JP2014042441A - スイッチドリラクタンスモータアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】製品構造の単純化による生産性向上及び軸受部のより安定した支持構造を具現し、製品作動の性能及びその信頼性を向上させるためのスイッチドリラクタンスモータアセンブリを提供する。
【解決手段】本発明によるスイッチドリラクタンスモータアセンブリは、モータの回転中心を成す回転軸１０と、回転軸１０上に回転可能に結合されるロータ部２０と、ロータ部２０の軸方向上部に結合され、ロータ部２０を支持する第１ストッパ４１と、ロータ部２０の軸方向下部に結合され、ロータ部２０を支持する第２ストッパ４２と、第１ストッパ４１の軸方向上部に結合される第１軸受部７１と、第２ストッパ４２の軸方向下部に結合される第２軸受部７２と、第１軸受部７１を支持し、第１ストッパ４１の上端に結合されるディフューザ部６０と、ディフューザ部６０に一体に形成され、第１軸受部７１及び第２軸受部７２を内部に収容するモータハウジング８０と、を含むものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチドリラクタンスモータアセンブリに関する。

通常、ＳＲモータと称するスイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ；Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ）は、固定子及び回転子が両方とも突極（ｓａｌｉｅｎｔ ｐｏｌｅ）である磁気構造を有したものであり、固定子に集中巻のコイルが巻回されており、回転子は、如何なる励磁装置（巻線または永久磁石）もなく、鉄心のみで構成されるため、コスト競争力において優れたモータである。

具体的に、スイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ；Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ）は、磁気抵抗（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）の変化によるリラクタンストルクを用いてロータを回転させるものであって、製造コストが低く、メンテナンスがほとんど必要なく、信頼性が高くて寿命がほぼ永久的であるという利点がある。スイッチドリラクタンスモータ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ）の構造は、ステータヨーク及び前記ステータヨークから突出形成される複数個のステータ突極を含む固定子であるステータ部と、ロータコア及び前記ステータ突極と対向するように前記ロータコアから突出形成される複数個のロータ突極を備え、前記ステータ部に回転可能に収容される回転子であるロータ部と、で構成される。

このようなスイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ；Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ）は、真空掃除機などの様々な分野において適用されている。しかし、真空掃除機モジュールに搭載してスイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ；Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ）を駆動する時に発生する振動または騒音が製品の作動性能を低下させる問題点があった。また、回転軸の上下部に結合する軸受部の結合力低下による両軸受部の同心を確保することが難しいため、モータの作動時に軸受部による振動及び騒音が生じ、これにより、モータを含む全体製品の寿命が短縮される問題点があった。

本発明は、上述の従来技術の問題点を解決するために導き出されたものであって、本発明の目的は、スイッチドリラクタンスモータを含む真空掃除機モジュールのディフューザとハウジングを一体に形成することで、製品構造の単純化による生産性向上及び軸受部のより安定した支持構造を具現し、製品作動の性能及びその信頼性を向上させるためのスイッチドリラクタンスモータアセンブリを提供することにある。

本発明の一実施例によるスイッチドリラクタンスモータアセンブリは、モータの回転中心を成す回転軸と、前記回転軸上に回転可能に結合されるロータ部と、前記ロータ部の軸方向上部に結合され、前記ロータ部を支持する第１ストッパと、前記ロータ部の軸方向下部に結合され、前記ロータ部を支持する第２ストッパと、前記第１ストッパの軸方向上部に結合される第１軸受部と、前記第２ストッパの軸方向下部に結合される第２軸受部と、前記第１軸受部を支持し、前記第１ストッパの上端に結合されるディフューザ部と、前記ディフューザ部に一体に形成され、前記第１軸受部及び前記第２軸受部を内部に収容するモータハウジングと、を含むものである。

本発明の一実施例によるスイッチドリラクタンスモータアセンブリにおいて、前記ロータ部は、環状のロータコアと、前記ロータコアから外側方向に突出する複数のロータポールと、を含むことができる。

本発明の一実施例によるスイッチドリラクタンスモータアセンブリにおいて、前記第１ストッパは、スイッチドリラクタンスモータの回転バランスを維持するためのバランス部材に形成されることができる。

本発明の一実施例によるスイッチドリラクタンスモータアセンブリにおいて、前記ロータ部を収容するステータヨークと、前記ロータポールに対応するように離隔して形成され、前記ステータヨークの内側方向に突出して形成されるステータ突極と、を備えるステータ部をさらに含むことができる。

本発明の一実施例によるスイッチドリラクタンスモータアセンブリにおいて、前記ディフューザ部の軸方向上部に結合され、前記回転軸に回転可能に結合されるインペラ部をさらに含むことができる。

本発明の一実施例によるスイッチドリラクタンスモータアセンブリにおいて、前記ディフューザ部は、前記モータハウジングに一体に結合される少なくとも一つ以上の連結部材を含むことができる。

本発明の一実施例によるスイッチドリラクタンスモータアセンブリにおいて、前記連結部材は、前記ディフューザ部の外周に沿って形成され、前記ディフューザ部の外周面から突出して前記モータハウジングに一体に結合されることができる。

本発明の一実施例によるスイッチドリラクタンスモータアセンブリにおいて、前記第２軸受部の軸方向下部に形成され、前記ロータ部に対応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の軸方向下部に配置され、前記センシングマグネットに対向するようにホールセンサが取り付けられたプリント回路基板をさらに含むことができる。

本発明によると、スイッチドリラクタンスモータアセンブリのディフューザ部をモータハウジングに一体に製作、形成することで、モータ製作の信頼性を向上させることができるだけでなく、その生産性を向上させる効果がある。

また、スイッチドリラクタンスモータアセンブリのディフューザ部をモータハウジングに一体に結合することで、ディフューザ部を固定するための別の部材が省略されると共に、モータ駆動による振動（ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）及びこれによる騒音を軽減させることができる効果がある。

また、スイッチドリラクタンスモータアセンブリのディフューザ部がモータハウジングに一体に結合されることで、ディフューザ部及び軸受部を組立てるための別のスクリュー（ｓｃｒｅｗ）を用いる結合工程を省略することができ、上部軸受及び下部軸受部の同心をより容易に確保できる効果がある。

また、軸受部の同心を容易に確保できることで、モータ駆動によって生じ得る軸受部の振動及び騒音を軽減させることができる効果がある。

また、軸受部の同心を確保することで軸受部の振動及び騒音の発生を低減させることにより、モータ駆動による製品の作動性能及び駆動信頼性を確保することができる効果がある。

また、スイッチドリラクタンスモータアセンブリのディフューザ部とモータハウジングを一体化することで、軸受部の固定及び支持構造の形成をより安定的に行うことができ、適用される製品自体が安定して動作することで、製品の故障及び作動エラーを予防し、製品の寿命を延長することができる効果がある。

本発明の一実施例によるスイッチドリラクタンスモータアセンブリの断面図である。 本発明の一実施例によるディフューザ部とモータハウジングの一体構造の部分斜視図である。 図２によるディフューザ部とモータハウジングの一体構造の切断斜視図である。 本発明によるロータ部及びステータ部の概略的な断面図である。

本発明の目的、特定の利点及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ相違する図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例によるスイッチドリラクタンスモータアセンブリの断面図であり、図２は、本発明の一実施例によるディフューザ部とモータハウジングの一体構造の部分斜視図であり、図３は、図２によるディフューザ部とモータハウジングの一体構造の切断斜視図であり、図４は、本発明によるロータ部及びステータ部の概略的な断面図である。

本発明の一実施例によるスイッチドリラクタンスモータアセンブリは、モータの回転中心を成す回転軸１０と、前記回転軸１０上に回転可能に結合されるロータ部２０と、前記ロータ部２０の軸方向上部に結合され、前記ロータ部２０を支持する第１ストッパ４１と、前記ロータ部２０の軸方向下部に結合され、前記ロータ部２０を支持する第２ストッパ４２と、前記第１ストッパ４１の軸方向上部に結合される第１軸受部７１と、前記第２ストッパ４２の軸方向下部に結合される第２軸受部７２と、前記第１軸受部７１を支持し、前記第１ストッパ４１の上端に結合されるディフューザ部６０と、前記ディフューザ部６０に一体に形成され、前記第１軸受部７１及び前記第２軸受部７２を内部に収容するモータハウジング８０と、を含むものである。

本発明は、ディフューザ部６０とモータハウジング８０の一体構造を具現することで、軸受部支持構造のための別の部品を省略し、上部軸受部及び下部軸受部の同心度の精度を向上させることができる。また、このような軸受部を組み立てる時に生じ得る組立公差による軸受部の同心部の歪みを防止し、スイッチドリラクタンスモータアセンブリの駆動信頼性及び作動性能をより向上させることができる。スイッチドリラクタンスモータアセンブリの各構成及びディフューザ部６０とモータハウジング８０の一体構造に関する詳細については後述する。

回転軸１０は、モータの回転中心を成し、軸方向に延長するように形成される。特に、本発明における軸方向は、回転軸１０が形成された方向を基準にするものであって、図１に図示された回転軸１０を中心に上部方向及び下部方向を特定する。モータの回転中心を成す回転軸１０に、後述するロータ部２０が結合される。

ロータ部２０は、環状のロータコア２１及び前記ロータコア２１から外側方向に突出する複数のロータポール２２を含んで形成されることができる。ロータコア２１は、中心部に中空孔が形成され、中空孔に回転軸１０が固定結合され、ロータ部２０の回転を外部に伝達する。ロータポール２２はロータコア２１の外周面に沿って外側に突出するように複数個が設けられ、後述するステータ突極３２に対応するように形成されることが好ましい。

第１ストッパ４１は、ロータ部２０の軸方向上部に結合され、前記ロータ部２０を支持する機能を果たす。第１ストッパ４１はロータ部２０を支持し、回転軸１０に結合されることで、ロータ部２０と共に回転する。第１ストッパ４１は、ロータ部２０を軸方向に支持するだけでなく、プラスチックなどの樹脂で製作されることでモータ回転時の回転バランスを調節することができるバランス部材に形成されることもできる。バランス部材として用いられる場合、モータの回転時に回転アンバランスが生じる位置を検知し、カッティング（ｃｕｔｔｉｎｇ）加工を施すことで、モータの回転バランスを取ることができる。バランス部材は、プラスチックなどを加工または射出して製造することでロータ部２０と共に一体に形成されることができる。

第２ストッパ４２は、ロータ部２０の軸方向下部に結合され、ロータ部２０を支持する機能を果たす。第２ストッパ４２は、前記の第１ストッパ４１と類似した構成を有し、その材質及び製造方法は、第１ストッパ４１で説明したとおりである。第２ストッパ４２もプラスチック材質で形成し、ロータ部２０の回転によるバランスを維持するためにバランス部材として用いられることができることは言うまでもない。図面には図示されていないが、第２ストッパ４２の軸方向下端面にもセンシング溝を形成し、第２ストッパ４２の下端面のセンシング溝に対応する位置にセンサ部を形成することで、ロータ部２０の回転位置を検出できるように設計変更することは、当業者にとって自明な事項であると言える。但し、本発明では、図１に図示されたように、センシングマグネット９１とプリント回路基板９２に取り付けられたホールセンサ９３を用いてロータ部２０の位置を検出することができる。ホールセンサ９３は、磁場の強度によって電圧が変化する素子であって、導体に流れる電流の方向に対して垂直に磁場が形成される場合、電流が流れる導体内で電流に対して垂直方向に電位差が生じる現象（ホール効果）を利用したものである。従って、センシングマグネット９１は、Ｎ極とＳ極が交差するように形成され、回転軸に設けられたロータ部２０の回転によって共に回転し、Ｎ極とＳ極の磁場を検知することでロータ部２０の位置をセンシングし、回転数を検出することができる。その他、センシングマグネット９１とホールセンサ９３を介するロータ部２０のセンシング方法の詳細は、通常のマグネットの磁界を検出するホールセンサを用いたセンシング方法と同一であるため、その詳細は省略する。

第１軸受部７１は、回転するロータ部２０を含む回転軸１０の軸方向の自重と回転軸１０にかかる荷重を支持しながらロータ部２０を回転させるための構成を有する。第１軸受部７１は、第１ストッパ４１の軸方向上部に結合され、後述するモータハウジングの内部に収容されるように形成される。特に、本発明では、第１軸受部７１が後述するディフューザ部６０とモータハウジング８０との一体構造により支持及び固定されることができ、第１軸受部７１の組み立てによって生じる組立公差による歪みを防止し、下部に配置された第２軸受部７２との組み立て同心度の精度を向上させることができる利点がある。

第２軸受部７２は、第２ストッパ４２の軸方向下部に結合される。第２軸受部７２も第１軸受部７１と共にモータハウジング８０の内部に位置するように結合される。具体的な機能及び作用に対する説明は、第１軸受部７１と重複するため省略する。上述したように、第１軸受部７１がディフューザ部６０とモータハウジング８０の一体構造から支持されることで、第２軸受部７２との同心度を容易に確保することができる。

ディフューザ部６０は、モータアセンブリの外側を包んでいるモータハウジング８０に一体に形成されることができる。ここで、ディフューザ部６０がモータハウジング８０と一体に形成されるということは、ディフューザ部６０が製造される時に、単一の金型によりモータハウジング８０と一体に形成されるか、別の部材によりモータハウジング８０に結合、支持されることを意味する。図２及び図３に図示されたように、モータハウジング８０と一体結合されるように、ディフューザ部６０の外周面に別の連結部材６３が形成されることができ、また、このような連結部材６３、モータハウジング８０、及びディフューザ部６０は、単一の金型により一体に形成されることができる。ディフューザ部６０がモータハウジング８０に一体に形成されることで、従来のディフューザ部６０を固定するための別の部材が不要となり、ディフューザ部６０とモータハウジング８０の一体構造により、第１軸受部７１を固定支持することも具現することができるという利点がある。従って、第１軸受部７１の歪みなどを防止することができ、第１軸受部７１をより安定して作動することができるという利点がある。

一方、ディフューザ部６０は、後述するインペラ部５０によって吸い込まれた空気がディフューザ部６０のディフューザ６１にて圧力が上昇し、そのように圧力が上昇した空気は上部をカバーするモータハウジング８０の内周面とディフューザ部６０の外周面との間に形成された空間を介して下側のリターンチャネル６２側に供給され、そのように供給された空気は、リターンチャネル６２によって中央部に案内され、モータ側から吹き出されることで、モータが冷却されると共に空気が排出される。

インペラ部５０は、前記ディフューザ部６０の軸方向上部に結合され、前記回転軸１０に結合される。インペラ部５０が回転軸１０に結合されることで、モータの回転時に共に回転して外部空気を吸い込む。特に、図１には、スイッチドリラクタンスモータアセンブリを含む真空掃除機のモジュールの一例が図示されている。ここで、インペラ部５０は、清掃機の作動時に外部から空気を流入するために回転する。

図４に図示されたように、ステータ部３０は、ステータヨーク３１及びステータ突極３２を含んで形成される。ステータヨーク３１は、ロータ部２０を収容するために中空孔が形成され、ステータヨーク３１の内側面に突出し、ロータ部２０のロータポール２２に対応するように、複数個のステータ突極３２が形成されることができる。ステータヨーク３１のステータ突極３２に電流が印加され、ステータ突極３２に対向するロータ部２０のロータポール２２を介して磁束経路（ｆｌｕｘ ｐａｔｈ）が形成されることでロータ部２０が回転する。

モータハウジング８０は、ロータ部２０、ストッパ、第１軸受部７１及び第２軸受部７２を包むように外側に離隔して形成される。モータハウジング８０は、ロータ部２０及びステータ部３０などを含むモータハウジング８０の内部に収容された部品を構造的に保護してその他の異物が外部から内部に流入されることを防止し、モータの作動信頼性を向上させることができる。

以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。

本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。

本発明は、スイッチドリラクタンスモータアセンブリに適用可能である。

１０ 回転軸
２０ ロータ部
２１ ロータコア
２２ ロータポール
３０ ステータ部
３１ ステータヨーク
３２ ステータ突極
４１ 第１ストッパ
４２ 第２ストッパ
５０ インペラ部
６０ ディフューザ部
６１ ディフューザ
６２ リターンチャネル
６３ 連結部材
７１ 第１軸受部
７２ 第２軸受部
８０ モータハウジング
９１ センシングマグネット
９２ プリント回路基板
９３ ホールセンサ

Claims (8)

1. モータの回転中心を成す回転軸と、
   前記回転軸上に回転可能に結合されるロータ部と、
   前記ロータ部の軸方向上部に結合され、前記ロータ部を支持する第１ストッパと、
   前記ロータ部の軸方向下部に結合され、前記ロータ部を支持する第２ストッパと、
   前記第１ストッパの軸方向上部に結合される第１軸受部と、
   前記第２ストッパの軸方向下部に結合される第２軸受部と、
   前記第１軸受部を支持し、前記第１ストッパの上端に結合されるディフューザ部と、
   前記ディフューザ部に一体に形成され、前記第１軸受部及び前記第２軸受部を内部に収容するモータハウジングと、
   を含むスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
2. 前記ロータ部は、環状のロータコアと、前記ロータコアから外側方向に突出する複数のロータポールと、を含む請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
3. 前記第１ストッパは、スイッチドリラクタンスモータの回転バランスを維持するためのバランス部材に形成される請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
4. 前記ロータ部を収容するステータヨークと、前記ロータポールに対応するように離隔して形成され、前記ステータヨークの内側方向に突出して形成されるステータ突極と、を備えるステータ部をさらに含む請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
5. 前記ディフューザ部の軸方向上部に結合され、前記回転軸に回転可能に結合されるインペラ部をさらに含む請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
6. 前記ディフューザ部は、前記モータハウジングに一体に結合される少なくとも一つ以上の連結部材を含む請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
7. 前記連結部材は、前記ディフューザ部の外周に沿って形成され、前記ディフューザ部の外周面から突出して前記モータハウジングに一体に結合される請求項６に記載のスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
8. 前記第２軸受部の軸方向下部に形成され、前記ロータ部に対応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の軸方向下部に配置され、前記センシングマグネットに対向するようにホールセンサが取り付けられたプリント回路基板と、
   をさらに含む請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。

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