KR20220111968A

KR20220111968A - 진공청소기

Info

Publication number: KR20220111968A
Application number: KR1020210015406A
Authority: KR
Inventors: 박태상; 강민석; 강원수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2021-02-03
Filing date: 2021-02-03
Publication date: 2022-08-10
Also published as: WO2022169110A1

Abstract

흡입모터를 포함하는 진공청소기가 개시된다. 상기 흡입모터는 하우징, 상기 하우징에 고정 지지되는 스테이터, 상기 스테이터에 대해 회전되고 회전축을 가진 로터, 상기 회전축의 일 측을 회전 가능하게 상기 하우징에 지지하는 구름베어링, 상기 회전축의 타 측을 회전 가능하게 상기 하우징에 지지하는 포일베어링, 상기 회전축의 타 측에 결합되어 상기 로터와 함께 회전하는 날개를 포함하는 임펠러, 및 공기의 유로를 형성하도록 상기 임펠러를 둘러싸는 팬커버를 포함한다. 상기 포일베어링은 상기 팬커버 내에 상기 유로의 상류에 위치된다.

Description

진공청소기{Vacuum Cleaner}

본 발명은 진공청소기, 더욱 상세하게는 진공청소기용 흡입모터에 관한 것이다.

모터는 전기 에너지로부터 회전력을 얻는 장치로서, 스테이터(stator, 고정자)와 로터(rotor, 회전자)를 포함한다. 로터는 스테이터와 전자기적으로 상호작용하여 회전될 수 있다.

모터는 다양한 가전 기기, 예를 들어 진공청소기, 선풍기, 세탁기 등에 에서 회전력을 제공할 수 있다. 그 중, 진공청소기는 피청소면의 공기를 흡입하여, 흡입된 공기로부터 먼지 또는 오염 물질을 분리하여 수거하고, 정화된 공기를 외부로 배출할 수 있는 흡입모터가 사용된다.

진공청소기는 작고 가벼워지면서 동시에 성능 향상이 요구되어 왔기에, 소형화와 더불어 흡입력을 높이기 위해 100,000rpm이 넘는 정격 회전 속도를 가지는 고성능의 흡입모터가 사용되고 있다. 이러한 흡입모터는 로터의 회전축의 양단을 지지하기 위한 한 쌍의 구름베어링을 포함하고 있다. 그러나, 구름베어링은 마찰로 인해 모터 효율이 감소하고, 마찰열로 인해 구름베어링의 온도가 높아져 구름베어링의 수명이 감소하며, 로터의 회전 시 발생하는 진동이 베어링을 통해 전달되어 청소기의 진동이나 소음을 발생시킬 수 있다.

또한, 종래의 청소기용 흡입모터는 임펠러와 로터의 회전축 사이에 포일베어링이 배치되고, 그 반대편에 스러스트 포일베어링이 배치될 있다. 그러나 포일베어링의 하우징과 회전축 사이에 존재하는 빈 공간으로 인해, 임펠러와 모터는 공기가 서로 통할 수 있다. 진공을 만들어 공기를 흡입하는 임펠러는 이 빈 공간으로 대기압 수준의 압력을 가진 공기가 유입되기 때문에, 충분한 진공을 만들어낼 수 없게 되어 흡입 효율이 떨어지게 된다. 또한 스러스트 포일 베어링은 크기가 매우 커서 흡입모터를 소형화하기 어렵다.

따라서, 본 발명의 목적은 흡입효율이 우수하고, 소음이 적고, 냉각 효과가 우수한 흡입모터를 가진 진공청소기를 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 흡입모터를 포함하는 진공청소기가 제공된다. 상기 흡입모터는 하우징, 상기 하우징에 고정 지지되는 스테이터, 상기 스테이터에 대해 회전되고 회전축을 가진 로터, 상기 회전축의 일 측을 상기 하우징에 지지하는 구름베어링, 상기 회전축의 타 측을 상기 하우징에 지지하는 포일베어링, 상기 회전축의 타 측에 결합되어 상기 로터와 함께 회전하는 날개를 포함하는 임펠러 및 공기의 유로를 형성하도록 상기 임펠러를 둘러싸는 팬커버를 포함한다. 상기 포일베어링은 상기 상기 임펠러와 상기 스테이터 사이의 상기 유로의 상류에 위치된다.

상기 포일베어링은 원통형의 카트리지, 상기 카트리지 내에 접촉하고 원주를 따라 주름진 원통형 범핑시트 및 상기 범핑시트에 접촉되는 원통형의 포일시트를 포함할 수 있다.

상기 회전축은 정지 시에 상기 포일시트에 부분 접촉하고, 회전 시에 상기 포일시트에 접촉하지 않을 수 있다.

상기 로터는 상기 회전축을 둘러싸는 원통형의 코어를 포함하며, 상기 포일베어링의 내경은 상기 로터 코어의 외경 및 상기 구름베어링의 외경보다 크거나 같을 수 있다.

상기 하우징은 제1하우징, 및 상기 제1하우징과 결합되고, 상기 포일베어링을 지지하는 제2하우징을 포함할 수 있다.

상기 제2하우징은 상기 스테이터를 지지하는 다각형의 제1프레임과, 상기 제1프레임에 결합되고 상기 포일베어링을 수용하는 원통형의 제2프레임을 포함할 수 있다.

상기 제2프레임은 상기 임펠러와 상기 스테이터 사이의 상기 유로의 상류에 위치될 수 있다.

상기 임펠러는 상기 제2프레임의 적어도 일부를 수용하는 프레임수용부를 포함할 수 있다.

상기 팬커버는 상기 하우징을 향하는 제1개구와 상기 제1개구의 반대측에 형성된 제2개구를 포함하며, 상기 임펠러는 상기 제1개구에서 상기 제2개구 측으로 공기가 흡입되도록 하는 형상의 날개를 포함할 수 있다.

상기 흡입모터는 상기 임펠러에서 배출되는 공기를 가이드하는 디퓨저를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 흡입모터를 가진 진공청소기의 제조방법이 제공된다. 상기 흡입모터는 로터의 회전축 일단부에 임펠러를 결합하고 타단부에 구름베어링를 결합하고, 하우징에 스테이터와 포일베어링을 결합하고, 팬커버를 상기 하우징의 하부에 결합하고, 상기 로터의 회전축을 상기 팬커버와 상기 하우징의 중앙을 통과하도록 삽입하고, 상기 구름베어링을 상기 하우징에 접합하고, 상기 팬커버의 하단에 디퓨저를 결합하는 단계로 조립된다.

본 발명에 의한 진공청소기용 흡입모터는 진공에 가까운 환경 내에 모터 회전축을 지지하는 포일베어링이 배치됨으로써 포일베어링 측의 빈 공간을 통해 외부공기가 유입되는 것을 방지할 수 있어 흡입효율이 향상될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 진공청소기용 흡입모터는 포일베어링이 로터의 회전축에 고정된 임펠러에 최대한 근접하게 배치됨으로써 질량 불균형에 의한 마찰 및 진동 전달을 낮추고, 그 결과 포일베어링의 수명이 향상될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 진공청소기용 흡입모터는 공기가 모터유닛 측을 거쳐 임펠러로 유입되기 때문에, 임펠러에 의해 압축되기 전의 공기로 모터유닛이 냉각되어 냉각효율이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공청소기를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 흡입모터를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 흡입모터를 분해하여 위에서 본 도면이다.
도 4는 도 2의 흡입모터를 분해하여 아래에서 본 도면이다.
도 5는 도 3의 제2하우징을 나타내는 도면이다.
도 6은 서로 결합된 로터와 임펠러를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 2의 흡입모터의 A-A선을 따라 절취한 단면도이다.
도 8은 포일베어링을 나타내는 단면도이다,
도 9는 회전축의 정지상태와 회전상태의 포일베어링의 동작을 나타내는 도면이다.
도 10은 종래기술과 본원 발명의 흡입모터의 공기온도 분포를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 흡입모터의 조립과정을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.

본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.

본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에서 '상부', '하부', '좌측', '우측', '내측', '외측', '내면', '외면', '전방', '후방' 등의 용어는 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이에 의해 각 구성요소의 형상이나 위치가 제한되는 것은 아니다.

본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.

이하에서 설명되는 실시 예들은 개시의 이해를 돕기 위하여 스틱 타입 진공청소기에 적용되는 것으로 설명하지만 이는 예시적인 것으로, 여기서 설명되는 실시 예와 다르게 핸디 타입, 핸디-스틱 타입, 캐니스터 타입 진공청소기, 업라이트 타입 진공청소기, 로봇청소기, 산업용 청소기 등 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공청소기(1)의 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 진공청소기(1)는 청소기본체(2), 청소면의 먼지나 이물질을 흡입하는 흡입유닛(3), 및 흡입유닛(3)으로부터 흡입된 먼지나 이물질을 청소기본체(2)로 전달하는 연결관(4)을 포함할 수 있다.

청소기본체(2)는 흡입력을 생성하는 흡입모터(21)를 포함할 수 있다. 흡입모터(21)는 먼지나 이물질을 흡입하기 위해 흡입력을 발생시킨다. 흡입모터(21)에 대한 상세한 구조는 후술한다.

청소기본체(2)는 흡입모터(21)에 전력을 공급하는 배터리(23)를 포함할 수 있다.

배터리(23)는 충전 가능한 2차 전지로 구현될 수 있다.

배터리(23)는 흡입모터(21)에 전력을 공급한다. 배터리(23)는 충전단자를 포함할 수 있다.

청소기본체(2)는 진공청소기(1)의 온 또는 오프 동작을 조작하는 조작부 등을 더 포함할 수 있다.

청소기본체(2)는 흡입된 먼지나 이물질을 여과하는 필터어셈블리를 더 포함할 수 있다.

필터어셈블리는 흡입력에 의해 흡입유닛(3)과 연결관(4)을 통해 청소면으로부터 흡입되는 공기 중에 먼지나 이물질을 걸러 내도록 흡입모터(21)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.

필터어셈블리는 걸러진 먼지나 이물질을 담는 집진통, 집진통 내에 간격을 두고 마련된 필터, 예를 들면 싸이클론 등을 더 포함할 수 있다.

집진통은 흡입유닛(3)과 연결관(4)을 통해 공기를 흡입할 수 있다. 이와 같이 흡입된 공기는 집진통 내의 필터를 통해 먼지나 이물질이 걸러진 후 흡입모터(21)로 전달되어 외부로 배출될 수 있다.

흡입유닛(3)은 청소면의 먼지나 이물질을 청소기본체(2)의 흡입력으로 흡입하여 청소를 수행할 수 있다.

연결관(4)은 청소기본체(2)와 흡입유닛(3) 사이의 공기 통로를 형성하도록 내부에 중공을 가진 복수의 파이프를 포함할 수 있다. 연결관(4)은 복수의 파이프를 신축 가능하게 결합하여 형성할 수 있다.

도 2는 도 1의 흡입모터(21)를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 흡입모터(21)를 분해하여 위에서 본 도면이고, 도 4는 도 2의 흡입모터(21)를 분해하여 아래에서 본 도면이고, 도 5는 도 3의 제2하우징(212)을 나타내는 도면이고, 도 6은 서로 결합된 로터(214)와 임펠러(223)를 나타내는 단면도이고, 도 7은 도 2의 흡입모터(21)를 A-A선을 따라 절취한 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 흡입모터(21)는 서로 결합된 모터유닛(210)과 팬유닛(220)을 포함할 수 있다.

모터유닛(210)은 제1하우징(211), 제1하우징에 결합되는 제2하우징(212), 제1하우징(211)과 제2하우징(212) 사이에 고정 지지되는 스테이터(213), 스테이터(213)에 대해 회전되고 회전축(2141)을 가진 로터(214), 및 제1하우징(211) 상에 배치되는 구동회로기판(215)를 포함할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 제1하우징(211)은 예를 들면 폴리머 소재의 베이스프레임(211a)과 베이스프레임(211a)에 인서트 사출되는 금속소재의 보강프레임(211b)을 포함할 수 있다.

베이스프레임(211a)은 중공(2111)이 형성된 원형의 제1플랜지(2112), 및 제1플랜지(2112)의 외연에서 하측으로 연장하는 예컨대 3개의 제1지지부(2113)를 포함할 수 있다.

보강프레임(211b)은 중공(2114)이 형성된 원형의 제2플랜지(2115), 및 제2플랜지(2115)의 외연에서 하측으로 연장하여 후술하는 스테이터(213)의 철심(2133)을 지지하는 예컨대 3개의 제2지지부(2116)를 포함할 수 있다.

제2플랜지(2115)의 중공(2114) 내에는 로터(214)의 회전축(2141) 일단에 마련된 구름베어링(216)이 결합될 수 있다.

제1하우징(211)은 볼트(2114)를 통해 3개의 지지부(2113)가 제2하우징(212)에 체결될 수 있다.

도 3 내지 5를 참조하면, 제2하우징(212)은 중공(2121)을 가진 예를 들면 3각형의 제1프레임(2122), 제1프레임(2122)의 각 꼭지점에서 하방으로 연장하는 3개의 브리지(2123), 및 3개의 브리지(2123)의 하단에 연결되는 원통형의 제2프레임(2124)를 포함할 수 있다.

제2프레임(2124)은 내부에 로터(214)의 회전축(2141) 일단을 지지할 수 있는 포일베어링(217)이 장착될 수 있다. 포일베어링(217)에 대한 상세한 구조는 후술한다.

제2하우징(212)은 3개의 브리지(2123)에 제1하우징(211)을 체결하기 위한 3개의 체결공(2125) 및 하부에 팬커버(221)를 결합하기 위한 3개의 결합공(2126)을 포함할 수 있다.

스테이터(213)는 제1하우징(211)과 제2하우징(212) 사이에 안착되어 지지될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 스테이터(213)는 인슐레이션에 의해 적어도 일부의 표면이 덮인 스테이터 코어(2132)에 감겨진 예를 들면 3개의 권선코일(3상코일)(2131), 스테이터 코어(2132)를 지지하는 철심(2133) 및 3개의 권선코일(2131) 각각에 전원 연결을 위한 3개의 버스바(2134)를 포함할 수 있다.

도 3, 도 4 및 도 6을 참조하면, 로터(214)는 회전축(2141), 회전축(2141)에 결합된 원기둥 형상의 코어(2142) 및 회전축(2141)의 하부에 반경이 확장된 원기둥 형상의 확장지지부(2143)를 포함할 수 있다.

회전축(2141)의 일단에는 회전축(2141)이 회전할 수 있도록 구름베어링(216)이 배치되어 있다.

회전축(2141)의 타단에는 임펠러(223)가 고정 결합될 수 있다.

코어(2142)는 영구자석으로, 스테이터(213)의 권선코일(2131)에 흐르는 전류에 의해 형성된 전자기장에 작용하여 회전될 수 있다.

확장지지부(2143)는 제2하우징(도 5의 212)의 제2프레임(2124) 내에 마련된 포일베어링(217) 내에 삽입될 수 있다.

구동회로기판(215)은 모터유닛(210)을 구동하기 위한 부품들이 마련되어 있다. 구동회로기판(215)은 제1하우징(211)의 플랜지(2112) 상에 위치될 수 있다. 구동회로기판(215)은 스테이터(213)의 버스바(2134) 단부가 삽입되는 개공(2151)을 포함할 수 있다. 구동회로기판(215)은 흡입모터(21)의 조립 시 개공(2151)에 버스바(2134)의 단부가 삽입 및 납땜 접합되어 지지될 수 있다.

구름베어링(216)은 로터(214)의 회전축(2141) 일단에 결합될 수 있다. 로터(214)의 회전축(2141) 일단은 구름베어링(216)에 접촉된 상태로 회전될 수 있다. 구름베어링(216)은 환상의 볼하우징(2161)과, 볼하우징(2161) 내에 삽입된 다수의 볼(2162)을 포함할 수 있다. 구름베어링(2161)의 외주면은 도 3에 나타낸 제1하우징(211)의 보강프레임(211b)의 중공(2114) 내면에 접착제로 접합될 수 있다.

도 3, 도 4, 및 도 7을 참조하면, 팬유닛(220)은 공기의 유로를 형성하도록 임펠러(223)를 둘러싸는 팬커버(221), 팬커버(221)에 결합되는 디퓨저(222), 및 로터(214)의 회전축(2141)에 결합되어 로터(214)와 함께 회전하는 임펠러(223)를 포함할 수 있다.

팬커버(221)는 내부에 배치되는 임펠러(223)에 의해 흡입되는 공기의 유로를 형성할 수 있다.

팬커버(221)는 공기가 임펠러(223)로 유입되는 제1개구(2211)와 임펠러(223)로부터 공기가 배출되는 제2개구(2212)를 포함할 수 있다.

팬커버(221)는 깔때기 형상의 제1유로커버(2213)와 나팔 형상의 제2유로커버(2214)를 포함할 수 있다. 제1유로커버(2213)와 제2유로커버(2214)가 연결되는 부분은 잘록하게 되어 있다.

제1유로커버(2213)에는 제2하우징(212)과의 결합을 위한 예컨대 3개의 결합봉(2215)이 마련되어 있다. 결합봉(2215)은 제2하우징(212)의 결합공(2126)에 삽입되어 접합될 수 있다.

변형 실시예로서, 팬커버(221)는 제2하우징(212)과 일체로 형성될 수도 있다.

디퓨져(222)는 팬커버(221)의 하부에 결합될 수 있다.

디퓨져(222)는 팬커버(221) 내의 임펠러(223)에서 나오는 공기를 안내하여 외부로 확산 및 배출할 수 있다.

임펠러(223)는 로터(214)의 회전축(2141)에 결합되어 함께 회전될 수 있다.

임펠러(223)는 팬커버(221)의 제2유로커버(2214) 내면으로부터 소정의 간격을 두고 나팔 형상으로 연장하는 날개지지부(2231), 날개지지부(2231)의 외면에 나선형으로 연장하는 적어도 하나의 날개(2232) 및 제2하우징(212)의 제2프레임(2124)을 수용하는 프레임수용부(2233)를 포함할 수 있다.

날개지지부(2231)의 외면과 제2유로커버(2214) 내면 사이의 간격은 임펠러(223)에 의해 압축된 공기가 흐르는 통로이다.

적어도 하나의 날개(2232)는 회전축(2141)의 일 방향 회전과 더불어 팬커버(221)의 제1개구(2211)로부터 공기를 흡입하여 압축한 후에 제2개구(2212)로 배출할 수 있는 형상을 가질 수 있다.

도 7을 참조하면, 프레임수용부(2233)는 임펠러(223)의 하부를 향해 함몰될 수 있다. 제2하우징(212)의 제2프레임(2124)에 장착된 포일베어링(217)은 적어도 일부가 임펠러(223) 내부, 프레임수용부(2233)에 위치될 수 있다. 결과적으로, 포일베어링(217)이 회전축(2141)의 확장지지부(2143)와 임펠러(223)의 결합 지점에 가깝게 배치됨으로써 임펠러(223)의 질량 불균형에 의한 진동이나 소음을 줄일 수 있다.

도 8은 포일베어링(217)을 나타내는 단면도이다,

앞서 설명된 바와 같이, 포일베어링(217)은 제2하우징(212)의 제2프레임(2124) 내에 결합될 수 있다. 도 8을 참조하면, 포일베어링(217)의 내부에는 로터(214)의 확장지지부(2143)가 배치될 수 있다.

포일베어링(217)은 원통형의 카트리지(2171), 카트리지(2171) 내면에 장착된 범핑시트(2172) 및 범핑시트(2172)에 접촉된 포일시트(2173)를 포함할 수 있다.

카트리지(2171)는 제2하우징(212)의 제2프레임(2124)의 내면에 인서트 사출로 결합될 수 있다.

변형 실시예로서, 카트리지(2171)는 생략되고 제2프레임(2124) 또는 원통형의 포일시트로 대체될 수 있다.

범핑시트(2172)는 원주를 따라 주름진 형상으로 회전축(2141)의 회전 시에 전달되는 충격을 완화시켜 진동이나 소음을 줄일 수 있다.

도 5, 도 6 및 8을 참조하면, 로터(214)가 제2하우징(212)의 제2프레임(2124) 내에 마련된 포일베어링(217)의 내부를 통과하기 위해서, 포일베어링(217)의 내경(도 8의 d_F)은 적어도 로터(214)의 코어(2142) 외경(도 6의 d_R) 및 구름베어링(216)의 외경(도 6의 d_B)보다 크거나 같아야 한다.

도 9는 회전축(2141)의 정지상태와 회전상태의 포일베어링(217) 동작을 나타내는 도면이다.

도 9를 참조하면, 로터(214)의 회전축(2141)이 정지된 상태에서는 확장지지부(2143)의 외면의 일부가 포일베어링(217)의 내면에 접촉될 수 있다.

로터(214)의 회전축(2141)이 회전하기 시작하면, 확장지지부(2143)의 외주면은 포일베어링(217)의 포일시트(2173)위를 미끄러지며 회전한다. 회전 속도가 증가하면, 접촉면 주위의 공기압이 높아지면서, 회전축(2141)을 밀어 올리는 힘이 작용하여 회전축(2141)이 부상하고, 그 결과 확장지지부(2143)는 포일시트(2173)와 접촉 없이 회전할 수 있다. 따라서 확장지지부(2143)와 포일시트(2173) 사이에는 마찰이 없어져 마찰 손실이 감소될 수 있다.

또한, 로터(214)는 임펠러(223)가 결합됨으로써 질량 중심과 회전축(2141)이 불일치함에 따른 질량 불균형으로 진동 및 소음이 발생할 수 있다. 만일, 구름베어링(216)을 사용할 경우, 진동 및 소음은 구름베어링(216)을 통해 모터유닛(210)의 다른 부품과 진공청소기(1)의 부품에까지 전달되어 사용자가 불편함을 느낄 수 있다. 따라서, 포일 베어링(217)을 사용할 경우, 접촉이 없기 때문에 진동 및 소음을 줄일 수 있다.

상술한 바와 같이, 임펠러(223)는 질량 불균형이 크기 때문에 임펠러(223)에 가까운 쪽에 포일베어링(217)을 사용하고, 반대쪽에 구름베어링(216)을 사용하는 것이 진동 및 소음 저감에 효과적이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 흡입모터(21)의 동작을 설명한다.

도 7을 참조하면, 로터(214)의 회전에 의해 임펠러(223)가 회전하면, 공기는 팬커버(221)의 상부, 즉 모터유닛(210) 측으로부터 유입되고, 유입된 공기는 임펠러(223)에 의해 압축되어 디퓨저(222)를 통해 외부로 확산 및 배출될 수 있다. 이때, 포일베어링(217)은 팬커버(221)에 형성된 공기 유로의 상류, 즉 임펠러(223)와 스테이터(213) 사이에 위치될 수 있다. 여기서, 상류는 팬커버(221) 내의 유로에서 점선 B1으로 나타낸 임펠러(223)의 상측으로 정의되고, 하류는 점선 B2로 나타낸 임펠러(223)의 하측의 유로로 정의될 수 있다.

팬커버(221) 내의 기압 환경을 살펴보면, 기준선(B2)의 상측, 임펠러(223)가 점유하는 공간 및 임펠러(223)의 상측(상류) 공간은 대기압 보다 낮은 진공에 가까운 저압 상태이고, 기준선(B2)의 하측(하류), 디퓨저(222)가 점유하는 공간은 확산에 의해 대기압에 가까운 상태로 될 수 있다.

따라서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 포일베어링(217)은 대기압의 공간과는 분리된 진공 공간에 완전히 포함되어 있어 내부 기압차가 거의 없기 때문에, 포일베어링(217) 사이의 공간을 통해 대기압 수준의 공기가 새어 들어올 수 없고, 진공이 쉽게 유지됨으로써 흡입 효율이 높아질 수 있다.

또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 모터유닛(210)은 로터(214)를 중심으로 순서대로 구동회로기판(215), 스테이터(213), 임펠러(223), 및 디퓨저(222)가 조립되어 형성될 수 있다. 이때, 임펠러(223)의 회전에 따라 형성되는 공기 유로는 구동회로기판(215), 스테이터(213)에서 임펠러(223)를 향하는 방향으로 형성될 수 있다. 따라서, 열이 발생하는 구동회로기판(215)과 스테이터(213) 등은 임펠러(223)에 의해 압축되기 전의 공기가 흐르는 유로의 상류에 배치될 수 있기 때문에, 모터유닛(210)의 냉각효율이 향상될 수 있다.

도 10은 종래기술과 본원 발명의 흡입모터의 공기온도 분포를 비교하여 나타낸 도면이다.

종래기술은 임펠러에 의해 압축된 공기로 모터유닛을 냉각시키고, 본 발명은 임펠러에 의해 압축되기 이전의 공기로 모터유닛을 냉각시킨 것이다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 종래기술은 모터유닛의 온도가 90도까지 분포되고, 본 발명은 모터유닛의 온도가 65도로 냉각 효율이 우수함을 알 수 있다. 종래기술은 임펠러에 의해 압축된 공기는 압축 과정에서 열에너지가 추가되는 반면에, 본 발명은 임펠러로 유입되기 전의 공기가 모터유닛을 냉각시킴으로써 냉각효율을 높일 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 흡입모터(21)의 조립과정을 나타내는 순서도이다.

도 3, 4 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 흡입모터(21)의 조립과정을 설명한다.

단계 S11에서, 로터(214)의 회전축(2141) 일단부에 구름베어링(216)을 결합하고, 타단부에 임펠러(223)를 결합할 수 있다.

단계 S12에서, 제2하우징(212)의 제2프레임(2124) 내에 포일베어링(217)을 인서트 사출 또는 접합 한 후, 제1하우징(211)과 제2하우징(212) 사이에 스테이터(213)를 안착시킨 후, 제1하우징(211)과 제2하우징(212)를 결합할 수 있다.

단계 S13에서, 팬커버(221)의 결합봉(2215)을 제2하우징(212)의 결합공(2126)에 삽입한 후 접합할 수 있다.

단계 S14에서, 로터(214)의 회전축(2141)을 팬커버(221)의 하부에서 제1 및 제2하우징(211,212)의 중앙을 통과하도록 삽입할 수 있다. 이때, 회전축(2141)의 확장지지부(2143)는 포일베어링(217) 내에 위치하고 구름베어링(216)은 제1하우징(211)의 보강프레임(211a)의 중공(2114) 내에 위치될 수 있다.

단계 S15에서, 구름베어링(213)의 외주면을 제1하우징(211)의 보강프레임(211a)의 중공(2114) 내면에 접착시킬 수 있다.

단계 S16에서, 팬커버(221)의 하단에 디퓨저(222)를 결합할 수 있다.

단계 S17에서, 스테이터(213)의 버스바(2134) 단부를 구동회로기판(215)의 개공(2151)에 삽입한 후 납땜 접합할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 흡입모터(21)의 조립방법은 로터(214)의 일단에 임펠러(223)를 사전 결합함으로써, 임펠러(223)가 결합된 로터(214)로 질량 균형 검사를 수행할 수 있고 균형 보정을 수행할 수 있다. 결과적으로, 본 발명은 임펠러(223)의 질량 중심과 회전축을 일치시킨 보정한 후에 조립함으로써, 소음과 진동을 줄일 수 있다.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

1: 진공청소기
2: 청소기본체
21: 흡입모터
211: 제1하우징
212: 제2하우징
213: 스테이터
214: 로터
215: 구동회로기판
216: 구름베어링
217: 포일베어링
3: 흡입유닛
4: 연결관

Claims

흡입모터를 포함하는 진공청소기에 있어서,
상기 흡입모터는,
하우징;
상기 하우징에 고정 지지되는 스테이터;
상기 스테이터에 대해 회전되고 회전축을 가진 로터;
상기 회전축의 일 측을 상기 하우징에 지지하는 구름베어링;
상기 회전축의 타 측을 상기 하우징에 지지하는 포일베어링;
상기 회전축의 타 측에 결합되어 상기 로터와 함께 회전하는 날개를 포함하는 임펠러; 및
공기의 유로를 형성하도록 상기 임펠러를 둘러싸는 팬커버를 포함하며,
상기 포일베어링은 상기 임펠러와 상기 스테이터 사이의 상기 유로의 상류에 위치되는 진공청소기.
제 1항에 있어서,
상기 포일베어링은 원통형의 카트리지, 상기 카트리지 내에 접촉하고 원주를 따라 주름진 원통형 범핑시트 및 상기 범핑시트에 접촉되는 원통형의 포일시트를 포함하는 진공청소기.
제 2항에 있어서,
상기 회전축은 정지 시에 상기 포일시트에 부분 접촉하고, 회전 시에 상기 포일시트에 접촉하지 않는 진공청소기.
제 2항에 있어서,
상기 로터는 상기 회전축을 둘러싸는 원통형의 코어를 포함하며,
상기 포일베어링의 내경은 상기 로터 코어의 외경 및 상기 구름베어링의 외경보다 크거나 같은 진공청소기.
제 1항에 있어서,
상기 하우징은,
제1하우징; 및
상기 제1하우징과 결합되고, 상기 포일베어링을 지지하는 제2하우징을 포함하는 진공청소기.
제 5항에 있어서,
상기 제2하우징은 상기 스테이터를 지지하는 다각형의 제1프레임과, 상기 제1프레임에 결합되고 상기 포일베어링을 수용하는 원통형의 제2프레임을 포함하는 진공청소기.
제 6항에 있어서,
상기 제2프레임은 임펠러와 상기 스테이터 사이의 상기 유로의 상류에 위치되는 진공청소기.
제 7항에 있어서,
상기 임펠러는 상기 제2프레임의 적어도 일부를 수용하는 프레임수용부를 포함하는 진공청소기.
제 1항에 있어서,
상기 팬커버는 상기 하우징을 향하는 제1개구와 상기 제1개구의 반대측에 형성된 제2개구를 포함하며,
상기 임펠러는 상기 제1개구에서 상기 제2개구 측으로 공기가 흡입되도록 하는 형상의 날개를 포함하는 진공청소기.
제 1항에 있어서,
상기 흡입모터는 상기 임펠러에서 배출되는 공기를 가이드하는 디퓨저를 더 포함하는 진공청소기.
흡입모터를 가진 진공청소기의 제조방법에 있어서,
상기 흡입모터는,
로터의 회전축 일단부에 임펠러를 결합하고 타단부에 구름베어링을 결합하고,
하우징에 스테이터와 포일베어링을 결합하고,
팬커버를 상기 하우징의 하부에 결합하고,
상기 로터의 회전축을 상기 팬커버와 상기 하우징의 중앙을 통과하도록 삽입하고,
상기 구름베어링을 상기 하우징에 접합하고,
상기 팬커버의 하단에 디퓨저를 결합하는 단계로 조립되는 진공청소기의 제조방법.