(57)【要約】導入空気の通過経路をステータ内部と回路素子を空冷させる経路で設定することによって別途の放熱手段なしで冷却させることができる高速、高効率のＩＰＭモータ及びこれを用いたスリム型真空吸込装置が開示される。前記真空吸込装置はＩＰＭモータを使用して具現される。ＩＰＭモータは、シリンダ形状のボディー内周壁に多数のスロットを形成するように突出された多数のティースと前記スロットに部分的に巻かれた多数のステータコイルを具備するステータと、中央側に回転軸が装着されるローターコアと前記ローターコアの同一円周上に形成された多数の永久磁石挿入孔に挿嵌される多数の永久磁石を具備するＩＰＭ方式モータを含んで、前記多数の永久磁石は全体的に２極の磁極構造を有するように多数の第１グループ永久磁石と、多数の第２グループ永久磁石からなり、前記第１グループ永久磁石と第２グループ永久磁石の間にはそれぞれ円周方向に磁束の漏れを防止するために第１及び第２スペーサが形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ形状のボディーの内周壁に多数のスロットを形成するように突出された多数のティースと前記多数のスロットに部分的に巻かれたステータコイルを具備するステータと、前記ステータの内部に一定間隙に離隔されて回転可能に配置されるローターコアと前記ローターコアの円周上に形成された多数の永久磁石挿入孔に挿嵌される多数の永久磁石を具備して、前記ステータによって回転がなされるＩＰＭ方式ローターで構成されるＩＰＭモータと、
前記ＩＰＭモータの上部及び外周面を保護して導入空気が通過する多数の第１貫通孔が形成された円筒形の上部ハウジングと、
外周部が前記上部ハウジングの下端と結合されて、前記ＩＰＭモータを支持して前記導入空気が通過する多数の第２貫通孔が形成された中間ハウジングと、
前記ローターコアの中央に固定結合されて両端部が前記上部及び中間ハウジングに回転可能に支持される回転軸と、
前記上部ハウジングの上側に配置されて、前記回転軸の上端に下部板が固定結合され前記回転軸が回転することによって多数の螺旋形のガイドベーンによって上部板中央に位置した第１円形吸込口を通じて吸込力を発生させるインペラと、
上端部に前記インペラの円形吸込口に対応する第２円形吸込口を具備して前記インペラを囲みながら下端部が前記上部ハウジングに固定結合されて前記導入空気を中心方向に案内するカバーと、
前記インペラと前記上部ハウジングの間に配置されて前記中心方向に案内される導入空気を前記上部ハウジングの第１貫通孔に案内するエアガイドを含んで、
前記上部ハウジングの第１貫通孔に案内された導入空気が前記ステータコイルが巻線されないスロットの中央空間を通じて前記中間ハウジングの第２貫通孔に排出されることを特徴とする真空吸込装置。
【請求項２】
前記エアガイドによって中央に案内された導入空気を前記上部ハウジングの第１貫通孔に案内すると共に内周部に第１ベアリング収容溝が形成された環状突起部が前記上部ハウジングの中央からエアガイドの中央に突出形成されて、
前記第１ベアリング収容溝に内蔵されて回転軸の一側を回転可能に支持する第１ベアリングと、
前記中間ハウジングに具備された第２ベアリング収容溝に内蔵されて前記回転軸を回転可能に支持する第２ベアリングをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の真空吸込装置。
【請求項３】
前記インペラ下部板の上部面及び下部面にそれぞれ固定されて中央部に回転軸が結合される第１及び第２インペラワッシャと、
前記第２インペラワッシャと第２ベアリングの間に挿入されて中央部に回転軸が挿入されるポリスライダーと、
前記第１インペラワッシャの上部に結合されて中央部に回転軸が挿入されるインペラブッシングと、
前記回転軸の上端部にねじ結合される固定ナットをさらに含んで、
前記固定ナットの締め付けによってインペラブッシングが前記第１及び第２インペラワッシャを前記インペラ下部板の中心部に圧着支持しながら前記ポリスライダーを通じて前記第１ベアリングに回転可能に密着固定されることを特徴とする請求項２に記載の真空吸込装置。
【請求項４】
前記ＩＰＭモータに対する駆動電圧を印加するための駆動回路の回路素子が装着されるコントロールＰＣＢと、
底に前記コントロールＰＣＢが設置されて外周部から垂直に延長された多数の脚が前記中間ハウジングと結合されて、前記ステータのスロットと中間ハウジングの第２貫通孔を通じて流入された前記導入空気が前記回路素子を冷却させた後脚の間の排出口を通じて排出されるようにするＰＣＢカバーをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の真空吸込装置。
【請求項５】
非磁性体で形成されて前記永久磁石が外部に離脱されないように前記ローターの両端面にそれぞれ設置されてモータの高速回転の際偏心を防止するための第１及び第２バランスウェイトと、
前記第２バランスウェイトの下端に設置されたセンシングマグネットブラケットに固定結合されて前記ローターと同一の位置に同一の磁極で着磁されて前記ローターの回転位置を検出するセンシングマグネットと、
前記センシングマグネットに対向する前記中間ハウジングに設置されて前記センシングマグネットから前記ローターの回転位置を検出するホールセンサをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の真空吸込装置。
【請求項６】
前記中間ハウジングの外周部には多数の長孔が形成されており、
前記ホールセンサが前記ローターの回転位置を検出するタイミングを決定するために前記中間ハウジングを前記上部ハウジングに結合される位置は前記長孔を用いて調整して、
前記ステータコイルに電流が最も少なく流れるタイミングに前記ステータコイルに対する駆動信号を印加することができるように前記ローターの回転位置を検出するタイミングが設定されることを特徴とする請求項５に記載の真空吸込装置。
【請求項７】
前記多数の永久磁石は全体的に２極の磁極構造を有するように直径方向に円周面がＮ極に着磁されて隣接し配置された４個の第１グループ永久磁石と、直径方向に円周面がＳ極に着磁されて隣接し配置された４個の第２グループ永久磁石からなり、
前記第１グループ永久磁石と第２グループ永久磁石の間にはそれぞれ円周方向に磁束の漏れを防止するための第１及び第２スペーサが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空吸込装置。
【請求項８】
前記多数の永久磁石はそれぞれバー形状からなり、その断面は外周面が前記永久磁石挿入孔の外周面の曲率と同一に設定されて、これに対向する内側面は直線形状をなしながら永久磁石挿入孔に対応する形状を有して、両側面はそれぞれ内側面と直角で設定されたことを特徴とする請求項７に記載の真空吸込装置。
【請求項９】
前記永久磁石挿入孔は外周面がローターコアの外周面の曲率と同一に設定されてこれに対向する内側面は直線形状をなして、両側面にはそれぞれ側面方向に磁束の漏れを防止するために永久磁石が挿入されない第３及び第４スペーサが突出形成されることを特徴とする請求項８に記載の真空吸込装置。
【請求項１０】
前記ＩＰＭモータは２極−３スロット構造を有することを特徴とする請求項１、７、８及び９のいずれか１項に記載の真空吸込装置。
【請求項１１】
前記上部ハウジングの第１貫通孔と前記中間ハウジングの第２貫通孔はそれぞれ２個及び３個からなり、ステータの３個のスロットによって相互連通されることを特徴とする請求項１０に記載の真空吸込装置。
【請求項１２】
シリンダ形状のボディー内周壁に多数のスロットを形成するように突出された多数のティースと前記スロットに部分的に巻かれた多数のステータコイルを具備するステータと、
前記ステータの内部に一定間隙に離隔され回転可能に配置されて中央側に回転軸が装着されるローターコアと前記ローターコアの同一円周上に形成された多数の永久磁石挿入孔に挿嵌される多数の永久磁石を具備して、前記ステータによって回転がなされるＩＰＭ方式のローターを含んで、
前記多数の永久磁石は全体的に２極の磁極構造を有するように直径方向に円周面がＮ極に着磁されて隣接し配置された多数の第１グループ永久磁石と、直径方向に円周面がＳ極に着磁されて隣接し配置された多数の第２グループ永久磁石からなり、
前記第１グループ永久磁石と第２グループ永久磁石の間にはそれぞれ円周方向に磁束の漏れを防止するために第１及び第２スペーサが形成されていることを特徴とするＩＰＭモータ。
【請求項１３】
前記ステータの多数のスロットはそれぞれステータコイルが巻線される第１及び第２領域と前記ステータコイルが巻線されない第１及び第２領域の間の第３領域で分けられて、
前記第３領域を通じて空気が流通されることを特徴とする請求項１２に記載のＩＰＭモータ。
【請求項１４】
前記多数の永久磁石はそれぞれバー形状からなり、その断面は外周面が前記永久磁石挿入孔の外周面の曲率と同一に設定されて、これに対向する内側面は直線形状をなしながら永久磁石挿入孔に対応する形状を有して、両側面はそれぞれ内側面と直角で設定されて、
前記永久磁石挿入孔は外周面がローターコアの外周面の曲率と同一に設定されてこれに対向する内側面は直線形状をなしており、両側面にはそれぞれ側面方向に磁束の漏れを防止するために永久磁石が挿入されない第３及び第４スペーサが突出形成されることを特徴とする請求項１２に記載のＩＰＭモータ。
【請求項１５】
前記ＩＰＭモータの上部及び外周面を保護して空気が通過する多数の第１貫通孔が形成された円筒形の第１ハウジングと、
外周部が前記第１ハウジングの下端と結合されて、前記ＩＰＭモータを支持して前記空気が通過する多数の第２貫通孔が形成された第２ハウジングをさらに含んで、
前記ローターの中央に固定結合された回転軸は両端部が第１及び第２ハウジングに回転可能に支持されることを特徴とする請求項１２に記載のＩＰＭモータ。
【請求項１６】
前記ＩＰＭモータに対する駆動電圧を印加するための駆動回路の回路素子が装着されるコントロールＰＣＢと、
底に前記コントロールＰＣＢが設置されて外周部から垂直に延長された多数の脚が前記第２ハウジングと結合されて、前記ステータのスロットと第２ハウジングの第２貫通孔を通じて流入された前記空気が回路素子を冷却させた後脚の間の排出口を通じて排出されるようにする第３ハウジングをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のＩＰＭモータ。
【請求項１７】
非磁性体で形成されて前記永久磁石が外部に離脱されないようにローターの両端面にそれぞれ設置されてモータの高速回転の際偏心を防止するのに用いられる第１及び第２バランスウェイトと、
前記第２バランスウェイトの下端に設置されたセンシングマグネットブラケットに固定結合されて前記ローターと同一の位置に同一の磁極で着磁されて前記ローターの回転位置を検出するのに用いられる環状のセンシングマグネットと、
前記センシングマグネットに対向する前記第２ハウジングに設置されてセンシングマグネットからローターの回転位置を検出するホールセンサをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のＩＰＭモータ。
【請求項１８】
前記第２ハウジングは外周部に多数の長孔が形成されており、
前記ホールセンサがローターの回転位置を検出するタイミングを決定するために第２ハウジングが第１ハウジングに結合される位置を前記長孔を用いて調整することを特徴とする請求項１７に記載のＩＰＭモータ。
【請求項１９】
前記ＩＰＭモータは２極−３スロット構造からなり、真空掃除機用真空吸込装置の回転力発生手段で用いられることを特徴とする請求項１２乃至１８のいずれか１項に記載のＩＰＭモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＩＰＭモータ及びこれを用いた真空吸込装置に係るもので、より詳しくは、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータを採用してローター内部の電流による発熱がほとんどなく、導入空気の通過経路をステータ内部と回路素子を空冷させる経路で設定することによって別途の放熱手段なしで冷却させることができる高速、高効率のＩＰＭモータ及びこれを用いたスリム型真空吸込装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日多くの家電製品が開発されて市販されており、このような家電製品の中に住居環境の清潔のために開発された真空掃除機がある。  
真空掃除機は掃除機の本体の内部に装着されるインペラとＢＬＤＣ（Brushless DC）モータによって発生される真空圧を用いて埃などのような異物が含まれた空気を吸い込んだ後本体の内部で異物を取り除く（filtering）家電製品である。
【０００３】
このような掃除機では真空圧を発生させるために真空発生装置に消費電力の低い高効率のＢＬＤＣモータを採用する必要がある。  
ＢＬＤＣモータはパワー駆動素子を含むドライバが必要であり、１００Ｗ以上の高出力を出すためにはパワー駆動素子から発生される熱を速く放熱させるための放熱対策が必要である。前記のように、掃除機で発生される熱を放熱させるためには別途の放熱フィン（fin）を設けたり、ＢＬＤＣモータを囲んだり、ＢＬＤＣモータが装着されるハウジングをアルミニウムのように熱伝導性の高い金属で形成すべきである。
【０００４】
従って、従来の真空吸込装置ではＢＬＤＣモータのパワー駆動素子を放熱フィン又は放熱ハウジングに付着させる構造によって放熱を行ったためＢＬＤＣモータを真空吸込装置のエアガイドに密着させたスリム型構造を採用しにくかった。即ち、エアガイドとコントロールＰＣＢとの間の空間に駆動モータを位置させる内蔵型で設計することができなかった。
【０００５】
さらに、ＢＬＤＣモータから発生される熱を放熱させるための放熱フィン又は放熱ハウジングのような放熱構造物を設ける場合には掃除機の真空吸込装置の内部に放熱構造物を装着しなければならないので、掃除機の内部の構造が複雑になることはもちろん、放熱構造物を装着するための空間により真空吸込装置の大きさが大きくなる。また、ＢＬＤＣモータのハウジングを放熱構造物で形成する場合には真空吸込装置の重さが増加することになり、これは消耗電力の増加をもたらすことになる。
【０００６】
従って、掃除機の真空吸込装置から発生される熱を効率的に放熱することができる手段が要求されて、これを通じて掃除機の大きさをコンパクト（compact）にすると共に重さを軽量化することが要求される。
【０００７】
共に、掃除機は基本的に洗浄度が高くて広い地域を短い時間に掃除するためには空気を吸い込む吸込力と効率を最大化することが要求される。従って、掃除機の掃除効率を最大化するためには空気を吸い込む真空吸込装置のモータの出力及び回転力を最大化すべきであるが、既存の真空吸込装置に適用されるモータの出力及び回転力は要求される水準に及ばないし、消費電力やはり大きいという短所を有する。それで従来には３０，０００ｒｐｍ以上、１ＫＷ以上の高速、大出力のＢＬＤＣモータを具現しにくかった。
【０００８】
一方、従来にはインペラの中心部が直径の小さいインペラブッシングによってローターブッシングに圧着支持される構造によってローターの回転力がインペラの中心部を通じて伝達された。その結果ローターの回転の際にインペラが回転軸から滑る現象が発生してローターの回転力がインペラに効果的に伝達されない問題がある。
【０００９】
さらに、ＢＬＤＣモータには回転子の内部に永久磁石が挿入されるＩＰＭタイプ（Interior permanent magnet type）ＢＬＤＣモータと、永久磁石が回転子の表面に付着されているＳＰＭタイプ（surface permanent magnet type）ＢＬＤＣモータ等が使用される。この場合、高速回転用としては高速回転の際遠心力による永久磁石の飛散とＮｄ磁石が錆びることを防止できるだけでなく大きいトルクを発生させることができるＩＰＭタイプが主に使用される。
【００１０】
従来のＩＰＭタイプＢＬＤＣモータは中央側に空間を有するステータと、このステータの中央側の空間に一定間隔を置いて回転可能に配置されるローターからなる。  
前記ステータは外側に形成されるステータコアと、このステータコアの中央側の空間部の周方向に一定間隔で“Ｔ”形状で突出されてこれら間に多数のスロットが形成される多数のティースと、前記ティースに巻線されるステータコイルで構成される。
【００１１】
前記ローターは中央側に回転軸が装着されるローターコアと、前記ローターコアの円周方向に互いに異なる極を有して均等間隔で設けられる多数の永久磁石とで構成されて、この永久磁石は各々極性の異なる両側端部に一定空間を有するスペーサが形成される空間に挿入される。ここで、スペーサは永久磁石の両側端部に形成される一定空間として磁気抵抗を大きくして磁束漏れを防止する。
【００１２】
このような従来のＩＰＭタイプのＢＬＤＣモータはステータコイルに電源が印加されるとトルクリップルが発生されて、このトルクリップルによって空隙磁束密度の変化及び電流の歪みが必然的に存在するのでカシメトルク及びリラクタンストルクリップルが発生される。
【００１３】
即ち、ローターが回転される際スペースの磁気抵抗が大きいので磁気抵抗の小さいコア部分に大部分の磁束が通過するので正弦波に近くない空隙磁束密度を持つようになって、回転角の変化によってエネルギー変化がさらに大きくなってカシメトルクが大きくなる。
【００１４】
ここで、前記カシメトルクはステータの非均一トルクとして、モータシステムの磁気エネルギーが最小である位置へ移動しようとする接線方向の力を言うことで、負荷電流とは関係なくローター外径とステータ内径との間にエアギャップに磁気エネルギーが変化することによって発生するリラクタンストルクを言う。このようなカシメトルクは永久磁石タイプのモータでは必然的に発生されてモータの振動騒音の原因になる。
【００１５】
特許文献１では中央側に一定間隔でステータスロットが形成されるステータと、前記ステータの内側面に異なる極を有する複数個の永久磁石が爪シューとリンク及びウェブの間の空間に挿入されるローターを含んで、爪シューは外側にエアギャップ空間を構成して、内側に永久磁石を通過した磁束の一部がスペースを通じて漏れることができるようにスペースと空気などの非磁性体と接触される爪シュー突起部が形成されたＩＰＭタイプのＢＬＤＣモータが提案されている。
【００１６】
前記ＩＰＭタイプのＢＬＤＣモータは爪シューの下端にスペースと接触される爪シュー突起部を形成して永久磁石から発生された磁束の内の一部がスペースを通じて漏れるようにして正弦波に近い空隙磁束密度を持つようにすることで、カシメトルクを低減させてモータの振動及び騒音を低減させている。
【００１７】
特許文献２は回転子に埋め込まれる永久磁石の形状を改善して固定子と回転子との間の空隙における磁束密度の分布を均一にすることによってモータの効率を向上させることができるだけでなく、トルクリップルを減少させ得る永久磁石埋め込み型モータを提案している。
【００１８】
これをために、前記特許文献２では、複数の永久磁石がコアに埋め込まれた回転子にて永久磁石は前記コアの中心に向かって一定曲率で凸とするように形成された内周面と、コアの外周面に向かって凸とするように形成された外周面とで形成されて、外周面は前記内周面の両端から延びて一定曲率を有した第１曲面部と、前記第１曲面部の両端を連結して形成されて第１曲面部よりさらに大きい曲率を有した第２曲面部からなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】韓国特許第４１６７７１号明細書
【特許文献２】韓国特許第４３６１４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
前記従来のＩＰＭタイプのＢＬＤＣモータは多数のＮ極及びＳ極が交互に配置された多極−多数のスロットからなった構造を有しており、このような構造を真空吸込装置に適用する場合インペラを通過した引込空気を排出するための空気通路をモータの外側に設計する場合装置のハウジングが大きくなって、放熱に対する対策を別途に設けなければならない問題があり、モータの内部に空気通路を形成することはモータ構造の大きな変更を要求する問題がある。
【００２１】
本発明は前記の問題点を解決するために案出されたものであり、その目的はＩＰＭモータを採用してローター内部の電流による発熱がほとんどなく、導入空気の通過経路をステータ内部と回路素子を空冷させる経路で設定することによって別途の放熱手段なしで冷却させることができるＩＰＭモータ及びこれを用いたスリム型真空吸込装置を提供することにある。
【００２２】
本発明の他の目的は真空吸込される外部空気の通過経路を短くしながらも摩擦抵抗が小さいように曲線化設計をすることで吸込効率が増加して消費電力が小さくなって、その結果パワー駆動素子から発生される熱を容易に冷却させることができる真空吸込装置を提供することにある。
【００２３】
本発明のまた他の目的は導入空気がステータ内部を通過するように小さい数のスロット構造を採用することによってステータ構造に対応するようにＩＰＭモータのローターに対する磁気回路構造を変更して高効率と小型化を図ることができるＩＰＭモータ及びこれを用いたスリム型真空吸込装置を提供することにある。
【００２４】
本発明のまた他の目的は大きいトルク領域で効率がよくてモータの小型化が可能なＩＰＭモータを使って掃除機の真空吸込装置から発生される発熱を最小化して、小型化させることができる高効率の真空吸込装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
前記目的を達成するための本発明は、シリンダ形状のボディーの内周壁に多数のスロットを形成するように突出された多数のティースと前記スロットに部分的に巻かれたステータコイルを具備するステータと、前記ステータの内部に一定間隙に離隔されて回転可能に配置されて中央側に回転軸が装着されるローターコアと前記ローターコアの円周上に形成された多数の永久磁石挿入孔に挿嵌される多数の永久磁石を具備して、前記ステータによって回転がなされるＩＰＭ方式ローターで構成されるＩＰＭモータと、前記ＩＰＭモータの上部及び外周面を保護して導入空気が通過する多数の第１貫通孔が形成された円筒形の上部ハウジングと、外周部が前記上部ハウジングの下端と結合されて、前記ＩＰＭモータを支持して前記導入空気が通過する多数の第２貫通孔が形成された中間ハウジングと、前記ローターの中央に固定結合されて両端部が上部及び中間ハウジングに回転可能に支持される回転軸と、前記上部ハウジングの上側に配置されて、前記回転軸の上端に下部板が固定結合され前記回転軸が回転することによって多数の螺旋形のガイドベーンによって上部板中央に位置した第１円形吸込口を通じて吸込力を発生させるインペラと、上端部に前記インペラの円形吸込口に対応する第２円形吸込口を具備して前記インペラを囲みながら下端部が上部ハウジングに固定結合されて前記導入空気を中心方向に案内するカバーと、前記インペラと前記上部ハウジングの間に配置されて前記中心方向に案内される導入空気を上部ハウジングの第１貫通孔に案内するエアガイドを含んで、前記上部ハウジングの第１貫通孔に案内された導入空気が前記ステータコイルが巻線されないスロットの中央空間を通じて中間ハウジングの第２貫通孔に排出されることを特徴とする真空吸込装置を提供する。
【００２６】
前記本発明の真空吸込装置では前記エアガイドによって中央に案内された導入空気を上部ハウジングの第１貫通孔に案内すると共に内周部に第１ベアリング収容溝が形成された環状突起部が前記上部ハウジングの中央からエアガイドの中央に突出形成されて、前記第１ベアリング収容溝に内蔵されて回転軸の一側を回転可能に支持する第１ベアリングと、中間ハウジングに設けられた第２ベアリング収容溝に内蔵されて前記回転軸を回転可能に支持する第２ベアリングをさらに含むことが望ましい。
【００２７】
また、本発明は前記インペラ下部板の上部面及び下部面にそれぞれ固定されて中央部に回転軸が結合される第１及び第２インペラワッシャと、前記第２インペラワッシャと第２ベアリングの間に挿入されて中央部に回転軸が挿入されるポリスライダーと、前記第１インペラワッシャの上部に結合されて中央部に回転軸が挿入されるインペラブッシングと、前記回転軸の上端部にねじ結合される固定ナットをさらに含んで、前記固定ナットの締め付けによってインペラブッシングが第１及び第２インペラワッシャをインペラ下部板の中心部に圧着支持しながらポリスライダーを通じて第１ベアリングに回転可能に密着固定されることが望ましい。
【００２８】
さらに、本発明の真空吸込装置では前記ＩＰＭモータに対する駆動電圧を印加するための駆動回路の回路素子が装着されるコントロールＰＣＢと、底に前記コントロールＰＣＢが設置されて外周部に垂直に延長された多数の脚が前記中間ハウジングと結合されて、前記ステータのスロットと中間ハウジングの第２貫通孔を通じて流入された前記導入空気が前記回路素子を冷却させた後脚の間の排出口を通じて排出されるようにするＰＣＢカバーをさらに含む。
【００２９】
また、本発明の真空吸込装置は非磁性体で形成されて前記永久磁石が外部に離脱されないようにローターの両端面にそれぞれ設置されてモータの高速回転の際偏心を防止するのに用いられる第１及び第２バランスウェイトと、前記第２バランスウェイトの下端に設置されたセンシングマグネットブラケットに固定結合されて前記ローターと同一の位置に同一の磁極で着磁されて前記ローターの回転位置を検出するのに用いられるセンシングマグネットと、前記センシングマグネットに対向する中間ハウジングに設置されてセンシングマグネットからローターの回転位置を検出するホールセンサをさらに含むことができる。
【００３０】
また、前記中間ハウジングは外周部に多数の長孔が形成されており、前記ホールセンサがローターの回転位置を検出するタイミングを決定するために中間ハウジングを上部ハウジングに結合される位置を前記長孔を用いて調整して、前記ステータコイルに電流が最も少なく流れるタイミングにステータコイルに対する駆動信号を印加することができるようにローターの回転位置を検出するタイミングが設定されることが望ましい。
【００３１】
さらに、前記多数の永久磁石は全体的に２極の磁極構造を有するように直径方向に円周面がＮ極に着磁されて隣接し配置された４個の第１グループ永久磁石と、直径方向に円周面がＳ極に着磁されて隣接し配置された４個の第２グループ永久磁石からなり、前記第１グループ永久磁石と第２グループ永久磁石の間にはそれぞれ円周方向に磁束の漏れを防止するために第１及び第２スペーサが形成されていることが望ましい。
【００３２】
この場合、前記多数の永久磁石はそれぞれバー形状からなり、その断面は外周面が前記永久磁石挿入孔の外周面の曲率と同一に設定されて、これに対向する内側面は直線形状をなしながら永久磁石挿入孔に対応する形状を有して、両側面はそれぞれ内側面と直角で設定され得る。
【００３３】
また、前記永久磁石挿入孔は外周面がローターコアの外周面の曲率と同一に設定されてこれに対向する内側面は直線形状をなしており、両側面にはそれぞれ側面方向に磁束の漏れを防止するために永久磁石が挿入されない第３及び第４スペーサが突出形成されることが望ましい。
【００３４】
本発明の真空吸込装置で、前記ＩＰＭモータは２極−３スロット構造を有することが望ましい。  
また、前記上部ハウジングの第１貫通孔と中間ハウジングの第２貫通孔はそれぞれ２個及び３個からなり、ステータの３個のスロットによって相互連通されることを特徴とする。
【００３５】
本発明の他の特徴によると、シリンダ形状のボディー内周壁に多数のスロットを形成するように突出された多数のティースと前記スロットに部分的に巻かれた多数のステータコイルを具備するステータと、前記ステータの内部に一定間隙に離隔され回転可能に配置されて中央側に回転軸が装着されるローターコアと前記ローターコアの同一円周上に形成された多数の永久磁石挿入孔に挿嵌される多数の永久磁石を具備して、前記ステータによって回転がなされるＩＰＭ方式のローターを含んで、前記多数の永久磁石は全体的に２極の磁極構造を有するように直径方向に円周面がＮ極に着磁されて隣接し配置された多数の第１グループ永久磁石と、直径方向に円周面がＳ極に着磁されて隣接し配置された多数の第２グループ永久磁石からなり、前記第１グループ永久磁石と第２グループ永久磁石の間にはそれぞれ円周方向に磁束の漏れを防止するために第１及び第２スペーサが形成されていることを特徴とするＩＰＭモータを提供する。
【００３６】
この場合、前記ステータの多数のスロットはそれぞれステータコイルが巻線される第１及び第２領域と前記ステータコイルが巻線されない第１及び第２領域の間の第３領域で分けられて、前記第３領域を通じて空気が流通されることを特徴とする。
【００３７】
前記ＩＰＭモータにおいて前記多数の永久磁石はそれぞれバー形状からなり、その断面は外周面が前記永久磁石挿入孔の外周面の曲率と同一に設定されて、これに対向する内側面は直線形状をなしながら永久磁石挿入孔に対応する形状を有して、両側面はそれぞれ内側面と直角で設定されて、前記永久磁石挿入孔は外周面がローターコアの外周面の曲率と同一に設定されてこれに対向する内側面は直線形状をなしており、両側面にはそれぞれ側面方向に磁束の漏れを防止するために永久磁石が挿入されない第３及び第４スペーサが突出形成されることが望ましい。
【００３８】
前記ＩＰＭモータは２極−３スロット構造からなり、真空掃除機用真空吸込装置の回転力発生手段で用いることができる。
【発明の効果】
【００３９】
前記のように、本発明の真空吸込装置では、インペラの回転によって外部空気はカバーの円形吸込口、インペラ、エアガイド、モータのステータ、ＰＣＢカバーの排出口に繋がる最短距離の通過経路に沿って曲線化して自然な空気流れ経路を有するように設定することによって摩擦抵抗要素を最小化することが可能である。
【００４０】
又、前記上部ハウジングを通過した導入空気はモータ内部に移動してステータとコントロールＰＣＢに実装されたパワー駆動素子などの回路素子を空冷方式で冷却させながらＰＣＢカバーの排出口を通じて排出されるように経路を設定することによって別途の放熱手段なしで冷却させることができる。
【００４１】
さらに、本発明の真空吸込装置ではローターの回転力がインペラに効果的に伝達されて通過経路が短く摩擦抵抗の小さい経路を経て高速空気流れがモータ内部を冷却させるので吸込効率が従来に比べて大きく増加して消費電力が小さくなって、その結果パワー駆動素子から発生される発熱量が減少して別途の放熱手段（例えば、ＡＩ放熱フィン）なしで冷却させることができる。
【００４２】
従って、本発明の真空吸込装置は従来のようなパワー駆動素子を冷却させるのに必要な嵩高であり、重さを増加させるＡＩ放熱構造物などを採用しないことが可能で、エアガイドとコントロールＰＣＢとの間の空間にＩＰＭモータを位置させる内蔵型で設計することが可能である。
【００４３】
また、本発明のＩＰＭモータでは永久磁石各々から発散される磁力線と永久磁石各々に収斂される磁力線が均一に分布されたパターンをなすことによってローターとステータの間の空隙における磁束密度の分布が均一になってモータの効率向上とトルクリップルの減少を図ることができる。
【００４４】
本発明ではスロットの数を３相駆動に必要な最小限の数に減らして吸込空気の通過経路をステータの内部に設計することによってＩＰＭモータの直径を最小化して、その結果、真空吸込装置もまたコンパクトな構造を有するようにして掃除機の小型化を図ることができる。
【００４５】
また、本発明では前記のようなＩＰＭモータをコンパクトな構造で具現しながらもＢＬＤＣ方式で高速、大出力を実現できるようになって真空掃除機、電気自動車などに有用に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の望ましい実施例による掃除機の真空吸込装置を示した断面図。
【図２ａ】真空吸込装置の上部ハウジングを示した平面図。
【図２ｂ】真空吸込装置の上部ハウジングを示した底面図。
【図３】真空吸込装置の中間ハウジングを示した平面図。
【図４ａ】真空吸込装置のＰＣＢカバーを示した平面図。
【図４ｂ】真空吸込装置のＰＣＢカバーを示した底面図。
【図４ｃ】真空吸込装置のＰＣＢカバーを示した側面図。
【図５ａ】本発明によるＩＰＭモータのローターに対する外観を示す側面図。
【図５ｂ】本発明によるＩＰＭモータのローターに対する外観を示す円周方向断面図。
【図５ｃ】図５ｂの部分拡大図。
【図５ｄ】図５ｂの永久磁石を示した斜視図。
【図６ａ】本発明によるステータを示した平面図。
【図６ｂ】本発明によるステータを示した側面図。
【図７】本発明によるＩＰＭモータでローターとステータとの間の磁気流れ経路を示した図。
【図８】ステータコアに対する変形例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、実施例を通じて本発明を詳細に説明する。各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。  
図１は本発明の一実施例によるＩＰＭモータを用いた真空掃除機の真空吸込装置を示した断面図である。
【００４８】
図１を参照すると、本発明の真空吸込装置（１００）はステータ（１０）及びローター（２０）で構成されて、回転力を発生させるＩＰＭモータ（１）と、前記ＩＰＭモータ（１）の上部及び外周面を保護する上部ハウジング（２）と、周縁部が前記上部ハウジング（２）の下端と固定結合されて、前記ＩＰＭモータ（１）を支持する中間ハウジング（３）と、前記ローター（２０）の中央に固定結合されて回転する回転軸（５）と、前記ローター（２０）の上部に位置されて、前記回転軸（５）の上端に結合固定されて前記回転軸（５）が回転することで上部板（４０ｃ）の中央に位置した円形吸込口（４０ｄ）を通じて吸込力を発生させるインペラ（４０）と、前記インペラ（４０）と前記ＩＰＭモータ（１）との間に配置されてインペラ（４０）によって発生される吸込力によって吸い込まれる空気の流れを前記ＩＰＭモータ（１）の内部にガイドするエアガイド（５０）と、中央部に位置した吸込口（７１）が前記インペラの円形吸込口（４０ｄ）に延長形成されて外周部が前記インペラ（４０）とエアガイド（５０）を囲むと共に空気通過経路を形成するように延びて前記エアガイドの外周部に結合されるカバー（７０）を含んでいる。
【００４９】
又、前記真空吸込装置（１００）はトランジスタ等の回路素子（６１）を実装して、前記ＩＰＭモータ（１）に対する駆動電圧を印加するコントロールＰＣＢ（６０）と、先端部が前記中間ハウジング（３）と結合されて、前記コントロールＰＣＢ（６０）を保護するように底面にコントロールＰＣＢ（６０）が装着されて、前記モータの内部に引き込まれた導入空気を側面に形成された排出口（４ｃ）を通じて排出するＰＣＢカバー（４）を含んでいる。
【００５０】
以下に真空吸込装置（１００）の各構成素子別にその構成と作用を詳細に説明する。  
前記ＩＰＭモータ（１）は図２ａ及び図２ｂに示された上部ハウジング（２）と図３に示された中間ハウジング（３）にそれぞれ第１及び第２ベアリング（８１，８２）が設置されて、前記上部ハウジング（２）の内周部にステータ（１０）が固定設置されて、前記ステータ（１０）の中央に形成された空間にローター（２０）が配置されて、前記ローター（２０）の中央部に結合される回転軸（５）は第１及び第２ベアリング（８１，８２）に回転可能に支持されている。
【００５１】
前記上部ハウジング（２）は図２ａ及び図２ｂに示されたように、エアガイド（５０）の中央部に突出形成された環状突起部（２ａ）の内周部に第１ベアリング（８１）を収容するベアリング収容溝（２ｆ）が形成されて、環状突起部（２ａ）の中央に回転軸（５）が通過する円形貫通孔（２ｄ）が形成されており、突起部（２ａ）の一側及び他側にはエアガイド（５０）を通じて誘導された導入空気をモータ（１）の内部に導入するための一対の貫通孔（２ｂ，２ｃ）が略半円形の形状で形成されている。
【００５２】
前記環状突起部（２ａ）は一対の連結部（２ｇ，２ｈ）によって環状ボディー（２ｉ）に支持されており、環状ボディー（２ｉ）の背面にはステータ（１０）の側面を囲む円筒部（２ｊ）が延長されている。前記一対の連結部（２ｇ，２ｈ）に形成された小さい孔（２ｋ）はステータ（１０）を固定させるのに用いられるものであり、円筒部に形成された孔（２ｅ）は中間ハウジング（３）とＰＣＢカバー（４）を相互固定させるのに用いられるものである。
【００５３】
前記中間ハウジング（３）は図３に示されたように、ＰＣＢカバー（４）の内側に突出形成された円形突起部（３ａ）の内周部に第２ベアリング（８２）を収容するベアリング収容溝（３ｅ）が形成されて、円形突起部（３ａ）の中央に回転軸（５）の下端が通過する円形貫通孔（３ｆ）が形成されており、突起部（３ａ）の周辺にはモータ（１）のステータ（１０）を通過して外部へ排出するための３個の貫通孔（３ｌ-３ｎ）がそれぞれ略１８０度の円弧形状で形成されている。
【００５４】
貫通孔（３ｌ-３ｎ）がそれぞれ略１８０度の円弧形状をなすように前記円形突起部（３ａ）は３個の連結部（３ｇ-３ｉ）によって環状ボディー（３ｋ）に支持されており、環状ボディー（３ｋ）の上部面には環状ボディー（３ｋ）に沿って３個の長孔（３ｂ−３ｄ）が形成されている。
【００５５】
前記長孔（３ｂ−３ｄ）は前記ＰＣＢカバー（４）から上部ハウジング（２）の円筒部に形成された小さい孔（２ｅ）に締結される固定ボルト又はリベットが通過する孔として、中間ハウジング（３）は長孔（３ｂ−３ｄ）の範囲内で設定位置の変更がなされ得る構造を有する。
【００５６】
ベアリング収容溝（３ｅ）の外側上部面には後述する補助ＰＣＢ（３１）を固定させるための固定ホール（３ｊ）が形成されており、これに固定される補助ＰＣＢ（３１）にはローター（２０）の回転位置を検出するための３個の磁気センサ、例えば、ホールセンサ（Hall sensor）が配置されており、前記補助ＰＣＢ（３１）と対向したローター（２０）の下側にはセンシングマグネットブラケット（３３）が回転軸に支持されており、センシングマグネットブラケット（３３）の外周部にはローター（２０）に含まれたマグネットの磁極と同一の磁極を有するように着磁された環状のセンシングマグネット（３２）が設置されている。
【００５７】
従って、ローター（２０）が回転する際センシングマグネットブラケット（３３）とセンシングマグネット（３２）も回転するので補助ＰＣＢ（３１）に設置された３個のホールセンサはローター（２０）の回転位置を検出することができるようになる。前記ホールセンサのローター回転位置信号はステータコイルに対する駆動信号を印加するタイミングを決定することになる。
【００５８】
前記ホールセンサはステータに電流が最も少なく流れるタイミングにステータコイルに対する駆動信号を印加するように位置設定されることが高効率を図れるので、前記中間ハウジング（３）の長孔（３ｂ−３ｄ）は前記のタイミングにホールセンサがローター（２０）の回転位置を検出することができるように中間ハウジング（３）を微細調整するのに用いられる。
【００５９】
前記ＰＣＢカバー（４）は図４ａ−図４ｃに示されたように、円形の底板（４ａ）と底板（４ａ）から垂直に突出された３個の脚（４ｂ）とからなっており、前記３個の脚（４ｂ）の間の空間はＩＰＭモータ（１）を通じて排出される導入空気を排出する排出口（４ｃ）を形成する。
【００６０】
前記底板（４ａ）には真空吸込装置（１００）を掃除機の本体に固定するのに用いられる一対のセット固定孔（４ｄ）が形成されており、前記３個の脚（４ｂ）にはＰＣＢカバー（４）を中間ハウジング（３）と上部ハウジング（２）に固定させる際使用される貫通孔（４ｅ）がそれぞれ形成されている。
【００６１】
前記ＰＣＢカバー（４）の底板（４ａ）には図１のようにステータ（１０）に対する駆動電圧を印加するための駆動回路の回路素子（６１）が装着されたコントロールＰＣＢ（６０）が図示されない固定手段を使って底板（４ａ）と間隔を置いて設置されて、ＰＣＢカバー（４）の底板（４ａ）とコントロールＰＣＢ（６０）との間の空間には図示されないモータ駆動用パワー駆動素子が配置され得る。
【００６２】
一方、本発明の真空吸込装置（１００）に使用されるＩＰＭモータ（１）は図１及び図７に示されたように、多数の磁性鋼板を積層してシリンダ形状に作られて、その内周壁に３個のスロット（１４ａ−１４ｃ）を形成するように略“Ｔ”形状に突出された３個のティース（１３ａ−１３ｃ）と磁気的に３相のＮ極とＳ極を発生させるように前記スロット（１４ａ−１４ｃ）に巻かれたステータコイル（１１）を具備するステータ（１０）と、前記ステータ（１０）と同様に多数の磁性鋼板を積層して形成されて、前記ステータ（１０）の内部に一定間隙に離隔されて回転可能に配置されるローター（２０）とで構成される。
【００６３】
図５ａ及び図５ｂはそれぞれ本発明によるＩＰＭモータのローターに対する外観を示す側面図及び円周方向断面図であり、図６ａ及び図６ｂは本発明のステータを示した平面図と側面図である。
【００６４】
まず、図１、図５ａ及び図５ｂを参照すると、本発明によるＩＰＭモータのローター（２０）は多数の磁性鋼板を積層して作られたローターコア（２１）と、ローターコア（２１）の中央部に軸方向に形成された軸孔（２７）と、ローターコア（２１）の中央部の外側に同一円周上に形成された８個の永久磁石挿入孔（２４）と、この永久磁石挿入孔（２４）に挿嵌される８個の永久磁石（２２ａ−２２ｈ）を具備して、前記軸孔（２７）にはローター（２０）と共に回転して回転駆動力を発生させる回転軸（５）が結合されている。
【００６５】
前記ローターコア（２１）を形成するそれぞれの磁性鋼板はローター（２０）の軸孔（２７）と永久磁石挿入孔（２４）の間に形成された複数の結合孔（２６）にリベットが締結されることによって互いに結合されて、ローター（２０）の上部と下部には軸方向の磁束の漏れを防止すると共に高速回転の際にローターコア（２１）に挿入された永久磁石（２２ａ−２２ｈ）の離脱を防止して偏心がなされることを除去するのに用いられる円形の非磁性体、例えばＳＵＳ又はＣｕからなるバランスウェイト（２３ａ，２３ｂ）が付着されている。前記バランスウェイト（２３ａ，２３ｂ）はそれぞれローター（２０）の高速回転の際に偏心がなされる際外周面に微細な溝を付与することによって偏心を除去するのに用いられる。
【００６６】
前記バランスウェイト（２３ｂ）の下部にはセンシングマグネット（３２）を固定結合するセンシングマグネットブラケット（３３）が形成されて、前記センシングマグネットブラケット（３３）の下部面にはセンシングマグネット（３２）が結合される。
【００６７】
前記永久磁石（２２ａ−２２ｈ）は高い磁束密度の有するＮｄマグネットを用いて具現されることが望ましく、ローター（２０）の半径方向に着磁され両極を形成することによって永久磁石（２２ａ−２２ｈ）による磁束とステータ（１０）のコイル（１１）に流れる電流によって形成される回転磁場との間の相互作用によって永久磁石トルクを発生させることになる。
【００６８】
この場合、本発明のローター（２０）は全体的に２極の磁極構造を有するように４個の第１グループ永久磁石（２２ａ−２２ｄ）は直径方向に円周面がＮ極、内側面がＳ極が設定されるように着磁して、残りの４個の第２グループ永久磁石（２２ｅ−２２ｈ）は第１グループ永久磁石（２２ａ−２２ｄ）と反対に円周面がＳ極、内側面がＮ極が設定されるように着磁したものを使用している。その結果、円周面を基準とする際、第１グループ永久磁石（２２ａ−２２ｄ）は全体的に一つのＮ極磁石、第２グループ永久磁石（２２ｅ−２２ｈ）は全体的に一つのＳ極磁石で役割をすることになる。
【００６９】
これをために第１グループ永久磁石（２２ａ−２２ｄ）と第２グループ永久磁石（２２ｅ−２２ｈ）の間にはそれぞれ側面（即ち、円周）方向に磁束の漏れを防止するために漏れ防止孔、即ちスペーサ（２５）が形成されており、前記スペーサ（２５）は磁気抵抗を大きくして磁束漏れを防止する。
【００７０】
また、本発明のローター（２０）では図５ｃのように、それぞれの永久磁石（２２ａ−２２ｈ）が挿入される永久磁石挿入孔（２４）が外周面（２４ｃ）はローターコア（２１）の外周面の曲率と同一に設定してこれに対向する内側面（２４ｄ）は直線形状をなしており、両側面にはそれぞれ永久磁石（２２ａ−２２ｈ）が挿入されない空いた空間を部分的に形成してそれぞれ側面方向に磁束の漏れを防止する小型スペーサ（２４ａ，２４ｂ）が追加で突出形成されている。この場合、スペーサ（２４ａ，２４ｂ）は直径方向の長さが永久磁石（２２ａ−２２ｈ）が挿入される部分の長さより相対的に短く形成されている。
【００７１】
さらに、本発明の永久磁石（２２ａ−２２ｈ）各々は図５ｃ及び図５ｄのように外周面（２２ｉ）は永久磁石挿入孔（２４）の外周面の曲率と同一に設定してこれに対向する内側面（２２ｊ）は直線形状をなしながら永久磁石挿入孔（２４）に対向する形状を有しており、両側面（２２ｋ）はそれぞれ内側面（２２ｊ）と直角で設定されたバー（bar）形状を有している。従って、永久磁石挿入孔（２４）に挿入される永久磁石（２２ａ−２２ｈ）は円周方向及び直径方向の流動が制限される。
【００７２】
前記のように、本発明の永久磁石（２２ａ−２２ｈ）各々は外周面（２２ｉ）が内側面（２２ｊ）より相対的に長さが長く形成されると共に両側面にそれぞれ側面方向に磁束の漏れを防止する小型スペーサ（２４ａ，２４ｂ）が形成されているのでその結果、永久磁石（２２ａ−２２ｄ）から発生された磁束が永久磁石（２２ａ−２２ｄ）の両側角に集中して磁力線が発散されて、永久磁石（２２ｅ−２２ｈ）の角に集中して磁力線が収斂されるパターンを修正して、図５ｂのように永久磁石（２２ａ−２２ｄ）各々から発散される磁力線と永久磁石（２２ｅ−２２ｈ）各々に収斂される磁力線が均一に分布されたパターンをなすように修正された。
【００７３】
その結果、本発明のＩＰＭモータ（１）ではローター（２０）とステータ（１０）の間の空隙における磁束密度の分布を均一にすることで電動機の効率を向上させることができるだけでなく、トルクリップルを減少させることができるようになった。
【００７４】
また、前記永久磁石挿入孔（２４）はローターコア（２１）の外周面に最大限近接して配置することによって永久磁石から発散される磁束量を増大させてトルク増大を図れるようにした。
【００７５】
一方、図１、図６ａ、図６ｂ及び図７を参考すると、本発明のステータ（１０）は多数の磁性鋼板を積層してシリンダ形状をなして溶接によって一体化される環状ボディー（１３ｄ）と環状ボディー（１３ｄ）の内周壁に３個のスロット（１４ａ−１４ｃ）を形成するように略“Ｔ”形状に突出された３個のティース（１３ａ−１３ｃ）からなるステータコア（１３）と、磁気的に３相のＮ極とＳ極を発生させるように前記スロット（１４ａ−１４ｃ）に巻かれたステータコイル（１１）からなっている。環状ボディー（１３ｄ）の外周面には積層された多数の磁性鋼板を溶接するための３個の溶接溝（１３ｅ）が具備されている。
【００７６】
この場合、前記ボディー（１３ｄ）とティース（１３ａ−１３ｃ）は一体型ステータコア（１３）を形成して、図６ａ及び図６ｂのように、ステータ（１０）は環状ボディー（１３ｄ）の外周面とティース（１３ａ−１３ｃ）の内周面を除いてステータコイル（１１）が巻線される環状ボディー（１３ｄ）の内周面と上部面及び下部面、そしてティース（１３ａ−１３ｃ）の上部面と下部面は絶縁性樹脂からなるボビン（１２）が一体に形成されている。
【００７７】
前記３個のティース（１３ａ−１３ｃ）によって形成される３個のスロット（１４）はそれぞれステータコイル（１１）が巻線される第１及び第２領域（１４１ａ，１４１ｂ）と、コイルが巻線されない第３領域（１４１ｃ）で区画されて、前記コイルが巻線されない第３領域（１４１ｃ）はインペラ（４０）を通じて吸い込まれた吸込空気の通過経路をなすことになる。この場合、ステータ（１０）は前記コイルが巻線されない第３領域（１４１ｃ）が上部ハウジング（２）の一対の貫通孔（２ｂ，２ｃ）及び中間ハウジングの貫通孔（３ｌ-３ｎ）と一致するように設置されることが望ましい。
【００７８】
本発明のステータ（１０）ではスロット（１４）にてコイルが巻線されない第３領域（１４１ｃ）を吸込空気の通過経路で使用するためにスロットの数を３相駆動に必要な最小限の数即ち、３に減らして設計した。従来のＩＰＭモータの場合多スロットが形成されるのに反して本発明の場合スロットの数が減少してコイル（１１）の巻線がより容易になる。
【００７９】
前記のように、本発明ではステータ（１０）のスロット（１４）を用いて吸込空気の通過経路をＩＰＭモータ（１）の内部を貫通してコントロールＰＣＢ（６０）の上部空間に排出されるように形成することによって図１及び図７に示されたようにＩＰＭモータ（１）の直径を最小化することが可能になって、その結果真空吸込装置（１００）全体的にもコンパクトな構造を有することになって掃除機に占める空間を最小化することになる。
【００８０】
また、真空吸込装置（１００）では吸込空気の通過経路をステータ内部とコントロールＰＣＢ（６０）に装着された回路素子（６１）を空冷させる経路で設定することによって別途の放熱手段なしで冷却させることができるようになる。
【００８１】
図７には前記の全体的に２極の磁極構造を有するように８個の永久磁石（２２ａ−２２ｈ）が互いに異なる磁極で設定されて第１及び第２グループで分離されたローター（２０）と３相駆動方式のステータコイル（１１）が３個のスロット（１４ａ−１４ｃ）に巻線されているステータ（１０）の間に形成される磁力線の流れを示した。
【００８２】
図８にはステータコアに対する変形例が図示されており、変形例のステータコアは３個の“Ｔ”状のティースによって３個のスロット（１４ａ−１４ｃ）が形成されることは同一であり、但しティースに対応するボディー（１３１）の外周面に凹溝（１４１）を形成して上部ハウジング（２）の内周面の間の空間を吸込空気の通過経路として付加的にさらに形成する構造である。
【００８３】
以下に、ＩＰＭモータ（１）の上側に配置されるインペラ（４０）、エアガイド（５０）及びカバー（７０）について詳細に説明する。  
上部ハウジング（２）の上部面に形成されるエアガイド（５０）はインペラ（４０）によって発生される吸込力によって吸い込まれる導入空気を前記ＩＰＭモータ（１）の内部にガイドするように螺旋形状からなった多数のガイド板が中心方向に配置されている。
【００８４】
かつ、前記エアガイド（５０）の上部に配置されるインペラ（４０）は上側に円形の吸込口（４０ｄ）が所定の傾き角を有して突出された環円状の上部板（４０ｃ）と、前記上部板（４０ｃ）と対向して配置されて中央部にローター（２０）の回転軸（５）が結合される円形の下部板（４０ｂ）と、前記上部板（４０ｃ）と下部板（４０ｂ）の間に螺旋形の仕切り形状で配置されて回転の際に吸込口（４０ｄ）に吸い込まれた空気を円周部に案内する空気通過経路を形成する多数のガイドベーン（４０ａ）からなる。
【００８５】
前記インペラ（４０）はローター（２０）との結合（即ち、動力伝達）のためにまず、インペラ（４０）の下部板（４０ｂ）の中央部上部面と下部面に一対の上部及び下部インペラワッシャ（４１ａ，４１ｂ）が結合されてリベッティング等の方法で固定されて、インペラ（４０）の下部板（４０ｂ）と上部及び下部インペラワッシャ（４１ａ，４１ｂ）の中央に形成された貫通孔に回転軸（５）が結合される。
【００８６】
また、前記下部インペラワッシャ（４１ｂ）と第１ベアリング（８１）の間にはポリスライダー（４２）が挿入されており、前記上部インペラワッシャ（４１ａ）の上部にはインペラブッシング（４３）が結合されて、インペラブッシング（４３）の上部には固定ナット（４４）がねじ締結されている。
【００８７】
前記固定ナット（４４）はインペラブッシング（４３）と一対のインペラワッシャ（４１ａ，４１ｂ）の離脱を防止して、回転軸（５）とインペラの結合力をさらに強くする役割をする。
【００８８】
従って、インペラ（４０）は固定ナット（４４）の締め付けによりインペラブッシング（４３）が接触面積の大きい一対のインペラワッシャ（４１ａ，４１ｂ）をインペラ下部板（４０ｂ）の中心部に圧着支持させることによりインペラ（４０）はポリスライダー（４２）を通じて第１ベアリング（８１）に回転可能に密着固定されて、その結果ローター（２０）の回転の際にインペラ（４０）が滑ることなくローターと共に回転することになってローター（２０）の回転力がインペラ（４０）に効果的に伝達される。
【００８９】
また、前記インペラ（４０）の上部には真空吸込装置（１００）の内部構成を保護しながら外形を形成するカバー（７０）が結合されて、前記カバー（７０）の下部側は上部ハウジング（２）の外周部に結合される。前記カバー（７０）の中央部分には空気が流入される円形の吸込口（７１）が形成されており、その内周部はインペラ（４０）の吸込口（４０ｄ）に延長形成されて吸い込まれる外部空気をインペラ（４０）の吸込口（４０ｄ）へ案内する。また、カバー（７０）の下部側が上部ハウジング（２）の外周部に密閉結合されることによりインペラ（４０）及びエアガイド（５０）の外周部と所定の間隔をなすカバーの円筒形の下端部はインペラ（４０）から排出される導入空気をエアガイド（５０）の多数のガイド板の間に案内する通過経路を形成する。
【００９０】
前記のように構成された掃除機の真空吸込装置（１００）ではＩＰＭモータ（１）にコントロールＰＣＢ（６０）からステータコイル（１１）に駆動電圧が印加されると、ローター（２０）の回転によりインペラ（４０）が高速で回転することになる。インペラ（４０）が高速回転すると、インペラ（４０）の内部に螺旋形に配置された多数のガイドベーン（４０ａ）の作用によってインペラ（４０）の内部にあった空気がカバー（７０）の内周部で反射されて螺旋形のエアガイド（５０）に沿って中央部に導入された後、上部ハウジング（２）の環状突起部（２ａ）に反射されてＩＰＭモータ（１）のステータ（１０）内部に速く排出されながらインペラ（４０）の吸込口（４０ｄ）に強い負圧が発生する。
【００９１】
このような強い負圧が発生するとカバー（７０）の円形の吸込口（７１）を通じて外部空気が吸い込まれた後、インペラ（４０）によってエアガイド（５０）に強く排出されて、エアガイド（５０）に排出された加圧空気は上部ハウジング（２）の貫通孔（２ｃ）を通じてモータ（１）の内部に進入される。モータ（１）の内部に進入された導入空気はステータ（１０）のスロット（１４ａ−１４ｃ）と中間ハウジング（３）の貫通孔（３ｌ-３ｎ）を通過してコントロールＰＣＢ（６０）の上部面に供給された後、ＰＣＢカバー（４）の３個の脚（４ｂ）の間の排出口（４ｃ）を通じて真空吸込装置（１００）の外部に排出される。
【００９２】
この際、真空掃除機は真空吸込装置（１００）の吸込口（７１）に発生される強い真空吸込力を用いて外部から空気と共に異物を掃除機の内部に吸い込んで真空吸込装置（１００）の前端に形成された集塵装置で集塵した後、異物が除去された空気を真空吸込装置（１００）を経て外部に排出する。
【００９３】
前記のように本発明の真空吸込装置（１００）ではインペラ（４０）の回転により外部空気はカバー（７０）の円形の吸込口（７１）、インペラ（４０）、エアガイド（５０）、モータ（１）のステータ（１０）、ＰＣＢカバー（４）の排出口（４ｃ）に繋がる最短距離の通過経路（９０）を曲線化して自然な空気流れ経路を有するように設定することによって摩擦抵抗の要素を最小化した。
【００９４】
また、前記上部ハウジング（２）を通過した導入空気はモータの内部に移動してステータ（１０）とコントロールＰＣＢ（６０）に実装されたパワー駆動素子等の回路素子（６１）を空冷方式で冷却させながらＰＣＢカバー（４）の排出口（４ｃ）を通じて排出される経路で設定することにより別途の放熱手段なしで冷却させることができるようになる。
【００９５】
従って、本発明の掃除機はローター（２０）の内部の電流による発熱がほとんどなく、真空吸込装置（１００）から発生される熱を空冷方式で冷却させることができるようになる。
【００９６】
さらに、本発明の真空吸込装置（１００）ではローター（２０）の回転力がインペラ（４０）に効果的に伝達されて通過経路（９０）が短く摩擦抵抗の小さい経路を経て高速空気流れがモータの内部を冷却させるので吸込効率が従来に比べて大きく増加して消費電力が小さくなって、その結果パワー駆動素子から発生される発熱量が減少して別途の放熱手段（例えば、ＡＩ放熱フィン）なしで冷却させることができるようになる。
【００９７】
従って、本発明の真空吸込装置（１００）は従来のようなパワー駆動素子を冷却させるのに必要な嵩高であり、重さを増加させるＡＩ放熱構造物などを採用しないことが可能で、エアガイド（５０）とコントロールＰＣＢ（６０）との間の空間にＩＰＭモータ（１）を位置させる内蔵型で設計することが可能である。
【００９８】
また、本発明のＩＰＭモータ（１）では永久磁石（２２ａ−２２ｄ）各々から発散される磁力線と永久磁石（２２ｅ−２２ｈ）各々に収斂される磁力線が均一に分布されたパターンをなすことによってローター（２０）とステータ（１０）の間の空隙における磁束密度の分布が均一になって電動機の効率向上とトルクリップルの減少を図ることができる。
【００９９】
本発明ではスロットの数を３相駆動に必要な最小限の数に減らして吸込空気の通過経路をステータ（１０）内部に設計することによってＩＰＭモータ（１）の直径を最小化して、その結果、真空吸込装置（１００）もまたコンパクトな構造を有するようにして掃除機の小型化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明ではＩＰＭモータ（１）をコンパクトな構造で具現しながらもＢＬＤＣ方式で４０，０００ＲＰＭの高速、２，４００Ｗの大出力を実現できるようになって真空掃除機、電気自動車などに応用可能である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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