KR20220058602A - 공기 유입구 내에 배치된 유동 가이드를 포함하는 컴프레서 - Google Patents

공기 유입구 내에 배치된 유동 가이드를 포함하는 컴프레서 Download PDF

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니겔 유아트 다이먼
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Abstract

컴프레서(10)는 고정자 조립체(12), 회전자 조립체(14), 및 고정자 조립체(12) 및 회전자 조립체(14)가 위치되는 하우징(18)을 갖는다. 하우징(18)은 제 1 단부(76), 제 2 단부(78), 및 제 1 단부(76)와 제 2 단부(78) 사이에 배치된 공기 유입구(92)를 갖는다. 컴프레서(10)는 공기 유입구(92) 내에 배치된 유동 가이드(100)를 갖는다. 유동 가이드(100)는 사용 중인 공기 유입구(92)를 통해 흐르는 공기를 하우징(18)의 제 1 단부(76)를 향하는 제 1 기류(118) 및 하우징(18)의 제 2 단부(78)를 향하는 제 2 기류(120)로 분할하도록 구성된다.

Description

공기 유입구 내에 배치된 유동 가이드를 포함하는 컴프레서
본 발명은 컴프레서, 및 이러한 컴프레서를 포함하는 진공 청소기에 관한 것이다.
진공 청소기에 사용되는 컴프레서와 같은 컴프레서를 다양한 방식으로 개선하려는 일반적인 요구가 존재한다. 특히, 크기, 무게, 제조 비용, 성능, 효율, 신뢰성 및 소음에 관하여 개선이 요구될 수 있다.
전기 모터가 직면한 가장 큰 과제들 중 하나는 전기 모터의 구성요소들을 사용하는 동안 냉각 상태로 유지하는 것이다. 컴프레서의 경우, 컴프레서에 의해 생성되는 기류가 모터의 구성요소들 중 일부를 냉각하는 데 활용될 수 있다. 하지만, 컴프레서를 통한 기류는 제한되고, 효과적으로 모든 구성요소들을 지나 흐를 수 없는 경우가 흔하다. 그러므로, 컴프레서의 효율 및 성능은 소수의 구성요소들에 이용가능한 제한된 냉각에 의해 제한될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 고정자 조립체(stator assembly), 회전자 조립체(rotor assembly), 및 고정자 조립체와 회전자 조립체가 위치되는 하우징을 포함하는 컴프레서가 제공되고, 하우징은 제 1 단부, 제 2 단부, 및 제 1 단부와 제 2 단부 사이에 배치된 공기 유입구를 포함하며, 컴프레서는 공기 유입구 내에 배치된 유동 가이드(flow guide)를 포함하고, 유동 가이드는 사용 중인 공기 유입구를 통해 흐르는 공기를 하우징의 제 1 단부를 향한 제 1 기류 및 하우징의 제 2 단부를 향한 제 2 기류로 분할하도록 구성된다.
본 발명의 제 1 실시형태에 따른 컴프레서는 주로 하우징이 제 1 단부, 제 2 단부, 및 제 1 단부와 제 2 단부 사이에 배치된 공기 유입구를 포함하고, 컴프레서가 공기 유입구 내에 배치된 유동 가이드를 포함하며, 유동 가이드가 사용 중인 공기 유입구를 통해 흐르는 공기를 하우징의 제 1 단부를 향한 제 1 기류 및 하우징의 제 2 단부를 향한 제 2 기류로 분할하도록 구성되기 때문에 유리할 수 있다.
특히, 유동 가이드는 사용 중인 컴프레서를 통해 흐르는 기류가 하우징의 제 1 및 제 2 단부들 모두로 확산가능하게 할 수 있다. 이는 하우징 내에 포함된 더 많은 수의 구성요소들에 걸쳐 증가된 기류를 제공할 수 있으며, 이는 컴프레서의 하우징 내에 포함된 구성요소들의 향상된 냉각, 예를 들어 베어링 및/또는 자석 및/또는 전자 디바이스들과 같은 구성요소들의 향상된 냉각을 초래할 수 있다. 이는 컴프레서가, 예를 들어 에어 가이드를 갖지 않는 유사한 컴프레서보다 더 큰 작동 파워(operating powers)로 실행가능하게 할 수 있다.
또한, 유동 가이드는 하우징 내의 컴프레서의 구성요소들의 위치에 더 큰 유연성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 유동 가이드가 사용 중인 공기 유입구를 통해 흐르는 공기를 하우징의 제 1 단부를 향한 제 1 기류 및 하우징의 제 2 단부를 향한 제 2 기류로 분할하도록 구성되기 때문에, 냉각 기류가 하우징의 제 1 및 제 2 단부들 모두에 존재함에 따라 디자인 자유도가 더 클 수 있다.
유동 가이드는 하우징으로의 공기 유입구의 위치에 대해 증가된 유연성을 제공할 수 있다. 특히, 유동 가이드는 하우징의 제 1 및 제 2 단부들 모두로 기류를 전환시키는 데 사용될 수 있기 때문에, 공기 유입구가 예를 들어 하우징의 제 1 및 제 2 단부들로부터 멀리 떨어진 구역에 위치될 수 있다. 이는, 예를 들어 공기 유입구가 하우징의 단부에 또는 그 가까이에 위치되는 컴프레서보다 큰 구조적 강성을 제공할 수 있다.
공기 유입구는 하우징의 제 1 및 제 2 단부들로부터 이격될 수 있다. 이는 예를 들어 공기 유입구가 하우징의 단부에 또는 매우 가까이에 위치되는 구성보다 큰 기계적 강도를 제공할 수 있다.
유동 가이드는 제 1 및 제 2 기류들이 일반적으로 반대 방향들로 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 유동 가이드는 제 1 기류와 제 2 기류 사이에 비스듬한 각도가 있도록 구성될 수 있다. 유동 가이드는 제 1 기류와 제 2 기류 사이에 45 °보다 큰, 60 °보다 큰, 또는 90 °보다 큰 각도가 있도록 구성될 수 있다.
공기 유입구는 사용 중인 하우징을 통한 기류의 주요 방향에 실질적으로 직교일 수 있다.
하우징의 제 1 단부는 폐쇄될 수 있으며, 예를 들어 컴프레서의 외부 환경으로부터 실질적으로 밀봉될 수 있다. 제 1 단부가 폐쇄되는 컴프레서와의 유동 가이드의 사용은 유동 가이드가 그렇지 않은 경우에 폐쇄되는 제 1 단부에 의해 어떠한 기류도 수용하지 않을 하우징의 제 1 단부를 향해 제 1 기류를 전환시킬 수 있으므로 유리할 수 있다.
하우징의 제 1 단부는 컴프레서의 제어 회로에 의해 폐쇄될 수 있다. 이는 제 1 기류가 사용 중인 제어 회로의 적어도 일부, 예를 들어 밑면을 향해 및/또는 이에 걸쳐 흐를 수 있으며, 이에 의해 제어 회로에 냉각 효과를 제공할 수 있기 때문에 유리할 수 있다. 하우징의 제 1 단부는 인쇄 회로 기판(PCB)에 의해 폐쇄될 수 있다.
회전자 조립체는 하우징의 제 1 단부 내에 배치되는 적어도 하나의 자석, 예를 들어 센서 자석 등을 포함할 수 있다. 이는 자석들이 온도에 특히 민감한 구성요소들을 포함할 수 있기 때문에 유리할 수 있다. 유동 가이드는 자석을 향해 제 1 기류를 전환시킬 수 있고, 이는 자석에 냉각 효과를 제공하여, 자석의 수명을 증가시킬 수 있다. 적어도 하나의 자석은 적어도 하나의 자석이 공기 유입구와 적어도 부분적으로 오정렬되도록 하우징의 제 1 단부 내에 배치될 수 있다. 이는 자석이 공기 유입구로부터 멀리 떨어져 있을 수 있지만, 여전히 하우징의 제 1 단부를 향해 제 1 기류를 전환시키는 유동 가이드에 의해 냉각 기류를 수용할 수 있기 때문에 유리하다. 적어도 하나의 자석은 적어도 하나의 자석이 컴프레서의 축방향으로 공기 유입구와 적어도 부분적으로 오정렬되도록 하우징의 제 1 단부 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 자석은 적어도 하나의 자석의 주 몸체가 공기 유입구로부터 축방향으로 오프셋되도록 공기 유입구로부터 축방향으로 오프셋될 수 있다.
회전자 조립체는 임펠러를 포함할 수 있고, 임펠러는 예를 들어 하우징의 제 2 단부 내에 배치될 수 있다. 임펠러는 사용 중인 하우징을 통해 기류를 생성하도록 구성될 수 있다. 사용 중인 하우징을 통한 기류의 주요 방향은 하우징의 제 2 단부를 향할 수 있다. 사용 중인 하우징을 통한 기류의 주요 방향은, 예를 들어 하우징의 제 1 단부로부터 하우징의 제 2 단부까지 연장되는 주축을 따라 임펠러를 향할 수 있다. 주축은 하우징의 제 1 및/또는 제 2 단부들에 실질적으로 직교일 수 있다.
제 2 기류는 임펠러를 향하는 방향일 수 있고, 제 1 기류는 임펠러로부터 멀어지는 방향일 수 있다. 제 1 기류는 사용 중인 하우징의 제 1 단부에 도달한 후에 하우징의 제 2 단부를 향해 회전, 예를 들어 임펠러의 작용에 의해 하우징의 제 2 단부를 향해 회전될 수 있다.
회전자 조립체는 하우징의 각각의 제 1 및 제 2 단부들에 배치된 제 1 및 제 2 단부들을 갖는 샤프트를 포함할 수 있다. 공기 유입구는 공기가 사용 중인 샤프트에 실질적으로 직교인 방향으로 공기 유입구에 들어가도록 구성될 수 있다. 사용 중인 제 1 기류는 샤프트의 제 1 단부를 향해 지향될 수 있고, 사용 중인 제 2 기류는 샤프트의 제 2 단부를 향해 지향될 수 있다. 공기 유입구는 샤프트의 제 1 단부와 제 2 단부 사이에 위치될 수 있다. 임펠러는 샤프트의 제 2 단부에 위치될 수 있다. 주축은 샤프트에 실질적으로 평행할 수 있다.
하우징은 전체적 형태가 실질적으로 원통형일 수 있고, 공기 유입구는 하우징의 곡면에 위치될 수 있다. 이는, 예를 들어 공기 유입구가 하우징의 단부에 위치되는 구성에 비해 공기 유입구의 위치에 더 큰 유연성을 가능하게 할 수 있기 때문에 유리할 수 있다.
유동 가이드는 제 1 및/또는 제 2 기류들을 생성하도록 성형될 수 있다. 예를 들어, 유동 가이드는 제 1 기류를 생성하도록 성형된 가이드 표면을 포함할 수 있다.
유동 가이드는 제 1 및 제 2 유입 어퍼처(inlet aperture)들을 정의하도록 공기 유입구 내에 배치될 수 있다. 제 1 유입 어퍼처는 기류를 하우징의 제 1 단부로 향하게 하는 유동 가이드의 가이드 표면에 의해 적어도 부분적으로 폐색될 수 있다. 제 2 유입 어퍼처는 실질적으로 폐색(occlusion)이 없을 수 있다.
가이드 표면은 하우징의 제 1 단부를 향해 기울어질 수 있다. 가이드 표면은 하우징에 대해 비스듬히 기울어질 수 있으며, 예를 들어 하우징의 곡면에 대해 비스듬히 기울어질 수 있다. 가이드 표면은 하우징의 내부 곡면에 대해 비스듬히 기울어질 수 있다.
유동 가이드는 공기 유입구 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 유동 가이드의 적어도 일부는 하우징의 내부로 연장될 수 있다. 가이드 표면은 하우징의 내부로 연장될 수 있다. 가이드 표면은 하우징의 내부에서, 예를 들어 하우징의 제 1 단부를 향해 축방향으로 연장될 수 있다. 가이드 표면은 공기 유입구의 주변 에지를 지나 축방향으로, 예를 들어 공기 유입구의 주변 에지를 지나 하우징의 내부로, 및 하우징의 제 1 단부를 향해 축방향으로 연장될 수 있다.
유동 가이드 및 하우징은 단일 구성요소, 예를 들어 단일 조형 절차에서 형성된 단일 구성요소를 포함할 수 있다. 이는 제조 단계들의 수를 감소시킬 수 있고 제조 공정의 비용을 감소시킬 수 있기 때문에 유리할 수 있다.
유동 가이드 및 하우징은 고정 수단에 의해 서로 부착되는 별개의 구성요소들을 포함할 수 있다. 이는 유동 가이드를, 예를 들어 유사한 구조를 갖는 기존 컴프레서들에 대한 하우징에 레트로피팅(retrofit)될 수 있게 하기 때문에 유리할 수 있다. 고정 수단은 유동 가이드 및/또는 하우징에 형성된 적어도 하나의 클립을 포함할 수 있다. 이는 하우징에 대한 유동 가이드의 부착 용이성을 허용할 수 있는 비교적 간단한 고정 수단을 제공할 수 있기 때문에 유리할 수 있다.
고정 수단은 제 1 방향으로 가이드 표면을 지나 축방향으로 연장될 수 있고, 가이드 표면은 반대인 제 2 방향으로 고정 수단을 지나 축방향으로 연장될 수 있다. 이는 고정 수단이 공기 유입구의 비교적 큰 부분을 따라 연장가능하게 하면서 여전히 제 2 기류를 위한 공기 유입 어퍼처의 형성을 가능하게 할 수 있고, 고정 수단이 공기 유입구의 비교적 큰 부분을 따라 연장가능하게 하면서 여전히 가이드 표면이 하우징의 내부로 연장가능하게 할 수 있기 때문에 유리할 수 있다.
공기 유입구는 하우징에 형성된 창을 포함할 수 있고, 창은 적어도 2 개의 대향 에지들을 갖는다. 유동 가이드는 공기 유입구 내에 유동 가이드를 위치시키기 위해 적어도 2 개의 대향 에지들과 맞물림가능한 적어도 2 개의 클립들을 포함할 수 있다. 이는, 예를 들어 단일 클립을 사용하는 부착에 비해 증가된 강도의 부착을 제공할 수 있기 때문에 유리할 수 있다. 가이드 표면은 적어도 2 개의 클립들에 대해 비스듬히 기울어질 수 있다. 이는 가이드 표면이 하우징에 대해 비스듬히 기울어질 수 있게 하는 한편, 적어도 2 개의 클립들은 공기 유입구의 대향 에지들과 맞물릴 수 있기 때문에 유리할 수 있다.
하우징은 복수의 공기 유입구들 및 단일 유동 가이드를 포함할 수 있으며, 단일 유동 가이드는 단일 공기 유입구 내에 배치된다. 이는 단일 유동 가이드로 충분한 냉각이 달성될 수 있기 때문에 유리할 수 있다. 이는 복수의 유동 가이드들을 사용하는 구성보다 간단하고, 더 적은 부품들을 사용할 수 있으며, 감소된 제조 비용을 유도할 수 있다. 또한, 복수의 공기 유입구들을 가지면서 단일 유동 가이드를 사용하는 것은, 예를 들어 복수의 공기 유입구들 각각에 배치된 유동 가이드를 사용하는 구성보다 낮은 압력 강하를 제공할 수 있다. 컴프레서가 진공 청소기에서 사용되는 경우, 이러한 구성은 예를 들어 복수의 공기 유입구들 각각에 배치된 유동 가이드를 사용하는 구성보다 낮은 에어와트 강하를 제공하는 한편, 여전히 적절한 수준의 냉각을 제공할 수 있다.
하우징은 복수의 공기 유입구들 및 복수의 유동 가이드들을 포함할 수 있으며, 각각의 유동 가이드는 각각의 공기 유입구 내에 배치된다. 이는, 예를 들어 단일 유동 가이드를 사용하는 구성보다 하우징의 제 2 단부로 더 많은 기류를 향하게 할 수 있고, 향상된 냉각을 제공할 수 있기 때문에 유리할 수 있다.
회전자 조립체는 회전자 자석 및 적어도 하나의 베어링을 포함할 수 있다. 회전자 자석 및 적어도 하나의 베어링은 공기 유입구와 하우징의 제 2 단부 사이에서 적어도 부분적으로 하우징에 배치될 수 있다. 이는 제 2 기류가 사용 중인 회전자 자석 및 적어도 하나의 베어링에 걸쳐 흘러 회전자 자석 및 적어도 하나의 베어링의 냉각을 제공할 수 있기 때문에 유리할 수 있다.
회전자 조립체는 하우징의 제 1 단부에 위치된 제 1 베어링 및 하우징의 제 2 단부에 위치된 제 2 베어링을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 베어링은 공기 유입구와 하우징의 제 1 단부 사이에 위치될 수 있고, 제 2 베어링은 공기 유입구와 하우징의 제 2 단부 사이에 위치될 수 있다. 이는 제 1 기류가 사용 중인 제 1 베어링에 걸쳐 흐를 수 있고 제 2 기류가 사용 중인 제 2 베어링에 걸쳐 흐를 수 있으며, 이에 의해 제 1 및 제 2 베어링들 모두에 냉각을 제공할 수 있기 때문에 유리할 수 있다. 회전자 자석은 제 1 베어링과 제 2 베어링 사이에 위치될 수 있다.
고정자 조립체는 적어도 하나의 고정자 코어, 및 적어도 하나의 고정자 코어 주위에 감긴 적어도 하나의 상 권선(phase winding)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 고정자 코어 및 적어도 하나의 상 권선은 공기 유입구와 하우징의 제 2 단부 사이에서 적어도 부분적으로 하우징에 배치될 수 있다. 이는 제 2 기류가 사용 중인 적어도 하나의 고정자 코어 및 적어도 하나의 상 권선에 걸쳐 흘러 적어도 하나의 고정자 코어 및 적어도 하나의 상 권선의 냉각을 제공할 수 있기 때문에 유리할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시형태에 따르면, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 컴프레서를 포함하는 진공 청소기가 제공된다.
본 발명의 제 3 실시형태에 따르면, 컴프레서를 위한 유동 가이드가 제공되고, 유동 가이드는 컴프레서의 공기 유입구 내에 유동 가이드를 고정하는 고정 수단, 및 사용 중인 공기 유입구를 통해 흐르는 공기를 제 1 및 제 2 기류들로 분할하는 가이드 표면을 포함한다.
가이드 표면은 고정 수단에 대해 비스듬히 기울어질 수 있다. 고정 수단은 제 1 방향으로 가이드 표면을 지나 축방향으로 연장될 수 있고, 가이드 표면은 반대인 제 2 방향으로 고정 수단을 지나 축방향으로 연장될 수 있다. 고정 수단은 적어도 하나의 클립을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고정 수단은 유동 가이드의 측면들에 배치된 적어도 2 개의 클립들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태들의 선택적인 특징들은, 적절하다면 본 발명의 다른 실시형태들에 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명을 더 잘 이해하고, 본 발명이 어떻게 실행될 수 있는지 더 명확하게 나타내기 위해, 본 발명은 이제 다음 도면들을 참조하여 예시의 방식으로 설명될 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 컴프레서의 사시도;
도 2는 도 1의 컴프레서의 분해 사시도;
도 3은 분리되어 있는 도 1의 컴프레서의 고정자 요소의 사시도;
도 4는 분리되어 있는 도 1의 컴프레서의 회전자 조립체의 사시도;
도 5는 분리되어 있는 도 1의 컴프레서의 프레임의 사시도;
도 6은 분리되어 있는 도 1의 컴프레서의 하우징의 사시도;
도 7은 분리되어 있는 도 1의 컴프레서의 유동 가이드의 사시도;
도 8은 도 1의 컴프레서에서의 유동 가이드의 위치의 확대도;
도 9는 도 1의 컴프레서를 통한 기류를 나타내는 개략적인 단면도; 및
도 10은 도 1의 컴프레서를 통합한 진공 청소기의 사시도이다.
일반적으로 10으로 표시되는 본 발명에 따른 컴프레서가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.
컴프레서(10)는 고정자 조립체(12), 회전자 조립체(14), 프레임(16), 하우징(18), 디퓨저(20), 및 유동 가이드(100)를 포함한다.
고정자 조립체(12)는 4 개의 고정자 요소들(22, 24, 26, 28)을 포함한다. 각각의 고정자 요소(22, 24, 26, 28)는 도 3에 나타낸 바와 같이 고정자 코어(30), 보빈(32) 및 권선(34)을 포함한다.
회전자 조립체(14)는 도 4에 분리되어 도시되어 있으며, 회전자 자석(38), 제 1(40) 및 제 2(42) 밸런싱 링(balancing ring)들, 제 1(44) 및 제 2(46) 베어링들, 및 임펠러(48)가 장착되는 샤프트(36)를 포함한다.
샤프트(36)는 제 1 단부(50) 및 제 2 단부(52)를 갖는다. 회전자 자석(38)은 제 1 단부(50)와 제 2 단부(52) 사이에서 샤프트(36)에 부착되며, 제 1(40) 및 제 2(42) 밸런싱 링들이 회전자 자석(38)의 양쪽에서 샤프트(36)에 위치되어 있다. 제 1 베어링(44)은 샤프트(36)의 제 1 단부(50)를 향해 샤프트(36)에 부착되고, 제 2 베어링(46)은 샤프트(36)의 제 2 단부(52)를 향해 샤프트(36)에 부착된다. 임펠러(48)는 샤프트(36)의 제 2 단부(52)에서 샤프트(36)에 부착된다.
프레임(16)은 도 5에 분리되어 도시되어 있으며, 주 몸체(54) 및 슈라우드(56)를 포함한다. 주 몸체(54)는 일반적으로 원통형이고 중공 형태이며, 제 1 단부(58) 및 제 2 단부(60)를 갖는다. 주 몸체(54)의 제 1 단부(58)는 제 1 베어링(44)을 수용하는 제 1 베어링 시트(62)를 정의하고, 주 몸체(54)의 제 2 단부(60)는 제 2 베어링(46)을 수용하는 제 2 베어링 시트(64)를 정의한다. 회전자 조립체(14)는 제 1(44) 및 제 2(46) 베어링들의 외측 레이스(outer race)들과 각각의 제 1(62) 및 제 2(64) 베어링 시트들의 맞물림에 의해 프레임(16) 내에 유지된다.
또한, 제 1 베어링 시트(62)는 샤프트(36)의 제 2 단부(52)에 부착된 센서 자석(66)을 간극을 두고 수용하도록 치수가 정해져, 센서 자석(66)이 사용 중인 샤프트(36)와 자유롭게 회전하도록 한다. 제 1 베어링 시트(62)의 외표면은 그 안에 형성된 포켓(68)을 가지며, 포켓(68)은 홀 센서(도시되지 않음)를 수용한다. 센서 자석(66)과 홀 센서는 회전자 자석(38)의 위치 표시를 제공하기 위해 사용 시 상호작용한다.
주 몸체(54)는 4 개의 장착 어퍼처(72)들을 가지며, 장착 어퍼처(72)들은 주 몸체(54)의 제 1 단부(58)와 제 2 단부(60) 사이에서 주 몸체(54)의 둘레 주위에 균등하게 이격되어 있다. 장착 어퍼처(72)들은 각각 대응하는 고정자 요소(22, 24, 26, 28)를 수용하며, 고정자 요소들(22, 24, 26, 28)은 고정자 코어(30)가 각각의 장착 어퍼처(72)를 통해 적어도 부분적으로 연장되도록 주 몸체(54)에 장착된다. 장착 어퍼처(72)들은 고정자 코어들(30)이 조립될 때 일반적으로 회전자 자석(38)과 정렬되도록 주 몸체(54)에 위치된다.
슈라우드(56)는 일반적으로 원뿔대 및 중공 형태이며, 4 개의 스트럿들(74)에 의해 제 2 베어링 시트(64)의 구역에서 주 몸체(54)의 제 2 단부(60)에 부착된다. 슈라우드(56)는 슈라우드(56)가 임펠러(48)를 덮도록 위치된다.
하우징(18)은 도 6에 분리되어 도시되어 있으며, 일반적으로 원통형이고 중공 형태이며, 제 1 단부(76) 및 제 2 단부(78)를 갖는다. 하우징(18)의 제 1 단부(76)는 일반적으로 개방되어 있고, 프레임(16)의 제 1 베어링 시트(62)를 위한 마운트(82)를 정의하기 위해 모이는 4 개의 스트럿들(80)을 갖는다. 하우징(18)의 제 1 단부(76)의 외주(periphery)는 사용 중인 컴프레서(10)를 제어하는 데 사용되는 인쇄 회로 기판(86)을 수용하는 회로 기판 마운트(84)를 정의하도록 성형된다. 인쇄 회로 기판(86)은, 하우징(18)의 개방된 제 1 단부(76)가 인쇄 회로 기판(86)에 의해 밀봉되고, 인쇄 회로 기판(86)의 하부면이 하우징(18)의 내부와 유체 연통하도록 회로 기판 마운트(84)에 부착된다.
하우징(18)의 제 2 단부(78)는 일반적으로 개방되어 있고, 슈라우드(56)의 상부 립(upper lip: 88)을 수용한다. 하우징(18)은 슈라우드(56)의 상부 립(88) 및 제 2 베어링 시트(64)에서 프레임(16)에 부착되어, 환형 채널(90)(도 9에 더 명확히 나타냄)이 프레임(16)과 하우징(18) 사이에 정의되도록 한다. 고정자 요소들(22, 24, 26, 28) 각각의 일부는 환형 채널(90)에 배치된다.
하우징(18)은 하우징(18)의 곡면 둘레 주위에 균등하게 이격된 4 개의 공기 유입구들(92)을 갖는다. 4 개의 공기 유입구들(92)은 하우징(18)의 제 1 단부(76)와 제 2 단부(78) 사이에 위치되며, 하우징(18)의 제 2 단부(78)보다 하우징(18)의 제 1 단부(76)에 더 가깝다.
각각의 공기 유입구(92)는 일반적으로 직사각형이며, 각각의 공기 유입구(92)가 제 1 쌍의 대향 에지들(94) 및 제 2 쌍의 대향 에지들(96)을 갖는다. 공기 유입구들(92)은 환형 채널(90)과 유체 연통하여, 컴프레서를 통한 유동 경로가 공기 유입구들(92), 환형 채널(90), 및 디퓨저(20)로의 슈라우드(56)의 유출구(98)에 의해 정의되도록 한다. 디퓨저(20)의 세부사항들은 본 발명과 관련이 없으며, 따라서 간결함을 위해 디퓨저(20)가 3단 디퓨저라는 것을 제외하고는 본 명세서에서 설명되지 않을 것이다.
유동 가이드(100)는 도 7에 분리되어 도시되어 있으며, 제 1 클립(102) 및 제 2 클립(104)을 정의하는 측면 에지들, 및 제 1 클립(102)과 제 2 클립(104) 사이에 위치된 가이드 표면(106)을 포함한다. 제 1 클립(102) 및 제 2 클립(104) 각각은 상기 공기 유입구(92)에 유동 가이드(100)를 장착하기 위해 공기 유입구(92)의 제 2 쌍의 대향 에지들(96)의 각 하나와 상호작동하는 장착 채널을 갖는다. 가이드 표면(106)은 약간 구부러진 평면이고, 제 1 클립(102) 및 제 2 클립(104)에 대해 비스듬히 기울어져 있다. 제 1 클립(102) 및 제 2 클립(104)은 한 방향으로 가이드 표면(106)을 지나 축방향으로 연장되는 한편, 가이드 표면(106)은 반대 방향으로 제 1 클립(102) 및 제 2 클립(104)을 지나 축방향으로 연장된다.
공기 유입구(92) 내에 위치된 유동 가이드(100)의 확대도가 도 8에 도시되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 유동 가이드(100)는 가이드 표면(106)이 하우징(18)의 제 1 단부(76)를 향해 기울어지도록 위치된다. 유동 가이드(100)는 그것이 위치되는 공기 유입구(92)를 제 1 유입 어퍼처(108) 및 제 2 유입 어퍼처(110)로 분할한다. 제 1 유입 어퍼처(108)는 가이드 표면(106)의 일반적으로 평면인 부분 및 공기 유입구(92)의 제 1 쌍의 대향 에지들(94)의 제 1 에지(112)에 의해 정의되는 한편, 제 2 유입 어퍼처(110)는 가이드 표면(106)의 하부 에지(114) 및 공기 유입구(92)의 제 1 쌍의 대향 에지들(94)의 제 2 에지(116)에 의해 정의된다. 이러한 방식으로, 제 1 유입 어퍼처(108)는 일반적으로 가이드 표면(106)에 의해 폐색되는 한편, 제 2 유입 어퍼처(110)는 일반적으로 폐색이 없다.
사용 시, 전류가 고정자 요소들(22, 24, 26, 28)의 상 권선들(34)로 추진되어 자기장이 유도되도록 한다. 유도된 자기장은 회전자 자석(38)과 상호작용하여 샤프트(36), 및 이에 따른 임펠러(48)를 회전시킨다. 임펠러(48)는 컴프레서(10)를 통한 기류를 생성한다.
컴프레서(10)를 통한 공기의 흐름은 도 9에 개략적으로 도시되어 있다. 공기는 일반적으로 공기 유입구들(92)을 통해 하우징(18)으로 들어간 후, 환형 채널(90)을 통해 임펠러(48)를 지나 슈라우드(56)의 유출구(98)를 통해, 그리고 디퓨저(20)로 흐른다.
앞서 언급된 바와 같이, 유동 가이드(100)는 제 1(108) 및 제 2(110) 유입 어퍼처들이 정의되도록 공기 유입구들(92) 중 주어진 하나에 위치된다. 주어진 공기 유입구(92)에 대해, 유동 가이드(100)는 공기 유입구(92)를 통해 흐르는 공기를 제 1 기류(118) 및 제 2 기류(120)로 분할한다. 가이드 표면(106)의 형태로 인해, 제 1 기류(118)는 하우징(18)의 제 1 단부(76)로 향하게 되는 한편, 제 2 기류(120)는 임펠러(48)의 작용에 의해 하우징(18)의 제 2 단부(78)를 향해 끌어당겨진다. 물론, 당업자라면, 제 1 기류(118)가 일단 하우징(18)의 제 1 단부(76)에 도달하면, 임펠러(48)의 작용 하에 회전되어 하우징(18)의 제 2 단부(78)를 향해 끌어당겨질 것을 이해할 것이다.
앞서 논의된 바와 같이, 센서 자석(66) 및 제 1 베어링(44)은 둘 다 하우징(18)의 제 1 단부(76)에 위치된다. 제 1 기류(118)가 유동 가이드(100)에 의해 하우징(18)의 제 1 단부(76)로 향하게 됨에 따라, 제 1 기류(118)는 사용 중인 센서 자석(66) 및 제 1 베어링(44) 위를 지나갈 수 있다. 이는 유동 가이드가 없는, 즉 기류가 하우징(18)의 제 1 단부(76)로 향하지 않는 구성에 비해 센서 자석(66) 및 제 1 베어링(44)의 증가된 냉각을 제공할 수 있다. 센서 자석(66) 및 제 1 베어링(44)의 증가된 냉각은 개선된 수명으로 이어질 수 있고, 통상적으로 사용 중인 하우징(18) 내에 더 많은 열이 생성되었을 더 높은 파워로 컴프레서가 실행가능하게 할 수 있다.
또한, 앞서 언급된 바와 같이, 하우징(18)의 개방된 제 1 단부(76)는 인쇄 회로 기판(86)에 의해 밀봉되고, 인쇄 회로 기판(86)의 하부면은 하우징(18)의 내부와 유체 연통된다. 특히 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 인쇄 회로 기판(86)의 하부면은 하우징(18)의 제 1 단부(76)와 유체 연통된다. 따라서, 사용 시 제 1 기류(118)는 인쇄 회로 기판(86)의 하부면으로 향하게 될 수 있고, 인쇄 회로 기판(86)에는 유동 가이드가 없는, 즉 기류가 하우징(18)의 제 1 단부(76)로 향하지 않는 구성에 비해 증가된 냉각 수준이 제공될 수 있다.
유동 가이드(100)의 사용은 공기 유입구(92)의 위치 선택에서 증가된 유연성을 더 허용할 수 있으며, 예를 들어 공기 유입구(92)로 하여금, 여전히 하우징(18)의 제 1 단부(76)에 냉각 기류를 제공하면서 하우징(18)의 제 2 단부(78)를 향해 더 가깝게 이동되게 할 수 있다.
도면들에는 나타내지 않았지만, 유동 가이드(100)가 각각의 공기 유입구(92)에 위치되는 실시예들이 또한 예상된다. 이러한 구성은 하우징(18)의 제 1 단부(76)를 향하는 더 큰 기류를 유도할 수 있지만, 컴프레서(10)에 걸친 압력 상승의 강하를 유도할 수 있으며, 특히 컴프레서(10)가 진공 청소기(200)에서 사용되는 경우에 에어와트의 손실을 유도할 수 있다(이러한 진공 청소기가 도 10에 도시되어 있지만, 세부사항들은 본 발명과 관련이 없고 간결함을 위해 여기에서 설명되지 않을 것이다). 그러므로, 도달해야 할 절충이 있다. 단일 유동 가이드(100)의 사용은 압력 상승의 현저한 감소 없이 하우징(18)의 제 1 단부(76)에서 적절한 냉각을 제공할 수 있는 한편, 다수 유동 가이드들의 사용은 증가된 냉각을 제공할 수 있지만, 또한 압력 상승의 더 큰 감소를 유도할 수 있다.

Claims (17)

  1. 고정자 조립체(stator assembly), 회전자 조립체(rotor assembly), 및 상기 고정자 조립체와 상기 회전자 조립체가 위치되는 하우징을 포함하는 컴프레서로서,
    상기 하우징은 제 1 단부, 제 2 단부, 및 상기 제 1 단부와 제 2 단부 사이에 배치된 공기 유입구를 포함하고, 상기 컴프레서는 상기 공기 유입구 내에 배치된 유동 가이드(flow guide)를 포함하며, 상기 유동 가이드는 사용 중인 상기 공기 유입구를 통해 흐르는 공기를 상기 하우징의 제 1 단부를 향한 제 1 기류 및 상기 하우징의 제 2 단부를 향한 제 2 기류로 분할하도록 구성되는, 컴프레서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 유입구는 상기 하우징의 제 1 단부 및 제 2 단부로부터 이격되어 있는, 컴프레서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징의 제 1 단부는 폐쇄되는, 컴프레서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하우징의 제 1 단부는 상기 컴프레서의 제어 회로에 의해 폐쇄되는, 컴프레서.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자 조립체는 상기 하우징의 제 1 단부 내에 배치되는 적어도 하나의 자석을 포함하는, 컴프레서.
  6. 제 6 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자석은, 상기 적어도 하나의 자석이 상기 공기 유입구와 적어도 부분적으로 오정렬되도록 상기 하우징의 제 1 단부 내에 배치되는, 컴프레서.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 전체적 형태가 실질적으로 원통형이고, 상기 공기 유입구는 상기 하우징의 곡면에 위치되는, 컴프레서.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 가이드 및 상기 하우징은 고정 수단에 의해 서로 부착되는 별개의 구성요소들을 포함하는, 컴프레서.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 고정 수단은 상기 유동 가이드 및/또는 상기 하우징에 형성된 적어도 하나의 클립을 포함하는, 컴프레서.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 공기 유입구는 상기 하우징에 형성된 창(window)을 포함하고, 상기 창은 적어도 2 개의 대향 에지들을 가지며, 상기 유동 가이드는 상기 공기 유입구 내에 상기 유동 가이드를 위치시키기 위해 상기 적어도 2 개의 대향 에지들과 맞물림가능한 적어도 2 개의 클립들을 포함하는, 컴프레서.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 유동 가이드는 가이드 표면을 포함하고, 상기 가이드 표면은 상기 적어도 2 개의 클립들에 대해 비스듬히 기울어지는, 컴프레서.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자 조립체는 회전자 자석 및 적어도 하나의 베어링을 포함하고, 상기 회전자 자석 및 상기 적어도 하나의 베어링은 상기 공기 유입구와 상기 하우징의 제 2 단부 사이에서 적어도 부분적으로 상기 하우징에 배치되는, 컴프레서.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자 조립체는 상기 하우징의 제 1 단부에 위치된 제 1 베어링 및 상기 하우징의 제 2 단부에 위치된 제 2 베어링을 포함하는, 컴프레서.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자 조립체는 적어도 하나의 고정자 코어, 및 상기 적어도 하나의 고정자 코어 주위에 감긴 적어도 하나의 상 권선(phase winding)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 고정자 코어 및 상기 적어도 하나의 상 권선은 상기 공기 유입구와 상기 하우징의 제 2 단부 사이에서 적어도 부분적으로 상기 하우징에 배치되는, 컴프레서.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 복수의 공기 유입구들 및 단일 유동 가이드를 포함하고, 상기 단일 유동 가이드는 단일 공기 유입구 내에 배치되는, 컴프레서.
  16. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 복수의 공기 유입구들 및 복수의 유동 가이드들을 포함하고, 각각의 유동 가이드는 각각의 공기 유입구 내에 배치되는, 컴프레서.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 컴프레서를 포함하는 진공 청소기.
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