KR102382057B1 - 흡입 모터 및 이를 구비한 진공청소기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축 방향의 길이를 줄일 수 있는 흡입 모터에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 흡입 모터는, 회전 샤프트; 상기 회전 샤프트의 일단에 고정된 임펠러; 상기 임펠러의 일측에 설치되며, 상기 회전 샤프트를 회전 지지하는 베어링 조립체; 상기 베어링 조립체의 일측으로 상기 회전 샤프트에 설치되는 영구자석; 상기 영구자석의 일측으로 상기 회전 샤프트의 타단에 설치되는 웨이트 밸런스; 및 상기 영구자석 둘레에 설치되는 고정자 조립체;를 포함하며, 상기 웨이트 밸런스는 상기 회전 샤프트가 회전할 때, 상기 베어링 조립체를 중심으로 상기 임펠러와 상기 영구자석 및 상기 웨이트 밸런스가 회전 균형을 이루도록 형성된다.

Description

흡입 모터 및 이를 구비한 진공청소기{Suction motor and vacuum cleaner having the same}

본 발명은 흡입 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공청소기용 흡입 모터에 관한 것이다.

전통적인 진공청소기는 오물 흡입구와 오물수거장치가 설치된 본체가 분리된 구조를 갖는다.

그러나 최근에는 사용 편리성을 높이기 위해 오물 흡입구와 본체가 일체화된 진공청소기, 예를 들면, 로봇 청소기나 핸디형 청소기가 출시되고 있다.

이와 같이 오물 흡입구와 오물수거장치를 포함하는 본체가 일체로 된 진공청소기는 사용 편의성을 위해서는 전체 크기를 축소하고 경량화를 할 필요가 있다. 이를 위해서는 진공청소기의 내부 부품, 특히 흡입 모터를 콤팩트하게 만들 필요가 있다.

흡입 모터의 크기를 줄이기 위해서 브러시 모터 대신 고성능의 BLDC 모터(Brushless DC motor)를 사용하는 진공청소기가 판매되고 있다. 그러나 이와 같은 BLDC 모터는 성능적으로 종래 기술에 의한 브러시 모터보다 전체 크기를 줄일 수는 있으나, 모터의 구조적인 측면에서는 종래의 브러시 모터와 큰 차이가 없다.

즉, 종래의 진공청소기용 모터는 회전 운동을 하는 회전자의 안정적인 지지를 위해 회전자의 양단에 베어링을 설치하여 회전자를 양단지지하는 구조를 사용하고 있다.

이와 같이 회전자의 양단에 베어링을 설치하여 지지하기 위해서는 모터의 축 방향으로 베어링을 지지할 수 있는 구조가 2곳에 필요하므로, 모터의 축 방향 크기를 줄이는데 한계가 있다.

따라서, 진공청소기의 크기를 줄이기 위해서는 축 방향 크기를 줄일 수 있는 새로운 구조의 흡입 모터가 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 진공청소기를 콤팩트화할 수 있도록 축 방향 크기를 줄일 수 있는 흡입 모터 및 이를 구비한 진공청소기에 관련된다.

본 발명의 일 측면에 의한 흡입 모터는, 회전 샤프트; 상기 회전 샤프트의 일단에 고정된 임펠러; 상기 임펠러의 일측에 설치되며, 상기 회전 샤프트를 회전 지지하는 베어링 조립체; 상기 베어링 조립체의 일측으로 상기 회전 샤프트에 설치되는 영구자석; 상기 영구자석의 일측으로 상기 회전 샤프트의 타단에 설치되는 웨이트 밸런스; 및 상기 영구자석 둘레에 설치되는 고정자 조립체;를 포함하며, 상기 웨이트 밸런스는 상기 회전 샤프트가 회전할 때, 상기 베어링 조립체를 중심으로 상기 임펠러와 상기 영구자석 및 상기 웨이트 밸런스가 회전 균형을 이루도록 형성될 수 있다.

이때, 상기 베어링 조립체는, 상기 임펠러의 일측에 설치되며, 상기 회전 샤프트를 회전 지지하는 제1베어링; 상기 제1베어링과 이격되어 설치되며, 상기 회전 샤프트를 회전 지지하는 제2베어링; 상기 제1베어링의 내륜과 상기 제2베어링의 내륜 사이에 설치되는 스페이서; 상기 제1베어링의 외륜과 상기 제2베어링의 외륜 사이에 설치되는 웨이브 와셔; 및 상기 제1베어링의 외륜과 제2베어링의 외륜을 고정하며, 중공의 원통 형상으로 형성된 슬리이브;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1베어링과 상기 제2베어링 사이의 간격은 상기 제1베어링 또는 상기 제2베어링의 바깥지름과 동일하거나 작을 수 있다.

또는, 상기 제1베어링과 상기 제2베어링 사이의 간격은 상기 제1베어링 또는 상기 제2베어링의 높이와 동일하거나 작을 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르는 흡입 모터는, 회전 샤프트; 상기 회전 샤프트의 일단에 고정된 임펠러; 상기 임펠러의 일측에서 상기 회전 샤프트를 회전 지지하는 제1베어링; 상기 제1베어링과 이격되어 설치되며, 상기 회전 샤프트를 회전 지지하는 제2베어링; 상기 제1베어링의 내륜과 상기 제2베어링의 내륜 사이에 설치되는 스페이서; 상기 제1베어링의 외륜과 제2베어링의 외륜을 고정하며, 중공의 원통 형상으로 형성된 슬리이브; 상기 제2베어링의 일측으로 상기 회전 샤프트에 설치되는 영구자석; 상기 영구자석의 일측으로 상기 회전 샤프트의 타단에 설치되는 웨이트 밸런스; 및 상기 영구자석 둘레에 설치되는 고정자 조립체;를 포함하며, 상기 제1베어링과 상기 제2베어링 사이의 간격은 상기 제1베어링 또는 상기 제2베어링의 바깥지름과 동일하거나 작을 수 있다.

또한, 상기 제2베어링과 상기 영구자석 사이의 상기 회전 샤프트에는 서브 웨이트 밸런스가 마련되며, 상기 서브 웨이트 밸런스는 상기 제2베어링의 내륜을 지지할 수 있다.

상술한 특징 중의 어느 하나를 포함하는 흡입 모터는 흡입 모터에 연결되는 오물수거장치를 포함하는 진공청소기에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터를 나타내는 사시도;
도 2는 도 1의 흡입 모터에서 인입구 커버를 분리한 상태를 나타내는 사시도;
도 3은 도 1의 흡입 모터의 분리 사시도;
도 4는 도 1의 흡입 모터를 절단한 종 단면도;
도 5는 베어링 조립체로 지지된 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터의 회전자 조립체를 나타낸 종 단면도;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터의 슬리이브를 나타내는 사시도;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터의 고정자 조립체를 나타내는 사시도;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터의 디퓨저의 분해 사시도;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터가 하우징에 수용된 상태를 나타낸 종 단면도;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터가 설치된 핸디형 청소기를 나타내는 도면;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터가 설치된 로봇 청소기를 나타내는 사시도;이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 흡입 모터 및 이를 구비한 진공청소기의 실시예들에 대해 상세하게 설명한다.

이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 흡입 모터에서 인입구 커버를 분리한 상태를 나타내는 사시도이다. 도 3은 도 1의 흡입 모터의 분리 사시도이고, 도 4는 도 1의 흡입 모터를 절단한 종 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터(1)는 인입구 커버(10), 임펠러(20), 회전자(30), 베어링 조립체(40), 및 고정자 조립체(50)를 포함할 수 있다.

인입구 커버(10)는 임펠러(20)의 상측에 임펠러(20)를 전체적으로 덮을 수 있도록 설치된다. 인입구 커버(10)는 대략 원추 형상으로 형성되며, 중앙에는 인입구(11)가 마련된다. 인입구 커버(10)는 임펠러(20)와 이격되어 있어 임펠러(20)는 인입구 커버(10)에 간섭되지 않고 자유롭게 회전할 수 있다. 인입구 커버(10)의 인입구(11)는 진공청소기의 오물수거장치와 연결된다. 따라서, 오물수거장치에서 배출되는 공기는 인입구(11)를 통해 흡입 모터(1)로 인입된다.

또한, 인입구 커버(10)의 가장자리(13)는 임펠러(20)의 외주면을 둘러싸는 형태로 형성되어 있어 임펠러(20)에서 배출되는 공기를 안내하는 덕트의 기능을 할 수 있다.

임펠러(20)는 회전자(30)의 일단에 설치되며, 회전자(30)와 일체로 회전한다. 회전자(30)에 의해 임펠러(20)가 회전하면, 외부의 공기를 흡입하는 흡입력이 발생한다.

임펠러(20)는 흡입구(22)가 마련된 상판(21), 회전자(30)의 일단에 고정되는 하판(23), 상판(21)과 하판(23) 사이에 설치되는 복수의 블레이드(25)를 포함할 수 있다.

상판(21)은 인입구 커버(10)에 대응하는 기울기를 갖는 대략 원추 형상으로 형성되며, 상판(21)의 중심에 원형의 흡입구(22)가 형성된다. 흡입구(22)는 인입구 커버(10)의 인입구(11)와 대응하는 크기로 형성된다.

하판(23)은 대략 원판 형상으로 형성되며, 하판(23)의 중심에 회전자(30)의 일단이 결합된다. 구체적으로, 하판(23)은 회전자(30)의 회전 샤프트(31)의 일단에 고정된다. 하판(23)은 결합 보스(26)를 이용하여 회전 샤프트(31)의 일단에 고정될 수 있다.

결합 보스(26)는 상부 결합 보스(27)와 하부 결합 보스(28)를 포함하여 구성된다. 상부 결합 보스(27)는 중공의 원통 형상으로 형성되며, 일단에는 플랜지(27a)가 마련되어 있다. 상부 결합 보스(27)의 중공(27b)은 회전 샤프트(31)의 일단부가 삽입될 수 있는 지름으로 형성된다. 예를 들면, 상부 결합 보스(27)의 중공(27b)은 회전 샤프트(31)의 일단과 억지끼움 결합으로 압입되도록 형성될 수 있다. 하부 결합 보스(28)는 링 형상으로 형성되며, 상술한 상부 결합 보스(27)의 바깥지름에 대응하는 안지름을 갖는다. 따라서, 상부 결합 보스(27)를 하판(23)의 관통공에 삽입하여 플랜지(27a)가 하판(23)에 걸린 상태에서 하판(23)의 하부로 돌출된 상부 결합 보스(27)에 하부 결합 보스(28)를 고정하면, 하판(23)에 결합 보스(26)가 고정된다. 이후, 상부 결합 보스(27)의 중공(27b)에 회전 샤프트(31)의 일단을 압입하면, 임펠러(20)가 회전 샤프트(31)에 고정된다.

복수의 블레이드(25)는 상판(21)과 하판(23) 사이에 흡입구(22)를 중심으로 방사상으로 일정 간격으로 설치되며, 상판(21)의 흡입구(22)를 통해 유입되는 공기를 임펠러(20)의 외주 방향으로 배출하도록 형성된다. 따라서, 임펠러(20)의 외주면에는 복수의 블레이드(25)로 형성되며, 공기가 배출되는 복수의 개구(24)가 마련된다.

회전자(30)는 임펠러(20)를 회전시키는 것으로서, 회전 샤프트(31), 영구자석(33), 웨이트 밸런스(weight balance)(35)로 구성될 수 있다.

회전 샤프트(31)는 원형 단면의 봉 형상으로 형성되며, 길이 방향으로 임펠러(20)가 고정되는 임펠러 고정부(31a)(도 5 참조), 베어링 조립체(40)에 의해 지지되는 베어링 지지부(31b)(도 5 참조), 및 영구자석(33)(도 5 참조)이 설치되는 영구자석부(31c)(도 5 참조)를 포함한다.

임펠러 고정부(31a)는 회전 샤프트(31)의 일단에 마련되며, 임펠러(20)의 하판(23)에 결합된 상부 결합 보스(27)의 중공(27b)에 결합될 수 있는 지름으로 형성된다. 따라서, 임펠러(20)는 결합 보스(26)에 의해 회전 샤프트(31)의 일단에 고정된다. 베어링 지지부(31b)는 임펠러 고정부(31a)와 영구자석부(31c) 사이에 마련된다. 베어링 지지부(31b)는 임펠러 고정부(31a) 및 영구자석부(31c)의 지름보다 큰 지름을 갖도록 형성될 수 있다. 영구자석부(31c)는 베어링 지지부(31b)의 일측에 마련되며 영구자석(33)이 설치된다. 영구자석부(31c)의 하단에는 위치검출용 자석(81)이 설치되는 센서부(31d)(도 5 참조)가 마련될 수 있다.

영구자석(33)은 회전 샤프트(31)의 베어링 지지부(31b)의 일측의 영구자석부(31c)에 설치된다. 영구자석(33)은 중공의 원통 형상으로 형성되며, 회전 샤프트(31)의 영구자석부(31c)에 고정된다. 영구자석(33)은 회전 샤프트(31)와 일체로 회전한다.

웨이트 밸런스(35)는 영구자석(33)의 일측으로 회전 샤프트(31)에 설치된다. 웨이트 밸런스(35)는 회전 샤프트(31)와 일체로 회전하도록 회전 샤프트(31)에 고정된다. 웨이트 밸런스(35)는 회전 샤프트(31)의 타단에 인접하게 설치된다. 즉, 웨이트 밸런스(35)는 임펠러(20)와 반대쪽에 설치될 수 있다.

웨이트 밸런스(35)는 임펠러(20)와 회전자(30)를 포함하는 회전자 조립체가 회전 균형을 이루도록 형성될 수 있다.

도 5는 베어링 조립체에 의해 회전 지지되는 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터의 회전자 조립체를 나타낸 종 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 회전자 조립체를 베어링 조립체(40)로 지지하면, 축 방향(화살표 A), 즉 회전 샤프트(31)의 길이방향으로, 회전 샤프트(31)의 일단에 임펠러(20)가 위치하고, 임펠러(20)의 일측에 베어링 조립체(40)가 위치하며, 베어링 조립체(40)의 일측에 영구자석(33)이 위치하며, 영구자석(33)의 일측에 웨이트 밸런스(35)가 위치한다.

이와 같이 회전 샤프트(31)의 베어링 지지부(31b)를 베어링 조립체(40)로 지지한 상태에서 회전자(30)를 회전시킬 때, 베어링 조립체(40)의 양측에 설치된 임펠러(20)와 영구자석(33)이 흔들림 없이 회전할 수 있도록 웨이트 밸런스(35)의 크기, 무게, 형상을 결정할 수 있다. 다시 말해, 웨이트 밸런스(35)는 회전 샤프트(31)가 회전할 때, 베어링 조립체(40)를 중심으로 일측에 위치한 임펠러(20)와 반대측에 위치한 영구자석(33) 및 웨이트 밸런스(35)가 회전 균형을 이루도록 형성된다.

예를 들면, 일단부에는 임펠러(20)가 고정되고, 타단부에는 영구자석(33)과 웨이트 밸런스(35)가 고정된 회전 샤프트(31)를 베어링 조립체(40)로 지지한 상태에서 회전 샤프트(31)를 회전시킬 때, 회전 샤프트(31)의 흔들림이 기준치 이상이 되면, 웨이트 밸런스(35)의 크기 또는 중량을 가공하여, 회전 샤프트(31)의 흔들림이 기준치 이하가 되도록 할 수 있다.

다른 예로서, 베어링 조립체(40)와 영구자석(33) 사이의 회전 샤프트(31)에 서브 웨이트 밸런스(37)를 설치할 수 있다. 서브 웨이트 밸런스(37)는 상술한 웨이트 밸런스(35)와 동일하게 임펠러(20)가 설치된 회전자 조립체의 회전 균형을 맞추기 위해 사용될 수 있다.

예를 들어, 일단부에는 임펠러(20)가 고정되고, 타단부에는 서브 웨이트 밸런스(37), 영구자석(33), 및 웨이트 밸런스(35)가 차례로 고정된 회전 샤프트(31)를 베어링 조립체(40)로 지지한 상태에서 회전 샤프트(31)를 회전시킬 때, 회전 샤프트(31)의 흔들림이 기준치 이상이 되면, 서브 웨이트 밸런스(37)와 웨이트 밸런스(35)의 크기 또는 중량을 변경하여, 회전 샤프트(31)의 흔들림이 기준치 이하가 되도록 할 수 있다.

또한, 서브 웨이트 밸런스(37)는 베어링 조립체(40)의 내륜을 지지하는 고정 링으로 형성될 수 있다.

베어링 조립체(40)는 임펠러(20)의 일측에 설치되며, 회전 샤프트(31)가 회전할 수 있도록 지지한다. 베어링 조립체(40)는 고정자 조립체(50)에 고정되며, 회전 샤프트(31)의 베어링 지지부(31b)를 지지한다. 따라서, 베어링 조립체(40)는 회전 샤프트(31)의 길이 방향으로 임펠러(20)와 영구자석(33) 사이에 설치된다. 회전 샤프트(31)에 서브 웨이트 밸런스(37)가 설치된 경우에는, 베어링 조립체(40)는 임펠러(20)와 서브 웨이트 밸런스(37) 사이에 설치된다.

베어링 조립체(40)는 제1베어링(41), 제2베어링(42), 및 슬리이브(43)를 포함할 수 있다.

제1베어링(41)은 임펠러(20)의 일측에서 회전 샤프트(31)를 회전 지지하도록 설치된다. 제2베어링(42)은 제1베어링(41)과 일정 간격 떨어져서 상기 회전 샤프트(31)를 회전 지지하도록 설치된다. 제1베어링(41)과 제2베어링(42)은 서로 평행하게 설치되며, 제1베어링(41)의 내륜과 제2베어링(42)의 내륜은 회전 샤프트(31)에 고정되고, 제1베어링(41)의 외륜과 제2베어링(42)의 외륜은 슬리이브(43)에 의해 고정된다. 제1베어링(41)과 제2베어링(42)은 동일한 규격의 베어링을 사용할 수 있다. 따라서, 제1베어링(41)의 안지름, 바깥지름, 및 높이는 제2베어링(42)의 안지름, 바깥지름, 및 높이와 동일하다.

제1베어링(41)과 제2베어링(42) 사이의 간격(G)을 유지하기 위해 제1베어링(41)과 제2베어링(42) 사이에는 스페이서(44)가 설치될 수 있다. 스페이서(44)는 제1베어링(41)의 내륜과 제2베어링(42)의 내륜 사이에 설치되어 제1베어링(41)의 내륜과 제2베어링(42) 내륜이 일정한 간격(G)을 유지하도록 한다. 스페이서(44)는 링 형상으로 형성될 수 있다.

흡입 모터(1)의 축 방향 크기를 줄이기 위해서는 제1베어링(41)과 제2베어링(42) 사이의 간격(G)은 가능한 한 적게 하는 것이 좋다. 그러나 제1베어링(41)과 제2베어링(42)이 임펠러(20)를 포함하는 회전자 조립체의 회전시 회전 샤프트(31)의 흔들림을 최소화할 수 있어야 하므로, 제1베어링(41)과 제2베어링(42)은 일정한 거리로 이격시키는 것이 필요하다. 본 실시예에서는 이를 위해 제1베어링(41)과 제2베어링(42) 사이의 간격(G)을 제1베어링(41) 또는 제2베어링(42)의 바깥지름(D) 이하로 결정할 수 있다. 또는, 제1베어링(41)과 제2베어링(42) 사이의 간격은 제1베어링(41) 또는 제2베어링(42)의 높이(H) 이하로 결정할 수 있다.

제1베어링(41)과 제2베어링(42) 사이의 간격(G)은 스페이서(44)의 두께로 정해질 수 있다. 따라서, 스페이서(44)의 두께를 제1베어링(41) 또는 제2베어링(42)의 바깥지름 이하로 정할 수 있다. 또는 스페이서(44)의 두께를 제1베어링(41) 또는 제2베어링(42)의 높이(H) 이하로 정할 수 있다.

또한, 제1베어링(41)의 외륜과 제2베어링(42)의 외륜 사이에는 웨이브 와셔(wave washer)(45)가 설치될 수 있다. 웨이브 와셔(45)는 제1베어링(41)과 제2베어링(42)에 회전 샤프트(31)의 축 방향으로 예압을 인가하도록 마련된다. 따라서, 웨이브 와셔(45)는 제1베어링(41)과 제2베어링(42)에 서로 반대방향으로 탄성력을 인가한다.

본 실시예의 경우에는 제1베어링(41)과 제2베어링(42)에 예압을 인가하기 위해 웨이브 와셔(45)를 사용하였으나, 예압을 인가하는 방법은 이에 한정하는 것은 아니다. 웨이브 와셔(45) 대신에 제1베어링(41)과 제2베어링(42) 사이에 설치되며, 제1베어링(41)의 외륜과 제2베어링(42)의 외륜에 탄성력을 인가할 수 있는 탄성부재를 사용할 수 있다.

회전 샤프트(31)에 서브 웨이트 밸런스(37)가 설치된 경우에는 서브 웨이트 밸런스(37)는 제2베어링(42)의 내륜을 지지하도록 설치될 수 있다. 즉, 서브 웨이트 밸런스(37)는 제2베어링(42)의 내륜을 지지하는 고정 링으로 형성될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터의 슬리이브를 나타내는 사시도이다.

슬리이브(43)는 제1베어링(41)과 제2베어링(42)을 고정자 조립체(50)에 고정하기 위한 것으로서, 중공의 원통 형상으로 형성된다. 슬리이브(43)는 도 4에 도시된 바와 같이 제1베어링(41)의 외륜과 제2베어링(42)의 외륜을 고정한다. 따라서, 슬리이브(43)의 안지름(ID)은 제1베어링(41)의 외륜과 제2베어링(42)의 외륜이 삽입되어 고정될 수 있는 크기로 형성된다. 또한, 슬리이브(43)는 제1베어링(41), 스페이서(44), 및 제2베어링(42)의 전체 높이에 대응하는 길이(L)를 갖도록 형성될 수 있다.

또한, 슬리이브(43)는 일단에서 수직으로 연장되는 플랜지(43a)를 포함하며, 이 플랜지(43a)는 후술하는 디퓨저(60)의 고정단(62)에 고정된다. 따라서, 플랜지(43a)를 갖는 슬리이브(43)에 의해 조립된 베어링 조립체(40)는 고정자 조립체(50)에서 축 방향으로 빠지지 않는다.

또한, 슬리이브(43)는 강도가 있는 금속으로 형성할 수 있다. 이 경우, 슬리이브(43)를 고정하는 고정자 조립체(50)를 플라스틱 또는 수지로 형성할 수 있으므로, 고정자 조립체(50)를 금속으로 형성하는 경우에 비해 흡입 모터(1)의 제조 원가를 낮출 수 있으며 무게를 줄일 수 있다.

고정자 조립체(50)는 회전자(30)의 영구자석(33) 둘레에 설치되며, 베어링 조립체(40)를 고정한다. 고정자 조립체(50)는 디퓨저(60) 및 고정자(70)를 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터의 고정자 조립체를 나타내는 사시도이다.

디퓨저(60)는 임펠러(20)에서 배출되는 공기를 아래쪽, 즉 고정자(70)로 안내할 수 있도록 형성된다. 디퓨저(60)는 대략 원판 형상으로 형성되며, 중심에는 베어링 조립체(40)의 슬리이브(43)가 결합되는 슬리이브 조립공(61)이 마련된다. 슬리이브 조립공(61)의 하단에는 슬리이브(43)의 플랜지(43a)가 결합되는 고정단(62)이 마련될 수 있다. 슬리이브 조립공(61)의 높이는 슬리이브(43)의 길이에 대응하도록 형성된다.

디퓨저(60)의 가장자리 부분에는 원주 방향으로 임펠러(20)에서 배출되는 공기가 인입되는 복수의 공기구멍(63)이 마련된다. 복수의 공기구멍(63)에는 복수의 안내 리브(64)가 마련된다. 즉, 한 개의 공기구멍(63)에는 한 개의 안내 리브(64)가 마련된다. 각 안내 리브(64)는 공기구멍(63)의 일단에서 시작하여 아래쪽으로 굽은 곡면으로 형성된다. 따라서, 디퓨저(60)의 복수의 공기구멍(63)으로 인입된 공기는 안내 리브(64)를 따라 디퓨저(60)의 아래쪽으로 이동한다.

디퓨저(60)의 가장자리의 상단에는 상술한 인입구 커버(10)가 결합된다. 따라서, 디퓨저(60)와 인입구 커버(10) 사이에는 임펠러(20)가 회전할 수 있는 공간이 마련된다. 임펠러(20)의 외주면에 마련된 복수의 개구(24)로 배출되는 공기는 인입구 커버(10)의 가장자리를 따라 디퓨저(60)의 복수의 공기구멍(63)으로 안내된다.

디퓨저(60)는 도 8에 도시된 바와 같이 상부 디퓨저(60-1)와 하부 디퓨저(60-2)로 구성될 수 있다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터의 디퓨저의 분해 사시도이다.

상부 디퓨저(60-1)는 대략 원판 형상으로 형성되며, 중심에는 베어링 조립체(40)의 슬리이브(43)가 삽입되는 상부 슬리이브 조립공(61-1)이 마련된다. 상부 디퓨저(60-1)의 가장자리에는 원주 방향으로 임펠러(20)에서 배출되는 공기가 인입되는 복수의 상부 공기구멍(63-1)이 마련된다. 복수의 상부 공기구멍(63-1) 각각에는 상부 안내 리브(64-1)가 마련된다. 상부 안내 리브(64-1)는 상부 공기구멍(63-1)의 일단에서 시작하여 아래쪽으로 굽은 곡면으로 형성된다.

상부 디퓨저(60-1)의 하면에는 아래쪽으로 돌출되는 2개의 결합 돌기(65-1)가 마련된다. 각 결합 돌기(65-1)에는 나사체결을 위한 암나사가 마련될 수 있다. 또한, 상부 디퓨저(60-1)의 상부 슬리이브 조립공(61-1)의 내면에는 하부 디퓨저(60-2)와의 결합을 위한 기준 홈(66-1)이 마련된다.

하부 디퓨저(60-2)는 대략 원판 형상으로 형성되며, 중심에는 베어링 조립체(40)의 슬리이브(43)가 삽입되는 하부 슬리이브 조립공(61-2)이 마련된다. 하부 디퓨저(60-2)의 가장자리에는 원주 방향으로 상부 디퓨저(60-1)의 복수의 공기구멍(63-1)에서 배출되는 공기가 인입되는 복수의 하부 공기구멍(63-2)이 마련된다. 복수의 하부 공기구멍(63-2) 각각에는 하부 안내 리브(64-2)가 마련된다. 하부 안내 리브(64-2)는 하부 공기구멍(63-2)의 일단에서 시작하여 아래쪽으로 굽은 곡면으로 형성된다.

하부 디퓨저(60-2)의 상면에는 상부 디퓨저(60-1)의 2개의 결합 돌기(65-1)가 삽입되는 2개의 결합 홈(65-2)이 마련된다. 또한, 하부 디퓨저(60-2)의 상면에는 하브 슬리이브 조립공(61-2)의 둘레에서 돌출한 기준 돌기(66-2)가 마련된다. 따라서, 상부 디퓨저(60-1)의 기준 홈(66-1)에 하부 디퓨저(60-2)의 기준 돌기(66-2)를 삽입하면, 상부 디퓨저(60-1)의 2개의 결합 돌기(65-1)가 하부 디퓨저(60-2)의 2개의 결합 홈(65-2)에 삽입된다. 이어서, 하부 디퓨저(60-2)의 결합 홈(65-2)을 통해 나사(67)를 상부 디퓨저(60-1)의 결합 돌기(65-1)의 암나사에 체결하면 상부 디퓨저(60-1)와 하부 디퓨저(60-2)가 일체로 결합된다.

또한, 하부 디퓨저(60)의 하면에는 후술하는 고정자 프레임(75)에 고정하기 위한 2개의 결합부(68)가 마련될 수 있다. 결합부(68)는 나사나 볼트가 결합될 수 있는 암나사로 형성될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이 디퓨저(60)를 상부 디퓨저(60-1)와 하부 디퓨저(60-2)로 형성하면, 임펠러(20)에서 배출되는 공기가 2중으로 배열된 상부 디퓨저(60-1)의 상부 안내 리브(64-1)와 하부 디퓨저(60-2)의 하부 안내 리브(64-2)를 거쳐 아래쪽으로 이동하게 된다.

고정자(70)는 디퓨저(60)의 아래에 회전자(30)의 영구자석(33)과 마주하도록 설치되며, 영구자석(33)과의 사이에 전자기력을 발생시켜 그 중심부에 위치하는 회전자(30)가 회전하도록 한다. 고정자(70)는 코어(71)와 코어 둘레에 감긴 코일(73)로 형성될 수 있다.

고정자(70)는 코어(71)와 코일(73)을 지지하는 고정자 프레임(75)을 포함하며, 고정자 프레임(75)과 디퓨저(60)는 일체로 고정된다. 예를 들면, 본 실시예의 경우에는 디퓨저(60)는 결합부(68)에 체결되는 2개의 나사 또는 볼트(76)로 고정자 프레임(75)에 고정된다. 따라서, 디퓨저(60)에 고정되는 베어링 조립체(40)는 고정자 프레임(75)에 대해 고정되므로 회전자(30)를 안정적으로 지지할 수 있다.

또한, 고정자 프레임(75)의 하단에는 제어기판(80)이 설치될 수 있다. 제어기판(80)은 고정자(70)의 코일(73)에 인가되는 전원을 제어하여 흡입 모터(1)의 회전을 제어한다. 또한, 제어기판(80)에는 회전 샤프트(31)의 하단에 설치된 위치검출용 자석(81)의 위치를 검출할 수 있는 위치 검출센서(82)가 마련될 수 있다. 위치 검출센서(82)로는 자력을 검출할 수 있는 홀 센서 또는 홀 IC가 사용될 수 있다. 제어기판(80)은 종래기술에 의한 흡입 모터의 제어기판과 동일하거나 유사한 것을 사용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

이하, 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명이 일 실시예에 의한 흡입 모터의 동작에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.

제어기판(80)을 통해 고정자(70)에 전원이 인가되면, 고정자(70)와 회전자(30)의 영구자석(33) 사이에서 생성되는 자기력선에 의해 회전자(30)가 회전한다.

회전자(30)의 일단에는 임펠러(20)가 고정되어 있으므로, 회전자(30)가 회전하면, 임펠러(20)가 회전하여 외부 공기를 흡입할 수 있는 흡입력이 발생한다.

임펠러(20)에 의해 흡입력이 발생하면, 인입구 커버(10)의 인입구(11)를 통해 외부 공기가 임펠러(20)의 흡입구(22)로 인입된다. 임펠러(20)로 인입된 공기는 임펠러(20)의 외주면에 마련된 복수의 개구(24)를 통해 배출되며, 인입구 커버(10)의 가장자리를 따라 디퓨저(60)로 이동한다.

디퓨저(60)로 이동한 공기는 디퓨저(60)의 복수의 공기구멍(63)을 통해 아래쪽, 즉 고정자(70) 쪽으로 배출된다. 이때, 복수의 공기구멍(63)에는 복수의 안내 리브(64)가 마련되어 있으므로, 복수의 공기구멍(63)으로 인입된 공기는 복수의 안내 리브(64)를 따라 아래로 이동하여 고정자(70)를 냉각한다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터(1)는 베어링 조립체(40)에 의해 지지되는 회전 샤프트(31)의 양쪽에 설치된 임펠러(20)와 영구자석(33)이 영구자석(33)의 일측으로 회전 샤프트(31)에 마련된 웨이트 밸런스(35)로 회전 균형을 잡을 수 있으므로, 베어링 조립체(40)를 구성하는 2개의 베어링(41,42) 사이의 간격(G)을 가능한 한 좁게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터(1)는 축 방향 길이를 가능한 한 짧게 할 수 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터(1)는 고정자(70)가 외부로 노출된 구조이나, 고정자(70)가 노출되지 않도록 흡입 모터(1)를 별도의 하우징에 수용할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터가 하우징에 수용된 상태를 나타낸 종 단면도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 하우징(100)은 상부 하우징(110)과 하부 하우징(120)으로 구성되며, 흡입 모터(1)는 상부 하우징(110)과 하부 하우징(120)에 의해 형성되는 내부 공간에 수용된다.

상부 하우징(110)에는 흡입 모터(1)의 인입구 커버(10)의 인입구(11)에 대응하는 관통공(111)이 마련된다. 하부 하우징(120)은 흡입 모터(1)의 고정자 프레임(75)을 고정할 수 있도록 형성된다. 또한, 하부 하우징(120)에는 고정자(70)를 통과한 공기가 배출되는 배출구(미도시)가 마련될 수 있다.

상부 하우징(110)과 하부 하우징(120)은 상부 하우징(110)의 하단의 둘레와 하부 하우징(120)의 상단의 둘레에 마련된 체결부(미도시)에 의해 서로 결합될 수 있다.

도 9에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터(1)가 별도의 하우징(100)에 수용되는 경우에 대해 도시하고 설명하였으나, 진공청소기에 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터(1)를 설치할 경우에는 별도의 하우징(100)을 사용하지 않을 수 있다.

이와 같은 경우에는 진공청소기의 본체 내에 흡입 모터(1)가 설치될 부분에 흡입 모터(1)를 고정할 수 있는 고정부와 흡입 모터(1)에서 배출되는 공기를 배출할 수 있는 배출구를 형성할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터가 설치된 핸디형 청소기를 나타내는 단면도이다.

도 10을 참조하면, 핸디형 청소기(200)는 청소기 본체(210), 연장관(240), 및 흡입 노즐(250)을 포함할 수 있다.

청소기 본체(210)는 인입된 오물을 수거하는 오물수거장치(230)와 오물을 흡입하는 흡입력을 발생시키는 흡입 모터(1)를 포함할 수 있다.

오물수거장치(230)는 상기 흡입 모터(1)에 의해 발생하는 흡입력에 의해 흡입되는 오물을 포함하는 공기에서 오물을 분리하여 수거하고, 오물이 제거된 공기를 공기배출구를 통해 흡입 모터(1) 쪽으로 배출한다. 오물수거장치(230)로는 먼지 봉투, 사이클론 집진장치 등 다양한 종류의 오물을 수거할 수 있는 장치가 사용될 수 있다.

오물수거장치(230)의 오물 인입구에는 연장관(240)이 연결되며, 연장관(240)의 일단에는 흡입 노즐(250)이 연결된다. 흡입 노즐(250)은 연장관(240)의 일단에 대해 회동 가능하도록 설치될 수 있다.

흡입 모터(1)는 오물수거장치(230)에 연결되며, 오물수거장치(230)로 오물과 함께 공기가 흡입되도록 하는 흡입력을 발생시킨다. 흡입 모터(1)의 인입구 커버의 인입구(11)는 오물수거장치(230)의 공기배출구에 연결된다.

청소기 본체(210)에는 흡입 모터(1)가 설치될 수 있는 고정부(220)가 마련되며, 고정부(220)의 일측에는 흡입 모터(1)의 고정자를 통과한 공기가 배출될 수 있는 배출구(221)가 마련된다.

따라서, 핸디형 청소기(200)를 온 시키면, 흡입 모터(1)의 임펠러가 회전하여 흡입력을 발생시킨다. 그러면, 피청소면의 오물이 공기와 함께 흡입 노즐(250)과 연장관(240)을 통해 흡입되어 오물수거장치(230)에 수거된다. 오물이 제거된 공기는 오물수거장치(230)에서 배출되어, 흡입 모터(1)의 임펠러, 디퓨저, 및 고정자를 거쳐 청소기 본체(210)의 배출구(221)를 통해 청소기 본체(210)의 외부로 배출된다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터가 설치된 로봇 청소기를 나타내는 단면도이다.

도 11을 참조하면, 로봇 청소기(300)는 청소기 본체(310)와 흡입 노즐(340)을 포함할 수 있다.

청소기 본체(310)는 인입된 오물을 수거하는 오물수거장치(330)와 오물을 흡입할 수 있는 흡입력을 발생시키는 흡입 모터(1)를 포함할 수 있다. 또한, 청소기 본체(310)는 로봇 청소기(300)가 이동할 수 있도록 하는 복수의 바퀴(311), 복수의 바퀴를 구동하는 구동부(미도시), 로봇 청소기(300)의 위치를 인식할 수 있는 위치검출센서(미도시), 구동부와 흡입 모터(1)를 제어할 수 있는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 따라서, 제어부는 로봇 청소기(300)가 자율 주행하도록 제어하며, 흡입 모터(1)와 오물수거장치(330)를 이용하여 피청소면을 청소할 수 있다.

오물수거장치(330)는 흡입 모터(1)에 의해 발생하는 흡입력에 의해 흡입되는 오물을 포함하는 공기로부터 오물을 분리하여 수거하고 오물이 제거된 공기를 공기배출구를 통해 흡입 모터(1) 쪽으로 배출한다. 오물수거장치(330)로는 먼지 봉투, 사이클론 집진장치 등 다양한 종류의 오물을 수거할 수 있는 장치가 사용될 수 있다.

오물수거장치(330)의 오물 인입구에는 흡입 노즐(340)이 연결된다. 흡입 노즐(340)은 청소기 본체(310)에 대해 회동 가능하도록 설치될 수 있다.

흡입 모터(1)는 오물수거장치(330)에 연결되며, 오물수거장치(330)로 오물과 함께 공기가 흡입되도록 하는 흡입력을 발생시킨다. 흡입 모터(1)의 인입구 커버의 인입구(11)는 오물수거장치(330)의 공기배출구(미도시)에 연결된다.

청소기 본체(310)에는 흡입 모터(1)가 설치될 수 있는 고정부(320)가 마련되며, 고정부(320)의 일 측면에는 흡입 모터(1)의 고정자를 통과한 공기가 배출될 수 있는 배출구(321)가 마련된다.

따라서, 로봇 청소기(300)의 제어부가 흡입 모터(1)를 온 시키면, 흡입 모터(1)의 임펠러가 회전하여 흡입력을 발생시킨다. 그러면, 피청소면의 오물이 공기와 함께 흡입 노즐(340)을 통해 흡입되어 오물수거장치(330)에 수거된다. 오물이 제거된 공기는 오물수거장치(330)에서 배출되어, 흡입 모터(1)의 임펠러, 디퓨저, 및 고정자를 거쳐 청소기 본체(310)의 배출구(321)를 통해 청소기 본체(310)의 외부로 배출된다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 흡입 모터(1)는 별도의 하우징 없이, 핸디형 청소기(200)나 로봇 청소기(300)와 같은 진공청소기의 본체에 직접 고정할 수 있으며, 축 방향 길이를 최소로 할 수 있으므로 진공청소기의 크기를 줄일 수 있는 이점이 있다.

상기에서 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실시될 수 있을 것이다.

1; 흡입 모터 10; 인입구 커버
11; 인입구 20; 임펠러
21; 상판 23; 하판
25; 블레이드 30; 회전자
31; 회전 샤프트 33; 영구자석
35; 웨이트 밸런스 37; 서브 웨이트 밸런스
40; 베어링 조립체 41,42; 베어링
43; 슬리이브 44; 스페이서
45; 웨이브 와셔 50; 고정자 조립체
60; 디퓨저 63; 공기 구멍
64; 안내 리브 70; 고정자
75; 고정자 프레임 80; 제어기판
81; 위치검출용 자석 82; 위치 검출센서
100; 하우징 200; 핸디형 청소기
230,330; 오물수거장치 300; 로봇 청소기

Claims (18)

1. 회전 샤프트;
   상기 회전 샤프트의 일단에 고정된 임펠러;
   상기 임펠러의 일측에 설치되며, 상기 회전 샤프트를 회전 지지하는 베어링 조립체;
   상기 베어링 조립체의 일측으로 상기 회전 샤프트에 설치되며, 중공의 원통 형상으로 형성되는 영구자석;
   상기 영구자석의 일측으로 상기 회전 샤프트의 타단에 설치되는 웨이트 밸런스;
   상기 베어링 조립체와 상기 영구자석 사이의 상기 회전 샤프트에 설치되는 서브 웨이트 밸런스; 및
   상기 영구자석 둘레에 설치되는 고정자 조립체;를 포함하며,
   상기 웨이트 밸런스와 상기 서브 웨이트 밸런스는 상기 회전 샤프트가 회전할 때, 상기 베어링 조립체를 중심으로 상기 임펠러, 상기 영구자석, 상기 웨이트 밸런스, 및 상기 서브 웨이트 밸런스가 회전 균형을 이루도록 형성되는, 흡입 모터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 베어링 조립체는,
   상기 임펠러의 일측에 설치되며, 상기 회전 샤프트를 회전 지지하는 제1베어링;
   상기 제1베어링과 이격되어 설치되며, 상기 회전 샤프트를 회전 지지하는 제2베어링;
   상기 제1베어링의 내륜과 상기 제2베어링의 내륜 사이에 설치되는 스페이서;
   상기 제1베어링의 외륜과 상기 제2베어링의 외륜 사이에 설치되는 웨이브 와셔; 및
   상기 제1베어링의 외륜과 제2베어링의 외륜을 고정하며, 중공의 원통 형상으로 형성된 슬리이브;를 포함하는, 흡입 모터.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1베어링과 상기 제2베어링 사이의 간격은 상기 제1베어링 또는 상기 제2베어링의 바깥지름과 동일하거나 작은, 흡입 모터.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1베어링과 상기 제2베어링 사이의 간격은 상기 제1베어링 또는 상기 제2베어링의 높이와 동일하거나 작은, 흡입 모터.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 슬리이브는 상기 고정자 조립체에 고정되는, 흡입 모터.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 고정자 조립체는,
   상기 임펠러에서 배출되는 공기를 아래쪽으로 안내하는 디퓨저; 및
   상기 디퓨저의 하측에 설치되며, 상기 영구자석과 마주하는 고정자;를 포함하며,
   상기 슬리이브는 상기 디퓨저의 중심에 설치되는, 흡입 모터.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 슬리이브는 일단에서 수직으로 연장되는 플랜지를 포함하며,
   상기 플랜지는 상기 디퓨저의 고정단에 고정되는, 흡입 모터.
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 서브 웨이트 밸런스는 상기 제2베어링과 상기 영구자석 사이의 상기 회전 샤프트에 마련되는, 흡입 모터.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 서브 웨이트 밸런스는 상기 제2베어링의 내륜을 지지하는, 흡입 모터.
10. 제 2 항에 있어서,
    상기 슬리이브는 금속으로 형성되는, 흡입 모터.
11. 회전 샤프트;
    상기 회전 샤프트의 일단에 고정된 임펠러;
    상기 임펠러의 일측에서 상기 회전 샤프트를 회전 지지하는 제1베어링;
    상기 제1베어링과 이격되어 설치되며, 상기 회전 샤프트를 회전 지지하는 제2베어링;
    상기 제1베어링의 내륜과 상기 제2베어링의 내륜 사이에 설치되는 스페이서;
    상기 제1베어링의 외륜과 제2베어링의 외륜을 고정하며, 중공의 원통 형상으로 형성된 슬리이브;
    상기 제2베어링의 일측으로 상기 회전 샤프트에 설치되며, 중공의 원통 형상으로 형성되는 영구자석;
    상기 영구자석의 일측으로 상기 회전 샤프트의 타단에 설치되는 웨이트 밸런스;
    상기 제2베어링과 상기 영구자석 사이의 상기 회전 샤프트에 설치되는 서브 웨이트 밸런스; 및
    상기 영구자석 둘레에 설치되는 고정자 조립체;를 포함하며,
    상기 제1베어링과 상기 제2베어링 사이의 간격은 상기 제1베어링 또는 상기 제2베어링의 높이와 동일하거나 작으며,
    상기 웨이트 밸런스와 상기 서브 웨이트 밸런스는 상기 회전 샤프트가 회전할 때, 상기 제1베어링과 상기 제2베어링을 중심으로 상기 임펠러, 상기 영구자석, 상기 웨이트 밸런스, 및 상기 서브 웨이트 밸런스가 회전 균형을 이루도록 형성되는, 흡입 모터.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 고정자 조립체는,
    상기 임펠러에서 배출되는 공기를 아래쪽으로 안내하는 디퓨저; 및
    상기 디퓨저의 하측에 설치되며, 상기 영구자석과 마주하는 고정자;를 포함하며,
    상기 슬리이브는 상기 디퓨저의 중심에 설치되는, 흡입 모터.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 슬리이브는 일단에서 수직으로 연장되는 플랜지를 포함하며,
    상기 플랜지는 상기 디퓨저의 고정단에 고정되는, 흡입 모터.
14. 삭제
15. 제 11 항에 있어서,
    상기 서브 웨이트 밸런스는 상기 제2베어링의 내륜을 지지하는, 흡입 모터.
16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1베어링의 외륜과 상기 제2베어링의 외륜 사이에 설치되는 웨이브 와셔;를 더 포함하는, 흡입 모터.
17. 오물이 인입되는 오물수거장치; 및
    상기 오물수거장치에 연결되며, 상기 오물수거장치로 상기 오물이 흡입되도록 하는 흡입력을 발생시키는 청구항 1항 내지 제13항, 제15항, 및 제16항 중의 어느 한 항의 흡입 모터;를 포함하는 진공청소기.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 진공청소기는 핸디형 청소기와 로봇 청소기를 포함하는, 진공청소기.
    
    
    

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