WO2022211255A1 - 모터 및 이를 포함하는 청소기 - Google Patents

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WO2022211255A1
WO2022211255A1 PCT/KR2022/001811 KR2022001811W WO2022211255A1 WO 2022211255 A1 WO2022211255 A1 WO 2022211255A1 KR 2022001811 W KR2022001811 W KR 2022001811W WO 2022211255 A1 WO2022211255 A1 WO 2022211255A1
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WO
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impeller
rotor
housing
motor
bearing
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황웅
강윤모
한지훈
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삼성전자주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a motor and a cleaner including the same, and more particularly, to a cleaner including a motor with improved productivity by removing a weight balancer.
  • a motor is a machine that obtains rotational force from electrical energy, and includes a stator and a rotor.
  • the rotor is configured to interact electromagnetically with the stator and is rotated by a force acting between the magnetic field and the current flowing through the coil.
  • the motor may include a stator, a rotor provided to rotate, a housing accommodating the stator and the rotor, and a bearing in which the stator and the rotor are coupled at an accurate position to stably rotate the rotor.
  • the motor can be used in various vacuum cleaners.
  • the motor may be disposed in the body of the cleaner to generate power.
  • the motor used in the vacuum cleaner has a large vibration due to high-speed rotation, and this vibration causes the vacuum cleaner noise.
  • the motor for the cleaner may include an impeller for generating a flow of air.
  • a weight balancer is added to the rotor assembly to correct the unbalance of the rotor assembly, or a balancing process of removing a part of the weight balancer after adding the weight balancer is performed.
  • productivity is improved by removing the weight balancer, and a lightweight motor and a cleaner including the same are provided.
  • a motor capable of correcting unbalance of a rotor assembly through an impeller and a cleaner including the same.
  • the motor includes a stator, a rotating shaft disposed inside the stator, and electromagnetically interacting with the stator to generate a flow of air and a rotor rotating about the rotating shaft. and an impeller coupled to the rotating shaft, wherein the impeller may include a protrusion or a groove formed in the impeller to correct imbalance of the impeller.
  • the impeller may include a shaft coupling part to which the rotating shaft is coupled, a hub extending from an outer surface of the shaft coupling part so that the shaft coupling part is disposed at the center, and a plurality of blades protruding from one surface of the hub. .
  • the protrusion or the groove may be formed on the other surface opposite to one surface of the hub.
  • the protrusion or the groove may be formed at a position adjacent to a rim of the hub.
  • the protrusion may include a plurality of protrusions to correct imbalance of the impeller.
  • the plurality of protrusions may be disposed to be spaced apart along an outer edge of the hub.
  • the grooves may include a plurality of grooves to correct imbalance of the impeller.
  • the plurality of grooves may be spaced apart from each other along an outer edge of the hub.
  • the impeller may further include a plurality of depressions to correct imbalance of the impeller.
  • the plurality of depressions may be disposed to be spaced apart from each other in an axial direction of the rotation shaft.
  • Each of the plurality of depressions may be formed by cutting at least a portion of the impeller.
  • the protrusion or the groove may be injected together with the impeller when the impeller is injected.
  • the outer diameter radius of the rotor may be less than 5 mm to reduce the centrifugal force of the rotor.
  • the motor further includes a housing provided to accommodate the stator and the rotor, and a bearing coupled to the housing and supporting the rotation shaft so that the stator and the rotor rotate while maintaining a predetermined gap. can do.
  • the housing may include a first housing covering one side of the stator and the rotor, and a second housing covering the other side of the stator and the rotor.
  • the bearing may include a first bearing coupled to the first housing and a second bearing coupled to the second housing.
  • a rotor assembly in which the impeller, the rotor, and the first bearing and the second bearing are coupled to the rotation shaft may be coupled to the housing through the first housing or the second housing.
  • the first housing or the second housing may include an opening larger than an outer diameter of the first bearing or the second bearing so that the rotor assembly passes therethrough.
  • a cleaner includes a main body, a suction head provided to suck foreign substances on a surface to be cleaned of the main body, and a motor disposed inside the main body to generate a suction force, the motor comprising: a stator; A rotor disposed inside the stator and provided to rotate by electromagnetic interaction with the stator, a rotating shaft provided to rotate inside the stator together with the rotor, and the rotating shaft coupled to and rotating the air and an impeller for generating a flow, wherein the impeller may include a plurality of protrusions or a plurality of grooves formed in the impeller to correct imbalance of the impeller.
  • the impeller includes a shaft coupling part to which the rotating shaft is coupled, a hub extending from an outer surface of the shaft coupling part so that the shaft coupling part is disposed at the center, and a plurality of blades protruding from one surface of the hub,
  • the plurality of protrusions or the plurality of grooves may be formed on the other surface opposite to one surface of the hub.
  • the plurality of protrusions or the plurality of grooves may be disposed to be spaced apart from each other along an outer edge of the hub so as to be adjacent to a rim of the hub.
  • the impeller may further include a plurality of depressions to correct imbalance of the impeller.
  • the plurality of depressions may be disposed to be spaced apart from each other in an axial direction of the rotation shaft.
  • the plurality of protrusions or the plurality of grooves may be injected together with the impeller when the impeller is injected.
  • Each of the plurality of depressions may be formed by cutting at least a portion of the impeller.
  • productivity is improved by removing the weight balancer, and it is possible to provide a lightweight motor and a cleaner including the same.
  • FIG. 1 is a view showing a cleaner including a motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a partial configuration of a motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view in which an impeller and a cover are assembled to a part of the motor shown in FIG. 4 .
  • FIG. 6 is a view separately illustrating an impeller in a motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing the impeller shown in FIG. 6 from another angle.
  • FIG. 8 is a view separately illustrating an impeller in a motor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a state before the rotor assembly is coupled to the housing in the motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view illustrating a state after a rotor assembly is coupled to a housing in a motor according to an embodiment of the present invention.
  • first may be referred to as a second component
  • second component may also be referred to as a first component.
  • the term "and/or” includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
  • FIG. 1 is a view showing a cleaner including a motor according to an embodiment of the present invention.
  • a cleaner 1 may include a motor 100 .
  • the type of the cleaner 1 is not limited.
  • the motor 100 may be used in a stick-type cleaner or an upright cleaner.
  • the motor 100 may be applied to various home appliances in addition to the vacuum cleaner.
  • the stick-type cleaner 1 including the motor 100 will be mainly described.
  • the cleaner 1 may include a cleaning main body 10 and a suction head 30 .
  • the cleaner 1 may include a pipe 20 connecting the cleaning main body 10 and the suction head 30 and a handle 40 connected to the cleaning main body 10 .
  • the handle 40 is a portion coupled to the cleaner main body 10 , and may be provided so that the user can operate the cleaner 1 by holding it.
  • the handle 40 may be provided with a manipulation unit (not shown) so that a user can operate the cleaner 1 .
  • the suction head 30 may be provided at the lower portion of the cleaning main body 10 and disposed so as to be in contact with the surface to be cleaned.
  • the suction head 30 may contact the surface to be cleaned and may be provided to introduce dust or dirt on the surface to be cleaned into the inside of the cleaning main body 10 with a suction force generated from the motor 100 .
  • the cleaning main body 10 may include a dust collecting device 11 and a driving device 12 provided therein.
  • the dust collector 11 may be provided to collect dust or dirt on the surface to be cleaned sucked from the suction head 30 .
  • the driving device 12 may include a motor 100 provided to drive the cleaner 1 .
  • the motor 100 may generate power to generate a suction force inside the cleaning main body 10 .
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a motor according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is an exploded perspective view of a motor according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a cross-sectional view of a partial configuration of a motor according to an embodiment of the present invention.
  • the motor 100 may include a stator 160 , a rotor assembly 200 , and housings 120 and 140 accommodating the stator 160 and the rotor assembly 200 .
  • the rotor assembly 200 includes a rotor 220, a rotating shaft 210 coupled to the rotor 220 to rotate together with the rotor 220, and an impeller coupled to the rotating shaft 210 to generate a flow of air ( 250 and bearings 230 and 240 for rotatably supporting the rotation shaft 210 to the housings 120 and 140 .
  • the motor 100 may include a cover 110 that covers the impeller 250 and guides air sucked by the impeller 250 , and a control unit 170 that controls the motor.
  • the stator 160 may include a stator core 161 , a stator coil 162 , an insulator 163 , and a rotor accommodating part 164 .
  • the stator 160 may be configured to generate magnetic flux when a current is applied to the stator coil 162 .
  • a rotor accommodating part 164 for accommodating the rotor 220 may be provided at a central portion of the stator core 161 .
  • the rotor 220 may be disposed in the rotor receiving part 164 .
  • the rotor 220 may electromagnetically interact with the stator 160 .
  • the stator coil 162 may be wound around the stator core 161 while the insulator 163 is coupled to the stator core 161 .
  • the insulator 163 may be made of a material having electrical insulation properties.
  • the insulator 163 surrounds the stator core 161 to insulate the stator core 161 from the stator coil 162 .
  • the stator 160 may further include an insertion part 165 provided at the lower end of the insulator 163 .
  • the insertion unit 165 may be provided to be inserted into the control unit 170 .
  • the rotor assembly 200 may include a rotor 220 provided to rotate inside the stator 160 .
  • the rotor 220 may be provided with a permanent magnet having magnetism, or may include a coil having electromagnetic properties. Accordingly, electromagnetic interaction with the stator 160 may be provided to be rotatable. In one embodiment of the present invention, it is assumed that the rotor 220 is provided as a permanent magnet.
  • the rotor assembly 200 may include a rotation shaft 210 .
  • the rotating shaft 210 may be provided to rotate together with the rotor 220 when the rotor 220 electromagnetically interacts with the stator 160 .
  • the rotor assembly 200 may include an impeller 250 coupled to the rotation shaft 210 to generate a flow of air.
  • the impeller 250 may include a shaft coupling part 251 to which the rotation shaft 210 is coupled. When the rotation shaft 210 is coupled to the shaft coupling part 251 , the impeller 250 may rotate together with the rotation shaft 210 .
  • the impeller 250 may include a hub 252 and a plurality of blades 253 protruding from the hub 252 to form an air flow.
  • the hub 252 may be provided to have a smaller cross-sectional area along the axial direction of the rotation shaft 210 .
  • the hub 252 may be provided to discharge the air introduced in the axial direction in the radial direction of the rotation shaft 210 .
  • the hub 252 may be provided such that, when the rotating shaft 210 is disposed to extend in the vertical direction, the cross-sectional area thereof becomes smaller as it goes upward.
  • the hub 252 may be formed to extend from the outer surface of the shaft coupling part 251 so that the shaft coupling part 251 is disposed in the center.
  • the impeller 250 may include a plurality of wings 253 protruding from one surface of the hub 252 .
  • the plurality of blades 253 may be provided to form an airflow by rotating with the hub 252 .
  • the plurality of wings 253 may be provided on the outer surface of the hub 252 .
  • the plurality of wings 253 and the hub 252 may be provided integrally.
  • the air introduced from the upper side of the hub 252 may be discharged to the outside in the radial direction of the rotation shaft 210 to flow the air.
  • a first bearing 230 to be described later may be disposed inside the hub 252 covered by the inner surface of the hub 252 .
  • the inner surface of the hub 252 may point to the other surface of the hub 252 .
  • One surface of the hub 252 may indicate an outer surface of the hub 252 on which the plurality of wings 253 are disposed.
  • the motor 100 may include a cover 110 provided to cover the impeller 250 .
  • the cover 110 may include a guide member (not shown) for guiding the air sucked by the impeller 250 .
  • the cover 110 may be provided to be coupled to the upper housing 120 .
  • the cover 110 may include a cover opening 111 provided to allow air to be sucked into the impeller 250 .
  • the housings 120 and 140 may be provided to accommodate the stator 160 and the rotor assembly 200 .
  • the housings 120 and 140 may be formed by injection. Accordingly, the housings 120 and 140 may have relatively light weight compared to the housings made of metal because they use an injection molded product.
  • the housings 120 and 140 may include an upper housing 120 and a lower housing 140 .
  • the upper housing 120 may be the first housing 120
  • the lower housing 140 may be the second housing 140 .
  • the upper housing 120 and the lower housing 140 may be coupled with the rotor 220 and the stator 160 interposed therebetween.
  • the rotor 220 may be coupled to the stator 160 at a distance therebetween.
  • the upper housing 120 may include an upper frame seating portion 121 on which the first bearing 230 is mounted.
  • the upper frame 130 may be coupled to the upper frame seating part 121 .
  • the first forming rib 133 may be coupled to the upper frame seating portion 121
  • the first bearing 230 may be disposed in the first seating hole 131 formed by the first forming rib 133 . can be seated
  • the upper housing 120 may include a first coupling portion 122 extending in the axial direction and coupled to the lower housing 140 .
  • the upper housing 120 may be provided in a substantially cylindrical shape, and an outer peripheral surface 123 provided to be coupled to the cover 110 , and an upper surface 124 provided to cover the upper surfaces of the stator 160 and the rotor 220 . may include
  • the upper housing 120 may include a flow path 126 through which the air discharged from the impeller 250 flows and a vane 125 for guiding the air flowing through the flow path 126 .
  • the vane 125 may be integrally formed with the upper housing 120 .
  • the vane 125 may be formed by injection when the upper housing 120 is injected. Accordingly, there is no need to separately produce the diffuser or assemble the diffuser to the upper housing 120 , thereby improving the productivity of the motor.
  • the first coupling part 122 may extend in the axial direction from the outer circumferential surface 123 of the upper housing 120 .
  • the first coupling portions 122 may be provided to be spaced apart along the circumferential direction of the upper housing 120 , and may be provided in plurality. For example, three first coupling parts 122 may be provided. In addition, the number of the first coupling portion 122 is not limited thereto, and may be provided in various numbers.
  • the first coupling part 132 may be the upper coupling part 132 .
  • the lower housing 140 may include a lower frame seating portion 141 provided to seat the second bearing 240 .
  • the lower frame 150 may be coupled to the lower frame seating part 141 .
  • the second forming rib 153 may be coupled to the lower frame seating portion 141
  • the second bearing 240 may be disposed in the second seating hole 151 formed by the second forming rib 153 . can be seated
  • the lower housing 140 may include a base mounting portion 143 provided to seat the second base 155 of the lower frame 150 .
  • a lower frame mounting part 141 may be provided at the center of the base mounting part 143 .
  • the lower housing 140 may include a second coupling part 142 provided to be coupled to the first coupling part 122 of the upper housing.
  • the second coupling parts 142 may be provided to correspond to the number of the first coupling parts 122 .
  • the first coupling portion 122 and the second coupling portion 142 may be coupled by a variety of known methods.
  • the first coupling part 122 and the second coupling part 142 may be coupled by an interference fit coupling.
  • the second coupling part 142 may be the lower coupling part 142 .
  • the upper housing 120 and the lower housing 140 may be coupled by a fastener 180 .
  • the fastener 180 may include a tapping screw 180 . Accordingly, since the upper housing 120 and the lower housing 140 can be combined without processing a separate tab on the housings 120 and 140 , the productivity of the motor can be increased.
  • the motor 100 may further include frames 130 and 150 .
  • Frames 130 and 150 may be coupled within housings 120 and 140 to increase rigidity of housings 120 and 140 .
  • the frames 130 and 150 may be integrally formed with the housings 120 and 140 .
  • the frames 130 and 150 may be formed of metal.
  • a plurality of frames 130 and 150 may be provided.
  • the plurality of frames 130 and 150 may include an upper frame 130 and a lower frame 150 .
  • the upper frame 140 may be the first frame 140
  • the lower frame 150 may be the second frame 170 .
  • the frames 130 and 150 may be inserted during injection of the housings 120 and 140 .
  • the frames 130 and 150 may be inserted first, and then the housings 120 and 140 may be injected. Therefore, there is no need to go through a separate assembly process after each production, so that the productivity of the motor can be increased.
  • the upper frame 130 may be coupled to the upper housing 120 .
  • the upper frame 130 may be integrally formed with the upper housing 120 .
  • the upper housing 120 may be injected.
  • the upper frame 130 may include a first base 135 , a first seating hole 131 , a first contact rib 132 , a first forming rib 133 , and a first coupling rib 134 .
  • a first seating hole 131 may be formed in the first base 135 .
  • the first bearing 230 may be seated in the first seating hole 131 .
  • the first seating hole 131 may be provided in a shape corresponding to the first bearing 230 .
  • the first seating hole 131 may be formed to correspond to the upper frame seating part 131 .
  • the first contact rib 132 may extend downward from the first base 135 .
  • the first contact rib 132 may extend downward from the outer circumferential surface of the first base 135 .
  • the first contact rib 132 may contact the outer peripheral surface of the stator core 161 to prevent corrosion of the first bearing 230 .
  • the first forming rib 133 may extend downward from the first base 135 to form the first seating hole 131 .
  • the first forming rib 133 may extend downward to form the first seating hole 131 inside the first base 135 .
  • the first coupling rib 134 may protrude outward from one end of the first contact rib 132 .
  • the first coupling rib 134 may be coupled to the upper housing 120 .
  • the first coupling rib 134 may be provided in a shape corresponding to the inner surface of the upper housing 120 . Accordingly, the upper frame 130 and the upper housing 120 may not be separated.
  • the lower frame 150 may be coupled to the lower housing 140 .
  • the lower frame 150 may be integrally formed with the lower housing 140 .
  • the lower housing 140 may be injected.
  • the lower frame 150 may include a second base 155 , a second seating hole 151 , a second contact rib 152 , a second forming rib 153 , and a second coupling rib 154 .
  • a second seating hole 151 may be formed in the second base 155 .
  • the second bearing 240 may be seated in the second seating hole 151 .
  • the second seating hole 151 may be provided in a shape corresponding to the second bearing 240 .
  • the second seating hole 151 may be formed to correspond to the lower frame seating part 141 .
  • the second contact rib 152 may extend upwardly from the second base 155 .
  • the second contact rib 152 may extend upward from the outer circumferential surface of the second base 155 .
  • the second contact rib 152 may contact the outer peripheral surface of the stator core 161 to prevent corrosion of the second bearing 240 .
  • the second forming rib 153 may extend upward from the second base 155 to form the second seating hole 151 .
  • the second forming rib 153 may extend upward to form the second seating hole 151 inside the second base 155 .
  • the second coupling rib 154 may protrude outward from one end of the second contact rib 152 .
  • the second coupling rib 154 may be coupled to the lower housing 140 .
  • the second coupling rib 154 may be provided in a shape corresponding to the inner surface of the lower housing 140 . Accordingly, the lower frame 150 and the lower housing 140 may not be separated.
  • the rotor assembly 200 may include bearings 230 and 240 that rotatably support the rotation shaft 210 and are coupled to the housings 120 and 140 .
  • the bearings 230 and 240 may include a first bearing 230 coupled to an upper side of the rotating shaft 210 and a second bearing 240 coupled to a lower side of the rotating shaft 210 .
  • the first bearing 230 may be disposed between the upper housing 120 and the rotation shaft 210 to support the rotation shaft 210 to rotate while the rotation axis of the rotation shaft 210 is fixed.
  • the second bearing 240 may be disposed between the lower housing 140 and the rotation shaft 210 to support the rotation shaft 210 to rotate while the rotation axis of the rotation shaft 210 is fixed.
  • the motor 100 may further include a control unit 170 provided to control the speed of the motor.
  • the control unit 170 may be disposed under the motor, but is not limited thereto.
  • the control unit 170 may be disposed at various positions according to the type of cleaner.
  • the upper housing 120 may include a first fastener hole 127 .
  • a fastener 180 may be inserted into the first fastener hole 127 .
  • the fastener 180 may be inserted so that the upper housing 120 and the lower housing 140 are coupled.
  • the fastener 180 may be a tapping screw 180 .
  • the tapping screw 180 may couple the upper housing 120 and the lower housing 140 to each other while forming a spiral groove in the first fastener hole 127 .
  • the lower housing 140 may include a second fastener hole 144 .
  • a fastener 180 may be inserted into the second fastener hole 144 .
  • the fastener 180 may be a tapping screw 180 .
  • the tapping screw 180 may form a spiral groove inside the second fastener hole 144 and penetrate the second fastener hole 144 to couple the upper housing 120 and the lower housing 140 .
  • the inner diameter D2 of the stator core 161 may be greater than the outer diameter D1 of the rotor 220 .
  • the inner diameter D2 of the core 161 of the stator may be greater than the outer diameter D1 of the rotor 220 .
  • the inner diameter D2 of the stator core 161 and the outer diameter of the rotor 220 so that the stator core 161 and the rotor 220 electromagnetically interact so that the rotor 220 can rotate inside the stator core 161 .
  • It may include a gap (G) of (D1).
  • the gap G may be 1 mm or less. However, the size of the gap G is not limited thereto.
  • bearings 230 and 240 may be seated in the plurality of seating holes 131 and 151, respectively.
  • the first bearing 230 may be seated in the first seating hole 131
  • the second bearing 240 may be seated in the second seating hole 151 .
  • the bearings 230 and 240 may be disposed between the rotation shaft 210 and the forming ribs 133 and 153 .
  • the first bearing 230 is disposed between the rotating shaft 210 and the first forming rib 133
  • the second bearing 240 is formed between the rotating shaft 210 and the second forming rib 153 . can be placed between them.
  • the inner rings 231 and 241 of the bearings 230 and 240 may be in contact with the rotation shaft 210 , and the outer rings 233 and 243 of the bearings 230 and 240 may be in contact with the forming ribs 133 and 153 of the frame. can do.
  • the inner ring 231 of the first bearing 230 may be in contact with the rotation shaft 210
  • the outer ring 233 of the first bearing 230 may be in contact with the first forming rib 133
  • the inner ring 241 of the second bearing 240 may be in contact with the rotation shaft 210
  • the outer ring 243 of the second bearing 240 may be in contact with the second forming rib 153 .
  • the bearings 230 and 240 may include inner rings 231 and 241 , outer rings 233 and 243 , and balls 242 and 242 , respectively.
  • An adhesive may be applied to couple the bearings 230 and 240 to the frames 130 and 150 .
  • an adhesive member may be disposed between the bearings 230 and 240 and the frames 130 and 150 .
  • the at least one adhesive member may be disposed between the first bearing 230 and the upper frame 130 , and may be disposed between the second bearing 240 and the lower frame 150 .
  • the first bearing 230 may be provided to have a larger cross-sectional area than the second bearing 240 .
  • the impeller 250 may be disposed above the first bearing 230 .
  • the first bearing 230 may have a larger cross-sectional area than the second bearing 240 to support the load of the impeller 250 .
  • the plurality of seating holes 141 and 171 may be formed to have a size corresponding to each of the bearings 230 and 240 . Accordingly, the first seating hole 131 may be formed to be larger than the second seating hole 151 . For example, the first seating hole 131 may have a larger area than the second seating hole 151 .
  • FIG. 5 is a cross-sectional view in which an impeller and a cover are assembled to a part of the motor shown in FIG. 4 .
  • 6 is a view separately illustrating an impeller in a motor according to an embodiment of the present invention.
  • 7 is a view showing the impeller shown in FIG. 6 from another angle.
  • the outer diameter radius (r) of the rotor 220 may be less than 5mm.
  • the centrifugal force of the rotor 220 is proportional to the unbalanced mass of the rotor and the distance between the unbalanced mass and the rotating shaft of the rotor. Therefore, in order to reduce the centrifugal force of the rotor 220, it is necessary to reduce the unbalanced mass or reduce the distance between the unbalanced mass and the rotor rotation shaft.
  • the centrifugal force of the rotor 220 can be reduced by providing the outer diameter radius r of the rotor 220 to be less than 5 mm. Through this, the vibration of the rotor 220 can be reduced, and furthermore, the vibration and noise of the motor 100 and the cleaning body 10 can be reduced.
  • the ratio (r/t) of the outer diameter radius (r) of the rotor 220 and the length (t) in the axial direction of the rotation shaft 210 of the rotor 220 is 0.17 to 0.26 can be As described above, since the outer diameter radius (r) of the rotor 220 is formed to be less than 5 mm, the centrifugal force of the rotor 220 is reduced by defining the ratio of the outer diameter radius (r) and the length (t) in the axial direction. In order to reduce, the rotor 220 electromagnetically interacts with the stator 160 to have sufficient rotational force.
  • the inner diameter D2 of the stator core 161 may be greater than the outer diameter of at least one of the first bearing 230 and the second bearing 240 . That is, the inner diameter D2 of the stator core 161 may be greater than any one of the outer diameter D3 of the first bearing 230 and the outer diameter D4 of the second bearing 240 . Referring to FIG. 5 , the inner diameter D2 of the stator core 161 is greater than the outer diameter D4 of the second bearing 240 . This is so that the rotor assembly 200 passes through the first housing 120 and is coupled to the housings 120 and 140 . This will be described later.
  • the impeller 250 may include a protrusion 254 or a groove 255 to correct the imbalance of the impeller 250 .
  • the unbalance of the impeller 250 may specifically refer to dynamic unbalance.
  • the motor used in the vacuum cleaner has a large vibration due to the high-speed rotation of the rotor, and this vibration causes noise in the vacuum cleaner.
  • the majority of motor vibrations are 1X vibrations, and 1X vibrations are caused by the rotor assembly including the impeller, rotor, bearings and rotating shaft.
  • One way to reduce 1X vibration is to reduce the unbalance of the rotor assembly.
  • a weight balancer is used to reduce the unbalance of the rotor assembly. Specifically, balancing was performed by assembling a weight balancer on the rotating shaft and then cutting a part of the weight balancer.
  • balancing using a weight balancer is a cause of increasing the production time of the motor because the process of assembling the weight balancer and the balancing process of cutting the assembled weight balancer are added.
  • the cost of the motor increases due to the process and the material cost of the weight balancer, and the weight of the motor increases due to the weight of the weight balancer, thereby reducing ease of use.
  • the weight balancer is scattered during high-speed rotation of the rotor.
  • balancing was not performed due to the poor precision of the weight balancer itself.
  • the motor 100 may provide a motor with improved stability during high-speed rotation, reduced material cost, and a simplified assembly process by removing the weight balancer and a cleaner including the same.
  • productivity is improved, and it is possible to provide a lightweight motor and a cleaner including the same.
  • the impeller 250 includes a shaft coupling part 251 into which the rotating shaft 210 is inserted and coupled, and a hub extending from the outer surface of the shaft coupling part 251 and having a substantially disk shape. (252) may be included.
  • the shaft coupling portion 251 may be referred to as a boss portion 251 as another expression.
  • the hub 252 may be provided to have a smaller cross-sectional area along the axial direction of the rotation shaft 210 .
  • the hub 252 may include one surface 252a and the other surface 252b, which is the opposite surface.
  • the hub 252 may include a side surface 252c connecting one surface 252a and the other surface 252b.
  • one surface 252a of the hub 252 may point to the outer surface 252a of the hub 252
  • the other surface 252b of the hub 252 may point to the inner surface of the hub 252
  • Side 252c of hub 252 may point to rim 252c of hub 252 .
  • the impeller 250 may include a plurality of blades 253 protruding from the outer surface 252a of the hub 252 .
  • the plurality of blades 253 may be provided to flow air when the impeller 250 rotates.
  • the impeller 250 may include a protrusion 254 and/or a groove 255 provided to correct the imbalance of the impeller 250 .
  • the protrusion 254 may be provided on the inner surface 252b of the hub 252 .
  • the protrusion 254 may be disposed adjacent to the rim 252c of the hub 252 .
  • the protrusion 254 may include a plurality of protrusions 254a, 254b, 254c, and 254d, and the plurality of protrusions 254a, 254b, 254c, 254d is an inner surface 252b of the hub 252 , the hub 252 . ) may be disposed to be spaced apart along the outer edge of the.
  • FIG. 7 illustrates that the plurality of protrusions 254a, 254b, 254c, and 254d are sequentially arranged, but is not limited thereto. According to the spirit of the present invention, one protrusion 254 may be provided, or five or more may be provided. In some cases, the protrusion 254 may not be provided, but only the groove 255 may be provided.
  • the groove 255 may be provided on the inner surface 252b of the hub 252 .
  • the groove 255 may be disposed adjacent to the rim 252c of the hub 252 .
  • the groove 255 may include a plurality of grooves 255a, 255b, 255c, and 255d, and the plurality of grooves 255a, 255b, 255c, 255d is an inner surface 252b of the hub 252, and the hub 252 ) may be disposed to be spaced apart along the outer edge of the.
  • groove 7 illustrates that the plurality of grooves 255a, 255b, 255c, and 255d are sequentially arranged, but is not limited thereto. According to the spirit of the present invention, one groove 255 may be provided, or five or more grooves may be provided. In some cases, the groove 255 may not be provided, but only the protrusion 254 may be provided.
  • the protrusion 254 or the groove 255 may be formed together with the impeller 250 . More specifically, the protrusion 254 or the groove 255 may be injected together with the impeller 250 when the impeller 250 is injected.
  • the protrusion 254 and the groove 255 may be formed by adjusting the length of the push pin of the injection mold for injecting the impeller 250 . That is, the protrusions 254 and the grooves 255 can be formed by easily adjusting the number and positions of the protrusions 254 only by adjusting the length of the push pins during injection of the impeller 250 .
  • the impeller 250 may be balanced by adjusting the number and position of the protrusions 254 or grooves 255 formed on the .
  • FIG. 8 is a view separately illustrating an impeller in a motor according to another embodiment of the present invention.
  • the impeller 350 may include a plurality of depressions 356 .
  • the impeller 350 may include a shaft coupling portion 351 , a hub 352 , and a plurality of blades 353 , and this configuration is the same as in the above-described embodiment.
  • the hub 352 may include an outer surface 352a, an inner surface (not shown), and a rim 352c.
  • the impeller 350 may include a protrusion or groove provided on the inner surface of the hub 352 .
  • the impeller 350 may include a plurality of recessed portions 356a and 356b disposed to be spaced apart from each other in the axial direction of the rotation shaft 210 .
  • the plurality of depressions 356a and 356b may include a first depression 356a and a second depression 356b.
  • the first recessed part 356a and the second recessed part 356b may be disposed to be spaced apart from each other in the axial direction.
  • the plurality of depressions 356 may be formed by cutting a portion of the impeller 350 .
  • the first recessed portion 356a may be formed by cutting a portion of the shaft coupling portion 351 .
  • the second recessed portion 356b may be formed by cutting a portion of the hub 352 .
  • the second recessed portion 356b may be formed by cutting a portion of an outer edge of the hub 352 .
  • the plurality of depressions 356 may further include a plurality of depressions (not shown) formed by cutting a portion of an outer edge of the hub 352 in addition to the second depression 356b.
  • a portion of the inner surface 252b of the hub 352 may be cut or a portion of the shaft coupling portion 351 positioned below the hub 352 may be cut.
  • the number and positions of the plurality of depressions 356 may be changed as needed during the balancing process of the rotor assembly 200 .
  • the impeller 350 may primarily be balancing using the protrusions and grooves, and may be balancing secondarily using the plurality of depressions 356 . That is, when balancing is not achieved with only the protrusions and grooves, more precise balancing may be performed by cutting a portion of the impeller 350 to form a plurality of recessed portions 356 .
  • FIG. 9 is a view showing a state before the rotor assembly is coupled to the housing in the motor according to an embodiment of the present invention.
  • 10 is a view illustrating a state after a rotor assembly is coupled to a housing in a motor according to an embodiment of the present invention.
  • the rotor assembly 200 may be assembled to the housings 120 and 140 after passing through one side of the housings 120 and 140 . That is, after balancing is completed in the state of the rotor assembly 200 , the rotor assembly 200 may be assembled in the housings 120 and 140 .
  • ribs are formed in the upper frame and the lower frame to prevent the bearing from passing through the housing.
  • a rib extending in a horizontal direction is formed on one side of the first forming rib forming the first seating hole to prevent the first bearing from passing through the upper frame.
  • a rib extending in a horizontal direction was formed on one side of the second forming rib forming the second seating hole to prevent the second bearing from passing through the lower frame.
  • the first bearing, the second bearing, the impeller, and the rotor are coupled to the rotating shaft, and thus cannot be coupled to the housing in a rotor assembly state. Therefore, balancing could not be performed in the state of the rotor assembly, and balancing could be performed after the entire motor was assembled.
  • the rotor assembly 200 may be assembled in the housings 120 and 140 in which the stator 160 is assembled. More specifically, the rotor assembly 200 may be assembled to the housings 120 and 140 after passing through the first seating hole 131 of the first housing 120 from above.
  • the inner diameter D5 of the first seating hole 131 is the outer diameter D4 of the second bearing 240 and the rotor 220 so that a portion of the rotor assembly 200 can pass through the first seating hole 131 . It may be provided larger than the outer diameter (D1) of. Also, the inner diameter D2 of the stator core 161 may be greater than the outer diameter D4 of the second bearing 240 and the outer diameter D1 of the rotor 220 . With this structure, the first bearing 240 and the rotor 220 may pass through the first seating hole 131 and the inside of the stator core 161 .
  • the outer diameter D3 of the first bearing 230 and the inner diameter D5 of the first seating hole 131 may be provided to correspond to the first bearing 230 to be assembled to the first housing 120 .
  • the inner diameter D5 of the first seating hole 131 may be equal to or smaller than the outer diameter D3 of the first bearing 230 so that the first bearing 230 does not penetrate the first seating hole 131 . have.
  • the inner diameter D5 of the first seating hole 131 is provided to be smaller than the outer diameter D3 of the first bearing 230, the first bearing 230 is coupled to the first seating hole 131 by fitting. can
  • the outer diameter D4 of the second bearing 240 and the second bearing 240 passing through the first seating hole 131 and the inside of the stator core 161 can be assembled to the second housing 140 .
  • the inner diameter D6 of the seating hole 151 may be provided correspondingly.
  • the inner diameter D6 of the second seating hole 151 may be the same as or smaller than the outer diameter D4 of the second bearing 240 so that the second bearing 240 does not penetrate the second seating hole 151 . have.
  • the second bearing 240 may be coupled to the second seating hole 151 by fitting.

Abstract

웨이트 밸런서를 제거함으로써 고속 회전 시 안정성이 향상되고 재료비가 줄어들며, 조립 공정이 간소화된 모터와 이를 포함하는 청소기를 개시한다. 모터는, 스테이터와, 상기 스테이터의 내측에 배치되는 회전 샤프트와, 상기 스테이터와 전자기적으로 상호 작용하여 상기 회전 샤프트를 중심으로 회전하는 로터 및 공기의 유동을 발생시키도록 상기 회전 샤프트와 결합되는 임펠러를 포함하고, 상기 임펠러는, 상기 임펠러의 언밸런스를 수정하도록 상기 임펠러에 형성되는 돌기 또는 홈(groove)을 포함할 수 있다.

Description

모터 및 이를 포함하는 청소기
본 발명은 모터 및 이를 포함하는 청소기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이트 밸런서를 제거하여 생산성이 향상된 모터를 포함하는 청소기에 관한 것이다.
일반적으로 모터는 전기에너지로부터 회전력을 얻는 기계로서, 스테이터와 로터를 포함한다. 로터는 스테이터와 전자기적으로 상호 작용하도록 구성되고, 자기장과 코일에 흐르는 전류 사이에서 작용하는 힘에 의해 회전한다.
모터는 스테이터, 회전하도록 마련되는 로터, 스테이터와 로터를 수용하는 하우징, 스테이터와 로터가 정확한 위치에서 결합하여 로터의 회전이 안정적으로 이루어지도록 하는 베어링을 포함할 수 있다.
모터는 다양한 청소기에 사용될 수 있다. 예를 들어, 모터는 청소기의 본체 내에 배치되어 동력을 발생시킬 수 있다.
청소기에 사용되는 모터는 고속 회전에 의해 진동이 크고, 이러한 진동은 청소기 소음의 원인이 된다. 또한, 청소기용 모터는 공기의 유동을 발생시키는 임펠러를 포함할 수 있다.
모터 진동의 대부분은 1X 진동이며, 1X 진동은 로터 어셈블리의 언밸런스에 의해 발생한다.
종래에는 로터 어셈블리의 언밸런스를 수정하도록 로터 어셈블리에 웨이트 밸런서를 추가하거나, 웨이트 밸런서를 추가한 후 웨이트 밸런서의 일부를 제거하는 밸런싱 공정을 거쳤다.
다만, 웨이트 밸런서를 로터 어셈블리에 조립하는 공정과, 웨이트 밸런서의 밸런싱 공정 및 웨이트 밸런서의 재료비 등으로 모터의 생산비용과 생산에 소요되는 시간이 증가하였고, 모터의 생산성이 저하되었다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 웨이트 밸런서를 제거함으로써 고속 회전 시 안정성이 향상되고 재료비가 줄어들며, 조립 공정이 간소화된 모터와 이를 포함하는 청소기를 제공한다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 웨이트 밸런서를 제거함으로써 생산성이 향상되고, 경량화된 모터와 이를 포함하는 청소기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 임펠러를 통한 로터 어셈블리의 언밸런스 수정이 가능한 모터와 이를 포함하는 청소기를 제공한다.
본 발명의 사상에 따르면, 모터는, 스테이터와, 상기 스테이터의 내측에 배치되는 회전 샤프트와, 상기 스테이터와 전자기적으로 상호 작용하여 상기 회전 샤프트를 중심으로 회전하는 로터 및 공기의 유동을 발생시키도록 상기 회전 샤프트와 결합되는 임펠러를 포함하고, 상기 임펠러는, 상기 임펠러의 언밸런스를 수정하도록 상기 임펠러에 형성되는 돌기 또는 홈(groove)을 포함할 수 있다.
상기 임펠러는, 상기 회전 샤프트가 결합되는 샤프트 결합부와, 상기 샤프트 결합부가 중심에 배치되도록 상기 샤프트 결합부의 외면으로부터 연장되는 허브와, 상기 허브의 일 면으로부터 돌출되는 복수의 날개를 포함할 수 있다.
상기 돌기 또는 상기 홈은, 상기 허브의 일 면과 반대인 타 면에 형성될 수 있다.
상기 돌기 또는 상기 홈은, 상기 허브의 림(rim)과 인접한 위치에 형성될 수 있다.
상기 돌기는 상기 임펠러의 언밸런스를 수정하도록 복수의 돌기를 포함할 수 있다.
상기 복수의 돌기는 상기 허브의 외측 테두리를 따라 이격되게 배치될 수 있다.
상기 홈은 상기 임펠러의 언밸런스를 수정하도록 복수의 홈을 포함할 수 있다.
상기 복수의 홈은 상기 허브의 외측 테두리를 따라 이격되게 배치될 수 있다.
상기 임펠러는, 상기 임펠러의 언밸런스를 수정하도록 복수의 함몰부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 함몰부는 상기 회전 샤프트의 축 방향으로 서로 이격되게 배치될 수 있다.
상기 복수의 함몰부 각각은 상기 임펠러의 적어도 일부분을 커팅(cutting)함으로써 형성될 수 있다.
상기 돌기 또는 상기 홈은 상기 임펠러가 사출될 시 상기 임펠러와 함께 사출될 수 있다.
상기 로터의 원심력을 줄이도록 상기 로터의 외경 반지름은 5 mm 미만일 수 있다.
상기 로터의 외경 반지름을 r 이라 하고, 상기 로터의 상기 회전 샤프트의 축 방향으로의 길이를 t 라 할 때, r/t = 0.17 내지 0.26 일 수 있다.
상기 모터는, 상기 스테이터와 상기 로터를 수용하도록 마련되는 하우징 및 상기 스테이터와 상기 로터가 소정의 갭(gap)을 유지한 채 회전하도록 상기 회전 샤프트를 지지하고, 상기 하우징에 결합되는 베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 하우징은 상기 스테이터와 상기 로터의 일 측을 커버하는 제1하우징과, 상기 스테이터와 상기 로터의 타 측을 커버하는 제2하우징을 포함할 수 있다.
상기 베어링은 상기 제1하우징에 결합되는 제1베어링과, 상기 제2하우징에 결합되는 제2베어링을 포함할 수 있다.
상기 회전 샤프트에 상기 임펠러와 상기 로터와 상기 제1베어링 및 상기 제2베어링이 결합된 로터 어셈블리는, 상기 제1하우징 또는 상기 제2하우징을 관통하여 상기 하우징에 결합될 수 있다.
상기 제1하우징 또는 상기 제2하우징은, 상기 로터 어셈블리가 관통하도록 상기 제1베어링 또는 상기 제2베어링의 외경보다 큰 개구를 포함할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 청소기는 본체와, 상기 본체의 피청소면의 이물질을 흡입하도록 마련되는 흡입 헤드 및 상기 본체 내부에 배치되어 흡입력을 발생시키는 모터를 포함하고, 상기 모터는, 스테이터와, 상기 스테이터의 내측에 배치되고, 상기 스테이터와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하도록 마련되는 로터와, 상기 로터에 함께 상기 스테이터의 내측에서 회전하도록 마련되는 회전 샤프트와, 상기 회전 샤프트에 결합되어 회전함으로써 공기의 유동을 발생시키는 임펠러를 포함하고, 상기 임펠러는, 상기 임펠러의 언밸런스를 수정하도록 상기 임펠러에 형성되는 복수의 돌기 또는 복수의 홈(groove)을 포함할 수 있다.
상기 임펠러는, 상기 회전 샤프트가 결합되는 샤프트 결합부와, 상기 샤프트 결합부가 중심에 배치되도록 상기 샤프트 결합부의 외면으로부터 연장되는 허브와, 상기 허브의 일 면으로부터 돌출되는 복수의 날개를 포함하고, 상기 복수의 돌기 또는 상기 복수의 홈은, 상기 허브의 일 면의 반대인 타 면에 형성될 수 있다.
상기 복수의 돌기 또는 상기 복수의 홈은, 상기 허브의 림(rim)과 인접하도록 상기 허브의 외측 테두리를 따라 이격되게 배치될 수 있다.
상기 임펠러는, 상기 임펠러의 언밸런스를 수정하도록 복수의 함몰부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 함몰부는 상기 회전 샤프트의 축 방향으로 서로 이격되게 배치될 수 있다.
상기 복수의 돌기 또는 상기 복수의 홈은 상기 임펠러가 사출될 시 상기 임펠러와 함께 사출될 수 있다.
상기 복수의 함몰부 각각은 상기 임펠러의 적어도 일부분을 커팅(cutting)함으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 웨이트 밸런서를 제거함으로써 고속 회전 시 안정성이 향상되고 재료비가 줄어들며, 조립 공정이 간소화된 모터와 이를 포함하는 청소기를 제공할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 웨이트 밸런서를 제거함으로써 생산성이 향상되고, 경량화된 모터와 이를 포함하는 청소기를 제공할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 임펠러를 통한 로터 어셈블리의 언밸런스 수정이 가능한 모터와 이를 포함하는 청소기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 포함하는 청소기를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 일부 구성의 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 모터의 일부 구성에 임펠러와 커버가 조립된 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에서, 임펠러를 따로 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 임펠러를 다른 각도에서 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터에서, 임펠러를 따로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에서, 로터 어셈블리가 하우징에 결합되기 전의 모습을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에서, 로터 어셈블리가 하우징에 결합된 후의 모습을 도시한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다"등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
한편, 하기의 설명에서 사용된 용어 "전방", "후방", "좌측" 및 "우측"등은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예들에 따르면 청소기를 포함하는 다양한 가전기기에 사용될 수 있으나 이하에서는 청소기를 기준으로 설명한다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 포함하는 청소기를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예들 중 하나에 따른 청소기(1)는 모터(100)를 포함할 수 있다. 청소기(1)의 종류는 제한되지 않는다. 예를 들어, 모터(100)는 스틱형 청소기 또는 업라이트형 청소기에 사용될 수 있다.
또한, 모터(100)는 청소기 외에 다양한 가전기기에 적용될 수 있다. 이하, 모터(100)를 포함하는 스틱형 청소기(1)를 중심으로 설명하도록 한다.
청소기(1)는 청소기본체(10) 및 흡입헤드(30)를 포함할 수 있다. 청소기(1)는 청소기본체(10)와 흡입헤드(30)를 연결하는 파이프(20) 및 청소기본체(10)와 연결되는 핸들(40)을 포함할 수 있다.
핸들(40)은 청소기본체(10)에 결합되는 부분으로서, 사용자가 파지하여 청소기(1)를 조작할 수 있도록 마련될 수 있다. 핸들(40)에는 조작부(미도시)가 마련되어, 사용자가 청소기(1)를 조작할 수 있도록 마련될 수 있다.
흡입헤드(30)는 청소기본체(10)의 하부에 마련되어, 피청소면과 접촉할 수 있도록 배치될 수 있다. 흡입헤드(30)는 피청소면과 접촉하여 모터(100)로부터 발생하는 흡입력으로 피청소면의 먼지나 오물을 청소기본체(10)의 내부로 유입시킬 수 있도록 마련될 수 있다.
청소기본체(10)는 그 내부에 마련되는 집진장치(11) 및 구동장치(12)를 포함할 수 있다. 집진장치(11)는 흡입헤드(30)로부터 흡입된 피청소면의 먼지나 오물을 집진할 수 있도록 마련될 수 있다.
구동장치(12)는 청소기(1)를 구동할 수 있도록 마련되는 모터(100)를 포함할 수 있다. 모터(100)는 청소기본체(10)의 내부에서 흡입력을 발생시키도록 동력을 발생시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 도시한 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 분해 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 일부 구성의 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 모터(100)는, 스테이터(160)와, 로터 어셈블리(200)와, 스테이터(160) 및 로터 어셈블리(200)를 수용하는 하우징(120, 140)을 포함할 수 있다.
로터 어셈블리(200)는 로터(220)와, 로터(220)와 결합되어 로터(220)와 함께 회전하는 회전 샤프트(210)와, 회전 샤프트(210)에 결합되어 공기의 유동을 발생시키는 임펠러(250)와, 회전 샤프트(210)를 하우징(120, 140)에 회전 가능하게 지지하는 베어링(230, 240)을 포함할 수 있다.
또한, 모터(100)는 임펠러(250)를 커버하고 임펠러(250)에 의해 흡입된 공기를 가이드하는 커버(110)와, 모터를 제어하는 제어부(170)를 포함할 수 있다.
스테이터(160)는 스테이터 코어(161), 스테이터 코일(162), 인슐레이터(163), 로터 수용부(164)를 포함할 수 있다. 스테이터(160)는 스테이터 코일(162)에 전류가 인가되면 자속을 발생시키도록 구성될 수 있다.
스테이터 코어(161)의 중앙부에는 로터(220)를 수용하기 위한 로터 수용부(164)가 마련될 수 있다. 로터(220)는 로터 수용부(164)에 배치될 수 있다. 로터(220)는 스테이터(160)와 전자기적으로 상호 작용할 수 있다.
스테이터 코일(162)은 인슐레이터(163)가 스테이터 코어(161)에 결합된 상태에서 스테이터 코어(161)에 권선될 수 있다.
인슐레이터(163)는 전기적 절연성을 가지는 재질로 마련될 수 있다. 인슐레이터(163)는 스테이터 코어(161)를 감싸서 스테이터 코어(161)와 스테이터 코일(162)을 절연시킨다.
스테이터(160)는 인슐레이터(163)의 하단에 마련되는 삽입부(165)를 더 포함할 수 있다. 삽입부(165)는 제어부(170)에 삽입되도록 마련될 수 있다.
로터 어셈블리(200)는 스테이터(160)의 내측에서 회전하도록 마련되는 로터(220)를 포함할 수 있다. 로터(220)는 자성을 가지는 영구 자석으로 마련되거나, 전자기적 성질을 가지는 코일을 포함할 수 있다. 이에 따라 스테이터(160)와 전자기적으로 상호 작용되어 회전 가능하게 마련될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 로터(220)가 영구 자석으로 마련되는 것으로 가정한다.
로터 어셈블리(200)는 회전 샤프트(210)를 포함할 수 있다. 회전 샤프트(210)는, 로터(220)가 스테이터(160)와 전자기적으로 상호 작용하면 로터(220)와 함께 회전하도록 마련될 수 있다.
로터 어셈블리(200)는 회전 샤프트(210)에 결합되어 공기의 유동을 발생시키는 임펠러(250)를 포함할 수 있다.
임펠러(250)는 회전 샤프트(210)가 결합되는 샤프트 결합부(251)를 포함할 수 있다. 샤프트 결합부(251)에 회전 샤프트(210)가 결합되면, 임펠러(250)는 회전 샤프트(210)와 함께 회전할 수 있다.
임펠러(250)는 허브(252)와, 허브(252)로부터 돌출되어 공기의 흐름을 형성하는 복수의 날개(253)를 포함할 수 있다.
허브(252)는 회전 샤프트(210)의 축 방향을 따라 그 단면적이 작아지도록 마련될 수 있다. 허브(252)는 상기 축 방향으로 유입되는 공기를 회전 샤프트(210)의 반경 방향으로 배출하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 허브(252)는, 회전 샤프트(210)가 상하 방향으로 연장되도록 배치되었을 때 상방으로 갈수록 그 단면적이 작아지도록 마련될 수 있다. 달리 표현하면, 허브(252)는 샤프트 결합부(251)가 중심에 배치되도록 샤프트 결합부(251)의 외면으로부터 연장되어 형성될 수 있다.
임펠러(250)는 허브(252)의 일 면으로부터 돌출되는 복수의 날개(253)를 포함할 수 있다. 복수의 날개(253)는 허브(252)와 함께 회전함으로써 기류를 형성하도록 마련될 수 있다. 복수의 날개(253)는 허브(252)의 외면에 마련될 수 있다. 복수의 날개(253)와 허브(252)는 일체로 마련될 수 있다.
임펠러(250)는 복수의 날개(253)를 가짐으로써 허브(252)의 상방으로부터 유입되는 공기가 회전 샤프트(210)의 반경 방향 외측으로 배출되도록 공기를 유동시킬 수 있다.
허브(252)의 내면에 의해 커버되는 허브(252)의 안쪽에는 후술할 제1베어링(230)이 배치될 수 있다. 허브(252)의 내면은 허브(252)의 타 면을 가리킬 수 있다. 허브(252)의 일 면은, 복수의 날개(253)가 배치되는 허브(252)의 외면을 가리킬 수 있다.
모터(100)는 임펠러(250)를 커버하도록 마련되는 커버(110)를 포함할 수 있다. 커버(110)는 임펠러(250)에 의해 흡입된 공기를 가이드하는 가이드부재(미도시)를 포함할 수 있다. 커버(110)는 상부 하우징(120)과 결합되도록 마련될 수 있다. 커버(110)는 임펠러(250)로 공기가 흡입되도록 마련되는 커버 개구(111)를 포함할 수 있다.
하우징(120, 140)은 스테이터(160) 및 로터 어셈블리(200)를 수용하도록 마련될 수 있다. 하우징(120, 140)은 사출되어 형성될 수 있다. 따라서, 하우징(120, 140)은 사출물을 사용하므로 금속으로 제조된 하우징에 비해 비교적 가벼운 무게를 가질 수 있다. 하우징(120, 140)은 상부 하우징(120)과 하부 하우징(140)을 포함할 수 있다. 상부 하우징(120)은 제1하우징(120)이 될 수 있고, 하부 하우징(140)은 제2하우징(140)이 될 수 있다.
상부 하우징(120)과 하부 하우징(140)은 로터(220)와 스테이터(160)를 사이에 두고 결합할 수 있다. 서로 결합된 상부 하우징(120)과 하부 하우징(140)이 내에서, 로터(220)는 스테이터(160)와 간격을 두고 결합될 수 있다.
상부 하우징(120)은 제1베어링(230)이 안착되는 상부프레임 안착부(121)를 포함할 수 있다. 상부프레임 안착부(121)에는 상부 프레임(130)이 결합될 수 있다. 예를 들면, 상부프레임 안착부(121)에는 제1형성리브(133)가 결합될 수 있고, 제1형성리브(133)가 형성하는 제1안착홀(131)에 제1베어링(230)이 안착될 수 있다.
또한, 상부 하우징(120)은 축 방향으로 연장되어 하부 하우징(140)과 결합하는 제1결합부(122)을 포함할 수 있다. 상부 하우징(120)은 대략 원통 형상으로 마련될 수 있으며, 커버(110)와 결합하도록 마련되는 외주면(123)과, 스테이터(160) 및 로터(220)의 상면을 커버하도록 마련되는 상면(124)을 포함할 수 있다.
또한, 상부 하우징(120)은 임펠러(250)에서 배출되는 공기가 흐르는 유로(126)와 유로(126)를 흐르는 공기를 가이드하는 베인(125)을 포함할 수 있다. 베인(125)은 상부 하우징(120)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 베인(125)은 상부 하우징(120)이 사출될 때 함께 사출되어 형성될 수 있다. 이에 따르면, 별도로 디퓨저를 생산하거나, 디퓨저를 상부 하우징(120)에 조립할 필요가 없어 모터의 생산성이 향상될 수 있다.
제1결합부(122)는 상부 하우징(120)의 외주면(123)으로부터 축 방향으로 연장될 수 있다. 제1결합부(122)는 상부 하우징(120)의 원주 방향을 따라 이격되게 마련될 수 있으며, 복수로 마련될 수 있다. 예를 들면, 제1결합부(122)는 3개가 마련될 수 있다. 또한, 제1결합부(122)의 개수는 이에 제한되는 것은 아니고 다양한 개수로 마련될 수 있다. 제1결합부(132)는 상부 결합부(132)가 될 수 있다.
하부 하우징(140)은 제2베어링(240)이 안착되도록 마련되는 하부프레임 안착부(141)를 포함할 수 있다. 하부프레임 안착부(141)에는 하부프레임(150)이 결합될 수 있다. 예를 들어, 하부프레임 안착부(141)에는 제2형성리브(153)가 결합될 수 있고, 제2형성리브(153)가 형성하는 제2안착홀(151)에 제2베어링(240)이 안착될 수 있다.
또한, 하부 하우징(140)은 하부 프레임(150)의 제2베이스(155)가 안착되도록 마련되는 베이스 안착부(143)를 포함할 수 있다. 베이스 안착부(143)의 중앙에는 하부프레임 안착부(141)가 마련될 수 있다.
하부 하우징(140)은 상부하우징의 제1결합부(122)와 결합하도록 마련되는 제2결합부(142)를 포함할 수 있다. 제2결합부(142)는 제1결합부(122)의 개수와 대응되게 마련될 수 있다. 제1결합부(122)와 제2결합부(142)는 공지된 다양한 방법에 의해 결합될 수 있다. 예를 들면, 제1결합부(122)와 제2결합부(142)는 억지 끼움 결합에 의해 결합될 수 있다. 제2결합부(142)는 하부 결합부(142)가 될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들 중 하나에 따르면 상부 하우징(120)과 하부 하우징(140)은 패스너(180)에 의해 결합될 수 있다. 예를 들어, 패스너(180)는 태핑 스크류(180)를 포함할 수 있다. 따라서, 하우징(120, 140)에 별도의 탭을 가공하지 않고 상부 하우징(120)과 하부 하우징(140)을 결합시킬 수 있으므로 모터의 생산성이 증가될 수 있다.
모터(100)는 프레임(130, 150)을 더 포함할 수 있다. 프레임(130, 150)은 하우징(120, 140)의 강성을 증가시키도록 하우징(120, 140) 내에 결합될 수 있다. 예를 들어, 프레임(130, 150)은 하우징(120, 140)과 일체로 형성될 수 있다. 도면에서는 설명을 위해 분리된 채로 도시되었다. 프레임(130, 150)은 금속으로 형성될 수 있다. 프레임(130, 150)은 복수로 마련될 수 있다. 복수의 프레임(130, 150)은 상부 프레임(130)과 하부 프레임(150)을 포함할 수 있다. 상부 프레임(140)은 제1프레임(140)이 될 수 있고, 하부 프레임(150)은 제2프레임(170)이 될 수 있다. 프레임(130, 150)은 하우징(120, 140)의 사출 시에 인서트될 수 있다. 예를 들어, 하우징(120, 140)을 사출하기 전에 먼저 프레임(130, 150)을 인서트한 뒤 하우징(120, 140)을 사출시킬 수 있다. 따라서, 각각의 생산 이후 별도의 조립 공정을 거칠 필요가 없어 모터의 생산성이 증가될 수 있다.
상부 프레임(130)은 상부 하우징(120)에 결합될 수 있다. 상부 프레임(130)은 상부 하우징(120)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상부 프레임(130)을 인서트한 뒤 상부 하우징(120)을 사출시킬 수 있다. 상부 프레임(130)은 제1베이스(135), 제1안착홀(131), 제1접촉리브(132), 제1형성리브(133), 제1결합리브(134)를 포함할 수 있다.
제1베이스(135)에는 제1안착홀(131)이 형성될 수 있다. 제1안착홀(131)에는 제1베어링(230)이 안착될 수 있다. 제1안착홀(131)은 제1베어링(230)과 대응되는 형상으로 마련될 수 있다. 제1안착홀(131)은 상부프레임 안착부(131)와 대응되도록 형성될 수 있다.
제1접촉리브(132)는 제1베이스(135)로부터 하측으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 제1접촉리브(132)는 제1베이스(135)의 외주면으로부터 아래로 연장될 수 있다. 제1접촉리브(132)는 스테이터 코어(161)의 외주면과 접촉하여 제1베어링(230)의 전식을 방지할 수 있다.
제1형성리브(133)는 제1안착홀(131)을 형성하도록 제1베이스(135)에서 하측으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 제1형성리브(133)는 제1베이스(135)의 내측에서 제1안착홀(131)을 형성하도록 아래로 연장될 수 있다.
제1결합리브(134)는 제1접촉리브(132)의 일단으로부터 외측으로 돌출될 수 있다. 제1결합리브(134)는 상부 하우징(120)과 결합되도록 할 수 있다. 예를 들어, 제1결합리브(134)는 상부 하우징(120)의 내면과 대응되는 형상으로 마련될 수 있다. 따라서, 상부 프레임(130)과 상부 하우징(120)이 분리되지 않도록 할 수 있다.
하부 프레임(150)은 하부 하우징(140)에 결합될 수 있다. 하부 프레임(150)은 하부 하우징(140)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하부 프레임(150)을 인서트한 뒤 하부 하우징(140)을 사출시킬 수 있다. 하부 프레임(150)은 제2베이스(155), 제2안착홀(151), 제2접촉리브(152), 제2형성리브(153), 제2결합리브(154)를 포함할 수 있다.
제2베이스(155)에는 제2안착홀(151)이 형성될 수 있다. 제2안착홀(151)에는 제2베어링(240)이 안착될 수 있다. 제2안착홀(151)은 제2베어링(240)과 대응되는 형상으로 마련될 수 있다. 제2안착홀(151)은 하부프레임 안착부(141)과 대응되도록 형성될 수 있다.
제2접촉리브(152)는 제2베이스(155)로부터 상측으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 제2접촉리브(152)는 제2베이스(155)의 외주면으로부터 위로 연장될 수 있다. 제2접촉리브(152)는 스테이터 코어(161)의 외주면과 접촉하여 제2베어링(240)의 전식을 방지할 수 있다.
제2형성리브(153)는 제2안착홀(151)을 형성하도록 제2베이스(155)에서 상측으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 제2형성리브(153)는 제2베이스(155)의 내측에서 제2안착홀(151)을 형성하도록 위로 연장될 수 있다.
제2결합리브(154)는 제2접촉리브(152)의 일단으로부터 외측으로 돌출될 수 있다. 제2결합리브(154)는 하부 하우징(140)과 결합되도록 할 수 있다. 예를 들어, 제2결합리브(154)는 하부 하우징(140)의 내면과 대응되는 형상으로 마련될 수 있다. 따라서, 하부 프레임(150)과 하부 하우징(140)이 분리되지 않도록 할 수 있다.
로터 어셈블리(200)는 회전 샤프트(210)를 회전 가능하게 지지하고, 하우징(120, 140)에 결합되는 베어링(230, 240)을 포함할 수 있다.
베어링(230, 240)은 회전 샤프트(210)의 상측에 결합되는 제1베어링(230)과 회전 샤프트(210)의 하측에 결합되는 제2베어링(240)을 포함할 수 있다. 제1베어링(230)은 상부 하우징(120)과 회전 샤프트(210) 사이에 배치되어 회전 샤프트(210)의 회전축(axis)이 고정된 채 회전 샤프트(210)가 회전하도록 지지할 수 있다. 제2베어링(240)은 하부 하우징(140)과 회전 샤프트(210) 사이에 배치되어 회전 샤프트(210)의 회전축(axis)이 고정된 채 회전 샤프트(210)가 회전하도록 지지할 수 있다.
모터(100)는 모터의 속도를 제어하도록 마련되는 제어부(170)를 더 포함할 수 있다. 제어부(170)는 모터의 하부에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제어부(170)는 청소기의 타입에 따라 다양한 위치에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상부 하우징(120)은 제1 패스너 홀(127)을 포함할 수 있다. 제1 패스너 홀(127)에는 패스너(180)가 삽입될 수 있다. 상부 하우징(120)과 하부 하우징(140)이 결합되도록 패스너(180)가 삽입될 수 있다. 패스너(180)는 태핑 스크류(180)가 될 수 있다. 태핑 스크류(180)는 제1 패스너 홀(127) 내부에 나선홈을 형성하면서 상부 하우징(120)과 하부 하우징(140)을 결합시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 하부 하우징(140)은 제2 패스너 홀(144)을 포함할 수 있다. 제2 패스너 홀(144)은 패스너(180)가 삽입될 수 있다. 패스너(180)는 태핑 스크류(180)가 될 수 있다. 태핑 스크류(180)는 제2 패스너 홀(144) 내부에 나선홈을 형성하면서 제2패스너 홀(144)을 관통하여 상부 하우징(120)과 하부 하우징(140)을 결합시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 스테이터 코어(161)의 내경(D2)은 로터(220)의 외경(D1) 보다 크게 마련될 수 있다.
로터(220)가 수용될 수 있도록 스테이터의 코어(161)의 내경(D2)은 로터(220)의 외경(D1) 보다 크게 마련될 수 있다. 스테이터 코어(161) 및 로터(220)가 전자기적으로 상호 작용하여 로터(220)가 스테이터 코어(161) 내측에서 회전할 수 있도록 스테이터 코어(161)의 내경(D2)과 로터(220)의 외경(D1)의 간격(G)을 포함할 수 있다. 상기 간격(G)은 1mm 이하가 될 수 있다. 다만, 간격(G)의 크기는 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 안착홀(131, 151)에는 각각 베어링(230, 240)이 안착될 수 있다. 예를 들어, 제1안착홀(131)에는 제1베어링(230)이 안착될 수 있고, 제2안착홀(151)에는 제2베어링(240)이 안착될 수 있다. 베어링(230, 240)은 회전 샤프트(210)와 형성리브(133, 153)의 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1베어링(230)은 회전 샤프트(210)와 제1형성리브(133) 사이에 배치되고, 제2베어링(240)은 회전 샤프트(210)와 제2형성리브(153)의 사이에 배치될 수 있다. 베어링(230, 240)의 내륜(231, 241)은 회전 샤프트(210)와 접촉할 수 있고, 베어링(230, 240)의 외륜(233, 243)은 프레임의 형성리브(133, 153)와 접촉할 수 있다. 예를 들어, 제1베어링(230)의 내륜(231)은 회전 샤프트(210)와 접촉되고, 제1베어링(230)의 외륜(233)은 제1형성리브(133)와 접촉될 수 있다. 제2베어링(240)의 내륜(241)은 회전 샤프트(210)와 접촉되고, 제2베어링(240)의 외륜(243)은 제2형성리브(153)와 접촉될 수 있다.
베어링(230, 240)은 각각 내륜(231, 241), 외륜(233, 243), 볼(242, 242)을 포함할 수 있다.
베어링(230, 240)과 프레임(130, 150)을 결합시키도록 접착제가 도포될 수 있다. 예를 들어, 베어링(230, 240)과 프레임(130, 150)의 사이에는 접착부재가 배치될 수 있다. 적어도 하나의 접착부재는 제1베어링(230) 및 상부 프레임(130)의 사이에 배치되고, 제2베어링(240) 및 하부 프레임(150)의 사이에 배치될 수 있다.
제1베어링(230)은 제2베어링(240) 보다 큰 단면적을 가지도록 마련될 수 있다. 제1베어링(230)의 상부에는 임펠러(250)가 배치될 수 있다. 제1베어링(230)은 임펠러(250)의 하중을 지지하도록 제2베어링(240) 보다 큰 단면적을 가질 수 있다.
또한, 복수의 안착홀(141, 171)은 각각의 베어링(230, 240) 각각에 대응한 크기로 형성될 수 있다. 따라서, 제1안착홀(131)은 제2안착홀(151) 보다 더 크게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1안착홀(131)은 제2안착홀(151) 보다 큰 면적을 가질 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 모터의 일부 구성에 임펠러와 커버가 조립된 단면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에서, 임펠러를 따로 도시한 도면이다. 도 7은 도 6에 도시된 임펠러를 다른 각도에서 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 로터(220)의 외경 반지름(r)은 5mm 미만일 수 있다. 로터(220)의 원심력은 로터의 언밸런스 질량과, 언밸런스 질량으로부터 로터의 회전축 사이의 거리에 비례한다. 따라서, 로터(220)의 원심력을 줄이기 위해서는 언밸런스 질량을 줄이거나 언밸런스 질량과 로터 회전축 사이의 거리를 줄여야 한다.
로터(220)의 외경 반지름(r)이 줄어들면, 언밸런스 질량과 로터 회전축 사이의 거리가 줄어든다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 로터(220)의 외경 반지름(r)을 5 mm 미만으로 제공함으로써 로터(220)의 원심력을 줄일 수 있다. 이를 통해, 로터(220)의 진동을 줄일 수 있으며, 나아가 모터(100) 및 청소기본체(10)의 진동 및 소음을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 로터(220)의 외경 반지름(r)과 로터(220)의 회전 샤프트(210)의 축 방향으로의 길이(t)의 비(r/t)는 0.17 내지 0.26 일 수 있다. 상기한 바와 같이, 로터(220)의 외경 반지름(r)을 5 mm 미만으로 형성하기 때문에, 외경 반지름(r)과 축 방향으로의 길이(t)의 비를 규정함으로써 로터(220)의 원심력을 줄이고, 로터(220)가 스테이터(160)와 전자기적으로 상호 작용하여 충분한 회전력을 갖도록 하기 위함이다.
본 발명의 사상에 따르면, 스테이터 코어(161)의 내경(D2)은 제1베어링(230)과 제2베어링(240) 중 적어도 어느 하나의 외경보다 크게 마련될 수 있다. 즉, 스테이터 코어(161)의 내경(D2)은 제1베어링(230)의 외경(D3)과 제2베어링(240)의 외경(D4) 중 어느 하나보다 크게 마련될 수 있다. 도 5를 참조하면, 스테이터 코어(161)의 내경(D2)은 제2베어링(240)의 외경(D4)보다 크게 마련된다. 이는, 로터 어셈블리(200)가 제1하우징(120)을 관통하여 하우징(120, 140)에 결합되도록 하기 위함이다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
이하에서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러(250)에 대해 자세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 임펠러(250)는 임펠러(250)의 언밸런스를 수정하도록 돌기(254) 또는 홈(255)을 포함할 수 있다. 임펠러(250)의 언밸런스는 구체적으로 동적 언밸런스(dynamic unbalance)를 가리킬 수 있다.
청소기에 사용되는 모터는 로터의 고속 회전에 의해 진동이 크고, 이러한 진동은 청소기의 소음 원인이 된다. 모터 진동의 대부분은 1X 진동이며, 1X 진동은 임펠러, 로터, 베어링 및 회전 샤프트를 포함하는 로터 어셈블리에 의해 발생한다. 1X 진동을 줄이기 위한 방안 중 하나는 로터 어셈블리의 언밸런스를 줄이는 것이다.
종래에는 로터 어셈블리의 언밸런스를 줄이기 위해 웨이트 밸런서를 사용하였다. 구체적으로, 회전 샤프트에 웨이트 밸런서를 조립한 후 웨이트 밸런서의 일부를 커팅함으로써 밸런싱을 하였다.
다만, 웨이트 밸런서를 이용한 밸런싱은, 웨이트 밸런서를 조립하는 공정과, 조립된 웨이트 밸런서를 커팅하는 밸런싱 공정이 추가되기 때문에 모터의 생산 소요 시간을 증가시키는 원인이 되었다. 또한, 상기 공정 및 웨이트 밸런서의 재료비로 인해 모터의 원가가 상승하고, 웨이트 밸런서의 무게로 인해 모터의 무게가 증가하여 사용 편의성이 저하되었다. 또한, 웨이트 밸런서의 일부를 커팅한 경우, 로터의 고속 회전 시 웨이트 밸런서가 비산되는 문제가 있었다. 또한, 웨이트 밸런서 자체의 정밀도 불량으로 인해 밸런싱이 이루어지지 않는 문제도 있었다.
본 발명의 사상에 따르면, 모터(100)는 웨이트 밸런서를 제거함으로써 고속 회전 시 안정성이 향상되고 재료비가 줄어들며, 조립 공정이 간소화된 모터와 이를 포함하는 청소기를 제공할 수 있다. 또한, 웨이트 밸런서를 제거함으로써 생산성이 향상되고, 경량화된 모터와 이를 포함하는 청소기를 제공할 수 있다. 또한, 임펠러를 통한 로터 어셈블리의 언밸런스 수정이 가능한 모터와 이를 포함하는 청소기를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 임펠러(250)는 회전 샤프트(210)가 삽입되어 결합되는 샤프트 결합부(251)와, 샤프트 결합부(251)의 외면으로부터 연장되고 대략 원반 형태로 마련되는 허브(252)를 포함할 수 있다. 샤프트 결합부(251)는 다른 표현으로서 보스부(251)로 지칭될 수 있다.
허브(252)는 회전 샤프트(210)의 축 방향을 따라 그 단면적이 작아지도록 마련될 수 있다. 허브(252)는 일 면(252a)과, 그 반대 면인 타 면(252b)을 포함할 수 있다. 또한, 허브(252)는 일 면(252a)과 타 면(252b)을 연결하는 측면(252c)을 포함할 수 있다. 이하에서, 허브(252)의 일 면(252a)은 허브(252)의 외면(252a)을 가리킬 수 있고, 허브(252)의 타 면(252b)은 허브(252)의 내면을 가리킬 수 있으며, 허브(252)의 측면(252c)은 허브(252)의 림(252c)을 가리킬 수 있다.
임펠러(250)는 허브(252)의 외면(252a)으로부터 돌출되어 형성되는 복수의 날개(253)를 포함할 수 있다. 복수의 날개(253)는 임펠러(250)가 회전할 시, 공기를 유동시키도록 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 임펠러(250)는 임펠러(250)의 언밸런스를 수정하도록 마련되는 돌기(254) 및/또는 홈(255)을 포함할 수 있다.
돌기(254)는 허브(252)의 내면(252b)에 마련될 수 있다. 돌기(254)는 허브(252)의 림(252c)과 인접한 위치에 배치될 수 있다. 돌기(254)는 복수의 돌기(254a, 254b, 254c, 254d)를 포함할 수 있고, 복수의 돌기(254a, 254b, 254c, 254d)는 허브(252)의 내면(252b)으로서, 허브(252)의 외측 테두리를 따라 이격되게 배치될 수 있다.
도 7에는 복수의 돌기(254a, 254b, 254c, 254d)가 연달아 배치되는 것이 도시되었으나 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 사상에 따르면, 돌기(254)는 1개가 마련될 수 있고, 5개 이상으로 마련될 수도 있다. 경우에 따라서는 돌기(254)가 마련되지 않고 홈(255)만 마련될 수도 있다.
홈(255)은 허브(252)의 내면(252b)에 마련될 수 있다. 홈(255)은 허브(252)의 림(252c)과 인접한 위치에 배치될 수 있다. 홈(255)은 복수의 홈(255a, 255b, 255c, 255d)을 포함할 수 있고, 복수의 홈(255a, 255b, 255c, 255d)은 허브(252)의 내면(252b)으로서, 허브(252)의 외측 테두리를 따라 이격되게 배치될 수 있다.
도 7에는 복수의 홈(255a, 255b, 255c, 255d)이 연달아 배치되는 것이 도시되었으나 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 사상에 따르면, 홈(255)은 1개가 마련될 수 있고, 5개 이상으로 마련될 수도 있다. 경우에 따라서는 홈(255)이 마련되지 않고 돌기(254)만 마련될 수 있다.
돌기(254) 또는 홈(255)은 임펠러(250)와 함께 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 돌기(254) 또는 홈(255)은 임펠러(250)가 사출될 때, 임펠러(250)와 함께 사출될 수 있다. 돌기(254)와 홈(255)은 임펠러(250)를 사출하는 사출 금형의 밀핀의 길이를 조절함으로써 형성할 수 있다. 즉, 돌기(254)와 홈(255)은 임펠러(250) 사출 시, 밀핀 길이 조절만으로 손쉽게 그 개수와 위치를 조절하여 형성할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 회전 샤프트(210)에 로터(220)와, 베어링(230, 240)과, 임펠러(250)를 결합한 로터 어셈블리(200) 상태에서 언밸런스를 측정한 후, 임펠러(250)에 형성되는 돌기(254) 또는 홈(255)의 개수와 위치를 조절함으로써 로터 어셈블리(200)를 밸런싱할 수 있다.
이를 통해, 웨이트 밸런서 없이도 임펠러(250)의 돌기(254)와 홈(255)의 개수 및 위치를 조절함으로써 로터 어셈블리(200)의 밸런싱이 가능하다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터에서, 임펠러를 따로 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 임펠러(350)는 복수의 함몰부(356)를 포함할 수 있다.
임펠러(350)는 샤프트 결합부(351)와, 허브(352)와, 복수의 날개(353)를 포함할 수 있고, 이러한 구성은 상기한 실시예와 동일하다. 허브(352)는 외면(352a)과, 내면(미도시)과, 림(352c)을 포함할 수 있다. 또한, 임펠러(350)는 도면에 도시되지 않았지만, 허브(352)의 내면에 마련되는 돌기 또는 홈을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 임펠러(350)는 회전 샤프트(210)의 축 방향으로 서로 이격되게 배치되는 복수의 함몰부(356a, 356b)를 포함할 수 있다.
복수의 함몰부(356a, 356b)는 제1함몰부(356a)와 제2함몰부(356b)를 포함할 수 있다. 제1함몰부(356a)와 제2함몰부(356b)는 축 방향으로 서로 이격되게 배치될 수 있다.
복수의 함몰부(356)는 임펠러(350)의 일부를 커팅하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1함몰부(356a)는 샤프트 결합부(351)의 일부가 커팅되어 형성될 수 있다. 제2함몰부(356b)는 허브(352)의 일부가 커팅되어 형성될 수 있다. 제2함몰부(356b)는 허브(352)의 외측 테두리 일부가 커팅되어 형성될 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 복수의 함몰부(356)는 3개 이상으로 마련될 수 있다. 예를 들면, 복수의 함몰부(356)는 제2함몰부(356b) 외에도 허브(352)의 외측 테두리 일부가 커팅되어 형성되는 복수의 함몰부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한, 허브(352)의 내면(252b)의 일부가 커팅되거나 허브(352)의 하측에 위치하는 샤프트 결합부(351)의 일부가 커팅될 수도 있다.
즉, 복수의 함몰부(356)는 로터 어셈블리(200)의 밸런싱 과정에서 필요에 따라 그 개수와 위치가 변할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 임펠러(350)는 돌기와 홈을 이용해 1차적으로 밸런싱을 할 수 있고, 복수의 함몰부(356)를 이용해 2차적으로 밸런싱을 할 수 있다. 즉, 돌기와 홈만으로 밸런싱이 이루어지지 않는 경우, 임펠러(350)의 일부를 커팅하여 복수의 함몰부(356)를 형성함으로써 보다 정밀한 밸런싱을 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에서, 로터 어셈블리가 하우징에 결합되기 전의 모습을 도시한 도면이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에서, 로터 어셈블리가 하우징에 결합된 후의 모습을 도시한 도면이다.
이하에서는 도 9 및 도 10을 참조하여 로터 어셈블리가 하우징에 결합되는 과정에 대해 자세히 설명한다.
본 발명의 사상에 따르면, 로터 어셈블리(200)는 하우징(120, 140)의 일 측을 관통한 후, 하우징(120, 140)에 조립될 수 있다. 즉, 로터 어셈블리(200) 상태에서 밸런싱을 완료한 후, 하우징(120, 140)에 로터 어셈블리(200)를 조립할 수 있다.
종래에는 베어링이 하우징을 관통하지 못하도록 상부 프레임과 하부 프레임에 각각 리브가 형성되어 있었다. 예를 들면, 제1베어링이 상부 프레임을 관통하지 못하도록 제1안착홀을 형성하는 제1형성리브의 일 측에는 수평한 방향으로 연장되는 리브가 형성되어 있었다. 마찬가지로, 제2베어링이 하부 프레임을 관통하지 못하도록 제2안착홀을 형성하는 제2형성 리브의 일 측에는 수평한 방향으로 연장되는 리브가 형성되어 있었다.
종래의 구조에서는 회전 샤프트에 제1베어링과 제2베어링, 임펠러 및 로터가 결합된 로터 어셈블리 상태로 하우징에 결합이 될 수 없었다. 따라서, 로터 어셈블리 상태에서 밸런싱을 할 수 없었고, 모터를 전부 조립한 후에 밸런싱을 할 수 있었다.
본 발명의 사상에 따르면, 스테이터(160)가 내부에 조립된 하우징(120, 140)에 로터 어셈블리(200)를 조립할 수 있다. 보다 구체적으로, 로터 어셈블리(200)는 제1하우징(120)의 제1안착홀(131)을 상방으로부터 관통한 후, 하우징(120, 140)에 조립될 수 있다.
로터 어셈블리(200)의 일부가 제1안착홀(131)을 관통할 수 있도록, 제1안착홀(131)의 내경(D5)은 제2베어링(240)의 외경(D4) 및 로터(220)의 외경(D1)보다 크게 마련될 수 있다. 또한, 스테이터 코어(161)의 내경(D2)은 제2베어링(240)의 외경(D4) 및 로터(220)의 외경(D1)보다 크게 마련될 수 있다. 이러한 구조에 의해, 제1베어링(240)과 로터(220)는 제1안착홀(131) 및 스테이터 코어(161)의 내부를 관통할 수 있다.
제1베어링(230)이 제1하우징(120)에 조립될 수 있도록 제1베어링(230)의 외경(D3)과 제1안착홀(131)의 내경(D5)은 대응되게 마련될 수 있다. 제1베어링(230)이 제1안착홀(131)을 관통하지 않도록 제1안착홀(131)의 내경(D5)은 제1베어링(230)의 외경(D3)과 같거나 그보다 작게 마련될 수 있다. 제1안착홀(131)의 내경(D5)이 제1베어링(230)의 외경(D3)보다 작게 마련되면, 끼움 결합에 의해 제1베어링(230)이 제1안착홀(131)에 결합될 수 있다.
제1안착홀(131)과 스테이터 코어(161)의 내부를 관통한 제2베어링(240)이 제2하우징(140)에 조립될 수 있도록 제2베어링(240)의 외경(D4)과 제2안착홀(151)의 내경(D6)은 대응되게 마련될 수 잇다. 제2베어링(240)이 제2안착홀(151)을 관통하지 않도록 제2안착홀(151)의 내경(D6)은 제2베어링(240)의 외경(D4)과 같거나 그보다 작게 마련될 수 있다. 제2안착홀(151)의 내경(D6)이 제2베어링(240)의 외경(D4)보다 작게 마련되면, 끼움 결합에 의해 제2베어링(240)이 제2안착홀(151)에 결합될 수 있다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 스테이터;
    상기 스테이터의 내측에 배치되는 회전 샤프트;
    상기 스테이터와 전자기적으로 상호 작용하여 상기 회전 샤프트를 중심으로 회전하는 로터; 및
    공기의 유동을 발생시키도록 상기 회전 샤프트와 결합되는 임펠러; 를 포함하고,
    상기 임펠러는,
    상기 임펠러의 언밸런스를 수정하도록 상기 임펠러에 형성되는 돌기 또는 홈(groove)을 포함하는 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 임펠러는,
    상기 회전 샤프트가 결합되는 샤프트 결합부와,
    상기 샤프트 결합부가 중심에 배치되도록 상기 샤프트 결합부의 외면으로부터 연장되는 허브와,
    상기 허브의 일 면으로부터 돌출되는 복수의 날개를 포함하는 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 돌기 또는 상기 홈은, 상기 허브의 일 면과 반대인 타 면에 형성되는 모터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 돌기 또는 상기 홈은, 상기 허브의 림(rim)과 인접한 위치에 형성되는 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 임펠러의 언밸런스를 수정하도록 복수의 돌기를 포함하고,
    상기 복수의 돌기는 상기 허브의 외측 테두리를 따라 이격되게 배치되는 모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 홈은 상기 임펠러의 언밸런스를 수정하도록 복수의 홈을 포함하고,
    상기 복수의 홈은 상기 허브의 외측 테두리를 따라 이격되게 배치되는 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 임펠러는, 상기 임펠러의 언밸런스를 수정하도록 복수의 함몰부를 더 포함하고,
    상기 복수의 함몰부는 상기 회전 샤프트의 축 방향으로 서로 이격되게 배치되는 모터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 함몰부 각각은 상기 임펠러의 적어도 일부분을 커팅(cutting)함으로써 형성되는 모터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 돌기 또는 상기 홈은 상기 임펠러가 사출될 시 상기 임펠러와 함께 사출되는 모터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 로터의 원심력을 줄이도록 상기 로터의 외경 반지름은 5 mm 미만인 모터.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 로터의 외경 반지름을 r 이라 하고, 상기 로터의 상기 회전 샤프트의 축 방향으로의 길이를 t 라 할 때,
    r/t = 0.17 내지 0.26인 모터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터와 상기 로터를 수용하도록 마련되는 하우징; 및
    상기 스테이터와 상기 로터가 소정의 갭(gap)을 유지한 채 회전하도록 상기 회전 샤프트를 지지하고, 상기 하우징에 결합되는 베어링; 을 더 포함하는 모터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 스테이터와 상기 로터의 일 측을 커버하는 제1하우징과, 상기 스테이터와 상기 로터의 타 측을 커버하는 제2하우징을 포함하고,
    상기 베어링은 상기 제1하우징에 결합되는 제1베어링과, 상기 제2하우징에 결합되는 제2베어링을 포함하는 모터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 회전 샤프트에 상기 임펠러와 상기 로터와 상기 제1베어링 및 상기 제2베어링이 결합된 로터 어셈블리는,
    상기 제1하우징 또는 상기 제2하우징을 관통하여 상기 하우징에 결합되는 모터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1하우징 또는 상기 제2하우징은,
    상기 로터 어셈블리가 관통하도록 상기 제1베어링 또는 상기 제2베어링의 외경보다 큰 개구를 포함하는 모터.
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