KR20120023499A - 전동기, 이것을 구비한 밀폐형 압축기 및 이것을 구비한 냉장고 - Google Patents

전동기, 이것을 구비한 밀폐형 압축기 및 이것을 구비한 냉장고 Download PDF

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Abstract

[과제] 고효율화를 도모하고, 소음을 억제한 전동기, 이것을 구비한 밀폐형 압축기 및 이것을 구비한 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[해결수단] 원반 형상의 전자 강판을 적층해서 이루어지는 회전자 철심에 복수개의 영구 자석을 등간격으로 매립한 자석 매립형 회전자를 구비한 전동기에 있어서, 상기 영구 자석은 3축 이방성 형상이며, 상기 회전자는 축방향으로 복수의 구간으로 구분되고, 또한 상기 복수의 구간마다 발생하는 코깅 토크의 위상차에 따른 폭의 홈을 외주에 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

전동기, 이것을 구비한 밀폐형 압축기 및 이것을 구비한 냉장고{MOTOR, HERMETIC COMPRESSOR COMPRISING THE SAME AND REFRIGERATOR COMPRISING THE SAME}
본 발명은 전동기, 이것을 구비한 밀폐형 압축기 및 이것을 구비한 냉장고에 관한 것이다.
영구 자석식 전동기에서, 고효율화를 도모하기 위한 하나의 수단으로서 영구 자석의 잔류 자속 밀도를 향상시켜, 갭 자속 밀도를 증가시키는 방법이 있다. 종래, 페라이트 자석에 대표되는 저렴하고 자속 밀도가 낮은 영구 자석으로 고효율화를 실현하기 위해서, 예를 들면 일본국 특개2002-44889호 공보(특허문헌 1)와 같은 구조가 제안되어 있다. 도 2에 의하면, 부호 25a?25d로 나타낸 3축 이방성을 가지는 아크 세그먼트 형상의 영구 자석을 회전자에 사용함으로써 상기 영구 자석으로부터의 자력선이 M1, M2, M3 방향으로 발생하고, 그들이 회전자의 외주면 상에 집속해서, 1 자극을 형성함으로써 유효 자속량을 높이고 있다.
[특허문헌 1] 일본국 특개2002-44889호 공보
그러나, 이 구조에서 고효율화를 도모하는 경우, 갭 중에서의 자속 밀도의 고저차가 증가하기 때문에, 이것이 토크의 최대값과 최소값의 차분(맥동 토크)의 증가로 되어 전동기로부터 발생하는 소음의 원인이 된다.
그래서, 본 발명은 고효율화를 도모하고, 소음을 억제한 전동기, 이것을 구비한 밀폐형 압축기 및 이것을 구비한 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 예를 들면 특허청구범위에 기재된 구성을 채용한다. 본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있지만, 그 일례를 들면, 원반 형상의 전자(電磁) 강판을 적층해서 이루어지는 회전자 철심에 복수개의 영구 자석을 등간격으로 매립한 자석 매립형 회전자를 구비한 전동기에 있어서, 상기 영구 자석은 3축 이방성 형상이며, 상기 회전자는 코깅 토크의 진폭이 소정의 크기가 되도록 축 방향으로 복수의 구간으로 구분되며, 또한 상기 복수의 구간마다 발생하는 코깅 토크의 위상차에 따른 폭의 홈을 외주에 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 고효율화를 도모하고, 소음을 억제한 전동기, 이것을 구비한 밀폐형 압축기 및 이것을 구비한 냉장고를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 영구 자석식 전동기의 지름 방향 단면도.
도 2는 3축 이방성 형상 자석의 종래예를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 관한 회전자 철심의 지름 방향 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 관한 회전자 철심의 외관도, 및 회전자의 분할 도.
도 5a는 본 발명의 실시예에 관한 회전자 전자 강판의 상세도.
도 5b는 본 발명의 실시예에 관한 회전자 전자 강판의 상세도.
도 6은 본 발명의 실시예에 관한 전동기로부터 발생하는 토크.
도 7은 본 발명의 실시예에 관한 밀폐형 압축기의 단면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 관한 냉장고의 단면도.
본 발명에서의 실시예에 대해서, 도 1, 도 3, 도 4 및 도 5를 참조해서 설명한다. 도 1은 영구 자석식 전동기의 지름 방향 단면도이다. 도 3은 회전자의 확대도이다. 도 4는 회전자의 사시(斜視) 입체도이다. 도 5는 회전자 철심 외주부의 확대도이다.
도 1의 6극 9슬롯 형상의 영구 자석식 전동기(1)는 고정자(2)와 회전자(3)로 구성된다. 고정자(2)는 티스(4)와 슬롯(5)을 가지는 고정자 철심(6)과, 티스(4)의 주위에 집중 감기로 감긴 전기자 권선(7)으로 이루어진다.
회전자(3)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 3축 이방성 형상의 영구 자석 삽입 구멍(8)을 가지는 원반 형상의 회전자 철심(9)에, 3축 이방성 자석(10)이 삽입되고, 회전자(3) 중심에는 샤프트를 끼워맞춤하기 위한 샤프트 구멍(11)을 가진다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 회전자(3)는 축방향으로 3개의 구간(회전자 상면으로부터 각각 구간 A, 구간 B, 구간 C)으로 구분되어 있다.
구간 A의 회전자(3)는, 도 5a에 나타내는 원반 형상의 회전자 전자 강판(13)이 복수매 적층되어 있다. 전자 강판(12)의 외주는 원호를 형성하고 있다.
구간 B의 회전자(3)는, 도 5b에 나타내는 회전자 전자 강판(13)이 복수매 적층되어 있다. 회전자 전자 강판(13)은, 전자 강판(12)의 외주 형상에 더해서, 영구 자석 삽입 구멍(8) 근방의 외주부에 각각 2개씩의 홈(14a, 14b)을 자극 중심에 대하여 대략 대칭이 되도록 설치되어 있다.
구간 C의 회전자(3)는, 구간 A의 회전자(3)와 마찬가지의 구성을 하고 있다(도 5a 참조).
다음에, 도 6은 회전자(3)에 발생하는 토크를 나타내고 있다. 각각, (1) 회전자를 모두 외주부 홈 없음의 전자 강판(12)으로 적층한 경우, (2) 모두 홈 부착 회전자 전자 강판(13)으로 적층한 경우, 및 (3) 전자 강판(12)과 회전자 전자 강판(13)의 축방향 길이를 각각으로부터 발생하는 코깅 토크의 진폭이 같은 크기가 되도록 적층한 경우이다.
홈의 폭은, 도 4에서 구간 A와 구간 C의 회전자(3)에서 발생하는 코깅 토크와, 구간 B에서 발생하는 코깅 토크를 역(逆) 위상으로 하기 위해서, 약 6°로 조정하고 있다.
또한, 이웃하는 홈의 간격은 자석 중심으로부터 약 10°로 함으로써, 영구 자석으로부터 발생하는 자속이 자극 중심 방향에 집중하고, 또한 자속 포화가 발생하지 않는 구조로 되어 있다. 이에 따라, 모터의 토크를 향상시켜 고효율로 함과 함께, 소음의 원인이 되는 맥동 토크를 약 30% 저감할 수 있다.
다음에, 본 실시예의 밀폐형 압축기(50)의 종단면도를 도 8에 나타낸다.
본 실시예의 밀폐형 압축기(50)는, 압축 요소(30)과 전동(電動) 요소(40)를 밀폐 용기(15) 내에 상하로 배치함과 함께, 크랭크 샤프트(16)로 연결한 레시프로(recipro)형 압축기이다. 압축 요소(30) 및 전동 요소(40)는 밀폐 용기(15)에 탄성적으로 지지되어 있다.
압축 요소(30)는, 실린더실을 형성하는 실린더(17)와, 실린더실 내를 왕복동하는 피스톤(18)과, 이 피스톤(18)을 구동하는 커넥팅 로드(19)와, 실린더 단면에 조립되는 다수의 부품을 구비해서 구성되어 있다. 실린더(17)는 베어링부(17a) 및 프레임(17b)을 일체로 성형하고 있다. 피스톤(18)은, 커넥팅 로드(19)를 거쳐서 크랭크 핀(16a)에 연결되고, 크랭크핀(16a)의 편심 회전에 의해 실린더(17) 내를 왕복동한다.
전동 요소(40)는, 프레임(17b)의 하방에 배치되고, 고정자(2) 및 회전자(3)를 구비해서 구성되어 있다. 고정자(2)는 프레임(17b)에 고정되고, 회전자(3)는 크랭크 샤프트(16)에 고정되어 있다. 크랭크 샤프트(16)의 상단부에는, 회전 중심으로부터 편심된 크랭크 핀(16a)이 설치되어 있다.
크랭크 샤프트(16)는, 베어링부(17a)를 관통해서 프레임(17b)의 하방으로부터 상방으로 뻗어 있고, 크랭크 핀(16a)이 프레임(17b)의 상방측에 위치하도록 설치되어 있다. 크랭크 샤프트(16)의 하부는 회전자(3)와 직결하고 있고, 전동 요소(40)의 동력에 의해 크랭크 샤프트(16)는 회전된다. 크랭크 핀(16a)과 피스톤(18) 사이는 커넥팅 로드(19)로 연결되어 있고, 크랭크 핀(16a) 및 커넥팅 로드(19)를 거쳐서 피스톤(18)이 왕복동하는 구성으로 되어 있다.
실린더(17) 내에 공급된 가스 냉매는, 피스톤(18)의 왕복동에 의해 압축된다. 압축된 가스 냉매는, 밸브 플레이트에 마련된 토출 구멍을 경유하여, 토출관에 보내진다. 토출관에 보내진 냉매는, 응축기, 감압 기구, 증발기를 거쳐서, 다시 압축기 내로 되돌려진다. 압축기, 응축기, 감압 기구 및 증발기에 의해 냉동 사이클을 형성하고 있다. 이 냉동 사이클에는, 이소부탄(R600a) 등의 탄화수소계 냉매(HC 냉매)가 사용되고 있다.
밀폐 용기(15) 내에는 냉동기유(윤활유)가 모아지며, 크랭크 샤프트(16)의 회전 운동에 의한 펌프 작용으로 끌어 올려, 압축 요소(30)의 슬라이딩부에 보내지는 구조로 되어 있다.
또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 상기 밀폐형 압축기(50)를 냉장고(100)에 설치함으로써, 소음을 저감함과 함께 냉각 효율을 향상시킬 수 있고, 냉장고(100)의 소비 전력을 저감할 수 있다.
이상으로부터, 본 발명에 의하면, 원반 형상의 전자 강판을 적층해서 이루어지는 회전자 철심에 복수개의 영구 자석을 등간격으로 매립한 자석 매립형 회전자를 구비한 전동기에 있어서, 상기 영구 자석은 3축 이방성 형상이며, 상기 회전자는 축 방향으로 복수의 구간으로 구분하고, 또한 상기 복수의 구간마다 발생하는 코깅 토크의 위상차에 따른 폭의 홈을 외주에 가진다. 즉, 구분한 회전자의 축 방향 길이를, 각 구간에 발생하는 코깅 토크의 진폭의 크기가 같아지도록 조정하고, 또한 상기 홈의 폭을 각 구간으로부터 발생하는 코깅 토크의 위상차가 180°가 되도록 조정함으로써, 코깅 토크를 감쇠시킬 수 있다.
또한, 영구 자석으로부터 발생한 자속이 자극측에 집중하도록 홈의 위치, 및 깊이를 조정한다. 즉, 홈의 축 방향 길이는 코깅 토크가 소정의 진폭이 되도록 설정한다. 또한, 영구 자석으로부터 발생해서 고정자의 전기자 권선으로 향하는 계자 자속이 자기 포화하지 않도록 간격을 설정한다. 이에 따라, 자속 단락을 억제하여, 손실이 적은 전동기로 할 수 있다.
따라서, 전기자 권선을 실시한 고정자와, 도 1에 나타낸 바와 같은 3축 이방성 형상의 영구 자석을 삽입한 회전자로 구성되는 영구 자석식 전동기에 있어서, 갭 자속 밀도의 증가에 의한 고효율화와, 그에 따라 발생하는 토크 맥동을 소거하여, 소음을 경감할 수 있다.
1 : 영구 자석식 전동기 2 : 고정자
3 : 회전자 4 : 티스
5 : 슬롯 6 : 고정자 철심
7 : 전기자 권선 8 : 영구 자석 삽입 구멍
9 : 회전자 철심 10 : 3축 이방성 자석
11 : 샤프트 구멍 12 : 전자 강판
13 : 회전자 전자 강판 14a, 14b : 홈
50 : 밀폐형 압축기 100 : 냉장고

Claims (5)

  1. 원반 형상의 전자(電磁) 강판을 적층해서 이루어지는 회전자 철심에 복수개의 영구 자석을 등간격으로 매립한 자석 매립형 회전자를 구비한 전동기에 있어서,
    상기 영구 자석은 3축 이방성 형상이며, 상기 회전자는 코깅 토크의 진폭이 소정의 크기가 되도록 축 방향으로 복수의 구간으로 구분되고, 또한 상기 복수의 구간마다 발생하는 코깅 토크의 위상차에 따른 폭의 홈을 외주(外周)에 가지는 것을 특징으로 하는 전동기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홈의 축 방향 길이는 상기 코깅 토크가 소정의 진폭이 되도록 설정된 것을 특징으로 하는 전동기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 영구 자석으로부터 발생해서 상기 고정자의 전기자 권선으로 향하는 계자 자속이 자기 포화하지 않도록 간격을 마련한 것을 특징으로 하는 전동기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 전동기를 구비한 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
  5. 제4항에 기재된 밀폐형 압축기를 구비한 것을 특징으로 하는 냉장고.
KR1020110004840A 2010-08-25 2011-01-18 전동기, 이것을 구비한 밀폐형 압축기 및 이것을 구비한 냉장고 KR101193045B1 (ko)

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