KR20160071178A - 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리 - Google Patents

스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리 Download PDF

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KR20160071178A
KR20160071178A KR1020140178576A KR20140178576A KR20160071178A KR 20160071178 A KR20160071178 A KR 20160071178A KR 1020140178576 A KR1020140178576 A KR 1020140178576A KR 20140178576 A KR20140178576 A KR 20140178576A KR 20160071178 A KR20160071178 A KR 20160071178A
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정인엽
석진수
박창환
전상욱
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삼성전기주식회사
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00—Synchronous motors or generators
    • H02K19/02—Synchronous motors
    • H02K19/10—Synchronous motors for multi-phase current
    • H02K19/103—Motors having windings on the stator and a variable reluctance soft-iron rotor without windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K19/106—Motors having windings in the stator and a smooth rotor of material with large hysteresis without windings

Abstract

본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리는 모터의 회전중심을 이루는 회전축, 상기 회전축의 축방향 상부에 결합되는 임펠러, 상기 임펠러의 축방향 하부에 결합되며, 상기 임펠러의 내부로 흡입된 공기를 상기 모터측으로 가이드하는 디퓨저부 및 대기압과 상기 임펠러의 유동출구의 압력차이에 따라, 상기 유동출구의 개폐면적를 조절하는 가변부재를 포함한다.

Description

스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리{Switched Reluctance Motor Assembly}
본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리에 관한 것이다.
스위치드 릴럭턴스 모터(switched reluctance motor: 이하, SRM 이라 함.)는 스위칭 제어장치가 결합된 형태의 모터로서, 고정자와 회전자 모두가 돌극형 구조로 되어있다.
특히, 고정자 부분에만 권선이 감겨져 있으며, 회전자 부분에는 어떠한 형태의 권선이나 영구자석도 존해하지 않으므로 구조가 간단하다.
이러한 구조상의 특징으로 인해, 제작 생산적인 측면에서 상당한 이점을 가지고 있으며, 직류모터와 같이 기동특성이 좋고, 토오크(Torque)가 큰 반면에, 유지, 보수의 필요성이 적으며, 단위 체적당 토오크, 효율 및 컨버터의 정격등 많은 부분에서 우수한 특성을 가지고 있는바, 사용분야가 점차 증가하고 있는 추세이다.
이와 같은 스위치드 릴럭턴스 모터는 단상, 2상, 3상등의 다양한 형태가 있으며, 특히, 2상 SRM은 3상 SRM에 비해 구동회로가 간단하여, 팬, 블로워 및 컴프레서등의 응용분야에서 크게 주목받고 있다.
그리고, 이러한 2상 SRM의 스위칭 장치는 고정자 권선의 전류를 단방향으로 제어하기 위해 많은 방식들이 제안되어 사용되고 있으며, 상기 제안된 방식으로 기존의 교류 전동기 구동을 위한 비대칭 브릿지 컨버터를 이용한 스위칭 장치등이 있었다.
나아가, 상기 비대칭 브릿지 컨버터는 SRM 구동용 컨버터 중에서 제어의 다양성이 가장 뛰어나며 각 상의 전류 제어가 독립적이어서 두 상의 전류 중첩이 가능하여, 고전압, 대용량에 적합하고, 스위치의 정격전압이 상대적으로 낮다.
또한, SRM은 다른 전동기와 달리 회전자에 코일을 감거나 자석이 부착되어 있지 않아 관성모멘트가 작고, 높은 속도를 가질수 있다. 하지만, 전동기를 기동하기 위해서는 회전자의 위치정보가 필요하고, 상기 위치정보를 얻기 위해서, 별도의 센서를 이용하는 방법이나, 센서를 사용하지 않으며, 상기 위치정보를 추정하는 방법을 적용해야 한다.
2001-0068827KR
본 발명은 대기압과 임펠러의 유동출구의 압력차이에 의해 상/하 수직구동이 가변될 수 있는 가변부재를 통해, 임펠러의 유동출구에서의 공기유출속도를 일정하게 유지할 수 있는 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리를 제공하고자 함이다.
본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리는 대기압과 임펠러의 유동출구의 압력차이에 의해 상/하 수직구동이 가변될 수 있는 가변부재를 통해, 임펠러의 회전속도가 증가하지만, 상기 유동출구의 공기유출속도가 감소하는 경우의 와류발생을 방지함으로써, 전체 모터의 효율을 증가시킬 수 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리는 모터의 회전중심을 이루는 회전축, 상기 회전축의 축방향 상부에 결합되는 임펠러, 상기 임펠러의 축방향 하부에 결합되며, 상기 임펠러의 내부로 흡입된 공기를 상기 모터측으로 가이드하는 디퓨저부 및 대기압과 상기 임펠러의 유동출구의 압력차이에 따라, 상기 유동출구의 개폐면적를 조절하는 가변부재를 포함한다.
또한, 상기 가변부재는 상기 대기압을 받는 상부면과 상기 유동출구의 개폐면적을 조절하는 제1측면을 포함하며, 상기 디퓨저부의 테두리영역에 대응되도록 형성되며, 상기 대기압과 상기 유동출구의 압력차이에 의한 수직구동을 통해, 상기 유동출구의 개폐면적을 조절한다.
나아가, 상기 가변부재는 상기 디퓨저부의 상부면의 테두리 영역에 형성된 가이드 베인에 의해 상기 유동출구의 개폐면적의 범위가 조절되며, 상기 상부면과 하부면이 일정간격 이격되도록 형성되고, 상기 하부면에는 상기 가이드 베인이 삽입될 수 있는 적어도 하나 이상의 홈부가 형성된다.
그리고, 상면의 테두리영역에는 적어도 하나 이상의 커버홀이 형성되며, 상기 임펠러와 상기 디퓨저부를 덮도록 형성되는 커버부재를 더 포함한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리의 단면도이다.
도 2a는 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리를 나타낸 도면이며, 도 2b는 종래의 임펠러 유동출구에서의 공기유출속도와 디퓨져입구에서의 공기유입속도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 3 과 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리의 부분 사시도이다.
도 6a 내지 도 7은 도 3의 k부분을 확대하여 나타낸 도면으로, 임펠러의 유동출구 압력변화에 따른 가변부재의 수직이동을 나타낸 도면이며, 도 7은 디퓨저부의 가이드 베인에 의한 가변부재의 수직이동 범위를 나타낸 도면이다.
도 8은 임펠러 유동출구에서의 공기유출속도 변화에 따른 디퓨져입구에서의 공기유입속도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 9는 압력차와 공기유동량과의 관계를 나타낸 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 하며, 본 발명에서의 축방향은 회전축이 형성된 방향을 기준으로 하는 것으로, 도 1에 도시된 회전축을 중심으로 상부 및 하부 방향을 특정하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리의 단면도이며, 본 발명의 일실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리(10)는 모터(170)의 회전중심을 이루는 회전축(170), 상기 회전축(170)상에 회전가능하도록 결합되는 로터부(171), 상기 로터부(171)의 축방향 상부에 결합되는 제1 베어링부(171), 상기 로터부(171)의 축방향 하부에 결합되는 스토퍼(172), 상기 스토퍼(172)의 축방향 하부에 결합되는 제2 베어링부(172) 및 로터부(171)의 외측을 감싸며, 제1베어링부(171) 와 제2베어링부(172)를 포함하도록 형성되는 하우징(160)을 포함한다.
회전축(170)은 모터(170)의 회전중심을 이루며, 로터부(171)의 중심부에 상,하방향으로 압입되어, 로터부(171)와 동시에 회전되며, 축방향으로 연장되게 형성된다. 모터(170)는 로터부(171) 와 로터부(171)를 수용하는 스테이터부(172)를 포함한다.
로터부(171)는 환형의 로터코어(미도시) 및 상기 로터코어(미도시)로부터 외측방향으로 돌출되는 복수의 로터폴(11b)을 포함하여 형성될 수 있다. 스테이터부(172)는 스테이터요크(미도시) 및 스테이터돌극(미도시)을 포함하여 형성된다. 스테이터요크(미도시)는 로터부(171)를 수용하도록 중공홀이 형성되며, 스테이터요크(미도시)외 내측면에 돌출되고, 로터부(171)의 로터폴(미도시)에 대응되도록 스테이터돌극(미도시)이 복수개 형성될 수 있다.
제1 베어링부(171)는 회전하는 로터부(171)를 포함한 회전축(170)의 축방향 자중과 회전축(170)에 걸리는 하중을 지지하면서 로터부(171)를 회전시키기 위한 구성이다. 제1 베어링부(171)는 로터부(171)의 축방향 상부에 결합되며, 후술하는 모터(170)의 하우징(160)내부에 위치하게 된다.
스토퍼(172)는 로터부(171)의 축방향 하부에 결합되어 상기 로터부(171)를 지지하는 역할을 한다. 스토퍼(172)는 로터부(171)를 지지하며 회전축(170)에 결합됨으로써, 로터부(171)와 함께 회전하게 된다. 스토퍼(172)는 로터부(171)를 축방향으로 지지할 뿐만 아니라, 플라스틱 등의 수지로 제작됨으로써 모터 회전시의 회전균형을 조절할 수 있는 밸런싱부재로 형성될 수도 있다.
제2 베어링부(172)는 스토퍼(172)의 축방향 하부에 결합된다. 제2 베어링부(172)도 제1 베어링부(171)와 함께 모터의 하우징(160) 내부에 위치하도록 결합된다. 제1 베어링부(171)와 제2 베어링부(172)의 사이의 부품을 최소로 배치시킴으로써, 제1 베어링부(171)와 제2 베어링부(172)의 축간거리를 축소시킬 수 있다. 제1 베어링부(171)와 제2 베어링부(172)의 축간거리를 축소함으로써, 모터 구동시에 발생되는 기계진동을 경감시킬 수 있고, 진동의 경감에 따라 모터에서 발생될 수 있는 소음을 줄일 수 있는 이점이 있다.
하우징(160)은 로터부(171), 스토퍼(172), 제1 베어링부(171) 및 제2 베어링부(172)를 감싸도록 외측에 이격되어 형성된다. 하우징(160)은 로터부(171) 및 스테이터부(172) 등 하우징(160) 내부의 부품을 보호하며 기타 이물질이 내부로 유입되는 것을 방지하여, 모터의 작동신뢰성을 향상시킨다.
하우징(160)의 상부 외측둘레에는 후술하는 커버부재(100)의 결합을 위해 단차부(미도시)가 더 형성될 수 있다. 하우징(160)의 외측둘레면에 돌출되도록 단차부(미도시)를 형성함으로써, 커버부재(100)의 조립시의 결합높이의 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 임펠러 상부에 결합되는 커버부재(100)의 높이가 모터 효율 향상에 밀접한 관련이 있어, 그 조립높이의 신뢰성은 매우 중요한 요소이다. 따라서, 하우징(160)의 외측둘레면에 형성된 단차부를 통해, 커버부재(100)의 조립높이의 정밀도를 높여, 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리의 효율을 향상시킬 수 있다.
위치검출부(180)는 제2베어링(172)의 축방향 하부에 결합되며, 하우징(160)의 외측에 형성된다. 위치검출부(180)는 로터부(171)에 대응되도록 형성되는 엔코더바디(182), 상기 엔코더바디(182)의 회전을 통해 상기 로터부(171)의 회전을 감지하는 센싱부(181)를 더 포함한다.
엔코더바디(182)는 로터부(171)의 회전위치를 검출할 수 있도록, 로터부(171)의 로터코어(미도시) 및 로터폴(미도시)의 형상과 대응되도록 형성될 수 ㅇ있다. 후술하는 센싱부(181)에 의해 로터부(171)의 회전위치를 검출할 수 있도록, 엔코더바디(182)의 일측면이 센싱부(181)에 삽입되도록 형성된다. 특히, 포토센서를 적용하는 경우에는 상측 및 하측에서 광 조사에 의해 얻어지는 센싱값의 차이를 통해 로터부(171)의 회전위치를 검출할 수 있다.
센싱부(181)는 도 1에 도시된 바와 같이, 엔코더바디(182)의 일측면에 상부 및 하부에서 광센서를 이용함으로써, 로터부(171)의 형상과 대응되는 엔코더바디(182)를 통해 로터부(171)의 회전위치를 검출할 수 있다. 센싱부(181)에 사용되는 센서는 특별히 한정되는 것은 아니며, 포토센서타입이 적용될 수 있고, SMD타입(Surface Mounted Device type)센서등이 적용될 수 있음은 물론이다.
그리고, 도 3 내지 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리는 제1베어링부(171)의 축방향 상부에 형성되고, 제1베어링부(171)를 지지하는 프론트부(161), 상기 프론트부(161)의 축방향 상부에 결합되는 디퓨저부(120), 디퓨저부(120)의 축방향 상부에 구비되며, 회전축(170)에 결합되는 임펠러(110), 대기압과 임펠러(110)의 유동출구(G)의 압력차이에 따라, 상기 유동출구(G)의 개폐면적을 조절하는 가변부재(130) 및 상기 하우징(160)의 축방향 상부에 결합되는 커버부재(100) 를 더 포함한다.
프론트부(161)는 제1 베어링부(171)의 축방향 상부에서 결합되어, 제1 베어링부(171)를 지지하도록 하우징(160)에 결합되는 별도 부재로 형성될 수 있으나, 프론트부(161)의 형상은 여기에 한정되는 것은 아니며, 제1 베어링부(171)를 지지할 수 있는 다양한 구조가 당업자에 의해 선택, 적용될 수 있음은 물론이다.
디퓨저부(120)는 프론트부(161)의 축방향 상부에서 결합되며, 후술하는 임펠러(110)에 의해 흡입되는 공기를 로터부(171)가 결합된 회전축(10)의 양측 방향으로 확산되도록 유입공기의 방향을 전환시키는 역할을 한다.
디퓨저부(120)는 일정한 두께와 면적을 가지는 원형판체상의 몸체부(122), 몸체부(122)의 상면 가장자리 영역에 일정간격을 두고 적어도 하나 이상 형성되며, 임펠러(110)의 유동출구로부터 유입되는 공기의 압력을 상승시키는 가이드 베인(121) 및 몸체부(122)의 하면 가장자리 영역에 일정간격을 두고 적어도 하나 이상 형성되며, 가이드 베인(121)을 통해 압력이 상승된 공기를 모터(170)측으로 안내하는 리어베인(123)을 포함한다.
임펠러(110)는 디퓨저부(120)의 축방향 상부에 결합되고, 회전축(170)에 결합된다. 회전축(170)에 결합됨으로써, 모터의 회전시 함께 회전하여 흡입구()를 통해, 외부공기를 흡입한다.
특히, 도 1에 도시된 것은 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리를 포함하는 진공청소기를 도시한 것이다. 여기서, 임펠러(110)는 청소기 작동시에 외부로부터 공기를 유입하기 위해 회전한다. 임펠러(110)는 외부공기유입을 위해 내측에 형성된 블레이드의 방향 및 형태를 갖도록 제작될 수 있다. 임펠러의 구체적인 구조는 일반적인 종래 기술에 의해 당업자가 용이하게 설계 적용할 수 있는 것이므로 자세한 도시를 생략한다.
가변부재(130)는 대기압과 임펠러(110)의 유동출구(G)의 압력차이에 따라, 상기 유동출구(G)의 개폐면적을 조절하며, 상기 대기압을 받는 상부면(135)과 상기 유동출구(G)의 개폐면적을 조절하는 제1측면(133)을 포함한다.
가변부재(130)는 디퓨저부(120)의 테두리영역에 대응되도록 형성되며, 상기 대기압과 상기 유동출구(G)의 압력차이에 의한 수직구동을 통해, 상기 유동출구의 개폐면적을 조절한다.
그리고, 가변부재(130)는 디퓨저부(120) 상부면의 테두리 영역에 형성된 가이드 베인(121)에 의해 상기 유동출구의 개폐면적의 범위가 조절된다. 가변부재(130)는 상부면()과 하부면()이 일정간격 이격되도록 형성되며, 하부면()에는 가이드 베인(121)이 삽입될 수 있는 적어도 하나 이상의 홈부()가 형성된다.
커버부재(100)는 하우징(160)의 축방향 상부에 결합되며, 임펠러(110)와 디퓨저부(120)를 덮도록 형성된다. 커버부재(100)의 상면의 테두리영역()에는 적어도 하나 이상의 커버홀(102)이 형성된다. 여기에서, 커버홀(102)은 커버부재(100)의 테두리영역에 단속적 또는 연속적으로 형성된다.
커버부재(100)는 상면의 테두리영역(101)이 가변부재(130)가 수직구동을 할 수 있도록 회전축(170)의 축방향으로 돌출되어 형성되며, 상기 테두리영역(101)이 디퓨저부(120)의 테두리영역에 대응되도록 형성된다.
여기에서, 가변부재(130)는 상기 커버홀(102)을 통한 대기압과 상기 유동출구(G)의 압력차이에 의해, 상기 유동출구(G)의 개폐면적을 조절한다. 즉, 가변부재(130)는 커버부재(100)의 테두리영역의 내측면(133)에 밀착하여, 커버홀(102)을 통한 대기압과 상기 유동출구(G)의 압력차이에 의한 수직구동을 한다.
탄성부재(140)는 커버부재(100)의 돌출영역(103)내에 적어도 하나 이상 구비되며, 가변부재(130)가 수직구동을 통해, 상기 유동출구(G)의 개폐면적을 조절할 수 있도록 가이드한다. 그리고, 탄성부재(140)는 커버부재(100)의 테두리 영역 중 커버홀(102)이 형성되는 않은 영역에 구비되며, 가변부재(130)상에 단속적 또는 연속적으로 구비될 수 있다. 여기에서, 탄성부재(140)는 대기압과 상기 유동출구간의 압력차와 가변부재(130)의 면적을 이용하여, 산출된 탄성력을 갖는 스프링과 같은 물질일 수 있다.
이하, 도 2a 내지 도 8 을 이용하여, 본 발명에 따른 스위치드 릴럭던스 어셉블리의 작동원리를 설명할 것이다.
도 2a는 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리를 나타낸 도면이며, 도 2b는 종래의 임펠러 유동출구에서의 공기유출속도와 디퓨져입구에서의 공기유입속도의 관계를 나타낸 도면이고, 도 2c는 압력차와 공기유동량과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리(1)는 모터에 전원이 인가되면, 로터에 회전력이 발생되어 회전되고, 로터의 회전과 동시에 회전축이 회전되어 진다. 그리고, 회전축의 상단부에 결합되어 있는 임펠러(12)가 회전을 하여, 흡입력이 발생되며, 상기 흡입력에 의해 커버부재(11)의 내부로 공기가 흡입되어지고, 상기 흡입된 공기는 임펠러(12)의 측방향으로 배출된다.
하지만, 도 2b에 도시된 바와 같이, 임펠러(110)의 흡입구(14)가 막히는 경우등의 흡입공기의 유동량이 감소하는 경우등에서는 임펠러(12)의 회전속도(IV1)가 급격히 올라가는 반면, 임펠러(12)로부터 디퓨저(13)으로 공기가 유입되는 유동출구에서의 공기유출속도(GV1)는 감소하게된다. 이에 따라, 디퓨저(13)입구에서의 공기유입각도가 가이드 베인(13a)의 각도와 상이해지며, 임펠러(12)와 디퓨저(13) 사이의 유동출구에서 와류등의 현상이 발생되는 문제점이 있었다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(170)는 회전축(170)의 축방향 상부에 결합되는 임펠러(110), 상기 임펠러(110)의 축방향 하부에 결합되며, 상기 임펠러(110)의 내부로 흡입된 공기를 상기 모터(170)측으로 가이드하는 디퓨저부(120) 및 대기압과 상기 임펠러(110)의 유동출구(G)의 압력차이에 따라, 상기 유동출구(G)의 개폐면적를 조절하는 가변부재(130)를 포함한다.
가변부재(130)는 대기압과 임펠러(110)의 유동출구(G)의 압력차이에 따라, 상기 유동출구(G)의 개폐면적을 조절하며, 상기 대기압을 받는 상부면(135)과 상기 유동출구(G)의 개폐면적을 조절하는 제1측면(133)을 포함한다.
그리고, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(160)의 축방향 상부에 결합되며, 임펠러(110)와 디퓨저부(120)를 덮도록 형성되는 커버부재(100)를 더 포함한다. 커버부재(100)의 상면의 테두리영역(101)에는 적어도 하나 이상의 커버홀(102)이 형성된다. 여기에서, 커버홀(102)은 커버부재(100)의 테두리영역에 단속적 또는 연속적으로 형성된다.
커버부재(100)는 상면의 테두리영역(101)이 가변부재(130)가 수직구동을 할 수 있도록 회전축(170)의 축방향으로 돌출되어 형성되며, 디퓨저부(120)의 테두리에 대응되는 부분(101) 과 임펠러(110)에 대응되며, 상기 돌출부분(101)과 단차를 이루는 중앙부분(103)을 포함한다. 커버홀(102)은 상기 돌출부분(101)에 단속적 또는 연속적으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기와 같은 구조를 통해, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리는 임펠러(110)의 흡입구(14)가 막히는 경우등의 흡입공기의 유동량이 감소하는 경우 등에서는 가변부재(130) 및 커버부재(100)의 커버홀(102)를 이용해, 임펠러(12)로부터 디퓨저(13)으로 공기가 유입되는 유동출구에서의 공기유출속도(GV2)를 증가시켜, 디퓨저(13)입구에서의 공기유입각도(θ1)가 가이드 베인(13a)의 각도(θ2)에 근접하도록 조절한다.
이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 대기압과 임펠러 유동출구의 압력차이에 따른 가변부재의 구동프로세스에 대해 보다 상세히 설명할 것이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, ⅰ) 임펠러(110)의 유동출구(G)에서 공기유출속도(GV)가 임펠러(110)의 회전속도에 비례하여 정상적으로 증가하는 경우(대기압과 상기 유동출구(G)의 압력차이가 △P1 이며, 공기유동량이 Q1 인 경우(도 9참조))에는 임펠러(110)의 유동출구(G)의 높이는 일정한 높이(G1)를 유지한다.
즉, 가변부재는 상기 유동출구(G)의 높이가 일정한 높이(G1)를 유지할 수 있도록 일정한 탄성계수를 같는 탄성부재(140)에 접합되며, 탄성부재(140)는 커버부재(100)의 돌출부분(103)의 내측면에 고정된다. 여기에서, 탄성부재(140)의 탄성계수는 대기압과 상기 유동출구(G)에서의 압력차이와 가변부재(130)의 면적을 고려하여 결정된다.
도 6b에 도시된 바와 같이, ⅱ) 임펠러(110)의 유동출구(G)에서 공기유출속도(GV)가 임펠러(110)의 회전속도에 비례하여 비정상적으로 증가하는 경우(대기압과 상기 유동출구(G)의 압력차이가 △P2 이며, 공기유동량이 Q2 인 경우(도 9참조))에는 가변부재(130)는 커버부재(100)의 커버홀(102)을 통해 인가되는 대기압과 임펠러(110)의 유동출구(G)에서의 압력차이에 따라, 상기 유동출구(G)의 개폐면적을 조절한다.
즉, 커버부재(100)의 커버홀(102)을 통해, 가변부재(130)의 상부면(135)에 인가되는 대기압과 임펠러(110)의 유동출구(G)에서의 공기유출속도(GV) 감소에 의한 상기 유동출구(G)의 압력이 감소함에 따라, 탄성부재(140)는 대기압과 상기 유동출구(G)간에 발생한 압력차θ이(△P2 )에 비례하여, 확장됨으로써, 탄성부재(140)의 하단에 접합된 가변부재(130)를 밑으로 이동시킨다.
따라서, 가변부재(130)가 탄성부재(140)에 의해 밑으로 이동됨에 따라, 가변부재(130)의 제1측면(133)이 상기 유동출구(G)의 높이(G2)를 조절함에 따라, 상기 유동출구(G)의 전체개폐면적이 변하게 된다.
여기에서, 상기 유동출구(G)의 높이(G2)는 상술한 바와 같이, 디퓨저(13)입구에서의 공기유입각도(θ1)가 가이드 베인(13a)의 각도(θ2)에 근접하도록, 상기 유동출구(G)에서의 공기유출속도(GV1)에 의해 결정될 수 있다.
나아가, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리(10)의 가변부재(130)는 디퓨저부(120) 상부면의 테두리영역에 형성된 가이드 베인(121)에 의해 상기 유동출구(G)의 개폐면적이 조절된다.
즉, 가변부재(130)는 하면(134)에 가이드 베인(121)의 일정부분이 삽입될 수 있는 홈부(131,132)가 적어도 하나 이상 형성되며, 상기 홈부(131,132)를 통해 삽입되는 가이드 베인(121)에 의해, 상/하 수직구동의 범위가 결정된다.
보다 구체적으로, 대기압과 임펠러(110)의 유동출구(G)와의 큰 압력차이로 인해, 가변부재(130)가 상기 유동출구(G)를 전부 폐쇄하는 것을 방지하기 위해, 가변부재(130)는 상기 홈부(131,132)에 삽입되는 가이드 베인(121)이 가변부재(130)의 상면(135)에 접할때까지(G3)를 최대 구동범위로 설정될 수 있다.
이 경우, 가변부재(130)의 임펠러(110)의 유동출구(G)의 높이가 G1 ~ G3 범위내에서 변경될 수 있도록, 상/하 수직구동범위가 설정될 수 있다.
상기에서 검토한 바와 같이, 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리는 대기압과 임펠러의 유동출구의 압력차이에 의해 상/하 수직구동이 가변될 수 있는 가변부재를 통해, 임펠러의 회전속도가 증가하지만, 상기 유동출구의 공기유출속도가 감소하는 경우의 와류발생을 방지함으로써, 전체 모터의 효율을 증가시킬 수 있다.
이상 본 발명을 구제적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명이 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다. 즉, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 의하여 명확해질 것이다.
10 : 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리
100 : 커버부재 110 : 임펠러
120: 디퓨저부 130 : 가변부재
140 : 탄성부재 160 : 하우징
170 : 모터 180 : 위치검출부

Claims (14)

  1. 모터의 회전중심을 이루는 회전축;
    상기 회전축의 축방향 상부에 결합되는 임펠러;
    상기 임펠러의 축방향 하부에 결합되며, 상기 임펠러의 내부로 흡입된 공기를 상기 모터측으로 가이드하는 디퓨저부; 및
    대기압과 상기 임펠러의 유동출구의 압력차이에 따라, 상기 유동출구의 개폐면적를 조절하는 가변부재를 포함하는 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변부재는
    상기 대기압을 받는 상부면과 상기 유동출구의 개폐면적을 조절하는 제1측면을 포함하는 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가변부재는
    상기 디퓨저부의 테두리영역에 대응되도록 형성되며, 상기 대기압과 상기 유동출구의 압력차이에 의한 수직구동을 통해, 상기 유동출구의 개폐면적을 조절하는 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가변부재는
    상기 디퓨저부의 상부면의 테두리 영역에 형성된 가이드 베인에 의해 상기 유동출구의 개폐면적의 범위가 조절되는 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가변부재는
    상기 상부면과 하부면이 일정간격 이격되도록 형성되며,
    상기 하부면에는 상기 가이드 베인이 삽입될 수 있는 적어도 하나 이상의 홈부가 형성되는 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상면의 테두리영역에는 적어도 하나 이상의 커버홀이 형성되며, 상기 임펠러와 상기 디퓨저부를 덮도록 형성되는 커버부재를 더 포함하는 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 커버홀은
    상기 커버부재의 테두리영역에 단속적 또는 연속적으로 형성되는 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 커버부재는
    상기 테두리영역이 상기 가변부재가 수직구동을 할 수 있도록 상기 회전축의 축방향으로 돌출되어 형성되는 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 커버부재는
    상기 테두리영역이 상기 디퓨저부의 테두리영역에 대응되도록 형성되는 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 가변부재는
    상기 커버홀을 통한 대기압과 상기 유동출구의 압력차이에 의해, 상기 유동출구의 개폐면적을 조절하는 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 가변부재는
    상기 커버부재의 테두리영역의 내측면에 밀착하여, 상기 커버홀을 통한 대기압과 상기 유동출구의 압력차이에 의한 수직구동을 하는 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 커버부재의 돌출영역내에 구비되며, 상기 가변부재가 수직구동을 통해, 상기 유동출구의 개폐면적을 조절할 수 있도록 가이드하는 적어도 하나 이상의 탄성부재를 더 포함하는 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 탄성부재는
    상기 커버부재의 테두리 영역 중 상기 커버홀이 형성되는 않은 영역에 구비되는 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 탄성부재는
    상기 가변부재 상에 단속적 또는 연속적으로 구비되는 스위치드 릴럭턴스 모터 어셈블리.

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