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가변속 전동 스크롤 압축기의 스윙 부시 설계에 관한 연구 = A Study of Swing Bush Design for a Variable Speed Electric Scroll Compressor
For a variable speed electric scroll compressor used for vehicle heat pump system, an eccentric bush combined with counterweight, so called swing bush, is widely used as a radial compliance device to control orbiting radius. Rotation radius of swing bush is a key design parameter in determining both sealing force magnitude exerted on the scroll wrap flank and restoring ability of the orbiting scroll back to its normal position after recess due to abnormal chamber pressure rise caused by the presence of refrigerant droplets, for instance. In this study, an analytical model for swing bush dynamics is presented and a way of optimum design is illustrated by a parametric study.
더보기자동차 히트 펌프용 33 cc급 R134a 인버터 스크롤 압축기에서 선회스크롤의 반경방향 순응 기구로서 스윙부시를 적용할 때, 스윙부시의 기능성에 대해 설계 관점을 가지고 해석을 수행함에 있어서,
(1) 스윙부시의 기능, 즉 순응성과 복원성 해석을 위한 해석적 모델을 제시하였다.
(2) 크랭크 축 중심과 스윙부시의 자전 중심과의 거리로 정의되는 와 스윙부시의 자전 중심과 선회스크롤 기초원 중심과의 거리로 정의되는 자전 반경 의 사잇각 를 설계 인자로 하여, 의 변화에 따른 의 변화에 대한 크랭크 핀 하중과 스크롤 랩 측면 접촉력의 변화를 계산하였다. 가 증가하면 이들 하중은 감소하지만 랩 측면 접촉력이 음(-)이 되지 않도록, 의 크기 제한을 설계 시 고려해야 한다. 예를 들어 모든 운전속도에서 랩 접촉을 만들어내려면 로 설계해 주어야 한다.
(3) 스윙부시의 복원성의 지표인 스윙부시의 관성 모멘트 계산을 수행하였다. 복원을 가능하게 해주는 의 설계 허용 범위가 압축기 운전속도가 높을수록 제한되는 것으로 나타났다. 예를 들면 현재 스크롤 압축기 모델에서는 운전속도 9000 rpm에서는 난방운전 시 모든 에 대해서 복원성을 얻을 수 없으며, 냉방운전에서는 의 범위에서만 복원성을 확보할 수 있다. 운전속도가 낮아질수록 이러한 제한은 완화된다.
(4) 본 논문에서 제시한 스윙부시 해석 모델과 예시를 포함한 계산 방법은 스윙부시 최적 설계에 유용하게 활용될 수 있다.
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