KR100438292B1 - 청소기 모터 방열구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 청소기 모터 방열구조에 관한 것으로, 이는 공지된 청소기용 유니버설 모터의 구성요소 중 전기자 코일 및 공기모음판 전면(前面)에 위치된 베어링 써포터에 일정직경의 냉각구멍 및 상기 냉각구멍으로 유입된 공기가 상기 전기자 코일로 유동이 원활하도록 상기 냉각구멍 일단에 일정각도 절곡된 공기유동 가이드부를 형성하므로서, 디퓨져(Diffuser)의 가이드 베인(Guide vane)을 따라 유동된 공기를 이용해 모터의 수명 신뢰성 및 수명에 많은 영향을 주는 전기자 코일(Armature coil)의 온도를 효과적으로 냉각시킴에 따른 모터의 수명을 연장시킴과 동시에, 상기 모터의 절연등급을 저하시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Description

청소기 모터 방열구조{Construction for radiation of motor vacuum cleaner}

본 발명은 청소기 모터 방열구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 모터의 구성요소 중 베어링 써포터에 냉각구멍을 형성하므로서, 디퓨져(Diffuser)의 가이드 베인(Guide vane)을 따라 유동된 공기를 이용해 모터의 수명 신뢰성 및 수명에 많은 영향을 주는 전기자 코일(Armature coil)의 온도를 효과적으로 냉각시킴에 따른 모터의 수명을 연장시킴과 동시에, 상기 모터의 절연등급을 저하시킬 수 있도록 한 청소기 모터 방열구조에 관한 것이다.

일반적으로 진공청소기에 사용되는 모터는, 교류전원 및 직류전원을 모두 사용할 수 있는 단상 직권 전동기(Single Series-wound Motor)인 유니버설모터(Universal motor)이며, 상기 유니버설 모터는, 도 1 에 도시한 바와 같이, 계자 코아(Stator core)(6) 및 계자 코일(Stator coil)(7)로 형성된 고정자(Stator)(5)와, 전기자 코아(Armature core)(9) 및 전기자 코일(Armature coil)(10)로 형성된 회전자(8)(Armature)와, 정류자(17), 그리고 브러쉬(Brush)(11)로 구성되어 있고, 상기 모터는 단상(교류)전원에 의해 구동되며, 상기 단상전원에 직렬로 계자 코일(7)과 브러쉬(11), 정류자(17)를 통해 전기자 코일(10)로 결선되어 있다.

상기와 같이 구성된 유니버설 모터의 회전을 설명하면, 도 2 내지 도 3 에 있어서, 계자 코일(7)에 의한 계자 자속과 전기자 코일(10)의 전기자 전류에 의해 토크(Torque)가 발생하고, 상기 모터의 회전에 따라 브러쉬(11)가 정류자(17)면을 습동하면서 전기자 코일(10)에 흐르는 전류를 정류(Commutation)시켜 항상 동일방향의 토크와 회전수가 발생되게 된다. 이 때 상기 모터 축(13)에 연결된 팬(2)(3)은 모터의 회전력을 전달받아 상기 모터와 동일하게 회전하게 되고, 상기 팬(2)(3)의 회전을 통해 외부에서 유입된 공기는 임펠러(Impeller)(2)회전에 의한 강한 원심력에 의해 공기의 압력이 상승하게 되며, 상기와 같이 고압으로 상승된 공기는 도 4 에 도시된 디퓨져(Diffuser)(3)의 회전에 따른 원심력에 의해 한번 더 공기의 압력이 상승하게 된다. 이와 같이 압력이 상승된 공기는 디퓨져(3)의 가이드 베인(Guide vane)(4)의 곡면을 따라 모터 중심쪽으로 유동하여 모여지다가 공기모음판(14)의 형상에 따라 모터의 고정자(5)나 회전자(8)를 냉각한 다음 모터의 배기구(16)를 통해 외부로 방출되게 된다.

하지만, 상기 디퓨져(3)의 가이드 베인(4) 곡면을 따라 유동해온 공기가 상기 공기모음판(14)의 형상에 따라 모터의 고정자(5)나 회전자(8)를 냉각한다 하더라도, 모터의 회전축(13)을 중심으로 모터를 정면에서 보았을 때 도 5 에 도시한 바와 같이, 베어링 써포터(15)가 전기자 코일(10)을 거의 다 가리고 있기 때문에, 모터의 수명 신뢰성 및 수명에 많은 영향을 주는 전기자 코일(10)의 냉각효과가 크지 않게 된다.

특히, 유니버설 모터에서 실질적으로 발생하는 기계손을 제외한 전기손실(동손 및 철손)은 고정자(5)와 회전자(8)가 거의 유사한데, 이중 고정자(5)는 방열면적이 크면서 스테이터 코일 즉, 계자 코일(7)이 도 3 에 도시한 바와 같이, 수직방향으로 감겨 있고, 상기 계자 코일(7)의 상부가 에어 가이드(Air guide)에 접해 있기 때문에 공기의 냉각에 따른 고정자(5)의 온도상승문제가 크게 발생하지 않지만, 상기 회전자(8)는 고속으로 회전하기 때문에, 상기 고정자(5)와는 상대적으로 풍손이 존재하면서 철손 및 동손 또한 존재하고 있기 때문에, 상기 전기자 코일(10)의 온도가 지나치게 증가하게 되어 청소기 모터의 구성에 따른 커다란 장애가 있는 문제점이 있다.

또한, 베어링 써포터(15)가 상대적으로 온도가 낮은 공기와 접할 기회가 적어 전기자 코일(10)의 냉각특성이 나뻐지면서, 모터의 수명이 단축됨과 동시에, 상기 수명을 연장하기 위해 모터의 절연등급을 상향 조정하여 전기자 코일(10)의 재질을 다시 선정하여야 하는 등의 번거로운 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 디퓨져의 가이드 베인을 따라 유동된 공기를 이용해 모터의 수명 신뢰성 및 수명에 많은 영향을 주는 전기자 코일의 온도를 효과적으로 냉각시킴에 따른 모터의 수명이 연장되도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기와 같이 전기자 코일의 온도를 냉각시키므로서, 상기 모터의 절연등급이 저하되도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 공지된 청소기용 유니버설 모터의 구성요소 중 전기자 코일 및 공기모음판 전면(前面)에 위치된 베어링 써포터에 일정직경의 냉각구멍 및 상기 냉각구멍으로 유입된 공기가 상기 전기자 코일로 유동이 원활하도록 상기 냉각구멍 일단에 일정각도 절곡된 공기유동 가이드부를 형성한 본 발명의 청소기 모터 방열구조에 의해 해결될 수 있는 바, 이하 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.

도 1 은 종래 청소기 팬 및 모터의 단면을 나타낸 반단면도.

도 2 는 도 1 에 도시된 모터의 결선도.

도 3 은 종래 청소기 모터의 구성요소 중 고정자와 회전자의 전류흐름에 따른 모터의 회전상태도.

도 4 는 모터 축에 결합되는 팬부의 디퓨져 및 가이드 베인의 3차원 형상 및 유로를 나타낸 사시상태도.

도 5 는 베어링 써포터가 장착된 종래 모터의 정면도.

도 6 은 본 발명인 청소기 팬 및 모터가 상호 결합된 상태를 나타낸 단면도.

도 7 은 냉각구멍이 형성된 베어링 써포터가 장착된 모터의 정면도.

도 8a 는 사각형태의 냉각구멍이 형성된 베어링 써포터의 정면도 및 측면도.

도 8b 는 일정폭의 아치형태 냉각구멍이 형성된 각 베어링 써포터의 정면도 및 측면도.

도 9 는 본 발명의 다른 실시예도.

도 10 은 본 발명의 또 다른 실시예도.

도 11 은 본 발명인 청소기 모터방열구조에서 전기자 코일 및 회전자 전체를냉각시키는 과정의 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1. 하우징 2. 임펠러 3. 디퓨져 4. 가이드 베인

5. 고정자 6. 계자 코아 7. 계자 코일 8. 회전자

9. 전기자 코아 10. 전기자 코일 11. 브러쉬 12. 베어링

13. 축 14. 공기모음판 15. 베어링 써포터 16. 배기구

17. 정류자 20, 20a, 20b, 20c. 냉각구멍 21. 공기유동 가이드부

22. 베어링 써포터판

도 6 은 본 발명인 청소기 팬모터의 단면도를 나타낸 것이고, 도 7 은 냉각구멍이 형성된 베어링 써포터가 장착된 모터의 정면도를 나타낸 것이며, 도 8a 및 8b 는 일정형태의 냉각구멍이 형성된 각 베어링 써포터의 정면도 및 측면도를 나타낸 것이다.

본 발명인 청소기 모터 방열구조는, 계자 코아(Stator core)(6) 및 계자 코일(Stator coil)(7)로 형성된 고정자(Stator)(5)와, 전기자 코아(Armaturecore)(9) 및 전기자 코일(Armature coil)(10)로 형성된 회전자(Armature)(8)와, 정류자(17), 그리고 브러쉬(Brush)(11)로 구성되면서, 상기 전기자 코일(10) 전면(前面)에 장착된 공기모음판(14) 및 베어링 써포터(15)가 상호 분리 구성된 진공청소기 모터에 있어서;

상기 모터 전방에 위치 장착된 디퓨져(3)의 가이드 베인(4) 곡면을 따라 모터 중심부로 유동된 공기를 이용하여 상기 회전자(8)의 전기자 코일(10)을 냉각할 수 있도록 상기 베어링 써포터(15) 양면 일정위치에 냉각구멍(20)이 각각 형성되어 있으며, 상기 냉각구멍(20) 일단에 상기 냉각구멍(20)으로 유입된 공기가 상기 전기자 코일(10)로 유동이 원활하도록 하는 공기유동 가이드부(21)가 일정각도로 절곡 형성된 구성이다.

이하, 본 발명인 청소기 모터 방열구조에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명인 청소기 모터 방열구조는, 도 6 내지 도 7 에 도시한 바와 같이, 모터 전방(前房)에 위치 장착된 디퓨져(3)의 가이드 베인(4) 곡면을 따라 유동된 공기가 회전자(8)의 전기자 코일(10)을 냉각할 수 있도록 하기 위하여 공기모음판(14)과 상호 분리된 베어링 써포터(15) 양면 일정위치에 일정크기의 냉각구멍(20)을 각각 형성하고, 상기 냉각구멍(20) 일단에 팬부인 디퓨져(3)의 가이드 베인(4)으로부터 유동되어온 공기가 상기 전기자 코일(10)로 유동이 원활하도록 하기 위한 공기유동 가이드부(21)가 일정각도로 절곡 형성되어 있다.

이 때, 상기 베어링 써포터(15) 냉각구멍(20) 일단에 절곡 형성된 공기유동가이드부(21)는 도 8a, 도 8b 에 도시한 바와 같이, 상기 전기자 코일(10)쪽으로 향하도록 모터 안쪽으로 절곡 형성되어 있으면서, 상기 베어링 써포터(15) 면을 기준으로 0°∼ 70°정도 경사져 있다.

또한, 상기 베어링 써포터(15)의 양면에 일정크기로 형성된 냉각구멍(20)(20a)은, 도 8a 에 도시한 사각형태 또는 도 8b 에 도시한 일정폭의 아치형태로 형성되어 있다.

도 9 는 본 발명인 청소기 모터 방열구조의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 이는 공지된 모터의 구성요소 중 상호 분리된 베어링 써포터(bearing supporter)(15) 및 공기모음판(14)을 일체로 형성하여 일정형태의 베어링 써포터판(22)으로 구성하면서, 상기 베어링 써포터판(22) 좌우 양측에는 가이드 베인(4)을 통해 유동된 공기중 일부공기가 고정자(5)인 계자 코아(6) 및 계자 코일(7)을 냉각할 수 있도록 일정크기의 고정자 냉각구멍(20b)이 각각 형성되어 있고, 상기 베어링 써포터판(22) 타측 양쪽에는 상기 공기중 잔량의 공기가 전기자 코일(10)을 냉각할 수 있도록 일정크기의 전기자 코일 냉각구멍(20c)이 각각 형성된 구성이다.

여기서, 상기 고정자 냉각구멍(20b)은, 도 9 에 도시한 바와 같이, 일정폭의 아치형태로 형성되어 있고, 상기 전기자 코일 냉각구멍(20c)은, 도 9 에 도시한 바와 같이, 사각형태로 형성되어 있으며, 특히 상기 고정자 냉각구멍(20b)과 상기 전기자 코일 냉각구멍(20c)의 형태가 상호 반대로 형성하여 도 10 에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예를 구성할 수도 있다.

이하, 본 발명인 청소기 모터의 방열상태에 대하여 설명한다.

도 11 은 본 발명인 청소기 모터방열구조에서 전기자 코일 및 회전자 전체를 냉각시키는 과정의 상태도를 나타낸 것이다.

본 발명의 청소기 모터는, 도 6 에 도시한 청소기 팬 및 모터 중 교류전원이 회전자(8) 후방에 위치된 브러쉬(11)를 통해 회전자(8)의 전기자 코일(10)로 공급됨과 동시에, 고정자(5)의 계자 코일(7)로 공급되게 되면, 상기 전기자 코일(10)과 상기 계자 코일(7) 각각에 자력선이 발생하게 되고, 상기 자력선간의 흡입력 및 반발력에 의해 회전자(8)의 전기자 코아(9)가 회전하면서 축(13)과 함께 상기 회전자(8)가 회전하게 된다.

이렇게 회전자(8) 및 축(13)이 고속으로 회전하게 되면, 상기 모터 축(13)에 결합된 팬 부인 인펠러(2) 및 디퓨져(3)도 상기 모터의 회전력을 전달받아 고속으로 회전하게 되면서 흡입력이 발생하게 되어 외부의 공기가 상기 인펠러(2) 및 디퓨져(3)로 흡입되게 되는데, 이 때 상기 팬(2)(3) 부를 통해 흡입된 공기는 임펠러(2)의 강한 원심력에 의해 공기의 압력이 상승하게 되고, 상기 고압으로 상승된 공기는 디퓨져(3)의 원심력에 의해 한번 더 공기의 압력이 상승하게 된다.

상기와 같이, 팬(2)(3) 부에서 압력이 상승된 공기는, 디퓨져(3)의 가이드 베인(4) 곡면을 따라 유동하여 상기 디퓨져(3) 후방에 위치된 베어링 써포터(15)로 유동되게 되면서 일부 공기는 베어링 써포터(15)를 거쳐 상기 써포터(15) 후방에위치된 공기모음판(14)의 형상에 의해 고정자(5)로 유동되어 상기 고정자(5)를 냉각시키고, 또 다른 일부의 공기는 도 11 에 도시한 바와 같이, 상기 베어링 써포터(15)에 형성된 냉각구멍(20)을 통해 전기자 코일(10)로 유입되게 되는데, 이 때 베어링 써포터(15)에 형성된 냉각구멍(20) 일단에는 일정각도로 경사져 절곡 형성된 공기유동 가이드부(21)의 유로를 통해 직접적으로 전기자 코일(10)로 공기가 유입되게 되어 상기 전기자 코일(10)에서 발생된 열을 냉각하면서 회전자(8) 전체를 냉각하게 되며, 상기 고정자(5)와 회전자(8)를 냉각한 공기는 모터 후방에 위치된 공기배기구(16)를 통해 외부로 방출된다.

이상과 같이, 본 발명의 청소기 모터 방열구조는, 모터 축(13)에 삽착되는 베어링을 지지하는 베어링 써포터(15)에 일정크기의 냉각구멍(20)이 형성되고, 상기 냉각구멍(20) 일단에 상기 냉각구멍(20)으로 유입된 공기가 상기 전기자 코일(10)로 유동이 원활하도록 하는 공기유동 가이드부(21)가 일정각도로 절곡 형성되어 있어, 팬 부인 디퓨져(3)의 가이드 베인(4)을 따라 유동된 공기를 이용해 모터의 수명 신뢰성 및 수명에 많은 영향을 주는 전기자 코일(10)의 온도를 효과적으로 냉각시키므로서, 모터의 수명이 연장시킬 수 있도록 한 탁월한 발명인 것이다.

본 발명인 청소기 모터 방열구조는, 공지된 청소기용 유니버설 모터의 구성요소 중 전기자 코일 및 공기모음판 전면(前面)에 위치된 베어링 써포터에 일정직경의 냉각구멍 및 상기 냉각구멍으로 유입된 공기가 상기 전기자 코일로 유동이 원활하도록 상기 냉각구멍 일단에 일정각도 절곡된 공기유동 가이드부를 형성하므로서, 디퓨져의 가이드 베인을 따라 유동된 공기를 이용해 모터의 수명 신뢰성 및 수명에 많은 영향을 주는 전기자 코일의 온도를 효과적으로 냉각시킴에 따른 모터의 수명을 연장시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.

또한, 상기와 같이 본 발명에 의해 전기자 코일의 온도를 냉각시키므로서, 상기 모터의 절연등급을 저하시킬 수 있는 탁월한 효과도 있다.

Claims (9)

1. 계자 코아(Stator core) 및 계자 코일(Stator coil)로 형성된 고정자(Stator)와, 전기자 코아(Armature core) 및 전기자 코일(Armature coil)로 형성된 회전자(Armature)와, 정류자, 그리고 브러쉬(Brush)로 구성되면서, 상기 전기자 코일 전면(前面)에 장착된 공기모음판 및 베어링 써포터가 상호 분리 구성된 진공청소기 모터에 있어서;

   상기 모터 전방에 위치 장착된 디퓨져의 가이드 베인 곡면을 따라 모터 중심부로 유동된 공기를 이용하여 상기 회전자의 전기자 코일을 냉각할 수 있도록 상기 베어링 써포터 양면 일정위치에 냉각구멍이 각각 형성되고,상기 냉각구멍으로 유입된 공기가 상기 전기자 코일로 유동이 원활하도록 전기자 코일쪽으로 가이드하기 위해 상기 냉각구멍 일단에 일정각도로 경사지게 모터 방향으로 절곡된 공기유동 가이드부가 형성된 것을 특징으로 하는 청소기 모터 방열구조.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 공기유동 가이드부는, 상기 베어링 써포터 면을 기준으로 0°∼ 70°정도 경사져 있는 것을 특징으로 하는 청소기 모터 방열구조.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링 써포터의 냉각구멍은, 사각형태로 형성된 것을 특징으로 하는 청소기 모터 방열구조.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링 써포터의 냉각구멍은, 일정폭의 아치형태로 형성된 것을 특징으로 하는 청소기 모터 방열구조.
6. 제 1 항에 있어서, 상호 분리된 베어링 써포터(bearing supporter) 및 공기모음판이 일체로 형성되어 일정형태의 판 상인 베어링 써포터판을 형성하면서, 상기 베어링 써포터판 일측 양쪽에는 가이드 베인을 통해 유동된 공기중 일부공기가 고정자인 계자 코아 및 계자 코일을 냉각할 수 있도록 일정크기의 고정자 냉각구멍이 각각 형성되어 있고, 상기 베어링 써포터판 타측 양쪽에는 상기 공기중 잔량의 공기가 전기자 코일을 냉각할 수 있도록 일정크기의 전기자 코일 냉각구멍이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 청소기 모터 방열구조.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 베어링 써포터판에 형성된 고정자 냉각구멍은, 일정폭의 아치형태로 형성된 것을 특징으로 하는 청소기 모터 방열구조.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 베어링 써포터판에 형성된 전기자 코일 냉각구멍은, 사각형태로 형성된 것을 특징으로 하는 청소기 모터 방열구조.
9. 제 6항에 있어서, 상기 베어링 써포터판에 각각 형성된 고정자 냉각구멍 형태와 전기자 코일 냉각구멍 형태가 서로 반대형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 청소기 모터 방열구조.