KR20170026253A - 단상 영구 자석 모터 및 그것을 사용하는 헤어 드라이어 - Google Patents

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KR20170026253A
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유에 리
추이 요우 저우
지에 차이
타오 장
퀴앙 저우
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존슨 일렉트릭 에스.에이.
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Abstract

단상 모터 및 헤어 드라이어가 제공된다. 모터는 고정자 및 회전자를 포함한다. 고정자는 고정자 코어 및 고정자 권선을 포함한다. 고정자 코어는 외륜부, 외륜부로부터 내향하여 연장하는 투쓰 및 각각의 투쓰의 원위 단부로부터 연장하는 2개의 극편을 포함한다. 권선 슬롯은 각각 2개의 인접한 투쓰 사이에 형성된다. 슬롯 개구는 인접한 투쓰의 극편 사이에 배치되며 2개의 인접한 투쓰 중 하나로부터 오프셋된다. 공기 공급 유닛은 단상 모터 및 임펠러를 포함한다. 모터의 시동 각도 및 코깅 토크는 극편에 한정되는 추가적인 포지셔닝 슬롯 또는 포지셔닝 구멍이 필요 없이 슬롯 개구의 위치/폭을 조절함으로써 조절가능하며, 이것은 모터 구조를 단순하게 만든다.

Description

단상 영구 자석 모터 및 그것을 사용하는 헤어 드라이어{SINGLE PHASE PERMANENT MAGNET MOTOR AND HAIR DRYER USING THE SAME}
본 발명은 단상 영구 자석 모터, 및 특히 고른 에어 갭을 갖는 단상 영구 자석 모터 및 상기 모터를 사용하는 헤어 드라이어에 관한 것이다.
단상 영구 자석 모터는 고정자 및 회전자를 포함한다. 고정자는 고정자 코어 및 상기 고정자 코어의 주변에 감기는 고정자 권선을 포함한다. 고정자 코어는 회전자 주변에 감기는 극편을 포함한다. 극편 및 회전자는 회전자가 고정자에 대하여 회전하는 것을 허용하기 위하여 그 사이에 에어 갭을 한정한다.
종래에, 단상 영구 자석 모터의 시동(startup) 데드 포인트를 회피하기 위하여, 에어 갭이 고르지 않은 에어갭 이 되도록 종종 구성되고 또는 포지셔닝 구멍 또는 슬롯이 극편 상에 형성된다. 그러나, 고르지 않은 에어 갭은 과도하게 큰 노이즈 및 좋지 못한 성능 안정성을 야기할 수 있다. 포지셔닝 홀 또는 슬롯의 존재는 고정자 코어에 대한 추가 프로세싱을 요구하고, 이것은 제조 프로세스가 복잡해지고 제조 비용이 증가하는 것을 야기한다.
일 측면에서, 단상 모터로서, 외륜부 및 상기 외륜부로부터 내향하여 연장하는 복수의 투쓰를 포함하는 고정자 코어 및 상기 고정자 코어 주변에 감기는 고정자 권선을 포함하는 고정자; 및 상기 고정자에 대하여 회전 가능하며 복수의 회전자 자극을 포함하는 회전자를 포함하고; 상기 고정자의 각각의 투쓰는 상기 외륜부로부터 내향하여 연장하는 투쓰 바디 및 상기 회전자의 2개의 반대되는 원주방향으로 상기 투쓰 바디의 원위 단부로부터 개별적으로 연장하고 상기 회전자에 면하는 2개의 극편을 포함하고, 상기 2개의 극편은 상기 투쓰 바디의 중심선에 대하여 비대칭이므로, 상기 고정자 권선에 전력이 공급되지 않을 때, 상기 회전자는, 각각의 회전자 자극의 중심선이 상응하는 투쓰 바디의 중심선으로부터 벗어나는 초기 위치에서 중지할 수 있다.
바람직하게, 2개의 인접한 투쓰의 인접한 극편은 슬롯 개구에 의해 서로 분리되거나 자기 브릿지를 통해 함께 연결되고, 상기 슬롯 개구 또는 상기 자기 브릿지의 중심은 상기 2개의 인접한 투쓰의 대칭 중심으로부터 오프셋된다.
바람직하게, 상기 극편의 내부 원주방향 표면은 상기 회전자와 동축이므로, 실질적으로 고른 두께를 갖는 에어 갭은 상기 회전자 자극의 외부 원주방향 표면과 상기 극편의 상기 내부 원주방향 표면 사이에 형성된다.
바람직하게, 2개의 인접한 투쓰의 인접한 극편은 슬롯 개구에 의해 서로로부터 분리되며 상기 슬롯 개구는 상기 에어 갭의 상기 두께의 4배 이하의 폭을 갖는다.
바람직하게, 2개의 인접한 투쓰의 인접한 극편은 슬롯 개구에 의해 서로로부터 분리되며 상기 슬롯 개구는 상기 에어갭의 상기 두께의 2배 이하인 최소 폭을 갖는다.
바람직하게, 상기 극편은 상기 투쓰 바디로부터 먼 방향으로 점진적으로 감소하는 방사상 두께를 갖는다.
바람직하게, 2개의 인접한 투쓰의 인접한 극편은 슬롯 개구에 의해 서로로부터 분리되고, 각각의 투쓰의 상기 2개의 극편은 더 짧은 극편 및 더 긴 극편을 포함하며 상기 더 짧은 극편의 내표면은 상기 슬롯 개구에 인접하는 모따기(chamfer)를 형성한다.
바람직하게, 고정자 코어는 고정자의 원주방향을 따라 복수의 고정자 코어 유닛을 결합(joining)함으로써 형성되고, 고정자 코어 유닛의 각각은 극편을 갖는 투쓰 및 상기 투스에 연결되는 요크 세그먼트를 포함하며, 인접한 고정자 코어 유닛의 요크 세그먼트는 고정자 코어의 외륜부를 형성하도록 함께 연결된다.
바람직하게, 인접한 고정자 코어 유닛의 요크 세그먼트의 결합 면(joining face)은 평평한 표면 또는 리세스-돌출 체결 표면이다.
바람직하게, 고정자 코어 유닛의 각각에 있어서, 투쓰의 단부는 요크 세그먼트의 일 단부에 연결되거나 요크 세그먼트의 2개의 단부 사이에서 요크 세그먼트에 연결된다.
바람직하게, 상기 슬롯 개구 또는 상기 자기 브릿지의 중심은 45°에서 135°까지의 범위의 전기 각도만큼 2개의 인접한 투쓰의 대칭 중심으로부터 오프셋된다.
바람직하게, 상기 투쓰 및 상기 외륜부는 별도로 형성되며 2개의 인접한 투쓰의 인접한 극편은 자기 브릿지를 통해 함께 연결된다.
바람직하게, 자극의 외부 원주방향 표면과 회전자의 중심축 사이의 거리는 외부 원주방향 표면의 중심 부분으로부터 외부 원주방향 표면의 단부 부분으로 감소한다.
바람직하게, 자극의 외부 원주방향 표면은 자극의 중간 방사상 선에 대하여 대칭이다.
다른 측면에서, 인클로저(enclosure), 열 생성 유닛, 공기 공급 유닛 및 상기 인클로저의 내부에 배치된 제어 유닛을 포함하는 헤어 드라이어로서, 상기 공기 공급 유닛은 단상 모터 및 상기 단상 모터에 의해 구동되는 임펠러를 포함하고, 상기 단상 모터는: 외륜부 및 상기 외륜부로부터 내향하여 연장하는 복수의 투쓰를 포함하는 고정자 코어 및 상기 고정자 코어 주변에 감기는 고정자 권선을 포함하는 고정자; 및 상기 고정자에 대하여 회전 가능하며 복수의 회전자 자극을 포함하는 회전자를 포함하며; 각각의 투쓰는 상기 외륜부로부터 내향하여 연장하는 투쓰 바디와, 상기 회전자의 2개의 반대되는 원주방향으로 상기 투쓰 바디의 원위 단부로부터 각각 연장하는 큰 극편 및 작은 극편을 포함하고, 상기 회전자 자극에 면하며, 그 사이에 에어 갭이 형성된다.
바람직하게, 2개의 인접한 투쓰의 인접한 극편은 슬롯 개구에 의해 서로 분리되거나 자기 브릿지를 통해 함께 연결되고, 상기 슬롯 개구 또는 상기 자기 브릿지의 중심은 상기 2개의 인접한 투쓰의 대칭 중심으로부터 오프셋되어서, 상기 고정자 권선에 전력이 공급되지 않을 때, 상기 회전자는 각각의 회전자 자극의 중심선이 상응하는 투쓰 바디의 중심선으로부터 벗어나는 초기 위치에서 중지할 수 있다.
바람직하게, 2개의 인접한 투쓰의 인접한 극편은 슬롯 개구에 의해 서로로부터 분리되며 상기 작은 극편의 내표면은 상기 슬롯 개구에 인접하는 모따기를 형성한다.
바람직하게, 상기 공기 공급 유닛은 모터 홀더 및 모터 커버를 더 포함하고, 상기 모터 홀더는 개구가 형성되는 일 단부를 갖는 원통 형상을 갖고, 상기 모터 홀더의 측벽에는 복수의 제 1 애퍼쳐가 형성되고, 상기 단상 모터는 상기 모터 홀더에 고정되고, 상기 단상 모터의 파워 출력 단부는 상기 모터 홀더의 폐쇄된 단부에 배치되고, 상기 모터 커버는 중공 실린더의 형태인 일 단부를 포함하고, 상기 모터 커버의 다른 단부는 상기 모터 홀더의 개구에 연결되어, 상기 모터 홀더와 합동으로 헬름홀츠 공진 캐비티(Helmholtz resonance cavity)를 형성하며, 상기 모터 커버에는 복수의 제 2 애퍼쳐가 형성된다.
본 발명의 단상 영구 자석 모터에서, 모터의 시동 각도 및 코깅 토크는 극 편의 내표면에 형성되는 추가적인 포지셔닝 슬롯 또는 포지셔닝 홀의 필요 없이 슬롯 개구의 위치/형상을 조절함으로써 조절가능하다. 이것은 제조 프로세스를 간소화하고, 제조 비용을 절감하며 모터 시동 안정성을 개선한다.
도 1은 본 발명의 선호되는 실시예에 따른 단상 영구 자석 모터를 도시한다.
도 2는 외부 하우징이 제거된, 도 1의 단상 영구 자석 모터를 도시한다.
도 3은 외부 하우징, 고정자 권선 및 회전자 회전 샤프트가 제거된, 도 1의 단상 영구 자석 모터를 도시한다.
도 4는 도 1의 단상 영구 자석 모터의 고정자 코어를 도시한다.
도 5는 도 1의 단상 영구 자석 모터 및 그 영구 자극을 도시한다.
도 6은 본 발명의 단상 영구 자석 모터의 회전자 영구 자극의 자기 선의 분포를 도시한다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단상 영구 자석 모터의 고정자 코어를 도시한다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전자 코어 및 그 영구 자석을 도시한다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 단상 영구 자석 모터의 고정자 코어를 도시한다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 단상 영구 자석 모터의 고정자 코어를 도시한다.
도 11은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 단상 영구 자석 모터의 고정자 코어를 도시한다.
도 12은 회전자의 다른 대안적인 실시예를 도시하는 예시적인 상세도이다.
도 13은 본 발명의 선호되는 실시예에 따른 헤어 드라이어를 도시한다.
도 14는 도 13의 헤어 드라이어의 분해도를 도시한다.
도 15는 도 13의 헤어 드라이어의 일부 구조를 도시한다.
도면은 실 축적대로 되어있지 않은 것 그리고 유사한 구조 또는 기능의 요소는 일반적으로 도면 전반에 걸쳐 설명적인 목적으로 유사한 번호로 표시되는 것이 주목되어야 한다. 또한, 도면은 오직 선호되는 실시의 기재를 용이하게 하도록 의도되는 것이 주목되어야 한다. 도면은 기재된 실시예의 모든 측면을 도시하지 않으며 본 공개의 범위를 한정하지 않는다.
제 1 실시예
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 선호되는 실시예에 따른 단상 모터(10)는 고정자(20) 및 고정자(20)에 대하여 회전 가능한 회전자(50)를 포함한다. 단상 모터(10)는 바람직하게 단상 영구 자석 직류 회로 브러시리스 모터이다.
고정자(20)는 일 개방 단부를 갖는 원통형 외부 하우징(21), 외부 하우징(21)의 개방 단부에 장착되는 단부 캡(23), 외부 하우징(21)에 장착되는 고정자 코어(30), 고정자 코어(30)에 장착되는 절연 브래킷(insulating bracket)(40) 및 고정자 코어(30)의 주변에 감기고 절연 브래킷(40)에 의해 지지되는 고정자 권선(39)을 포함한다. 고정자 코어(30)는 외륜부(31) 및 상기 외륜부(31)로부터 내향하여 연장하는 복수의 투쓰(33)를 포함한다. 각각의 투쓰(33)는 외륜부(31)에 연결되는 투쓰 바디(34) 및 방사상 내부 단부로부터 각각의 투쓰(33)의 투쓰 바디(34)의 2개의 원주방향 측으로 개별적으로 연장하는 2개의 극편(35)을 포함한다. 바람직하게, 고정자 권선(39)은 개별적인 투쓰(33)의 투쓰 바디 주변에 감긴다. 대안적으로, 고정자 권선(39)은 외륜부(31) 주변에 감길 수 있다. 권선 슬롯은 각각의 2개의 인접한 투쓰(33) 사이에 형성되며 권선 슬롯의 슬롯 개구(37)는 2개의 인접한 투쓰(33)의 극편(35) 사이에 형성된다. 슬롯 개구(37)는 2개의 인접한 투쓰 사이의 중간 위치로부터 오프셋되어서, 투쓰의 단부에 형성되는 2개의 극편(35)은 이러한 투쓰 바디(34)의 중간 방사상 선에 관하여 비대칭이어서, 더 큰 단면적을 갖는 극편 및 더 작은 단면적을 갖는 다른 극편을 형성한다.
고정자 코어(30)는 자기 전도성 물질(magnetic-conductive material)로 구성된다. 예컨대, 고정자 코어(30)는 모터의 축방향을 따라 자기 라미네이션(업계에서 일반적으로 실리콘 라미네이션)을 적층함으로써 형성된다. 바람직하게, 고정자 코어(30)의 투쓰(33)는 모터의 원주방향을 따라 이격되어 균일하게 배열된다. 각각의 투쓰 바디(34)는 외륜부(31)로부터 실질적으로 방사상 내향하여 연장한다. 극편(35)은 방사상 내부 단부로부터 하나의 상응하는 투쓰 바디(34)의 2개의 원주방향 측으로 연장한다.
바람직하게, 극편(35)은 투쓰 바디(34)로부터 슬롯 개구(37)를 향한 방향으로 점진적으로 감소하는 방사상 두께를 가지므로, 극편(35)의 자기 릴럭턴스는 투쓰 바디(34)로부터 슬롯 개구(37)를 향한 방향으로 점진적으로 증가한다.
회전자(50)는 투쓰(33)의 극편(35)에 의해 합동으로 한정되는 공간에 수용된다. 회전자(50)는 회전자의 원주방향을 따라 배치되는 복수의 영구 자극(55)을 포함한다. 각각의 영구 자극(55)의 외부 원주방향 표면은 극편(35)의 내부 원주방향 표면과 동심이므로, 실질적으로 고른 에어 갭(41) (도 3 참조)은 회전자의 외부 원주방향 표면과 극편 사이에 형성된다. 구체적으로, 방사상 단면도에서, 극편의 내표면은 회전자(50)의 중심에 있는 원형 상에 위치되며, 영구 자극(55)의 외부 표면은 회전자(50)의 중심에 있는 원형 상에 위치된다. 즉, 극편(35)의 내부 원주방향 표면 및 영구 자극(55)의 외부 원주방향 표면은 서로 동심이므로 실질적으로 고른 에어 갭은 극편의 내부 원주방향 표면과 영구 자극(55)의 외부 원주방향 표면 사이에 형성된다. 바람직하게, 슬롯 개구(37)는 0보다 크고 고른 에어 갭(41)의 두께의 4배 이하인 폭을 갖는다. 더욱 바람직하게, 권선 슬롯의 슬롯 개구(37)의 최소 폭은 에어 갭(41)의 두께의 3배 이하, 더욱 바람직하게 에어 갭(41)의 두께의 2배 이하다. 이러한 구성은 회전자의 시동 및 회전을 더 스무스하게 하고, 모터의 시동 안정성을 개선하며 시동 데드 포인트에서의 회전자의 멈춤을 회피할 수 있다. 본 공개에서 사용되는 링 부분은 원주방향을 따라 연속하여 연장함으로써 형성되는 폐쇄된 구조를 지칭하고, 이것은 원형 링 부분, 사각형 링 부분 또는 다각형 링 부분을 포함한다. 고른 에어 갭(41)의 두께는 에어 갭의 방사상 두께를 지칭한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 영구 자극(55)은 단일 링 영구 자석에 의해 형성될 수 있다. 영구 자극(55)이 또한 도 8에 도시되는 바와 같이 다수의 개별 영구 자석에 의해 형성될 수 있는 것이 이해되어야 한다. 회전자(50)는 링 영구 자석(55)을 통과하는 회전 샤프트(51)를 더 포함한다. 회전 샤프트(51)의 일 단부는 베어링(24)을 통해 고정자의 단부 캡(23)에 장착되고 다른 단부는 다른 베어링을 통해 고정자의 원통형 외부 하우징(21)의 바닥에 장착되므로, 회전자는 고정자에 대하여 회전할 수 있다.
본 실시예에서, 회전자(50)는 회전자 코어(53)를 더 포함하며 회전 샤프트(51)가 통과하고 회전자 코어(53)는 중심에 고정된다. 영구 자석은 회전자 코어(53)의 외부 원주방향 표면에 장착된다. 회전자 코어의 외부 원주방향 표면에는 복수의 축방향 연장 그루브(54)가 형성된다. 각각의 그루브(54)는 자기 누출을 줄이기 위하여 2개의 인접한 영구 작의 정션에 배치된다.
본 실시예에서, 슬롯 개구(37)는 2개의 인접한 투쓰 사이의 중간 위치로부터 오프셋되며, 즉, 슬롯 개구(37)는 상이한 거리 만큼 2개의 인접한 투쓰 바디로부터 이격된다. 그러므로, 각각의 투쓰 바디의 원위 단부로부터 원주방향 측으로 연장하는 2개의 극편은 상이한 원주방향 길이를 갖는다. 이러한 구성은 회전자의 초기 위치가 데드 포인트로부터 오프셋되게 할 수 있다. 바람직하게, 더 짧은 극편(35)의 내표면은 슬롯 개구(37)에 인접한 모따기(38)를 형성한다. 모따기(38)의 존재는 더 짧은 극편의 영역을 더 줄일 수 있으며, 이것은 2개의 극편 사이에서의 비균일도를 더 증가시키며 회전자의 초기 위치가 데드 포인트로부터 더 오프셋되게 한다.
도 6은 고정자 권선에 전력이 공급되지 않을 때 즉, 초기 위치에서의 회전자 영구 자극의 자기 플럭스의 분포를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 회전자는 4개의 영구 자극을 포함하고, N극 및 S극이 대안적으로 배열된다. 고정자는 4개의 고정자 극을 형성하는 4개의 투쓰를 포함한다. 도 6으로부터 도시된 바와 같이, 모터가 초기 위치에 있을 때, 더 큰 영역 극편을 통과하는 자기 플럭스는 더 작은 영역 극편을 통과하는 자기 플럭스보다 명백히 더 크다. 회전자 자극의 중간 방사상 선(L1)은 각도만큼 고정자 극의 중간 방사상 선(L2)으로부터 오프셋되며, 중간 방사상 선(L1)에서 중간 방사상 선(L2) 사이에 형성된 각(Q)은 시동 각도로 불린다. 본 실시예에서, 시동 각도는 전기 각도에서 45°보다 더 크고 전기 각도 135°보다 작다. 모터의 고정자 권선에 일 방향으로 전류가 공급될 때, 회전자(50)는 일 방향을 따라 시작될 수 있다. 모터의 고정자 권선에 반대 방향으로 전류가 공급될 때, 회전자(50)는 반대 방향을 따라 시작될 수 있다. 시동 각도가 90° 전기 각도일 때, 회전자(50)는 양방향으로 쉽게 시작될 수 있고, 즉 양방향 시동을 성취하기 위한 가장 수월한 각도인 것이 이해되어야 한다. 시동 각도가 90° 전기 각도로부터 오프셋될 때, 회전자는 일 방향에서가 반대 방향에서보다 더 시작하기 수월하다. 시동 각도가 45°에서 135°의 범위의 전기 각도일 때, 양방향으로의 회전자의 시동은 우수한 신뢰도를 갖는 것이 다수의 실험으로부터 입증되어왔다.
제 2 실시예
도 7을 참조하면, 제 1 실시예와 상이하게, 고정자 권선(39)의 권선 효율을 증가시키도록, 제 2 실시예의 고정자 코어는 고정자의 원주방향을 따라 결합되는 복수의 고정자 코어 유닛(300)을 포함한다. 각각의 고정자 코어 유닛(300)은 극편(305)을 갖는 투쓰(303)는 투쓰(303)와 일체형으로 연결되는 요크 세그먼트(301)을 포함한다. 인접한 고정자 코어 유닛의 요크 세그먼트(301)는 고정자 코어의 외륜부를 형성하도록 함께 연결된다. 각각의 고정자 코어 유닛은 또한 하나 이상의 투쓰(303) 및 상응하는 극편(305)을 포함할 수 있는 것이 이해되어야 한다. 모든 고정자 코어 유닛의 권선 프로세스가 완료된 후에, 고정자 코어 유닛(300)이 결합되어서 고정자 권선을 갖는 고정자 코어가 성취된다. 본 실시예에서, 각각의 고정자 코어 유닛(300)은 투쓰(303) 및 그 상응하는 극편(305)을 포함하며 각각의 고정자 유닛(300)에서 투쓰(303)의 일 단부는 그의 2개의 단부 사이의 요크 세그먼트(301)에 연결된다.
본 실시예에서, 인접한 고정자 코어 유닛의 요크 세그먼트(301)는 종래의 기계적 연결 구조를 통해 및/또는 용접에 의해 서로 고정 결합될 수 있다. 도 7은 리세스(302)에 체결된 돌출부(304)를 포함하는 예시적인 기계적 연결 구조를 도시한다. 구체적으로, 외륜부의 각각의 요크 세그먼트(301)는 그의 일 단부에서 형성되는 리세스(302) 및 그의 다른 단부에서의 돌출부(304)를 갖는다. 각각의 세그먼트(301)의 돌출부(304)는 상응하는 인접한 세그먼트(301)의 리세스(302)에 체결된다.
고정자 코어는 다수의 고정자 코어 유닛(300)을 결합함으로써 형성되기 때문에, 인접한 극편(305) 사이에 슬롯 개구는 매우 작은 폭을 가질 수 있다. 바람직하게, 슬롯 개구의 최소 폭은 0보다 크고 에어 갭의 최소 두께의 3배 이하이다. 더욱 바람직하게, 권선 슬롯의 슬롯 개구의 최소 폭은 0보다 크고 에어 갭의 최소 두께의 2배 이하이다. 본 실시예에서, 슬롯 개구의 폭은 2개의 인접한 극편(305)보다 작은 거리를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 본 실시예의 회전자(60)는 회전자 코어(63)는 회전자 코어(63)의 원주방향을 따라 배열되는 영구 자극(65)을 포함한다. 영구 자극(65)은 복수의 영구 자석(66), 예컨대 4개의 영구 자석에 의해 형성된다. 영구 자석(66)은 회전자 코어(63)의 외부 원주방향 표면에 장착된다. 마찬가지로, 회전자 코어(63)의 외부 원주방향 표면에는은 복수의 축방향으로 연장하는 그루브(64)가 형성된다. 각각의 그루브(64)는 자기 누출을 감소시키기 위하여 인접한 2개의 영구 자석(66)의 정션에 배치된다. 이러한 경우에, 극편의 내부 원주방향 표면은 회전자(60)의 중심에 모이는 원형 상에 위치되며 영구 자석(66)의 외부 표면은 원통형 표면을 공력으로 한정하여, 극편과 영구 자석 사이의 고른 에어 갭을 형성한다.
제 3 실시예
도 9를 참조하면, 본 실시예에서, 고정자 코어는 고정자의 원주방향을 따라 결합되는 복수의 고정자 코어 유닛(310)을 포함한다. 각각의 고정자 코어 유닛(300)은 극편(315)을 갖는 투쓰(313) 및 투쓰(313)와 일체형으로 연결되는 요크 세그먼트(311)를 포함한다. 인접한 고정자 코어 유닛의 요크 세그먼트(311)는 고정자 코어의 외륜부를 형성하도록 함께 연결된다. 각각의 고정자 코어 유닛은 또한 하나 이상의 투쓰(313) 및 상응하는 극편(315)을 포함할 수 있는 것이 이해되어야 한다. 모든 고정자 코어 유닛의 권선 프로세스가 완료된 후에, 고정자 코어 유닛(300)이 결합되어서 고정자 권선을 갖는 고정자 코어가 성취된다. 본 실시예에서, 각각의 고정자 코어 유닛(310)은 투쓰(313) 및 그 상응하는 극편(315)을 포함하며 각각의 고정자 유닛(310)에서 투쓰(313)의 일 단부는 세그먼트(311)의 2개의 단부 사이의 요크 세그먼트(311)에 연결된다.
본 실시예에서, 인접한 고정자 코어 유닛의 요크 세그먼트(311)의 접합면은 평평한 표면이며, 인접한 요크 세그먼트(311)는 용접에 의해 또는 다른 방식으로 직접적으로 함께 조립될 수 있다. 바람직하게, 인접한 아치형 요크 세그먼트 사이에서 더 나은 단부 대 단부 접촉을 성취하도록, 인접한 고정자 코어 유닛의 요크 세그먼트(311)의 단부는 상호체결 챔퍼로 제공된다. 구체적으로, 각각의 고정자 코어 유닛의 요크 세그먼트의 2개의 단부에는 서로 밀접하게 접촉하는 제 1 모따기(312) 및 제 2 모따기(314)가 각각 제공된다.
고정자 코어는 다수의 고정자 코어 유닛(310)을 결합함으로써 형성되기 때문에, 인접한 극편(315) 사이에 슬롯 개구는 매우 작은 폭을 가질 수 있다. 바람직하게, 권선 슬롯의 슬롯 개구의 최소 폭은 0보다 크고 에어 갭의 최소 두께의 3배 또는 2배 이하이다.
본 발명의 단상 영구 자석 모터에서, 권선 슬롯은 2개의 인접한 투쓰 사이에서 형성되고, 슬롯 개구는 2개의 인접한 투쓰의 극편 사이에 위치되며 2개의 투쓰 중 하나에 가깝다. 그러므로, 단상 영구 자석 모터의 시동에 요구되는 시동 각도 및 코깅 토크는 추가적인 포지셔닝 슬롯 또는 포지셔닝 홀의 필요 없이 슬롯 개구의 위치 및 폭을 조절함으로써 조절가능하다. 예컨대, 시동 각도는 투쓰 중 하나로부터 슬롯 개구의 오프셋 정도를 조절함으로써 조절된다. 시동 각도가 45°에서 135°의 범위의 전기 각도일 때, 회전자의 모터는 양방향으로 시작될 수 있고, 이것이 시동을 신뢰가능하게 한다.
도 10을 참조하면, 마찬가지로, 본 실시예의 고정자 코어는 고정자 권선의 권선 효율을 증대하기 위한 분리형 구조이다. 구체적으로, 투쓰(323) 및 관련된 극편(325)은 단일 일체형 구조 내로 일체형으로 형성되되, 투쓰(323) 및 외륜부(321)는 분리된 구조이며, 즉, 외륜부(321) 및 투쓰(323)는 별도로 형성되어서 함께 조립된다. 투쓰(323) 및 외륜부(321)의 결합 표면은, 평평한 결합 표면 또는 투쓰(323) 및 외륜부(321) 중 하나에서 형성되는 볼록한 결합 표면(322) 및 투쓰(323) 및 외륜부(321) 중 다른 하나에서 형성되는 오목한 결합 표면(324)을 갖는 오목-볼록한 결합 표면이 될 수 있다. 각각의 투쓰(323)는 용접 또는 다양한 기계적인 연결 방식(예컨대, 열장 이음(dovetail joint))에 의해 외륜부(321)에 고정 연결될 수 있는 것이 이해되어야 한다. 대안적인 실시예에서, 투쓰(323), 외륜부(321) 및 관련된 극편(325)은 모두 별도로 형성되며 투쓰(323)는 고정자 권선(39)이 감긴 후에 외륜부(321) 및 극편(325)에 고정 연결된다.
상기 예시된 단상 영구 자석 모터에서, 고정자 코어의 극편의 내표면 및 회전자 영구 자극의 외부 표면은 회전자의 중앙에 모이는 2개의 동심원상에 각각 위치되어서 고정자와 회전자 사이에 실질적으로 고른 에어 갭을 형성한다("실질적으로 고른 에어 갭"이라는 표현의 이유는, 슬롯 개구(37)에 상응하는 영역에서의 에어 갭의 크기가 다른 부분에 상응하는 영역에서의 에어 갭의 크기와 동일하지 않고, 자석 단부의 모따기에 상응하는 영역에서의 에어 갭의 크기는 다른 부분에 상응하는 영역에서의 에어 갭의 크기와 동일하지 않고, 에어 갭의 크기가 슬롯 개구 및 자석 단부에 상응하는 영역에서 에어 갭의 크기가 에어 갭의 총 길이에 있어서 아주 작은 비율을 차지하기 때문이다). 슬롯 개구의 폭은 고른 에어 갭의 두께의 4배 이하이므로, 선행 기술의 더 큰 슬롯 개구 및 균일하지 않은 에어 갭에 의해 유발된 진동 및 노이즈가 감소된다. 고정자 코어가 별도 구조이므로, 권선 프로세스는 투쓰 및 외륜부가 조립되기 전에 쉽게 그리고 효율적으로 수행될 수 있다. 이로써, 권선 프로세스의 효율성이 유리하게 개선될 수 있다.
상기 실시예에서, 슬롯 개구(37)는 고른 원주방향 폭을 갖는다. 대안적으로, 각각의 슬롯 개구(37)는 고르지 않은 폭을 가질 수 있고, 예컨대, 좁은 내부와 넓은 외부를 갖는 트럼펫 형상을 갖는 것이 이해되어야 한다. 이러한 경우에, 슬롯 개구(37)의 폭은 슬롯 개구의 최소 폭을 지칭한다. 상기 실시예에서, 슬롯 개구(37)는 모터의 축방향을 따라 형성된다. 대안적으로, 슬롯 개구(37)는 모터의 축방향으로부터 벗어나는 방향을 따라 형성될 수 있다.
제 5 실시예
상기 실시예에서, 인접한 투쓰(323)의 인접한 극편(325)은 자기 브릿지(327)를 통해 또한 연결될 수 있는 것이 이해되어야 한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 투쓰(323)의 자기 브릿지(327) 및 극편은 내륜부내에 연결된다. 투쓰 및 외륜부(321)는 별도로 형성될 수 있다.
제 6 실시예
도 12는 회전자(50)의 다른 대안적인 실시예를 도시하는 예시적인 상세도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 자극(56)은 회전자의 중심축으로부터 균일하지 않은 거리에 배치된다. 다시 말해서, 자극(56)의 외부 원주방향 표면과 회전자 샤프트(51)의 중심축 사이의 거리는 자극(56)의 외부 원주방향 표면의 중심 부분으로부터 자극(56)의 외부 원주방향 표면의 단부 부분으로 원주방향으로 변화할 수 있다. 자극(56)의 외부 원주방향 표면과 회전자 샤프트(51)의 중심축 사이의 거리는 외부 원주방향 표면의 중심 부분으로부터 외부 원주방향 표면의 단부 부분으로 감소한다. 결과적으로, 회전자의 자극(56)의 외부 원주방향 표면과 고정자의 극편의 내부 원주방향 표면 사이에 형성된 에어 갭은 자극(56)의 외부 원주방향 표면의 단부 부분에서보다 자극(56)의 외부 원주방향 표면의 중간 부분에서 더 작을 수 있다. 예컨대, 방사상 방향에서, 외부 원주방향 표면의 단부 부분에서의 에어 갭(130)의 폭 및 외부 원주방향 표면의 중간 부분에서의 에어 갭(130)의 폭은 5:1에서 1.5 내지 1의 범위의 비율을 가질 수 있다. 바람직하게, 자극의 외부 원주방향 표면은 자극의 중간 방사선에 대하여 대칭이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 본 발명은 인클로저(70), 및 열 생성 유닛(720), 공기 공급 유닛(710), 및 인클로저의 내부에 배치된 제어 유닛(미도시)을 포함하는 헤어 드라이어(100)를 더 제공한다. 공기 공급 유닛(710)은 상기 단상 영구 자석 모터(10) 및 임펠러(711) 중 임의의 하나를 포함한다. 임펠러(711)는 단상 영구 자석 모터(10)의 파워 출력 단부에 연결된다.
공기 공급 유닛(710)은 모터 홀더(90) 및 모터 커버(80)를 더 포함한다. 모터 홀더(90)는 개구(91)가 형성되는 일 단부를 갖는 원통 형상을 갖는다. 모터 홀더(90)의 측벽에는 복수의 제 1 애퍼쳐(92)가 형성된다. 단상 영구 자석 모터(10)는 모터 홀더(90)에 고정되며 단상 영구 자석 모터의 파워 출력 단부는 모터 홀더의 폐쇄된 단부에 배치된다. 모터 커버(80)는 중공 실린더의 형태인 일 단부를 포함하며 다른 단부는 모터 홀더(91)의 개구(91)에 연결되며 헬름홀츠 진공 캐비티를 형성하도록 모터 홀더와 공력한다. 모터 커버에는 복수의 제 2 애퍼쳐(81)가 형성된다.
본 실시예에서, 모터 홀더(90) 및 모터 커버(80)의 물질은 감광성 레진이다. 모터 커버(80)의 중공 실린더는 모터 홀더(90)의 개구(91)의 직경보다 더 작은 직경을 갖는다. 또한, 로킹 피스(93)는 모터 커버(80)로 모터 홀더(90)를 잠그기 위하여 개구를 형성하는 모터 홀더(90)의 단부에 배치된다. 모터 홀더(90) 및 모터 커버(80)는 스크류 연결을 포함하되 이에 한정되지 않는 다른 연결 방식으로 연결될 수 있는 것이 이해되어야 한다. 바람직하게, 복수의 공기 가이드 플레이트(712)는 모터 홀더(90)의 외부 벽 상에 배치된다.
열 생성 유닛(720)은 2개 이상의 히터 플레이트(721) 및 상기 히터 플레이트 주변에 부착되는 스프링(722)을 포함한다. 히터 플레이트(721)의 2개의 단부는 스프링에 수용되지 않으며 스프링의 압축 방향에 수직인 방향으로 연장하여, 스프링(722)이 히터 플레이트 밖으로 미끄러져 나가는것을 방지한다.
외부 하우징(70)은 상호 연결되는 제 1 하우징(71) 및 제 2 하우징(72)을 포함한다. 제 1 하우징(71)은 임펠러(711)를 커버하며 제 2 하우징(72)은 공기 공급 유닛(710) 및 열 생성 유닛(720)을 커버한다. 외부 하우징(70)은 전기 헤어 드라이어의 공기 유출구로서 제 2 하우징(72)의 원위 단부에 배치되는 바닥 플레이트(73)를 더 포함한다. 도면에 도시되지 않은 핸들은 외부 하우징(70) 상에 제공될 수 있다. 필요 시에, 핸들의 절반은 제 1 하우징(71) 상에 배치될 수 있고, 나머지 절반은 제 2 외부 하우징(72) 상에 배치될 수 있으며 이어서 2개의 절반은 함께 조립된다.
하나 이상의 선호되는 실시예를 참조하여 본 발명이 기재되었으나, 다양한 변형이 가능하다는 점이 당업자에 의해 이해되어야 한다. 그러므로, 본 발명의 범위는 이하의 청구범위에 대한 참조에 의해 결정될 것이다.

Claims (16)

  1. 단상 모터로서,
    외륜부 및 상기 외륜부로부터 내향하여 연장하는 복수의 투쓰를 포함하는 고정자 코어 및 상기 고정자 코어 주변에 감기는 고정자 권선을 포함하는 고정자; 및
    상기 고정자에 대하여 회전 가능하며 복수의 회전자 자극을 포함하는 회전자를 포함하고;
    상기 고정자의 각각의 투쓰는 상기 외륜부로부터 내향하여 연장하는 투쓰 바디 및 상기 회전자의 2개의 반대되는 원주방향으로 상기 투쓰 바디의 원위 단부로부터 개별적으로 연장하고 상기 회전자에 면하는 2개의 극편을 포함하고, 상기 2개의 극편은 상기 투쓰 바디의 중심선에 대하여 비대칭이므로, 상기 고정자 권선에 전력이 공급되지 않을 때, 상기 회전자는, 각각의 회전자 자극의 중심선이 상응하는 투쓰 바디의 중심선으로부터 벗어나는 초기 위치에서 중지할 수 있는, 단상 모터.
  2. 청구항 1에 있어서, 2개의 인접한 투쓰의 인접한 극편은 슬롯 개구에 의해 서로 분리되거나 자기 브릿지를 통해 함께 연결되고, 상기 슬롯 개구 또는 상기 자기 브릿지의 중심은 상기 2개의 인접한 투쓰의 대칭 중심으로부터 오프셋되는, 단상 모터.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 극편의 내부 원주방향 표면은 상기 회전자와 동축이므로, 실질적으로 고른 두께를 갖는 에어 갭이 상기 회전자 자극의 외부 원주방향 표면과 상기 극편의 상기 내부 원주방향 표면 사이에 형성되는, 단상 모터.
  4. 청구항 3에 있어서, 2개의 인접한 투쓰의 인접한 극편은 슬롯 개구에 의해 서로로부터 분리되며, 상기 슬롯 개구는 상기 에어 갭의 상기 두께의 4배 이하의 폭을 갖는, 단상 모터.
  5. 청구항 3에 있어서, 2개의 인접한 투쓰의 인접한 극편은 슬롯 개구에 의해 서로로부터 분리되며, 상기 슬롯 개구는 상기 에어 갭의 상기 두께의 2배 이하인 최소 폭을 갖는, 단상 모터.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 극편은 상기 투쓰 바디로부터 먼 방향으로 점진적으로 감소하는 방사상 두께를 갖는, 단상 모터.
  7. 청구항 1에 있어서, 2개의 인접한 투쓰의 인접한 극편은 슬롯 개구에 의해 서로로부터 분리되고, 각각의 투쓰의 상기 2개의 극편은 더 짧은 극편 및 더 긴 극편을 포함하며, 상기 더 짧은 극편의 내표면은 상기 슬롯 개구에 인접하여 모따기(chamfer)를 형성하는, 단상 모터.
  8. 청구항 2에 있어서, 상기 슬롯 개구 또는 상기 자기 브릿지의 중심은 45°에서 135°까지의 범위의 전기 각도만큼 2개의 인접한 투쓰의 대칭 중심으로부터 오프셋되는, 단상 모터.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 투쓰 및 상기 외륜부는 별도로 형성되며 2개의 인접한 투쓰의 인접한 극편은 자기 브릿지를 통해 함께 연결되는, 단상 모터.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 회전자 자극의 외부 원주방향 표면과 상기 회전자의 중심축 사이의 거리는 상기 외부 원주방향 표면의 중심 부분에서 상기 외부 원주방향 표면의 단부 부분으로 감소하는, 단상 모터.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 자극의 상기 외부 원주방향 표면은 상기 자극의 중간 방사상 선에 대하여 대칭인, 단상 모터.
  12. 인클로저(enclosure), 열 생성 유닛, 공기 공급 유닛 및 상기 인클로저의 내부에 배치된 제어 유닛을 포함하는 헤어 드라이어로서, 상기 공기 공급 유닛은 단상 모터 및 상기 단상 모터에 의해 구동되는 임펠러를 포함하고, 상기 단상 모터는:
    외륜부 및 상기 외륜부로부터 내향하여 연장하는 복수의 투쓰를 포함하는 고정자 코어 및 상기 고정자 코어 주변에 감기는 고정자 권선을 포함하는 고정자; 및
    상기 고정자에 대하여 회전 가능하며 복수의 회전자 자극을 포함하는 회전자를 포함하며;
    각각의 투쓰는 상기 외륜부로부터 내향하여 연장하는 투쓰 바디와, 상기 회전자의 2개의 반대되는 원주방향으로 상기 투쓰 바디의 원위 단부로부터 각각 연장하는 큰 극편 및 작은 극편을 포함하고, 상기 극편은 상기 회전자 자극에 면하며, 그 사이에 에어 갭이 형성되는, 헤어 드라이어.
  13. 청구항 12에 있어서, 2개의 인접한 투쓰의 인접한 극편은 슬롯 개구에 의해 서로 분리되거나 자기 브릿지를 통해 함께 연결되고, 상기 슬롯 개구 또는 상기 자기 브릿지의 중심은 상기 2개의 인접한 투쓰의 대칭 중심으로부터 오프셋되어서, 상기 고정자 권선에 전력이 공급되지 않을 때, 상기 회전자는 각각의 회전자 자극의 중심선이 상응하는 투쓰 바디의 중심선으로부터 벗어나는 초기 위치에서 중지할 수 있는, 헤어 드라이어.
  14. 청구항 12에 있어서, 2개의 인접한 투쓰의 인접한 극편은 슬롯 개구에 의해 서로로부터 분리되며 상기 작은 극편의 내표면은 상기 슬롯 개구에 인접하는 모따기를 형성하는, 헤어 드라이어.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 공기 공급 유닛은 모터 홀더 및 모터 커버를 더 포함하고, 상기 모터 홀더는 개구가 형성되는 일 단부를 갖는 원통 형상을 갖고, 상기 모터 홀더의 측벽에는 복수의 제 1 애퍼쳐(aperture)가 형성되고, 상기 단상 모터는 상기 모터 홀더에 고정되고, 상기 단상 모터의 파워 출력 단부는 상기 모터 홀더의 폐쇄된 단부에 배치되고, 상기 모터 커버는 중공 실린더의 형태인 일 단부를 포함하고, 상기 모터 커버의 다른 단부는 상기 모터 홀더의 개구에 연결되어 상기 모터 홀더와 합동으로 헬름홀츠 공진 캐비티(Helmholtz resonance cavity)를 형성하며, 상기 모터 커버에는 복수의 제 2 애퍼쳐가 형성되는, 헤어 드라이어.
  16. 청구항 12에 있어서, 상기 단상 모터는 단상 영구 자석 직류 브러시리스 모터인, 헤어 드라이어.
KR1020160109285A 2015-08-28 2016-08-26 단상 영구 자석 모터 및 그것을 사용하는 헤어 드라이어 KR20170026253A (ko)

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