KR101565858B1 - 베어링을 구비한 브러시리스 ｄｃ 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터(14), 상기 로터(14)에 제공된 자석(16), 상기 로터(14)를 회전가능하게 지지하는 한 쌍의 베어링(20), 상기 로터(14) 및 자석(16)을 적어도 부분적으로 둘러싸며 상기 로터(14)의 동작을 제어하기 위해 구비된 고정자 조립체(18), 및 튜브 내부를 형성하는 외부면(42) 및 내부면(48)을 가지는 베어링 튜브(22)를 포함하는 브러시리스 DC 모터(10)에 관한 것이다. 고정자 조립체(18)는 튜브(22)의 외부면을 따라 제공되고, 상기 베어링(20)은 튜브 내부에 로터(14)와 자석(16)을 지지하기 위해 상기 튜브(22)의 내부면(48)을 따라 제공된다. 모터는 응용 실례로 사용자 또는 환자를 위한 기도 양압 호흡 치료(positive airway pressure therapy)를 수반하는 PAP 장치에서 사용된다.

Description

베어링을 구비한 브러시리스 ＤＣ 모터{BRUSHLESS DC MOTOR WITH BEARINGS}

본 출원은 각각 본 발명에 전체로서 참조되어 결합된, 2006년 10월 24일자 출원된 미국 임시출원번호 60/853,778호, 및 2007년 7월 3일자 출원된 60/929,558호의 권리를 청구한다.

본 발명은 전기 모터에 관한 것으로, 특히 전기 모터의 베어링 지지형 로터에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 예를들어 비침습적 양압 환기법(Non-Invasive Positive Pressure Ventilation;NIPPV)을 통해 수면 무호흡 증상(Sleep Disordered Breathing;SDB)의 치료용으로 사용된 기도 양압 호흡(positive airway pressure;PAP) 장치 또는 유동 발생기를 위한 전기 모터에 관한 것이다.

베어링은 일반적으로 회전부재, 예를들어 모터 축을 지지하기 위해 2개가 한 쌍이 되어 동축 배열체에 구비된다. 바람직하게는, 두 베어링은 완벽한 축 정렬 상태로 상기 두 베어링을 구속하는 고정부재에 의해 위치된다. 실제 세계의 디자인들은 보다 덜 완벽하며, 따라서 베어링 성능을 떨어뜨린다.

널리 채용된 베어링 서스펜션 방식은 분리된 하우징 구조체 내에 각각의 베어링을 보유하도록 하고, 상기 하우징 구조체들을 끼워맞추어 거의 동축 베어링 배열체가 된다. 예컨대, 도 7은 베어링(B1)을 지지하는 하우징(H)과, 베어링(B2)을 지지하는 캡(C), 및 상기 베어링들(B1,B2) 사이에 로터(R)를 지지하도록 하우징(H)에 끼워진 캡(C)을 도시하고 있다.

베어링의 패키징을 구속하는 2가지 주요한 분류가 있다. 한가지 구속은 실제 제작 정밀도의 한계에 관한 것이고, 다른 하나의 구속은 회전해야만 하는 요소들을 부착하고 효과적으로 포장하여야 할 필요성에 관한 것이다.

첫번째 구속에 대해서는, 비록 기술을 이루는 부품의 정밀도가 계속 개선하더라도 기술의 상태는 완벽과는 거리가 멀다. 또한, 향상된 정밀도는 일반적으로 더 큰 비용을 초래하여, 종종 제작자가 기술 발전의 상태를 받아들이는 것을 단념하도록 만든다.

두번째 구속은 여러 쌍의 베어링 사이에 요소들(로터/고정자와 같은)을 위치시켜야 할 필요성에 의해 실행된다. 이것은 두 부분으로 된 하우징 구조체의 사용을 유도한다. 다수의 부분으로 된 하우징들은 각각의 밀착 또는 결합면에서 불필요한 허용오차가 계속 커지도록 하는 결과를 초래한다.

덜 널리 적용된 베어링 서스펜션 방식은 베어링 쌍을 수용하고, 외팔보 형태, 즉 외부 로터 설계의 한 단부로부터 로터를 매달기 위한 단일의 금속 튜브를 이용하는 것이다. 예컨대, 도 8은 베어링들(B1,B2)을 수용한 금속 튜브(T)와, 임펠러(I)를 지지하기 위해 외팔보 형태의 베어링들(B1,B2)에 의해 지지된 로터(R)를 도시하고 있다. 그러나 금속 튜브는, 자기장이 펄럭스 밀도의 심각한 손실 및/또는 열 상승 없이는 금속 장벽을 효과적으로 가로지를 수 없기 때문에, 베어링들 사이에 고속의 금속 로터가 수용되는, 즉 내부 로터 설계를 방해한다. 또한, 한 세트의 고속 베어링으로부터 캔틸레버(cantilever)될 수 있는 질량과 길이에 실제로 한계가 있다. 따라서, 이러한 설계들은 축방향으로 길이가 짧은 경향이 있다.

이와 같이 본 기술분야에서 상술된 결점들을 갖지 않는 개선된 배열체에 대한 필요성이 커졌다.

본 발명의 일 양태는 사용중에 로터를 지지하는 로터 지지 구조체에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 양태는 공통 부재, 예를들어 베어링 튜브 상에 지지된 적어도 2개의 베어링부를 가지는 베어링 배열체에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 양태는 자기장이 통과할 수 있을 정도로 적어도 일 부분이 자기 투과성인 고정 튜브, 예를들어 비 전기전도성 및/또는 비 자성의 튜브에 보유된 베어링들을 구비한 브러시리스 DC 모터에 관한 것이다. 본 발명의 실시예의 일 실시예와 관련하여, 비전도성 물질은 비교적 고저항률(예를들어, 2 마이크로 옴 미터(Ohm-m)의 부근 또는 그 이상)을 갖는 물질일 수 있으며, 비자성 물질은 비교적 낮은 자성 투자율(예를들어, 2 부근 또는 그 이하)을 갖는 물질일 수 있다. 이러한 물질 특성들의 수용가능한 범위는 경우에 따라 다양할 수 있다. 튜브는 일반적으로 열전도성이며, 이러한 튜브는 금속 및/또는 비금속 또는 반금속일 수 있다.

본 발명의 또다른 양태는 로터, 로터에 제공된 자석, 로터를 회전가능하게 지지하는 한 쌍의 베어링, 로터와 그에 구비된 자석을 적어도 부분적으로 둘러싸고 있는 고정자 조립체, 및 튜브 내부를 형성하는 외부면 및 내부면을 갖춘 베어링 튜브를 포함하는 브러시리스 DC 모터에 관한 것이다. 고정자 조립체는 로터의 동작을 제어하도록 구성된다. 고정자 조립체는 튜브의 외부면을 따라 제공되고, 베어링은 튜브 내부에 로터 및 자석을 지지하기 위해 튜브의 내부면을 따라 제공된다. 튜브는 자석과 고정자 조립체의 사이에 자기장이 통과할 수 있을 정도로 적어도 일 부분이 자기 투과성을 갖는다.

본 발명의 또다른 양태는 자석을 갖는 로터, 로터의 동작을 제어하도록 구성된 고정자 조립체, 및 로터와 고정자 조립체 사이에 제공된 튜브를 포함하는 브러시리스 DC모터에 관한 것이다. 튜브는 자석과 고정자 조립체 사이에 자기장이 통과할 수 있을 정도로 적어도 일 부분이 자기 투과성을 갖는다.

본 발명의 또다른 양태는 한 쌍의 베어링 사이에 회전가능하게 지지된 자석 로터, 로터를 둘러싸며 상기 로터의 동작을 제어하도록 구성된 고정자 조립체, 및 내부 속에 베어링들과 로터를 보유하는 튜브를 포함하는 브러시리스 DC 모터에 관한 것이다. 튜브는 자석 로터와 고정자 조립체 사이에 자기장이 통과할 수 있을 정도로 적어도 일 부분이 자기 투과성을 갖는다.

본 발명의 또다른 양태는 치료용으로 환자에게 제공될 압축 가스의 공급을 발생시키는 PAP 장치에 관한 것이다. PAP 장치는 하우징, 모터 및 적어도 하나의 임펠러를 포함하는 코어, 및 신축자재의 방진 수단으로 하우징 내에 코어를 지지하기 위한 진동 차단 시스템을 포함한다.

본 발명의 또다른 양태는 치료용으로 환자에게 제공될 압축 가스의 공급을 발생시키는 PAP 장치에 관한 것이다. PAP 장치는 하우징, 모터 및 적어도 하나의 임펠러를 포함하는 코어, 신축자재의 방진 수단으로 하우징 내에 코어를 지지하기 위한 진동 차단 시스템을 포함한다. 진동 차단 시스템은 외부 전원에서 권취부로 전류를 전도하기 위한 고정자 조립체의 권취부에 결합되도록 구성된다.

본 발명의 또다른 양태는 로터, 로터를 둘러싸며 상기 로터의 동작을 제어하도록 구성된 고정자 조립체, 작동 위치에서 로터와 고정자 조립체를 지지하기 위한 지지 구조체, 및 상기 지지 구조체에 제공되며 신축자재의 방진 수단으로 하우징 내에 지지 구조체를 지지하도록 구성된 진동 차단 시스템을 포함하는 브러시리스 DC 모터에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 양태는 모터를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 자기장이 통과할 수 있을 정도로 적어도 일 부분이 자기 투과성인 튜브를 형성하는 단계, 튜브의 내부에 자석 로터를 제공하는 단계, 및 자석 로터의 동작을 제어하도록 튜브의 외부에 고정자 조립체를 제공하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또다른 양태는 베어링을 지지하도록 구성된 적어도 하나의 베어링 지지부, 및 자기장이 통과할 수 있을 정도로 자기 투과성을 갖는 부분을 포함하는 로터 지지 구조체에 관한 것이다.

본 발명은 폐쇄성 수면무호흡증(OSA)를 앓고 있는 환자들과 특별한 관계가 있지만, 다른 병(예를들어, 울혈성 심부전, 당뇨병, 병적인 비만, 뇌졸중, 체중감량 수술 등)을 앓고 있는 환자들도 상기한 설명들로부터 유익한 사항을 얻을 수 있다. 또한, 상기한 특징들은 비의학적인 분야에서도 마찬가지로 환자 및 비환자들에 대해 적용할 수 있다.

첨부된 도면들은 본 발명의 다양한 실시예들에 대한 이해를 돕는다. 이들 도면에서,
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 튜브를 포함하는 전기 모터의 부분 단면도이고;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 모터를 포함하는 PAP 장치의 개략도이고;
도 3a는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 전기 모터를 위한 로터, 튜브 및 고정자 조립체의 사시도이고;
도 3b는 도 3a에 도시된 전기 모터의 조립체의 단면도이고;
도 4a는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 PAP 장치의 사시 단면도이고;
도 4b는 도 4a에 도시된 PAP 장치의 평면도이고;
도 4c는 도 4a에 도시된 PAP 장치의 또다른 단면도이고;
도 5a는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 PAP 장치의 사시 단면도이고;
도 5b는 도 5a에 도시된 PAP 장치의 또다른 단면도이고;
도 5c는 도 5a에 도시된 PAP 장치의 일부 확대 단면도이고;
도 5d는 도 5a에 도시된 PAP 장치의 측면도이고;
도 5e는 도 5a에 도시된 PAP 장치의 코어의 사시도이고;
도 5f는 도 5e에 도시된 코어의 단면도이고;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링을 조립하는 방법을 도시한 단면도이고;
도 7은 종래 기술의 베어링 서스펜션 방식의 개략도이고;
도 8은 또다른 종래 기술의 베어링 서스펜션 방식의 단면도이다.

본 발명의 다른 양태들, 특징들 및 이점들은 본 출원의 일부로서 예시적인 방법으로 본 발명의 원칙들을 도시한 첨부 도면들을 참조할 경우 아래의 상세한 설명에 의해 명확해질 것이다.

아래의 설명은 일반적인 특성 및 특징들로 나눌 수 있는 여러 실시예들에 관하여 제공된다. 어느 한 실시예의 하나 이상의 특징이 다른 실시예들의 하나 이상의 특징과 결합할 수도 있음은 이해될 것이다. 또한, 어느 하나의 특징이나 어떤 실시예들에서의 특징들의 조합은 추가의 실시예를 구성할 수 있다.

이 명세서에서, 단어 "포함하는(comprising)"은 "개방된" 느낌, 즉 "포함하는(including)"의 의미로 이해되어야 하며, 따라서 "폐쇄된" 느낌, 즉 "으로만 구성된"의 의미로 한정되지 않는다. 대응하는 의미로는 유사한 단어들인 "포함하다", "포함된" 및 "포함하고 있다" 가 나타내는 것으로부터 추정되어야 한다. [0041] 용어 "공기"는 호흡할 수 있는 기체들, 예컨대 보충 산소를 함유한 공기를 포함하는 것으로 간주될 것이다. 또한, 여기에 설명된 PAP 장치들은 공기와 다른 유체 또는 기체를 펌핑하도록 설계될 수 있음이 인정된다.

1. 전기모터

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 모터 또는 튜브 모터(10)를 도시하고 있다. 도시된 실시예에서 모터(10)는 브러시리스 DC 모터의 형태로 되어 있다. 모터(10)는 임의의 하우징(12), 회전가능한 축 또는 로터(14), 로터(14)에 장착된 영구 자석(16), 및 로터(14)와 자석(16)을 둘러싸고 있는 고정자 조립체(18)를 포함한다. 로터(14)는 베어링 튜브(22)에 의해 보유 또는 수용되는 한 쌍의 베어링(20)에 의해 회전가능하게 지지된다. 베어링(20)은 본 기술분야에서 공지된 소정의 적절한 형태, 예를들어 종래의 구름 요소 베어링, 유체 베어링(공기 또는 액체), 슬리브 베어링, 또는 다른 형태의 것일 수 있다.

임의의 하우징(12)은 고정자 조립체(18), 로터(14), 자석(16), 베어링(20), 및 베어링 튜브(22)를 둘러싼다. 하우징(12)에는 엔드 캡(24)이 제공되어 하우징 내부와 그 속에 수용된 부품들에 접근할 수 있도록 한다. 또한, 하우징의 엔드 캡(24)과 단부 벽(26)은 각각 로터(14)의 각 말단부(30,32)가 하우징을 통과하여 연장하도록 하는 개구부(28)를 포함한다. 각각의 말단부(30,32)는 장치의 급회전(spinning) 운동을 발생시키는, 예를들어 임펠러 같은 장치와 연결되도록 구성된다. 그러나, 모터(10)는 로터(14)의 하나의 말단부 만이 하우징(12)으로부터 연장하도록 구성될 수도 있다. 사용에서, 전자 제어장치(전형적으로 본 출원인에 의해 이용할 수 있는 PAP 장치 또는 유동 발생기의 부분으로서 제공된)는 로터(14) 및 그에 연결된, 예컨대 임펠러와 같은 장치의 급회전 운동을 제어하기 위한 고정자 조립체(18)의 작동을 제어한다.

1.1 베어링 튜브

도시된 실시예에서, 베어링 튜브(22)는 비교적 얇은 벽으로 된 움직이지 않는 안정된 튜브를 포함한다.

1.1.1 특성

베어링 튜브(22)는 자기장이 통과할 수 있도록 적어도 일 부분이 자기 투과성을 갖는다. 일 실시예에서, 이러한 "자기 투과성(magnetic transparency)"은 하나 이상의 튜브의 재료 특성, 예를 들어 비 전기전도성, 자기 투과성 또는 비 자성, 및/또는 열 전도성 튜브에 의해 제공될 수 있다. 선택적으로, 상기 "자기 투과성"은 아래에 매우 상세히 설명된 하나 이상의 특성을 가지는 튜브에 의해 제공될 수도 있다.

몇몇 응용에서, 튜브는 단지 상술한 모든 재료 특성들(비 전기전도성의, 자기 투과성의, 그리고 열 전도성의) 중 하나 이상 및/또는 이들 특성들의 충분한 정도(예를들어, 부분적으로 전기 전도성인 및/또는 부분적으로 열 전도성인)를 포함할 수도 있기 때문에, 상기 튜브가 이들 특성들을 모두 가질 필요가 없을 수도 있다. 또한, 비 전도성은 (비)전기 전도성을 가리키며, 튜브(22)는 실시예들에서 열 전도성일 수도 있지만, 열 전도성은 공기를 데우거나 및/또는 송풍기 부재를 냉각하는데 유용할 수 있다. 튜브는 과열됨이 없이 자석 주위에 충분한 자기 플럭스(magnetic flux)를 허용하기 위해 적절한 “자기 투과성”, “비 전기전도성”, 및/또는 “열전도성”을 포함한다.

본 발명의 일 실시예와 관련하여, 비 전도성 재료는 비교적 고저항률(예를들어, 2 마이크로 옴 미터(Ohm-m)의 부근 또는 그 이상의)을 갖는 물질인 것으로 이해되며, 비자성 물질은 비교적 낮은 자성 투자율(예를들어, 2 부근 또는 그 이하의)을 갖는 물질인 것으로 이해된다. 이러한 물질의 수용가능한 범위들은 예컨대 적용함에 따라 다양할 수 있다.

튜브는 방열(열은 모터에 대한 저항, 비효율적인 힘, 베어링의 수명 감소, 튜브의 비틀림을 일으킬 수도 있다)을 허용하도록 열 전도성일 수 있다.

또한, 튜브는 그 길이 또는 둘레를 따라 서로 다른 재료 특성, 예를들어 서로 다른 높이 또는 범위의 “자기 투과성”, “비 전기전도성”, 및/또는 “열 전도성”을 가질 수 있다. 즉, 튜브의 부분들은 이들 특성들 중 하나 이상을 가질 수도 있으나, 튜브의 다른 부분들은 그렇지 않을 수도 있다.

자기 투과성은, 플럭스 밀도가 더 높은 것으로 예상될 수 있는 자석 및 고정자 조립체의 부근에서 더 클 것이다. 그 영역 밖에서는 서로 다른 특성들이 허용될 수 있으며, 몇몇 경우에는 필요하지 않을 수도 있다. 예컨대, 함께 고정되는 서로 다른 부재들로부터 튜브를 구성하는 것이 유리할 수 있으며, 그 점에서 튜브의 몇몇 부재들은 예를 들어 바람직하지 않은 위치들에서 자기 투과성을 가지며, 튜브의 다른 부재들은 더욱 열 전도성이 있다.

1.1.2 재료

베어링 튜브(22)는 비금속 물질, 예를들어 세라믹(예를들어 안정된 산화 지르코늄), 유리, 폴리머(polymers), 충전(그러나 비 전도성의) 폴리머, 또는 강화된 폴리머(예를들어 섬유유리, 카본, 붕소 등)로 구성될 수도 있다. 그러나, 튜브는 또한 금속 또는 반 금속일 수 있다. 일 실시예에서, 튜브는 그 길이 또는 둘레를 따라 서로 다른 재료들을 포함할 수도 있다.

1.1.3 형상

도시된 실시예에서, 튜브는 그 길이를 따라 원형의 단면 형상을 가진다. 그러나, 튜브가 다른 적절한 형상들, 예를들어 원형 또는 둥근형, 정사각형, 다각형, 원뿔형 등을 갖출 수도 있음이 고려되어야 한다.

또한, 튜브는 하나 이상의 부분들(예를들어, 다수 부분의 구조물), 예를들어 다같이 고정되는 서로 다른 특성들을 가진 서로 다른 부재들을 포함할 수도 있다.

일 실시예에서, 튜브는 자기장이 통과할 수 있을 정도로 구멍(예를 들어, 하나 이상의 구멍, 개구부, 및/또는 슬릿들)이 뚫릴 수도 있다. 상기 실시예에서, 튜브는 비 전기전도성의, 자기 투과성의, 및/또는 열 전도성의 재료 특성을 포함할 수도, 포함하지 않을 수도 있다.

1.1.4 조합

상술한 특징들 중 어느 하나의 특징 또는 그들의 조합이 튜브의 실시예들을 구성할 수 있음이 이해될 것이다. 즉, 튜브는 상술한 바와 같은 특성들, 재료들, 및/또는 형상들의 소정의 적절한 조합을 포함할 수도 있다.

1.1.5 부분

또한, 튜브의 부분들이 상술한 하나 이상의 특징들을 가질 수는 있으나, 튜브의 다른 부분들은 그렇지 않을 수도 있음을 이해하여야 한다.

1.1.6 베어링 지지체

도시된 바와 같이, 고정자 조립체(18)는 튜브의 외부면(42)을 따라 튜브(22)의 중심부(40)에 제공된다. 베어링(20)은 튜브의 내부면(48)을 따라 튜브(22)의 각각의 말단부(44,46)에 제공된다. 튜브(22)는 대체로 완전한 축방향 정렬된 베어링들(20)을 보유한다. 베어링(20)은 튜브 내부 안에서 로터(14)와 자석(16)을 지지한다. 또한, 자석(16)은, 상기 자석(16)이 고정자 조립체(18)와 정렬되도록 상기 베어링들(20) 사이에 위치된다.

튜브(22)의 내경은 베어링(20)의 외경과 대체로 유사하다. 이는 베어링(20)이, 예를들어 마찰 접합부, 접착제 등에 의해 튜브(22) 내에 안전하고 안정적으로 보유되도록 허용한다.

튜브(22)는 충분히 “자기 투과성”(예를들어, 비자성, 비 전기전도성, 및/또는 열전도성)이 있으며, 이는 도 1에 도시된 바와 같이 튜브(22) 내의 베어링들(20) 사이에 자석 로터(14)가 위치되는 설계를 모터(10)가 가지도록 허용한다. 즉, 고정자 조립체(18)는 아무튼 플럭스 밀도 및/또는 증가된 열의 심각한 손실없이 튜브(22) 내에 위치된 자석 로터(14) 상에서 작동할 수 있다. 이와 같이, 튜브(22)는 안정된 물리적 특성들을 제공하며, 모터 분야의 요구들을 지원하기에 충분하다. 베어링 튜브(22)가 다른 모터 배열체 또는 “자기 투과성”이 유익할 수 있는 다른 분야들 안에 통합될 수 있음은 주목할 만하다.

1.2 이점

자석 로터(14)가 “자기 투과성”튜브(22) 내에 위치되는 도 1의 모터 배열체는 여러 가지 이점들을 가진다. 예를들어, 모터 배열체는 양호한 베어링 대 베어링의 정렬을 제공한다. 양호한 정렬은 개선된 소음 및/또는 향상된 수명을 초래한다. 또한, 양호한 정렬은 유체 베어링들, 예를들어 로터 및 튜브의 재료들이 긴밀하게 결합된 열팽창 계수(예를들어, 튜브와 로터는 모두 안정된 산화 지르코늄으로 제조될 수 있다)를 가질 때, 유체 베어링들을 잘 조절할 수 있도록 한다.

또한, 모터 배열체는 양호한 소형성(예를들어, 로터는 외팔보 형상이 아닌 튜브가 고정된 베어링들 사이에 위치할 수 있다)와, 본질적으로 낮은 관성 로터로 인한 양호한 동적 반응, 및 구조의 단순함으로 인한 양호한 강성을 제공한다. 또한, 모터 배열체는 유체 베어링과 이중 단부형 임펠러 송풍기 구조체(예를들어, 모터가 상술한 바와 같은 PAP 장치 또는 유동 발생기 안에 통합될 때) 모두에 대한 양호한 조절을 제공한다.

또한 구름 요소 베어링들이 사용될 경우, 튜브와 로터의 결합된 열적 계수들은 어느 일측이 전부하 스프링을 제거하도록 허용할 수도 있다.

특히, 베어링들을 조립하기 위한 한 방법은, 베어링들이 튜브의 단부에 대하여, 예를들어 하부 베어링을 위한 플랜지(380)에 대하여 그리고 도 4c에 도시된 바와 같은 상부 베어링들을 위한 테이퍼형 플랜지(382)에 대하여 적소에 바람직하게 정렬 및 보유된 상태를 확실하게 유지하도록 하기 위해 베어링들에 힘을 가하는 전부하 스프링을 사용하는 것을 포함한다.

이러한 방법에 대해 선택적인 것으로서, 전부하 스프링은 제거될 수도 있으며, 베어링들은 접착제, 예를들어 아교풀, 또는 다른 적절한 고정 수단들, 예를들어 기계적 고정장치 등에 의해 적소에 보유될 수 있다. 베어링들은 다양한 변형이 있을 수 있다. 예를들어, 베어링들은 슬리브형, 복식형, 자석형 등으로서 구성될 수도 있다.

이러한 선택적인 방법은 도 6에 도시되어 있다. 이 방법에서, 각각의 플랜지들(582,580)에 대하여 그리고 바람직하게 정렬된 베어링들(520,525)을 가압하기 위해 소정의 힘(예를들어, 점선으로 표시된 스프링(536)에 의해)이 가해질 수 있다. 정렬이 되면, 예를들어 스프링(536)에 의해 힘이 가해지고 있는 동안 적소에 베어링들(520,525)을 고정 및 보유하기 위해 접착제(A), 예를들어 아교풀, 또는 다른 고정 수단들이 베어링들(520,525)과 튜브(522) 사이에 제공될 수도 있다. 베어링들(520,525)이 단단히 부착되면 힘이 제거될 수도 있다.

이 선택적인 방법의 잠재된 문제점은, 모터가 시동할 때 서로 다른 부품들(예를들어, 로터 및 튜브와 같은)이 상기 부품들을 만드는데 사용된 재료와 관련있는 그들의 개별 열팽창 계수에 따라 팽창할 거라는 것이다. 따라서, 만일 로터와 튜브 재료들이 서로 다른 정도로 팽창하도록 허용하는 두 서로 다른 열팽창 계수를 갖는다면, 베어링들이 움직이거나 잘못 정렬되어 모터에서 불균형을 초래할 수도 있다. 이러한 문제점들을 방지하기 위해, 튜브와 로터는 동일한 열팽창 계수를 가지도록 동일 재료로 만들어지거나, 또는 동일한 열팽창 계수를 가진 두 서로 다른 재료들로 만들어질 수도 있다.

2.0 PAP 장치내에 통합된 모터

모터(10)는, 예를들어 비침습적 양압 환기법(NIPPV)을 통해 수면 무호흡 증상(SDB)의 치료용으로 환자에게 제공되는 압축 가스의 공급을 발생시키기 위한 구조를 갖는 PAP 장치 또는 유동 발생기 내에 통합될 수 있다. 일 실시예에서, 모터는 약 30,000 rpm 및/또는 8 mNm 토크까지 작동하도록 구성될 수 있다.

예를들어, 도 2는 모터(10)를 포함하는 PAP 장치 또는 유동 발생기(60)의 개략도이다. 도시된 바와 같이, PAP 장치(60)는 하우징(62)과 상기 하우징(62) 내에 지지된 송풍기(64)를 포함한다. 송풍기(64)는 하나 이상의 흡입구(도시되지는 않았지만, 전형적으로 유동 발생기 하우징의 바닥 또는 측벽에 제공된)를 통해 하우징(62) 안으로 공급 가스를 끌어들이고, 배출구(66)에서 압축된 가스의 흐름을 제공하도록 작동할 수 있다. 압축 가스의 공급은 PAP 장치(60)의 배출구(66)에 결합된 일 단부와 환자의 얼굴에 편안하게 맞닿으며 기밀을 제공하는 마스크 시스템에 결합된 타단부를 포함하는 공기 전달 도관을 통해 환자에게 전달된다. 일 실시예에서, 송풍기는 CPAP 또는 NIPPV 용으로 적합한, 예를들어 환자의 필요에 따른 4∼28 cmH₂0의 범위에서 180 L/min(마스크에서 측정된)에 이르는 유량의 압축 가스를 운반하기 위도록 구성된다. 또한, 송풍기는 바이레벌(bilevel) 테라피 또는 가변 압력 테라피(예를들어, 2∼6 cmH₂0의 저영역 및 6∼30 cmH₂0의 고영역)를 전달하도록 구성될 수도 있다.

송풍기(64)는 하우징(62)에 의해 그 내부에 지지되며, 적어도 하나의 임펠러(68)와 상기 적어도 하나의 임펠러(68)를 구동하기 위한 모터(10)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 송풍기(64)는 양방향 사용이 가능한 임펠러 송풍기 구조를 갖는다. 특히, 모터(10)는 도 1에 도시된 배열체를 포함하고, 로터(14)의 각각의 말단부(30,32)는 임펠러(68)에 결합된다. 그러나, 송풍기(64)는 모터(10)에 결합된 단일의 임펠러를 포함할 수도 있다.

모터는 본 발명에 전체로서 참조되어 결합된, 미국 특허 제6,910,483호와, 미국 특허공개공보 제2005/0103339호, 및 2005년 10월 28일 출원된 “다단 송풍기 및 그의 연결 볼류어트”라는 명칭의 미국 임시 특허출원 제60/730,875호, 그리고 2006년 2월 22일 출원된 “플렉시블한 지지 슬리브를 구비한 송풍기 모터”라는 명칭의 미국 임시 특허출원 제60/775,333호에 개시된 것과 같은 송풍기 조립체의 내부에 결합될 수도 있다.

또한, 모터(10)는 다른 분야에서 이용될 수도 있다.

2.1 이점

도 1의 모터 배열체를 포함하는 PAP 장치 또는 유동 발생기(60)는 여러 가지 장점이 있다. 예를 들면, 도 1의 모터 배열체는 조용하고, 긴 수명과, 소형이며, 보다 신뢰성 있고, 고도로 반응하는 PAP 장치이다. 이는 환자에게 사용하기 보다 편하고 쉬운 PAP 장치를 제공한다. 환자들이 더 만족스러워하기 때문에 의사들이 치료에 사용하기가 보다 용이하다.

또한, 도 1의 모터 배열체를 포함하는 PAP 장치(60)는 줄어든 부품수와 보다 적은 기계 작동으로 인한 잠재적으로 저비용과, 종래의 구름 요소 베어링들을 수단으로 하는 양질의 모터 플랫폼, 유체 베어링들을 수용하기 위한 모터 플랫폼, 유체 베어링 및 양방형 임펠러 송풍기 구조물을 수용하기 위한 모터 플랫폼, 및/또는 유체 베어링 및 양방형 임펠러 송풍기 구조물 및 일체형 벌류트 및/또는 송풍기 하우징들을 수용하기 위한 모터 플랫폼을 제공한다.

3. 전기 모터의 다른 실시예

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전기 모터 또는 튜브 모터(210)를 도시하고 있다. 튜브 모터(210)는 상술한 튜브 모터(10)와 대체로 유사하고, 또한 하우징이나 단부캡이 필요없이 모터로서 기능하기 위한 모터의 능력을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 모터(210)는 제공된 영구 자석(216)을 포함하는 회전가능한 샤프트 또는 로터(214), 보유를 위한 구성의 “자기 투과성” 베어링 튜브(222) 또는 상기 튜브(222) 내에 로터(214)를 회전가능하게 지지하는 하우스 베어링들(220), 및 상기 튜브(222)의 외부면을 따라 제공된 (마찰에 의해 튜브 상에 보유된) 고정자 조립체(218)를 포함한다.

도시된 실시예에서, 고정자 조립체(218)는 권취부(219), 와인딩(219)에 제공된 고정자 또는 고정자 라미네이션 스택(221), 및 스택(221)을 권취부(219)로부터 절연하기 위해 권취부(219)와 스택(221) 사이에 제공된 하나 이상의 절연체(223)를 포함한다. 상술한 바와 같이, 튜브(222)는 “자기 투과성”이 있으며, 고정자 조립체(218)가 플럭스 밀도의 심각한 손실 및/또는 과열됨이 없이, 비록 있다 하더라도, 튜브(222) 내에 위치된 자석 로터(214) 상에서 작동하도록 허용한다.

로터 자석(216)과 베어링들(220) 중 하나의 사이에 스페이서(234)가 제공되고, 로터 자석(216)과 다른 베어링들(220) 사이에 스프링 또는 편심 부재(236)가 제공된다. 이러한 배열은 고정자 조립체(218)를 구비한 로터 자석(216)의 정렬을 유지한다.

여기에 설명된 “튜브 모터”에서, 하우징 부재들은 고정자 조립체(218)의 코어를 통해 연장하는 단일 튜브(222)로 교체된다. 튜브(222)는 얇은 벽으로 둘러싸여 있고(그러나 강한), “자기 투과성”이 있으며, 베어링들이 그들 사이에 수용된 로터 자석을 구비한 단일 구멍 내에 장착되도록 허용한다. 로터의 자석 선속(flux)은 (튜브가 “자기 투과성”이 있으므로) 튜브의 벽을 관통하여 축 회전력(shaft torque)을 발생시키기 위한 고정자 권취부 전류와 상호 작용한다.

따라서, “튜브 모터”는 자체 내장된 상태로 고정자와 로터를 지지하고, 및/또는 상기 튜브 모터가 모터 기능을 하도록 허용하는 수단에 튜브로 둘러싸여 있다. 즉, 하우징 또는 엔드 캡은 고정자 또는 로터를 지지하거나 및/또는 둘러싸는데 필요하지 않으며, 예를들어 하우징은 모터 베어링들을 지지하는데 필요가 없다. PAP 장치에서, 하우징 및/또는 엔드 캡은 충만된 압축 가스실을 형성하기 위해 튜브 모터에 제공될 수도 있다.

3.1 특장점

튜브 모터(210)의 특장점은 다음 중 하나 이상을 포함한다.

저비용;

무 하우징: 하우징이나 엔드 캡의 불필요;

고성능 가능;

낮은 관성;

이중 샤프트 가능;

튜브의 뛰어난 구멍 대 구멍 집중성(고정밀 가공의 하우징 부품이 필요없는 저소음) 제공;

진동 차단 촉진;

높은 전력 효율(낮은 철 소비);

예를들어 고정자 주위에 유도된 압축 가스에 따른 고정자 상에서의 냉각효과에 기인한 양호한 열 특성들(특히 고정자에 대한). 고정자 및 베어링들 상에서 감소된 열이 모터의 신뢰성 및 수명을 증가시킬 수 있으며, 또한 가스의 가온을 돕기 위해 열이 압축 가스로 전도될 수도 있음;

소형 구조;

높은 생산성;

슬롯 리스(slotless) 고정자(이가 없는);

센서 없음(또는 필요한 경우 “센서 있음”);

사인 구동가능(예를들어, 약 1.1% THD(전체 고조파 비틀림)); 및/또는

튜브를 사용함에 의한 공차의 감소 또는 배제(예를들어, 로터/고정자 정렬에 의해 고정자에 대해 공차가 요구되지 않을 수 있음).

모터(10,210)는 하나 이상의 유사한 이점들과, 특장점을 포함할 수 있음이 고려될 것이다.

4. PAP장치의 다른 실시예

도 4a 및 도 4c는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 PAP 장치 또는 송풍기(360)를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, PAP 장치(360)는 일반적으로 나선 형상의 채널(363)을 구성하는 벌류트 또는 하우징(362), 하우징(362) 의해 또는 하우징 내에 지지된 “자기 투과성” 튜브(322)를 포함하는 튜브 모터(310), 튜브 모터(310)의 로터(314)에 제공된 임펠러(368), 및 임펠러(368)를 봉입하도록 하우징에 제공된 뚜껑 또는 엔드 캡(365)을 포함한다.

도 4b에 도시된 최선의 실시예로서, PAP 장치(360)는 입구(367)를 통해 하우징 안으로 가스 공급을 유도하고, 출구(366)에서 압축된 가스의 흐름을 제공하도록 작동할 수 있다. PAP 장치(360)는 일반적으로 원통 형상이며, PAP 장치의 축과 정렬된 입구(367) 및, 일반적으로 접선 방향으로 PAP 장치를 빠져나가는 가스를 유도하도록 구성된 출구(366)를 구비한다.

일 실시예에서, PAP 장치(360)는 약 60㎜의 직경과 약 30㎜의 높이를 갖추어, 약 85㎤의 원통형 체적을 제공할 수도 있다. 출구(366)는 약10㎜의 직경을 가질 수도 있다. 이러한 치수들은 단지 예시적인 것이며 다른 치수들도 응용에 의해 가능함은 이해될 것이다.

4.1 튜브 모터

튜브 모터(310)는 영구자석을 포함하는 회전가능한 샤프트 또는 로터(314), 튜브(322)내에 로터(314)를 회전가능하게 지지하는 베어링(320,325)를 보유 또는 수용하기 위한 구성의 “자기 투과성” 튜브(322), 및 튜브(322)의 외부면을 따라 제공된 (예를들어 마찰에 의해 튜브 상에 유지된) 고정자 조립체(318)를 포함한다.

고정자 조립체는 권취부(319), 권취부(319)에 제공된 고정자 또는 고정자 적층 스택(321, 예를들어 슬롯이 없거나 이가 없는), 및 스택(321)을 권취부(319)로부터 격리하기 위해 권취부(319)와 스택(321) 사이에 제공된 하나 이상의 절연체(323)를 포함한다. 코일 권취부의 추가의 세부사항들은 본 발명에 온전히 참조로 반영된 미국 임시출원 제60/877,373호에 개시되어 있다.

4.1.1 단일편 튜브

튜브 모터(310)의 튜브(322)는 튜브부(370), 튜브부(370)의 일단부에 제공된 실드(372), 및 실드(372)로부터 연장하는 환형의 플랜지(374)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 튜브(322)는 단편 구조로서 일체로 주조(예를들어 인젝션 몰딩)된다. 그러나, 튜브(322)는 다른 적절한 방법으로 구성될 수도 있다.

4.1.2 베어링 정렬 및 유지

튜브(322)의 튜브부(370)는 로터(314)를 회전가능하게 지지하는 베어링(320,325)을 유지하고 정렬하기 위해 구성된다. 도시된 실시예에서, 튜브부(370)는 혼합된 크기의 베어링들이 사용될 수 있도록 구성된다.

도시된 바와 같이, 튜브부(370)의 상단부는 베어링(320)을 지지하도록 구성되고, 튜브부(370)의 하단부는 베어링(320)보다 작은 크기 또는 직경을 갖는 베어링(325)을 지지하도록 구성된다.

특히, 튜브부(370)의 상단부는 직경(D)을 한정하며 베어링(320)을 지지하도록 적용된 환형면(376)을 포함한다. 튜브부(370)의 하단부는 소직경(d)을 한정하고 베어링(325)을 지지하도록 적용된 환형면(378)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 단편 튜브부(370)는 정확한 베어링 대 베어링 정렬을 제공하는 정확한 구멍 대 구멍 정렬을 제공한다. 또한, 튜브부(370)의 상단부는 베어링(320)을 지지하는 튜브부(370)의 상단부를 강화하기 위해 구성된 하나 이상의 연장부(338)를 포함한다.

일 실시예에서, 튜브부는 각각의 베어링들(320,325)을 지지하도록 적용된 환형면들(376,378)을 따라 사실상 초기 각이 전혀 제공되지 않게 제작될 수도 있다. 그러나, 초기 각은 작도된 선을 따라 주조를 쉽게 하기 위해 환형면들(376 및 378) 사이의 면을 따라 제공될 수도 있다.

튜브부(370)의 하단부 안으로 (각각의 단부들에 제공된 베어링들(320,325)을 구비한) 로터(314)를 안내하기 위해 환형면들(376,378) 사이에 경사면(377)이 제공될 수도 있다. 예를들어, 로터(314)의 소형 베어링측은 튜브부(370)의 상단부를 통해 튜브부(370) 안에 삽입되거나 “안으로 하강될”수도 있다. 소형 베어링(325)이 하단부에 접근할 때, 경사면(377)은 감소된 직경을 갖는 환형면(378)과의 접촉부 안으로 베어링(325)을 안내할 것이다. 따라서, 베어링(325)은 그의 작동 위치 안으로 자체 안내된다.

도시된 실시예에서, 튜브부(370)의 하단부는 상기 하단부에서 베어링(325)에 대한 멈춤 또는 지지를 제공하는 플랜지(380)를 포함한다. 또한, 튜브부(370)의 상단부는 베어링(320)과 맞물려, 이후 튜브부(370) 내에 로터를 보유하도록 적용된 하나 이상의 테이퍼진 플랜지부(382)를 포함한다.

테이퍼진 플랜지부(382)는 스냅 인(snap-in) 베어링 리텐션을 제공한다. 즉, 테이퍼진 플랜지부(382)는 베어링(320)이 튜브부(370) 안에 물리는 것을 허용하는 반면, 일단 조립된 튜브부(370)로부터 베어링(320)(및 이후 로터)의 제거를 방지하도록 로터 조립시에 탄력적으로 휘어질 수 있다.

고정자 조립체(318)를 구비한 로터 자석(316)의 정렬을 유지하기 위해 베어링(320)과 로터 자석(316) 사이에 스프링 또는 편심부재(336)가 제공될 수도 있다.

4.1.3 실드

튜브(322)의 실드(372)는 압축가스를 출구(366)로 유도하는 채널(363)에 대하여 상부벽을 형성하거나 또는 차단한다. 도시된 실시예에서, 실드(372)는 임펠러(368) 부근의 튜브부(370)의 단부에 제공되는 (예를들어, 단일편으로 일체로 형성된) 원형 디스크의 형상을 갖는다.

도시된 실시예에서, 실드(372)의 외부 모서리는 임펠러(368)의 외부 날과 대체로 정렬되거나 그 외부로 방사상으로 연장한다. 실드(372)는 그 외부 모서리와 하우징(362)의 벽 사이에, 출구(366)로 안내하는 채널(363) 안으로 가스를 유도하기에 충분한 좁은 환형의 간극(385, 예를들어, 약 1㎜)을 제공한다.

4.2 튜브 모터와 하우징의 결합

튜브 모터(310)와 하우징(362)은 하우징(362) 내에 튜브 모터(310)를 지지, 정렬, 및/또는 내장하도록 구성되는 보충 구성 부재를 제공한다.

도시된 실시예에서, 하우징(362)은 실드(372, 예를들어 도 4a 참조)의 외부 모서리를 따라 제공된 각각의 탭들(386)을 수납하도록 구성되는 하우징 벽의 상부 부분에 하나 이상의 슬롯(384)을 포함한다. 실시예에서, 실드(372)는 하우징(362)의 각각의 슬롯들(384)에 수납되는 세 개의 탭들(386)을 포함한다. 그러나, 슬롯과 탭은 어느 정도 적절한 수로 제공될 수도 있다.

하우징(362) 및 튜브(322)는 작동 위치에서 고정자 조립체(318)를 지지하고 유지하기 위해 상호 조력한다. 도 4a 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 튜브(322)의 환형 플랜지(374)는 권취부(319)의 상부 부분을 감싸며 스택(321)의 상측과 접하도록 구성된다. 유사하게, 하우징(362)의 바닥벽은 권취부(319)의 하부 부분을 감싸며 스택(321)의 하측과 접하도록 구성된 환형 플랜지(388)를 포함한다. 따라서, 환형 플랜지(374,388)는 상호 협력하여 하우징(362)과 튜브(322) 사이에 고정자 조립체(318)가 끼워진 상태로 둘러싸게 된다.

또한, 각각의 플랜지(374,388)는 스택(321)을 통해 제공된 대응 구멍들(391) 내에 접하도록 구성된 하나 이상의 고정 돌기부(390, 또한 고정점 또는 고정핀으로 참조된)를 포함한다. 이 배열체는 하우징(362)과 튜브(322)를 스택(321)에 대해 자체 부착하거나 및/또는 정렬한다. 도시된 실시예에서, 플랜지(374)의 외부면은 스택(321)의 외부면과 대체로 같은 높이이다.

또한, 하우징(362)의 바닥벽은 튜브(322)의 튜브부(370)의 하단부를 수용하도록 구성된 개구부(392)를 포함한다. 튜브부(370)의 하단부에 제공된 각각의 개구부(396) 내에 접하도록 구성된 개구부(392)의 모서리를 따라 하나 이상의 탭(392)이 제공될 수도 있다.

일 실시예에서, 튜브 모터(310) 및 하우징(362)에 제공된 상술한 보충 구성 부재들은 찰칵 끼움 방식의 잠금(snap-fit retention)을 제공할 수도 있다.

4.3 임펠러

도시된 실시예에서, PAP 장치(360)는 단일의 임펠러(368)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 임펠러(368)는 한 쌍의 디스크 형상의 보호판(371,373) 사이에 끼워진 다수의 연속 곡선형 또는 직선형 블레이드(369)를 포함한다. 작은 보호판(373)은 로터(314)의 일단부를 수용하도록 구성된 허브 또는 부싱(375)과 결합한다. 또한, 임펠러에 대한 추가의 세부사항은 본 발명에 전체로서 참조되어 결합된, 2006년 10월 27일자 출원된 PCT 국제출원번호 PCT/AU2006/001617호에 개시되어 있다.

이 배열체는 저비용 및 저관성의 교번 보호판 임펠러를 제공한다. 일 실시예에서, 간극(G, 예를들어 도 4c 참조)은 가압-끼움(press-to-shim) 기술에 의해 조절될 수 있다. 예를들어, 임펠러(368)의 허브(375)의 하단부(허브(375)가 로터(314)에 고정되기 때문)에 접하고, 이어서 간극(G)의 크기를 조절하도록 구성된 튜브(322)의 상단부를 따라 끼움쇠(333)가 제공될 수도 있다.

일 실시예에서, 임펠러(368)는 약 50㎜의 직경을 가질 수도 있다. 이 직경은 단지 예시적인 것이며, 다른 크기들도 응용함에 따라 가능하다는 것이 이해될 것이다.

4.4 선택적 균형 링

도 4a에 도시된 바와 같이, 로터(314)의 타단부(임펠러(368)를 지지하는 단부와 대향하는)에 균형 링(398)이 선택적으로 제공될 수도 있다.

이 배열은 튜브 모터(310)의 단일면 또는 양면 균형을 촉진할 수도 있다.

4.5 유체 유동 통로

도 4c에 가장 잘 도시된 바와 같이, 가스는 입구(367)에서 PAP 장치 안으로 들어가고 접선방향으로 가속 및 방사상의 외측으로 유도되는 임펠러(368) 안으로 전달된다. 실드(372)의 외부 모서리와 하우징(362)의 벽 사이의 간극(385)은 가스가 채널(363) 안으로 유입하고 튜브 모터(310)의 측면 주변으로 하강하도록 허용한다. 가스는 출구(366)를 향하여 나선형 방식으로 흐르면서 채널(363)과 튜브 모터(310)의 측면 주위를 감싸고 돈다.

4.5.1 고정자의 냉각

도시된 실시예에서, 고정자 조립체(318)의 스택(321)의 외부면은 하우징(362)의 채널(363)에 노출되며, 이어서 채널(363)을 통과하는 가스에 노출된다. 이러한 배열은 가스가 실제로 채널(363)을 통해 유동하므로 스택(321)을 강제 대류 냉각할 수 있다.

4.6 간단한 구조 및 저비용

PAP 장치(360)는 비교적 기본적인 CPAP 및/또는 스노어(Snore)PAP 치료를 제공하기 위해 단일 임펠러를 구비한 비교적 기본적인 구조를 포함한다.

또한, PAP 장치(360)는 4개의 플라스틱 성형된(예를들어, 인젝션 몰딩된) 부품들, 즉 하우징(362), 튜브(322), 임펠러(368), 및 엔드 캡(365)을 제공한다. 이들 주조된 부품들(로터(314), 고정자 조립체(318), 베어링(320,325), 및 스프링(336)와 함께)은 비교적 낮은 부품 및 조립 비용으로 배열을 제공한다.

5. 플렉시블한 코어를 구비한 PAP 장치

도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 (예를들어, 이층 구조의 NIV 치료를 통한 CPAP를 제공하기 위한) PAP 장치 또는 송풍기(460)를 도시하고 있다. 이 실시예에서, PAP 장치(460)는 하우징(462) 및, 진공 차단 시스템(455)에 의해 상기 하우징(462) 내에 지지된 코어(461)를 포함한다. 아래에 더욱 상세히 설명된 바와 같이, 진동 차단 시스템(455)은 실제로 코어(461)가 하우징(463)으로부터 단절되도록 하우징(462)에 대해 적절한 진동 차단 방법으로 코어(461)를 지지한다. 따라서, 사용 중 코어(461)에 의해 발생된 진동 및/또는 다른 움직임이 실제로 하우징으로부터 차단된다.

5.1 코어

도시된 실시예에서, 코어(461)는 “자기 투과성” 튜브(422)를 포함하는 튜브 모터(410), 실제로 튜브 모터(410)를 둘러싸도록 구성된 코어 하우징(450), 튜브 모터(410)의 로터(414)의 일단부에 제공된 임펠러(468), 및 로터(414)의 타단부에 제공된 균형 링(498)을 포함한다.

5.1.1 튜브 모터

상술한 바와 같이, 튜브 모터(410)는 영구 자석(416)을 구비한 회전가능한 축 또는 로터(414), 유지를 위해 구성된 “자기 투과성”튜브(422) 또는 튜브(422) 내에 로터(414)를 회전가능하게 지지하는 하우스 베어링(420), 및 튜브(422)의 외부면을 따라 제공된 (예를들어, 마찰에 의해 튜브 상에 유지된) 고정자 조립체(418)를 포함한다.

고정자 조립체(418)는 권취부(419), 권취부(419)에 제공된 고정자 또는 고정자 적층 스택(421, 예를들어 홈이 없거나 이가 없는), 및 스택(421)을 권취부(419)와 절연하기 위해 권취부(419)와 스택(421) 사이에 제공된 하나 이상의 절연체(423)를 포함한다.

로터 자석(416)와 고정자 조립체(418)의 정렬을 유지하기 위해 베어링(420)과 로터 자석(416) 사이에 스프링 또는 편심부재(436)가 제공될 수도 있다.

5.1.2 코어 하우징

도시된 실시예에서, 코어 하우징(450)은 튜브(422)의 일단부에 제공된 제1 하우징부(452)와, 튜브(422)의 타단부에 제공된 제2 하우징부(454)를 포함한다.

도시된 바와 같이, 제1 하우징부(452)는 상부벽을 형성하거나　또는 하우징 채널(463)을 차단하는 실드(472)를 포함한다. 내부 환형 플랜지(474) 및 외부 환형 플랜지(479)는 실드(472)로부터 연장한다. 도시된 실시예에서, 실드(472)와 임펠러(468)는 그 방사상의 길이를 따라 테이퍼진 또는 경사진 형태를 갖는다. 그러나, 실드(472)와 임펠러(468)는 다른 적절한 형태들도 가능하다.

상술한 바와 같이, 실드(472)는 그의 외부 모서리와 하우징(462) 사이에, 가스를 하우징 채널(463) 안으로 향하도록 하기에 충분한 폭이 좁은 환형의 간극(485)을 제공한다.

실드(472)는 로터(414)의 일단부가 통과하도록 허용하는 개구부를 포함한다. 개구부의 모서리는 튜브(422)의 일단부를 수용하도록 형성된 환형 슬롯(484)을 포함한다.

또한, 내부 환형 플랜지(474)는 권취부(419)의 상부를 둘러싸고 스택(421)의 상부면과 접하도록 구성된다. 내부 환형 플랜지(474)는 스택(421)을 통해 제공된 대응 구멍들 내에 접하도록 형성된 하나 이상의 고정 돌기(490)를 포함한다.

제2 하우징부(454)는 주벽 및 주벽(487)으로부터 연장된 환형 플랜지(488)를 포함한다. 주벽(487)은 로터(414)의 타단부가 통과하도록 허용하는 개구부를 포함한다. 개구부의 모서리는 튜브(422)의 타단부를 수용하도록 형성된 환형 슬롯(489)을 포함한다.

또한, 환형 플랜지(488)는 권취부(419)의 하부 부분을 둘러싸고 스택(421)의 하부면과 접하도록 구성된다. 환형 플랜지(488)는 스택(421)을 통해 제공된 대응 구멍들(491) 내에 접하도록 형성된 하나 이상의 고정 돌기(493)를 포함한다.

이와 같이, 플랜지들(474,488)은 고정자 조립체(418)를 둘러싸고 샌드위치(sandwich)시키기 위해 서로 조력한다. 도시된 실시예에서, 플랜지들(474,488)의 외부면은 스택(421)의 외부면, 즉 노출된 스택의 외부면과 실제로 같은 높이이다. 상술한 바와 같이, 이 배열은 가스가 사용 중 하우징 채널(463)을 통해 유동하기 때문에 스택(421)을 강제 대류 냉각한다.

또한, 코어 하우징(450)은 제2 하우징부(454)에 제공되며 로터(414)의 일단부에서 균형 링(498)을 감싸도록 구성된 캡(495)을 포함한다.

다른 실시예에서, 코어 하우징(450)의 하나 이상의 부분들은 예를들어 상술한 튜브(322)와 유사한 튜브(422)와 완전히 일체로 형성될 수도 있다.

5.2 하우징

하우징(462)은 하우징 채널(463)을 위한 외벽을 제공하는 본체(481) 및, 코어(461)를 감싸기 위해 본체(481)에 제공된 뚜껑 또는 엔드 캡(465)을 포함한다.

도 5a 및 도 5d에 가장 잘 도시된 바와 같이, PAP 장치(460)는 입구(467)를 통해 하우징 안으로 가스 공급을 유도하며 출구(466)에서 압축된 가스의 흐름을 제공하도록 작동할 수 있다. PAP 장치(460)는 일반적으로 원통형이며, PAP 장치의 축과 정렬된 입구(467) 및, 일반적으로 접선 방향으로 PAP 장치를 빠져나가는 가스를 유도하기 위한 구성의 출구(466)를 구비한다.

5.3 진동 차단 시스템

진동 차단 시스템(455)은 코어(461)의 전방부를 지지하기 위한 전방 버팀대(456, 또는 전방 진동 차단기)와 코어(461)의 후방부를 지지하기 위한 후방 버팀대(458, 또는 후방 진동 차단기)를 포함한다. 또한, 전방 및 후방 버팀대(456,458)는 하우징(462)에 대해 적절한 진동 차단 방법으로 코어(461)를 지지한다.

5.3.1 전방 버팀대

전방 버팀대(456)는 복수의 편심부재(457, 예를들어 평면 스프링)를 포함한다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 각각의 편심부재(457)는 코어(461)의 실드(472)의 외부 환상 플랜지(479)에 제공된 일단부(457(1)), 하우징(462)의 본체(481)에 제공된 타단부(457(2)), 및 코어(461)를 하우징(462)으로부터 분리하기 위한 적절한 구조를 제공하는 중간부(457(3))를 포함한다.

도시된 실시예에서, 일단부(457(1))는 플랜지(479)의 자유단을 수용하기에 적합한 구부러진 형태를 포함한다. 타단부(457(2))는 본체(481)에 제공된 슬롯(483) 내에 결합하기에 적합한 구부러진 형태를 포함한다. 중간부(457(3))는 적절한 구조를 제공하기 위해 콘서티나(concertina) 또는 벨로우(bellow)류 형태 안으로 구부려 넣어진다.

사용에서, 편심부재(457)는 코어(461)를, 예를들어 진동이 차단된 하우징(462)과 분리하면서 하우징(462) 안으로 코어(461)의 전방부를 지지한다.

또한, 권취부(419)로부터의 와이어(W), 예를들어 단부(457(1))에 연결된 와이어(W)는 하나 이상의 편심부재(457)에 결합될 수도 있다. 이것은 편심부재(457, 예를들어 금속으로 형성된 평면 스프링)가 외부 전원으로부터 권취부(419)에 전류를 전도하는 것을 허용한다. 예를들어, 도 5a 및 도 5b는 편심부재(457)를 통해 전류를 전도하기 위한 단부(457(2)) 및 권취부(419)로부터의 와이어(W)에 결합될 수도 있는 외부 전원(S)을 도시하고 있다.

5.3.2 후방 버팀대

후방 버팀대(458)는 코어 하우징(450)의 캡(495)에 제공된 일단부(459(1))와 하우징(462)의 본체(481)에 제공된 타단부(459(2))를 가지는, 탄성적으로 유연한 니플(459, 예를들어, 실리콘 물질로 구성된)의 형상으로 되어 있다.

도시된 실시예에서, 단부(459(2))는 본체(481)의 하부벽에 제공된 개구부(499)의 모서리를 수용하도록 형성된 환형 홈(497)을 포함한다.

사용시, 탄성적으로 유연한 니플(459)은 코어(461)를 하우징(462, 예를들어 진동 차단된)과 분리하면서 하우징(462) 안에서 코어(461)의 후방부를 지지한다.

한편, 본 발명은 현재 가장 실용적이고 바람직한 실시예인 것으로 고려되는 것들과 관련하여 설명하였으나, 그와 반대로 본 발명은 설명된 실시예들에 한정되지 않고 본 발명의 사상 및 범위 안에 포함된 다양한 변형 및 대등한 구성을 포괄하도록 될 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 상술한 다양한 실시예들은 다른 실시예들(예를들어, 현재의 다른 실시예들을 이해하기 위해 일 실시예의 형상들이 또다른 실시예의 형상들과 결합될 수도 있는)과 결합하여 실행될 수도 있다. 또한, 소정의 주어진 조립체의 각각의 독립된 특징 또는 구성은 추가의 실시예를 구성할 수도 있다. 또한, 소정의 주어진 조립체의 각각의 개별 구성요소, 소정의 주어진 조립체의 개별 구성요소의 하나 이상의 부분들, 및 하나 이상의 실시예들로부터의 구성요소들의 다양한 조합들은 하나 이상의 의장용 디자인 특징들을 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명은 폐쇄성 수면무호흡증(OSA)를 앓고 있는 환자들과 특별한 관계가 있지만, 다른 병(예를들어, 울혈성 심부전, 당뇨병, 병적인 비만, 뇌졸중, 체중감량 수술 등)을 앓고 있는 환자들도 상기한 설명들로부터 유익한 사항을 얻을 수 있음을 알게 될 것이다. 또한, 상기한 설명들은 비의학적인 분야에서도 마찬가지로 환자 및 비환자들에 대해 적용할 수 있다.

Claims (36)

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3. 내부면과 외부면을 갖고, 상기 내부면은 튜브 내에 모터의 로터 및 자석을 지지하도록 구성된 튜브;
   상기 튜브의 각 단부에 하나씩 제공된 2개의 베어링 지지체; 및
   모터 하우징과 조립될 때 모터의 고정자 조립체를 작동 위치에 지지하고 유지하도록 구성된 상기 튜브의 상기 외부면에 제공된 환형 플랜지를 포함하고,
   상기 2개의 베어링 지지체는 각각 베어링과 맞물리고 상기 튜브 내에 상기 로터를 유지하도록 구성된 테이퍼진 플랜지부를 포함하고, 상기 테이퍼진 플랜지부는 상기 튜브 내에 상기 로터의 조립시에 상기 베어링이 상기 튜브 내에 스냅 결합되도록(snap into) 탄력적으로 휘어지는 한편, 일단 조립되면 튜브로부터 상기 베어링 및 로터의 제거를 방지하도록 구성되며,
   상기 튜브는 자기장이 통과할 수 있을 정도로 자기 투과성인 적어도 일 부분을 갖는 로터 지지 구조체.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 튜브의 일 단부에 제공된 실드부를 더 포함하는 로터 지지 구조체.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 실드부는 상기 모터의 임펠러에 인접되도록 구성되는 상기 튜브의 단부에 제공된 원형 디스크의 형상인 로터 지지 구조체.
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
   상기 실드부는 상기 튜브와 일체로 형성되는 로터 지지 구조체.
7. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 튜브는 열전도성 물질로 구성되는 로터 지지 구조체.
8. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 튜브는 자기장이 통과할 수 있을 정도로 관통된 로터 지지 구조체.
9. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 튜브는 세라믹, 유리, 폴리머, 충전(비 전도성의) 폴리머, 또는 강화 폴리머로 구성되는 로터 지지 구조체.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 튜브는 안정된 산화 지르코늄으로 구성되는 로터 지지 구조체.
11. 제 9항에 있어서,
    상기 튜브는 섬유유리, 카본, 또는 붕소로 구성되는 로터 지지 구조체.
12. 삭제
13. 제 3항에 있어서,
    상기 2개의 베어링 지지체는 서로 다른 크기의 베어링들을 지지하도록 구성되는 로터 지지 구조체.
14. 삭제
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16. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형 플랜지는 조립시 상기 고정자 조립체를 통해 제공된 대응 구멍들 내에 맞물리도록 구성된 적어도 하나의 고정 돌기(anchoring protrusion)를 포함하는 로터 지지 구조체.
17. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 로터 지지 구조체를 포함하는 모터.
18. 제 17항에 있어서,
    상기 로터 지지 구조체에 의해 작동 위치에 지지된 로터 및 고정자 조립체; 및
    상기 로터 지지 구조체에 제공되고 신축자재의 방진 수단으로 하우징 내에 상기 로터 지지 구조체를 지지하도록 구성된 진동 차단 시스템을 더 포함하는 모터.
19. 제 18항에 있어서,
    상기 진동 차단 시스템은 외부 전원에서 권취부로 전류를 전도하기 위한 고정자 조립체의 권취부에 결합되는 모터.
20. 제 17항에 따른 모터를 포함하는 기도 양압 호흡 장치.
21. 제 18항에 따른 모터를 포함하는 기도 양압 호흡 장치.
22. 제 19항에 따른 모터를 포함하는 기도 양압 호흡 장치.
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27. 제 3항에 있어서,
    상기 환형 플랜지는 상기 튜브와 단일편으로 일체로 형성되는 로터 지지 구조체.
28. 제 3항에 있어서,
    상기 환형 플랜지는 상기 고정자 조립체의 일측을 둘러싸고 접하도록 구성되는 로터 지지 구조체.
29. 제 3항에 있어서,
    상기 환형 플랜지는 자가 부착되고 상기 튜브와 상기 고정자 조립체를 정렬하도록 구성되는 로터 지지 구조체.
30. 제 3항에 있어서,
    상기 환형 플랜지는 상기 고정자 조립체의 외부면들과 동일 평면인 외부면들을 포함하는 로터 지지 구조체.
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