JP5555759B2 - スイッチドリラクタンスモータアセンブリ - Google Patents

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。

一方、スイッチドリラクタンスモータの回転制御のためには、モータの回転子の機能を有するロータ部の位置をセンシングする必要がある。ロータ部の位置センシングを行う場合、ロータ部に対応する位置に位置検出のためのセンシング部を結合されることができる。このようなセンシング部の固定精度が低下したり、組立時に位置の誤差が生じる場合には、ロータ部のセンシング制御の誤り及びモータ駆動の信頼性が低下する問題点があった。また、モータの構造的な限界により、別の締結部材を追加することが難しいという問題点と共に、別の部材を追加することで、モータアセンブリ製品の生産性が低下するという問題点があった。

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り、本発明の目的は、モータアセンブリの回転子であるロータ部の位置センシングのためのセンサマグネットの結合精度を向上させることで、モータ駆動制御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するロータ部と、前記ロータ部を備え、前記回転軸を包むように形成されるバランス部材と、前記バランス部材の軸方向の下端部に結合するセンサマグネットと、前記センサマグネットの軸方向下部に配置され、前記センサ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、前記バランス部材の軸方向下部に延長して一体に形成され、前記センサマグネットに結合するバランス突起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、前記バランス突起部は、回転軸を包み、外側周面に少なくとも一つ以上の締結突起が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、前記センサマグネットは、前記回転軸に結合する結合溝と、前記バランス突起部の締結突起に対応する締結溝と、を備えることができる。

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、前記バランス部材の軸方向上部に結合する第１軸受部と、前記第１軸受部を支持するフロント部と、前記フロント部の軸方向上部に結合するディフューザ部と、前記ディフューザ部の軸方向上部に結合し、前記回転軸に結合するインペラ部と、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、前記プリント回路基板の軸方向下部に結合し、前記回転軸を支持する第２軸受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、前記ロータ部の外側を包み、前記第１軸受部及び第２軸受部を備えるように形成されるハウジングと、前記ハウジングの軸方向上部に結合するカバー部材と、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、前記バランス部材及び前記バランス突起部は、プラスチック射出によって一体に形成されることができる。

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回転子を成すロータ部の位置センシングのためのセンサマグネットの結合精度を向上させることができる効果がある。

また、センサマグネットをロータ部と一体に形成するバランス部材と一体に形成されたバランス突起部に結合することで、ロータ部の回転センシングの精度を向上させることができる効果がある。

また、モータアセンブリのロータ部にバランス突起部を含むバランス部材を射出により一体に形成することで、バランス部材とロータ部の結合及び共に結合するセンサマグネットとロータ部の結合の安全性をさらに向上させることができる効果がある。

また、モータアセンブリのロータ部の位置センシングの精度を向上させることで、スイッチドリラクタンスモータアセンブリの作動性能をより向上させることができるだけでなく、駆動の信頼性も確保することができる効果がある。

また、バランス部材をロータ部と共にセンサマグネットの結合のためのバランス突起部と一体に形成することで、スイッチドリラクタンスモータアセンブリの生産性を向上させることができるだけでなく、スイッチドリラクタンスモータアセンブリの組立精度及び信頼性をより容易に確保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回転軸を含む組立体の分離斜視図である。 本発明の一実施例によるセンサマグネットの平面図である。 本発明の一実施例によるロータ部とステータ部の結合断面図である。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、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、たとえ異な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回転軸を含む組立体の分離斜視図であり、図３は、本発明の一実施例によるセンサマグネットの平面図であり、図４は、本発明の一実施例によるロータ部とステータ部の結合断面図である。

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１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するロータ部２０と、前記ロータ部２０を備え、前記回転軸１０を包むように形成されるバランス部材４１と、前記バランス部材４１の軸方向の下端部に結合するセンサマグネット５１と、前記センサマグネット５１の軸方向下部に配置され、前記センサマグネット５１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５３と、を含むものである。

回転軸１０は、モータの回転中心を成し、軸方向に延長して形成される。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とし、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。

図１及び図４に図示されたように、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の外側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。

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を収容するよう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。

バランス部材４１は、ロータ部２０を含み、回転軸１０を包むように形成されることができる。バランス部材４１は、ロータ部２０の環状のロータコア２１の内部を満たすことができるように、射出成形により一体に成形、製作されることができる。図２に図示されたように、バランス部材４１が射出成形などの方法で、ロータ部２０に一体に形成されることで、外側にロータポール２２が露出されるように形成される。バランシング方法としては、モータの回転時にバランスを維持させるためにバランス部材４１の一部をカッティング（ｃｕｔｔｉｎｇ）する方式または別のウェート部材をバランス部材４１に結合させる方法が挙げられ、その他にもモータの回転バランスのための様々な方法が当業者によって選択、適用されることができることは言うまでもない。また、バランス部材４１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が、後述するセンサマグネット５１の結合及び固定のためのバランス部材４１に延長して形成されたバランス突起部４２をさらに備えることができる。

センサマグネット５１は、バランス部材４１の軸方向の下端部に結合することができる。バランス部材４１に結合することで、その結合構造に対する設計の自由度を増加させることができる。バランス部材４１がプラスチックを用いた射出成形で形成されることで、結合のための様々な構造を容易に採択することがある。図２に図示されたように、バランス部材４１に一体に形成されるバランス突起部４２をセンサマグネット５１に結合することができる。バランス突起部４２は、外側周面に少なくとも一つ以上の締結突起４２ａを形成し、センサマグネット５１は、締結突起４２ａに対応する結合溝５１ａ（締結溝５１ｂ）を形成することで（図３参照）、センサマグネット５１の固定力を強化し、ロータ部２０に対応するセンサマグネット５１の位置精度をより向上させることができる。バランス突起部４２は、バランス部材４１の射出成形等の過程中に共に形成されるため、別の部材を結合する必要がなく、その結合力を向上させるための様々な結合構造を容易に採択することがある。本発明では、バランス突起部４２の外側周面に二つの締結突起４２ａが対称になるように形成される実施例を図示しているが、その他にも様々な締結突起４２ａの形状に、センサマグネット５１との結合力及びその固定力を向上させることができることは、当業者にとって自明な事項である。

本発明において、ロータ部２０の位置センシングによると、センサマグネット５１とプリント回路基板５３に取り付けられたホールセンサ５２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５２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、図３に図示されたように、センサマグネット５１は、Ｎ極とＳ極が交差するように形成され、回転軸１０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、センサマグネット５１とホールセンサ５２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。

また、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１は、前記バランス部材４１の軸方向上部に結合する第１軸受部６１と、前記第１軸受部６１を支持するフロント部６３と、前記フロント部６３の軸方向上部に結合するディフューザ部７０と、前記ディフューザ部７０の軸方向上部に結合し、前記回転軸１０に結合するインペラ部８０と、をさらに含むことができる（図１参照）。

第１軸受部６１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６１は、バランス部材４１の軸方向上部に結合し、後述するモータハウジング内部に収容されるように形成されることができる。

フロント部６３は、第１軸受部６１軸方向上部に結合し、第１軸受部６１を支持するように、ハウジング９２に結合する別の部材に形成されることができる。フロント部６３は、図１に図示されたように、中央部分に第１軸受部６１に結合し、第１軸受部６１を支持することができる。しかし、フロント部６３の形状は、これに限定されず、第１軸受部６１を支持することができる様々な構造が当業者によって選択、適用されることができることは言うまでもない。

ディフューザ部７０は、後述するインペラ部８０によって吸い込まれた空気が、ディフューザ部７０のディフューザ７１にて圧力が上昇し、そのように圧力が上昇した空気は、上部をカバーするハウジング９２の内周面とディフューザ部７０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７２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７２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８０は、前記ディフューザ部７０の軸方向上部に結合し、前記回転軸１０に結合する。インペラ部８０が回転軸１０に結合することで、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１を含む真空掃除機が図示されている。ここで、インペラ部８０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。インペラ部８０は、外部空気を流入するために内側に形成されたブレードの方向及び形状を有するように製作されることができる。インペラ部８０の具体的な構造は、一般的な従来技術によって当業者が容易に設計適用することができるものであるため、詳細な図示を省略する。

第２軸受部６２は、プリント回路基板の軸方向下部に結合する。第２軸受部６２も第１軸受部６１と共にハウジング９２の内部に位置するように結合する。具体的な機能及び作用に対する説明は第１軸受部６１に対する説明と重複するため省略する。

また、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１は、ロータ部２０の外側を包み、第１軸受部６１及び第２軸受部６２を備えるハウジング９２と、前記ハウジングの軸方向上部に結合するカバー部材９１と、をさらに含むことができる。

ハウジング９２は、ロータ部２０、バランス部材４１、第１軸受部６１及び第２軸受部６２を包むように、ロータ部２０、バランス部材４１、第１軸受部６１及び第２軸受部６２から離隔して形成される。ハウジング９２は、ロータ部２０及びステータ部３０などを含むハウジング９２の内部に収容された部品を構造的に保護し、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。

カバー部材９１は、図１に図示されたように、ハウジング９２軸方向上部に結合する。インペラ部８０に結合するカバー部材９１の組立高さは、重要な要素である。カバー部材９１は、ハウジング９２の上部を覆う機能と共に、自分がインペラ部８０の上部に結合する高さを調節することで、モータの効率性を向上させることができる。このために、ハウジング９２の外側端には、カバー部材９１に結合することができる段差部（不図示）を形成し、カバー部材９１とハウジング９２との結合時に結合高さの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、本発明はこれに制限されず、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。

１ スイッチドリラクタンスモータアセンブリ
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 バランス部材
４２ バランス突起部
４２ａ 締結突起
５１ センサマグネット
５１ａ 結合溝
５１ｂ 締結溝
５２ ホールセンサ
５３ プリント回路基板
６１ 第１軸受部
６２ 第２軸受部
６３ フロント部
７０ ディフューザ部
７１ ディフューザ
７２ リターンチャネル
８０ インペラ部
９１ カバー部材
９２ ハウジング

Claims (10)

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するロータ部と、
   前記ロータ部を備え、前記回転軸を包むように形成されるバランス部材と、
   前記バランス部材の軸方向の下端部に結合するセンサマグネットと、
   前記センサマグネットの軸方向下部に配置され、前記センサ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、
   を含み、
   前記ロータ部は、前記回転軸が固定結合される中空孔が中心部に形成されるロータコアと、前記ロータコアの外側周面に沿って外側に突出形成された複数のロータポールと、を含み、
   前記バランス部材は、プラスチック射出成形を通じて前記ロータコアを内部に収容し、外側に前記ロータポールが露出されるように前記ロータ部に一体で形成され、モータの回転時、 前記ロータ部のバランスを合わせ、必要時その一部をカッティングし、上記ロータ部のバランスを合わせるスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
2. 前記バランス部材の軸方向下部に延長して一体に形成され、前記センサマグネットに結合するバランス突起部をさらに含む、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。
3. 前記バランス突起部は回転軸を包み、外側周面に少なくとも一つ以上の締結突起が形成される、請求項２に記載のスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
4. 前記センサマグネットは、
   前記バランス突起部に結合する結合溝と、
   前記バランス突起部の締結突起に対応する締結溝と、
   を備える、請求項３に記載のスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
5. 前記バランス部材の軸方向上部に結合する第１軸受部と、
   前記第１軸受部を支持するフロント部と、
   前記フロント部の軸方向上部に結合するディフューザ部と、
   前記ディフューザ部の軸方向上部に結合し、前記回転軸に結合するインペラ部と、
   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。
6. 前記プリント回路基板の軸方向下部に結合し、前記回転軸を支持する第２軸受部をさらに含む、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。
7. 前記ロータ部の外側を包み、第１軸受部及び第２軸受部を備えるように形成されるハウジングと、
   前記ハウジングの軸方向上部に結合するカバー部材と、
   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。
8. 前記ロータコアは、環状で形成される請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
9. 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８に記載のスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
10. 前記バランス部材及び前記バランス突起部は、プラスチック射出によって一体に形成される請求項２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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