JP2014105706A - スイッチドリラクタンスモータアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】ディフューザを通過する空気流動の流れを改善してモータの動作時に騒音を減少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】本発明の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なす回転軸１０と、回転軸１０上に回転可能に結合されるロータ部２１と、ロータ部２１の上部に設けられて回転軸１０の第１軸受部３０を支持するフロント部４０と、フロント部４０の軸方向上部に結合され、その外側に一体型のガイドベーンが多数設けられたディフューザ部６０と、ディフューザ部６０の軸方向上部に結合され、回転軸１０に結合されるインペラ部７０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に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適用されている。しかし、スイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ；Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ）の駆動時に、振動または騒音が生じる問題点があった。

特に、スイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ；Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ）を利用した真空掃除機の場合、高い吸入力が要求されるため、スイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ；Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ）から発生する気流音が非常に大きいという問題点があった。

前記スイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ；Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ）は、真空掃除機で吸入力を発生させるために、インペラ（Ｉｍｐｅｌｌｅｒ）と、このインペラから出た空気流動が効果的に流れるようにするディフューザ（Ｄｉｆｆｕｓｅｒ）と、を用いる。

ここで、前記ディフューザは、上端と下端とに分けられており、空気流動をガイドするガイドベーン（Ｇｕｉｄｅ Ｖａｎｅ）がディフューザ本体の外周面に垂直方向に設けられる。このような技術は周知の技術であって、これは、特許文献１〜３に詳細に記載されており、重複する説明は省略する。

前記ディフューザのガイドベーンが、ディフューザ本体を中心として上端と下端とに分けられた領域を介して個別に位置する。しかし、前記のようにディフューザの上端と下端にそれぞれ設けられた前記ガイドベーンが、空気流動が一定に流れるようにすることなく分散させるため、上端から出た空気流動が下端に移動して分散し、損失及び騒音を増大させるという問題点があった。

米国特許第４０１１６２４号明細書 米国特許第４９２０６０８号明細書 米国特許第６１２５４９８号明細書

本発明は、上述のような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、モータアセンブリのディフューザに設けられるガイドベーンを上下一体型に設計することにより、ディフューザを通過する空気流動の流れを改善してモータの動作時に騒音を減少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なす回転軸と、前記回転軸上に回転可能に結合されるロータ部と、前記ロータ部の上部に設けられて前記回転軸の第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され、その外側に一体型のガイドベーンが多数設けられたディフューザ部と、前記ディフューザ部の軸方向上部に結合され、前記回転軸に結合されるインペラ部と、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は、前記ロータ部の外側を包み、前記回転軸の第１軸受部及び第２軸受部を含む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されて前記ディフューザ部及び前記インペラ部を覆うカバー部材と、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、前記ガイドベーンは、前記インペラ部から吸い込まれた空気を前記モータの内部に案内するよう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、前記ガイドベーンは、その上部が前記インペラ部を包む形状に円周方向外側に突出して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、前記ガイドベーンは、その下部が上部に連結された状態で軸方向下部に傾斜するように突出して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、前記ガイドベーンは、その上部と下部を連結する連結部が曲面からなることができる。

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、前記ガイドベーンは、前記連結部の内側面から軸方向下部に延長する前記ガイドベーン内側面を曲面に形成し、吸い込まれる空気の流れを軸方向下部に誘導することができる。

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、前記ガイドベーンの上部に沿って流出した空気流動が連結部を介して軸方向下部に連続して流れ込むことができる。

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は、前記ディフューザ部は、前記回転軸の上部に結合される円板型のディフューザ本体と、前記ディフューザ本体の外周面上部に突出した上部ガイドベーンと、前記上部ガイドベーンの下部に一体に形成された下部ガイドベーンと、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、前記上部ガイドベーンの個数と下部ガイドベーンの個数は同一であることができる。

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、前記ディフューザ部は、前記上部ガイドベーンと下部ガイドベーンの軸方向に延長する連結部に配置された連結ガイドベーン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、前記連結ガイドベーンは、その外側面が前記上部ガイドベーンの外径に接して前記下部ガイドベーンに連結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、前記連結ガイドベーンの内側面と前記下部ガイドベーンが延長して連結される地点に曲面を与えて空気が連続して流れるように誘導することができる。

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、前記上部ガイドベーンに沿って流出した空気流動が前記連結ガイドベーンを介して前記下部ガイドベーンに連続して流れ込むことができる。

本発明によると、スイッチドリラクタンスモータのディフューザに設けられるガイドベーンを上下一体型に製作することにより、モータ駆動時に発生する騒音を軽減する効果がある。

また、スイッチドリラクタンスモータのディフューザを通過する空気の流れをスムーズにすることにより、モータ駆動時の騒音を軽減してモータの作動性能及び作動信頼性を向上する効果がある。

また、スイッチドリラクタンスモータのディフューザ設計を単純化することにより、ディフューザの組立性及びモータ組立の信頼性を向上する効果がある。

また、スイッチドリラクタンスモータのディフューザに設けられる上下ガイドベーンが接する地点を曲面に設計することにより、ディフューザ及びガイドベーンを通過する空気の流れをスムーズにしてモータ作動性能を向上する効果がある。

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スイッチドリラクタンスモータのディフューザの斜視図である。 本発明の一実施例によるディフューザの断面図である。 本発明の一実施例によるディフューザの空気流動の流れの状態図（写真）である。 本発明の一実施例によるガイドベーンの空気流動の流れの状態図（写真）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。本発明に用いられる「軸方向」は、図１の回転軸を基準として上部及び下部方向を示すものと定義する。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スイッチドリラクタンスモータのディフューザの斜視図であり、図３は、本発明の一実施例によるディフューザの断面図であり、図４は、本発明の一実施例によるディフューザの空気流動の流れの状態図であり、図５は、本発明の一実施例によるガイドベーンの空気流動の流れの状態図である。

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なす回転軸１０と、前記回転軸１０上に回転可能に結合されるロータ部２１と、前記ロータ部２１の上部に設けられて前記回転軸１０の第１軸受部３０を支持するフロント部４０と、前記フロント部４０の軸方向上部に結合され、その外側に一体型のガイドベーン５０が多数設けられたディフューザ部６０と、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７０と、を含む。

回転軸１０は、モータの回転中心をなし、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するものであり、図１に図示された回転軸１０を中心として上部及び下部の方向を特定する。モータの回転中心をなす回転軸１０に、前記ロータ部２１、ディフューザ部６０及びインペラ部７０が結合される。

図６に図示されたように、ロータ部２１は、環状のロータコア２１ａと、前記ロータコア２１ａから外側方向に突出する複数のロータポール２１ｂと、を含んでなることができる。ロータコア２１ａは、その中心部に中空孔が形成され、中空孔に回転軸１０が固定結合されてロータ部２１の回転を外部に伝達する。ロータポール２１ｂは、ロータコア２１ａの外側周面に沿って外側に突出するように複数個が形成され、後述するステータ突極２２ｂに対応するように形成されることが好ましい。

ステータ部２２は、ステータヨーク２２ａと、ステータ突極２２ｂと、を含んでなる。ステータヨーク２２ａには、ロータ部２１を収容するための中空孔が形成され、ステータヨーク２２ａの内側面に突出し、ロータ部２１のロータポール２１ｂに対応するようにステータ突極２２ｂが複数個形成されることができる。ステータヨーク２２ａのステータ突極２２ｂに電流が印加されてステータ突極２２ｂに対向するロータ部２１のロータポール２１ｂを介して磁束経路（ｆｌｕｘ ｐａｔｈ）が形成されることにより、ロータ部が回転する。

図１に図示されたように、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、前記第１軸受部３０の軸方向上部に形成され、前記第１軸受部３０を支持するフロント部４０と、前記フロント部４０の軸方向上部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７０と、をさらに含む。

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、前記ロータ部２１の外側を包み、前記回転軸１０の第１軸受部３０及び第２軸受部８０を含むように形成されるハウジング９０と、前記ハウジング９０の軸方向上部に結合されて前記ディフューザ部６０及び前記インペラ部７０を覆うカバー部材１００と、をさらに含む。

フロント部４０は、上述したように、第１軸受部３０の軸方向上部に結合されて第１軸受部３０を支持するようにハウジング９０に結合される別途の部材として形成されることができる。

ディフューザ部６０は、フロント部４０の軸方向上部に結合される。ディフューザ部６０は、後述するインペラ部７０によって吸い込まれる空気を、ロータ部２１が結合された回転軸１０の両側方向に拡散するように流入空気の方向を転換する機能を果す。

インペラ部７０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７０は、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に図示されたものは、スイッチドリラクタンスモータアセンブリ１を含む真空掃除機を図示したものである。ここで、インペラ部７０は、掃除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７０は、外部の空気を流入するために内側に形成されたブレードが方向及び形態を有するように製作されることができる。インペラの具体的な構造は、通常の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。

ディフューザ部６０は、図２及び図３に図示されたように、前記インペラ部７０から出た空気の流れを前記ガイドベーン５０を介してガイドする。ここで、ディフューザ部６０は、前記ガイドベーン５０を介して空気の流動を一定に誘導することにより、真空掃除機の作動時に発生する空気流動による騒音を低減することができる。

ガイドベーン５０は、図２及び図３に図示されたように、ガイドベーン５０の上部が前記インペラ部７０を包む形状に円周方向に突出する。また、前記ガイドベーン５０は、その下部が上部に連結された状態で下向きに傾斜した方向に突出する。ここで、ガイドベーン５０は、前記ディフューザ部６０の外側をなす翼であって、上下部が一体をなすことにより、ディフューザ部６０を通過する空気の流れが一定になるように誘導する。

また、前記ガイドベーン５０は、その上部と下部を連結する連結部が曲面Ｒをなし、ガイドベーン５０の連結部外側面が上部の外径に接して下部に連結される。前記ガイドベーン５０は、その連結部の内側面と下部が接する地点に曲面Ｒを与えて空気の流れを誘導する。ここで、ガイドベーン５０の上部に沿って流出した空気流動が連結部を介して一定に下部に吸い込まれる。

これにより、前記のようにガイドベーン５０の連結部に形成された曲面Ｒを介して空気の流れがスムーズになるため騒音を低減することができる。即ち、前記ディフューザ部６０を通過する空気の流れが一定になり、タービュランス（Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ）が減少して、これによる騒音を減少させることができる。

本発明の他の実施例において、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なす回転軸１０と、前記回転軸１０上に回転可能に結合されるロータ部２１と、前記ロータ部２１の上部に設けられて前記回転軸１０の第１軸受部３０を支持するフロント部４０と、前記回転軸１０の上部に結合される円板型のディフューザ本体６１、前記ディフューザ本体６１の外周面上部に突出した上部ガイドベーン５２、及び前記上部ガイドベーン５２の下部に一体に形成された下部ガイドベーン５３からなるディフューザ部６０と、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７０と、を含む。

ディフューザ部６０は、前記ディフューザ本体６１、上部ガイドベーン５２及び下部ガイドベーン５３からなり、特に、前記上部ガイドベーン５２と下部ガイドベーン５３が一体型に設計されることにより、ディフューザ部６０を通過する空気の流動を上部から下部に自然に誘導することができる。

ガイドベーン５０は、図２及び図３に図示されたように、前記上部ガイドベーン５２の個数と下部ガイドベーン５３の個数が同一であり、ディフューザ部６０は、前記上部ガイドベーン５２と下部ガイドベーン５３の連結部に配置された連結ガイドベーン５４をさらに含む。ここで、前記上部ガイドベーン５２に沿って下部に進む空気の流れが前記連結ガイドベーン５４を通過して前記下部ガイドベーン５３に沿って下部に流出する。

また、前記連結ガイドベーン５４は、その外側面が前記上部ガイドベーン５２の外径に接して前記下部ガイドベーン５３に連結され、前記連結ガイドベーン５４の内側面と前記下部ガイドベーン５３が接する地点に曲面Ｒを与えて空気の流れを誘導する。即ち、前記連結ガイドベーン５４に形成された曲面Ｒを介して空気の流れがスムーズになり、これにより、前記ディフューザ部６０を通過する空気の流れが一定になることで騒音を減少することができる。

従って、図４に図示されたことのように、前記ディフューザ部６０の上部から下部に流れ込む空気の流動が一定でかつ安定した流れを維持することにより騒音が減少する。

従って、図５に図示されたことのように、ガイドベーン５０を構成する前記上部ガイドベーン５２に沿って流出した空気流動が前記連結ガイドベーン５４を介して一定に前記下部ガイドベーン５３に流れ込む。即ち、多数のガイドベーン５０が設けられた前記ディフューザ部６０を通過する空気の流れを改善することにより、真空掃除機の作動時に駆動されるモータの騒音を減少させ、スイッチドリラクタンスモータの性能向上を図ることができる。

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
２１ ロータ部
２１ａ ロータコア
２１ｂ ロータポール
２２ ステータ部
２２ａ ステータヨーク
２２ｂ ステータ突極
３０ 第１軸受部
４０ フロント部
５０ ガイドベーン
５２ 上部ガイドベーン
５３ 下部ガイドベーン
５４ 連結ガイドベーン
６０ ディフューザ部
６１ ディフューザ本体
７０ インペラ部
８０ 第２軸受部
９０ ハウジング
１００ カバー部材
Ｒ 曲面

Claims (14)

1. モータの回転中心をなす回転軸と、
   前記回転軸上に回転可能に結合されるロータ部と、
   前記ロータ部の上部に設けられて前記回転軸の第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され、その外側に一体型のガイドベーンが多数設けられたディフューザ部と、
   前記ディフューザ部の軸方向上部に結合され、前記回転軸に結合されるインペラ部と、を含む、スイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
2. 前記ロータ部の外側を包み、前記回転軸の第１軸受部及び前記ロータ部の下部に形成された第２軸受部を含む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されて前記ディフューザ部及び前記インペラ部を覆うカバー部材と、をさらに含む、請求請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. 前記ガイドベーンは、前記インペラ部から吸い込まれた空気を前記モータの内部に案内するように形成される、請求請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. 前記ガイドベーンは、その上部が前記インペラ部を包む形状に円周方向外側に突出して形成される、請求請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. 前記ガイドベーンは、その下部が上部に連結された状態で軸方向下部に傾斜するように突出して形成される、請求請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. 前記ガイドベーンは、その上部と下部を連結する連結部が曲面からなる、請求請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. 前記ガイドベーンは、前記連結部の内側面から軸方向下部に延長する前記ガイドベーン内側面を曲面に形成し、吸い込まれる空気の流れを軸方向下部に誘導する、請求請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. 前記ガイドベーンの上部に沿って流出した空気流動が連結部を介して軸方向下部に連続して流れ込む、請求請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. 前記ディフューザ部は、前記回転軸の上部に結合される円板型のディフューザ本体と、
   前記ディフューザ本体の外周面上部に突出した上部ガイドベーンと、
   前記上部ガイドベーンの下部に一体に形成された下部ガイドベーンと、を含む、請求請１に記載のスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
10. 前記上部ガイドベーンの個数と下部ガイドベーンの個数は同一である、請求請９に記載のスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
11. 前記ディフューザ部は、前記上部ガイドベーンと下部ガイドベーンの軸方向に延長する連結部に配置された連結ガイドベーンをさらに含む、請求請９に記載のスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
12. 前記連結ガイドベーンは、その外側面が前記上部ガイドベーンの外径に接して前記下部ガイドベーンに連結される、請求請１１に記載のスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
13. 前記連結ガイドベーンの内側面と前記下部ガイドベーンが延長して連結される地点に曲面を与えて空気が連続して流れるように誘導する、請求請１１に記載のスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。
14. 前記上部ガイドベーンに沿って流出した空気流動が前記連結ガイドベーンを介して前記下部ガイドベーンに連続して流れ込む、請求請９に記載のスイッチドリラクタンスモータアセンブリ。