JP2010539884A - 永久磁石埋め込み型モータ及びこれを用いた真空吸込装置 - Google Patents
永久磁石埋め込み型モータ及びこれを用いた真空吸込装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010539884A JP2010539884A JP2010525745A JP2010525745A JP2010539884A JP 2010539884 A JP2010539884 A JP 2010539884A JP 2010525745 A JP2010525745 A JP 2010525745A JP 2010525745 A JP2010525745 A JP 2010525745A JP 2010539884 A JP2010539884 A JP 2010539884A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- housing
- permanent magnet
- suction device
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D25/00—Pumping installations or systems
- F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D25/00—Pumping installations or systems
- F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D25/00—Pumping installations or systems
- F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D25/08—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation
- F04D25/082—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation the unit having provision for cooling the motor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
- F04D29/5806—Cooling the drive system
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
導入空気の通過経路をステータ内部と回路素子を空冷させる経路で設定することによって別途の放熱手段なしで冷却させることができる高速、高効率のIPMモータ及びこれを用いたスリム型真空吸込装置が開示される。前記真空吸込装置はIPMモータを使用して具現される。IPMモータは、シリンダ形状のボディー内周壁に多数のスロットを形成するように突出された多数のティースと前記スロットに部分的に巻かれた多数のステータコイルを具備するステータと、中央側に回転軸が装着されるローターコアと前記ローターコアの同一円周上に形成された多数の永久磁石挿入孔に挿嵌される多数の永久磁石を具備するIPM方式モータを含んで、前記多数の永久磁石は全体的に2極の磁極構造を有するように多数の第1グループ永久磁石と、多数の第2グループ永久磁石からなり、前記第1グループ永久磁石と第2グループ永久磁石の間にはそれぞれ円周方向に磁束の漏れを防止するために第1及び第2スペーサが形成されている。
【選択図】図1
【選択図】図1
Description
本発明はIPMモータ及びこれを用いた真空吸込装置に係るもので、より詳しくは、IPM(Interior Permanent Magnet)モータを採用してローター内部の電流による発熱がほとんどなく、導入空気の通過経路をステータ内部と回路素子を空冷させる経路で設定することによって別途の放熱手段なしで冷却させることができる高速、高効率のIPMモータ及びこれを用いたスリム型真空吸込装置に関するものである。
今日多くの家電製品が開発されて市販されており、このような家電製品の中に住居環境の清潔のために開発された真空掃除機がある。
真空掃除機は掃除機の本体の内部に装着されるインペラとBLDC(Brushless DC)モータによって発生される真空圧を用いて埃などのような異物が含まれた空気を吸い込んだ後本体の内部で異物を取り除く(filtering)家電製品である。
真空掃除機は掃除機の本体の内部に装着されるインペラとBLDC(Brushless DC)モータによって発生される真空圧を用いて埃などのような異物が含まれた空気を吸い込んだ後本体の内部で異物を取り除く(filtering)家電製品である。
このような掃除機では真空圧を発生させるために真空発生装置に消費電力の低い高効率のBLDCモータを採用する必要がある。
BLDCモータはパワー駆動素子を含むドライバが必要であり、100W以上の高出力を出すためにはパワー駆動素子から発生される熱を速く放熱させるための放熱対策が必要である。前記のように、掃除機で発生される熱を放熱させるためには別途の放熱フィン(fin)を設けたり、BLDCモータを囲んだり、BLDCモータが装着されるハウジングをアルミニウムのように熱伝導性の高い金属で形成すべきである。
BLDCモータはパワー駆動素子を含むドライバが必要であり、100W以上の高出力を出すためにはパワー駆動素子から発生される熱を速く放熱させるための放熱対策が必要である。前記のように、掃除機で発生される熱を放熱させるためには別途の放熱フィン(fin)を設けたり、BLDCモータを囲んだり、BLDCモータが装着されるハウジングをアルミニウムのように熱伝導性の高い金属で形成すべきである。
従って、従来の真空吸込装置ではBLDCモータのパワー駆動素子を放熱フィン又は放熱ハウジングに付着させる構造によって放熱を行ったためBLDCモータを真空吸込装置のエアガイドに密着させたスリム型構造を採用しにくかった。即ち、エアガイドとコントロールPCBとの間の空間に駆動モータを位置させる内蔵型で設計することができなかった。
さらに、BLDCモータから発生される熱を放熱させるための放熱フィン又は放熱ハウジングのような放熱構造物を設ける場合には掃除機の真空吸込装置の内部に放熱構造物を装着しなければならないので、掃除機の内部の構造が複雑になることはもちろん、放熱構造物を装着するための空間により真空吸込装置の大きさが大きくなる。また、BLDCモータのハウジングを放熱構造物で形成する場合には真空吸込装置の重さが増加することになり、これは消耗電力の増加をもたらすことになる。
従って、掃除機の真空吸込装置から発生される熱を効率的に放熱することができる手段が要求されて、これを通じて掃除機の大きさをコンパクト(compact)にすると共に重さを軽量化することが要求される。
共に、掃除機は基本的に洗浄度が高くて広い地域を短い時間に掃除するためには空気を吸い込む吸込力と効率を最大化することが要求される。従って、掃除機の掃除効率を最大化するためには空気を吸い込む真空吸込装置のモータの出力及び回転力を最大化すべきであるが、既存の真空吸込装置に適用されるモータの出力及び回転力は要求される水準に及ばないし、消費電力やはり大きいという短所を有する。それで従来には30,000rpm以上、1KW以上の高速、大出力のBLDCモータを具現しにくかった。
一方、従来にはインペラの中心部が直径の小さいインペラブッシングによってローターブッシングに圧着支持される構造によってローターの回転力がインペラの中心部を通じて伝達された。その結果ローターの回転の際にインペラが回転軸から滑る現象が発生してローターの回転力がインペラに効果的に伝達されない問題がある。
さらに、BLDCモータには回転子の内部に永久磁石が挿入されるIPMタイプ(Interior permanent magnet type)BLDCモータと、永久磁石が回転子の表面に付着されているSPMタイプ(surface permanent magnet type)BLDCモータ等が使用される。この場合、高速回転用としては高速回転の際遠心力による永久磁石の飛散とNd磁石が錆びることを防止できるだけでなく大きいトルクを発生させることができるIPMタイプが主に使用される。
従来のIPMタイプBLDCモータは中央側に空間を有するステータと、このステータの中央側の空間に一定間隔を置いて回転可能に配置されるローターからなる。
前記ステータは外側に形成されるステータコアと、このステータコアの中央側の空間部の周方向に一定間隔で“T”形状で突出されてこれら間に多数のスロットが形成される多数のティースと、前記ティースに巻線されるステータコイルで構成される。
前記ステータは外側に形成されるステータコアと、このステータコアの中央側の空間部の周方向に一定間隔で“T”形状で突出されてこれら間に多数のスロットが形成される多数のティースと、前記ティースに巻線されるステータコイルで構成される。
前記ローターは中央側に回転軸が装着されるローターコアと、前記ローターコアの円周方向に互いに異なる極を有して均等間隔で設けられる多数の永久磁石とで構成されて、この永久磁石は各々極性の異なる両側端部に一定空間を有するスペーサが形成される空間に挿入される。ここで、スペーサは永久磁石の両側端部に形成される一定空間として磁気抵抗を大きくして磁束漏れを防止する。
このような従来のIPMタイプのBLDCモータはステータコイルに電源が印加されるとトルクリップルが発生されて、このトルクリップルによって空隙磁束密度の変化及び電流の歪みが必然的に存在するのでカシメトルク及びリラクタンストルクリップルが発生される。
即ち、ローターが回転される際スペースの磁気抵抗が大きいので磁気抵抗の小さいコア部分に大部分の磁束が通過するので正弦波に近くない空隙磁束密度を持つようになって、回転角の変化によってエネルギー変化がさらに大きくなってカシメトルクが大きくなる。
ここで、前記カシメトルクはステータの非均一トルクとして、モータシステムの磁気エネルギーが最小である位置へ移動しようとする接線方向の力を言うことで、負荷電流とは関係なくローター外径とステータ内径との間にエアギャップに磁気エネルギーが変化することによって発生するリラクタンストルクを言う。このようなカシメトルクは永久磁石タイプのモータでは必然的に発生されてモータの振動騒音の原因になる。
特許文献1では中央側に一定間隔でステータスロットが形成されるステータと、前記ステータの内側面に異なる極を有する複数個の永久磁石が爪シューとリンク及びウェブの間の空間に挿入されるローターを含んで、爪シューは外側にエアギャップ空間を構成して、内側に永久磁石を通過した磁束の一部がスペースを通じて漏れることができるようにスペースと空気などの非磁性体と接触される爪シュー突起部が形成されたIPMタイプのBLDCモータが提案されている。
前記IPMタイプのBLDCモータは爪シューの下端にスペースと接触される爪シュー突起部を形成して永久磁石から発生された磁束の内の一部がスペースを通じて漏れるようにして正弦波に近い空隙磁束密度を持つようにすることで、カシメトルクを低減させてモータの振動及び騒音を低減させている。
特許文献2は回転子に埋め込まれる永久磁石の形状を改善して固定子と回転子との間の空隙における磁束密度の分布を均一にすることによってモータの効率を向上させることができるだけでなく、トルクリップルを減少させ得る永久磁石埋め込み型モータを提案している。
これをために、前記特許文献2では、複数の永久磁石がコアに埋め込まれた回転子にて永久磁石は前記コアの中心に向かって一定曲率で凸とするように形成された内周面と、コアの外周面に向かって凸とするように形成された外周面とで形成されて、外周面は前記内周面の両端から延びて一定曲率を有した第1曲面部と、前記第1曲面部の両端を連結して形成されて第1曲面部よりさらに大きい曲率を有した第2曲面部からなっている。
前記従来のIPMタイプのBLDCモータは多数のN極及びS極が交互に配置された多極−多数のスロットからなった構造を有しており、このような構造を真空吸込装置に適用する場合インペラを通過した引込空気を排出するための空気通路をモータの外側に設計する場合装置のハウジングが大きくなって、放熱に対する対策を別途に設けなければならない問題があり、モータの内部に空気通路を形成することはモータ構造の大きな変更を要求する問題がある。
本発明は前記の問題点を解決するために案出されたものであり、その目的はIPMモータを採用してローター内部の電流による発熱がほとんどなく、導入空気の通過経路をステータ内部と回路素子を空冷させる経路で設定することによって別途の放熱手段なしで冷却させることができるIPMモータ及びこれを用いたスリム型真空吸込装置を提供することにある。
本発明の他の目的は真空吸込される外部空気の通過経路を短くしながらも摩擦抵抗が小さいように曲線化設計をすることで吸込効率が増加して消費電力が小さくなって、その結果パワー駆動素子から発生される熱を容易に冷却させることができる真空吸込装置を提供することにある。
本発明のまた他の目的は導入空気がステータ内部を通過するように小さい数のスロット構造を採用することによってステータ構造に対応するようにIPMモータのローターに対する磁気回路構造を変更して高効率と小型化を図ることができるIPMモータ及びこれを用いたスリム型真空吸込装置を提供することにある。
本発明のまた他の目的は大きいトルク領域で効率がよくてモータの小型化が可能なIPMモータを使って掃除機の真空吸込装置から発生される発熱を最小化して、小型化させることができる高効率の真空吸込装置を提供することにある。
前記目的を達成するための本発明は、シリンダ形状のボディーの内周壁に多数のスロットを形成するように突出された多数のティースと前記スロットに部分的に巻かれたステータコイルを具備するステータと、前記ステータの内部に一定間隙に離隔されて回転可能に配置されて中央側に回転軸が装着されるローターコアと前記ローターコアの円周上に形成された多数の永久磁石挿入孔に挿嵌される多数の永久磁石を具備して、前記ステータによって回転がなされるIPM方式ローターで構成されるIPMモータと、前記IPMモータの上部及び外周面を保護して導入空気が通過する多数の第1貫通孔が形成された円筒形の上部ハウジングと、外周部が前記上部ハウジングの下端と結合されて、前記IPMモータを支持して前記導入空気が通過する多数の第2貫通孔が形成された中間ハウジングと、前記ローターの中央に固定結合されて両端部が上部及び中間ハウジングに回転可能に支持される回転軸と、前記上部ハウジングの上側に配置されて、前記回転軸の上端に下部板が固定結合され前記回転軸が回転することによって多数の螺旋形のガイドベーンによって上部板中央に位置した第1円形吸込口を通じて吸込力を発生させるインペラと、上端部に前記インペラの円形吸込口に対応する第2円形吸込口を具備して前記インペラを囲みながら下端部が上部ハウジングに固定結合されて前記導入空気を中心方向に案内するカバーと、前記インペラと前記上部ハウジングの間に配置されて前記中心方向に案内される導入空気を上部ハウジングの第1貫通孔に案内するエアガイドを含んで、前記上部ハウジングの第1貫通孔に案内された導入空気が前記ステータコイルが巻線されないスロットの中央空間を通じて中間ハウジングの第2貫通孔に排出されることを特徴とする真空吸込装置を提供する。
前記本発明の真空吸込装置では前記エアガイドによって中央に案内された導入空気を上部ハウジングの第1貫通孔に案内すると共に内周部に第1ベアリング収容溝が形成された環状突起部が前記上部ハウジングの中央からエアガイドの中央に突出形成されて、前記第1ベアリング収容溝に内蔵されて回転軸の一側を回転可能に支持する第1ベアリングと、中間ハウジングに設けられた第2ベアリング収容溝に内蔵されて前記回転軸を回転可能に支持する第2ベアリングをさらに含むことが望ましい。
また、本発明は前記インペラ下部板の上部面及び下部面にそれぞれ固定されて中央部に回転軸が結合される第1及び第2インペラワッシャと、前記第2インペラワッシャと第2ベアリングの間に挿入されて中央部に回転軸が挿入されるポリスライダーと、前記第1インペラワッシャの上部に結合されて中央部に回転軸が挿入されるインペラブッシングと、前記回転軸の上端部にねじ結合される固定ナットをさらに含んで、前記固定ナットの締め付けによってインペラブッシングが第1及び第2インペラワッシャをインペラ下部板の中心部に圧着支持しながらポリスライダーを通じて第1ベアリングに回転可能に密着固定されることが望ましい。
さらに、本発明の真空吸込装置では前記IPMモータに対する駆動電圧を印加するための駆動回路の回路素子が装着されるコントロールPCBと、底に前記コントロールPCBが設置されて外周部に垂直に延長された多数の脚が前記中間ハウジングと結合されて、前記ステータのスロットと中間ハウジングの第2貫通孔を通じて流入された前記導入空気が前記回路素子を冷却させた後脚の間の排出口を通じて排出されるようにするPCBカバーをさらに含む。
また、本発明の真空吸込装置は非磁性体で形成されて前記永久磁石が外部に離脱されないようにローターの両端面にそれぞれ設置されてモータの高速回転の際偏心を防止するのに用いられる第1及び第2バランスウェイトと、前記第2バランスウェイトの下端に設置されたセンシングマグネットブラケットに固定結合されて前記ローターと同一の位置に同一の磁極で着磁されて前記ローターの回転位置を検出するのに用いられるセンシングマグネットと、前記センシングマグネットに対向する中間ハウジングに設置されてセンシングマグネットからローターの回転位置を検出するホールセンサをさらに含むことができる。
また、前記中間ハウジングは外周部に多数の長孔が形成されており、前記ホールセンサがローターの回転位置を検出するタイミングを決定するために中間ハウジングを上部ハウジングに結合される位置を前記長孔を用いて調整して、前記ステータコイルに電流が最も少なく流れるタイミングにステータコイルに対する駆動信号を印加することができるようにローターの回転位置を検出するタイミングが設定されることが望ましい。
さらに、前記多数の永久磁石は全体的に2極の磁極構造を有するように直径方向に円周面がN極に着磁されて隣接し配置された4個の第1グループ永久磁石と、直径方向に円周面がS極に着磁されて隣接し配置された4個の第2グループ永久磁石からなり、前記第1グループ永久磁石と第2グループ永久磁石の間にはそれぞれ円周方向に磁束の漏れを防止するために第1及び第2スペーサが形成されていることが望ましい。
この場合、前記多数の永久磁石はそれぞれバー形状からなり、その断面は外周面が前記永久磁石挿入孔の外周面の曲率と同一に設定されて、これに対向する内側面は直線形状をなしながら永久磁石挿入孔に対応する形状を有して、両側面はそれぞれ内側面と直角で設定され得る。
また、前記永久磁石挿入孔は外周面がローターコアの外周面の曲率と同一に設定されてこれに対向する内側面は直線形状をなしており、両側面にはそれぞれ側面方向に磁束の漏れを防止するために永久磁石が挿入されない第3及び第4スペーサが突出形成されることが望ましい。
本発明の真空吸込装置で、前記IPMモータは2極−3スロット構造を有することが望ましい。
また、前記上部ハウジングの第1貫通孔と中間ハウジングの第2貫通孔はそれぞれ2個及び3個からなり、ステータの3個のスロットによって相互連通されることを特徴とする。
また、前記上部ハウジングの第1貫通孔と中間ハウジングの第2貫通孔はそれぞれ2個及び3個からなり、ステータの3個のスロットによって相互連通されることを特徴とする。
本発明の他の特徴によると、シリンダ形状のボディー内周壁に多数のスロットを形成するように突出された多数のティースと前記スロットに部分的に巻かれた多数のステータコイルを具備するステータと、前記ステータの内部に一定間隙に離隔され回転可能に配置されて中央側に回転軸が装着されるローターコアと前記ローターコアの同一円周上に形成された多数の永久磁石挿入孔に挿嵌される多数の永久磁石を具備して、前記ステータによって回転がなされるIPM方式のローターを含んで、前記多数の永久磁石は全体的に2極の磁極構造を有するように直径方向に円周面がN極に着磁されて隣接し配置された多数の第1グループ永久磁石と、直径方向に円周面がS極に着磁されて隣接し配置された多数の第2グループ永久磁石からなり、前記第1グループ永久磁石と第2グループ永久磁石の間にはそれぞれ円周方向に磁束の漏れを防止するために第1及び第2スペーサが形成されていることを特徴とするIPMモータを提供する。
この場合、前記ステータの多数のスロットはそれぞれステータコイルが巻線される第1及び第2領域と前記ステータコイルが巻線されない第1及び第2領域の間の第3領域で分けられて、前記第3領域を通じて空気が流通されることを特徴とする。
前記IPMモータにおいて前記多数の永久磁石はそれぞれバー形状からなり、その断面は外周面が前記永久磁石挿入孔の外周面の曲率と同一に設定されて、これに対向する内側面は直線形状をなしながら永久磁石挿入孔に対応する形状を有して、両側面はそれぞれ内側面と直角で設定されて、前記永久磁石挿入孔は外周面がローターコアの外周面の曲率と同一に設定されてこれに対向する内側面は直線形状をなしており、両側面にはそれぞれ側面方向に磁束の漏れを防止するために永久磁石が挿入されない第3及び第4スペーサが突出形成されることが望ましい。
前記IPMモータは2極−3スロット構造からなり、真空掃除機用真空吸込装置の回転力発生手段で用いることができる。
前記のように、本発明の真空吸込装置では、インペラの回転によって外部空気はカバーの円形吸込口、インペラ、エアガイド、モータのステータ、PCBカバーの排出口に繋がる最短距離の通過経路に沿って曲線化して自然な空気流れ経路を有するように設定することによって摩擦抵抗要素を最小化することが可能である。
又、前記上部ハウジングを通過した導入空気はモータ内部に移動してステータとコントロールPCBに実装されたパワー駆動素子などの回路素子を空冷方式で冷却させながらPCBカバーの排出口を通じて排出されるように経路を設定することによって別途の放熱手段なしで冷却させることができる。
さらに、本発明の真空吸込装置ではローターの回転力がインペラに効果的に伝達されて通過経路が短く摩擦抵抗の小さい経路を経て高速空気流れがモータ内部を冷却させるので吸込効率が従来に比べて大きく増加して消費電力が小さくなって、その結果パワー駆動素子から発生される発熱量が減少して別途の放熱手段(例えば、AI放熱フィン)なしで冷却させることができる。
従って、本発明の真空吸込装置は従来のようなパワー駆動素子を冷却させるのに必要な嵩高であり、重さを増加させるAI放熱構造物などを採用しないことが可能で、エアガイドとコントロールPCBとの間の空間にIPMモータを位置させる内蔵型で設計することが可能である。
また、本発明のIPMモータでは永久磁石各々から発散される磁力線と永久磁石各々に収斂される磁力線が均一に分布されたパターンをなすことによってローターとステータの間の空隙における磁束密度の分布が均一になってモータの効率向上とトルクリップルの減少を図ることができる。
本発明ではスロットの数を3相駆動に必要な最小限の数に減らして吸込空気の通過経路をステータの内部に設計することによってIPMモータの直径を最小化して、その結果、真空吸込装置もまたコンパクトな構造を有するようにして掃除機の小型化を図ることができる。
また、本発明では前記のようなIPMモータをコンパクトな構造で具現しながらもBLDC方式で高速、大出力を実現できるようになって真空掃除機、電気自動車などに有用に応用することができる。
以下、実施例を通じて本発明を詳細に説明する。各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。
図1は本発明の一実施例によるIPMモータを用いた真空掃除機の真空吸込装置を示した断面図である。
図1は本発明の一実施例によるIPMモータを用いた真空掃除機の真空吸込装置を示した断面図である。
図1を参照すると、本発明の真空吸込装置(100)はステータ(10)及びローター(20)で構成されて、回転力を発生させるIPMモータ(1)と、前記IPMモータ(1)の上部及び外周面を保護する上部ハウジング(2)と、周縁部が前記上部ハウジング(2)の下端と固定結合されて、前記IPMモータ(1)を支持する中間ハウジング(3)と、前記ローター(20)の中央に固定結合されて回転する回転軸(5)と、前記ローター(20)の上部に位置されて、前記回転軸(5)の上端に結合固定されて前記回転軸(5)が回転することで上部板(40c)の中央に位置した円形吸込口(40d)を通じて吸込力を発生させるインペラ(40)と、前記インペラ(40)と前記IPMモータ(1)との間に配置されてインペラ(40)によって発生される吸込力によって吸い込まれる空気の流れを前記IPMモータ(1)の内部にガイドするエアガイド(50)と、中央部に位置した吸込口(71)が前記インペラの円形吸込口(40d)に延長形成されて外周部が前記インペラ(40)とエアガイド(50)を囲むと共に空気通過経路を形成するように延びて前記エアガイドの外周部に結合されるカバー(70)を含んでいる。
又、前記真空吸込装置(100)はトランジスタ等の回路素子(61)を実装して、前記IPMモータ(1)に対する駆動電圧を印加するコントロールPCB(60)と、先端部が前記中間ハウジング(3)と結合されて、前記コントロールPCB(60)を保護するように底面にコントロールPCB(60)が装着されて、前記モータの内部に引き込まれた導入空気を側面に形成された排出口(4c)を通じて排出するPCBカバー(4)を含んでいる。
以下に真空吸込装置(100)の各構成素子別にその構成と作用を詳細に説明する。
前記IPMモータ(1)は図2a及び図2bに示された上部ハウジング(2)と図3に示された中間ハウジング(3)にそれぞれ第1及び第2ベアリング(81,82)が設置されて、前記上部ハウジング(2)の内周部にステータ(10)が固定設置されて、前記ステータ(10)の中央に形成された空間にローター(20)が配置されて、前記ローター(20)の中央部に結合される回転軸(5)は第1及び第2ベアリング(81,82)に回転可能に支持されている。
前記IPMモータ(1)は図2a及び図2bに示された上部ハウジング(2)と図3に示された中間ハウジング(3)にそれぞれ第1及び第2ベアリング(81,82)が設置されて、前記上部ハウジング(2)の内周部にステータ(10)が固定設置されて、前記ステータ(10)の中央に形成された空間にローター(20)が配置されて、前記ローター(20)の中央部に結合される回転軸(5)は第1及び第2ベアリング(81,82)に回転可能に支持されている。
前記上部ハウジング(2)は図2a及び図2bに示されたように、エアガイド(50)の中央部に突出形成された環状突起部(2a)の内周部に第1ベアリング(81)を収容するベアリング収容溝(2f)が形成されて、環状突起部(2a)の中央に回転軸(5)が通過する円形貫通孔(2d)が形成されており、突起部(2a)の一側及び他側にはエアガイド(50)を通じて誘導された導入空気をモータ(1)の内部に導入するための一対の貫通孔(2b,2c)が略半円形の形状で形成されている。
前記環状突起部(2a)は一対の連結部(2g,2h)によって環状ボディー(2i)に支持されており、環状ボディー(2i)の背面にはステータ(10)の側面を囲む円筒部(2j)が延長されている。前記一対の連結部(2g,2h)に形成された小さい孔(2k)はステータ(10)を固定させるのに用いられるものであり、円筒部に形成された孔(2e)は中間ハウジング(3)とPCBカバー(4)を相互固定させるのに用いられるものである。
前記中間ハウジング(3)は図3に示されたように、PCBカバー(4)の内側に突出形成された円形突起部(3a)の内周部に第2ベアリング(82)を収容するベアリング収容溝(3e)が形成されて、円形突起部(3a)の中央に回転軸(5)の下端が通過する円形貫通孔(3f)が形成されており、突起部(3a)の周辺にはモータ(1)のステータ(10)を通過して外部へ排出するための3個の貫通孔(3l-3n)がそれぞれ略180度の円弧形状で形成されている。
貫通孔(3l-3n)がそれぞれ略180度の円弧形状をなすように前記円形突起部(3a)は3個の連結部(3g-3i)によって環状ボディー(3k)に支持されており、環状ボディー(3k)の上部面には環状ボディー(3k)に沿って3個の長孔(3b−3d)が形成されている。
前記長孔(3b−3d)は前記PCBカバー(4)から上部ハウジング(2)の円筒部に形成された小さい孔(2e)に締結される固定ボルト又はリベットが通過する孔として、中間ハウジング(3)は長孔(3b−3d)の範囲内で設定位置の変更がなされ得る構造を有する。
ベアリング収容溝(3e)の外側上部面には後述する補助PCB(31)を固定させるための固定ホール(3j)が形成されており、これに固定される補助PCB(31)にはローター(20)の回転位置を検出するための3個の磁気センサ、例えば、ホールセンサ(Hall sensor)が配置されており、前記補助PCB(31)と対向したローター(20)の下側にはセンシングマグネットブラケット(33)が回転軸に支持されており、センシングマグネットブラケット(33)の外周部にはローター(20)に含まれたマグネットの磁極と同一の磁極を有するように着磁された環状のセンシングマグネット(32)が設置されている。
従って、ローター(20)が回転する際センシングマグネットブラケット(33)とセンシングマグネット(32)も回転するので補助PCB(31)に設置された3個のホールセンサはローター(20)の回転位置を検出することができるようになる。前記ホールセンサのローター回転位置信号はステータコイルに対する駆動信号を印加するタイミングを決定することになる。
前記ホールセンサはステータに電流が最も少なく流れるタイミングにステータコイルに対する駆動信号を印加するように位置設定されることが高効率を図れるので、前記中間ハウジング(3)の長孔(3b−3d)は前記のタイミングにホールセンサがローター(20)の回転位置を検出することができるように中間ハウジング(3)を微細調整するのに用いられる。
前記PCBカバー(4)は図4a−図4cに示されたように、円形の底板(4a)と底板(4a)から垂直に突出された3個の脚(4b)とからなっており、前記3個の脚(4b)の間の空間はIPMモータ(1)を通じて排出される導入空気を排出する排出口(4c)を形成する。
前記底板(4a)には真空吸込装置(100)を掃除機の本体に固定するのに用いられる一対のセット固定孔(4d)が形成されており、前記3個の脚(4b)にはPCBカバー(4)を中間ハウジング(3)と上部ハウジング(2)に固定させる際使用される貫通孔(4e)がそれぞれ形成されている。
前記PCBカバー(4)の底板(4a)には図1のようにステータ(10)に対する駆動電圧を印加するための駆動回路の回路素子(61)が装着されたコントロールPCB(60)が図示されない固定手段を使って底板(4a)と間隔を置いて設置されて、PCBカバー(4)の底板(4a)とコントロールPCB(60)との間の空間には図示されないモータ駆動用パワー駆動素子が配置され得る。
一方、本発明の真空吸込装置(100)に使用されるIPMモータ(1)は図1及び図7に示されたように、多数の磁性鋼板を積層してシリンダ形状に作られて、その内周壁に3個のスロット(14a−14c)を形成するように略“T”形状に突出された3個のティース(13a−13c)と磁気的に3相のN極とS極を発生させるように前記スロット(14a−14c)に巻かれたステータコイル(11)を具備するステータ(10)と、前記ステータ(10)と同様に多数の磁性鋼板を積層して形成されて、前記ステータ(10)の内部に一定間隙に離隔されて回転可能に配置されるローター(20)とで構成される。
図5a及び図5bはそれぞれ本発明によるIPMモータのローターに対する外観を示す側面図及び円周方向断面図であり、図6a及び図6bは本発明のステータを示した平面図と側面図である。
まず、図1、図5a及び図5bを参照すると、本発明によるIPMモータのローター(20)は多数の磁性鋼板を積層して作られたローターコア(21)と、ローターコア(21)の中央部に軸方向に形成された軸孔(27)と、ローターコア(21)の中央部の外側に同一円周上に形成された8個の永久磁石挿入孔(24)と、この永久磁石挿入孔(24)に挿嵌される8個の永久磁石(22a−22h)を具備して、前記軸孔(27)にはローター(20)と共に回転して回転駆動力を発生させる回転軸(5)が結合されている。
前記ローターコア(21)を形成するそれぞれの磁性鋼板はローター(20)の軸孔(27)と永久磁石挿入孔(24)の間に形成された複数の結合孔(26)にリベットが締結されることによって互いに結合されて、ローター(20)の上部と下部には軸方向の磁束の漏れを防止すると共に高速回転の際にローターコア(21)に挿入された永久磁石(22a−22h)の離脱を防止して偏心がなされることを除去するのに用いられる円形の非磁性体、例えばSUS又はCuからなるバランスウェイト(23a,23b)が付着されている。前記バランスウェイト(23a,23b)はそれぞれローター(20)の高速回転の際に偏心がなされる際外周面に微細な溝を付与することによって偏心を除去するのに用いられる。
前記バランスウェイト(23b)の下部にはセンシングマグネット(32)を固定結合するセンシングマグネットブラケット(33)が形成されて、前記センシングマグネットブラケット(33)の下部面にはセンシングマグネット(32)が結合される。
前記永久磁石(22a−22h)は高い磁束密度の有するNdマグネットを用いて具現されることが望ましく、ローター(20)の半径方向に着磁され両極を形成することによって永久磁石(22a−22h)による磁束とステータ(10)のコイル(11)に流れる電流によって形成される回転磁場との間の相互作用によって永久磁石トルクを発生させることになる。
この場合、本発明のローター(20)は全体的に2極の磁極構造を有するように4個の第1グループ永久磁石(22a−22d)は直径方向に円周面がN極、内側面がS極が設定されるように着磁して、残りの4個の第2グループ永久磁石(22e−22h)は第1グループ永久磁石(22a−22d)と反対に円周面がS極、内側面がN極が設定されるように着磁したものを使用している。その結果、円周面を基準とする際、第1グループ永久磁石(22a−22d)は全体的に一つのN極磁石、第2グループ永久磁石(22e−22h)は全体的に一つのS極磁石で役割をすることになる。
これをために第1グループ永久磁石(22a−22d)と第2グループ永久磁石(22e−22h)の間にはそれぞれ側面(即ち、円周)方向に磁束の漏れを防止するために漏れ防止孔、即ちスペーサ(25)が形成されており、前記スペーサ(25)は磁気抵抗を大きくして磁束漏れを防止する。
また、本発明のローター(20)では図5cのように、それぞれの永久磁石(22a−22h)が挿入される永久磁石挿入孔(24)が外周面(24c)はローターコア(21)の外周面の曲率と同一に設定してこれに対向する内側面(24d)は直線形状をなしており、両側面にはそれぞれ永久磁石(22a−22h)が挿入されない空いた空間を部分的に形成してそれぞれ側面方向に磁束の漏れを防止する小型スペーサ(24a,24b)が追加で突出形成されている。この場合、スペーサ(24a,24b)は直径方向の長さが永久磁石(22a−22h)が挿入される部分の長さより相対的に短く形成されている。
さらに、本発明の永久磁石(22a−22h)各々は図5c及び図5dのように外周面(22i)は永久磁石挿入孔(24)の外周面の曲率と同一に設定してこれに対向する内側面(22j)は直線形状をなしながら永久磁石挿入孔(24)に対向する形状を有しており、両側面(22k)はそれぞれ内側面(22j)と直角で設定されたバー(bar)形状を有している。従って、永久磁石挿入孔(24)に挿入される永久磁石(22a−22h)は円周方向及び直径方向の流動が制限される。
前記のように、本発明の永久磁石(22a−22h)各々は外周面(22i)が内側面(22j)より相対的に長さが長く形成されると共に両側面にそれぞれ側面方向に磁束の漏れを防止する小型スペーサ(24a,24b)が形成されているのでその結果、永久磁石(22a−22d)から発生された磁束が永久磁石(22a−22d)の両側角に集中して磁力線が発散されて、永久磁石(22e−22h)の角に集中して磁力線が収斂されるパターンを修正して、図5bのように永久磁石(22a−22d)各々から発散される磁力線と永久磁石(22e−22h)各々に収斂される磁力線が均一に分布されたパターンをなすように修正された。
その結果、本発明のIPMモータ(1)ではローター(20)とステータ(10)の間の空隙における磁束密度の分布を均一にすることで電動機の効率を向上させることができるだけでなく、トルクリップルを減少させることができるようになった。
また、前記永久磁石挿入孔(24)はローターコア(21)の外周面に最大限近接して配置することによって永久磁石から発散される磁束量を増大させてトルク増大を図れるようにした。
一方、図1、図6a、図6b及び図7を参考すると、本発明のステータ(10)は多数の磁性鋼板を積層してシリンダ形状をなして溶接によって一体化される環状ボディー(13d)と環状ボディー(13d)の内周壁に3個のスロット(14a−14c)を形成するように略“T”形状に突出された3個のティース(13a−13c)からなるステータコア(13)と、磁気的に3相のN極とS極を発生させるように前記スロット(14a−14c)に巻かれたステータコイル(11)からなっている。環状ボディー(13d)の外周面には積層された多数の磁性鋼板を溶接するための3個の溶接溝(13e)が具備されている。
この場合、前記ボディー(13d)とティース(13a−13c)は一体型ステータコア(13)を形成して、図6a及び図6bのように、ステータ(10)は環状ボディー(13d)の外周面とティース(13a−13c)の内周面を除いてステータコイル(11)が巻線される環状ボディー(13d)の内周面と上部面及び下部面、そしてティース(13a−13c)の上部面と下部面は絶縁性樹脂からなるボビン(12)が一体に形成されている。
前記3個のティース(13a−13c)によって形成される3個のスロット(14)はそれぞれステータコイル(11)が巻線される第1及び第2領域(141a,141b)と、コイルが巻線されない第3領域(141c)で区画されて、前記コイルが巻線されない第3領域(141c)はインペラ(40)を通じて吸い込まれた吸込空気の通過経路をなすことになる。この場合、ステータ(10)は前記コイルが巻線されない第3領域(141c)が上部ハウジング(2)の一対の貫通孔(2b,2c)及び中間ハウジングの貫通孔(3l-3n)と一致するように設置されることが望ましい。
本発明のステータ(10)ではスロット(14)にてコイルが巻線されない第3領域(141c)を吸込空気の通過経路で使用するためにスロットの数を3相駆動に必要な最小限の数即ち、3に減らして設計した。従来のIPMモータの場合多スロットが形成されるのに反して本発明の場合スロットの数が減少してコイル(11)の巻線がより容易になる。
前記のように、本発明ではステータ(10)のスロット(14)を用いて吸込空気の通過経路をIPMモータ(1)の内部を貫通してコントロールPCB(60)の上部空間に排出されるように形成することによって図1及び図7に示されたようにIPMモータ(1)の直径を最小化することが可能になって、その結果真空吸込装置(100)全体的にもコンパクトな構造を有することになって掃除機に占める空間を最小化することになる。
また、真空吸込装置(100)では吸込空気の通過経路をステータ内部とコントロールPCB(60)に装着された回路素子(61)を空冷させる経路で設定することによって別途の放熱手段なしで冷却させることができるようになる。
図7には前記の全体的に2極の磁極構造を有するように8個の永久磁石(22a−22h)が互いに異なる磁極で設定されて第1及び第2グループで分離されたローター(20)と3相駆動方式のステータコイル(11)が3個のスロット(14a−14c)に巻線されているステータ(10)の間に形成される磁力線の流れを示した。
図8にはステータコアに対する変形例が図示されており、変形例のステータコアは3個の“T”状のティースによって3個のスロット(14a−14c)が形成されることは同一であり、但しティースに対応するボディー(131)の外周面に凹溝(141)を形成して上部ハウジング(2)の内周面の間の空間を吸込空気の通過経路として付加的にさらに形成する構造である。
以下に、IPMモータ(1)の上側に配置されるインペラ(40)、エアガイド(50)及びカバー(70)について詳細に説明する。
上部ハウジング(2)の上部面に形成されるエアガイド(50)はインペラ(40)によって発生される吸込力によって吸い込まれる導入空気を前記IPMモータ(1)の内部にガイドするように螺旋形状からなった多数のガイド板が中心方向に配置されている。
上部ハウジング(2)の上部面に形成されるエアガイド(50)はインペラ(40)によって発生される吸込力によって吸い込まれる導入空気を前記IPMモータ(1)の内部にガイドするように螺旋形状からなった多数のガイド板が中心方向に配置されている。
かつ、前記エアガイド(50)の上部に配置されるインペラ(40)は上側に円形の吸込口(40d)が所定の傾き角を有して突出された環円状の上部板(40c)と、前記上部板(40c)と対向して配置されて中央部にローター(20)の回転軸(5)が結合される円形の下部板(40b)と、前記上部板(40c)と下部板(40b)の間に螺旋形の仕切り形状で配置されて回転の際に吸込口(40d)に吸い込まれた空気を円周部に案内する空気通過経路を形成する多数のガイドベーン(40a)からなる。
前記インペラ(40)はローター(20)との結合(即ち、動力伝達)のためにまず、インペラ(40)の下部板(40b)の中央部上部面と下部面に一対の上部及び下部インペラワッシャ(41a,41b)が結合されてリベッティング等の方法で固定されて、インペラ(40)の下部板(40b)と上部及び下部インペラワッシャ(41a,41b)の中央に形成された貫通孔に回転軸(5)が結合される。
また、前記下部インペラワッシャ(41b)と第1ベアリング(81)の間にはポリスライダー(42)が挿入されており、前記上部インペラワッシャ(41a)の上部にはインペラブッシング(43)が結合されて、インペラブッシング(43)の上部には固定ナット(44)がねじ締結されている。
前記固定ナット(44)はインペラブッシング(43)と一対のインペラワッシャ(41a,41b)の離脱を防止して、回転軸(5)とインペラの結合力をさらに強くする役割をする。
従って、インペラ(40)は固定ナット(44)の締め付けによりインペラブッシング(43)が接触面積の大きい一対のインペラワッシャ(41a,41b)をインペラ下部板(40b)の中心部に圧着支持させることによりインペラ(40)はポリスライダー(42)を通じて第1ベアリング(81)に回転可能に密着固定されて、その結果ローター(20)の回転の際にインペラ(40)が滑ることなくローターと共に回転することになってローター(20)の回転力がインペラ(40)に効果的に伝達される。
また、前記インペラ(40)の上部には真空吸込装置(100)の内部構成を保護しながら外形を形成するカバー(70)が結合されて、前記カバー(70)の下部側は上部ハウジング(2)の外周部に結合される。前記カバー(70)の中央部分には空気が流入される円形の吸込口(71)が形成されており、その内周部はインペラ(40)の吸込口(40d)に延長形成されて吸い込まれる外部空気をインペラ(40)の吸込口(40d)へ案内する。また、カバー(70)の下部側が上部ハウジング(2)の外周部に密閉結合されることによりインペラ(40)及びエアガイド(50)の外周部と所定の間隔をなすカバーの円筒形の下端部はインペラ(40)から排出される導入空気をエアガイド(50)の多数のガイド板の間に案内する通過経路を形成する。
前記のように構成された掃除機の真空吸込装置(100)ではIPMモータ(1)にコントロールPCB(60)からステータコイル(11)に駆動電圧が印加されると、ローター(20)の回転によりインペラ(40)が高速で回転することになる。インペラ(40)が高速回転すると、インペラ(40)の内部に螺旋形に配置された多数のガイドベーン(40a)の作用によってインペラ(40)の内部にあった空気がカバー(70)の内周部で反射されて螺旋形のエアガイド(50)に沿って中央部に導入された後、上部ハウジング(2)の環状突起部(2a)に反射されてIPMモータ(1)のステータ(10)内部に速く排出されながらインペラ(40)の吸込口(40d)に強い負圧が発生する。
このような強い負圧が発生するとカバー(70)の円形の吸込口(71)を通じて外部空気が吸い込まれた後、インペラ(40)によってエアガイド(50)に強く排出されて、エアガイド(50)に排出された加圧空気は上部ハウジング(2)の貫通孔(2c)を通じてモータ(1)の内部に進入される。モータ(1)の内部に進入された導入空気はステータ(10)のスロット(14a−14c)と中間ハウジング(3)の貫通孔(3l-3n)を通過してコントロールPCB(60)の上部面に供給された後、PCBカバー(4)の3個の脚(4b)の間の排出口(4c)を通じて真空吸込装置(100)の外部に排出される。
この際、真空掃除機は真空吸込装置(100)の吸込口(71)に発生される強い真空吸込力を用いて外部から空気と共に異物を掃除機の内部に吸い込んで真空吸込装置(100)の前端に形成された集塵装置で集塵した後、異物が除去された空気を真空吸込装置(100)を経て外部に排出する。
前記のように本発明の真空吸込装置(100)ではインペラ(40)の回転により外部空気はカバー(70)の円形の吸込口(71)、インペラ(40)、エアガイド(50)、モータ(1)のステータ(10)、PCBカバー(4)の排出口(4c)に繋がる最短距離の通過経路(90)を曲線化して自然な空気流れ経路を有するように設定することによって摩擦抵抗の要素を最小化した。
また、前記上部ハウジング(2)を通過した導入空気はモータの内部に移動してステータ(10)とコントロールPCB(60)に実装されたパワー駆動素子等の回路素子(61)を空冷方式で冷却させながらPCBカバー(4)の排出口(4c)を通じて排出される経路で設定することにより別途の放熱手段なしで冷却させることができるようになる。
従って、本発明の掃除機はローター(20)の内部の電流による発熱がほとんどなく、真空吸込装置(100)から発生される熱を空冷方式で冷却させることができるようになる。
さらに、本発明の真空吸込装置(100)ではローター(20)の回転力がインペラ(40)に効果的に伝達されて通過経路(90)が短く摩擦抵抗の小さい経路を経て高速空気流れがモータの内部を冷却させるので吸込効率が従来に比べて大きく増加して消費電力が小さくなって、その結果パワー駆動素子から発生される発熱量が減少して別途の放熱手段(例えば、AI放熱フィン)なしで冷却させることができるようになる。
従って、本発明の真空吸込装置(100)は従来のようなパワー駆動素子を冷却させるのに必要な嵩高であり、重さを増加させるAI放熱構造物などを採用しないことが可能で、エアガイド(50)とコントロールPCB(60)との間の空間にIPMモータ(1)を位置させる内蔵型で設計することが可能である。
また、本発明のIPMモータ(1)では永久磁石(22a−22d)各々から発散される磁力線と永久磁石(22e−22h)各々に収斂される磁力線が均一に分布されたパターンをなすことによってローター(20)とステータ(10)の間の空隙における磁束密度の分布が均一になって電動機の効率向上とトルクリップルの減少を図ることができる。
本発明ではスロットの数を3相駆動に必要な最小限の数に減らして吸込空気の通過経路をステータ(10)内部に設計することによってIPMモータ(1)の直径を最小化して、その結果、真空吸込装置(100)もまたコンパクトな構造を有するようにして掃除機の小型化を図ることができる。
本発明ではIPMモータ(1)をコンパクトな構造で具現しながらもBLDC方式で40,000RPMの高速、2,400Wの大出力を実現できるようになって真空掃除機、電気自動車などに応用可能である。
Claims (19)
- シリンダ形状のボディーの内周壁に多数のスロットを形成するように突出された多数のティースと前記多数のスロットに部分的に巻かれたステータコイルを具備するステータと、前記ステータの内部に一定間隙に離隔されて回転可能に配置されるローターコアと前記ローターコアの円周上に形成された多数の永久磁石挿入孔に挿嵌される多数の永久磁石を具備して、前記ステータによって回転がなされるIPM方式ローターで構成されるIPMモータと、
前記IPMモータの上部及び外周面を保護して導入空気が通過する多数の第1貫通孔が形成された円筒形の上部ハウジングと、
外周部が前記上部ハウジングの下端と結合されて、前記IPMモータを支持して前記導入空気が通過する多数の第2貫通孔が形成された中間ハウジングと、
前記ローターコアの中央に固定結合されて両端部が前記上部及び中間ハウジングに回転可能に支持される回転軸と、
前記上部ハウジングの上側に配置されて、前記回転軸の上端に下部板が固定結合され前記回転軸が回転することによって多数の螺旋形のガイドベーンによって上部板中央に位置した第1円形吸込口を通じて吸込力を発生させるインペラと、
上端部に前記インペラの円形吸込口に対応する第2円形吸込口を具備して前記インペラを囲みながら下端部が前記上部ハウジングに固定結合されて前記導入空気を中心方向に案内するカバーと、
前記インペラと前記上部ハウジングの間に配置されて前記中心方向に案内される導入空気を前記上部ハウジングの第1貫通孔に案内するエアガイドを含んで、
前記上部ハウジングの第1貫通孔に案内された導入空気が前記ステータコイルが巻線されないスロットの中央空間を通じて前記中間ハウジングの第2貫通孔に排出されることを特徴とする真空吸込装置。 - 前記エアガイドによって中央に案内された導入空気を前記上部ハウジングの第1貫通孔に案内すると共に内周部に第1ベアリング収容溝が形成された環状突起部が前記上部ハウジングの中央からエアガイドの中央に突出形成されて、
前記第1ベアリング収容溝に内蔵されて回転軸の一側を回転可能に支持する第1ベアリングと、
前記中間ハウジングに具備された第2ベアリング収容溝に内蔵されて前記回転軸を回転可能に支持する第2ベアリングをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の真空吸込装置。 - 前記インペラ下部板の上部面及び下部面にそれぞれ固定されて中央部に回転軸が結合される第1及び第2インペラワッシャと、
前記第2インペラワッシャと第2ベアリングの間に挿入されて中央部に回転軸が挿入されるポリスライダーと、
前記第1インペラワッシャの上部に結合されて中央部に回転軸が挿入されるインペラブッシングと、
前記回転軸の上端部にねじ結合される固定ナットをさらに含んで、
前記固定ナットの締め付けによってインペラブッシングが前記第1及び第2インペラワッシャを前記インペラ下部板の中心部に圧着支持しながら前記ポリスライダーを通じて前記第1ベアリングに回転可能に密着固定されることを特徴とする請求項2に記載の真空吸込装置。 - 前記IPMモータに対する駆動電圧を印加するための駆動回路の回路素子が装着されるコントロールPCBと、
底に前記コントロールPCBが設置されて外周部から垂直に延長された多数の脚が前記中間ハウジングと結合されて、前記ステータのスロットと中間ハウジングの第2貫通孔を通じて流入された前記導入空気が前記回路素子を冷却させた後脚の間の排出口を通じて排出されるようにするPCBカバーをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の真空吸込装置。 - 非磁性体で形成されて前記永久磁石が外部に離脱されないように前記ローターの両端面にそれぞれ設置されてモータの高速回転の際偏心を防止するための第1及び第2バランスウェイトと、
前記第2バランスウェイトの下端に設置されたセンシングマグネットブラケットに固定結合されて前記ローターと同一の位置に同一の磁極で着磁されて前記ローターの回転位置を検出するセンシングマグネットと、
前記センシングマグネットに対向する前記中間ハウジングに設置されて前記センシングマグネットから前記ローターの回転位置を検出するホールセンサをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の真空吸込装置。 - 前記中間ハウジングの外周部には多数の長孔が形成されており、
前記ホールセンサが前記ローターの回転位置を検出するタイミングを決定するために前記中間ハウジングを前記上部ハウジングに結合される位置は前記長孔を用いて調整して、
前記ステータコイルに電流が最も少なく流れるタイミングに前記ステータコイルに対する駆動信号を印加することができるように前記ローターの回転位置を検出するタイミングが設定されることを特徴とする請求項5に記載の真空吸込装置。 - 前記多数の永久磁石は全体的に2極の磁極構造を有するように直径方向に円周面がN極に着磁されて隣接し配置された4個の第1グループ永久磁石と、直径方向に円周面がS極に着磁されて隣接し配置された4個の第2グループ永久磁石からなり、
前記第1グループ永久磁石と第2グループ永久磁石の間にはそれぞれ円周方向に磁束の漏れを防止するための第1及び第2スペーサが形成されていることを特徴とする請求項1に記載の真空吸込装置。 - 前記多数の永久磁石はそれぞれバー形状からなり、その断面は外周面が前記永久磁石挿入孔の外周面の曲率と同一に設定されて、これに対向する内側面は直線形状をなしながら永久磁石挿入孔に対応する形状を有して、両側面はそれぞれ内側面と直角で設定されたことを特徴とする請求項7に記載の真空吸込装置。
- 前記永久磁石挿入孔は外周面がローターコアの外周面の曲率と同一に設定されてこれに対向する内側面は直線形状をなして、両側面にはそれぞれ側面方向に磁束の漏れを防止するために永久磁石が挿入されない第3及び第4スペーサが突出形成されることを特徴とする請求項8に記載の真空吸込装置。
- 前記IPMモータは2極−3スロット構造を有することを特徴とする請求項1、7、8及び9のいずれか1項に記載の真空吸込装置。
- 前記上部ハウジングの第1貫通孔と前記中間ハウジングの第2貫通孔はそれぞれ2個及び3個からなり、ステータの3個のスロットによって相互連通されることを特徴とする請求項10に記載の真空吸込装置。
- シリンダ形状のボディー内周壁に多数のスロットを形成するように突出された多数のティースと前記スロットに部分的に巻かれた多数のステータコイルを具備するステータと、
前記ステータの内部に一定間隙に離隔され回転可能に配置されて中央側に回転軸が装着されるローターコアと前記ローターコアの同一円周上に形成された多数の永久磁石挿入孔に挿嵌される多数の永久磁石を具備して、前記ステータによって回転がなされるIPM方式のローターを含んで、
前記多数の永久磁石は全体的に2極の磁極構造を有するように直径方向に円周面がN極に着磁されて隣接し配置された多数の第1グループ永久磁石と、直径方向に円周面がS極に着磁されて隣接し配置された多数の第2グループ永久磁石からなり、
前記第1グループ永久磁石と第2グループ永久磁石の間にはそれぞれ円周方向に磁束の漏れを防止するために第1及び第2スペーサが形成されていることを特徴とするIPMモータ。 - 前記ステータの多数のスロットはそれぞれステータコイルが巻線される第1及び第2領域と前記ステータコイルが巻線されない第1及び第2領域の間の第3領域で分けられて、
前記第3領域を通じて空気が流通されることを特徴とする請求項12に記載のIPMモータ。 - 前記多数の永久磁石はそれぞれバー形状からなり、その断面は外周面が前記永久磁石挿入孔の外周面の曲率と同一に設定されて、これに対向する内側面は直線形状をなしながら永久磁石挿入孔に対応する形状を有して、両側面はそれぞれ内側面と直角で設定されて、
前記永久磁石挿入孔は外周面がローターコアの外周面の曲率と同一に設定されてこれに対向する内側面は直線形状をなしており、両側面にはそれぞれ側面方向に磁束の漏れを防止するために永久磁石が挿入されない第3及び第4スペーサが突出形成されることを特徴とする請求項12に記載のIPMモータ。 - 前記IPMモータの上部及び外周面を保護して空気が通過する多数の第1貫通孔が形成された円筒形の第1ハウジングと、
外周部が前記第1ハウジングの下端と結合されて、前記IPMモータを支持して前記空気が通過する多数の第2貫通孔が形成された第2ハウジングをさらに含んで、
前記ローターの中央に固定結合された回転軸は両端部が第1及び第2ハウジングに回転可能に支持されることを特徴とする請求項12に記載のIPMモータ。 - 前記IPMモータに対する駆動電圧を印加するための駆動回路の回路素子が装着されるコントロールPCBと、
底に前記コントロールPCBが設置されて外周部から垂直に延長された多数の脚が前記第2ハウジングと結合されて、前記ステータのスロットと第2ハウジングの第2貫通孔を通じて流入された前記空気が回路素子を冷却させた後脚の間の排出口を通じて排出されるようにする第3ハウジングをさらに含むことを特徴とする請求項15に記載のIPMモータ。 - 非磁性体で形成されて前記永久磁石が外部に離脱されないようにローターの両端面にそれぞれ設置されてモータの高速回転の際偏心を防止するのに用いられる第1及び第2バランスウェイトと、
前記第2バランスウェイトの下端に設置されたセンシングマグネットブラケットに固定結合されて前記ローターと同一の位置に同一の磁極で着磁されて前記ローターの回転位置を検出するのに用いられる環状のセンシングマグネットと、
前記センシングマグネットに対向する前記第2ハウジングに設置されてセンシングマグネットからローターの回転位置を検出するホールセンサをさらに含むことを特徴とする請求項15に記載のIPMモータ。 - 前記第2ハウジングは外周部に多数の長孔が形成されており、
前記ホールセンサがローターの回転位置を検出するタイミングを決定するために第2ハウジングが第1ハウジングに結合される位置を前記長孔を用いて調整することを特徴とする請求項17に記載のIPMモータ。 - 前記IPMモータは2極−3スロット構造からなり、真空掃除機用真空吸込装置の回転力発生手段で用いられることを特徴とする請求項12乃至18のいずれか1項に記載のIPMモータ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070094665A KR100903519B1 (ko) | 2007-09-18 | 2007-09-18 | 영구자석 매입형 모터 및 이를 이용한 공기흡입장치 |
PCT/KR2008/005296 WO2009038302A2 (en) | 2007-09-18 | 2008-09-08 | Ipm motor and vacuum inhaling apparatus using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010539884A true JP2010539884A (ja) | 2010-12-16 |
Family
ID=40468574
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010525745A Pending JP2010539884A (ja) | 2007-09-18 | 2008-09-08 | 永久磁石埋め込み型モータ及びこれを用いた真空吸込装置 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20100196174A1 (ja) |
EP (1) | EP2188533A2 (ja) |
JP (1) | JP2010539884A (ja) |
KR (1) | KR100903519B1 (ja) |
CN (1) | CN101802415A (ja) |
WO (1) | WO2009038302A2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014105706A (ja) * | 2012-11-26 | 2014-06-09 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | スイッチドリラクタンスモータアセンブリ |
JP2015211598A (ja) * | 2014-04-28 | 2015-11-24 | 日本電産株式会社 | インナーロータ型のブラシレスモータ |
JP2018521614A (ja) * | 2015-07-16 | 2018-08-02 | キングクリーン エレクトリック カンパニー リミテッド | 高速ホールレス3相掃除機モータ |
JPWO2017146031A1 (ja) * | 2016-02-22 | 2019-01-10 | 株式会社荏原製作所 | ファン装置 |
JP2019019825A (ja) * | 2018-09-06 | 2019-02-07 | 日立アプライアンス株式会社 | 電動送風機 |
Families Citing this family (52)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101408341B1 (ko) * | 2009-04-01 | 2014-06-18 | 삼성테크윈 주식회사 | 영구 자석 모터 및 이를 구비한 유체 과급 장치 |
JP5723524B2 (ja) * | 2009-11-06 | 2015-05-27 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 回転電機及び電気自動車 |
KR101134969B1 (ko) | 2009-11-19 | 2012-04-09 | 현대자동차주식회사 | 전기식 워터 펌프의 고정자 제작 방법 |
KR101134970B1 (ko) * | 2009-11-19 | 2012-04-09 | 현대자동차주식회사 | 전기식 워터 펌프 |
KR101134968B1 (ko) | 2009-11-19 | 2012-04-09 | 현대자동차주식회사 | 전기식 워터 펌프 |
US8726742B2 (en) * | 2010-11-23 | 2014-05-20 | Steering Solutions Ip Holding Corporation | Torque sensing system having torque sensor, and steering system |
KR101787755B1 (ko) * | 2011-04-15 | 2017-10-18 | 엘지이노텍 주식회사 | Eps모터의 센싱 마그네트 결합구조 |
US8866355B2 (en) * | 2011-09-28 | 2014-10-21 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Switched reluctance motor |
KR101367054B1 (ko) * | 2012-08-28 | 2014-02-24 | 삼성전기주식회사 | 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리 |
US20140070637A1 (en) * | 2012-09-13 | 2014-03-13 | Colin Hamer | Thermal management of an ipm motor with containerized fluid |
CN102828973B (zh) * | 2012-09-20 | 2015-06-10 | 湖南大学 | 永磁同步磁悬浮高速电机直驱空气压缩机 |
KR101432374B1 (ko) * | 2012-11-01 | 2014-08-21 | 삼성전기주식회사 | 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리 및 그 조립 방법 |
KR101454083B1 (ko) * | 2012-12-28 | 2014-10-21 | 삼성전기주식회사 | 전동 송풍기 |
KR101444588B1 (ko) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | 삼성전기주식회사 | 모터 |
US9729032B2 (en) * | 2013-06-17 | 2017-08-08 | Tesla, Inc. | Limiting radial expansion in rotor balancing |
JP6244547B2 (ja) * | 2013-09-24 | 2017-12-13 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 片吸込み型遠心送風機 |
FR3014029B1 (fr) * | 2013-12-04 | 2015-12-18 | Valeo Systemes Thermiques | Pulseur d'aspiration destine a un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation d'un vehicule automobile |
KR102124513B1 (ko) * | 2014-01-29 | 2020-06-18 | 삼성전자주식회사 | 모터 |
JP6221804B2 (ja) * | 2014-02-13 | 2017-11-01 | トヨタ自動車株式会社 | 回転電機のステータ |
CN103825408A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-05-28 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 电机、应用电机的云台和应用云台的拍摄装置 |
JP6350651B2 (ja) * | 2014-04-04 | 2018-07-04 | 富士電機株式会社 | 電動機装置 |
DE102014208763A1 (de) * | 2014-05-09 | 2015-11-12 | Robert Bosch Gmbh | Magnet für Drehwinkelsensor |
WO2015190678A1 (ko) * | 2014-06-10 | 2015-12-17 | 삼성전자주식회사 | 모터어셈블리 및 이를 갖는 청소기 |
KR102222372B1 (ko) | 2014-06-10 | 2021-03-04 | 삼성전자주식회사 | 모터어셈블리 및 이를 갖는 청소기 |
CN107078669B (zh) | 2014-09-19 | 2019-12-31 | 流量控制有限责任公司 | 自动填充控制技术 |
CN106208455B (zh) * | 2014-12-11 | 2024-03-05 | 德昌电机(深圳)有限公司 | 转子、电机、泵及清洗装置 |
KR101696710B1 (ko) * | 2015-01-28 | 2017-01-16 | 엘지전자 주식회사 | 비엘디시 모터 및 그를 갖는 청소기 |
CN105024491B (zh) * | 2015-08-20 | 2018-03-27 | 广东威灵电机制造有限公司 | 具有叶轮的集成式电机 |
CN105048716B (zh) * | 2015-08-20 | 2018-04-17 | 广东威灵电机制造有限公司 | 具有叶轮的集成式电机 |
CN105024490B (zh) * | 2015-08-20 | 2018-04-17 | 广东威灵电机制造有限公司 | 具有叶轮的集成式电机 |
CN105048715B (zh) * | 2015-08-20 | 2018-01-26 | 广东威灵电机制造有限公司 | 具有叶轮的集成式电机 |
US20180263446A1 (en) * | 2017-03-17 | 2018-09-20 | Nidec Corporation | Blower and vacuum cleaner |
KR102306127B1 (ko) * | 2017-05-30 | 2021-09-29 | 엘지전자 주식회사 | 모터 |
GB2563617B (en) * | 2017-06-20 | 2020-04-08 | Dyson Technology Ltd | An electric machine |
CN107154702B (zh) * | 2017-07-12 | 2023-04-07 | 湖北二电电气有限公司 | 一种高效无风阻电机 |
KR102382057B1 (ko) | 2017-08-09 | 2022-04-04 | 삼성전자주식회사 | 흡입 모터 및 이를 구비한 진공청소기 |
CN107546941A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-01-05 | 无锡市稀土永磁厂 | 高效散热式稀土永磁同步电机 |
JP2019068687A (ja) * | 2017-10-04 | 2019-04-25 | 日本電産株式会社 | 送風装置、及び、掃除機 |
CN108134470B (zh) * | 2018-03-19 | 2023-12-26 | 新誉轨道交通科技有限公司 | 紧凑型牵引电机端盖 |
JP7255383B2 (ja) * | 2018-07-25 | 2023-04-11 | 株式会社デンソー | 回転電機 |
US10900723B2 (en) * | 2018-09-17 | 2021-01-26 | Pony Ai Inc. | Cover for creating circular airflows inside an enclosure |
CN111835153B (zh) * | 2019-04-23 | 2023-05-26 | 擎声自动化科技(上海)有限公司 | 一种具有pcb板定子的电机 |
KR102273754B1 (ko) | 2019-06-14 | 2021-07-06 | 엘지전자 주식회사 | 모터 어셈블리 및 그 제조 방법 |
US11904993B1 (en) | 2019-09-12 | 2024-02-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Supplemental techniques for vehicle and module thermal management |
US11530019B1 (en) * | 2019-09-12 | 2022-12-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Propulsion system for field configurable vehicle |
US11505283B1 (en) | 2019-09-12 | 2022-11-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Apparatus for coupling and positioning elements on a configurable vehicle |
US11511836B1 (en) | 2019-09-12 | 2022-11-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Field configurable spherical underwater vehicle |
US11745840B1 (en) | 2019-09-12 | 2023-09-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Apparatus and method for joining modules in a field configurable autonomous vehicle |
US11760454B1 (en) | 2019-09-12 | 2023-09-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Methods of forming field configurable underwater vehicles |
CN111457830B (zh) * | 2020-04-10 | 2021-08-13 | 北京航空航天大学宁波创新研究院 | 磁悬浮转子***的位移检测电路及其位移自传感*** |
KR20220135492A (ko) * | 2021-03-30 | 2022-10-07 | 삼성전자주식회사 | 모터 및 이를 포함하는 청소기 |
KR20240041693A (ko) * | 2022-09-23 | 2024-04-01 | 뉴모텍(주) | 세탁기용 모터 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5508576A (en) * | 1990-07-12 | 1996-04-16 | Seiko Epson Corporation | Rotor for brushless electromotor |
US5890880A (en) * | 1996-08-09 | 1999-04-06 | Lustwerk; Ferdinand | Sealed motor driven centrifugal fluid pump |
DE60027840T2 (de) * | 1999-11-18 | 2006-12-28 | Denso Corp., Kariya | Rotierende elektrische Maschine für Fahrzeuge |
JP3507395B2 (ja) * | 2000-03-03 | 2004-03-15 | 株式会社日立製作所 | 回転電機及びそれを用いた電動車両 |
US20020084710A1 (en) * | 2000-12-28 | 2002-07-04 | Andrew Worley | Line start permanent magnet motor |
JP4203273B2 (ja) | 2002-07-08 | 2008-12-24 | 日本電産シバウラ株式会社 | ブラシレスdcモータの回転子 |
JP4064806B2 (ja) * | 2002-12-19 | 2008-03-19 | ヤマハモーターエレクトロニクス株式会社 | 動力補助用同期電動機の構造 |
JP4248984B2 (ja) * | 2003-09-19 | 2009-04-02 | 東芝キヤリア株式会社 | 永久磁石電動機 |
JP4475391B2 (ja) * | 2004-02-16 | 2010-06-09 | 株式会社ジェイテクト | 電動ポンプユニット |
JP2007151332A (ja) | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ipmモータ |
JP2007209197A (ja) | 2007-05-07 | 2007-08-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ipmモータ |
-
2007
- 2007-09-18 KR KR1020070094665A patent/KR100903519B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2008
- 2008-09-08 WO PCT/KR2008/005296 patent/WO2009038302A2/en active Application Filing
- 2008-09-08 CN CN200880107491A patent/CN101802415A/zh active Pending
- 2008-09-08 EP EP08832248A patent/EP2188533A2/en not_active Withdrawn
- 2008-09-08 US US12/676,109 patent/US20100196174A1/en not_active Abandoned
- 2008-09-08 JP JP2010525745A patent/JP2010539884A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014105706A (ja) * | 2012-11-26 | 2014-06-09 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | スイッチドリラクタンスモータアセンブリ |
JP2015211598A (ja) * | 2014-04-28 | 2015-11-24 | 日本電産株式会社 | インナーロータ型のブラシレスモータ |
JP2018521614A (ja) * | 2015-07-16 | 2018-08-02 | キングクリーン エレクトリック カンパニー リミテッド | 高速ホールレス3相掃除機モータ |
JPWO2017146031A1 (ja) * | 2016-02-22 | 2019-01-10 | 株式会社荏原製作所 | ファン装置 |
JP2019019825A (ja) * | 2018-09-06 | 2019-02-07 | 日立アプライアンス株式会社 | 電動送風機 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100903519B1 (ko) | 2009-06-19 |
KR20090029439A (ko) | 2009-03-23 |
WO2009038302A3 (en) | 2009-05-07 |
EP2188533A2 (en) | 2010-05-26 |
CN101802415A (zh) | 2010-08-11 |
WO2009038302A2 (en) | 2009-03-26 |
US20100196174A1 (en) | 2010-08-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100903519B1 (ko) | 영구자석 매입형 모터 및 이를 이용한 공기흡입장치 | |
US6232696B1 (en) | Vacuum generating apparatus with multiple rotors | |
KR101090104B1 (ko) | 커버 일체형 구조를 갖는 스테이터 | |
JP5220765B2 (ja) | Afpmコアレス型マルチ発電機及びモーター | |
WO2011093200A1 (ja) | インバータ一体型駆動モジュール | |
JP5641154B2 (ja) | 回転電機 | |
US20100156231A1 (en) | Slim type stator, slim type motor having the stator and direct drive apparatus for drum-washing machine | |
WO2020003341A1 (ja) | ロータ、電動機、送風機および空気調和装置 | |
JPWO2013054811A1 (ja) | 回転電機 | |
JPWO2008126408A1 (ja) | ドラム式洗濯機 | |
JP2015095997A (ja) | モータ | |
CN111886414B (zh) | 电动鼓风机、电动吸尘器及干手装置 | |
KR20210050844A (ko) | 모터 어셈블리 | |
JP4901844B2 (ja) | 整流子電動機及び送風機及び電気掃除機 | |
KR20180078386A (ko) | 방열 성능이 강화된 bldc 모터 | |
JP3763462B2 (ja) | 自己始動式同期電動機及びこれを用いた圧縮機 | |
KR101143328B1 (ko) | 커버 일체형 구조의 스테이터를 포함하는 드럼세탁기의 직결형 구동장치 | |
KR101010836B1 (ko) | 팬 구동용 모터 | |
JP7337249B2 (ja) | 送風機および空気調和装置 | |
KR20120049836A (ko) | 더블 로터 타입 모터 | |
JP2002136051A (ja) | 回転機及びそのロータ | |
TWI823138B (zh) | 電動馬達 | |
JP2002153039A (ja) | 永久磁石形モータおよび電気掃除機 | |
KR101666896B1 (ko) | 모터 및 이를 포함하는 가전장치 | |
KR101012251B1 (ko) | 영구자석 회전자 모터 |