 위치, 다른 코어적층체의 공간부의 중심을 제2 위치라고 할 때, 상기 제1 위치와 제2 위치는 서로에 대해 소정의 원주각만큼 회전된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 코어적층체에 각각 구비되는 공간부는 서로 다른 축방향 길이를 가지도록 형성되고, 상기 각각의 공간부는 상기 압축유닛에 근접한 공간부가 다른 쪽 공간부에 비해 축방향 길이가 길게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 회전자 코어의 중심에는 상기 회전축이 삽입되는 축구멍이 형성되고, 상기 회전자 코어의 가장자리에는 자석이 삽입되도록 자석삽입홀이 형성되며, 상기 공간부는 상기 축구멍과 상기 자석삽입홀의 사이에 형성될 수 있다.
그리고, 상기 압축유닛은 제1 스크롤, 상기 제1 스크롤에 맞물려 선회운동을 하는 제2 스크롤을 포함하며, 상기 회전축의 일단부에는 편심부가 형성되고, 상기 편심부는 상기 제2 스크롤을 축방향으로 관통하여 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 압축기는, 회전자를 비대칭 형상으로 형성하여 그 회전자 자체가 밸런스 웨이트의 역할을 하도록 함으로써, 회전자의 외측에서 밸런스 웨이트를 배제하거나 간소화하여 구동모터에 대한 제조 비용을 낮출 수 있다.
또, 본 발명에 따른 압축기는, 회전자의 내부에 공간부를 비대칭적으로 형성하여 그 공간부를 제외한 부분이 밸런스 웨이트의 역할을 하게 됨에 따라, 회전자의 무게를 낮출 수 있고 이를 통해 압축기를 경량화할 수 있다.
또, 본 발명에 따른 압축기는, 회전자의 외부에 밸런스 웨이트를 설치하지 않으면서도 모터의 신뢰성을 확보할 수 있어, 모터의 체적을 줄이고 이를 통해 압축기를 소형화할 수 있다.
또, 본 발명에 따른 압축기는, 회전자에 질량체를 삽입하여 비대칭적으로 형성함으로써, 회전축에 가해지는 편심하중 또는 불평형력을 효과적으로 상쇄시킬 수 있고 이를 통해 회전자는 물론 회전축에 별도의 밸런스 웨이트를 설치하지 않고도 모터 성능을 확보할 수 있다.
또, 본 발명에 따른 압축기는, 공간부의 체적 또는 질량체의 체적을 조절하여 편심질량을 최적화할 수 있고, 이를 통해 압축기의 크기가 증가하지 않으면서도 밸런스 웨이트의 설계 자유도를 높일 수 있다.
또, 본 발명에 따른 압축기는, 질량체의 재질을 필요에 따라 동종 또는 이종 재질로 적용하여 밸런스 웨이트의 크기를 최소화하면서도 밸런싱 효과를 높일 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 전동식 압축기의 내부를 보인 단면도.
도 2는 도 1에 따른 구동모터에서 회전자를 분해하여 보인 사시도,
도 3은 도 2에 따른 회전자를 조립하여 보인 사시도,
도 4 및 도 5는 도 3의 "Ⅵ-Ⅵ" 및 "Ⅶ-Ⅶ"선단면도,
도 6은 도 3에 따른 회전자를 보인 종단면도,
도 7은 본 실시예에 따른 회전축에서 힘의 분포를 설명하기 위해 보인 개략도,
도 8은 본 실시예에 따른 회전자에서 공간부 및 질량체에 대한 다른 실시예를 보인 종단면도,
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 회전자에서 질량체가 이종 재질인 경우를 보인 단면도들,
도 11은 본 실시예에 따른 회전자에서 공간부 및 질량체에 대한 다른 실시예를 분해하여 보인 사시도,
도 12 및 도 13은 본 발명에 의한 압축기에서 회전자에 대한 다른 실시예를 보인 분해 사시도 및 조립 단면도.
이하, 본 발명에 의한 회전자 및 이를 구비한 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다. 본 발명에 따른 압축기는 두 개의 스크롤이 맞물려 냉매를 압축하며, R-134a를 냉매로 사용하는 전동식 스크롤 압축기를 예로 들어 설명한다.
도 1은 본 실시예에 의한 전동식 압축기의 내부를 보인 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기는, 압축기 케이싱(101)의 내부에 전동유닛인 구동모터(103) 및 그 구동모터(103)의 회전력을 이용하여 냉매를 압축하는 압축유닛(105)로 이루어진다.
압축기 케이싱(101)은 흡입관이 연결되는 흡기구(111a) 및 토출관이 연결되는 배기구(121a)가 구비되고, 흡기구(111a)에는 흡입공간(S1)이, 배기구(121a)에는 토출공간(S2)이 각각 연통된다. 흡입공간(S1)에는 구동모터(103)가 설치되어, 본 실시예의 압축기는 저압식 압축기를 이루게 된다.
그리고, 압축기 케이싱(101)은 구동모터(103)가 설치되는 메인 하우징(110)과, 메인 하우징(110)의 개구된 후방단에 결합되는 리어 하우징(120)으로 이루어진다. 메인 하우징(110)의 내부공간은 압축유닛(105)의 일측면과 함께 흡입공간(S1)을 형성하고, 리어 하우징(120)의 내부공간은 압축유닛(105)의 타측면과 함께 토출공간(S2)을 형성한다. 리어 하우징(120)에는 앞서 설명한 배기구(121a)가 형성된다.
메인 하우징(110)은 원통모양으로 원통부(111)가 형성되고, 원통부(111)의 전방단은 일체로 연장되어 폐쇄되는 밀폐부(112)가 형성되며, 밀폐부(112)의 전방면에는 인버터 모듈(200)이 결합될 수 있다. 원통부(111)의 후방단은 개구되어 리어 하우징(120)이 밀봉 결합된다.
한편, 메인 하우징(110)의 내부에는 전동유닛를 이루는 구동모터(103)가 압입되어 결합된다. 구동모터(103)는 메인 하우징(110)의 내부에 고정되는 고정자(131)와, 고정자(131)의 내부에 위치하고 그 고정자(131)와의 상호작용에 의해 회전되는 회전자(132)를 포함한다.
고정자(131)는 메인 하우징(110)의 내주면에 고정자 코어(미부호)가 열박음되어 고정된다. 회전자(132)는 회전자 코어(미부호)의 내주면에 회전축(133)이 압입되어 결합된다. 회전자에 대해서는 밸런스 웨이트와 함께 나중에 다시 설명한다.
회전축(133)은 회전자(132)의 중심에 결합되어 압축유닛(105)를 향하는 후방단이 후술할 프레임(140)과 고정스크롤(150)에 외팔보 형태로 지지된다. 회전축(133)의 후방단 부근에는 편심부(133a)가 형성되고, 편심부(133a)는 선회스크롤(160)을 관통하여 편심지게 결합된다. 그리고, 회전축(133)의 후방단은 고정스크롤(150)에 회전 가능하게 삽입되어 반경방향으로 지지될 수 있다.
한편, 압축유닛(105)는 프레임(140)과, 프레임(140)에 지지되는 고정스크롤(이하, 제1 스크롤)(150)과, 프레임(140)과 제1 스크롤(150) 사이에 구비되어 선회운동을 하는 선회스크롤(이하, 제2 스크롤)(160)을 포함한다.
프레임(140)은 메인 하우징(110)의 전방측 개구단에 결합되고, 제1 스크롤(150)은 프레임(140)의 후방면에 고정 지지되며, 제2 스크롤(160)은 제1 스크롤(150)과 프레임(140) 사이에서 선회운동을 하도록 프레임(140)의 후방면에 선회 가능하게 지지된다. 그리고 제2 스크롤(160)은 구동모터(103)의 회전자(132)에 결합된 회전축(133)에 편심 결합되어, 제1 스크롤(150)에 대해 선회운동을 하면서 그 제1 스크롤(150)과 함께 흡입실, 중간압실, 토출실로 된 두 개 한 쌍의 압축실(V)을 형성한다.
또, 프레임(140)은 원판 모양으로 프레임 경판부(141)가 형성되고, 프레임 경판부(141)의 후방면에서 제1 스크롤(150)을 향해 돌출되어 후술할 제1 스크롤(150)의 측벽부가(152) 결합되는 프레임 측벽부(142)가 형성된다.
그리고, 프레임 측벽부(142)의 내측에는 제2 스크롤(160)이 얹혀 축방향으로 지지되는 프레임 스러스트면(143)이 형성되고, 프레임 스러스트면(143)의 중앙에는 회전축(133)이 관통되는 프레임 축구멍(145)이 형성되고, 프레임 축구멍(145)의 내주면에는 제1 베어링(미부호)이 구비된다. 제1 베어링은 부시베어링으로 이루어질 수 있지만, 경우에 따라서는 볼베어링으로 이루어질 수도 있다. 하지만, 부시베어링은 볼베어링에 비해 저렴하여 비용측면에서 유리할 뿐만 아니라, 조립이 용이하고 무게와 소음을 줄일 수 있어 유리할 수 있다.
한편, 제1 스크롤(150)은 프레임(140)에 고정 결합되거나 또는 케이싱(110)에 압입되어 고정될 수 있다.
제1 스크롤(150)은 고정스크롤 경판부(이하, 고정측 경판부)(151)가 대략 원판모양으로 형성되고, 고정측 경판부(151)의 가장자리에는 프레임(140)의 측벽부(142)에 결합되는 고정스크롤 측벽부(이하, 제1 측벽부)(152)가 형성된다. 고정측 경판부(151)의 전방면에는 후술할 선회측 랩(162)과 맞물려 압축실(V)을 이루는 고정측 랩(153)이 형성된다.
제1 측벽부(152)의 일측에는 흡입공간(S1)과 흡입실(미부호)이 연통되도록 흡입유로(미도시)가 형성되고, 고정측 경판부(151)의 중앙부분에는 토출실과 연통되어 압축된 냉매가 토출공간(S2)으로 토출되는 토출구(155)가 형성된다.
한편, 제2 스크롤(160)은 프레임(프레임)과 제1 스크롤(150) 사이에 구비되고, 회전축(133)에 편심지게 결합되어 선회 가능하게 구비될 수 있다.
제2 스크롤(160)은 선회스크롤 경판부(이하, 선회측 경판부)(161)가 대략 원판모양으로 형성되고, 선회측 경판부(161)의 후방면에는 고정측 랩(153)과 맞물려 압축실을 이루는 선회측 랩(162)이 형성된다. 선회측 랩(162)은 고정측 랩(153)과 함께 인볼류트 형상으로 형성될 수 있지만 그 외의 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 프레임(140)과 제2 스크롤(160)의 사이에는 제2 스크롤(160)의 회전운동을 방지하는 자전방지기구(170)가 설치된다. 경우에 따라서 자전방지기구는 제1 스크롤(150)과 제2 스크롤(160)의 사이에 설치될 수도 있다. 자전방지기구는 핀앤링 타입이 적용될 수도 있고, 올담링 타입이 적용될 수 있다. 본 실시예는 올담링 타입이 적용된 경우에 대한 것이다.
상기와 같은 본 실시예에 의한 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.
즉, 구동모터(103)에 전원이 인가되면, 회전축(133)이 회전자(132)와 함께 회전을 하면서 제2 스크롤(160)에 회전력을 전달하게 되고, 제2 스크롤(160)은 자전방지기구인 올담링(170)에 의해 선회운동을 하게 되어, 압축실(V)은 중심측을 향해 지속적으로 이동되면서 체적이 감소하게 된다.
그러면, 냉매는 흡기구(111a)를 통해 흡입공간(S1)으로 유입되고, 흡입공간(S1)으로 유입된 냉매는 고정자(131)의 외주면과 메인 하우징(110)의 내주면에 형성되는 유로 또는 고정자(131)와 회전자(132) 사이의 공극을 통과하여 흡입유로(154)를 통해 압축실(V)로 흡입된다.
이때, 흡기구(111a)를 통해 흡입공간(S1)으로 흡입되는 냉매의 일부는 구동모터(103)를 통과하기 전에 메인 하우징(110)의 전방면인 밀폐부(112)와 접촉하게 된다. 따라서, 밀폐부(112)가 차가운 흡입냉매와 열교환되어 냉각되어, 메인 하우징(110)의 밀폐부(112)에 부착된 인버터 모듈(200)을 방열시키게 된다.
한편, 흡입공간(S1)을 거쳐 압축실(V)로 흡입되는 냉매는 제1 스크롤(150)과 제2 스크롤(160)에 의해 압축되어 토출구(155)를 통해 토출공간(S2)으로 토출되고, 이 토출공간(S2)으로 토출되는 냉매는 토출공간(S2)에서 오일이 분리되어, 냉매는 배기구(121a)를 통해 냉동사이클로 배출되는 반면 오일은 토출공간(S2)의 하부에 모였다가 오일유로(미도시)를 통해 각각의 베어링면으로 공급되거나 압축실로 공급되는 일련의 과정을 반복하게 된다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 회전축은 회전자에 결합되어 그 회전자와 함께 회전을 하면서 제2 스크롤에 회전력을 전달하게 된다. 이때, 회전축의 편심부가 제2 스크롤에 편심 결합되어 선회운동을 함에 따라, 회전축은 편심하중(불평형력)을 받게 된다. 아울러, 회전축이 결합된 제2 스크롤은 압축실에서 압축되는 냉매에 의해 반경방향으로 가스력을 받게 되고, 이 가스력에 의한 힘(Fgas)은 회전축에 전달되어 회전축은 더 큰 편심하중을 받게 된다. 이는, 스크롤 압축기에 국한되지 않고 전동유닛를 가지는 거의 모든 압축기에서 공통적으로 발생하는 현상이다. 더군다나, 회전축이 횡방향으로 눕혀진 횡형식 전동 압축기의 경우는 회전축의 자중에 의해 편심하중이 더욱 증가하게 된다
따라서, 본 실시예와 같은 전동식 압축기는 물론 대부분의 압축기에서는 회전자를 포함한 회전체에 밸런스 웨이트를 구비하여 편심하중을 상쇄시키고 있다. 밸런스 웨이트는 선행기술과 같이 회전축에 결합되어 구비될 수도 있고, 회전자에 결합되어 구비될 수도 있다. 또, 필요에 따라서는 회전축과 회전자에 모두 결합되어 구비될 수도 있다.
하지만, 밸런스 웨이트는 회전축이나 회전자에 구비되는 경우 별도로 제작하여 조립하여야 함에 따라, 압축기의 조립공수가 증가하게 되어 제조 비용이 상승하게 된다. 또, 밸런스 웨이트는 그 자체로 체적을 가지게 되므로 압축기의 크기가 증가하게 되는 단점이 있다.
이를 감안하여, 본 발명은 밸런스 웨이트는 가지되 가공이나 조립이 용이하고 설치공간을 최소화하여 압축기의 크기를 줄일 수 있는 밸런스 웨이트를 제공하고자 하는 것이다.
도 1을 다시 참조하면, 본 실시예에 따른 밸런스 웨이트는 회전자(132)의 내부에 구비될 수 있다. 이에 따라, 회전자(132)의 축방향 양측면 또는 회전축(133)에는 별도의 밸런스 웨이트가 구비되지 않을 수 있다.
도 2는 도 1에 따른 구동모터에서 회전자를 분해하여 보인 사시도이고, 도 3은 도 2에 따른 회전자를 조립하여 보인 사시도이며, 도 4 및 도 5는 도 3의 "Ⅵ-Ⅵ" 및 "Ⅶ-Ⅶ"선단면도이고, 도 6은 도 3에 따른 회전자에 대한 종단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 밸런스 웨이트는 회전자(132)를 이루는 회전자 코어(135)에 형성될 수 있다.
예를 들어, 회전자(132)는, 다수 개의 전기강판이 축방향으로 적층되는 회전자 코어(135)와, 회전자 코어(135)의 내부에 삽입되는 복수 개의 자석(136)과, 회전자 코어(135)의 축방향 양단에 각각 구비되어 자석의 이탈을 억제하는 복수 개의 엔드 플레이트(137a)(137b)로 이루어질 수 있다. 하지만, 자석은 모터의 종류에 따라 회전자 코어의 외주면에 부착될 수도 있다. 다만, 본 실시예는 자석이 회전자 코어에 매립되는 일종의 IPM(Imterior Permanent Magnet) 모터를 예를 들어 설명한다.
도 2 및 도 3에서와 같이, 회전자 코어(135)는 전체적으로는 원통형상으로 형성된다. 이에 따라, 회전자 코어(135)의 중심에는 회전축(133)이 결합되는 축구멍(135a)이 형성되고, 회전자 코어(135)의 가장자리에는 자석(136)이 삽입되는 자석삽입홀(135b)이 형성된다. 자석삽입홀(135b)은 직육면체의 자석(136)이 삽입되는 것을 기준으로 원주방향을 따라 다각형 모양으로 배열될 수 있다.
회전자 코어(135)의 외주면과 내주면 사이, 즉 축구멍(135a)과 자석삽입홀(135b)의 사이에는 일종의 자로부가 형성된다. 하지만, 자로부는 전체가 환형으로 형성되지 않고, 일부는 전기강판의 판면 상태로 남아 축구멍(135a)과 자석삽입홈(135b) 사이를 연결하도록 연장되는 연장면부(138a)를 이루고, 나머지는 판금가공으로 전기강판의 판면을 제거하여 빈 공간으로 된 공간부(138b)를 형성하게 된다.
여기서, 공간부(138b)가 빈 공간 상태로 남는 경우에는 자로부는 원주방향을 따라 실제 자로부가 존재하는 연장면부(138a) 및 연장면부(138a)가 존재하지 않는 공간부(138b)로 나뉘며, 연장면부(138a)를 이루는 부분이 공간부(138b)를 이루는 부분에 비해 무게를 갖게 되므로, 결국 연장면부(138a)가 밸런스 웨이트 역할을 할 수도 있게 된다. 하지만, 공간부(138b)에 연장면부(138a)보다 무거운 질량체(139)를 매입할 경우 질량체(139)가 밸런스 웨이트 역할을 할 수 있다. 이를 통해, 밸런스 웨이트의 무게를 늘려 충분한 편심하중을 발생시킴에 따라, 회전축(133)에 구비되는 밸런스 웨이트를 제거하면서도 회전축에 발생되는 불평형력을 상쇄시킬 수도 있다.
다만, 질량체(139)는 각각의 공간부(138b)에 모두 매입할 수도 있고, 경우에 따라서는 한 쪽 공간부에만 매입하는 반면 다른 쪽 공간부는 질량체를 매입하지 않고 빈 공간상태로 유지할 수도 있다.
이하에서, 본 실시예에 따른 회전자 코어에 대해 더 상세하게 살펴본다. 도 4 및 도 5에 도시된 실시예는 각 공간부에 각각의 질량체가 삽입되는 예를 보이고 있다.
이에 도시된 바와 같이, 회전자 코어(135)는, 제1 연장면부(138a1) 및 제1 공간부(138b1)와, 제2 연장면부(138a2) 및 제2 공간부(138b2)를 포함할 수 있다. 제1 연장면부(138a1)는 다양하게 형성될 수 있지만, 도면에와 같이 평면투영시 부채 형상 또는 원호 형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 자석삽입홀(135b)보다 안쪽에는 엔드 플레이트(137a)(137b)를 고정하기 위한 복수 개의 리벳구멍(135c)이 형성될 수 있다. 복수 개의 리벳구멍(135c) 역시 원주방향을 따라 적당개소가 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 연장면부(138a1)와 제1 공간부(138b1), 그리고 나중에 설명할 제2 연장면부(138a2)와 제2 공간부(138b2)는 편의상 자석삽입홀(135b)의 안쪽 부분 및 리벳구멍(135c)의 사이 부분을 지칭하는 것으로 정의될 수 있다. 도면중 미설명 부호인 135d는 리벳이다.
제1 공간부(138b1)는 제1 연장면부(138a1)와의 동일 평면 상에서 제1 연장면부(138a1)의 원주방향 일측에 빈 공간으로 형성된다. 본 실시예에서는, 제1 공간부(138b1)가 한 개인 예를 기준으로 설명하지만, 제1 공간부(138b1)가 복수 개로 나뉘어 형성될 수도 있다. 이 경우, 복수 개의 제1 공간부(138b1) 사이 부분이 기능적으로는 제1 연장면부(138a1)를 이루는 영역이지만, 편의상 양쪽 끝의 제1 공간부(138b1) 사이는 모두 제1 공간부(138b1)로 지칭하는 것으로 정의될 수 있다.
따라서, 도 4와 같이, 제1 공간부(138b1)는 제1 연장면부(138a1)의 원주방향 일단에서 제1 연장면부 밖의 타단까지로 정의될 수 있다. 이 경우 제1 공간부(138b1) 역시 제1 연장면부(138a1)의 형상과 대응하도록 부채 형상 또는 원호 형상으로 형성될 수 있다.
다시 말해, 제1 공간부(138b1)는 제1 연장면부(138a1)에 대해 대칭되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 회전자 코어(135)의 중심(Or)을 기준으로 제1 연장면부(138a1)의 원주방향 중심(Oa1)을 반경방향으로 지나는 가상선을 제1 연장면중심선(CLa1), 제1 공간부(138b1)의 원주방향 중심(Ob1)을 반경방향으로 지나는 가상선을 제1 공간중심선(CLb1)이라고 할 때, 제1 연장면중심선(CLa1)과 제1 공간중심선(CLb1)을 연결하면 일직선을 이루게 된다. 이에 따라, 제1 연장면중심선(CLa1)과 제1 공간중심선(CLb1) 사이의 원주각(α1)은 180°가 된다.
하지만, 제1 연장면중심선(CLa1)과 제1 공간중심선(CLb1) 사이의 원주각(α1)이 반드시 180°가 될 필요는 없다. 예를 들어, 제1 연장면중심선과 제1 공간중심선 사이의 양쪽 원주각 중에서 작은 원주각이 180°미만으로 형성될 수도 있다.
한편, 도 5와 같이, 제2 연장면부(138a2) 및 제2 공간부(138b2)의 평면 투영시 형상은 제1 연장면부(138a1) 및 제1 공간부(138b1)와 동일하게 형성될 수 있다. 물론, 제2 연장면부(138a2) 및 제2 공간부(138b2)가 제1 연장면부(138a1) 및 제1 공간부(138b1)의 형상과 다소 상이하게 형성될 수도 있다. 하지만, 본 실시예는 제2 연장면부(138a2) 및 제2 공간부(138b2)가 제1 연장면부(138a1) 및 제1 공간부(138b1)의 형상과 동일한 예를 편의상 기준으로 삼아 설명한다.
이에 따라, 회전자 코어의 중심(Or)을 기준으로 제2 연장면부(138a2)의 원주방향 중심(Oa2)을 반경방향으로 지나는 가상선을 제2 연장면중심선(CLa2), 제2 공간부(138b2)의 원주방향 중심(Ob2)을 반경방향으로 지나는 가상선을 제2 공간중심선(CLb2)이라고 할 때, 제2 연장면중심선(CLa2)과 제2 공간중심선(CLb2)을 연결하면 일직선이 된다. 물론, 제2 연장면중심선과 제2 공간중심선을 연결하는 선이 제1 연장면중심선과 제1 공간중심선을 연결한 선과 같이 일직선이지 않을 수도 있다.
한편, 본 실시예에 따른 제1 공간부(138b1)와 제2 공간부(138b2)는 축방향으로 적어도 일부가 이격되도록 형성된다. 다시 말해, 제1 공간부(138b1)와 제2 공간부(138b2)는 축방향으로 간격을 두고 형성되어 평면상에서 비대칭되도록 형성된다. 예를 들어, 도 6과 같이, 제1 공간부(138b1)가 도면의 우측 상단에 형성되는 경우 제2 공간부(138b2)는 도면의 좌측 하단에 형성될 수 있다. 이 경우, 도면을 기준으로 제1 공간부(138b1)의 상단과 제2 공간부(138b2)의 하단은 회전자 코어의 양단에 각각 형성되고, 제1 공간부(138b1)의 하단과 제2 공간부(138b2)의 상단은 축방향으로 일치되도록 형성될 수 있다.
한편, 제1 공간부(138b1)에는 제1 질량체(139a)가, 제2 공간부(138b2)에는 제2 질량체(139b)가 각각 삽입되어 고정될 수 있다. 제1 질량체(139a)와 제2 질량체(139a)는 각각 회전자(132)의 축방향 양단면을 이루는 엔드 플레이트(137a)(137b)에 의해 지지될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 공간부(138b1)와 제2 공간부(138b2)는 동일한 체적을 가지도록 형성될 수도 있고, 서로 다른 체적을 가지도록 형성될 수도 있다. 아울러, 제1 질량체(139a)와 제2 질량체(139b)는 동종 재질로 형성될 수도 있고, 이종 재질로 형성될 수도 있다. 이는, 회전축에 전달되는 불평형력 및 이를 상쇄하기 위한 적절한 밸런싱 웨이트를 산출하여 결정될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 공간부(138b1)와 제2 공간부(138b2)는 동일한 체적을 가지며, 제1 질량체(139a)와 제2 질량체(139b)는 동종 재질로 형성된 예를 기준으로 설명한다.
예를 들어, 질량체를 제외한 회전자 코어(135)는 축방향을 따라 적층되는 제1 코어적층체(1351)와 제2 코어적층체(1352)를 포함할 수 있다. 제1 코어적층체(1351)는 제1 연장면부(138a1)와 제1 공간부(138b1)를 포함하고, 제2 코어적층체(1352)는 제2 연장면부(138a2)와 제2 공간부(138b2)를 포함할 수 있다.
이때, 제1 코어적층체(1351)와 제2 코어적층체(1352)는 서로에 대해 대략 180°만큼 회전된 위치에서 각각의 연장면부와 공간부 그리고 질량체가 배치되도록 형성될 수 있다. 즉, 공간부를 기준으로 보면, 제1 공간부(138b1)의 원주방향 중심(Ob1)은 제2 공간부(1352)의 원주방향 중심(138b2)에 대해 대략 180°만큼 회전된 위치에 각각 배치된다.
이에 따라, 제1 질량체(139a)를 수용한 제1 공간부(138b1)의 위치는 제2 질량체(139b)를 수용한 제2 공간부(138b2)의 위치에 대해 대략 180°만큼 회전된 배치될 수 있다. 제1 공간부 또는 제1 질량체의 원주방향 중심 위치를 제1 위치, 제2 공간부 또는 제2 질량체의 원주방향 중심 위치를 제2 위치로 정의할 수 있다.
그러면 도 7과 같이, 제1 질량체(139a)에 의해 발생되는 제1 방향으로의 편심하중(F1)과 제2 질량체(139b)에 의해 발생되는 제2 방향으로의 편심하중(F2)에 의해 회전축(133)에 전달되는 불평형력이 상쇄될 수 있다. 도 7은 본 실시예에 따른 회전축에서 힘의 분포를 설명하기 위해 보인 개략도이다.
한편, 도면으로 도시하지는 않았으나, 제1 질량체(139a)과 제2 질량체(139b)이 축방향으로 중첩되도록 형성될 수도 있다. 이 경우에는 제1 질량체와 제2 질량체가 겹쳐지는 부위에서 회전자 코어의 강성을 보강할 수도 있다.
또, 도면으로 도시하지는 않았으나, 제1 질량체(139a)와 제2 질량체(139b)가 서로 마주보는 양쪽 단부 사이가 축방향으로 일정 간격만큼 이격되도록 각각의 공간부가 형성될 수도 있다. 이 경우에는, 각 질량체의 체적을 최적화하면 각각의 질량체로 인한 회전자의 무게 증가를 억제하면서도 불평형력을 효과적으로 상쇄시킬 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서는 제1 질량체의 축방향 길이(L1)와 제2 질량체의 축방향 길이(L2)가 동일한 예를 도시한 것이나, 도 8과 같이 제1 질량체(139a)의 축방향 길이(L1)와 제2 질량체(139b)의 축방향 길이(L2)를 상이하게 형성할 수도 있다. 이를 통해 제1 질량체(139a)의 체적과 제2 질량체(139b)의 체적을 상이하게 형성할 수 있다.
특히, 본 실시예와 같이, 회전축(133)의 일단부가 제2 스크롤(160)에 결합되고 타단부가 회전자 코어(135)에 결합되는 경우에는, 제2 스크롤(160)에 인접한 제1 질량체(139a)의 축방향 길이(L1)가 제2 스크롤(160)에서 먼 제2 질량체(139b)의 축방향 길이(L2)보다 길게 형성되는 것이 편심하중을 더욱 효과적으로 줄일 수 있어 바람직하다.
물론, 이 경우는 제1 질량체(139a)와 제2 질량체(139b)의 단면적이 대략 동일하다는 전제하에서 제1 질량체(139a)의 축방향 길이(L1)가 제2 질량체(139b)의 축방향 길이(L2)보다 길게 형성되는 것이다. 만약, 반대의 경우라면 제1 질량체(139a)의 체적이 제2 질량체(139b)의 체적보다 더 크게 형성될 수 있도록 제1 질량체(139a)의 축방향 길이(L1)와 제2 질량체(139b)의 축방향 길이(L2)를 조절하는 것이 바람직하다.
다시 말해, 본 실시예에서는 제1 질량체(139a)의 체적이 제2 질량체(139b)의 체적보다 크게 형성되는 것이 앞서 설명한 바와 같이 편심하중을 더욱 효과적으로 줄일 수 있어 바람직하다.
한편, 전술한 실시예에서는 제1 질량체와 제2 질량체가 동종 재질이면서 회전자 코어보다 비중이 큰 재질로 형성된 것이나, 앞서 설명한 바와 같이 제1 질량체와 제2 질량체는 이종 재질로 형성될 수도 있다. 도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 회전자에서 질량체가 이종 재질인 경우를 보인 단면도들로서, 도 9는 질량체의 비중이 전기강판의 비중보다 큰 경우를, 도 10은 한 쪽 질량체의 비중이 전기강판의 비중보다 낮은 경우를 각각 보인 도면들이다.
예를 들어, 도 9와 같이, 제1 질량체(139a)와 제2 질량체(139b)를 이루는 재질의 비중이 모두 전기강판보다 큰 경우라면, 앞서 제1 질량체(139a)와 제2 질량체(139b)가 동종 재질인 경우와 동일하게 형성될 수 있다. 다만, 이 경우에는 제1 공간부(138b1)의 체적과 제2 공간부(138b2)의 체적에 따라 제1 질량체(139a)와 제2 질량체(139b)의 재질이 달라질 수 있겠으나, 기본적으로 제1 공간부(138b1)의 체적과 제2 공간부(138b2)의 체적이 동일하다면 제1 질량체(139a)는 제2 질량체(139b)보다 비중이 무거운 재질로 형성될 수 있다.
하지만, 도 10과 같이, 제1 질량체(139a)와 제2 질량체(139b)를 이루는 재질중에서 제1 질량체(139a)는 황동과 같이 전기강판보다 비중이 크고 제2 질량체(139b)는 플라스틱과 같이 전기강판보다 비중이 작은 경우라면, 제1 공간부(138b1)와 제2 공간부(138b2)의 위치가 좌우 대각선 방향으로 형성되는 것이 아니라, 축방향으로 일치하도록 형성되는 것이 바람직하다.
이를 통해 회전자(132)의 일측은 제1 질량체(139a)가 제1 방향으로의 밸런스 웨이트로, 회전자(132)의 타측은 제2 연장면부(138a2)가 제2 방향으로의 밸런스 웨이트로 작용할 수 있게 된다. 따라서, 이 경우에는 제2 공간부(138b2)에 별도의 제2 질량체를 삽입하지 않고, 제2 공간부(138b2)가 빈 공간 상태로 유지되도록 할 수도 있다.
한편, 전술한 실시예에서는 제1 공간부와 제2 공간부가 각각 한 개씩 형성되는 것이나, 본 실시예들에서는 도 11과 같이 제1 공간부(138b1)와 제2 공간부(138b2)가 각각 복수 개씩 형성되고 각각의 공간부마다에 복수 개씩의 질량체(139a)(139b)가 삽입되는 것이다.
예를 들어, 본 실시예에서는 제1 연장면부(138a1)의 양단 사이에서 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 복수 개의 제1 공간부(138b1)가 형성될 수 있다. 그리고, 복수 개의 제1 공간부(138b1)에는 복수 개의 제1 질량체(139a)가 각각 삽입될 수 있다.
여기서, 복수 개의 제1 공간부들(138b1)과 복수 개의 제1 질량체들(139a)은 서로 동일한 면적과 길이로 형성될 수도 있다. 하지만, 복수 개의 제1 공간부들(138b1)과 제1 질량체들(139a)의 면적이나 길이는 서로 다르게 형성될 수도 있다. 즉, 복수 개의 제1 공간부들(138b1)들 중에서 원주방향 중간에 위치하는 제1 공간부(138b1)로 갈수록 제1 공간부(138b1)의 면적이나 길이가 점차 크게 형성될 수도 있다. 그러면, 제1 연장면부(138a1)의 중심에서의 원심력이 증가하여 불평형력을 더욱 효과적으로 상쇄시킬 수 있다.
상기와 같은 제1 공간부(138b1)에 대한 구성은 제2 공간부(138b2)의 경우도 동일하게 적용될 수 있다. 이에 대한 설명은 생략한다.
나아가, 전술한 실시예들에서는 양쪽 엔드 플레이트가 각각의 공간부를 완전히 복개하도록 형성되는 것이나, 경우에 따라서는 엔드 플레이트중에서 공간부에 대응하는 부분에는 살빼기구멍을 형성할 수도 있다. 살빼기 구멍은 공간부의 면적보다는 작게 형성하여 질량체의 이탈을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 회전자에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 실시예에서는 회전자 코어에 공간부를 형성하여 그 공간부에 질량체를 삽입하는 것이나, 본 실시예는 공간부에 별도의 질량체를 채우지 않고 빈 공간으로 남겨 연장면부가 밸런스 웨이트로 작용하도록 하는 것이다.
도 12 및 도 13은 본 발명에 의한 압축기에서 회전자에 대한 다른 실시예를 보인 분해 사시도 및 조립 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 제1 연장면부(238a1)와 제1 공간부(238b2), 그리고 제2 연장면부(238a2)와 제2 공간부(238b2)는 앞서 설명한 실시예와 동일하다. 다만, 본 실시예에서는 제1 공간부(238a2)와 제2 공간부(238b2)는 전술한 실시예와 달리 별도의 질량체를 삽입하지 않고 빈 공간 상태로 유지시킨다.
그러면, 축방향으로 동일한 높이에서 상대적으로 무거운 제1 연장면부(238a1) 또는 제2 연장면부(238a2)가 일종의 밸런스 웨이트와 같은 역할을 하면서, 회전축에 가해지는 불평형력을 상쇄시킬 수 있게 된다.
따라서, 제1 공간부(238b1)와 제2 공간부(238b2)는 동일한 체적을 가지도록 형성될 수도 있지만, 압축유닛에 근접한 제1 공간부(238b1)의 축방향 길이가 압축유닛에서 먼 제2 공간부(238b2)의 축방향 길이보다 길게 형성될 수 있다. 그러면 제1 연장면부(238a1)의 편심질량이 제2 연장면부(238a2)의 편심질량보다 커서 불평형력을 효과적으로 상쇄시킬 수 있다.
도면중 미설명 부호인 235는 회전자 코어이고, 235a는 축구멍이며, 235b는 자석삽입홀이고, 235c는 리벳구멍이며, 235d는 리벳이고, 236은 자석, 237a 및 237b는 엔드플레이트이다.
본 실시예에 대한 기본적인 구성과 그에 따른 작용 효과는 전술한 실시예들과 대동소이하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
나아가, 전술한 실시예들에서는 양쪽 엔드 플레이트가 각각의 공간부를 완전히 복개하도록 형성되는 것이나, 경우에 따라서는 엔드 플레이트중에서 공간부에 대응하는 부분에는 공간부와 동일한 형상으로 살빼기구멍(미도시)을 형성할 수도 있다.
한편, 전술한 실시예들에서는 회전축에 밸런스 웨이트가 별도로 구비되지 않는 경우를 살펴보았으나, 회전축에 별도의 밸런스 웨이트가 설치되는 경우에도 앞서 설명한 바와 같이 회전자 코어에 밸런스 웨이트를 형성할 수 있다.
다만, 이 경우에는 회전축에 설치되는 밸런스 웨이트가 프레임에 구비되는 배압공간에 수용되도록 제2 스크롤과 프레임의 사이에 설치될 수 있다.
한편, 전술한 실시예들에서는 케이싱이 횡방향으로 설치되는 전동식 스크롤 압축기를 살펴보았으나, 케이싱이 종방향으로 설치되는 스크롤에도 동일하게 적용될 수 있다.
또, 전술한 실시예들에서는 스크롤 압축기를 살펴보았으나, 스크롤 압축기 외에 회전식 모터가 적용되는 다른 유형의 압축기에도 동일하게 적용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 밀봉된 내부공간을 가지는 케이싱;
    상기 케이싱의 내부공간에서 반경방향으로 고정되는 제1 스크롤;
    상기 제1 스크롤에 맞물려 선회운동을 하면서 상기 제1 스크롤과의 사이에 압축실을 형성하는 제2 스크롤;
    상기 케이싱에 고정되어 상기 제2 스크롤을 축방향으로 지지하는 프레임;
    상기 프레임을 기준으로 상기 제2 스크롤의 반대쪽에 구비되며, 고정자 코어를 포함하는 고정자;
    상기 고정자 코어의 내부에 회전 가능하게 구비되는 회전자 코어를 포함하는 회전자; 및
    일단부는 상기 프레임과 상기 제2 스크롤을 관통하여 상기 프레임과 제1 스크롤에 의해 반경방향으로 지지되며, 타단부는 외팔보 형태를 이루도록 상기 회전자 코어에 결합되는 회전축;을 포함하며,
    상기 회전자 코어는,
    축방향을 따라 소정의 깊이만큼 빈 공간으로 된 공간부가 적어도 한 개 이상 형성되고, 상기 공간부에는 상기 회전자 코어와 이종 재질로 된 질량체가 삽입되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 질량체는 상기 회전자 코어보다 비중이 높은 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공간부는 복수 개가 형성되고, 상기 복수 개의 공간부에는 상기 질량체가 각각 삽입되며,
    상기 복수 개의 공간부에 삽입되는 각각의 질량체는 서로 다른 이종 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 각각의 질량체 중에서 상기 제2 스크롤에 가까이 위치하는 질량체는 상기 회전자 코어보다 비중이 높은 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 각각의 질량체 중에서 상기 제2 스크롤로부터 멀리 위치하는 질량체는 상기 회전자 코어보다 비중이 낮은 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 각각의 질량체는 축방향으로 일직선상에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공간부는 축방향을 따라 복수 개가 형성되고, 상기 복수 개의 공간부는 원주방향을 따라 소정의 원주각만큼 회전된 위치에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수 개의 공간부는 서로 동일한 체적을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수 개의 공간부는 서로 다른 체적을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수 개의 공간부 중에서 상기 제2 스크롤에 가까이 위치하는 공간부는 다른 공간부에 비해 축방향으로 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 회전자 코어의 중심에는 상기 회전축이 삽입되는 축구멍이 형성되고, 상기 회전자 코어의 가장자리에는 자석이 삽입되도록 자석삽입홀이 형성되며,
    상기 공간부는 상기 축구멍과 상기 자석삽입홀의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  12. 삭제
  13. 케이싱;
    제1 스크롤, 상기 제1 스크롤에 맞물려 선회운동을 하는 제2 스크롤, 상기 제2 스크롤을 기준으로 상기 제1 스크롤의 반대쪽에 위치하여 상기 제2 스크롤을 축방향으로 지지하는 프레임을 포함하며, 상기 케이싱의 내부공간에 구비되어 냉매를 압축하는 압축유닛; 및
    상기 압축유닛의 축방향 일측에 구비되며, 고정자 코어를 가지는 고정자, 상기 고정자 코어의 내부에 회전 가능하게 회전자 코어가 구비되는 회전자, 일단부는 상기 회전자에 결합되고 타단부는 상기 제2 스크롤을 축방향으로 관통하는 편심부가 구비되어 상기 편심부의 축방향 양쪽이 각각 상기 제1 스크롤과 프레임에 의해 반경방향으로 지지되는 회전축을 가지는 전동유닛;을 포함하고,
    상기 회전자 코어는,
    중심부에 축방향으로 관통되는 축구멍, 가장자리에 축방향으로 관통되는 자석삽입홀, 상기 축구멍과 자석삽입홀 사이를 연결하는 연장면부, 및 상기 연장면부와 동일 평면상에서 소정의 깊이만큼 빈 공간으로 형성되는 공간부를 각각 가지는 복수 개의 코어적층체가 축방향을 따라 적층되며,
    상기 복수 개의 코어적층체 중에서 상기 압축유닛에 근접한 코어적층체의 공간부의 중심을 제1 위치, 다른 코어적층체의 공간부의 중심을 제2 위치라고 할 때, 상기 제1 위치와 제2 위치는 서로에 대해 소정의 원주각만큼 회전된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수 개의 코어적층체에 각각 구비되는 공간부는 서로 다른 축방향 길이를 가지도록 형성되고,
    상기 각각의 공간부는 상기 압축유닛에 근접한 공간부가 다른 쪽 공간부에 비해 축방향 길이가 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 회전자 코어의 중심에는 상기 회전축이 삽입되는 축구멍이 형성되고, 상기 회전자 코어의 가장자리에는 자석이 삽입되도록 자석삽입홀이 형성되며,
    상기 공간부는 상기 축구멍과 상기 자석삽입홀의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  16. 삭제
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023204513A1 (ko) * 2022-04-20 2023-10-26 한온시스템 주식회사 전동 압축기
WO2024063236A1 (ko) * 2022-09-21 2024-03-28 한온시스템 주식회사 전동 압축기

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024030325A (ja) * 2022-08-24 2024-03-07 サンデン株式会社 電動圧縮機

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0932765A (ja) * 1995-07-21 1997-02-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd スクロール型電動圧縮機
JP2003219616A (ja) * 2002-01-23 2003-07-31 Toyota Industries Corp 電動コンプレッサ用電動モータ、そのロータバランス調整方法及び電動コンプレッサ
KR20120027796A (ko) * 2010-09-13 2012-03-22 한라공조주식회사 전동 압축기
JP2016192859A (ja) * 2015-03-31 2016-11-10 株式会社豊田自動織機 電動圧縮機

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008306874A (ja) 2007-06-08 2008-12-18 Daikin Ind Ltd 回転子及び圧縮機
US20120269667A1 (en) * 2010-08-23 2012-10-25 Panasonic Corporation Hermetic compressor
JP5459375B1 (ja) * 2012-09-28 2014-04-02 ダイキン工業株式会社 回転式圧縮機
JP5875506B2 (ja) 2012-11-30 2016-03-02 三菱電機株式会社 スクロール圧縮機
JP6102866B2 (ja) * 2014-09-01 2017-03-29 ダイキン工業株式会社 圧縮機

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0932765A (ja) * 1995-07-21 1997-02-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd スクロール型電動圧縮機
JP2003219616A (ja) * 2002-01-23 2003-07-31 Toyota Industries Corp 電動コンプレッサ用電動モータ、そのロータバランス調整方法及び電動コンプレッサ
KR20120027796A (ko) * 2010-09-13 2012-03-22 한라공조주식회사 전동 압축기
JP2016192859A (ja) * 2015-03-31 2016-11-10 株式会社豊田自動織機 電動圧縮機

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023204513A1 (ko) * 2022-04-20 2023-10-26 한온시스템 주식회사 전동 압축기
WO2024063236A1 (ko) * 2022-09-21 2024-03-28 한온시스템 주식회사 전동 압축기

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