KR20180057921A - 전동식 컴프레서 - Google Patents

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KR20180057921A
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Abstract

본 발명은 기계식 약자속 제어를 수행하도록 구성되는 전동식 컴프레서로서, 모터와 인버터 및 스크롤 압축부를 포함하고, 상기 모터의 모터하우징의 내주면에 고정되는 고정자 코일과, 상기 고정자 코일의 수용 공간에서 회전하고 영구자석을 갖는 회전자와, 상기 회전자의 회전중심에 축결합되어 있는 제 1 회전축을 구비하는 구조물 조립체를 포함하고, 상기 구조물 조립체는, 상기 제 1 회전축의 일측 끝단에 일체형으로 형성된 제 1 스플라인 기어부; 상기 제 1 회전축의 타측 끝단에 일체형으로 형성된 제 2 스플라인 기어부; 상기 제 1 스플라인 기어부에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되어서 상기 제 1 회전축의 회전력을 전달 받도록, 내주면에 제 1 스플라인 기어끼움부가 형성되어 있는 중공 샤프트 형태의 제 2 회전축; 상기 회전자의 위치 변경을 위하여, 상기 제 2 회전축의 내부에 배치되고 상기 제 1 스플라인 기어부의 끝단면에 인장력을 작용하는 탄성부재; 및 상기 제 2 스플라인 기어부에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되어서 상기 제 1 회전축의 회전력을 전달 받도록, 내주면에 제 2 스플라인 기어끼움부가 형성되어 있는 중공 샤프트 형태의 제 3 회전축;을 포함한다.

Description

전동식 컴프레서{motor driven compressor}
본 발명은 전동식 컴프레서에 관한 것으로, 상세하게는 모터 및 인버터가 전동 스크롤 컴프레서 등과 같은 장치 내에 일체형으로 구비되어 있고, 모터의 쇄교 자속량을 기계식으로 제어하도록 구성되어 있는 전동식 컴프레서에 관한 것이다.
일반적으로 차량, 공조기 등의 장치에는 압축기가 설치되어 있다.
압축기는 그의 작동 방식에 따라 왕복동식, 회전 방식 및 스크롤 방식 등 다양한 방식이 개발되어 이용되고 있다.
이러한 압축기 중에서 전동 압축기는 동력원으로 모터를 사용한다.
또한, 전동 압축기에서 압력 발생 방식이 스크롤 방식인 경우에는, 전원을 공급받아 회전력을 발생시키는 모터와, 모터를 제어하기 위한 인버터와, 모터의 회전력을 전달하여 압력을 발생시키는 스크롤 압축부로 이루어져 있다.
종래 기술의 스크롤 방식의 전동 압축기는 하기에 특허문헌 1으로 공지된 바와 같은 스크롤 압축기로서, 회전력이 발생되는 구동부와, 상기 하우징에 후방 베어링을 개재하여 설치되며 구동부에 의해 회전구동되는 구동축과, 흡입된 유체를 압축하기 위해 스크롤 랩으로 구성되고 구동축의 회전에 관계없이 고정되어 있으며 토출실에 냉매를 공급하기 위한 토출포트가 형성된 고정 스크롤과 구동축의 회전에 의해 선회하며 스크롤랩이 형성되는 선회 스크롤로 구성되는 스크롤 압축부와, 상기 선회 스크롤과 구동축 사이에 연결된 편심 작용부와, 상기 선회 스크롤을 축방향으로 지지하며 상기 구동축을 회전 지지하는 메인 프레임을 포함하여 구성되어 있다.
특히, 차량에 장착되는 스크롤 압축기에는 인버터가 구비되어 있어서, 가변운전을 진행하여 압축기의 용량을 제어하는 방식이 이용되고 있다.
예컨대, 하기의 특허문헌 2에는 인버터 제어 장치로서 전동기의 전기자 전류를 최소한으로 억제하여 전동기의 구동 효율의 저하를 경감하는 방법이 언급되어 있다. 전동기인 모터의 구동 효율 저하를 경감시키는 인버터의 제어 방법에는 저속 고토크 구간에서 전류당 최대 토크제어(MTPA: Maximum Torque Per Ampere)를 수행하고, 고속 운전 구간에서 모터에서 발생하는 유기전압이 증가하여 전압제한보다 커지는 경우 영구자석에 의한 고정자 코일의 쇄교 자속량을 줄이는 약자속 제어(field weakening control)을 수행하게 된다.
이렇게 종래 기술에서 인버터는 외부 부하 조건의 변동에 따라 전류당 최대 토크제어 또는 약자속 제어를 수행하여 가변 운전을 하기 위한 복잡하고 인버터 제어를 갖지 않는 장치에 비해 상대적으로 비대한 부피의 회로 장치를 구비하여야 하는 점이 있다.
구체적으로 종래 기술의 인버터는 인버터 하우징 내부에 배치되며 다양한 회로소자가 실장되어 있는 인쇄회로기판(PCB)을 포함하여 이루어져 있다.
특히, 종래 기술의 인쇄회로기판의 인버터의 회로소자는 인버터 구동에 따라 적은 전력이 소요되는 저전력 소자와 상기 저전력 소자에 비해 상대적으로 고전력이 소요되는 고전력 소자를 포함한다. 여기서, 저전력 소자는 인버터 동작프로그램이 저장된 IC가 포함된 MCU 등에 해당하고, 고전력 소자는 고전압 레귤레이터, 인덕터, 입력측 컨덴서 등에 해당할 수 있다.
이렇게 종래 기술의 전동 압축기의 인버터에는 가변 운전을 위한 저전력 소자 및 고전력 소자를 하나의 인쇄회로기판 상에 실장하여, 인쇄회로기판의 크기 및 소자 설치 공간이 상대적으로 증가되고, 고전력 소자 작동에 따라 발열 문제를 야기시킬 수 있다.
특히, 종래 기술의 인버터는 약자속 제어를 수행하기 위하여 전기자에 전류를 인가하여 영구자석의 자속과 반대되는 방향으로 전기자 자속을 발생시켜 쇄교 자속량을 줄이기 때문에, 모터와 인버터 일체형 전동 압축기의 전체 체적을 콤팩트한 구조로 형성하기 매우 힘든 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-0937191호 대한민국 공개특허 제10-2014-0114737호
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 모터의 쇄교 자속량을 기계식으로 제어하는 기계적 구성 요소를 제공함으로써, 모터 및 인버터가 일체형으로 구비되어 있는 전동식 컴프레서 내부에서 기계식 약자속 제어가 이루어지면서도, 전체 장치 크기 또는 인버터 회로의 비대화를 방지할 수 있고, 인버터의 고전력 소자의 작동에 따른 발열 문제를 최소화시킬 수 있도록 구성한 전동식 컴프레서를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 전동식 컴프레서는, 모터와 인버터 및 스크롤 압축부를 포함하되, 상기 모터의 모터하우징의 내주면에 고정되는 고정자 코일과, 상기 고정자 코일의 수용 공간에서 회전하고 영구자석을 갖는 회전자와, 상기 회전자의 회전중심에 축결합되어 있는 제 1 회전축을 구비하는 구조물 조립체를 포함하고, 상기 구조물 조립체는, 상기 제 1 회전축의 일측 끝단에 일체형으로 형성된 제 1 스플라인 기어부; 상기 제 1 회전축의 타측 끝단에 일체형으로 형성된 제 2 스플라인 기어부; 상기 제 1 스플라인 기어부에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되어서 상기 제 1 회전축의 회전력을 전달 받도록, 내주면에 제 1 스플라인 기어끼움부가 형성되어 있는 중공 샤프트 형태의 제 2 회전축; 상기 회전자의 위치 변경을 위하여, 상기 제 2 회전축의 내부에 배치되고 상기 제 1 스플라인 기어부의 끝단면에 인장력을 작용하는 탄성부재; 및 상기 제 2 스플라인 기어부에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되어서 상기 제 1 회전축의 회전력을 전달 받도록, 내주면에 제 2 스플라인 기어끼움부가 형성되어 있는 중공 샤프트 형태의 제 3 회전축;을 포함한다.
상기 제 1 회전축의 외주면에는, 상기 제 1 회전축의 원주 방향을 따라 연장되고, 상기 제 1 회전축의 반경 방향으로 돌출되어 있는 정지턱부가 형성되어 있다.
상기 정지턱부는, 상기 제 2 회전축과 상기 회전자 사이의 위치를 기준으로 상기 제 1 회전축의 외주면에 형성되고, 상기 제 2 회전축으로부터 상기 회전자를 향하는 방향으로 갈수록 하향 계단 단면 형상을 갖는다.
상기 제 2 회전축은, 상기 스크롤 압축부 쪽에 위치한 모터하우징의 제 1 보스의 내주면을 기반으로 상기 제 2 회전축의 외주면을 회전 가능하게 지지하는 제 1 베어링을 더 포함한다.
상기 제 3 회전축은, 상기 인버터 쪽에 위치한 모터하우징의 제 2 보스의 내주면을 기반으로 상기 제 3 회전축의 외주면을 회전 가능하게 지지하는 제 2 베어링을 더 포함하고, 상기 제 1 베어링 및 상기 제 2 베어링에 의해서, 상기 제 1 회전축, 상기 제 2 회전축 및 제 3 회전축이 함께 회전된다.
상기 제 2 회전축은, 상기 제 1 스플라인 기어끼움부가 내주면에 형성되어 있고, 상기 제 1 스플라인 기어부가 삽입되어 있는 중공 샤프트부; 상기 제 1 회전축의 제 1 스플라인 기어부의 반대쪽에 해당하는 상기 중공 샤프트부의 끝단부를 폐쇄시키는 마감디스크부; 및 상기 마감디스크부의 내측면과 상기 제 1 스플라인 기어부의 측면 사이를 기준으로 상기 탄성부재가 배치된 상기 중공 샤프트부의 내부 공간의 압력과 상기 스크롤 압축부의 배압실의 공간의 압력이 상호 작용할 수 있도록 상기 마감디스크부에 형성되고, 상기 마감디스크부의 두께 방향으로 관통되어 있는 관통홀;을 포함한다.
종래에서 커넥터 설계 변경에 따른 기밀 구조의 유지 문제를 해소할 수 있는 본 발명에 의한 전동식 컴프레서는, 기계식 약자속 제어를 위해서 모터의 회전축을 2중 구조로 형성하고, 배압의 변동 상황에 따라 모터의 회전자의 위치가 축방향으로 이동하거나 또는 탄성력에 의해 원래 위치로 복원되도록 함으로써, 기존의 인버터의 전자식 전류당 최대 토크제어 또는 약자속 제어를 위한 회로적 수단을 구비할 필요가 없게 되어서, 모터와 인버터가 일체형으로 구성된 전동식 컴프레서의 부피를 줄일 수 있고, 발열 문제를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 전동식 컴프레서는, 구조물 조립체의 결합 구성 및 작용에 따라 별도의 전기식 약자속 제어를 위한 전기적 소자 또는 회로적 수단이 인버터에 장착되지 않을 수 있고, 이 경우, 인버터의 크기 및 무게가 줄어들어서, 결과적으로 한정된 공간을 갖는 차량 내부에 용이하게 탑재될 수 있으며, 차량 내부에 탑재시킬 모터와 인버터 일체형으로 구성된 전동식 컴프레서의 중량도 역시 상대적으로 줄일 수 있고, 차량 연비에 도움을 줄 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 전동식 컴프레서는, 기계적 약자속 방식 적용에 따라 고속 저토크 구간에서 전기식 약자속 제어 방식에 비하여 전류가 작아질 수 있으므로, 결과적으로 전동식 컴프레서용 모터의 효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 컴프레서의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 압축기 하우징 내부에 마련된 기계식 약자속 제어 구조물 조립체를 설명하기 위한 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 선 A-A를 따라 절단한 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 선 B-B를 따라 절단한 단면도.
도 5는 도 1에 도시된 전동식 컴프레서의 작동 원리를 설명하기 위한 단면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 컴프레서에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하고, 기계식 약자속 제어 구조물은 구조물 조립체로 호칭될 수 있다.
도면에서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 컴프레서의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 압축기 하우징 내부에 마련된 기계식 약자속 제어 구조물 조립체를 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 선 A-A를 따라 절단한 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 선 B-B를 따라 절단한 단면도이다. 또한, 도 5는 도 1에 도시된 전동식 컴프레서의 작동 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 컴프레서인 본체(1)는 모터(100), 인버터(200), 스크롤 압축부(300), 구조물 조립체(400)로 구성된다.
모터(100)는 인버터(200)로부터 전원을 공급받아 스크롤 압축부(300)의 작동에 필요한 동력을 발생시킨다.
인버터(200)는 스크롤 압축부(300)의 작동 제어를 위한 전기적 회로 수단을 포함한다.
스크롤 압축부(300)는 고정 스크롤에 형상적으로 합체되어 있는 선회 스크롤를 선회 시켜서 스크롤랩을 형성시키는 역할을 담당한다.
구조물 조립체(400)는 종래의 기술인 전기식 약자속 제어 대신 모터(100)의 회전자(110)(예: 영구자석을 구비한 회전자코어)의 축방향으로 회전자(110)의 위치를 조절하여서, 고정자 코일(120)과 회전자(110)의 영구자석이 만나는 면적(W)을 가변시킴으로써, 회전자(110)의 영구자석의 쇄교자속량을 기계적으로 조절하는 역할을 담당한다.
도 1을 참조하면, 고정자 코일(120)과 회전자(110)의 영구자석이 만나는 면적(W)은 예컨대, 고정자 코일(120)의 내주면과 회전자(110)의 외주면이 서로 바라보는 면적을 의미하는 것으로서, 서로 동일하거나 유사할 수 있다.
즉, 도 5를 참조하면, 후술되는 기계식 방식으로 회전자(110)의 위치가 변경될 경우, 위치 변경 이후에 고정자 코일(120)의 내주면과 회전자(110)의 외주면이 서로 바라보는 면적(N)은 상기 면적(W)에 비하여 협소하게 변경될 수 있다.
이러한 회전자(110)의 위치 조절에 필요한 힘은 스크롤 압축부(300)의 배압실(310)의 압력이거나, 구조물 조립체(400)의 탄성부재(450)(예: 코일스프링)의 탄성력(예: 인장력)을 의미할 수 있다. 탄성부재(450)의 인장력은 배압실(310)의 압력에 대응하여 회전자(110)의 제 1 회전축(410)에 작용할 수 있다.
즉, 배압실(310)의 압력이 탄성부재(450)의 인장력보다 큰 경우에는, 상기 배압실(310)의 압력을 갖는 유체가 하기에 상세히 설명할 관통홀(445)을 경유하여 제 2 회전축(440)의 내부 공간으로 유입된다. 상기 유입되고 인장력보다 큰 크기의 압력을 갖는 유체는 상기 스크롤 압축부(300)에서 멀어지는 방향으로 제 1 회전축(410)을 밀어서 이동시킬 수 있다. 그 결과 제 1 회전축(410)에 결합된 회전자(110)의 위치가 변경될 수 있다.
반대로, 배압실(310)의 압력이 탄성부재(450)의 인장력보다 작은 경우에는, 상기 탄성부재(450)의 인장력에 의해서 상기 제 1 회전축(410)을 잡아당길 수 있다. 제 2 회전축(440)의 내부 공간으로 유입된 유체는 상기 관통홀(445)을 통해 다시 배압실(310)으로 빠져나간다. 그 결과 제 1 회전축(410) 및 회전자(110)가 스크롤 압축부(300)에 가까워지는 방향으로 이동하게 될 수 있다. 또한, 회전자(110)가 원래 위치로 되돌아 올 수 있다.
이러한 구조물 조립체(400)는 모터(100)의 모터하우징(101)의 내주면에 고정되는 고정자 코일(120)과, 상기 고정자 코일(120)의 수용 공간에서 회전하고 영구자석을 갖는 회전자(110)와, 회전자(110)의 회전중심에 축결합된 제 1 회전축(410)을 구비한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 구조물 조립체(400)는 제 1 회전축(410)의 일측 끝단에 일체형으로 형성된 제 1 스플라인 기어부(420)와, 상기 제 1 회전축(410)의 타측 끝단에 일체형으로 형성된 제 2 스플라인 기어부(430)를 포함한다.
여기서, 제 1 회전축(410), 제 1 스플라인 기어부(420) 및 제 2 스플라인 기어부(430)는 동일한 축방향을 가진다.
제 1 회전축(410)용 축제작용 모재의 일측 단부 및 타측 단부는 기계 가공에 의해서 각각 제 1 스플라인 기어부(420) 및 제 2 스플라인 기어부(430)가 될 수 있다.
구조물 조립체(400)는 제 1 스플라인 기어부(420)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합(예: 슬라이딩 가능하게 결합)되어서 상기 제 1 회전축(410)의 회전력을 전달 받도록, 내주면에 제 1 스플라인 기어끼움부(441)가 형성되어 있는 중공 샤프트 형태의 제 2 회전축(440)을 포함한다. 제 1 스플라인 기어부(420) 및 제 2 회전축(440)의 사이에는 윤활제 또는 윤활용 유체가 더 개재될 수 있다.
제 2 회전축(440)은 중공 샤프트부(443), 마감디스크부(444), 관통홀(445)을 포함한다.
중공 샤프트부(443)는 그의 내주면에 제 1 스플라인 기어끼움부(441)를 형성하고 있고, 탄성부재(450)의 탑재를 위한 내부 공간을 구비하며, 상기 내부 공간에 상기 제 1 스플라인 기어부(420)가 삽입되어 있다.
마감디스크부(444)는 용접 또는 나사결합 등에 의해 중공 샤프트부(443)의 개구된 끝단부를 폐쇄시키는 역할을 담당한다. 즉, 마감디스크부(444)는 상기 제 1 회전축(410)의 제 1 스플라인 기어부(420)의 반대쪽에 해당하는 상기 중공 샤프트부(443)의 끝단부를 마감 또는 폐쇄시킨다.
관통홀(445)은 마감디스크부(444)의 내측면과 상기 제 1 스플라인 기어부(420)의 끝단부 측면 사이를 기준으로 상기 탄성부재(450)가 배치된 상기 중공 샤프트부(443)의 내부 공간의 압력과 상기 스크롤 압축부(300)의 배압실(310)의 공간의 압력이 상호 작용할 수 있도록 압력을 공유하는 역할을 담당한다.
이를 위해서, 관통홀(445)은 마감디스크부(444)에 형성되어 있되, 상기 마감디스크부(444)의 두께 방향으로 관통되어 있다.
마감디스크부(444)에서 관통홀(445)의 형성 위치는 탄성부재(450)와 겹치지 않는 곳을 기준으로 정해지거나, 마감디스크부(444)의 중심으로부터 이격되거나 편심 위치된 곳을 기준으로 정해질 수 있다. 따라서, 관통홀(445)을 통한 유체의 흐름이 자유롭게 이루어지거나, 적어도 탄성부재(450)에 의해 가려져서 간섭을 받지 않을 수 있다.
또한, 구조물 조립체(400)는 회전자(110)의 위치 변경을 위하여, 상기 제 2 회전축(440)의 내부에 배치되고 상기 제 1 스플라인 기어부(420)의 끝단면에 인장력을 작용하는 탄성부재(450)를 포함한다.
탄성부재(450)의 일측 끝단은 마감디스크부(444)의 내측면에 연결되어 있고, 탄성부재(450)의 타측 끝단은 제 1 스플라인 기어부(420)의 끝단부 측면에 연결되어 있을 수 있다.
탄성부재(450)는 코일스프링 형태로 형성될 수 있으나, 제 1 스플라인 기어부(420)에 연결(예: 용접 또는 볼트 고정)되어 인장력을 작용할 수 있는 수단인 경우, 반드시 코일스프링이 아닐 수 있고, 이와 대등한 통상의 탄성수단과 같은 등가물로 구성될 수 있다.
또한, 구조물 조립체(400)는 제 2 회전축(440)의 반대쪽에 위치한 제 2 스플라인 기어부(430)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합된 제 3 회전축(460)을 포함한다.
제 3 회전축(460)은 제 1 회전축(410)의 회전력을 전달 받도록, 제 3 회전축(460)의 내주면에 제 2 스플라인 기어끼움부(461)가 형성되어 있는 중공 샤프트 형태로 제작되어 있다.
제 2 스플라인 기어부(430) 및 제 3 회전축(460)의 사이에는 윤활제 또는 윤활용 유체가 더 개재될 수 있다.
도 2에 보이듯이, 제 1 회전축(410)의 외주면에는 정지턱부(470)가 형성되어 있다.
정지턱부(470)는 제 1 회전축(410) 또는 회전자(110)이 과도하게 제 2 회전축(440)의 내부 방향으로 이동하는 것을 정지시켜서, 제 2 회전축(440)의 내부에 위치한 탄성부재(450)의 과도한 압축 또는 파손을 방지하는 역할을 담당할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 정지턱부(470)는 모터하우징(101)의 내부에 설치된 가이드링(102)의 내주면에 미끄럼 접촉하여, 결과적으로 회전자(110)의 이동이 회전자(110)의 축방향(CL)으로 유도될 수 있게 한다.
도 2를 참조하면, 정지턱부(470)는 제 1 회전축(410)의 원주 방향을 따라 연장되고, 상기 제 1 회전축(410)의 반경 방향으로 돌출되어 있다.
이때, 정지턱부(470)는 상기 제 2 회전축(440)과 상기 회전자(110) 사이의 위치를 기준으로 상기 제 1 회전축(410)의 외주면에 형성되고, 상기 제 2 회전축(440)으로부터 상기 회전자(110)를 향하는 방향으로 갈수록 하향 계단 단면 형상을 갖는다.
도 5를 참조하면, 제 2 회전축(440)은 상기 스크롤 압축부(300) 쪽에 위치한 모터하우징(101)의 제 1 보스(103)의 내주면을 기반으로 상기 제 2 회전축(440)의 외주면을 회전 가능하게 지지하는 제 1 베어링(442)을 더 포함한다.
제 3 회전축(460)은 상기 인버터(200) 쪽에 위치한 모터하우징(101)의 제 2 보스(104)의 내주면을 기반으로 상기 제 3 회전축(460)의 외주면을 회전 가능하게 지지하는 제 2 베어링(462)을 더 포함한다.
이런 제 1 베어링(442) 및 제 2 베어링(462)에 의해서, 상기 제 1 회전축(410), 상기 제 2 회전축(440) 및 제 3 회전축(460)이 함께 회전될 수 있다.
이때, 회전자(110)는 고정자 코일(120)에 의해서, 제 1 회전축(410)을 통해 제 2 회전축(440), 제 1 베어링(442), 제 3 회전축(460) 및 제 2 베어링(462) 쪽으로 회전력을 전달할 수 있다. 이와 함께, 회전자(110)의 제 1 회전축(410)은 스플라인 형태의 2중 구조로서 각각 제 2 회전축(440) 및 제 3 회전축(460)에서 이동 가능하게 결합되어 있으므로, 하기에 설명할 회전자(110)의 위치 조절이 가능하게 된다.
즉, 본 발명은 회전자(110)의 위치를 조절하여 회전자(110) 내의 영구자석의 쇄교자속량을 조절하는 것이 핵심이다.
도 5에 보이듯이, 본 발명에 따르면, 배압실(310)의 배압이 높으면 모터(100)에 고토크가 요구되며, 반대로 배압실(310)의 배압이 낮으면 모터(100)에 낮은 토크가 요구된다.
관통홀(445)은 탄성부재(450)가 위치한 제 2 회전축(440)의 내부 공간과 배압실(310)의 내부 공간의 압력을 고유할 수 있게 해준다.
배압실(310)의 배압이 높아질 경우, 배압실(310)로부터 관통홀(445)을 통해 제 2 회전축(440)의 내부 공간으로 유입되는 유체의 압력은 제 1 회전축(410) 및 회전자(110)를 밀어 이동시키고, 회전자(110)의 영구자석과 고정자 코일(120)과의 쇄교 자속량을 증대시킬 수 있다.
모터 기술 분야에서 알려진 바와 같이, 쇄교 자속량은 역기전력과 비례관계에 있다. 따라서, 쇄교 자속량이 증가되면 역기전력이 증가하고, 역기전력 증가에 의한 출력밀도 향상도 이루어질 수 있다. 즉, 기존의 모터의 전압 또는 전류를 변화시키는 전자 제어 방식이 아닌 기계식으로 모터의 출력밀도를 향상시킬 수 있는 매우 효율적인 특징이 본 발명에 포함될 수 있다.
반대로, 배압실(310)의 배압이 낮아질 경우, 제 2 회전축(440)의 내부 공간의 유체가 다시 관통홀(445)을 통해 배압실(310) 쪽으로 빠져나가므로, 탄성부재(450)의 인장력(예: 스프링 장력)에 의해 회전자(110) 및 제 1 회전축(410)이 스크롤 압축부(300) 쪽 방향, 즉 마감디스크부(444)에 가까운 쪽으로 이동하고, 그 결과 쇄교 자속량이 줄어들 수 있게 된다.
이러한 회전자(110)는 그의 2중 구조에는 회전방향으로 힘을 받거나 회전력을 전달할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전동식 컴프레서를 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 기재된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 본체 100 : 모터
110 : 회전자 120 : 고정자 코일
200 : 인버터 300 : 스크롤 압축부
400 : 구조물 조립체 410 : 제 1 회전축
420 : 제 1 스플라인 기어부 430 : 제 2 스플라인 기어부
440 : 제 2 회전축 444 : 마감디스크부
445 : 관통홀 450 : 탄성부재
460 : 제 3 회전축 470 : 정지턱부

Claims (6)

  1. 모터와 인버터 및 스크롤 압축부를 포함하는 전동식 컴프레서에 있어서,
    상기 모터의 모터하우징의 내주면에 고정되는 고정자 코일과, 상기 고정자 코일의 수용 공간에서 회전하고 영구자석을 갖는 회전자와, 상기 회전자의 회전중심에 축결합되어 있는 제 1 회전축을 구비하는 구조물 조립체를 포함하고,
    상기 구조물 조립체는,
    상기 제 1 회전축의 일측 끝단에 일체형으로 형성된 제 1 스플라인 기어부;
    상기 제 1 회전축의 타측 끝단에 일체형으로 형성된 제 2 스플라인 기어부;
    상기 제 1 스플라인 기어부에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되어서 상기 제 1 회전축의 회전력을 전달 받도록, 내주면에 제 1 스플라인 기어끼움부가 형성되어 있는 중공 샤프트 형태의 제 2 회전축;
    상기 회전자의 위치 변경을 위하여, 상기 제 2 회전축의 내부에 배치되고 상기 제 1 스플라인 기어부의 끝단면에 인장력을 작용하는 탄성부재; 및
    상기 제 2 스플라인 기어부에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되어서 상기 제 1 회전축의 회전력을 전달 받도록, 내주면에 제 2 스플라인 기어끼움부가 형성되어 있는 중공 샤프트 형태의 제 3 회전축;을 포함하는 것
    인 전동식 컴프레서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 회전축의 외주면에는,
    상기 제 1 회전축의 원주 방향을 따라 연장되고, 상기 제 1 회전축의 반경 방향으로 돌출되어 있는 정지턱부가 형성되어 있는 것
    인 전동식 컴프레서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 정지턱부는,
    상기 제 2 회전축과 상기 회전자 사이의 위치를 기준으로 상기 제 1 회전축의 외주면에 형성되고, 상기 제 2 회전축으로부터 상기 회전자를 향하는 방향으로 갈수록 하향 계단 단면 형상을 갖는 것
    인 전동식 컴프레서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 회전축은,
    상기 스크롤 압축부 쪽에 위치한 모터하우징의 제 1 보스의 내주면을 기반으로 상기 제 2 회전축의 외주면을 회전 가능하게 지지하는 제 1 베어링을 더 포함하는 것
    인 전동식 컴프레서.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 3 회전축은,
    상기 인버터 쪽에 위치한 모터하우징의 제 2 보스의 내주면을 기반으로 상기 제 3 회전축의 외주면을 회전 가능하게 지지하는 제 2 베어링을 더 포함하고,
    상기 제 1 베어링 및 상기 제 2 베어링에 의해서, 상기 제 1 회전축, 상기 제 2 회전축 및 제 3 회전축이 함께 회전되는 것
    인 전동식 컴프레서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 회전축은,
    상기 제 1 스플라인 기어끼움부가 내주면에 형성되어 있고, 상기 제 1 스플라인 기어부가 삽입되어 있는 중공 샤프트부;
    상기 제 1 회전축의 제 1 스플라인 기어부의 반대쪽에 해당하는 상기 중공 샤프트부의 끝단부를 폐쇄시키는 마감디스크부; 및
    상기 마감디스크부의 내측면과 상기 제 1 스플라인 기어부의 측면 사이를 기준으로 상기 탄성부재가 배치된 상기 중공 샤프트부의 내부 공간의 압력과 상기 스크롤 압축부의 배압실의 공간의 압력이 상호 작용할 수 있도록 상기 마감디스크부에 형성되고, 상기 마감디스크부의 두께 방향으로 관통되어 있는 관통홀;을 포함하는 것
    인 전동식 컴프레서.
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