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WO2018169232A1 - 영구자석을 가지는 전동기 및 이를 구비한 압축기 - Google Patents

영구자석을 가지는 전동기 및 이를 구비한 압축기 Download PDF

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Publication number
WO2018169232A1
WO2018169232A1 PCT/KR2018/002391 KR2018002391W WO2018169232A1 WO 2018169232 A1 WO2018169232 A1 WO 2018169232A1 KR 2018002391 W KR2018002391 W KR 2018002391W WO 2018169232 A1 WO2018169232 A1 WO 2018169232A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
permanent magnet
rotor frame
rotor
rotating shaft
electric motor
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/KR2018/002391
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김기만
엄상준
유동석
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.)
LG Electronics Inc
Original Assignee
LG Electronics Inc
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
Application filed by LG Electronics Inc filed Critical LG Electronics Inc
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Priority to CN201890000585.9U priority patent/CN210246427U/zh
Priority to US16/492,213 priority patent/US11532967B2/en
Publication of WO2018169232A1 publication Critical patent/WO2018169232A1/ko
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    • H02K2201/03—Machines characterised by aspects of the air-gap between rotor and stator

Definitions

  • the present invention relates to an electric motor having a permanent magnet and a compressor having the same.
  • an electric motor is a device that converts electrical energy into mechanical energy.
  • Electric motors are classified into direct current, single-phase alternating current, and three-phase alternating current depending on the electricity supply system.
  • Such an electric motor is comprised with the stator and the rotor provided so that relative movement is possible with a predetermined space
  • Some of the rotors include a rotor core having a rotating shaft, a plurality of conductor bars inserted into the rotor core in the axial direction, and an end ring for shorting the conductor bars.
  • the other part of the rotor is provided with a rotor frame for supporting the permanent magnet with a permanent magnet and a rotating shaft.
  • a magnetic body (back yoke) is provided to form a flux path behind the permanent magnet, so that the mass of the rotor increases. There is this.
  • vibration and noise may be increased.
  • the inertia of the rotor may be increased, which may make starting and stopping control difficult.
  • the magnetic material may be formed of an expensive magnetic steel sheet (or an electromagnetic steel sheet, a silicon steel sheet) having excellent magnetic properties, thereby increasing manufacturing costs.
  • the compressor is provided with a case, a compression unit provided inside the case to compress the refrigerant, and an electric motor provided inside the case and providing a driving force to the compression unit.
  • the compression unit includes a cylinder and a roller provided inside the cylinder and connected to a rotating shaft of the electric motor to rotate.
  • the motor includes a stator fixed to the inside of the case and a rotor rotatably provided inside the stator about a rotating shaft.
  • Bearings are provided at both sides along the axial direction of the cylinder to rotatably support the rotating shafts protruding at both sides of the cylinder.
  • the rotor is provided with a rotor core made of a magnetic material and a permanent magnet coupled to the rotor core, so that the mass of the rotor is increased, thereby increasing vibration and noise. have.
  • an object of the present invention is to provide an electric motor having a permanent magnet capable of reducing the mass of the rotor and suppressing the generation of vibration and noise and / or a compressor having the same.
  • Another object of the present invention is to provide an electric motor having a permanent magnet and / or a compressor having the same, which can easily change the material, shape, and size of the rotor frame supporting the permanent magnet.
  • Another object of the present invention is to provide an electric motor having a permanent magnet and / or a compressor having the same, which can reduce the mass of the rotor and facilitate the manufacture of the rotor.
  • another object of the present invention is to provide an electric motor having a permanent magnet capable of suppressing vibration of the rotor and reducing wear of a bearing.
  • the stator in order to achieve the above object, the stator; And a rotor rotatably disposed with a predetermined gap for the stator, wherein the rotor comprises: a rotation shaft; A permanent magnet disposed concentrically with the rotation shaft; And a permanent magnet supporting means for supporting the permanent magnet, wherein the permanent magnet has a cylindrical shape and has a cylindrical shape, and a magnetic field is formed on a surface facing the void and a magnetic field is not formed on the surface opposite to the void. It provides an electric motor having a permanent magnet characterized in that the magnetized.
  • the permanent magnet support means does not need to form a flux path, so that the design of the permanent magnet support means can be freely provided.
  • the permanent magnet support means includes a rotor frame provided between the rotating shaft and the permanent magnet, wherein the permanent magnet has a cylindrical shape, and the rotor frame is the permanent It is formed to connect the rotating shaft and the permanent magnet without forming a magnet of a magnet.
  • the rotating shaft and the rotor frame are each formed of different materials.
  • the rotor frame is configured to be injection molded around the rotating shaft.
  • the rotating shaft includes a protrusion projecting outwardly along the radial direction from the outer surface or recessed inwardly, and the rotor frame is engaged with the protrusion or the groove along the rotational direction. It is provided.
  • the protrusions or grooves are spaced apart along the axial direction, and the rotor frame is configured to be injection molded on the outer surface of the protrusions or grooves.
  • the rotating shaft and the rotor frame are configured to be formed of the same material.
  • the rotating shaft and the rotor frame are formed of the same material, and the rotor frame is integrally formed to protrude along the radial direction from the outer surface of the rotating shaft.
  • the rotor frame includes a hub having the rotating shaft therein, a cylindrical part disposed concentrically with the hub on the outside of the hub, and a connection part connecting the hub and the cylindrical part. It is configured by.
  • the permanent magnet is a sintered magnet
  • an adhesive layer is provided between the permanent magnet and the rotor frame.
  • the rotor frame is formed to have a reduced length compared to the permanent magnet along the axial direction.
  • the permanent magnet is a bond magnet
  • the permanent magnet is configured to be injection molded on the outer surface of the rotor frame.
  • the case A compression unit provided inside the case to compress the fluid; And an electric motor provided inside the case and having the permanent magnet providing a driving force to the compression unit.
  • the compression unit may include a cylinder forming a compression space; A roller connected to a rotating shaft of the electric motor having the permanent magnet and rotating inside the cylinder; And a bearing provided in the cylinder to rotatably support the rotating shaft.
  • the rotating shaft includes a first shaft portion coupled to the rotor frame and a second shaft portion coupled to the roller, and the first shaft portion and the second shaft portion of the rotor frame and the roller. After coupling, they are configured to be integrally coupled to each other.
  • the permanent magnet magnet is formed on the surface facing the void and the magnetic field is not formed on the surface opposite to the void, and the permanent magnet supports the permanent magnet.
  • the rotor frame supporting the permanent magnet may be formed irrespective of the formation of the permanent magnet, the material, shape, and size of the rotor frame may be easily changed.
  • the rotor frame may be integrally formed with the same material as that of the rotating shaft, thereby facilitating the manufacture of the rotor.
  • the mass of the rotor can be reduced by being formed of a non-magnetic material having a small specific gravity.
  • the rotor frame does not form a magnetic path, by integrally injection molding the outer surface of the rotating shaft, the manufacturing of the rotor may be facilitated.
  • the rotor frame is shortened in the axial direction compared to the permanent magnet, since the bearing insert for inserting the bearing is not separately formed in the rotor, the rotor may be easily manufactured.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a compressor having an electric motor having a permanent magnet according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of the rotor of FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 is a view for explaining magnetization of the permanent magnet of FIG.
  • FIG. 4 is a plan view of the rotor of FIG. 2;
  • FIG. 5 is a view showing a state before coupling of the permanent magnet and the rotor frame of FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a compressor having an electric motor having a permanent magnet according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the rotor of FIG. 6, FIG.
  • FIG. 8 is a view for explaining magnetization of the permanent magnet of FIG.
  • FIG. 9 is a plan view of the rotor of FIG.
  • FIG. 10 is a main perspective view of the rotating shaft of FIG. 9;
  • FIG. 11 is a plan view of the rotor frame of FIG.
  • FIG. 13 is a plan view of a modification of the rotor frame of FIG. 10;
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the rotor illustrating a modification of the permanent magnet of FIG. 7.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a compressor having a motor having a permanent magnet according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of the rotor of FIG. 1
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the magnetization of the permanent magnet of FIG. 2.
  • the compressor having a motor having a permanent magnet according to an embodiment of the present invention, the case 110;
  • a permanent part according to an embodiment of the present invention which is provided inside the case 110 to compress the refrigerant and is provided inside the case 110 and provides a driving force to the compression part 130. It is comprised by the electric motor 150 which has a magnet.
  • the case 110 may be configured to include a sealed space therein, for example.
  • the case 110 may include, for example, a cylindrical body 111 and a first cap 113 and a second cap 115 respectively provided at both ends (upper and lower parts of the drawing) of the body 111. It can be configured to have.
  • One side of the case 110 (side of the body 111 in the drawing) may be provided with a suction pipe 117.
  • the suction pipe 117 may be in communication with the compression unit 130.
  • the refrigerant may be sucked into the compression unit 130.
  • a discharge tube 119 may be provided on the other side of the case 110 (the first cap 113 in the drawing).
  • the compressed refrigerant may be discharged to the outside of the case 110.
  • the compression unit 130 may be provided in, for example, an inner lower region of the case 110.
  • the compression unit 130 may include, for example, a cylinder 131 in which a compression space is formed, a roller 135 rotated inside the cylinder 131, and both sides of the cylinder 131 (upper side in the drawing and The main bearing 137 (upper bearing) and the sub bearing 139 (lower bearing) provided in the lower side may be provided.
  • the main bearing 137 may block an upper side of the cylinder 131, for example.
  • the main bearing 137 is extended compared to the cylinder 131 may be fixedly supported inside the case 110.
  • the sub bearing 139 may be formed to block a lower side of the cylinder 131, for example.
  • Bearing surfaces may be provided in the main bearing 137 and the sub bearing 139 to respectively support the rotation shaft 185.
  • the electric motor 150 having a permanent magnet according to an embodiment of the present invention for providing a driving force to the compression unit 130 (hereinafter, referred to as "motor 150") It may be provided.
  • the stator 160 may include a rotor accommodation hole 163 in which the rotor 180 is accommodated.
  • the stator 160 may include a stator core 161 and a stator coil 171 wound around the stator core 161.
  • the stator core 161 may be formed by insulation laminating a plurality of electrical steel sheets 162 having the rotor accommodation hole 163 at the center thereof.
  • the stator core 161 may include a plurality of slots 165 and teeth 166 formed around the rotor accommodation hole 163.
  • the rotation shaft 185 may be configured to have a long length so that one side is connected to the rotor frame 201 and the other side is connected to the roller 135.
  • the through hole 190 penetrated along the axial direction may be formed in the rotation shaft 185.
  • An eccentric portion 188 may be formed in an area where the roller 135 is coupled.
  • the roller 135 may eccentrically move about the rotation shaft 185 inside the cylinder 131.
  • the refrigerant sucked into the cylinder 131 may be compressed by the eccentric rotation of the roller 135.
  • the permanent magnet 191 may be configured in a cylindrical shape.
  • the permanent magnet 191 a magnetic field is formed on the surface (192a) (outer surface (192a) on the drawing) facing the void G and the void (G) and It can be pole anisotropy magnetized so that no magnetic field is formed on the opposite side (192b) (inner surface (192a) on the drawing).
  • the permanent magnet 191 may include a plurality of magnetic pole parts 193 in which different magnetic poles (N pole, S pole) are alternately disposed along the circumferential direction.
  • the rotor frame 201 provided inside the permanent magnet 191 does not form a path (fulx path) of the permanent magnet 191, the rotor frame 201 of the Since the constraints are small in terms of material, shape, and size, the rotor frame 201 may be more freely formed.
  • the rotor frame 201 may be easily manufactured.
  • the rotor frame 201 may be configured to have a length shortened in the axial direction compared to the permanent magnet 191.
  • the mass of the rotor frame 201 may be reduced.
  • the rotor frame 201 may be, for example, formed to be reduced inward at both ends of the permanent magnet 191.
  • the bearing insert may not be formed, and thus the manufacturing of the rotor 180 may be facilitated.
  • FIG. 4 is a plan view of the rotor of FIG. 2
  • FIG. 5 is a view illustrating a state before coupling the permanent magnet and the rotor frame of the rotor of FIG. 2.
  • the rotor frame 201 is provided with a hub 203 provided with the rotation shaft 185 therein, and is disposed concentrically with the hub 203 on the outside of the hub 203. It may be configured with a cylindrical portion 205 and a connecting portion 207 connecting the hub 203 and the cylindrical portion 205.
  • the rotor frame 201 may be formed of, for example, the same material as the rotation shaft 185.
  • the rotor frame 201 and the rotation shaft 185 may be manufactured separately from each other and combined integrally with each other.
  • the rotor frame 201 and the rotating shaft 185 may be manufactured integrally with a casting at the same time, for example.
  • the hub 203 may protrude to a predetermined thickness from the outer diameter surface of the rotation shaft 185 and extend to have a predetermined length in the axial direction.
  • the hub 203, the connection part 207, and the cylindrical part 205 are illustrated to have the same length in the axial direction, but this is only an example, and the hub 203 is illustrated. ), The axial length of the connecting portion 207 and the cylindrical portion 205 may be configured differently.
  • the axial length of the connecting portion 207 or the hub 203 may be smaller than the axial length of the cylindrical portion 205.
  • connection part 207 may protrude radially from the outer surface of the hub 203 to be connected to the inner surface of the cylindrical part 205.
  • connection part 207 may be configured to include, for example, spokes 208 spaced apart from each other at a predetermined interval along a circumferential direction with a predetermined width along the circumferential direction.
  • connection part 207 may include, for example, a through part 209 formed between the spokes 208.
  • the mass of the rotor frame 201 may be reduced.
  • the through part 209 may have, for example, a fan shape.
  • the through part 209 may be formed, for example, in a circular, elliptical and other polygonal shape.
  • the permanent magnet 191 may be implemented as, for example, a sintered magnet formed by sintering.
  • the permanent magnet 191 implemented as a sintered magnet may be bonded by the rotor frame 201 and the adhesive 202.
  • the permanent magnet 191 and the rotor frame 201 can be inserted and coupled in the axial direction.
  • An adhesive 202 may be provided on the mutual contact surfaces of the permanent magnet 191 and the rotor frame 201.
  • the rotary shaft 185, the rotor frame 201 and the permanent magnet 191 is formed, respectively, the eccentric portion 188 of the rotary shaft 185 of the rotor 180, the roller 135 ) May be combined.
  • the roller 135 may be coupled to the inside of the cylinder 131, and the main bearing 137 and the sub bearing 139 may be coupled to the upper side and the lower side of the cylinder 131, respectively.
  • An adhesive 202 may be applied to at least one of the contact surfaces of the rotor frame 201 and the permanent magnet 191, and the permanent magnet 191 and the rotor frame 201 may be inserted and coupled in the axial direction.
  • the rotor frame 201 is disposed on an upper end of the rotating shaft 185, and the rotor frame 201 and the rotating shaft 185 are relatively moved in the axial direction to couple the rotor frame 201 and the rotating shaft 185. Can be.
  • the rotor frame 201 has a length shortened in the axial direction compared to the permanent magnet 191, the upper one area of the main bearing 137 is the permanent magnet 191 and the rotor frame 201 It can be inserted as a space between them.
  • the rotor 180 may be rotated about the rotation shaft 185.
  • the rotor 180 is formed to reduce the mass of the rotor frame 201 can be suppressed vibration and noise generation.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a compressor having a motor having a permanent magnet according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is an enlarged view of the rotor of FIG. 6
  • FIG. 8 is a diagram illustrating magnetization of the permanent magnet of FIG. 6. Drawing.
  • the compressor having a motor having a permanent magnet of the present embodiment the case 110;
  • a permanent part according to an embodiment of the present invention which is provided inside the case 110 to compress the refrigerant and is provided inside the case 110 and provides a driving force to the compression part 130. It is comprised with the electric motor 150a which has a magnet.
  • the case 110 may include a body 111 and a first cap 113 and a second cap 115 provided at both ends of the body 111.
  • the case 110 may be provided with a suction pipe 117 and a discharge pipe 119, respectively.
  • the electric motor (150a) (hereinafter referred to as "motor 150a") with a permanent magnet of the present embodiment, the stator 160; And a rotor (180a) rotatably disposed with a predetermined gap (G) relative to the stator (160), wherein the rotor (180a) includes a rotation shaft (185a); A permanent magnet 191 disposed concentrically with the rotation shaft 185a; And a rotor frame 201a provided between the rotation shaft 185a and the permanent magnet 191.
  • the stator 160 may include, for example, a stator core 161 and a stator coil 171 wound around the stator core 161.
  • the stator core 161 may be formed by, for example, insulating laminating a plurality of electrical steel plates 162 having the rotor accommodation holes 163 therein.
  • a plurality of slots 165 and teeth 166 may be provided around the rotor accommodation hole 163, respectively.
  • the rotor 180a may include a rotation shaft 185a, a permanent magnet 191, and a rotor frame 201a.
  • the rotating shaft 185a may be configured to include, for example, a first shaft portion 186 and a second shaft portion 187 coupled to each other in the axial direction.
  • the rotor frame 201a may be coupled to the first shaft portion 186.
  • the roller 135 may be coupled to the second shaft portion 187.
  • the first shaft portion 186 and the second shaft portion 187 may be configured to include, for example, an uneven portion 189 that is movable in the axial direction and constrained in the rotational direction.
  • the uneven parts 189 are projections each recessed to receive the projections 189a and the projections 189a, which project from the first shaft portion 186 and the second shaft portion 187 in the axial direction, respectively. It may be configured with a groove 189b.
  • the rotation shaft 185a may have a through hole 190 penetrated in the axial direction therein.
  • the permanent magnet 191 may have a cylindrical shape.
  • the permanent magnet 191 has a magnetic field formed on the surface 192a (outside the drawing) facing the space G and is opposite to the space G (192b) (Fig. 8). It is configured to be polar anisotropically so that no magnetic field is formed on the inner surface of the image).
  • the rotor frame 201a disposed inside the permanent magnet 191 is not constrained (regarded) by the magnetic field. Therefore, the formation (manufacturing) can be made more free.
  • the permanent magnet 191 may include a plurality of magnetic pole parts 193 in which different magnetic poles (N pole, S pole) are alternately disposed along the circumferential direction.
  • FIG. 9 is a plan view of the rotor of FIG. 7
  • FIG. 10 is a perspective view of the main shaft of FIG. 9,
  • FIG. 11 is a plan view of the rotor frame of FIG. 9.
  • the rotor frame 201a is disposed at the hub 203 having the rotating shaft 185a therein and concentrically with the hub 203 at the outside of the hub 203. It may be configured with a cylindrical portion 205 and a connecting portion 207 connecting the hub 203 and the cylindrical portion 205.
  • the rotor frame 201a may be formed of, for example, a nonmagnetic member made of a lightweight material.
  • the rotor frame 201a may be formed of a synthetic resin member (plastic).
  • the connecting portion 207 includes, for example, a plurality of spokes 208 connecting the hub 203 and the cylindrical portion 205 and a through portion 209 formed therethrough between the spokes 208. Can be configured.
  • the rotation shaft 185a may include a protrusion 194 protruding radially on an outer surface thereof.
  • the protrusions 194 may be formed to be spaced apart from each other along the circumferential direction of the rotation shaft 185a.
  • the protrusions 194 may be spaced apart from each other along the axial direction of the rotation shaft 185a.
  • the protrusions 194 may be spaced apart to correspond to both ends of the rotor frame 201a.
  • the rotor frame 201a may be formed, for example, by injection molding around the rotation shaft 185a.
  • the rotor frame 201a may include an engaging portion 195 engaged with the protrusion 194 in a rotational direction (circumferential direction).
  • the engagement portion 195 may include, for example, a protrusion inserted between the protrusions 194 and a groove portion into which the protrusion 194 is inserted.
  • the rotor frame 201a may be configured to have, for example, an axial length shortened (reduced) relative to the axial length of the permanent magnet 191.
  • the mass of the rotor frame 201a can be significantly reduced.
  • the mass of the rotor 180a may be reduced, and noise generated due to vibration and vibration may be reduced.
  • FIG. 12 is a modification of the rotation shaft of FIG. 9, and FIG. 13 is a plan view of a modification of the rotor frame of FIG. 10.
  • the rotation shaft 185a may include a groove 204 recessed inward in a radial direction.
  • the grooves 204 may be formed to be spaced apart from each other along the circumferential direction of the rotation shaft 185a.
  • the grooves 204 may be formed to be spaced apart from each other along the axial direction of the rotation shaft 185a.
  • the rotor frame 201a may have an engaging portion 195a engaged with the groove 204 in a rotational direction.
  • the engagement portion 195a may be configured to include, for example, an insertion portion 198 inserted into the groove 204 and a contact portion 199 contacting an outer surface of the rotation shaft 185a.
  • the permanent magnet 191 may be formed of, for example, a sintered magnet formed by sintering by pressing and heating magnetic powder.
  • the permanent magnet 191 may be adhered to the outer surface of the rotor frame 201a by an adhesive 202.
  • the permanent magnet 191a may be composed of a bonded magnet in which the magnetic powder is solidified with a synthetic resin (plastic).
  • the permanent magnet 191a may have an axial length Lm equal to the axial length Lr of the rotor frame 201a.
  • the permanent magnet 191a may be manufactured by injection molding on the outer surface of the rotor frame 201a after injection molding of the rotating shaft 185a and the rotor frame 201a.
  • the rotor frame 201a may be integrally formed by the injection around the protrusion 194 of the rotation shaft 185a (first shaft portion 186).
  • the permanent magnet 191 may be integrally coupled by the adhesive 202, or the permanent magnet 191 may be integrally formed by injection.
  • the roller 135 may be coupled to the circumference of the rotation shaft 185a (the second shaft portion 187).
  • the main bearing 137 and the sub bearing 139 may be coupled to the rotation shaft 185a (the second shaft portion 187).
  • the first shaft portion 186 provided with the rotor frame 201a and the second shaft portion 187 to which the roller 135 and the main bearing 137 are coupled have the uneven portion 189 along the axial direction. Can be integrally coupled to each other in engagement.
  • the uneven parts 189 may be integrally coupled to each other by welding or bonding.
  • the rotor 180a may be rotated about the rotation shaft 185a.
  • the rotor 180a of the present embodiment includes the lightweight rotor frame 201a, the total mass is reduced, so that vibration and noise can be suppressed.
  • the rotor frame 201a and the rotating shaft 185a may be suppressed from slip in the rotation direction by the protrusion 194 and the engaging portion 195.
  • the motor having a permanent magnet is configured to drive the compression unit, but the motor having the permanent magnet may be configured as a motor having a separate motor case. to be.
  • the present invention may be utilized in various industrial fields of manufacturing and using an electric motor having a rotor and a stator and a compressor including the same.

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Abstract

본 발명은 영구자석을 가지는 전동기 및 이를 구비한 압축기에 관한 것이다. 본 발명의 영구자석을 가지는 전동기는, 스테이터; 및 상기 스테이터에 대해 미리 설정된 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고, 상기 로터는, 회전축; 상기 회전축과 동심적으로 배치되는 영구자석; 및 상기 영구자석을 지지하는 영구자석지지수단을 구비하고, 상기 영구자석은, 원통형상을 구비하고, 상기 공극을 향하는 면에 자기장이 형성되고 상기 공극과 반대면에 자기장이 형성되지 아니하게 극이방 착자되고, 상기 영구자석지지수단은, 상기 영구자석의 자로를 형성하지 아니하게 형성되고 상기 회전축과 상기 영구자석을 연결하게 구성된다. 이에 의해, 로터의 질량이 저감되어 진동 및 소음 발생이 억제될 수 있다.

Description

영구자석을 가지는 전동기 및 이를 구비한 압축기
본 발명은, 영구자석을 가지는 전동기 및 이를 구비한 압축기에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 전동기는, 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치이다.
전동기는, 전기 공급 방식에 따라 직류용, 단상 교류용 및 3상 교류용으로 구별된다.
이러한 전동기는, 통상 스테이터와, 상기 스테이터에 대해 소정의 공극을 두고 상대 운동 가능하게 구비되는 로터를 구비하여 구성된다.
상기 로터 중 일부는, 회전축을 구비한 로터코어, 상기 로터코어에 축방향으로 삽입되는 복수의 도체바 및 상기 도체바를 단락시키는 엔드링을 구비하여 구성된다.
상기 로터 중 다른 일부는, 영구자석 및 회전축을 구비하여 상기 영구자석을 지지하는 로터프레임을 구비하여 구성된다.
그런데 이러한 종래의 영구자석을 가지는 전동기에 있어서는, 상기 영구자석의 배후에 자로(flux path,磁路)를 형성할 수 있게 자성체(백요크)가 구비되어 있어, 로터의 질량이 증가하게 된다고 하는 문제점이 있다.
상기 로터의 질량이 증가될 경우 진동 및 소음이 증가될 수 있다.
또한, 상기 로터의 질량이 증가되는 경우, 상기 로터의 관성이 증가되어 기동 및 정지 제어가 곤란하게 될 수 있다.
또한, 상기 자성체는 자기적 성질이 우수한 고가(高價)의 자기강판(또는 전자강판, 규소강판)으로 형성되어 제조 비용이 상승될 수 있다.
한편, 압축기는, 케이스, 상기 케이스의 내부에 구비되어 냉매를 압축하는 압축부 및 상기 케이스의 내부에 구비되고 상기 압축부에 구동력을 제공하는 전동기를 구비하여 구성된다.
상기 압축부는, 실린더와 상기 실린더의 내부에 구비되고 상기 전동기의 회전축에 연결되어 회전되는 롤러를 구비한다.
상기 전동기는, 상기 케이스의 내부에 고정되는스테이터 및 회전축을 중심으로 상기 스테이터의 내부에 회전 가능하게 구비되는 로터를 구비한다.
상기 실린더의 축방향을 따라 양 측에는 베어링이 각각 구비되어 상기 실린더의 양 측으로 돌출된 회전축을 회전 가능하게 지지한다.
그런데 이러한 종래의 압축기에 있어서는, 로터가 자성체로 된 로터코어 및 로터코어에 결합되는 영구자석을 구비하도록 되어 있어, 로터의 질량이 증가하게 되고, 이에 기인하여 진동 및 소음이 증가하게 된다고 하는 문제점이 있다.
특히, 로터는 회전축의 축방향을 따라 연장된 베어링들에 의해 일 측(편측)이 지지되기 때문에, 질량 및 진동 증가 시 상기 베어링의 마모가 큰 폭으로 증가하게 된다고 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은, 로터의 질량을 저감하여 진동 및 소음 발생을 억제할 수 있는 영구자석을 가지는 전동기 및/또는 이를 구비한 압축기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 영구자석을 지지하는 로터프레임의 재질, 형상 및 크기의 변경이 용이하게 될 수 있는 영구자석을 가지는 전동기 및/또는 이를 구비한 압축기를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 로터의 질량을 감소시킬 수 있고 로터의 제작을 용이하게 할 수 있는 영구자석을 가지는 전동기 및/또는 이를 구비한 압축기를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 로터의 진동 발생을 억제하여 베어링의 마모를 저감할 수 있는 영구자석을 가지는 전동기를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 스테이터; 및 상기 스테이터에 대해 미리 설정된 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고, 상기 로터는, 회전축; 상기 회전축과 동심적으로 배치되는 영구자석; 및 상기 영구자석을 지지하는 영구자석지지수단을 구비하고, 상기 영구자석은, 원통형상을 구비하고, 상기 공극을 향하는 면에 자기장이 형성되고 상기 공극과 반대면에 자기장이 형성되지 아니하게 극이방 착자되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 가지는 전동기를 제공한다.
이에 의해, 상기 영구자석지지수단은 자로(flux path)를 형성하지 아니하여도 되므로 영구자석지지수단의 설계가 자유롭게 될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 영구자석지지수단은, 상기 회전축과 상기 영구자석 사이에 구비되는 로터프레임;을 구비하고, 상기 영구자석은, 원통형상을 구비하고, 상기 로터프레임은 상기 영구자석의 자로를 형성하지 아니하고 상기 회전축과 상기 영구자석을 연결하게 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 회전축 및 상기 로터프레임은 서로 다른 재질로 각각 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 로터프레임은 상기 회전축의 둘레에 사출 성형되게 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 회전축은 외면으로부터 반경방향을 따라 외측으로 돌출된 돌기 또는 내측으로 함몰된 홈을 구비하고, 상기 로터프레임은 회전방향을 따라 상기 돌기 또는 홈과 맞물림되는 맞물림부를 구비하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 돌기 또는 홈은 축방향을 따라 이격 형성되고, 상기 로터프레임은 상기 돌기 또는 홈의 외면에 사출 성형 되게 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 회전축 및 상기 로터프레임은 동일한 재질로 형성되게 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 회전축 및 상기 로터프레임은 서로 동일한 재질로 형성되고, 상기 로터프레임은 상기 회전축의 외면으로부터 반경 방향을 따라 돌출되게 일체로 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 로터프레임은, 내부에 상기 회전축이 구비되는 허브, 상기 허브의 외측에 상기 허브와 동심적으로 배치되는 원통부 및 상기 허브와 상기 원통부를 연결하는 연결부를 구비하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 영구자석은 소결자석이고, 상기 영구자석과 상기 로터프레임 사이에는 접착층이 구비된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 로터프레임은 축방향을 따라 상기 영구자석에 비해 축소된 길이를 구비하게 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 영구자석은 본드자석이고, 상기 영구자석은 상기 로터프레임의 외면에 사출성형되게 구성된다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 케이스; 상기 케이스의 내부에 구비되어 유체를 압축하는 압축부; 및 상기 케이스의 내부에 구비되고, 상기 압축부에 구동력을 제공하는 상기 영구자석을 가지는 전동기;를 포함하는 압축기가 제공된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 압축부는, 압축공간을 형성하는 실린더; 상기 영구자석을 가지는 전동기의 회전축에 연결되고 상기 실린더의 내부에서 회전되는 롤러; 및 상기 실린더에 구비되어 상기 회전축을 회전가능하게 지지하는 베어링;을 구비하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 회전축은, 상기 로터프레임에 결합되는 제1축부 및 상기 롤러에 결합되는 제2축부를 구비하고, 상기 제1축부 및 제2축부는 상기 로터프레임 및 롤러의 결합 후 상호 일체로 결합되게 구성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 영구자석을 공극을 향하는 면에 자기장이 형성되고 공극과 반대면에 자기장이 형성되지 아니하게 극이방 착자하고, 영구자석을 지지하는 영구자석지지수단(로터프레임)을 상기 영구자석의 자로를 형성하지 아니하면서 상기 회전축과 상기 영구자석을 연결하게 형성함으로써, 로터의 질량을 감소할 수 있고, 로터의 진동 및 소음 발생을 억제할 수 있다.
또한, 영구자석을 지지하는 로터프레임은 영구자석의 자로 형성과 무관하게 형성될 수 있으므로, 상기 로터프레임의 재질, 형상 및 크기의 변경이 용이하게 될 수 있다.
이에 의해, 상기 로터의 질량일 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 로터의 제작이 용이하게 될 수 있다.
또한, 로터프레임은 자로를 형성하지 아니하므로 회전축과 동일한 재질로 회전축과 일체로 형성될 수 있어 로터의 제작이 용이하게 될 수 있다.
또한, 로터프레임은 자로를 형성하지 아니하므로 비자성체이고 비중이 작은 플라스틱으로 형성됨으로써, 로터의 질량을 저감할 수 있다.
또한, 로터프레임은 자로를 형성하지 아니하므로 회전축의 외면에 일체로 사출 성형되게 함으로써, 로터의 제작이 용이하게 될 수 있다.
또한, 로터프레임을 회전축의 둘레에 사출 성형하고, 상기 영구자석은 상기 로터프레임의 둘레에 사출 성형되게 함으로써, 로터의 질량을 저감함과 아울러 로터의 제작이 용이하게 될 수 있다.
또한, 로터의 질량을 저감하여 진동 발생이 억제되게 함으로써, 상기 로터의 회전축의 일 단부에 압축부가 연결되고 상기 로터와 압축부 사이에 구비되는 베어링의 마모를 현저하게 저감할 수 있다.
또한, 영구자석에 비해 로터프레임이 축방향으로 단축되게 형성됨으로써, 상기 로터의 내부로 베어링의 삽입을 위한 베어링삽입부를 별도로 형성하지 아니하므로, 로터의 제작이 용이하게 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석을 가지는 전동기를 구비한 압축기의 단면도,
도 2는 도 1의 로터의 확대도,
도 3은 도 2의 영구자석의 착자를 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 2의 로터의 평면도,
도 5는 도 2의 영구자석 및 로터프레임의 결합전 상태를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영구자석을 가지는 전동기를 구비한 압축기의 단면도,
도 7은 도 6의 로터의 확대도,
도 8은 도 7의 영구자석의 착자를 설명하기 위한 도면,
도 9는 도 7의 로터의 평면도,
도 10은 도 9의 회전축의 요부사시도,
도 11은 도 9의 로터프레임의 평면도,
도 12는 도 9의 회전축의 변형례,
도 13은 도 10의 로터프레임의 변형례의 평면도,
도 14는 도 7의 영구자석의 변형례를 도시한 로터의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명한다. 본 명세서는, 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석을 가지는 전동기를 구비한 압축기의 단면도이고, 도 2는 도 1의 로터의 확대도이며, 도 3은 도 2의 영구자석의 착자를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석을 가지는 전동기를 구비한 압축기는, 케이스(110); 상기 케이스(110)의 내부에 구비되어 냉매를 압축하는 압축부(130) 및 상기 케이스(110)의 내부에 구비되고 상기 압축부(130)에 구동력을 제공하는 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석을 가지는 전동기(150)를 구비하여 구성된다.
케이스(110)는, 예를 들면, 내부에 밀폐공간을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 케이스(110)는, 예를 들면, 원통형상의 바디(111), 상기 바디(111)의 양 단부(도면상 상부 및 하부)에 각각 구비되는 제1캡(113) 및 제2캡(115)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 케이스(110)의 일 측(도면상 바디(111)의 측부)에는 흡입관(117)이 구비될 수 있다.
상기 흡입관(117)은 상기 압축부(130)와 연통될 수 있다.
이에 의해, 냉매가 상기 압축부(130)로 흡입될 수 있다.
상기 케이스(110)의 타 측(도면상 제1캡(113))에는 토출관(119)이 구비될 수 있다.
이에 의해, 상기 케이스(110)의 외부로 압축된 냉매가 토출될 수 있다.
상기 압축부(130)는, 예를 들면, 상기 케이스(110)의 내부 하부영역에 구비될 수 있다.
상기 압축부(130)는, 예를 들면, 압축공간이 형성되는 실린더(131), 상기 실린더(131)의 내부에 회전되는 롤러(135), 상기 실린더(131)의 양 측(도면상 상측 및 하측)에 구비되는 메인베어링(137)(상부베어링) 및 서브베어링(139)(하부베어링)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 메인베어링(137)은, 예를 들면 상기 실린더(131)의 상측을 차단할 수 있다.
상기 메인베어링(137)은 상기 실린더(131)에 비해 확장되어 상기 케이스(110)의 내부에 고정 지지될 수 있다.
상기 서브베어링(139)은, 예를 들면, 상기 실린더(131)의 하측을 차단하게 형성될 수 있다.
상기 메인베어링(137) 및 서브베어링(139)의 내부에는 상기 회전축(185)을 각각 회전지지할 수 있게 베어링면이 각각 구비될 수 있다.
한편, 상기 케이스(110)의 내부에는 상기 압축부(130)에 구동력을 제공하는 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석을 가지는 전동기(150)(이하, '전동기(150)'로 표기함)가 구비될 수 있다.
상기 전동기(150)는, 스테이터(160); 및 상기 스테이터(160)와 공극(G)을 두고 회전축(185)을 중심으로 회전 가능하게 배치되는 로터(180);를 구비할 수 있다.
상기 스테이터(160)는, 내부에 상기 로터(180)가 수용되는 로터수용공(163)을 구비할 수 있다.
상기 스테이터(160)는, 스테이터코어(161) 및 상기 스테이터코어(161)에 권선되는 스테이터코일(171)을 구비할 수 있다.
상기 스테이터코어(161)는, 중앙에 상기 로터수용공(163)이 구비된 복수의 전기강판(162)을 절연적층하여 형성될 수 있다.
상기 스테이터코어(161)는 상기 로터수용공(163)의 둘레에 형성되는 복수의 슬롯(165) 및 티스(166)를 구비할 수 있다.
상기 로터(180)는, 회전축(185); 상기 회전축(185)과 동심적으로 배치되는 영구자석(191); 및 상기 영구자석(191)을 지지하는 로터프레임(201)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 회전축(185)은 일 측은 상기 로터프레임(201)에 연결되고 타측은 상기 롤러(135)에 연결될 수 있게 긴 길이를 구비하게 구성될 수 있다.
상기 회전축(185)의 내부에는 축방향을 따라 관통된 관통공(190)이 형성될 수 있다.
상기 롤러(135)가 결합되는 영역에는 편심부(188)가 형성될 수 있다.
상기 롤러(135)는 상기 실린더(131)의 내부에서 상기 회전축(185)을 중심으로 편심 운동할 수 있다.
이에 의해, 상기 실린더(131)의 내부로 흡입된 냉매가 상기 롤러(135)의 편심 회전운동에 의해 압축될 수 있다.
상기 영구자석(191)은, 원통형상으로 구성될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 영구자석(191)은, 상기 공극(G)을 향하는 면(192a)(도면상 외면((192a)))에 자기장이 형성되고 상기 공극(G)과 반대면((192b)(도면상 내면((192a)))에 자기장이 형성되지 아니하게 극이방(pole anisotropy) 착자될 수 있다.
이에 의해, 상기 영구자석(191)의 외측에는 자기장(magnetic field)이 형성되고, 상기 영구자석(191)의 내측에는 자기장이 형성되지 아니한다.
상기 영구자석(191)은 원주방향을 따라 서로 다른 자극(N극, S극)이 교호적을 배치되는 복수의 자극부(193)를 구비할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 영구자석(191)의 내측에 구비되는 상기 로터프레임(201)은 상기 영구자석(191)의 자로(fulx path)를 형성하지 아니하는 점에서, 상기 로터프레임(201)의 재질, 형상 및 크기 면에서 제약이 적으므로, 상기 로터프레임(201)은 더욱 자유롭게 형성될 수 있다.
이에 의해, 상기 로터프레임(201)의 제작이 용이하게 될 수 있다.
상기 로터프레임(201)은 상기 영구자석(191)에 비해 축방향으로 단축된 길이를 구비하게 구성될 수 있다.
이에 의해, 상기 로터프레임(201)의 질량이 감소될 수 있다.
상기 로터프레임(201)은, 예를 들면, 상기 영구자석(191)의 양 단부에서 내측으로 각각 축소되게 형성될 수 있다.
이에 의해, 상기 영구자석(191)과 로터프레임(201)의 사이에 별도의 가공 없이 빈공간이 형성되므로 상기 메인베어링(137)의 단부(도면상 상단부)의 삽입이 용이하게 될 수 있다.
이에 의해, 로터프레임에 베어링삽입부를 형성하던 종래와는 달리, 상기 베어링삽입부를 형성하지 아니하므로 로터(180)의 제작이 용이하게 될 수 있다.
도 4는 도 2의 로터의 평면도이고, 도 5는 도 2의 로터의 영구자석 및 로터프레임의 결합 전 상태를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 로터프레임(201)은, 내부에 상기 회전축(185)이 구비되는 허브(203), 상기 허브(203)의 외측에 상기 허브(203)와 동심적으로 배치되는 원통부(205) 및 상기 허브(203)와 상기 원통부(205)를 연결하는 연결부(207)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 로터프레임(201)은, 예를 들면, 상기 회전축(185)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
상기 로터프레임(201) 및 상기 회전축(185)은 서로 개별적으로 제작되어 상호 일체로 결합될 수 있다.
상기 로터프레임(201)과 상기 회전축(185)은, 예를 들면, 동시에 주물로 일체로 제작될 수도 있다.
상기 허브(203)는, 예를 들면, 상기 회전축(185)의 외경면으로부터 일정 두께로 돌출되고 축방향으로 미리 설정된 길이를 구비하게 연장 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 허브(203), 상기 연결부(207) 및 상기 원통부(205)는 축방향으로 동일한 길이를 구비하게 구현된 경우를 예시하고 있지만, 이는 예시일 뿐이고, 상기 허브(203), 상기 연결부(207) 및 상기 원통부(205)의 축방향 길이는 서로 다르게 구성될 수도 있다.
보다 구체적으로 예를 들면, 상기 원통부(205)의 축방향 길이에 비해 상기 연결부(207) 또는 상기 허브(203)의 축방향 길이가 작게 형성될 수도 있다.
상기 연결부(207)는, 예를 들면, 상기 허브(203)의 외면으로부터 반경방향으로 돌출되어 상기 원통부(205)의 내면에 연결되게 형성될 수 있다.
상기 연결부(207)는, 예를 들면, 원주방향을 따라 미리 설정된 폭을 구비하여 원주방향을 따라 미리 설정된 간격으로 서로 이격된 스포크(208)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 연결부(207)는, 예를 들면, 상기 스포크(208) 사이에 형성되는 관통부(209)를 구비할 수 있다.
이에 의해, 상기 로터프레임(201)의 질량이 감소될 수 있다.
상기 관통부(209)는, 예를 들면, 부채꼴 형상을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 관통부(209)는, 예를 들면, 원형, 타원형 및 다른 다각형 형상으로 형성될 수도 있다.
한편, 상기 영구자석(191)은, 예를 들면, 소결(sintering, 燒結)에 의해 형성되는 소결자석으로 구현될 수 있다.
소결자석으로 구현된 상기 영구자석(191)은 상기 로터프레임(201)과 접착제(202)에 의해 접착될 수 있다.
상기 영구자석(191) 및 로터프레임(201)은, 예를 들면 도 5에 도시된 바와 같이, 축방향으로 삽입 결합될 수 있다.
상기 영구자석(191) 및 로터프레임(201)의 상호 접촉면에는 접착제(202)가 구비될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 상기 회전축(185), 상기 로터프레임(201) 및 상기 영구자석(191)이 각각 형성되고, 상기 로터(180)의 회전축(185)의 편심부(188)에는 상기 롤러(135)가 결합될 수 있다.
상기 롤러(135)는 상기 실린더(131)의 내부에 결합되고, 상기 실린더(131)의 상측 및 하측에상기 메인베어링(137) 및 서브베어링(139)이 각각 결합될 수 있다.
상기 로터프레임(201) 및 상기 영구자석(191)의 상호 접촉면 중 적어도 일면에 접착제(202)를 도포하고, 상기 영구자석(191)과 로터프레임(201)은 축방향으로 삽입 결합될 수 있다.
상기 로터프레임(201)을 상기 회전축(185)의 상단에 배치하고, 상기 로터프레임(201) 및 회전축(185)을 축방향으로 상대 이동시켜 상기 로터프레임(201) 및 회전축(185)을 결합시킬 수 있다.
이때, 상기 로터프레임(201)은 상기 영구자석(191)에 비해 축방향으로 단축된 길이를 구비함으로써, 상기 메인베어링(137)의 상단 일 영역이 상기 영구자석(191)과 상기 로터프레임(201) 사이의 빈공간으로 삽입될 수 있다.
한편, 운전이 개시되고 상기 스테이터(160)에 전원이 인가되면, 상기 로터(180)는 상기 회전축(185)을 중심으로 회전될 수 있다.
이때, 상기 로터(180)는 상기 로터프레임(201)의 질량이 저감되게 형성되어 진동 및 소음 발생이 억제될 수 있다.
또한, 상기 로터(180)의 진동 발생이 저감되어 상기 메인베어링(137)의 마모가 현저하게 억제될 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영구자석을 가지는 전동기를 구비한 압축기의 단면도이고, 도 7은 도 6의 로터의 확대도이고, 도 8은 도 6의 영구자석의 착자를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 영구자석을 가지는 전동기를 구비한 압축기는, 케이스(110); 상기 케이스(110)의 내부에 구비되어 냉매를 압축하는 압축부(130) 및 상기 케이스(110)의 내부에 구비되고 상기 압축부(130)에 구동력을 제공하는 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석을 가지는 전동기(150a)를 구비하여 구성된다
상기 케이스(110)는, 바디(111) 및 상기 바디(111)의 양 단부에 구비되는 제1캡(113) 및 제2캡(115)을 구비할 수 있다.
상기 케이스(110)에는 흡입관(117) 및 토출관(119)이 각각 구비될 수 있다.
상기 압축부(130)는, 실린더(131), 상기 실린더(131)의 내부에 구비되는 롤러(135), 상기 실린더(131)의 양 측에 구비되는 메인베어링(137) 및 서브베어링(139)을 구비할 수 있다.
한편, 본 실시예의 영구자석을 구비한 전동기(150a)(이하, '전동기(150a)'로 표기함)는, 스테이터(160); 및 상기 스테이터(160)에 대해 미리 설정된 공극(G)을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터(180a);를 포함하고, 상기 로터(180a)는, 회전축(185a); 상기 회전축(185a)과 동심적으로 배치되는 영구자석(191); 및 상기 회전축(185a)과 상기 영구자석(191)의 사이에 구비되는 로터프레임(201a);을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 스테이터(160)는, 예를 들면, 스테이터코어(161) 및 상기 스테이터코어(161)에 권선되는 스테이터코일(171)을 구비할 수 있다.
상기 스테이터코어(161)는, 예를 들면, 내부에 로터수용공(163)이 구비된 복수의 전기강판(162)을 절연 적층하여 형성될 수 있다.
상기 로터수용공(163)의 둘레에는 복수의 슬롯(165) 및 티스(166)가 각각 구비될 수 있다.
상기 로터(180a)는, 회전축(185a), 영구자석(191) 및 로터프레임(201a)을 구비하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 회전축(185a)은, 예를 들면, 축방향으로 서로 결합되는 제1축부(186) 및 제2축부(187)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 제1축부(186)에는 상기 로터프레임(201a)이 결합될 수 있다.
상기 제2축부(187)에는 상기 롤러(135)가 결합될 수 있다.
이에 의해, 상기 회전축(185a)과 로터프레임(201a)의 결합 및 상기 회전축(185a)과 상기 롤러(135)의 결합이 용이하게 될 수 있다.
상기 제1축부(186) 및 제2축부(187)는, 예를 들면, 축방향으로 이동 가능하고 회전방향으로 구속되게 맞물림되는 요철부(189)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 요철부(189)는, 예를 들면, 상기 제1축부(186) 및 제2축부(187)로부터 축방향으로 각각 돌출된 돌기(189a) 및 상기 돌기(189a)가 수용되게 각각 함몰되는 돌기홈(189b)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 회전축(185a)은 내부에 축방향으로 관통된 관통공(190)을 구비할 수 있다.
상기 영구자석(191)은, 원통형상을 구비할 수 있다.
상기 영구자석(191)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 공극(G)을 향하는 면(192a)(도면상 외면)에 자기장이 형성되고 상기 공극(G)과 반대면(192b)(도면상 내면)에 자기장이 형성되지 아니하게 극이방 착자되게 구성된다.
이에 의해, 상기 영구자석(191)의 외측에는 자기장이 형성되고 내측에는 자기장이 형성되지 아니하므로, 상기 영구자석(191)의 내측에 배치되는 로터프레임(201a)이 자기장에 구속(구애)되지 아니하므로, 그 형성(제작)이 보다 자유롭게 될 수 있다.
상기 영구자석(191)은 원주방향을 따라 서로 다른 자극(N극, S극)이 교호적을 배치되는 복수의 자극부(193)를 구비할 수 있다.
도 9는 도 7의 로터의 평면도이고, 도 10은 도 9의 회전축의 요부사시도이며, 도 11은 도 9의 로터프레임의 평면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 로터프레임(201a)은, 내부에 상기 회전축(185a)이 구비되는 허브(203), 상기 허브(203)의 외측에 상기 허브(203)와 동심적으로 배치되는 원통부(205) 및 상기 허브(203)와 상기 원통부(205)를 연결하는 연결부(207)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 로터프레임(201a)은, 예를 들면, 경량재질의 비자성부재로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로 예를 들면, 상기 로터프레임(201a)은 합성수지부재(플라스틱)으로 형성될 수 있다.
상기 연결부(207)는, 예를 들면, 상기 허브(203)와 상기 원통부(205)를 연결하는 복수의 스포크(208) 및 상기 스포크(208) 사이에 관통 형성되는 관통부(209)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 회전축(185a)은, 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 외면에 반경방향으로 돌출된 돌기(194)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 돌기(194)는 상기 회전축(185a)의 원주방향을 따라 서로 이격되게 형성될 수 있다.
상기 돌기(194)는 상기 회전축(185a)의 축방향을 따라 서로 이격되게 배치될 수 있다.
상기 돌기(194)는 상기 로터프레임(201a)의 양 단부에 대응되게 이격 형성될 수 있다.
상기 로터프레임(201a)은, 예를 들면, 상기 회전축(185a)의 둘레에 사출 성형에 의해 형성될 수 있다.
상기 로터프레임(201a)에는, 예를 들면 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 돌기(194)와 회전방향(원주방향)으로 맞물림되는 맞물림부(195)가 구비될 수 있다.
상기 맞물림부(195)는, 예를 들면, 상기 돌기(194) 사이로 삽입되는 돌출부와, 상기 돌기(194)가 삽입되는 홈부를 구비할 수 있다.
상기 로터프레임(201a)은, 예를 들면, 상기 영구자석(191)의 축방향 길이에 비해 단축(축소)된 축방향 길이를 구비하게 구성될 수 있다.
이에 의해, 상기 로터프레임(201a)의 질량이 현저하게 저감될 수 있다.
이에 의해, 상기 로터(180a)의 질량이 감소되고, 진동 및 진동에 기인한 소음 발생이 저감될 수 있다.
도 12는 도 9의 회전축의 변형례이고, 도 13은 도 10의 로터프레임의 변형례의 평면도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(185a)은, 반경방향을 따라 내측으로 함몰된 홈(204)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 홈(204)은 상기 회전축(185a)의 원주방향을 따라 서로 이격되게 형성될 수 있다.
상기 홈(204)은 상기 회전축(185a)의 축방향을 따라 서로 이격되게 형성될 수 있다.
상기 로터프레임(201a)에는, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 홈(204)과 회전방향을 따라 맞물림되는 맞물림부(195a)가 형성될 수 있다.
상기 맞물림부(195a)는, 예를 들면, 상기 홈(204)에 삽입되는 삽입부(198) 및 상기 회전축(185a)의 외면에 접촉되는 접촉부(199)를 구비하여 구성될 수 있다. ,
*상기 영구자석(191)은, 예를 들면, 자성체 분말을 가압 및 가열하여 소결 형성되는 소결자석으로 구성될 수 있다.
상기 영구자석(191)은 상기 로터프레임(201a)의 외면에 접착제(202)에 의해 접착될 수 있다.
한편, 영구자석(191a)은, 예를 들면, 자성체 분말을 합성수지(플라스틱)으로 고체화시킨 본드자석으로 구성될 수 있다.
상기 영구자석(191a)은, 예를 들면 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 로터프레임(201a)의 축방향 길이(Lr)와 동일한 축방향 길이(Lm)를 구비하게 구성될 수 있다.
상기 영구자석(191a)은 상기 회전축(185a)과 로터프레임(201a)의 사출 성형 후, 상기 로터프레임(201a)의 외면에 사출 성형하여 제작될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 상기 회전축(185a)(제1축부(186))의 상기 돌기(194)의 둘레에 상기 로터프레임(201a)이 사출에 의해 일체로 형성될 수 있다.
상기 로터프레임(201a)의 외면에는 상기 영구자석(191)이 상기 접착제(202)에 의해 일체로 결합되거나, 또는 상기 영구자석(191)이 사출에 의해 일체로 형성될 수 있다.
상기 회전축(185a)(제2축부(187))의 둘레에는 상기 롤러(135)가 결합될 수 있다.
상기 회전축(185a)(제2축부(187))에는 상기 메인베어링(137) 및 서브베어링(139)이 결합될 수 있다.
상기 로터프레임(201a)이 구비된 상기 제1축부(186) 및 상기 롤러(135) 및 메인베어링(137)이 결합된 상기 제2축부(187)는 축방향을 따라 상기 요철부(189)가 맞물림되게 서로 일체로 결합될 수 있다.
상기 요철부(189)는 용접 또는 본딩에 의해 상호 일체로 결합될 수 있다.
한편, 운전이 개시되어 상기 스테이터코일(171)에 전원이 인가되면 상기 로터(180a)는 상기 회전축(185a)을 중심으로 회전될 수 있다.
이 때, 본 실시예의 상기 로터(180a)는 경량재질의 로터프레임(201a)을 구비하므로 전체 질량이 감소됨으로써, 진동 및 소음 발생이 억제될 수 있다.
상기 로터프레임(201a) 및 회전축(185a)은 상기 돌기(194) 및 맞물림부(195)에 의해 회전방향의 슬립 발생이 억제될 수 있다.
도 1 내지 도 5와 관련된 실시예에서는, 영구자석을 가지는 전동기가 압축부를 구동시키게 구성된 경우를 예시하고 있으나, 상기 영구자석을 가지는 전동기가 별도의 모터케이스를 구비한 전동기로 구성될 수 있음은 물론이다.
이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.
또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.
본 발명은, 로터와 스테이터를 갖는 전동기와 이를 포함하는 압축기를 제작 및 사용하는 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 스테이터; 및
    상기 스테이터에 대해 미리 설정된 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고,
    상기 로터는,
    회전축;
    상기 회전축과 동심적으로 배치되는 영구자석; 및
    상기 회전축과 상기 영구자석의 사이에 구비되는 로터프레임;을 구비하고,
    상기 영구자석은, 원통형상을 구비하고, 상기 공극을 향하는 면에 자기장이 형성되고 상기 공극과 반대면에 자기장이 형성되지 아니하게 극이방 착자되고,
    상기 로터프레임은 상기 영구자석의 자로를 형성하지 아니하게 형성되고 상기 회전축과 상기 영구자석을 연결하게 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 가지는 전동기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전축 및 상기 로터프레임은 서로 다른 재질로 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 가지는 전동기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 로터프레임은 상기 회전축의 둘레에 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 가지는 전동기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 회전축은 외면으로부터 반경방향을 따라 외측으로 돌출된 돌기 또는 내측으로 함몰된 홈을 구비하고,
    상기 로터프레임은 회전방향을 따라 상기 돌기 또는 홈과 맞물림되는 맞물림부를 구비하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 가지는 전동기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌기 또는 홈은 축방향을 따라 이격 형성되고,
    상기 로터프레임은 상기 돌기 또는 홈의 외면에 사출 성형 되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 가지는 전동기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회전축 및 상기 로터프레임은 동일한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 가지는 전동기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회전축 및 상기 로터프레임은 서로 동일한 재질로 형성되고,
    상기 로터프레임은 상기 회전축의 외면으로부터 반경 방향을 따라 돌출되게 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 가지는 전동기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터프레임은, 내부에 상기 회전축이 구비되는 허브, 상기 허브의 외측에 상기 허브와 동심적으로 배치되는 원통부 및 상기 허브와 상기 원통부를 연결하는 연결부를 구비하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 가지는 전동기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 영구자석은 소결자석이고, 상기 영구자석과 상기 로터프레임 사이에는 접착층이 구비되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 가지는 전동기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 로터프레임은 축방향을 따라 상기 영구자석에 비해 축소된 길이를 구비하게 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 가지는 전동기.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 영구자석은 본드자석이고, 상기 영구자석은 상기 로터프레임의 외면에 사출성형되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 가지는 전동기.
  12. 케이스;
    상기 케이스의 내부에 구비되어 유체를 압축하는 압축부; 및
    상기 케이스의 내부에 구비되고, 상기 압축부에 구동력을 제공하는 제1항의 영구자석을 가지는 전동기;를 포함하는 압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 압축부는,
    압축공간을 형성하는 실린더;
    상기 영구자석을 가지는 전동기의 회전축에 연결되고 상기 실린더의 내부에서 회전되는 롤러; 및
    상기 실린더에 구비되어 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링;을 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 회전축은, 상기 로터프레임에 결합되는 제1축부 및 상기 롤러에 결합되는 제2축부를 구비하고, 상기 제1축부 및 제2축부는 상기 로터프레임 및 롤러의 결합 후 상호 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 압축기.
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