KR100533269B1 - 모터 - Google Patents

Abstract

공통 전력 공급원(6)에 의해 회전하는 두 개 이상의 회전자(回轉子)(rotor)(20,30)를 포함하는 모터(motor)에서 각각의 회전자(20,30)는 복수 개의 극(極)(poles)(22,32)을 가지고 있고, 복수 개의 극(18,28)을 갖는 고정자(固定子)(stator)(16,26)와 결합되어 있으며, 공통 전력 공급(6)이 인가될 때, 상기 회전자의 회전 속도가 서로 다르도록, 회전자 극(22,32) 및 고정자 극(18,28)의 구성 배열이 각각의 회전자(20,30)에 대해 서로 다르다.

Description

모터 {A MOTOR}

본 발명은 모터에 관한 것이다.

모터 중에서도, 특별히 가정용 전기기구에 사용되는 모터는 계속적으로 수년간 많은 발전을 거듭해왔다. 그러나, 유니버설 모터(universal motors)에 대해서는 더 이상 발전할 수 없을 것이라고 믿는 경향이 일반적인 추세였다. 그러므로, 본 발명은 다양한 종류의 가정용 전기기구에 전력을 적절히 공급할 수 있는 모터를 제공하는 것이며, 또한 일반적으로 알려진 만능 모터의 제조 가능성을 능가하는 개념을 가진 모터를 제공하는 것이다.

공기가 청소기 내로 흡입되는 방식으로 작동되는 진공 청소기(vacuum cleaner)와 같은 가정용 전기기구는 석션(suction)을 형성하는 팬을 구동시키기 위하여 거의 대부분 일반적으로 유니버설 모터(universal motor)를 포함하고 있다. 직립형(upright) 진공 청소기에서는, 브러시 바(brush bar)가 상기 청소기 헤드에 위치한 더러운 공기의 입구(inlet)에 회전 가능하게 장착되어 있다. 상기 브러시 바는 상기 모터와 그 자신의 사이에서 연장되어 있는 드라이브 벨트(drive belt)에 의해 회전 가능하다. 이러한 배열 구조에는 많은 단점들이 있는데, 그들 중에 적어도 하나는 드라이브 벨트 그 자체가 손상되기 쉽다는 점이다. 다른 단점들로는, 많은 경우에 종종 상기 드라이브 벨트가 상기 브러시 바의 겉표면의 일 부분과 맞물리게 되고 이로써 브러시 솔(bristles)이 상기 영역에 위치할 수 없다는 것이다. 그러나, 플로우(floor)를 청소하는 중에 진공 청소기가 동작을 멈추었으나 상기 모터가 계속 구동될 때, 상기 브러시 바를 청소할 카페트 면에 대해 회전하지 못하도록 하는 방식은 장점이 될 수 있다.

원통형(cylinder) 청소기에서, 상기 더러운 공기의 입구는 호스의 종단부에 위치하므로 주 진공 모터에 대해 드라이브 벨트는 비실용적이며, 이차 유니버설 모터로 상기 브러시 바를 직접 구동하는 것은 실제적인 어려운 점을 가지고 있다. 공기압으로 구동력이 공급되는 터보(turbo) 브러시가 소개되어 왔지만, 이들은 일반적으로 비효율적이고, 청소기 헤드가 먼지와 오염물을 제거하는데 사용되는 전력 와트를 감소시킨다.

도 1은 일차 및 이차 모터(primary and secondary motor)의 구조를 도시한 개략도이다.

도 2a 내지 2d는 도 1의 이차 모터를 포함한 브러시 바를 도시한 단면도 및 횡단면도이다.

도 3a 내지 3d는 도 1의 이차 모터를 포함한 이차 브러시 바를 도시한 단면도 및 횡단면도이다.

도 4a 내지 4g는 본 발명에 따른 다양한 형태로 선택 가능한 모터를 개략적으로 도시한 횡단면도이다.

도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 선택 가능한 모터를 개략적으로 도시한 횡단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 모터를 개략적으로 도시한 횡단면도이다.

도 7는 본 발명에 따른 모터를 더 도시한 횡단면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 모터를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 9는 모터와 발전기가 결속되어 있는 배열을 보여주는 도면이다.

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그러므로, 본 발명의 목적은 구동 브러시 바를 갖추고 있을 뿐만 아니라 상기 기술된 문제점들을 제거할 수 있는 진공 청소기용 모터를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 모터는 이하 기술되는 청구범위의 청구항 제1항의 구조를 가지고 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 다양한 구조는 이하 종속항에 기술되어 있다.

적어도 두 개 이상의 회전자(回轉子)를 갖춘 상기 모터는 진공 청소기와 같은 가정용 전기기구의 두 분리된 구조를 다른 속도로 구동시킬 수 있는 작고 경제적이인 방식을 제공한다. 공통 고정자 및 같은 권선을 사용하거나 공통된 동력 공급원을 사용하여 2개의 분리된 회전자를 구동하는 것은 작고 가벼운 제품을 선호하고 있는 소비자들의 요구를 만족시킬 수 있는 장점이 될 수 있다.

본 발명의 다른 특징 및 실시예는 이하 첨부된 도면을 참조하여 더 상세히 설명된다.

도 1은 일차 4/2 2상 SR 모터(primary 4/2 two-phase Switched Reluctance Motor)(2), 이차 24/16 2상 SR 모터(secondary 24/16 two-phase switched reluctance motor)(4) 및 상기 일차 모터(2)에 연결된 전원 회로를 도시하고 있다. 다른 형태의 SR 모터(즉, 1상, 3상, 4상 등)도 필요하다면 상기 모터 중 어느 것에도 사용될 수 있다. 비록 도시된 구조가 구현하고자 하는 유일한 실시예는 아니나, 진공 청소기의 팬(fan) 및 브러시 바(brush bar)를 구동하기에 특별히 적절하다고 판단되고 있다.

잘 알려진 SR 모터와 같이, 상기 일차 모터(2)는 네 개의 돌극(salient poles)(18a-18d)을 갖춘 고정자(固定子)(stator)(16)를 포함한다. 대향하는 극 18a 및 18b는 1상을 형성하는 동형상(同形狀)의 전기자 권선(電氣子捲線)(armature winding) +A 및 -A를 각각 지지한다. 대향하는 극 18c 및 18d도 2상을 나타내는 동형상의 전기자 권선 +B 및 -B를 각각 포함한다. 회전자(回轉子)(rotor)(20)는 고정자(16) 내의 축(21) 상에 회전 가능하게 장착되어 있고, 대향하는 극(22)을 포함한다. 회전자(20)는 축 방향으로 박층 형상의(laminated) 강철로 형성된다.

전력은 주 공급원(6)으로부터 브리지 정류기(bridge rectifier)(8)에 의해 정류되면서 상기 모터(2)로 공급된다. 브리지의 출력을 평활화(平滑化)(smoothing)하기 위한 커패시터(10)가 설치된다. 한 쌍의 전기자 권선(armature winding) A 및 B는 대칭적인 반 브리지(half bridge)(12,14)를 통하여 각각 전력 공급된다. 상기 반 브리지(12,14)의 각각은 2상(two phases) 중의 각각의 것과 관련된다. 그러므로, 반 브리지(12)는 권선 A에 전력을 공급하고, 반 브리지(14)는 권선 B에 전력을 공급한다.

계속하여, 고정자 위상의 각각으로 시간에 따라 변하는 회전자의 위치에 의존하며 또한 그 위치에 의해 결정되는 비율로 전류가 교대로 공급된다. 상기 대칭적인 반 브리지(12,14)의 타이밍은 상기 일차 및/또는 이차 모터의 회전자 위치를 참조하여 광센서(optical sensor) 또는 홀 효과(Hall effect) 센서 또는 다른 종류의 적절한 수단을 사용하여 결정될 수 있다.

상기 일차 자기저항 모터(2)는 또한 두 개의 부가적인 권선 쌍(C,D)을 포함한다. 그 중의 한 권선(C)은 돌극(salient poles)(18a, 18b)에 각각 형성되어 있다. 그 중의 다른 권선(D)은 돌극(18c, 18d)에 각각 형성되어 있다.

한편에 위치한 권선 A 및 C의 각각의 쌍 및 또 다른 한편에 위치한 권선 B 및 D의 각각의 쌍은 변압기(變壓器)(transformer)와 같이 작동된다. 권선 쌍 A 및 B에 의해 권선 쌍 C 및 D에 유도된 전류는 이차 자기저항 모터(4)에 공급된다. 진공 청소기의 브러시 바(brush bar) 내의 조립을 편리하게 하기 위하여, 이차 자기저항 모터(4)는 구조적으로 상기 일차 모터(2)의 역으로 형성된다. 즉, 회전자(30)는 고정 축(34) 상에 위치한 고정자(26)의 외부에 방사상으로 위치한다. 브러시 바(36)의 방사상 내부 표면은 회전자(30)의 방사상 외부 표면 상에 직접적으로 고정되고 스플라인(splines)(37)에 의해 고정된다.

도 1을 더 자세히 참조하면, 상기 고정자(26)는 열 여섯 개의 극(32)을 포함하고 있다. 회전자(30)는 스물 네 개의 방사상 내부 지향성 극(28)을 포함한다. 고정자(26) 상에 위치한 극(32)은 쌍으로 배열되고, 각각의 쌍은 권선으로 감싸여 있다. 권선들 그 자체도 원주 상에서 쌍을 이루고 있으며, 상기 고정자의 방사상 반대편에 위치한 권선의 유사한 쌍들과 차례로 쌍을 이룬다. 예를 들면, 극 32a 및 32b에는 권선 D가 위치하고, 원주상으로 인접한 극 32c 및 32d에는 이차 권선 D가 위치한다. 방사상으로 서로 대향하는 극들 32e 내지 32h도 유사한 형태로 배열된다. 극 32a 내지 32h 사이의 공간은 도면에 도시된대로 회전자 극(28)과 방사상으로 대응되게 한다. 그러나, 권선 D와 연결되어 있는 극들은 권선 C와 연결된 권선으로부터는 오프 셋이다. 그러므로 2상 구조가 형성된다.

이차 자기저항 모터(4)에 위치한 극의 갯수는 브러시 바(36)가 유연하게 회전하도록 한다.

일차 SR 모터(4)에 공급되는 전원은 일반적으로 단위 위상당 1.25 kHz 의 주파수(4/4 1상 SR 모터가 일차모터로 사용될 때 약 2.5 kHz의 변환 주파수와 상응한다.)로 변환된다. 이차 자기저항 모터도 같은 고주파수(또는 극의 갯수로부터 이차 권선을 단절시킴으로써 감소된 비)로 변환될 수 있다. 이러한 크기의 주파수의 결과로, 하이 레벨의 전류 빌드업(build-up)을 일차 모터의 전기자 권선에 제공할 필요는 없다(또한, 전압이 일차 모터 밖에서 전압 강하된다면, 중간 변압기에도). 이차 모터(4)의 전압이 강하되고 일차 모터(2)의 전압과 절연되기 때문에 전력은 이차 모터(2)로 안전하게 공급된다.

실제로, 전력 공급원은 안전하기 때문에, 전력은 상기 호스를 통해 원통형 진공 청소기의 석션 헤드로 상기 안전에 대한 댓가의 위험없이 공급될 수 있다.

전원 회로를 통해 상기 일차 모터(2)로 공급되는 전력으로 제1 회전자(22) 는 고정자(16) 내에서 회전하게 된다. 권선 A 및 B 내에서 흐르는 전류는 권선 C 및 D 내에 전류가 흐르도록 유도하고 차례로 제2 회전자(30)는 제2 고정자(26) 둘레를 회전하게 된다. 각각의 고정자(16,26) 및 회전자(22,30) 상에 있는 극의 갯수는 상대적인 회전의 속도를 결정하게 된다. 이 보기에서 제2 회전자(30)는 제1 회전자(22)의 속도의 1/12로 회전하게 된다.

권선 C 및 D로의 전기적인 연결을 단속하기 위하여 스위치(38)가 설치된다. 상기 스위치는 수동적으로 작동될 수도 있으며, 상기 모터가 설치된 장치의 조건에 맞추어 자동적으로 트리거링되게 할 수도 있다. 예를 들면, 상기 스위치(38)의 일부 상황 및 조건에서는 진공 청소기의 브러시 바의 동작을 멈추게 하는 것이 바람직할 수도 있다. 당업자가 쉽게 적용할 수 있는 것으로 단순한 전자 회로에 의해 상기 진공 청소기의 핸들이 직립위치에 놓일 때 스위치가 오픈되도록 스위치를 설치할 수도 있다. 또한, 예를 들면, 상기 브러시 바의 회전이 제어되고 안전한 방식으로 속도를 증가시킬 수 있도록 브러시 바의 시동 동안에 상기 스위치가 간헐적으로 작동되도록 설치될 수도 있다.

SR 모터를 이차 모터(4)로 사용함으로써, 상당한 장점을 또한 가질 수 있다. 정류 브러시가 없기때문에 탄소 가루가 브러시로부터 발생되지 않는다. 또한, 상기 모터는 긴 수명을 가지고 있으며, 그 속도는 브러시 수명을 유지해야 하는 필요성으로 인해 제한받을 필요가 없다. SR 모터를 일차 모터로 사용하는 것은 또한 상대적으로 쉽게 이를 이차 모터로 사용 가능하게 한다.

도 2a 내지 2d는 도 1의 진공 청소기의 브러시 바(36) 내에 위치한 이차 모터(4)를 더 상세히 도시하고 있다. 도 2a는 그 단면도이며, 도 2b 내지 2d는 도 2a에서 라인 Ⅰ 내지 Ⅲ을 따라 취해진 종단면도를 도시한다. 도 2a를 참조하면, 상기 고정자(26)를 지지하는 샤프트(shaft)(34) 상으로 상기 브러시 바(36) 및 회전자(28)가 함께 베어링(40)에 의해 지지되어 있다. 상기 샤프트(34)는 진공 청소기의 하우징(42)의 각 단부에 고정된다. 도 2c의 단면으로 볼 때, 상기 샤프트(34)는 원주 상에 일정 간격(약 90도)으로 네 개의 축 그루브(axial grooves)(42)를 포함하고 있다. 각각의 그루브(42)는 상기 일차 모터(2)로부터 이차 모터(4)로 전류를 공급하는 와이어를 포함하고 있다.

도 3a 내지 3d는 도 2의 구조의 변형을 도시하고 있다. 도 3a는 단면도이고, 도 3b 내지 3d는 도 3a를 라인 I 내지 Ⅲ를 따라 각각 절단한 종단면도이다. 이 실시예에서, 샤프트(34)는 공동(空洞)이고 이차 모터의 권선으로 전류를 공급하는 와이어는 상기 샤프트의 내부를 흐르며, 이는 도 3c의 종단면도로부터 보여지는 바와 같다.

상기 실시예에서는 일차 모터보다 이차 모터에 있는 극의 갯수가 더 많지만 반드시 필요하지는 않다. 조건만 허락한다면, 일차 모터도 이차 모터에 상응해서 동일한 또는 더 많은 갯수의 극을 가질 수 있다. 예를 들면, 세탁기에서 직접적인 구동원으로 사용되는 일차 모터는 약 0 내지 2000 rpm 으로 작동될 수 있으며, 이차 모터는 고속의 양수(揚水)(water pump)를 위해서 0 내지 10,000 rpm 으로 작동될 수 있다. 이러한 경우에, 일차 모터가 이차 모터보다 더 많은 갯수의 극을 가지는 것이 적절하다. 상기 기술된 보기의 경우에, 이차 모터가 일차 모터의 속도의 5배의 속도로 구동될 수 있도록 일차 모터의 극 구조를 형성시킬 수 있다(참고로, 회전자의 속도는 극수에 반비례한다).

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도 4는 본 발명의 다양한 실시예를 도시하고 있다. 각각에서는 하나 이상의 권선이 하나의 모터의 하나 이상의 회전자를 구동하는데 사용된다. 도 4a는 도 1 내지 3에 도시된 것과 유사한 실시예를 도시하고 있다. 모터(500)는 권선 A를 갖는 고정자(502) 및 스물 네 개의 외부 극(504)을 포함한다. 상기 고정자(502)의 바깥쪽으로 스물 네 개의 극(508)을 또한 갖는 외부 회전자(506)가 방사상으로 회전 가능하게 장착되어 있다. 복수 개의 스플라인(510)이 외부 회전자(506) 및 진공 청소기의 브러시 바 실린더(512)의 내부 표면 사이에 배열되어 있다. 이 배열은 상기 브러시 바(512)의 회전이 전술한 구조에서 묘사된 것과 같이 일어나도록 하는데 사용될 수 있다.

도 4a에 도시된 모터 및 앞서 기술된 모터들 사이에 주요 차이점은 고정자(502)에서 네 개의 내부 극(514)의 구조이다. 동일한 간격으로 위치한 네 개의 극(518)을 갖는 제2 내부 회전자(516)는 고정자(502)의 안쪽으로 방사상으로 장착되어 있다. 상기 내부 회전자(516)는 중앙 축(520)의 둘레로 회전 가능하게 장착되어 있다.

바람직하게도, 전력이 권선 A에 공급될 때, 외부 회전자(506)의 회전과 동시에 상기 내부 회전자(516)도 또한 회전한다. 그러나, 각각의 회전자 및 그에 연결된 고정자에 위치한 극의 갯수의 차이 때문에 내부 회전자(516)의 회전 속도는 외부 회전자(506)의 회전 속도의 6배이다.

또한 바람직하게도, 이러한 원칙은 많은 다른 구조에도 적용될 수 있고, 매우 많은 변형이 가능하다. 도 4b 내지 4f는 각각 두 개의 개별적인 회전자를 구동하면서 하나의 공통적인 권선 또는 권선 세트를 갖는 단일 SR 모터의 여러 가지 구조를 개략적으로 도시하고 있다. 각각의 경우에, 각각의 회전자가 갖는 극의 갯수는 임의로 다르게 할 수 있음은 또한 장점이 된다. 도 4g는 한 개가 아닌 두 개의 권선을 갖고 두 개의 개별적인 회전자를 구동하는 2상 SR 모터를 개략적으로 도시하고 있다. 한 개의 권선 또는 권선 세트로 두 개의 개별적인 회전자를 구동하는 장점은 상기 모터가 차지하는 공간이 감소될 수 있으며 또한 그의 중량이 감소될 수 있다는 것이다.

본 발명에 따른 모터의 회전자들은 동일방향(uni-direction), 역방향(contra-direction) 또는 다중방향(multi-direction) 중 어느 하나로 회전할 수 있다는 것이다.

SR 모터(Switched Reluctance Motor)의 경우에 회전의 초기 방향은 일반적으로 고정자 극에 대한 회전자 극의 초기 위치 및/또는 전류 펄스가 권선에 가해질 때 상 전환 순서(phase switching sequence)에 의해 결정된다.

도 4에 도시된 모터를 고려한다면, 전류 펄스의 인가 이전에 고정자에 대해서 적절한 위치에 회전자들을 위치시킴으로써 동일방향 또는 역방향 중 어느 한 방향의 회전이 가능하도록 할 수 있다. 도 5a 및 5b는 구동 전류가 더 이상 흐르지 않을 때 회전자를 정착시키기 위하여 설치되는 자석(550)을 포함하는 모터를 도시하고 있다. 그리하여, 전류가 다시 인가될 때, 상기 회전자는 역방향으로 회전하도록 적절한 위치에 있게 된다. 이러한 관점에서, 도 5a는 구동 전류의 인가 이전에 초기 정착 위치에서 다른 속도 출력을 갖는 모터를 도시하고 있다. 도 5b는 권선에 전류가 흐른 뒤에 각각의 회전자의 회전 방향을 도시하고 있다. 이 구조로부터 두 개의 회전자가 각각 반대 방향으로 회전함을 알 수 있다. 또한, 회전자의 각각의 극들이 인접하는 극보다 어떤 특정 극에 더 가까이 배열되도록 자석들이 의도적인 계획에 따라 배치되어 있음을 알 수 있다. 그러므로, 권선에 전류가 흐를 때, 각각의 회전자 극은 가장 가까운 고정자 극쪽으로 움직임으로써, 그 회전 방향이 결정된다. 당연히, 자석의 위치를 조정하여 특정 모터의 회전 방향을 변화시킬 수 있는 메카니즘이 제공될 수 있다.

하나 이상의 회전자를 갖는 다중 상(multi-phase) SR 모터에 대한 대안으로 회전자에서 동일방향 또는 역방향으로의 회전이 일어나도록 상순(相順)(phase sequences)을 조정하는 것이다. 또한 회전자 및 고정자 극 사이에 대칭적인 공기 틈을 제공함으로써 회전의 방향을 제어하는 것이 가능하다.

상기 모터 구조 배열은 상당한 비용의 증가나 구조적인 복잡함을 일으키지 않고 상기 회전하는 요소들이 역방향으로 회전하도록 한다. 상기 모터 구조는 또한 다음과 같은 장점을 제공한다. 첫째, 순 각 모멘텀(net angular momentum)이 무시되거나 감소될 수 있다. 이것으로 인해 모터 및/또는 모터가 장착된 전기 기구 또는 제품에서의 가속/감속 반응 토크가 최소화된다. 또한, 순 자이로스코프 작용(gyroscopic effect)이 무시되거나 감소될 수 있다. 이것으로 인해 일반적인 모멘텀에 영향을 받는 모터 및/또는 전기 기구 또는 제품에 대한 자이로스코프력(gyroscopic force)이 최소화된다. 상기 모터 구조는 또한 중첩 소거를 포함하는 다양한 방법을 통하여 음향 및 기계적인 진동의 감소를 가져온다.

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상기 기술된 것과 같이 역방향 회전자를 갖는 모터는 동력화된 이중 또는 다중 사이클론(cyclones)을 회전시키는 진공 청소기에 사용될 때 상당한 장점을 가질 수 있다. 또한, 상기 모터는 내부 및 외부 빈(bins) 내의 임펠러를 직접적으로 구동시키기 위하여 사용될 수 있다. 또한, 바람직하다면, 내부 및 외부 사이클론을 통하는 공기 유통이 직렬로 연결될 수 있음으로 해서 상기 모터의 출력 사이에 포텐셜 로드 매칭 및 전력 전기적 및/또는 기계적 복잡성을 단순 경감시킨다.

SR 모터의 경우에, 일차 및/또는 부가적인 권선의 전환 횟수는 일차 및/또는 부가적인 회전자 상의 위치 센서로부터의 정보를 사용하여 제어될 수 있다. 바람직하다면, 회전자의 위치 정보는 그것이 사용되거나 결합되는 모터 및 제품/전기 기구의 원하는 작동 특징에 따라 결합될 수 있다 (예를 들면, 마이크로 프로세서(microprocessor), 결합 논리적 또는 물리적인 구조의 센서). 이점은 또한 전력 전기적 회로의 단순화 및 제품/전기 기구의 전체적인 비용, 크기 및 중량에 감소를 가져다 준다.

도 6 및 7은 예를 들면 도 4a에서 도시된 바와 같은 이중 출력 1상 모터의 권선 구조의 변형들을 도시하고 잇다. 도 6 및 7의 각각의 경우에, 고정자(502)에는 두 개의 권선 세트가 설치된다. 이러한 점에서, 일차 권선(550)은 방사상으로 내부 지향성 극(518)의 둘레를 감고 있고, 이차 권선(560)은 방사상으로 외부 지향성 극(504)의 둘레를 감고 있다.

도 7은 도 6과 전반적으로 유사한 구조를 도시하고 있다. 그러나 방사상 내부 권선(550) 및 방사상 외부 권선(560)의 사이에는 얼마간의 방사상 중첩이 있다. 이 구조는 설정된 권선 감기 수(winding turn number)를 상당히 감소시킨다.

진공 청소기에 사용될 때는, 청소기를 통하여 공기를 흡입하기 위하여 하나 이상의 임펠러를 설치하는 것이 가능하다. 일반적으로, 도 8에 도시된 실시예에 의하면, 제1 임펠러(570)는 공기의 흐름으로부터 먼지 및 오염물들을 분리하는 백(bag)(도시되지 않음)의 업스트림(upstream)을 형성하도록 설치되고 제2 임펠러(572)는 다운스트림(downstream)을 형성하도록 설치된다. 제1 임펠러(570)는 제2 임펠러(572)보다 더 천천히 회전되고, 큰 먼지 입자의 흐름을 원할히 하도록 더 큰 사이즈를 갖는다. 제2 임펠러(572)는 상대적으로 더 작게 제작되는데, 이는 더 미세한 먼지 입자도 처리할 수 있다. 상기 구조는 진공 청소기의 작동을 더 증진시킬 수 있도록 더 높은 작동 속도의 증가를 촉진한다. 또한, 회전자들의 속도의 비는 팬/회전자의 관성을 보상할 수 있도록 조정될 수 있어서, 감소된 또는 순 0(zero) 자이로스코프력을 가지게 한다.

도 8을 보다 상세하게 살펴보면, 상기 모터 구조는 박층 형상의 극(590)이 형성되어 있는 축을 중심으로 하는 고정자(576)을 지지하는 중앙 기계식 지지대(574)를 포함하고 있다. 상기 극(590)에는 권선(578)이 형성되어 있다. 한 쌍의 축상으로 나열된 회전자(580,581)는 상기 고정자(576)의 각각의 축 면에 형성되어 있다. 임펠러(570,572)는 상기 지지대(574)로부터 떨어져 상기 회전자(580,581)의 축 면상에 형성되어 있다. 상기 임펠러(570,572) 및 회전자(580,581)는 상기 지지대(574)와 일체로 형성되는 중앙 샤프트(582) 상에 장착된다. 제 위치에 자리잡은 자석(584)은 각각의 회전자(580,581)의 극(586)을 고정자 극(590)의 주어진 인접한 쌍 사이의 중간점에서 원주상으로 대향하는 위치에 각각 위치한 극에 더 가까이 되도록 위치시킨다. 이로 인해, 권선(578)에 전기가 인가될 때, 상기 회전자(580,581)는 반대방향으로 회전하는 효과를 가진다. 상기 임펠러(570,572)에 의한 상기 모터 구조의 반대 방향으로부터 공기 흡입을 확실히 할 수 있도록 각각의 임펠러(570,572)는 서로 다른 임펠러의 베인(vanes)(588)에 반대 방향으로 향하는 베인을 포함한다. 공기는 임펠러(570)에 의해 진공 청소기의 오염 공기 입구로부터 흡입된 뒤, 임펠러(572)에 의해 백으로부터 공기 출구로 빠져 나간다.

본 발명의 또 다른 관점은 모터 및 발전기의 속도비를 변화시키는 것이다. 이러한 실시예의 한 보기로, 도 9에 도시된 바와 같이, 자동차의 내부 연소 엔진의 터보 과급기(過給器)(turbo charger)에서 터빈 및 압축기의 속도를 변화시키는 것이다. 이것은 압축기(612) 및 터빈(turbine)(616)의 에너지를 흡수하는 SR 발전기(614)를 구동하는 SR 모터(610)를 사용함으로써 실제적으로 가능할 수 있다. 압축기(612)의 속도는 터빈(616)의 속도의 정수배 및 모터/발전기의 극의 비율 조합과 동조화시킬 수 있으므로 발전기(614)의 스트로크당 입력 전력은 모터(610)의 스트로크당 출력 전력으로 직접 바꿀 수 있다. 터보 과급기의 다양한 비는 일반적인 표준 단일 비의 터보 과급기를 능가하는 장점들을 가지고 있어서 증진된 엔진 기능 및 효율성, 감소된 터보 래그(lag), 소형 사이즈의 구성요소 및 경질의 구조에 의한 높은 신뢰성 등이 있을 수 있다. 또한, 그 배열 구조가 제조하기에 고비용을 요구하지 않을 뿐 아니라, 엔진 제어 시스템에도 연결될 수 있다. 또한, 본 발명은 자동차 교류 발전기가 불필요하여 제거될 기회를 제공한다. 즉, 교류 발전기의 기능은 자동차 엔진으로부터 기계적 에너지를 받아서 이를 교류 전류로 전환하여 자동차의 전기 시스템에 전력을 공급하는 것이다. 만일, 도 9의 발전기(614)의 기능이 이러하다면, 교류 발전기는 자동차의 전기 시스템에서는 불필요한 것이 된다.

이상 본 발명이 구체적인 실시예들에 대해 기술되었지만 본 발명은 이에 국한되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구의 범위에 정의되고 보호되는 본 발명의 사상 및 범주에 이탈됨 없이 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 분명하다.

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Claims (20)

1. 공통 전력 공급기에 의해 회전하는 2개 이상의 회전자(回轉子)(rotor)를 포함하고,

   상기 회전자 각각은 복수의 극(極)(poles)을 가지며, 복수의 극을 갖는 공통 고정자(固定子)(stator)와 결합되고,

   상기 공통 전력 공급기가 인가되면 상기 회전자가 서로 다른 속도로 회전하도록 상기 회전자 극과 상기 고정자 극의 배열이 각각의 회전자에 대해 서로 다르게 되는

   모터.
2. 제1항에서,

   상기 고정자 극의 개수는 각각의 회전자에 대해 같으나, 회전자 극의 개수는 서로 다른 모터.
3. 제1항 또는 제2항에서,

   적어도 하나의 회전자를 나머지 회전자의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하게 하는 수단이 구비된 모터.
4. 제3항에서,

   상기 수단은 상기 회전자들이 정지 상태인 경우 각각의 회전자 극을 두 개의 인접한 고정자 극 중 기설정된 극에 더 가까이 위치시킴으로써 상기 회전자들이 서로 반대 방향으로 회전하도록 해주는 위치에 설치된 자석을 포함하는 모터.
5. 제1항 또는 제2항에서,

   제1 회전자 및 제2 회전자가 각각 SR 모터(switched reluctance motor)로서 동작하는 모터.
6. 제1항 또는 제2항에서,

   제1 회전자 및 제2 회전자가 각각 스테퍼 모터(stepper motor)로서 동작하는 모터.
7. 제1항 또는 제2항에서,

   제1 회전자가 SR 모터로서 동작하고, 제2 회전자가 스테퍼 모터로서 동작하는 모터.
8. 제1항 또는 제2항에서,

   상기 모터가 진공 청소기에서 사용되는 모터.
9. 제8항에서,

   상기 회전자 중의 하나가 상기 진공 청소기의 임펠러(impeller)를 구동하는 모터.
10. 제9항에서,

    상기 회전자 중의 다른 하나가 상기 진공 청소기의 제2 임펠러를 구동하는 모터.
11. 제8항에서,

    상기 회전자 중의 하나가 상기 진공 청소기의 브러시 바(brush bar)를 구동하는 모터.
12. 제1항 또는 제2항에서,

    제2 회전자는 SR 발전기(generator)의 일부분을 형성하는 모터.
13. 제12항에서,

    제1 회전자는 터보 과급기(turbo-charger)의 압축기(compressor)를 구동하도록 사용되고 SR 발전기는 터빈의 에너지를 흡수하는 모터.
14. 제1항 또는 제2항의 모터를 포함하는 진공 청소기.
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