KR101388908B1 - 청소기 모터 구동 장치 - Google Patents

청소기 모터 구동 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 청소기 모터 구동 장치에 관한 것으로, 교류 전압을 공급하는 전원 공급부와, 상기 전원 공급부에서 제공된 교류 전압을 낮은 레벨의 직류 전압으로 변환하는 전압 변환부와, 본체 내부를 흡입 상태로 만드는 교류 모터와, 상기 교류 모터에 상기 전원 공급부에서 제공된 교류 전압을 공급 및 차단하는 스위칭부와, 상기 전압 변환부의 출력단에 연결된 스위치와, 상기 스위치의 일단에 연결되어 상기 스위치의 온 또는 오프 상태에 따라 상기 스위칭부에 턴온 또는 턴오프 제어 신호를 제공하는 스위칭 구동부를 포함함으로써, 청소기 모터의 구동을 보다 안정적으로 수행할 수 있다.

Description

청소기 모터 구동 장치{MOTOR DRIVE DEVICE FOR CLEANER}
본 발명은 청소기 모터 구동 장치에 관한 것으로, 특히 직류 전압을 스위치 단자에 공급하여 스위칭 소자를 온/오프 제어하는 청소기 모터 구동 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 청소기는 모터를 구동시켜 본체 내부를 흡입 상태로 만들고, 이에 의해 생성된 흡인력에 의해 먼지 등이 본체 내부로 흡입된다. 이를 위해 사용되는 청소기 모터에는 교류 모터가 많이 사용되는데, 이 교류 모터에 전원 전압을 공급 또는 차단하기 위한 스위칭 소자로는 트라이액(TRIAC)이 일반적이다.
이 트라이액을 턴온시키기 위해서는 게이트 온 신호가 필요하다. 이 게이트 온 신호는 현재 마이컴을 이용하여 생성하거나 교류 전원의 양단 또는 한쪽을 단속하는 스위치에서 제공된다.
마이컴을 이용하는 경우에는 정밀한 제어가 가능하나 정전압 IC 등이 추가되므로 인해 비용이 증가되는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 극복하기 위해, 교류 전원의 양단 또는 한쪽을 단속하는 스위치가 제공된다. 그러나 이 경우에는 회로가 간단해지지만, 스위치가 전원 전압에 적합한 구조여야 하며, 또한 스위치가 온 또는 오프될 경우 스파크 등이 발생할 가능성이 크다는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 직류 전압을 스위치 단자에 공급하여 스위칭 소자를 온/오프 제어하는 청소기 모터 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 청소기 모터 구동 장치는 교류 전압을 공급하는 전원 공급부와, 상기 전원 공급부에서 제공된 교류 전압을 낮은 레벨의 직류 전압으로 변환하는 전압 변환부와, 본체 내부를 흡입 상태로 만드는 교류 모터와, 상기 교류 모터에 상기 전원 공급부에서 제공된 교류 전압을 공급 및 차단하는 제1 스위칭부와, 상기 전압 변환부의 출력단에 연결된 스위치와, 상기 스위치의 일단에 연결되어 상기 스위치의 온 또는 오프 상태에 따라 상기 제1 스위칭부에 턴온 또는 턴오프 제어 신호를 제공하는 제1 스위칭 구동부를 제공한다.
청소기 모터 구동 장치는 상기 스위치의 일단에 연결되어, 상기 스위치가 온인 경우, 상기 교류 모터의 동작 상태를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
청소기 모터 구동 장치는 진동 또는 브러시 기능을 제공하기 위한 직류 모터와, 상기 직류 모터에 필요한 구동 전압을 공급하기 위해 상기 전원 공급부에서 제공된 교류 전압을 공급 및 차단하는 제2 스위칭부와, 상기 제2 스위칭부를 통과한 교류 전압을 직류 전압으로 정류하기 위한 정류부와, 상기 스위치의 일단에 연결되어 상기 스위치의 온 또는 오프 상태에 따라 상기 제2 스위칭부에 턴온 또는 턴오프 제어 신호를 제공하는 제2 스위칭 구동부를 포함할 수 있다.
상기 전원 공급부와 상기 교류 모터 사이에는 잡음 제거를 위한 필터부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부의 스위칭 소자 각각은 트라이액인 것이 바람직하다.
상기 제1 스위칭 구동부 및 상기 제2 스위칭 구동부 각각은 포토 트라이액을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 스위치는 푸시 스위치인 것이 바람직하다.
상기 전압 변환부는 저항과 제너 다이오드를 이용하여 직류 전압을 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 구성들에 의해, 청소기 모터의 구동을 보다 안정적으로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 직류 모터에 공급될 직류 전압을 직접 제어하는 것이 아니라, 교류 스위칭 소자를 이용하여 교류 전압을 공급 또는 차단하고, 그 후 공급된 교류 전압을 정류하여 직류 모터에 공급함으로써, 하나의 스위치로 교류 모터와 직류 모터 모두에 턴온 제어 신호를 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 청소기 모터 구동 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 청소기 모터 구동 장치의 회로도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 청소기 모터 구동 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 브러시 모터 구동 관련 회로도를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 청소기 모터 구동 장치를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 청소기 모터 구동 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 청소기 모터 구동 장치는, 전원 공급부(110), 전압 변환부(120), 스위치(130), 표시부(140), 필터링부(150), 스위칭부(160), 스위칭 구동부(170) 및 교류 모터(180)를 포함한다.
전원 공급부(110)는 청소기에 필요한 전원을 제공하기 위한 것으로, 일반적으로 AC 220V의 상용 전압을 제공한다.
전압 변환부(120)는 스위치(130)에 필요한 전압을 제공하기 위한 것으로, AC 220V의 전압을 낮은 레벨의 직류 전압으로 변환한다.
스위치(130)는 전압 변환부(120)의 출력단과 표시부(140) 사이에 연결된다.
표시부(140)는 스위치(130)의 일단에 연결되며, 스위치(130)가 온인 경우 교류 모터(180)가 동작 상태임을 표시한다.
필터링부(150)는 전원 공급부(110)에서 제공된 교류 전압에 포함된 잡음을 제거하거나 교류 모터(180)에 의해 생성된 잡음을 제거한다.
스위칭부(160)는 교류 모터(180)에 AC 220V 전압을 공급하거나 차단한다.
스위칭 구동부(170)는 스위치(130)의 동작 상태에 따라 스위칭부(160)에 턴온 또는 턴오프 제어 신호를 제공한다.
교류 모터(180)는 본체 내부의 흡입 상태를 만들기 위한 것으로, 스위칭부(160)가 턴온되면 필터링부(150)에 의해 필터링된 AC 220V 전압이 모터 코일(미도시됨)에 공급되어 모터가 구동된다.
이하에서는 도 1에 도시된 청소기 모터 구동 장치의 동작을 설명한다.
전원 공급부(110)로부터 AC 220V 전압이 제공되면, 필터링부(150)를 통과한 필터링 AC 220V 전압이 스위칭부(160)의 일단에 제공되나, 스위칭부(160)에는 턴오프 제어 신호가 제공되므로, 교류 모터(180)에는 AC 220V 전압이 공급되지 않는다.
한편, 전원 공급부(110)로부터 제공된 AC 220V 전압은 전압 변환부(120)에서 낮은 레벨의 직류 전압으로 변환된다. 이때, 스위치(130)가 오프 상태이면, 전압 변환부(120)에서 생성된 직류 전압은 교류 모터(180)의 구동에 영향을 미치지 않는다. 하지만 사용자가 스위치(130)를 눌러 온시키면, 표시부(140)는 교류 모터(180) 동작 상태를 표시하고, 아울러 스위칭 구동부(170)가 동작하여 스위칭부(160)에 턴온 제어 신호가 공급되므로, 스위칭부(160)가 턴온되고, 교류 모터(180)에는 필터링된 AC 220V 전압이 공급된다.
도 2는 도 1에 도시된 청소기 모터 구동 장치의 회로도를 도시한 도면이다.
전원 공급부(110)는 AC 220V 전압을 제공하기 위한 것으로, 퓨즈(211), 바리스터(212) 및 제1 커패시터(213)를 포함할 수 있다.
전압 변환부(120)는 AC 220V 전압을 낮은 레벨의 직류 전압, 예를 들면 DC 12V로 변환하기 위한 것으로, 제1 저항(221), 제2 커패시터(222), 제1 다이오드(223), 제2 다이오드(224), 제너 다이오드(225), 전해 커패시터(226), 제3 커패시터(227), 제2 저항(228) 및 제1 발광 다이오드(229)를 포함할 수 있다. 도 2에는 제너 다이오드(225)가 하나로만 도시되어 있으나, 직류 전압에 따라 2개 이상이 직렬로 연결될 수 있다.
스위치(130)는 전압 변환부(120)의 제2 저항(228)의 일단과 표시부(140) 사이에 연결되는데, 푸시 스위치(231)가 바람직하다.
표시부(140)는 스위치(130)가 온인 경우 교류 모터(180)가 동작 상태임을 표시하기 위한 것으로, 복수의 LED(241-245)와 제3 저항(246)을 포함한다.
필터링부(150)는 전원 공급부(110)에서 제공된 교류 전압에 포함된 잡음을 제거하거나 교류 모터(180)에 의해 생성된 잡음을 제거하기 위한 것으로, 제1 트랜스 코일(151)과 제4 커패시터(152)를 포함할 수 있다.
스위칭부(160)는 교류 모터(180)에 AC 220V 전압을 공급하거나 차단하기 위한 것으로, 트라이액(261), 제5 커패시터(262) 및 제3 저항(263)을 포함한다. 트라이액(261)의 주전극 단자들에 연결된 제5 커패시터(262)와 제3 저항(263)에 의해 턴온 또는 턴오프시 트라이액(261)이 보호된다.
스위칭 구동부(170)는 스위치(130)의 동작 상태에 따라 트라이액(261)의 게이트 단자에 게이트 온 또는 오프 신호를 제공하기 위한 것으로, 포토 트라이액(271), 제4 저항(272), 제5 저항(273) 및 제6 저항(274)을 포함한다.
교류 모터(180)는 본체 내부의 흡입 상태를 만들기 위한 것으로, 트라이액(261)의 주전극 일단과 접지에 연결된다.
이하에서는 도 2에 도시된 청소기 모터 구동 장치의 회로도에 따른 동작을 설명한다.
전원 콘센트를 통해 입력된 AC 220V 전압은, 서지 전압을 제거하는 바리스터(222)를 통과한 후에 전압 변환부(120)에 제공된다. 제1 저항(221)과 제2 커패시터(222)를 통과한 교류 전압은 제2 다이오드(224)를 통해 정류되며, 제너 다이오드(225)에 의해 직류 전압, 예를 들면 DC 12V 전압을 얻는다. 제너 다이오드(225) 양단에 걸린 전압은 전해 커패시터(226)에 충전된다. 전해 커패시터(226)에 소정 전압 이상이 충전되면 제1 발광 다이오드(229)가 발광하여, AC 220V 전압이 공급됨을 표시한다.
또한, 전원 공급부(110)로부터 제공된 AC 220V 전압은, 제1 트랜스 코일(151)을 통과한 후에 트라이액(261)의 주전극 일단에 제공된다. 하지만, 푸시 스위치(231)가 온되어 있지 않으므로, 트라이액(261)의 게이트 단자에는 게이트 오프 신호가 공급되기 때문에 트라이액(261)은 턴오프 상태에 있다. 따라서 트라이액(261)의 주전극 일단에 제공된 AC 220V 전압은 교류 모터(180)에 제공되지 않는다.
한편, 사용자에 의해 푸시 스위치(231)가 온되면, 포토 트라이액(271)의 발광 소자가 발광하게 되고, 이에 의해 수광 소자가 온되므로 트라이액(261)의 게이트 단자에는 게이트 온 신호가 공급된다. 따라서 트라이액(261)은 턴온되고, 트라이액(261)의 주전극 일단에 제공된 AC 220V 전압이 트라이액(261)을 통해 교류 모터(180)에 제공된다. 푸시 스위치(231)가 온된 경우 푸시 스위치(231)를 통해 공급된 12V 전압이 복수의 발광 다이오드들(241-245)과 제3 저항(246)을 통해 흐르므로, 복수의 발광 다이오드들(241-245)은 발광한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 청소기 모터 구동 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 청소기 모터 구동 장치는, 전원 공급부(110), 전압 변환부(120), 스위치(130), 표시부(140), 필터링부(150), 제1 스위칭부(160), 제1 스위칭 구동부(170), 교류 모터(180), 제2 스위칭부(310), 제2 스위칭 구동부(320), 정류부(330) 및 직류 모터(340)를 포함한다.
여기에 도시된 전원 공급부(110), 전압 변환부(120), 스위치(130), 필터링부(150), 제1 스위칭부(160), 제1 스위칭 구동부(170), 교류 모터(180)는 도 1 및 도 2에 도시된 것들과 동일하므로, 반복을 피하기 위해 설명을 생략한다.
제2 스위칭부(310)는 정류부(330)에 AC 220V 전압을 공급하거나 차단한다.
제2 스위칭 구동부(320)는 스위치(130)의 동작 상태에 따라 제2 스위칭부(310)에 턴온 또는 턴오프 제어 신호를 제공한다.
정류부(330)는 직류 모터(340)에 직류 전압을 공급하기 위해 제2 스위칭부(310)를 통해 제공된 AC 220V 전압을 직류 전압으로 정류한다.
직류 모터(340)는 제2 스위칭부(310)가 턴온되어 구동되면, 청소기에 진동 또는 브러시 기능을 제공한다.
이하에서는 도 3에 도시된 제2 스위칭부(310), 제2 스위칭 구동부(320), 정류부(330) 및 직류 모터(340)의 동작에 대하여 설명한다..
전원 공급부(110)로부터 AC 220V 전압이 제공되면, 필터링부(150)를 통과한 필터링된 AC 220V 전압이 제2 스위칭부(310)의 일단에 제공되나, 제2 스위칭부(310)에 턴오프 제어 신호가 제공되므로, 직류 모터(340)에는 정류된 직류 전압이 공급되지 않는다. 하지만 사용자가 스위치(130)를 눌러 온시키면, 제2 스위칭 구동부(320)가 동작하여 제2 스위칭부(310)에 턴온 제어 신호가 공급되므로, 제2 스위칭부(310)가 턴온되고, 제2 스위칭부(310)를 통과한 AC 220V 전압은 정류부(330)에서 정류되어 직류 모터(340)에 공급된다.
도 4는 도 3에 도시된 브러시 모터 구동 관련 회로도를 도시한 도면이다.
제2 스위칭부(310)는 정류부(330)에 AC 220V 전압을 공급하거나 차단하기 위한 것으로, 제2 트라이액(411), 제6 커패시터(412) 및 제7 저항(413)을 포함할 수 있다.
제2 스위칭 구동부(320)는 스위치(130)의 동작 상태에 따라 제2 트라이액(411)의 게이트 단자에 게이트 온 또는 오프 신호를 제공하기 위한 것으로, 제2 포토 트라이액(421), 제8 저항(422), 제9 저항(433) 및 제10 저항(434)을 포함할 수 있다.
정류부(330)는 제2 트라이액(411)을 통과한 AC 220V 전압을 정류하기 위한 것으로, 브리지 정류 소자(431), 제2 트랜스 코일(432) 및 제3 트랜스 코일(433)을 포함할 수 있다. 브리지 정류 소자(431)는 AC 220V 전압을 전파 정류하여 출력하며, 제2 트랜스 코일(432) 및 제3 트랜스 코일(433)에 의해 전파 정류 전압이 평활되어 직류 모터(340)에 공급된다.
직류 모터(340)는 제2 스위칭부(310)가 턴온되어 구동되면, 청소기에 진동 또는 브러시 기능을 제공한다.
상술한 도 3 및 도 4에 도시된 직류 모터(340)를 구비한 청소기 모터 구동 장치는 침구용 청소기 또는 핸디형 청소기에 보다 적합하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 전원 공급부 120: 전압 변환부
130: 스위치 140: 표시부
150: 필터링부 160: 스위칭부
170: 스위칭 구동부 180: 교류 모터
310: 제2 스위칭부 320: 제2 스위칭 구동부
330: 정류부 340: 직류 모터

Claims (8)

  1. 교류 전압을 공급하는 전원 공급부와,
    상기 전원 공급부에서 제공된 교류 전압을 낮은 레벨의 직류 전압으로 변환하는 전압 변환부와,
    본체 내부를 흡입 상태로 만드는 교류 모터와,
    상기 교류 모터에 상기 전원 공급부에서 제공된 교류 전압을 공급 및 차단하는 제1 스위칭부와,
    상기 전압 변환부의 출력단에 연결된 스위치와,
    상기 스위치의 일단에 연결되어 상기 스위치의 온 또는 오프 상태에 따라 상기 제1 스위칭부에 턴온 또는 턴오프 제어 신호를 제공하는 제1 스위칭 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 청소기 모터 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위치의 일단에 연결되어, 상기 스위치가 온인 경우, 상기 교류 모터의 동작 상태를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 청소기 모터 구동 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    진동 또는 브러시 기능을 제공하기 위한 직류 모터와,
    상기 직류 모터에 필요한 구동 전압을 공급하기 위해 상기 전원 공급부에서 제공된 교류 전압을 공급 및 차단하는 제2 스위칭부와,
    상기 제2 스위칭부를 통과한 교류 전압을 직류 전압으로 정류하기 위한 정류부와,
    상기 스위치의 일단에 연결되어 상기 스위치의 온 또는 오프 상태에 따라 상기 제2 스위칭부에 턴온 또는 턴오프 제어 신호를 제공하는 제2 스위칭 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 청소기 모터 구동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전원 공급부와 상기 교류 모터 사이에는 잡음 제거를 위한 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 청소기 모터 구동 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부의 스위칭 소자 각각은 트라이액인 것을 특징으로 하는 청소기 모터 구동 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 구동부 및 상기 제2 스위칭 구동부 각각은 포토 트라이액을 구비하는 것을 특징으로 하는 청소기 모터 구동 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 스위치는 푸시 스위치인 것을 특징으로 하는 청소기 모터 구동 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 전압 변환부는 저항과 제너 다이오드를 이용하여 직류 전압을 얻는 것을 특징으로 하는 청소기 모터 구동 장치.
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