KR20200123386A - Motor and cleaner including same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 로터에 마그넷을 사용하지 않는 소정 방향으로 회전하는 구동 모터 및 이를 포함하는 스틱형 청소기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초고속 회전에 적합한 구동 모터 및 이를 포함하는 스틱형 청소기에 관한 것이다.The present invention relates to a drive motor that rotates in a predetermined direction in which a magnet is not used for a rotor, and a stick-type cleaner including the same, and more particularly, to a drive motor suitable for ultra-high rotation and a stick-type cleaner including the same.
최근 청소기 본체, 호스, 전기 코드 등이 생략된 소위, 스틱형 청소기가 주목 받고 있다. 스틱형 청소기는 소형 팬을 고속으로 회전시켜 높은 흡인력을 발생시킬 필요가 있다. 따라서, 어느 정도의 토크를 확보하면서 소형 경량으로 50000 r/min 이상의 고속 회전, 나아가 100000 r/min 이상의 초고속 회전을 실현할 수 있는 구동 모터(미니 팬모터)가 요구되고 있다.Recently, a so-called stick-type vacuum cleaner in which a vacuum cleaner body, hose, and electric cord are omitted is attracting attention. The stick type vacuum cleaner needs to generate high suction power by rotating a small fan at high speed. Accordingly, there is a demand for a drive motor (mini fan motor) capable of realizing high-speed rotation of 50000 r/min or more and ultra-high rotation of 100000 r/min or more with small and light weight while securing a certain amount of torque.
일반적으로 모터의 로터에 이용되는 마그넷의 허용인장응력은 낮아서, 초고속 회전 시켰을 경우에 발생하는 원심력에 의해 파괴되고 비산되어 버리기 때문에, 로터의 표면을 SUS 관이나, 탄소 섬유, 유리 섬유로 보호하는 구조가 알려져 있었다. 한편, 로터에 마그넷을 사용하지 않으며, 마그넷의 허용인장응력보다 훨씬 높은 허용인장응력을 갖는 전자(電磁) 강판만으로 구성된 스위치드 릴럭턴스 모터(Switched reluctance motor)도 있으며, 이 모터의 로터는 허용인장응력이 높은 전자 강판만으로 구성되어 있기 때문에 견고한 구조가 되어, 마그넷형 모터와 비교하면, 로터를 초고속 회전시키더라도 파손의 우려가 거의 없다. 따라서, 미니 팬모터에 적합하다.In general, the allowable tensile stress of the magnet used in the rotor of the motor is low, and it is destroyed and scattered by the centrifugal force generated when it is rotated at ultra-high speed, so the surface of the rotor is protected by SUS tube, carbon fiber, or glass fiber. Was known. On the other hand, there is also a switched reluctance motor that does not use a magnet for the rotor and consists of only an electromagnetic steel plate that has an allowable tensile stress much higher than the allowable tensile stress of the magnet, and the rotor of this motor has an allowable tensile stress. Since it is composed of only this high electromagnetic steel plate, it has a robust structure, and, compared with a magnet type motor, there is little fear of damage even if the rotor is rotated at an ultra high speed. Therefore, it is suitable for mini fan motors.
한편, 스위치드 릴럭턴스 모터는 스테이터의 코일에 통전함으로써 여자(勵磁, excite)된 스테이터 티스(Stator teeth)에 철인 회전자가 끌어당기는 흡인력만으로 회전하기 때문에, 고출력화하기 위해서는 코일 권수의 증가나 코일 단면적의 확대가 필수이며, 비중이 큰 구리의 사용량을 늘리게 된다. 따라서, 자기적 흡인력과 반발력을 이용하여 회전하는 마그넷형 모터와 비교하면, 모터 출력의 측면, 효율성의 측면, 소형 경량화의 측면에 있어서 불리하다. On the other hand, the switched reluctance motor rotates only with the attraction force drawn by the iron rotor to the stator teeth excited by energizing the coil of the stator. In order to achieve high output, increase the number of coil turns or coil cross-sectional area. It is essential to increase the amount of copper and increase the amount of copper used. Therefore, compared with a magnet-type motor that rotates using magnetic attraction and repulsion, it is disadvantageous in terms of motor output, efficiency, and compact and lightweight.
이에, 스테이터에 코일과 마그넷을 설치하고, 스테이터에 배치된 마그넷으로부터 흐르는 자속에 의해 여자된 로터 티스와 코일에 의해 여자된 스테이터 티스가 서로 끌어 당기는 힘에 의해 흡인력을 강화할 수 있도록 한 플럭스 스위칭 모터가 제안되고 있다(예, 특허 문헌 1, 2).Accordingly, a flux switching motor is provided in which a coil and a magnet are installed in the stator, and the rotor teeth excited by the magnetic flux flowing from the magnets arranged in the stator and the stator teeth excited by the coil attract each other to enhance the suction force. It has been proposed (eg,
[특허 문헌][Patent Literature]
[특허 문헌 1] 일본 특허공개 제2002-199679호[Patent Document 1] Japanese Patent Publication No. 2002-199679
[특허 문헌 2] 일본 특허 제5791713호[Patent Document 2] Japanese Patent No. 5791713
일반적으로 모터에는 철 소재가 많이 사용되고 있다. 따라서, 모터는 무거워지기 쉽다는 문제가 있다. 모터의 크기가 작아지면 그 만큼 경량화되지만, 상술한 미니 팬모터 등에서는 한층 더 경량화(초경량화)가 요구된다.In general, iron materials are widely used for motors. Therefore, there is a problem that the motor is liable to become heavy. As the size of the motor decreases, the weight is reduced by that amount, but further reduction in weight (ultra-light weight) is required in the aforementioned mini fan motor or the like.
따라서, 개시하는 기술의 주된 목적은 고속 회전화를 포함하는 고출력화와 경량화를 양립할 수 있는 구동 모터를 실현하는 것에 있다.Accordingly, the main purpose of the disclosed technology is to realize a drive motor that can achieve both high output and weight reduction including high-speed rotation.
개시하는 기술은 소정 방향으로 회전하는 구동 모터에 관한 것이다.The disclosed technology relates to a drive motor rotating in a predetermined direction.
상기 구동 모터는 회전 가능한 샤프트와, 상기 샤프트와 일체로 마련되어 있으며, 마그넷을 갖지 않고 방사상으로 돌출하는 복수의 돌극부(突極部, Salient pole part)를 가지는 로터와, 상기 로터의 주위에 에어갭(空隙, Air gap)을 사이에 두고 설치되는 스테이터(Stator)를 구비한다. The drive motor includes a rotatable shaft, a rotor integrally provided with the shaft, and having a plurality of salient pole parts protruding radially without a magnet, and an air gap around the rotor. Equipped with a stator that is installed with an air gap in between.
상기 스테이터는 백요크부 및 상기 백요크부로부터 내측으로 연장되는 복수의 티스부를 갖는 스테이터 코어와, 상기 티스부의 주위에 설치되는 복수의 코일을 가지고 있다. The stator has a back yoke portion, a stator core having a plurality of teeth extending inward from the back yoke portion, and a plurality of coils installed around the teeth portion.
상기 스테이터 코어는 복수의 요소 코어와 복수의 마그넷을 가지고 있다. The stator core has a plurality of element cores and a plurality of magnets.
상기 돌극부에는 공극이 형성되어 있다. 그리고, 상기 돌극부는 상기 공극보다 회전 방향의 앞쪽을 연장하는 횡단면적이 큰 대자로부(또는 제1 자로부, 第1磁路部, First magnetic circuit part)와, 상기 공극보다 회전 방향의 뒤쪽을 연장하는 횡단면적이 작은 소자로부(제2 자로부, 第2磁路部, Second magnetic circuit part)를 가지고 있다. A void is formed in the protruding portion. In addition, the protrusion portion is a large-sized furnace portion (or a first magnetic passage portion, a first magnetic circuit part, a first magnetic circuit part) having a larger cross-sectional area extending forward in the rotational direction than the void, and a rear portion in the rotational direction than the void. It has an element path part (second magnetic path part, second magnetic circuit part) with a small cross-sectional area extending.
즉, 이 구동 모터는 로터가 마그넷(Magnet)을 가지고 있지 않다. 따라서, 구동 모터의 로터는 허용인장응력이 높은 전자 강판만으로 구성되어 있기 때문에 견고한 구조가 되어 로터를 고속 회전, 초고속 회전 시키더라도 손상의 우려는 거의 없다.That is, in this drive motor, the rotor does not have a magnet. Therefore, since the rotor of the drive motor is composed only of an electromagnetic steel sheet having a high allowable tensile stress, it has a sturdy structure, and there is little risk of damage even if the rotor is rotated at high speed or ultra high speed.
또한, 이 스테이터 코어는 복수의 요소 코어 및 복수의 마그넷을 가지고 있으며, 이른바 플럭스 스위칭 모터에 해당한다. 따라서, 상기 마그넷의 자속이 상기 요소 코어로부터 상기 에어갭을 거쳐 상기 로터의 상기 돌극부의 돌출단에서 흘러 들어오고 또한 그 자속이 다른 상기 돌극부의 돌출단에서 흘러 나와서 상기 에어갭 · 상기 요소 코어를 통과해서 다른 상기 마그넷에 돌아가는 자기 회로가 구성되고, 상기 돌극부는 상기 로터의 회전각에 따라 N 극 혹은 S 극으로 자화됨으로써, 자기적인 흡인력이 강화되어 있어서 고출력으로 고속 회전을 안정적으로 할 수 있다. In addition, this stator core has a plurality of element cores and a plurality of magnets, and corresponds to a so-called flux switching motor. Accordingly, the magnetic flux of the magnet flows from the protruding end of the protruding pole of the rotor through the air gap from the element core, and the magnetic flux flows out from the protruding end of the protruding part of the other protruding pole and passes through the air gap and the element core. In this way, a magnetic circuit rotating on another magnet is constructed, and the protruding portion is magnetized to an N-pole or S-pole according to the rotation angle of the rotor, so that magnetic attraction is strengthened, so that high-speed rotation can be stably performed with high output.
그리고, 로터의 돌극부에는 공극이 형성되어 있다. 로터는 이른바 금속 덩어리이기 때문에 고중량이다. 이 로터의 복수의 돌극부에 공극을 형성함으로써, 로터, 나아가서는 구동 모터를 대폭 경량화할 수 있다.In addition, a void is formed in the protruding portion of the rotor. The rotor is heavy because it is a so-called metal mass. By forming voids in the plurality of protruding portions of the rotor, the rotor and further the drive motor can be significantly reduced in weight.
게다가, 이 돌극부는 회전 방향의 앞쪽에 횡단면적이 큰 대자로부를 가지며, 회전 방향의 뒤쪽에 횡단면적이 작은 소자로부를 가지고 있다.In addition, this protruding pole portion has a large furnace portion having a large cross-sectional area in the front of the rotation direction, and has an element furnace portion having a small cross-sectional area in the rear portion of the rotation direction.
로터는 상기 티스부와 상기 돌극부의 사이에 생기는 자기적인 흡인력에 의해 회전한다. 이때, 상기 티스부와 상기 대자로부의 사이에는 상기 마그넷에서 다량의 마그넷 자속이 유입되어 회전 방향을 전진하는 쪽으로 큰 흡인력이 작용한다. 한편, 회전 방향의 뒤쪽에 위치하는 소자로부는 횡단면적이 작기 때문에, 상기 티스부와 상기 소자로부의 사이에는 대자로부에 비해 소량의 마그넷 자속 밖에 유입 및 유출하지 않기 때문에 회전 방향을 후진하는 쪽에는 작은 흡인력 밖에 작용하지 않는다.The rotor rotates by a magnetic attraction force generated between the tooth portion and the protrusion portion. At this time, a large amount of magnetic flux is introduced from the magnet between the tooth part and the large furnace part, and a large suction force acts toward advancing the rotation direction. On the other hand, since the element path portion located at the rear of the rotation direction has a small cross-sectional area, only a small amount of magnetic flux flows in and out between the tooth portion and the element path portion compared to the large furnace portion. Has only a small attraction force.
이에 따라, 로터의 회전 방향과는 반대 방향으로 발생하는 마그넷 토크를 억제할 수 있다. 그 결과, 로터의 회전 방향에 필요한 모터 토크를 증가시킬 수 있어서, 소형이라도 높은 출력을 얻을 수 있다. 따라서, 경량화와 고출력화를 양립할 수 있다.Accordingly, it is possible to suppress the magnet torque generated in the direction opposite to the rotation direction of the rotor. As a result, it is possible to increase the motor torque required in the rotational direction of the rotor, so that a high output can be obtained even in a small size. Therefore, it is possible to achieve both weight reduction and high output.
상기 구동 모터는 또한, 상기 공극이 축 방향으로 관통하고 반경 방향으로 연장되는 슬릿으로 이루어지며, 상기 돌극부의 두께가 상기 슬릿에 대해 회전 방향의 뒤쪽 부분보다 앞쪽 부분 쪽이 커져 있을 수 있다. In the driving motor, the air gap may be formed of a slit that penetrates in an axial direction and extends in a radial direction, and a thickness of the protrusion part may be greater toward a front part than a rear part in a rotation direction with respect to the slit.
이러한 슬릿이라면 쉽게 가공 할 수 있다. 간단하게 그리고 정밀하게 대자로부 및 소자로부를 형성 할 수 있다.These slits can be easily processed. It is possible to simply and precisely form the large furnace portion and the element furnace portion.
상기 구동 모터는 또한, 상기 마그넷의 각각이 반경 방향으로 바깥쪽을 향할수록 멀어지는 한 쌍의 경사진 측면을 가지며, 상기 측면의 각각이 상기 티스와 면 접촉하고 있을 수 있다. The driving motor may also have a pair of inclined side surfaces that are further away from each of the magnets toward the outside in a radial direction, and each of the side surfaces may be in surface contact with the tooth.
그러면, 마그넷 자극의 표면적이 커지기 때문에 높은 자력을 얻을 수 있다.Then, since the surface area of the magnetic pole increases, high magnetic force can be obtained.
상기 모터는 또한, 상기 마그넷 각각의 모터 내경 측에 위치하는 단부면이 상기 티스의 돌출단보다 모터 외경 측에 위치하고 있을 수 있다.In addition, the motor may have an end surface positioned on an inner diameter side of each of the magnets on an outer diameter side of the motor than a protruding end of the tooth.
그러면, 상기 마그넷이 상기 티스에서의 누설 자속에 노출되는 양이 감소하여 불가역 감자, 즉 자력의 저하를 억제할 수 있기 때문에 모터 출력의 안정화가 가능해진다. 또한, 상기 누설 자속이 상기 마그넷을 통과할 때 발생하는 와전류도 마찬가지로 저감할 수 있으므로, 모터의 고효율화도 실현 가능해진다.Then, since the amount of the magnet exposed to the leakage magnetic flux from the tooth is reduced, irreversible demagnetization, that is, a decrease in magnetic force can be suppressed, thereby stabilizing the motor output. In addition, since the eddy current generated when the leakage magnetic flux passes through the magnet can be similarly reduced, the motor can be highly efficient.
상기 구동 모터는 또한, 마그넷의 각각에 수지 성분을 40 용량% 이상 포함하는 이방성의 Sm-Fe-N 본드 마그넷이 이용될 수 있다. The drive motor may also be an anisotropic Sm-Fe-N bond magnet including 40% by volume or more of a resin component in each of the magnets.
수지 성분이 40 용량% 이상이면 마그넷을 경량화할 수 있다. Nd-Fe-B 본드 마그넷보다 비중이 작은 Sm-Fe-N 본드 마그넷을 채용함으로써 더욱 경량화할 수 있다. 그리고, 이방성 마그넷의 채용에 의해 자력을 강화할 수 있기 때문에, 모터의 출력 밀도의 대폭적인 향상이 실현 가능해진다. 또한, 절연체인 수지 성분을 많이 포함하는 마그넷의 채용에 의해 마그넷에서 생기는 와전류 손실이 감소하기 때문에, 수지량을 늘리더라도 모터의 고효율화가 실현 가능해진다.When the resin component is 40% by volume or more, the magnet can be lightened. The weight can be further reduced by adopting a Sm-Fe-N bonded magnet, which has a smaller specific gravity than an Nd-Fe-B bonded magnet. Further, since the magnetic force can be strengthened by the adoption of an anisotropic magnet, a significant improvement in the power density of the motor can be realized. Further, since the eddy current loss generated by the magnet is reduced by the adoption of a magnet containing a large amount of a resin component as an insulator, high efficiency of the motor can be realized even if the amount of resin is increased.
상기 구동 모터는 또한, 상기 샤프트에 장착되는 임펠러와, 중앙부에 흡입구를 가지며, 상기 임펠러에 덮도록 배치되는 슈라우드를 더 포함하여 팬모터를 구성할 수 있다.The drive motor may further include an impeller mounted on the shaft and a shroud disposed to cover the impeller having a suction port at a central portion to configure a fan motor.
팬모터인 경우, 소정 방향으로 고속 회전하는 것이 요구된다. 본 구동 모터는 이 요구에 부합하는데 매우 효과적이다. 샤프트에 임펠러를 장착하고, 임펠러를 덮도록 슈라우드를 배치하는 일체형 팬모터인 경우, 소형 구동 모터와의 조합도 양호하다.In the case of a fan motor, it is required to rotate at high speed in a predetermined direction. This drive motor is very effective in meeting this demand. In the case of an integrated fan motor in which an impeller is mounted on a shaft and a shroud is disposed to cover the impeller, a combination with a small drive motor is also good.
이 경우, 외경은 100mm 이하, 높이는 50mm 이하이며, 흡입 일률이 250W 이상의 미니 팬모터를 구성하는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable to configure a mini fan motor having an outer diameter of 100 mm or less, a height of 50 mm or less, and a suction power of 250 W or more.
이러한 미니 팬모터인 경우, 스틱형 청소기에 적합하여 편리성이 뛰어난 청소기가 실현 가능해진다.In the case of such a mini fan motor, it is suitable for a stick type vacuum cleaner and thus a cleaner with excellent convenience can be realized.
또한 이 경우, 상기 코일은 장방형의 단면을 갖는 평각선(平角線, Flat wire)을 그 단변 측에서 밴딩하는 엣지 와이즈 권선에 의해 소정의 내측 치수를 갖도록 형성되어 있으며, 상기 티스부의 각각은 상기 코일의 내측 치수에 결합하는 외측 치수를 가지고, 상기 티스부 각각에 상기 코일의 각각이 장착되어 있을 수 있다. Further, in this case, the coil is formed to have a predetermined inner dimension by an edgewise winding bending a flat wire having a rectangular cross section from its short side, and each of the teeth is Each of the coils may be mounted on each of the teeth and have an outer dimension that is coupled to the inner dimension of.
코일을 스테이터에 설치하는 공정이 간단해지기 때문에, 초미니 사이즈로 제조가 가능해진다. 또한, 엣지 와이즈 권선으로 함으로써, 평각선이 상기 티스에서의 누설 자속에 노출되는 측면적이 작아지므로, 와전류의 억제에 따른 고효율화를 실현 가능하게 된다.Since the process of attaching the coil to the stator is simplified, it can be manufactured in an ultra-mini size. In addition, by setting it as an edge-wise winding, since the side area in which the square wire is exposed to the leakage magnetic flux in the tooth is small, it is possible to realize high efficiency by suppressing eddy current.
개시하는 기술에 의하면, 실용적인 토크를 확보하면서 고속 회전화를 포함하는 고출력화와 경량화를 양립할 수 있는 구동 모터가 실현될 수 있다.According to the disclosed technology, a drive motor capable of achieving both high output including high-speed rotation and weight reduction while securing practical torque can be realized.
도 1은 일 실시 예의 구동 모터로 구성된 미니 팬모터의 적용 사례(스틱형 청소기)를 나타내는 개략도이다.
도 2는 일 실시 예의 구동 모터로 구성된 미니 팬모터의 개략 사시도이다.
도 3은 미니 팬모터를 분해한 도면이다.
도 4는 구동 모터를 나타내는 개략 사시도이다.
도 5는 스테이터를 나타내는 개략도이다(코일은 생략).
도 6은 스테이터 코어를 나타내는 개략도이다.
도 7은 코일을 나타내는 개략 사시도이다.
도 8은 구동 모터의 회전 시의 자기 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 구동 모터의 변형 예를 나타내는 개략 사시도이다.1 is a schematic diagram showing an application example (stick type vacuum cleaner) of a mini fan motor comprising a drive motor according to an embodiment.
2 is a schematic perspective view of a mini fan motor configured as a driving motor according to an embodiment.
3 is an exploded view of the mini fan motor.
4 is a schematic perspective view showing a drive motor.
5 is a schematic diagram showing a stator (coil is omitted).
6 is a schematic diagram showing a stator core.
7 is a schematic perspective view showing a coil.
8 is a diagram for explaining a magnetic state when the drive motor rotates.
9 is a schematic perspective view showing a modified example of the drive motor.
이하, 본 발명의 실시 예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 실시 예에 대한 설명은 본질적으로 예시에 불과하며, 본 발명, 그 적용물 혹은 그 용도를 제한하는 것을 의도하는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The description of the following embodiments is essentially merely an illustration, and is not intended to limit the present invention, its applications, or its use.
설명에 사용되는 상하 방향은 편의상 도 2에 화살표로 표시된 방향에 따른다. 또한, 축 방향은 회전축(P)이 연장되는 방향을 의미하고, 원주 방향은 회전축(P) 주위의 방향을 의미하며, 반경 방향은 회전축(P)을 중심으로 하는 반경 또는 직경 방향을 의미한다. The vertical direction used in the description follows the direction indicated by arrows in FIG. 2 for convenience. In addition, the axial direction means a direction in which the rotation axis P extends, the circumferential direction means a direction around the rotation axis P, and the radial direction means a radial or radial direction centered on the rotation axis P.
<개시하는 기술의 적용 예><Example of application of disclosed technology>
도 1은 개시하는 기술에 적합한 스틱형 청소기(1)를 예시한 것이다. 이 청소기(1)는 코드리스 타입(무선)이며, 내장하는 배터리(8)의 전력으로 구동할 수 있도록 구성되어 있다.1 illustrates a
이 청소기(1)에는 개시하는 기술을 적용한 미니 팬모터(2)가 탑재되어 있다. 청소기(1)는 흡입부(3), 관부(4), 본체부(5), 더스트 케이스(6), 손잡이부(7) 등으로 구성되어 있다.The
흡입부(3)는 하면에 흡입구(3a)를 가지며, 회동 가능한 롤러(3b)에 의해 바닥을 따라 슬라이드 가능하게 구성되어 있다. 관부(4)는 신축 가능한 가늘고 긴 원통형 부재로 이루어진다. 관부(4)는 그 하단부가 흡입부(3)에 연결되고, 그 상단부가 본체부(5)에 연결되어 있다. 관부(4)는 흡입구(3a)와 본체부(5)를 연통시키고 있다.The
본체부(5)는 관(4)보다 약간 큰 사이즈로 형성되어 있다. 본체부(5)에는 미니 팬모터(2), 배터리(8), 제어부(9) 등이 수용되어 있다. 제어부(9)는 미니 팬모터(2)의 구동을 제어한다. 배터리(8)는 충전 가능한 이차 전지이며, 미니 팬모터(2)에 전력을 공급한다.The main body 5 is formed in a size slightly larger than that of the
손잡이부(7)는 사용자가 파지하는 부분으로, 본체부(5)와 일체로 마련되어 있다. 파지부는 본체부(5)의 뒤쪽에서 후방으로 돌출하도록 마련되어 있다. 청소기(1)는 사용자가 파지부를 한 손으로 든 상태에서 잡을 수 있도록 구성되어 있다.The
파지부의 하측에는 더스트 케이스(6)가 설치되어 있다. 더스트 케이스(6)는 본체부(5)로부터 탈착 가능하게 구성되어 있다. 미니 팬모터(2)는 더스트 케이스(6)에 인접한 위치에 배치되어 있다. 미니 팬모터(2)는 제어부(9)의 제어에 따라 배터리(8)에서 공급되는 전력에 의해 구동된다. 미니 팬모터(2)가 구동하면, 강력한 흡인력이 형성된다. 이에 따라, 흡입구(3a)에서 흡입되는 더스트가 관(4)을 통해서 더스트 케이스(6)에 집적된다.A
(미니 팬모터(2))(Mini fan motor (2))
도 2는 미니 팬모터(2)를 나타낸 것이다. 미니 팬모터(2)는 팬과 모터가 일체로 구성되어 있는 소형 장치이다. 팬은 소위 말하는 원심팬이다. 회전축(P)을 중심으로 임펠러(20)가 회전함으로써, 흡입구(31)로부터 공기를 흡입하여 반경 방향의 외측으로 공기를 토출한다.2 shows a
본체부(5)에 수용할 수 있도록 미니 팬모터(2)의 외경(D) 및 높이 (H)는 매우 작게 설계되어 있다. 구체적으로, 외경(D)은 100mm 이하가 바람직하고, 높이(H)는 50mm 이하가 바람직하다. 예를 들어, 도시한 미니 팬모터(2)의 경우, 외경(D)은 대략 70mm, 높이(H)는 대략 40mm 정도의 크기(소위 손바닥 크기)이다. 따라서, 그 무게도 가볍고, 손바닥에 얹어도 힘들지 않은 수준이다.The outer diameter (D) and height (H) of the
게다가, 배터리(8)의 전력을 이용하여 청소기(1)로서 충분한 성능을 얻을 수 있도록 고효율로 고출력을 얻을 수 있도록 구성되어 있다. 도시한 미니 팬모터(2)의 경우, 600W의 소비 전력으로 50000 r/min 이상의 고속 회전, 나아가 100000 r/min 이상의 초고속 회전으로 구동할 수 있으며, 250W 이상의 흡입 일률을 얻을 수 있도록 구성되어 있다.In addition, it is configured to obtain high output with high efficiency so as to obtain sufficient performance as the
도 2와 함께, 도 3에 분해 도시한 바와 같이, 미니 팬모터(2)는 하우징(10)과, 임펠러(20)와, 슈라우드(30)와, 기판(40)과, 구동 모터(50)를 구비하고 있다. 여기서, 개시하는 기술은 구동 모터(50)에 적용되어 있다.Along with FIG. 2, as shown in FIG. 3, the
하우징(10)은 제1 하우징(10a)과 제2 하우징(10b)을 상하로 결합하여 구성하고 있다. 하우징(10)은 위아래 한 쌍의 환상 프레임과, 이러한 환상 프레임을 연결하는 복수의 원주상 프레임을 가지며, 바스켓 형상으로 마련되어 있다. 이 하우징(10)의 내부에 구동 모터(50)가 수용되어 있다.The
임펠러(20)는 대략 원뿔 형상을 가지고 있으며, 하우징(10)의 상측에 배치되어 있다. 임펠러(20)의 외주면에는 복수의 베인(21)이 마련되어 있다. 임펠러(20)는 샤프트(51)의 선단(先端)부에, 샤프트(51)에 대하여 회전 불가능한 상태로 설치되어 있다.The
슈라우드(30)는 임펠러(20)를 덮도록 하우징(10)의 상측에 고정되어 있다. 슈라우드(30)의 중앙부에는 원형으로 마련된 개구인 흡입구(31)가 형성되어 있다.The
기판(40)은 원판 모양의 부재로 이루어지며, 하우징(10)의 하측에 설치되어 있다. 기판(40)의 상면 및 하면에는 콘덴서(41)나 반도체 소자(42) 등의 전기 부품이 마련되어 있다.The
(구동 모터(50)) (Drive motor (50))
구동 모터(50)는 샤프트(51), 로터(52), 및 스테이터(53)를 가지고 있다.The
구동 모터(50)의 스테이터(53)에는 마그넷(62)이 설치되고 로터(52)는 자성체만으로 구성되어 있어서, 마그넷(62)은 로터(52)를 자화할 수 있도록 구성되어 있다. 소위 말하는 플럭스 스위칭 모터이며, 마그넷 토크를 이용하여 반시계 방향(CCW 방향)의 일방향으로만 회전하도록 구성되어 있다.A
(샤프트(51))(Shaft (51))
도 4에 나타낸 바와 같이 샤프트(51)는 원통형의 부재로 이루어진다. 샤프트(51)의 축 중심은 회전축(P)과 일치하고 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 샤프트(51)는 하우징(10)의 내부에 위치하는 기단부(51a)와, 하우징(10)의 위쪽으로 돌출되는 선단부(51b)를 가지고 있다. 기단부(51a)의 상부 및 하부에 한 쌍의 베어링(54, 54)이 장착되어 있으며, 이러한 베어링(54, 54)을 통해 샤프트(51)는 하우징(10)에 회전 가능한 상태로 축 지지되어 있다. 기단부(51a)의 중간부에 로터(52)가 샤프트(51)와 일체(또는 샤프트(51)에 로터(52)가 고정 결합)로 마련되어 있다.As shown in Fig. 4, the
(로터(52))(Rotor (52))
로터(52)는 원통 형상을 한 보스부(52a)와, 보스부(52a)의 외주면으로부터 방사상으로 돌출되는 복수(본 실시 예에서는 6 개)의 돌극부(突極部, Salient pole part)(52b)를 구비하고 있다. 로터(52)에는 마그넷이 설치되어 있지 않다. 철재만으로 형성되어 있다. 구체적으로, 로터(52)는 상술한 대략 별 형상을 한 복수의 철판(자성체)을 상하 방향으로 적층하여 형성되어 있다.The
보스부(52a)의 중심에 형성되어 있는 축공에 기단부(51a)를 압입함으로써 로터(52)가 샤프트(51)에 고정되어 있다. 각 돌극부(52b)는 보스부(52a)의 외주면으로부터 반경 방향의 외측을 향해 돌출되어 있다. 각 돌극부(52b)는 원주 방향으로 일정한 간격으로 배치되어 있다.The
각 돌극부(52b)는 한 쌍의 돌극 측면(521, 523)과, 이러한 돌극 측면(521, 523)의 모터 반경 방향 외측의 돌단연(突端緣)으로 이어지는 돌극 단부면(522)을 가지고 있다. 한 쌍의 돌극 측면(521, 523)은 모두 평면으로 이루어지고, 원주 방향으로 면(面)한 상태에서 서로 거의 평행하게 연장되어 있다. 또한, 돌극 단부면(522)은 돌극 측면(523)에 연결되는 돌극 단부면(525)과, 돌극 측면(521)에 연결되는 돌극 단부면(524)을 가지고 있다. 그리고, 돌극 단부면(524)과 돌극 단부면(525)의 사이에는 약간의 만곡부를 형성하여 돌극 단부면(525)부는 에어갭(G, 이하 제1 에어갭 (First air gap)으로 지칭될 수 있음)이 조금 커져 있다. 즉, 각 돌극부(52b)는 모터(50)의 회전 방향(CCW 방향)에 대해 돌극 단부면(525) 분(分) 앞으로 돌출된 구조로 되어 있다(소위 비대칭 구조). 또한, 각 돌극부(52b)에는 슬릿(52c)이 형성되어 있으며, 이에 대해서는 후술한다.Each protruding
(스테이터(53))(Stator (53))
도 4에 나타낸 바와 같이, 스테이터(53)는 복수의 부재로 대략 원형 환상으로 구성되어 있다. 스테이터(53)는 로터(52)의 주위에 소정의 에어갭(G, 이하 제1 에어갭 (First air gap)으로 지칭될 수 있음)을 사이에 둔 상태로, 하우징(10)에 설치되어 있다(소위 말하는 이너 로터형). 스테이터(53)는 스테이터 코어(60), 인슐레이터(70), 및 코일(80)을 가지고 있다.As shown in Fig. 4, the
도 5는 코일(80)을 생략한 스테이터(53)를 나타낸다. 도 6은 인슐레이터(70)를 더 생략한 상태인 스테이터 코어(60)을 나타낸다.5 shows the
스테이터(53)(스테이터 코어(60))는 원통형의 백요크부(60a)와, 백요크부(60a)로부터 내측에 방사상으로 연장되는 복수(본 실시 예에서는 8 개)의 티스부(60b)를 가지고 있다. 각 티스부(60b)는 원주 방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 인접하는 2 개의 티스부(60b, 60b)의 사이에는 코일(80)을 수용하는 슬롯(60c)이 형성되어 있다.The stator 53 (stator core 60) has a cylindrical
티스부(60b)의 폭(원주 방향의 크기)은 돌출단 부분을 제외하고 거의 동일한 크기로 형성되어 있다(돌출단 부분의 폭은 좁다). 각 티스부(60b)의 돌출단과, 로터(52)의 돌극부(52b) 돌출단의 사이에 소정 크기의 에어갭(G)이 형성되도록 스테이터(53)의 내경 및 로터(52)의 외경이 설계되어 있다.The width (the size in the circumferential direction) of the
도 6에 나타낸 바와 같이, 스테이터 코어(60)는 상면 시(위쪽에서 본 경우를 의미)에 대략 U 형상을 한 복수(본 실시 예에서는 8 개)의 요소 코어(61)와, 복수(본 실시 예에서는 8 개)의 마그넷(62)으로 구성되어 있다.As shown in Fig. 6, the
각 요소 코어(61)는 대략 U 형상을 한 복수의 철판(자성체)을 상하 방향(축 방향)으로 적층하여 형성되어 있다. 각 요소 코어(61)는 위쪽에서 볼 때원호 형상의 요크 요소(61a)와, 요크 요소(61a)의 양단에서 대향하는 형상으로 연장 돌출되는 한 쌍의 티스 요소(61b, 61b)를 가지며, 축방향에 대해 상하 방향으로 일정한 두께를 가지도록 구성되어 있다. 요크 요소(61a)는 백요크부(60a)의 일부를 구성하고, 각 티스 요소(61b)는 티스부(60b)의 측부를 구성한다.Each
각 마그넷(62)은 수지 성분을 40 vol. % 이상 포함하는 이방성의 Sm-Fe-N 본드 마그넷을 이용하여 대략 판 형상으로 형성되어 있다. Nd-Fe-B 본드 마그넷보다 비중이 작은 Sm-Fe-N 본드 마그넷을 채용함으로써 모터(50)를 경량화할 수 있으며, 또한 이방성 마그넷 채용에 의해 자력을 강화할 수 있기 때문에, 모터(50) 출력 밀도의 대폭적인 향상이 실현 가능해진다. 또한, 절연체 인 수지 성분을 40 vol. % 이상으로 함으로써 마그넷에 발생하는 와전류가 감소하기 때문에, 수지량을 늘리더라도 모터(50)를 고효율화할 수 있다.Each
각 마그넷(62)은 구체적으로, 반경 방향의 외측을 향할수록 멀어지는 한 쌍의 경사진 장방형 측면(62a, 62a)과, 폭이 좁은 장방형의 내측 단부면(62b)과, 폭이 넓은 장방형의 외측 단부면(62c)을 가지고 있다. 측면(62a)의 일측이 N 극을 구성하고, 타측의 측면(62a)이 S 극을 구성하고 있다.Each
각 마그넷(62)은 스테이터 코어(60)에 있어서, 같은 자극이 원주 방향으로 대향한 상태로 방사상으로 배치되어 있다. 그리고, 인접하는 2 개의 요소 코어(61, 61)의 대향하고 있는 티스 요소(61b, 61b)의 사이에 1 개의 마그넷(62)을 끼운 상태에서 요소 코어(61) 및 마그넷(62)이 각각 원형의 환상으로 연결되어 있다.Each
각 마그넷(62)의 측면(62a)은 각각 인접하고 있는 2 개의 요소 코어(61, 61)의 대향하고 있는 각 티스 요소(61b, 61b)와 면 접촉하고 있다. 각 마그넷(62)의 측면(62a)은 경사져 있기 때문에, 경사져 있지 않은 경우에 비해 그 표면적이 커져 있다. 이에 따라, 더 강력한 자력을 생성하는 것이 가능하게 되므로, 모터(50)를 고출력화할 수 있다.The side surfaces 62a of each
각 마그넷(62)의 내측 단부면(62b)은 각 티스 요소(61b)의 돌출단보다 먼 쪽(반경 방향의 외측)에 위치하고 있다. 구동 모터(50)의 회전 시에는 티스부(60b)의 돌출단과 돌극부(52b)의 돌출단 사이에 자로(자속의 유로)가 형성되는데, 이때 마그넷(62)의 내측 단부면(62b)보다 각 티스 요소(61b)의 돌출단을 에어갭(G)에 돌출시킴으로써, 마그넷(62)을 향하는 자속, 즉 마그넷(62)이 노출되는 자속의 양을 억제할 수 있다. 따라서, 마그넷(62)의 불가역 감자(減磁), 및 와전류의 발생을 억제하는 작용을 가질 수 있게 된다. The
도 5에 나타낸 바와 같이 원형의 환상으로 연결된 스테이터 코어(60)의 주위에는 플라스틱재(절연 소재) 인슐레이터(70)가 장착되어 있다. 구체적으로, 티스부(60b)의 상면, 티스부(60b)의 양측면의 일부, 백요크부(60a)의 일부(슬롯(60c)에 대면하는 부분) 등이 인슐레이터(70)에 의해 피복되어 있다. 티스부(60b)의 돌출단(에어갭(G)에 대응하고 있는 부분)에 위치하는 스테이터 코어(60)는 인슐레이터(70)로부터 노출되어 있다.As shown in Fig. 5, a plastic material (insulating material)
도 4에 나타낸 바와 같이 각 티스부(60b)의 인슐레이터(70)로 피복되어 있는 부분에 코일(80)이 설치되어 있다. 본 구동 모터(50)는 미니 팬모터(2)에 이용되고 있기 때문에, 그 크기가 매우 작다. 코일(80)도 이에 대응해서 미소한 크기로 되어 있다.As shown in Fig. 4, a
도 7은 코일(80)을 나타낸 것이다. 코일(80)은 높은 자력을 발생시킬 수 있으며 또한, 조립이 용이하도록 고려되어 있다.7 shows the
즉, 각 코일(80)은 소정의 내측 치수를 갖도록 형성되어 있다. 그리고, 각 티스부(60b)가 코일(80)의 내측 치수에 결합하는 외측 치수를 가지며, 각 티스부(60b)에 소정 형상으로 형성된 각 코일(80)이 장착할 수 있도록 구성되어 있다.That is, each
각 코일(80)은, 구리 등의 전기 도체를 절연막으로 피복하여 구성된 전선을 권선해서 형성되어 있다. 이 전선에는 장방형의 횡단면을 갖는 평각선(平角線, Flat wire)(80a)이 이용되고 있다. 평각선(80a)을 이 횡단면의 단변(短) 측으로 밴딩하여 코일(80)이 형성되어 있다(엣지 와이즈 권선).Each
평각선(80a)인 경우, 간격 없이 감을 수 있기 때문에, 둥근선에 비해 높은 점적률을 얻을 수 있다. 게다가, 엣지 와이즈 권선인 경우, 두께가 얇은 단변 측이 권선되어 가므로, 권선 방향(축 방향)의 코일(80) 크기도 작아질 수 있어서 모터(50)의 소형화가 가능해진다. 또한, 평각선(80a)의 원주 방향의 측면적을 작게 할 수 있어서, 각 티스부(60b)로부터 누출되는 프린징 자속에 평각선(80a)이 노출됨으로써 발생하는 와전류를 억제할 수 있어 모터(50)의 고효율화가 가능하다. 또한, 단변 측이 작더라도, 장변 측을 크게 함으로써 평각선(80a)의 단면적을 크게, 즉 전선을 굵게 할 수 있다. 따라서, 큰 전류를 흘릴 수 있기 때문에 높은 자력을 발생시킬 수 있다.In the case of the
각 티스부(60b)에 장착된 각 코일(80)의 끝단부는 절연막이 제거된 상태에서 기판(40)의 소정의 단자에 연결되어 있다. 기판(40)에는 배터리(8)에서 전력이 공급되고 있다. 기판(40)에는 이 전력을 전환하는 복수의 스위칭 소자가 설치되어 있고, 이러한 스위칭 소자를 제어부(9)가 제어함으로써, 각 코일(80)에는 소정의 전류(교류)가 공급되도록 되고 있다.The ends of each
본 구동 모터(50)의 경우, A 상 및 B 상으로 이루어진 2 상의 서로 다른 코일 군이 구성되어 있다. 도 4에 무늬 별로 나타낸 같이 A 상 및 B상의 각 코일 군은 원주 방향으로 교대로 정렬 배치되어 있다. 이러한 각 상의 코일 군에 위상이 다른 2 개의 전류(교류)가 공급된다. In the case of the
이때, 각 돌극부(52b)를 모터(50)의 회전 방향(CCW 방향)에 대해 돌극 단부면(525) 분 돌출시킨 구조(비대칭 구조)로 되어 있어서, 2 상 모터이면서 시작할 때의 안정성 확보나 CCW 방향으로의 회전 방향 일률화를 실현하고 있다. 여기서, 회전 방향으로 돌출된 돌극 단부면(525)은 3 상 모터의 경우는 불필요하다.At this time, it has a structure (asymmetrical structure) in which each
유기(誘起) 전압의 변화 등으로부터 스테이터(53)에 대한 로터(52)의 회전 위치가 검출되고, 그 회전 위치에 기반해서 각 코일 군으로의 통전 상태를 전환하는 제어가 이루어진다. 이에 따라, 스테이터(53)에, 로터(52)를 회전시키는 자계(회전 자계)가 형성된다. 이 회전 자계와, 각 마그넷(62)에 의해 자화된 돌극부(52b)와의 자기적인 흡인력(마그넷 토크)에 의해 로터(52)는 반시계 방향으로 회전한다.The rotational position of the
(로터(52)의 상세 구조)(Detailed structure of the rotor 52)
상술한 바와 같이, 로터(52)의 각 돌극부(52b)에는 슬릿(52c)(공극, 空隙, 의 일례, 이하 제2 에어갭 (Second air gap)으로 지칭 될 수 있음)이 형성되어 있다. 슬릿(52c)은 축 방향으로 관통하고 있다. 슬릿(52c)은 또한, 보스부(52a)와의 경계 부위로부터 돌극부(52b)의 돌출단 부위까지 반경 방향으로 직선 형태로 연장되어 있다.As described above, a
로터(52)는 소위 철 덩어리이다. 따라서, 로터(52)는 고중량이지만, 각 돌극부(52b)에 슬릿(52c)을 형성함으로써 로터(52), 나아가서는 구동 모터(50)를 대폭 경량화할 수 있다.The
게다가, 도 4에 나타낸 바와 같이 각 돌극부(52b)의 슬릿(52c)보다 회전 방향의 앞쪽(회전 방향의 전진 측, 본 구동 모터(50)의 경우 CCW 측)에는 큰 폭(두께)으로 반경 방향으로 연장되는 부분(대자로부 또는 제1 자로부(52d))이 마련되어 있다. 그리고, 각 돌극부(52b)의 슬릿(52c)보다 회전 방향의 뒤쪽(회전 방향의 후진 측, 본 구동 모터(50)의 경우 CW 측)에는 작은 폭(두께)으로 반경 방향으로 연장되는 부분(소자로부 또는 제2 자로부 (52e))가 마련되어 있다. (자로부, 磁路部, Magnetic circuit part)In addition, as shown in Fig. 4, the front of the
즉, 회전 방향의 앞쪽에 위치하는 대자로부(52d)의 횡단면적(돌극부 각각의 돌출 방향에 대한 횡단면의 면적)은 회전 방향의 뒤쪽에 위치하는 소자로부(52e)의 횡단면적보다 커져 있다. 이로 인해 마그넷(62)의 자속이 대자로부(52d)에서 다량 유입 및 유출되고, 반대로 소자로부(52e)에서 유입 및 유출되는 자속의 양은 적어진다. 이에 따라, 모터(50)의 회전 방향으로의 자기적 흡인력은 커지고, 반대로 모터(50)의 역회전 방향(본 모터(50)의 경우, CW 방향)으로의 자기적 흡인력은 작아진다. 따라서, 모터(50)의 고토크화를 실현할 수 있기 때문에, 고출력화와 경량화를 양립할 수 있다.That is, the cross-sectional area of the
도 8은 구동 모터(50)의 회전 시에 소정의 자기 상태를 모식적으로 나타낸 것이다. 로터(52)는 화살표(R)로 나타낸 바와 같이 반시계 방향으로 회전하고 있다.8 schematically shows a predetermined magnetic state when the
회전 방향의 앞쪽에 위치하는 대자로부(52d)는 횡단 면적이 크기 때문에, 티스부(60b)(티스 요소(61b)의 부분)와 대자로부(52d)의 사이에는 화살표(Y1)로 나타낸 바와 같이 다량의 마그넷 자속이 유입 및 유출되기 때문에, 회전 방향을 전진하는 쪽으로 큰 흡인력이 작용한다.Since the large cross-sectional area of the
한편, 회전 방향의 뒤쪽에 위치하는 소자로부(52e)는 횡단면적이 작기 때문에, 화살표(Y2)로 나타낸 바와 같이 티스부(60b)(티스 요소(61b)의 부분)와 소자로부(52e)의 사이에는 대자로부에 비해 소량의 마그넷 자속 밖에 유입 및 유출되지 않기 때문에, 회전 방향을 후진하는 쪽에는 작은 흡인력 밖에 작용하지 않는다.On the other hand, since the
이에 따라 로터(52)의 회전 방향과는 반대 방향으로 발생하는 마그넷 토크를 억제할 수 있다. 그 결과, 모터(50)의 토크를 증가시킬 수 있어서, 소형이라도 고출력을 얻을 수 있어서 고출력화 및 경량화를 양립할 수 있다.Accordingly, it is possible to suppress the magnet torque generated in the direction opposite to the rotation direction of the
<변형 예><Example of transformation>
도 9는 구동 모터(50)의 변형 예를 나타낸다. 본 변형 예에 따른 구동 모터(50)에서는 4 개의 돌극부(52b)를 갖는 로터(52)가 이용되고 있다. 코일(80)은 8 개이지만, 이 구동 모터(50)에서는 1 개의 전류(교류)의 통전 상태를 전환하여 회전 자계를 형성한다(소위 단상).9 shows a modified example of the
미니 팬모터(2)의 경우 50000 r/min 이상의 고속 회전, 나아가 100000 r/min 이상의 초고속 회전이 요구된다. 돌극부(52b)가 많으면 그만큼 1 회전 동안에 이루어지는 통전 전환 제어가 증가한다. 따라서, 회전수가 큰 폭으로 높아지면, 통전 전환 제어가 번잡해져 제어가 불안정하거나 제어할 수 없게 될 우려가 있다. 따라서, 돌극부(52b)가 적은 본 변형 예에 따른 구동 모터(50)는 초고속 회전에 유리하다.In the case of the
개시하는 기술에 따른 구동 모터는 상술한 실시 예에 한정되지 않고, 그 이외의 다양한 구성도 포함한다.The driving motor according to the disclosed technology is not limited to the above-described embodiment, and includes various configurations other than that.
예를 들면, 상술한 실시 예에서는 스틱형 청소기의 적용 예를 예시했지만, 개시하는 기술을 적용할 수 있는 것은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 쥬스 믹서기나 푸드 프로세서 등 기타 가전 제품, 로봇 등의 구동에도 적용할 수 있다.For example, in the above-described embodiment, an example of application of a stick-type cleaner has been illustrated, but the disclosed technology is not limited thereto. For example, it can be applied to driving other home appliances such as juice blenders or food processors, and robots.
공극의 형상은 슬릿에 한정되지 않는다. 돌극부에 공극을 형성함으로써 돌극부의 회전 방향의 앞쪽 부분에 뒤쪽 부분보다 큰 자로가 형성되어 있으면 된다. 예컨대, 반경 방향으로 연장되는 홈일 수도 있고, 돌극부의 내부에 형성된 공간일 수도 있다. 공극이 복수의 작은 공극으로 분단되어 있을 수도 있다.The shape of the void is not limited to the slit. By forming a void in the protrusion portion, a magnetic path larger than the rear portion may be formed in the front portion in the rotation direction of the protrusion portion. For example, it may be a groove extending in the radial direction, or a space formed inside the protrusion part. The void may be divided into a plurality of small voids.
슬릿 형상도 일례이다. 사양에 따라 약간 만곡되거나 폭이 커지지나 또는 작아지거나 비스듬하게 연장될 수도 있다. .The slit shape is also an example. Depending on the specification, it may be slightly curved or wider, but may be smaller or obliquely extended. .
코일(80)의 전선은 평각선이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 통상의 둥근선일 수도 있다.The wire of the
또한, 모터(50)는 소위 2 상 8 슬롯 6 돌극의 모터로 하고, 또한 변형 예에서는 소위 단상 8 슬롯 4 돌극의 모터로 해서 동작하지만, 개시하는 기술에 따른 모터는 상술한 상수(相數), 슬롯수, 돌극수 이외의 다양한 조합, 예컨대 3 상 12 슬롯 10 돌극도 포함할 수 있다.In addition, the
1 청소기
2 미니 팬모터
10 하우징
20 임펠러
30 슈라우드
40 기판
50 구동 모터
51 샤프트
52 로터
52b 돌극부
52c 슬릿(공극), 제2 에어갭(Second air gap)
52d 대자로부, 제1 자로부(磁路部, Magnetic circuit part)
52e 소자로부, 제2 자로부
53 고정자
60 스테이터 코어
60a 백요크부
60b 티스부
60c 슬롯
61 요소 코어
61a 요크 요소
61b 티스 요소
62 마그넷
70 인슐레이터
80 코일
80a 평각선(平角線, Flat wire)
P 회전축
G 에어갭, 제1 에어갭(First air gap)
521 ~ 525 돌극 측면1 cleaner
2 mini fan motor
10 housing
20 impeller
30 shroud
40 substrate
50 drive motor
51 shaft
52 rotor
52b protruding pole
52c slit (void), second air gap
52d large magnetic circuit part, the first magnetic circuit part
52e element path part, second magnetic path part
53 stator
60 stator core
60a back yoke part
60b Teeth
60c slot
61 element core
61a yoke element
61b tooth element
62 Magnet
70 insulator
80 coils
80a flat wire
P rotation axis
G air gap, first air gap
521 ~ 525 stone pole side
Claims (20)
상기 샤프트와 고정 결합되며 상기 샤프트를 중심으로 회전 가능하고, 상기 샤프트를 중심으로 반경 방향으로 돌출하는 복수의 돌극부(突極部, Salient pole part)를 포함하는 로터; 및
상기 로터와 제1 에어갭(First Air gap)을 사이에 두고 감싸며 상기 로터의 원주방향으로 배치되는 스테이터(Stator);를 포함하고,
상기 스테이터는
백요크부 및 상기 백요크부로부터 내측으로 연장되는 복수의 티스부를 갖는 스테이터 코어와,
상기 복수의 티스부 각각의 주위에 설치되는 복수의 코일을 포함하며,
상기 스테이터 코어는 복수의 요소 코어와 복수의 마그넷을 포함하고,
상기 복수의 돌극부 각각은,
제2 에어갭(Second air gap)과, 상기 제2 에어갭의 양측에 위치하는 제1 자로부(第1磁路部, First magnetic circuit part) 및 제2 자로부(第2磁路部, Second magnetic circuit part)를 포함하고,
상기 제1 자로부는 상기 제2 에어갭의 양측 중 상기 로터의 회전방향의 전진 측에 위치하며,
상기 돌극부 각각의 돌출 방향에 대한 횡단면에 있어서, 상기 제1 자로부의 횡단면의 면적은 상기 제2 자로부의 횡단면의 면적보다 크도록 형성되는 구동 모터.Rotatable shaft;
A rotor fixedly coupled to the shaft, rotatable about the shaft, and including a plurality of salient pole parts protruding radially about the shaft; And
Includes; a stator that is disposed in the circumferential direction of the rotor while surrounding the rotor and a first air gap therebetween,
The stator is
A stator core having a back yoke portion and a plurality of teeth portions extending inwardly from the back yoke portion,
It includes a plurality of coils installed around each of the plurality of teeth,
The stator core includes a plurality of element cores and a plurality of magnets,
Each of the plurality of protruding pole portions,
A second air gap, a first magnetic circuit part and a second magnetic circuit part located on both sides of the second air gap magnetic circuit part),
The first magnetic path part is located on the forward side in the rotational direction of the rotor among both sides of the second air gap,
In a cross section of the protruding direction of each of the protruding pole portions, an area of the cross section of the first magnetic path portion is formed to be larger than an area of the cross section of the second magnetic path portion.
상기 제2 에어갭은 축 방향으로 관통하고 반경 방향으로 연장되는 슬릿으로 이루어지며, 상기 복수의 돌극부 각각의 두께는 상기 슬릿에 대해 회전 방향의 뒤쪽 부분보다 앞쪽 부분이 더 두껍게 형성되는 구동 모터.The method of claim 1,
The second air gap is formed of a slit penetrating in an axial direction and extending in a radial direction, and a thickness of each of the plurality of protruding pole portions is formed to be thicker in a front portion than a rear portion in a rotation direction with respect to the slit.
상기 복수의 돌극부 각각은 상기 제2 에어갭에 대해 회전 방향의 뒤쪽 부분보다 앞쪽 부분이 더 제1 에어갭을 향하여 반경방향으로 돌출되어 있는 구동 모터.The method of claim 1,
The driving motor of each of the plurality of protruding pole portions has a front portion protruding radially toward the first air gap than a rear portion of the second air gap in a rotation direction.
상기 복수의 요소 코어 각각은, 원호 형상의 요크 요소 및 요크 요소의 양단에서 서로 대향하는 형상으로 연장 돌출되는 한 쌍의 티스 요소를 포함하는 자성체인 복수의 U 형상의 철판이 축 방향으로 적층되어 형성되며,
상기 요크 요소는 상기 백요크부의 일부를 구성하고, 상기 한 쌍의 티스 요소 각각은 상기 복수의 티스부 각각의 측부를 구성하는 구동 모터.The method of claim 1,
Each of the plurality of element cores is formed by stacking a plurality of U-shaped iron plates, which are magnetic elements, including an arc-shaped yoke element and a pair of tooth elements extending in opposite shapes from both ends of the yoke element in the axial direction. And
The yoke element constitutes a part of the back yoke portion, and each of the pair of tooth elements constitutes a side portion of each of the plurality of teeth portions.
상기 복수의 마그넷은 같은 자극이 원주 방향으로 대향된 상태로 배치되며, 상기 복수의 마그넷 각각은 인접하는 2 개의 상기 요소 코어의 대향하고 있는 티스 요소의 사이에 배치되며,
상기 복수의 요소 코어 및 상기 복수의 마그넷이 각각 원주 방향으로 배치되어 원형의 환상으로 마련되는 구동 모터. The method of claim 4,
The plurality of magnets are disposed in a state in which the same magnetic poles are opposed in the circumferential direction, and each of the plurality of magnets is disposed between opposed tooth elements of two adjacent element cores,
A drive motor in which the plurality of element cores and the plurality of magnets are disposed in a circumferential direction, respectively, to have a circular annular shape.
상기 복수의 마그넷 각각은 반경 방향으로 외측을 향할수록 멀어지는 한 쌍의 경사진 측면을 가지며,
상기 한 쌍의 경사진 측면은 각각 상기 복수의 티스부 각각과 면 접촉하고 있는 구동 모터.The method of claim 5,
Each of the plurality of magnets has a pair of inclined side surfaces that are further away toward the outside in a radial direction,
Each of the pair of inclined side surfaces is in surface contact with each of the plurality of teeth portions.
상기 복수의 마그넷 각각의 반경 방향 안쪽에 위치한 단부는 상기 한 쌍의 티스 요소 각각의 반경 방향 안쪽에 위치한 단부보다 상기 샤프트에 가깝도록 상기 제1 에어갭으로 돌출되는 구동 모터.The method of claim 5,
The drive motor protruding into the first air gap such that an end portion positioned in the radial direction of each of the plurality of magnets is closer to the shaft than an end portion positioned in the radial direction of each of the pair of tooth elements.
상기 복수의 코일은, 인접한 각각의 코일에 위상이 다른 2 개의 전류가 공급되도록 배치되는 구동 모터.The method of claim 5,
The plurality of coils are driving motors disposed so that two currents of different phases are supplied to each adjacent coil.
상기 복수의 마그넷 각각에 수지 성분을 40 vol. % 이상 포함하는 이방성의 Sm-Fe-N 본드 마그넷이 사용되고 있는 구동 모터.The method of claim 1,
A resin component was added to each of the plurality of magnets by 40 vol. A drive motor in which anisotropic Sm-Fe-N bond magnets containing more than% are used.
상기 샤프트에 장착되는 임펠러(Impeller)와,
중앙부에 흡입구를 가지며, 상기 임펠러를 덮도록 배치되는 슈라우드(Shroud)를 더 포함하는 팬모터를 구성하고 있는 구동 모터.The method according to any one of claims 1 to 9,
An impeller mounted on the shaft,
A drive motor comprising a fan motor having a suction port in a central portion and further comprising a shroud disposed to cover the impeller.
외경이 100mm 이하, 높이가 50mm 이하이며, 흡입 일률이 250W 이상의 미니 팬모터를 구성하고 있는 구동 모터.The method of claim 10,
A drive motor comprising a mini fan motor with an outer diameter of 100 mm or less, a height of 50 mm or less, and a suction power of 250 W or more.
상기 복수의 코일 각각은 장방형의 단면을 갖는 평각선을 그 단변 측에서 밴딩하는 엣지 와이즈 권선에 의해 형성되어 있으며,
상기 복수의 티스부 각각에 상기 복수의 코일 각각이 장착되어 있는 구동 모터.The method of claim 1,
Each of the plurality of coils is formed by an edgewise winding bending a flattened line having a rectangular cross section from its short side,
A drive motor in which each of the plurality of coils is mounted on each of the plurality of teeth portions.
상기 샤프트와 고정 결합되며 상기 샤프트를 중심으로 회전 가능하고, 상기 샤프트를 중심으로 반경 방향으로 돌출하는 복수의 돌극부를 포함하는 로터; 및
상기 로터와 제1 에어갭(First Air gap)을 사이에 두고 감싸며 상기 로터의 원주방향으로 배치되는 스테이터(Stator);를 포함하고,
상기 스테이터는
백요크부 및 상기 백요크부로부터 내측으로 연장되는 복수의 티스부를 갖는 스테이터 코어와,
상기 복수의 티스부 각각의 주위에 설치되는 복수의 코일을 포함하며,
상기 스테이터 코어는 복수의 요소 코어와 복수의 마그넷을 포함하고,
상기 복수의 돌극부 각각은,
제2 에어갭(Second air gap)과, 상기 제2 에어갭의 양측에 위치하는 제1 자로부(磁路部, Magnetic circuit part) 및 제2 자로부를 포함하고,
상기 제1 자로부는 상기 제2 에어갭의 양측 중 로터의 회전방향의 전진 측에 위치하며,
상기 돌극부 각각의 돌출 방향에 대한 횡단면에 있어서, 상기 제1 자로부의 횡단면의 면적은 상기 제2 자로부의 횡단면의 면적보다 크도록 형성되는 구동 모터를 포함하는 청소기.Rotatable shaft;
A rotor fixedly coupled to the shaft, rotatable around the shaft, and including a plurality of protruding poles protruding in a radial direction around the shaft; And
Includes; a stator that is disposed in the circumferential direction of the rotor while surrounding the rotor and a first air gap therebetween,
The stator is
A stator core having a back yoke portion and a plurality of teeth portions extending inwardly from the back yoke portion,
It includes a plurality of coils installed around each of the plurality of teeth,
The stator core includes a plurality of element cores and a plurality of magnets,
Each of the plurality of protruding pole portions,
A second air gap, a first magnetic circuit part and a second magnetic path part positioned on both sides of the second air gap,
The first magnetic path part is located on the forward side in the rotational direction of the rotor among both sides of the second air gap,
A vacuum cleaner comprising a driving motor formed to have a cross-section of the protruding direction of each of the protruding pole portions, wherein an area of the cross-section of the first magnetic path portion is larger than that of the cross-section of the second magnetic path portion.
상기 제2 에어갭은 축 방향으로 관통하고 반경 방향으로 연장되는 슬릿으로 이루어지며, 상기 복수의 돌극부 각각의 두께는 상기 슬릿에 대해 회전 방향의 뒤쪽 부분보다 앞쪽 부분이 더 두껍게 형성되는 구동 모터를 포함하는 청소기.The method of claim 13,
The second air gap is formed of a slit penetrating in an axial direction and extending in a radial direction, and the thickness of each of the plurality of protruding pole portions is a driving motor having a front portion thicker than a rear portion in the rotation direction with respect to the slit. Cleaner to include.
상기 복수의 돌극부 각각은 상기 제2 에어갭에 대해 회전 방향의 뒤쪽 부분보다 앞쪽 부분이 더 제1 에어갭을 향하여 반경방향으로 돌출되어 있는 구동 모터를 포함하는 청소기.The method of claim 13,
Each of the plurality of protruding pole portions includes a driving motor in which a front portion of each of the plurality of protruding pole portions protrudes in a radial direction toward the first air gap than a rear portion of the second air gap in a rotation direction.
상기 복수의 요소 코어 각각은, 원호 형상의 요크 요소 및 요크 요소의 양단에서 서로 대향하는 형상으로 연장 돌출되는 한 쌍의 티스 요소를 포함하는 자성체인 복수의 U 형상의 철판이 축 방향으로 적층되어 형성되며,
상기 요크 요소는 상기 백요크부의 일부를 구성하고, 상기 한 쌍의 티스 요소 각각은 상기 복수의 티스부 각각의 측부를 구성하는 구동 모터를 포함하는 청소기.The method of claim 13,
Each of the plurality of element cores is formed by stacking a plurality of U-shaped iron plates, which are magnetic elements, including an arc-shaped yoke element and a pair of tooth elements extending in opposite shapes from both ends of the yoke element in the axial direction. And
The yoke element constitutes a part of the back yoke portion, and each of the pair of tooth elements comprises a driving motor constituting a side portion of each of the plurality of teeth portions.
상기 복수의 마그넷은 같은 자극이 원주 방향으로 대향된 상태로 배치되며, 상기 복수의 마그넷 각각은 인접하는 2 개의 상기 요소 코어의 대향하고 있는 티스 요소의 사이에 배치되고,
상기 복수의 요소 코어 및 상기 복수의 마그넷이 각각 원주 방향으로 배치되어 원형의 환상으로 마련되며,
상기 복수의 마그넷 각각은 각각 반경 방향으로 외측을 향할수록 멀어지는 한 쌍의 경 사진 측면을 가지며 상기 한 쌍의 경사진 측면은 각각 상기 복수의 티스부 각각과와 면 접촉하도록 마련되는 구동 모터를 포함한 청소기.The method of claim 16,
The plurality of magnets are disposed in a state in which the same magnetic poles are opposed in the circumferential direction, and each of the plurality of magnets is disposed between opposed tooth elements of two adjacent element cores,
The plurality of element cores and the plurality of magnets are each arranged in a circumferential direction to be provided in a circular annular shape,
Each of the plurality of magnets has a pair of inclined side surfaces that are further away toward the outer side in a radial direction, and the pair of inclined side surfaces each includes a drive motor provided to make surface contact with each of the plurality of teeth. .
상기 복수의 마그넷 각각의 반경 방향 안쪽에 위치한 단부는 상기 한 쌍의 티스 요소 각각의 반경 방향 안쪽에 위치한 단부보다 상기 샤프트에 가깝도록 상기 제1 에어갭으로 돌출되는 구동 모터를 포함하는 청소기.The method of claim 17,
And a driving motor protruding into the first air gap such that an end portion located in the radial direction of each of the plurality of magnets is closer to the shaft than an end portion located in the radial direction of each of the pair of tooth elements.
상기 복수의 코일은, 인접한 각각의 코일에 위상이 다른 2 개의 전류가 공급되도록 배치되는 구동 모터를 포함하는 청소기.The method of claim 17,
The plurality of coils are cleaners including a driving motor arranged to supply two currents of different phases to each of the adjacent coils.
상기 복수의 마그넷 각각에 수지 성분을 40 vol. % 이상 포함하는 이방성의 Sm-Fe-N 본드 마그넷이 사용되고 있는 구동 모터를 포함하는 청소기.The method of claim 13,
A resin component was added to each of the plurality of magnets by 40 vol. A vacuum cleaner including a drive motor in which anisotropic Sm-Fe-N bond magnets containing% or more are used.
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