KR101405963B1 - motor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아우터 타입 모터에 관한 것으로서 누설 자속을 최소화하여 효율을 증가시키고 진동 및 코깅 토크 성능을 개선한 모터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor, and more particularly, to an outer type motor, which minimizes a leakage magnetic flux to improve efficiency and improve vibration and cogging torque performance.
아울러, 본 발명은 직결식 세탁기에 적용될 수 있는 모터 및 이를 적용한 세탁기에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a motor that can be applied to a direct-coupled type washing machine and a washing machine using the same.
본 발명에 따르면, 스테이터와 상기 스테이터의 반경 방향 외측에 회전 가능하게 구비되는 로터를 포함하여 이루어지는 모터에 있어서, 상기 로터는, 베이스부; 상기 베이스부에 대해서 수직으로 연장된 측벽부; 그리고 상기 측벽부의 내측면에 원주 방향을 따라 복수 개 구비되며, 내측 원주면과 외측 원주면은 중심에서 원주 방향으로 갈수록 반경 방향의 두께가 작아지도록 동일한 곡률 반경을 갖는 영구자석을 포함하여 이루어지는 모터가 제공된다. According to the present invention, there is provided a motor including a stator and a rotor rotatably provided outside the stator in the radial direction, the rotor comprising: a base; A side wall portion extending perpendicular to the base portion; The inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the inner circumferential surface of the side wall portion are provided with a permanent magnet having the same radius of curvature so that the radial thickness decreases from the center to the circumferential direction. / RTI >
모터, 자속, 영구자석 Motor, magnetic flux, permanent magnet
Description
본 발명은 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아우터 타입 모터에 관한 것으로서 누설 자속을 최소화하여 효율을 증가시키고 진동 및 코깅 토크 성능을 개선한 모터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
아울러, 본 발명은 직결식 세탁기에 적용될 수 있는 모터 및 이를 적용한 세탁기에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a motor that can be applied to a direct-coupled type washing machine and a washing machine using the same.
일반적으로 모터는 로터의 회전력을 회전축으로 전달하여, 상기 회전축이 부하를 구동하게 된다. 예를 들어, 상기 회전축이 세탁기의 드럼에 연결되어 드럼을 구동시킬 수 있으며, 냉장고의 팬과 연결되어 필요한 공간으로 냉기가 공급되도록 팬을 구동시킬 수 있다.Generally, the motor transmits the rotating force of the rotor to the rotating shaft, and the rotating shaft drives the load. For example, the rotary shaft may be connected to the drum of the washing machine to drive the drum, and the fan may be connected to the fan of the refrigerator to supply cool air to the required space.
한편, 이러한 모터에 있어서, 로터는 스테이터와의 전자기적인 상호 작용에 의해서 회전하게 된다. 이를 위해서 상기 스테이터에는 코일이 권선 되며, 상기 코일에 전류가 인가됨에 따라 로터가 스테이터에 대해서 회전하게 된다.On the other hand, in such a motor, the rotor is rotated by electromagnetic interaction with the stator. To this end, a coil is wound on the stator, and as the current is applied to the coil, the rotor rotates with respect to the stator.
이하에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여 종래의 모터에 대해서 설명한다. 설명의 편의상 모터는 드럼 세탁기에 적용된 것을 일례로 설명한다.Hereinafter, a conventional motor will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. For convenience of explanation, the motor is applied to a drum washing machine as an example.
도 1을 참조하여 종래의 직결식 드럼세탁기의 구조에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 1, the structure of a conventional direct-type drum washing machine will be briefly described.
도 1은 종래의 직결식 드럼세탁기 구성을 나타낸 종단면도로서, 캐비닛(1) 내측에 설치되는 터브(2)와, 상기 터브(2) 내측에 설치되는 드럼(3)과, 상기 드럼(3)에 축 연결되어 모터(5)의 구동력을 상기 드럼(3)에 전달하는 세탁축(4)과, 상기 세탁축(4) 양단부 외주면상에 설치되는 베어링(미도시)을 구비한다.1 is a longitudinal sectional view showing the structure of a conventional direct-coupled drum type washing machine. The drum type washing machine comprises a
그리고, 상기 캐비닛(1) 전방에는 도어(21)가 설치되고, 도어(21)와 터브(2)(Tub) 사이에는 가스켓(22)이 설치된다.A
한편, 상기 캐비닛(1) 상부면 내측과 터브(2) 외주면 상부측 사이에는 터브(2)를 지지하는 행잉 스프링(23)(Hanging spring)이 설치되고, 상기 캐비닛(1) 하부면 내측과 터브(2) 외주면 하부측 사이에는 탈수시 발생하는 터브(2)의 진동을 감쇠시키기 위한 프릭션 댐퍼(24)가 설치된다.A hanging
여기서, 모터(5)는 터브의 후벽부(200) 측에 고정되는 스테이터(7)와 상기 스테이터(7)를 감싸도록 구비되는 로터(6)로 이루어지며, 상기 로터의 구동력이 직접 세탁축(4)를 통하여 드럼(3)으로 전달된다. 즉, 별도의 풀리 또는 벨트 구성을 통한 동력 전달을 필요로 하지 않고 직결식으로 드럼(3)을 구동시키게 된다.The
도 2 내지 도 3을 참조하여 종래의 모터, 특히 직결식 모터의 구성을 설명하면 다음과 같다.The construction of a conventional motor, particularly a direct-coupled motor, will be described with reference to FIGS. 2 to 3. FIG.
도 2와 도 3은 각각 도 1에 도시된 모터의 스테이터와 로터를 도시하고 있다.Figures 2 and 3 show the stator and rotor of the motor shown in Figure 1, respectively.
상기 모터(5)는 스테이터(7)와 로터(6)로 이루어지며, 전원이 인가되었을 때 스테이터에 권선된 코일(8)과 로터의 영구자석(16) 사이에 회전 자계가 발생하여 로터(6)가 회전하게 된다.The
여기서, 상기 스테이터(7)는 코일(8)과 상기 코일이 권선되는 복수 개의 티스(9)를 포함하는 스테이터 코어(10)와 상기 코일과 상기 스테이터 코어 사이를 절연시키는 인슐레이터(12)를 포함하여 이루어진다. 그리고 상기 스테이터(7)는 상기 터브(2)의 후벽부 측에 결합공(11)에 볼트 등이 삽입되어 고정 결합된다.The
또한, 상기 스테이터 코어(10)는 강판을 적층하여 형성될 수 있고, 스파이럴 형태 또는 원주 방향으로 분할된 절편들이 연결됨으로써 형성될 수 있다. The
상기 로터(6)는 상기 스테이터(7)를 감싸도록 구비되고 상기 터브를 관통하여 드럼(3)과 연결되는 세탁축(4)과 연결된다. 즉, 상기 로터의 회전은 세탁축을 통하여 드럼을 회전시키게 된다. The
그리고, 일반적으로 상기 세탁축을 회전 가능하게 지지하기 위하여 상기 터브 후벽부(200)와 상기 스테이터 사이에는 베어링 하우징(미도시)이 구비되게 된다.Generally, a bearing housing (not shown) is provided between the tub
이러한 모터(5)의 로터(6)를 더욱 상세히 설명하면, 상기 로터는 측벽부(13)와 베이스부(14)를 포함하여 이루어진다. 여기서 상기 측벽부(13)과 베이스부(14)를 포함하여 로터 프레임(15)이라 할 수 있다. 그리고 상기 베이스부(14)의 중앙부에 관통홀이 형성되어 드럼을 직접 구동시키도록 세탁축이 연결될 수 있다. 그리고 상기 로터는 상기 측벽부(13) 내측에 원주 방향으로 구비되는 영구자석(16)을 포함 하여 이루어진다. 상기 영구자석(16)은 원주 방향을 따라 복수 개 구비될 수 있다.The
한편, 상기 관통홀에는 세탁축(4)과 로터 프레임(15)을 연결하는 커넥터(30)가 로터 프레임(15)과 일체로 형성되거나, 별도의 결합 수단을 통해서 결합된다. The
여기서, 상기 커넥터의 중심부에는 세레이션(31)이 형성되어 세탁축(4)과 세레이션 결합에 의하여 로터의 구동력이 세탁축으로 전달되게 된다.A
그리고, 상기 로터 프레임의 베이스부(14)에는 원주 방향을 따라 복수 개의 냉각핀(16) 및 냉각홀(17)과 배수홀(18)이 형성되어 상기 스테이터의 과열을 방지하고 물기가 용이하게 배출될 수 있다.A plurality of
또한, 로터 프레임(12)의 강성을 키우기 위하여 로터 프레임의 베이스부(14)에는 엠보싱 가공부(19)가 형성되며, 상기 영구자석을 지지하기 위하여 상기 로터 프레임의 측벽부(13) 내측 원주 방향으로 벤딩부(20)가 형성된다.In order to enhance the rigidity of the
그러나, 종래의 로터에는 도 4에 도시된 바와 같이 영구자석(16)에서 나온 자속이 스테이터(7)로 들어가지 않고 가까운 로터(6)로 들어가 누설되는 자속이 발생되었다. 즉, 이러한 누설 자속으로 인하여 모터의 효율이 저하되는 문제가 있다.However, in the conventional rotor, as shown in FIG. 4, the magnetic flux from the
보다 구체적으로, 상기 로터(6)의 측벽부(13)와 베이스부(14)는 자성 재질로 형성되는데, 상기 영구자석으로 인한 자속이 스테이터가 아닌 측벽(13)부 또는 베이스부(14)를 통하여 누설되는 문제가 있다. 특히, 영구자석의 고정을 위한 벤딩부(20)가 형성되는 경우에는 이러한 벤딩부를 통하여 직접 자속이 누설되는 문제가 발생될 수 있었다.More specifically, the
아울러, 이러한 누설 자속의 문제는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 영구자석 의 높이가 상기 영구자석과 대향되는 상기 스테이터의 적층 높이보다 클수록 더욱 두드러진다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 영구자석(16)의 하단 부분이 스테이터(7)보다 로터(60) 특히 베이스(14)나 벤딩부(20)에 더욱 근접한 경우에 누설되는 자속이 더욱 많아지는 문제가 있다.In addition, as shown in FIG. 4, the problem of the leakage magnetic flux becomes more pronounced when the height of the permanent magnet is larger than the stack height of the stator facing the permanent magnet. That is, as shown in FIG. 4, when the lower end portion of the
한편, 도 5는 종래 직결식 모터 영구자석의 착자 파형을 도시한 선도이다. 5 is a diagram showing a magnetization waveform of a conventional direct-coupled motor permanent magnet.
종래에는 영구자석을 복수 개의 조각으로 형성한 후 로터의 내측벽 내면에 원주방향으로 결합시켰으며, 상기 영구자석은 원주방향을 따라 N극과 S극이 교대로 형성되도록 착자되었다.Conventionally, the permanent magnet is formed into a plurality of pieces and then joined to the inner surface of the inner wall of the rotor in the circumferential direction. The permanent magnet is magnetized such that N and S poles are alternately formed along the circumferential direction.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 영구자석(16)은 내측면이 곡면으로 형성되며, 아울러 상기 스테이터와의 간격(공극)은 원주방향을 따라 일정하게 형성된다. 이러한 형태의 영구자석을 일반적으로 C형 영구자석이라 한다. As shown in FIG. 4, the
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 영구자석의 착자 파형은 각도에 따라서 구형파(square wave) 형태에 가깝게 나타나거나, 사다리꼴 형태로 나타나 로터의 원주방향을 따라 자극이 급격하게 변하는 지점이 형성되었다. 즉, 특정 영구자석에서 이웃하는 영구자석으로 넘어가는 지점에서 자극이 급격하게 변하게 된다.Therefore, as shown in FIG. 5, the magnetization waveform of the permanent magnet appears as a square wave shape in accordance with the angle, or in a trapezoidal shape, and a point where the magnetic pole changes abruptly along the circumferential direction of the rotor is formed. In other words, the magnetic pole suddenly changes at a point where the magnetic flux passes from a specific permanent magnet to a neighboring permanent magnet.
일반적으로 종래의 세탁기 모터는 BLDC 모터(Brushless DC motor)로서 로터의 회전 속도를 인버터에 의해서 제어한다. 즉, 상용전원인 교류 전압을 직류 전압으로 변화시킨 후, 인버터를 통하여 삼상(u, v, w) 교류 전압으로 다시 변환시킨 후 모터에 가한다.Generally, a conventional washing machine motor is a BLDC motor (Brushless DC motor), and the rotational speed of the rotor is controlled by an inverter. That is, after converting the AC voltage, which is a commercial power source, into a DC voltage, the AC voltage is converted into a three-phase (u, v, w) AC voltage through the inverter and then applied to the motor.
그리고, 상기 모터에 인가되는 전압은 PWM(Pulse width modulation) 파형으로서, 듀티(duty)비율의 크기를 조절하여 모터에 인가되는 전압의 크기와 주파수를 조절한다. The voltage applied to the motor is a PWM (Pulse Width Modulation) waveform. The magnitude of the duty ratio is adjusted to adjust the magnitude and frequency of the voltage applied to the motor.
한편, 상기 인버터를 구동하는 방식은 구형파 구동과 정현파 구동으로 나눌 수 있는데, 이는 삼상 인버터의 6가지의 스위칭 시퀀스에서 180도 도통각을 갖는지 120도 도통각을 갖는지에 따라서 나뉘게 된다.The driving method of the inverter can be divided into a square-wave driving and a sinusoidal driving, which are divided according to whether the inverter has a 180-degree conduction angle or a 120-degree conduction angle in six switching sequences of a three-phase inverter.
여기서, 120도 도통각을 갖는 경우에는 고조파 성분이 작기 때문에 정현파와 더욱 가깝게 되어 일반적으로 세탁기의 모터 구동을 위해서는 정현파 구동을 많이 사용하게 된다.Here, when the conduction angle is 120 degrees, since the harmonic component is small, it is closer to the sinusoidal wave, and generally, sinusoidal wave driving is used in order to drive the motor of the washing machine.
그러나, 이러한 정현파 구동에 의한 모터와 구형파 착자 형태를 띠는 모터에 있어서 상기 모터의 구형파 착자 형태로 인하여 코깅 토크(cogging torque) 등이 발생하였고 이러한 문제로 인하여 모터를 구동하는 구동 토크 이외에 맥동하는 토크 리플(torque ripple)이 발생되어 모터의 효율을 저하시키는 한편 진동 및 소음이 증가하는 문제점이 발생하였다. However, in the motor having the sinusoidal wave drive and the motor having the spherical wave magnetization type, the cogging torque or the like is generated due to the spherical waveform of the motor, and due to such a problem, the torque A torque ripple is generated and the efficiency of the motor is lowered, and vibration and noise are increased.
즉, 이러한 코깅 토크는 모터가 회전하면서 코일(8)이 감기는 티스(9) 사이의 슬롯과 영구자석(16)과의 상호 작용의 급격한 변화로 인하여 발생되는데, 상기 영구자석의 착자 형태가 구형파에 가까울수록 더욱 커지는 문제점이 있었다.That is, the cogging torque is generated due to the abrupt change of the interaction between the
따라서, 정현파 구동을 하는 일반적인 세탁기용 직결식 모터에 있어서, 영구자석의 구형파 착자 형태로 인하여 증가되는 코깅 토크, 이로 인한 진동 및 소음의 문제를 해결할 수 있는 방안이 강구되었다.Therefore, in general direct-current type motors for washing machines that drive sinusoidal waves, measures are taken to solve the problems of cogging torque which is increased due to the spherical-wave-like shape of the permanent magnet, and vibration and noise caused thereby.
본 발명의 목적은 전술한 종래 모터의 문제를 해결하기 위한 것이다.An object of the present invention is to solve the problem of the conventional motor described above.
보다 구체적으로, 회전자로 누설되는 자속을 최소화하여 효율을 높인 모터를 제공하고자 함을 목적으로 한다.More specifically, it is an object of the present invention to provide a motor having an increased efficiency by minimizing a magnetic flux leaked to a rotor.
또한, 코깅 토크와 고조파로 인한 영향을 감소시켜 진동 및 소음을 저감시키고, 이로 인하여 효율을 향상시킨 모터를 제공하고자 함을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a motor that reduces vibration and noise by reducing the influence of cogging torque and harmonics, thereby improving efficiency.
아울러, 모터의 제조 공정을 단순화시켜 대량 생산을 보다 용이하게 할 수 있는 모터를 제공하고자 함을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a motor capable of simplifying the manufacturing process of the motor and facilitating mass production.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 스테이터와 상기 스테이터의 반경 방향 외측에 회전 가능하게 구비되는 로터를 포함하여 이루어지는 모터에 있어서,상기 로터는, 자성 재질 형성된 베이스부;자성 재질로 형성되고 상기 베이스부와 일체 로 형성되며, 상기 베이스부에 대해서 수직으로 연장된 측벽부; 그리고, 상기 측벽부의 내측에 구비되는 영구자석을 포함하여 이루어지고, 상기 베이스부의 내측면에서 상기 영구자석 하단까지의 이격 거리가 상기 영구자석의 반경 방향 두께보다 크도록 형성되는 모터를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a motor including a stator and a rotor rotatably disposed outside the stator in a radial direction, the rotor including: a base portion formed of a magnetic material; A side wall portion formed integrally with the base portion and extending perpendicularly to the base portion; And a permanent magnet provided on the inner side of the side wall part, wherein a distance from an inner surface of the base part to a lower end of the permanent magnet is larger than a radial thickness of the permanent magnet.
여기서, 상기 로터의 베이스부와 측벽부는 철판을 프레스 가공하여 일체로 형성될 수 있다. 즉, 로터를 이루는 로터 프레임을 일체로 형성할 수 있다.Here, the base portion and the side wall portion of the rotor may be integrally formed by pressing an iron plate. That is, the rotor frame constituting the rotor can be integrally formed.
또한, 상기 영구자석의 높이는 상기 영구자석과 대향되는 상기 스테이터의 적층 높이 보다 크도록 형성될 수 있다.The height of the permanent magnets may be greater than the stack height of the stator facing the permanent magnets.
그리고, 상기 측벽부는 강도 보강을 위한 벤딩부를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 상기 벤딩부는 상기 베이스부에 근접한 측벽부 부분(제1 측벽부)의 내경 보다 상기 베이스부에서 이격된 측벽부 부분(제2 측벽부)의 내경이 크도록 형성될 수 잇다. The side wall portion may include a bending portion for reinforcing the strength. At this time, the bending portion may be formed such that the inner diameter of the side wall portion (second side wall portion) spaced from the base portion is larger than the inner diameter of the side wall portion (first sidewall portion) close to the base portion.
아울러, 상기 벤딩부의 내측면에서 상기 영구자석 하단까지의 이격 거리가 상기 영구자석의 반경 방향 두께보다 크도록 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 영구자석의 반경 방향 두께는 상기 벤딩부로 인한 상기 제1 측벽부와 상기 제2 측벽부의 내면 간의 거리보다 크도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 영구자석의 반경 방향 두께는 상기 벤딩부의 반경 반향 폭 보다 크게 형성될 수 있다. 또한 상기 벤딩부의 내측면에서 상기 영구자석 하단까지의 이격 거리가 상기 영구자석의 반경 방향 두께보다 작도록 형성될 수 있다.In addition, the distance between the inner surface of the bending portion and the lower end of the permanent magnet may be greater than the radial thickness of the permanent magnet. In this case, the radial thickness of the permanent magnet may be greater than the distance between the first sidewall portion and the inner surface of the second sidewall portion due to the bending portion. That is, the radial thickness of the permanent magnet may be greater than the radial width of the bending portion. The distance between the inner surface of the bending portion and the lower end of the permanent magnet may be smaller than the radial thickness of the permanent magnet.
상기 영구자석은 상기 로터의 원주 방향을 따라 복수 개 구비될 수 있고, 상기 측벽부와의 사이에 개재되는 접착제를 통하여 상기 측벽부에 고정될 수 있다.The plurality of permanent magnets may be provided along the circumferential direction of the rotor, and may be fixed to the side wall portion through an adhesive interposed between the permanent magnets and the side wall portion.
이때, 상기 영구자석들의 원주면의 곡률 반경은 상기 측벽부의 내측면의 곡률 반경보다 작은 것이 바람직하다. Preferably, the radius of curvature of the circumferential surface of the permanent magnets is smaller than the radius of curvature of the inner surface of the side wall portion.
한편, 상기 영구자석의 내측 원주면은 중심에서 원주 방향으로 갈수록 반경 방향의 두께가 작아지도록 소정의 곡률 반경을 갖는 곡면으로 형성됨이 바람직하다. 아울러, 상기 영구자석의 외측 원주면은 중심에서 원주 방향으로 갈수록 반경 방향의 두께가 작아지도록 소정의 곡률 반경을 갖는 곡면으로 형성될 수 있다.Preferably, the inner circumferential surface of the permanent magnet is formed as a curved surface having a predetermined radius of curvature so that the thickness in the radial direction decreases from the center to the circumferential direction. In addition, the outer circumferential surface of the permanent magnet may be formed as a curved surface having a predetermined curvature radius so that the radial thickness decreases from the center to the circumferential direction.
물론, 상기 영구자석의 내측 원주면과 내측 원주면의 곡률 반경은 동일할 수 있다. 이 경우, 영구자석의 내측과 외측이 구분되지 않기 때문에 용이하게 영구자석을 로터에 고정시킬 수 있게 된다.Of course, the radius of curvature of the inner circumferential surface and the inner circumferential surface of the permanent magnet may be the same. In this case, since the inside and the outside of the permanent magnet are not distinguished from each other, the permanent magnet can be easily fixed to the rotor.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 스테이터와 상기 스테이터의 반경 방향 외측에 회전 가능하게 구비되는 로터를 포함하여 이루어지는 모터에 있어서, 상기 로터는, 베이스부; 상기 베이스부에 대해서 수직으로 연장된 측벽부; 그리고 상기 측벽부의 내측면에 원주 방향을 따라 복수 개 구비되며, 내측 원주면과 외측 원주면은 중심에서 원주 방향으로 갈수록 반경 방향의 두께가 작아지도록 동일한 곡률 반경을 갖는 영구자석을 포함하여 이루어지는 모터를 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a motor including a stator and a rotor rotatably disposed outside the stator in a radial direction, the rotor including: a base; A side wall portion extending perpendicular to the base portion; The inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the inner circumferential surface of the side wall portion are provided with permanent magnets having the same radius of curvature so that the radial thickness decreases from the center to the circumferential direction. to provide.
이때, 상기 모터의 다른 특징들은 전술한 실시예들에서 설명한 특징들을 모두 포함할 수 있을 것이다.At this time, other features of the motor may include all of the features described in the above embodiments.
본 발명에 따르면 종래 모터의 문제를 해결할 수 있게 된다.According to the present invention, the problem of the conventional motor can be solved.
보다 구체적으로, 회전자로 누설되는 자속을 최소화하여 효율을 높인 모터를 제공할 수 있다.More specifically, it is possible to provide a motor in which the magnetic flux leaked to the rotor is minimized to increase the efficiency.
또한, 코깅 토크와 고조파로 인한 영향을 감소시켜 진동 및 소음을 저감시키고, 이로 인하여 효율을 향상시킨 모터를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to reduce the influence of cogging torque and harmonics to reduce vibration and noise, thereby providing a motor with improved efficiency.
아울러, 모터의 제조 공정을 단순화시켜 대량 생산을 보다 용이하게 할 수 있는 모터를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a motor capable of simplifying the manufacturing process of the motor and facilitating mass production.
그리고, 본 발명에 따르면 모터의 성능 향상을 통하여 전체적으로 효율 향상 및 진동 및 소음이 감소된 드럼 세탁기를 제공할 수 있어, 사용자의 만족도를 극대화할 수 있게 된다.According to the present invention, it is possible to provide a drum washing machine with improved efficiency and reduced vibration and noise as a whole by improving the performance of the motor, thereby maximizing the satisfaction of the user.
본 발명에 따른 모터는 세탁기, 건조기 또는 식기세척기 등 비교적 부피가 큰 가전 제품에 적용되는 모터일 수 있으나, 반드시 적용 예가 이에 한정되지는 않는다.The motor according to the present invention may be a motor applied to a relatively bulky household appliance, such as a washing machine, a dryer, or a dishwasher, but the application is not necessarily limited thereto.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.First, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 6은 모터의 일부를 간략하게 도시한 단면도이며, 특히 로터의 측벽부 부분을 상세히 도시한 단면도이다.Fig. 6 is a cross-sectional view schematically showing a part of the motor, particularly, a cross-sectional view showing the side wall portion of the rotor in detail.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 모터의 로터(60)는 베이스부(140), 그리고 측벽부(130)를 포함하여 이루어진다. 아울러 상기 베이스부(130)와 측벽부(140)는 자성 재질로 형성된다. As shown in FIG. 6, the
또한, 상기 모터는 상기 측벽부의 내측에 구비되는 영구자석(160)을 포함하여 이루어진다. 상기 영구자석에서 발생되는 자속은 역시 자성재질로 형성되는 스테이터(70), 특히 티스(71)를 통해 스테이터 코어로 흐르게 된다. In addition, the motor includes a
한편, 자속은 자성재질로 흐르는 성질을 갖는데 전술한 바와 같이 로터의 측벽부(130)와 베이스부(140)도 자성재질로 형성된다. 따라서, 모터의 효율을 극대화시키기 위해서는 영구자석(160)에서 발생되는 자속이 스테이터(70)로 흐르도록 하 여야 하며, 로터(160)로 누설되는 자속을 최소화할 필요가 있다.On the other hand, the magnetic flux flows through magnetic material. As described above, the
이를 위하여, 본 실시예에서는 상기 베이스부(140)의 내측면에서 상기 영구자석 하단까지의 이격 거리(L1)가 상기 영구자석의 반경 방향 두께(T)보다 크도록 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 영구자석의 내측면에서 상기 베이스부(140) 사이의 거리를 최대한 키우는 것이 바람직하다. 왜냐하면 상기 영구자석의 내측면과 상기 스테이터 사이의 간격인 공극(g)을 줄이는 데에는 일정한 한계가 있기 때문이다. 따라서, 상기 공극을 줄이는 대신 상기 이격 거리(L1)를 더욱 늘림으로써 영구자석에서 발생되는 자속이 로터로 누설되는 것을 최대한 방지할 수 있게 된다.For this purpose, in this embodiment, the distance L1 from the inner surface of the base 140 to the lower end of the
한편, 본 실시예서는 종래의 모터에서 설명한 벤딩부(20, 도 4 참조)를 형성하지 않았다. 즉, 상기 측벽부(130)는 베이스부(140)에서 영구자석(160)이 고정되는 부분까지 단차없이 수직하게 연장 형성된다. 즉, "A" 부분에서 벤딩부(20)가 형성되지 않는다. On the other hand, the present embodiment does not form the bending portion 20 (see Fig. 4) described in the conventional motor. That is, the
이러한 벤딩부는 특히 로터의 측벽부(130)의 강성을 보강하는 역할을 하는 데, 상기 측벽부의 두께가 일정 이상인 경우 벤딩부를 형성하지 않아도 그 자체로 만족할 만한 강성을 얻을 수 있기 때문이다. The bending portion particularly reinforces the rigidity of the
또한, 상기 벤딩부(20)는 프레스 가공으로 형성하는데, 이는 기계 가공이 아니므로 그 치수는 매우 정밀하지 않다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 이러한 벤딩부(20)를 통해 영구자석을 위치시키는 경우 영구자석의 고정 높이의 편차가 발생될 수 있다. 모터는 그 자체의 특성으로 반경 방향에 대해 구조적 그리고 역학적으로 대칭인 것이 바람직하므로, 이러한 대칭의 편차가 있을 때 로터의 회전 시 진 동 및 소음이 증가될 우려가 있게 된다. 그러므로 영구자석의 위치 고정을 위한 벤딩부는 보다 정밀한 영구자석의 고정을 위해서는 생략될 수 있다. 아울러, 후술하는 방법을 통해 매우 정확하게 측벽부(130)에 고정할 수 있을 것이다.Further, the bending
한편, 전술한 영구자석(160)은 스테이터의 높이(h), 즉 적층 높이보다 높이가 크게 형성됨이 바람직하다. 왜냐하면 영구자석의 높이를 더욱 키움으로써 영구자석으로 인한 마그네틱 토크를 더욱 키울 수 있기 때문이다. 물론, 상기 영구자석의 높이를 키움에 따라 도 6에 도시된 바와 같이 영구자석의 하부에서 누설 자속이 발생될 수 있으나, 이는 전술한 바와 같이 L1을 T보다 크게 함으로써 최소화할 수 있을 것이다.Meanwhile, it is preferable that the above-described
이하에서는, 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예도 기본적으로 전술한 실시예와 마찬가지로 베이스부의 내측면에서 상기 영구자석 하단까지의 이격 거리(L1)이 상기 영구자석(160)의 반경 방향 두께(T)보다 크게 형성된다. 따라서 영구자석 하단으로부터 베이스부(140)으로 자속이 누설되는 것을 최소화할 수 있다.7, the distance L1 between the inner surface of the base portion and the lower end of the permanent magnet is greater than the radial thickness T of the
한편, 본 실시예는 전술한 실시예와 달리 벤딩부(200)를 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 측벽부(130)는 상기 측벽부의 강도 보강을 위하여 벤딩부(200)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 다시 말하면 "B" 부분에 벤딩부(200)가 형성이 된다.The present embodiment may include the
여기서, 상기 벤딩부(200)를 중심으로 상기 측벽부(130)는 하측의 제1 측벽부(131)과 상측의 제2 측벽부(132)로 나뉘어진다. 아울러, 상기 벤딩부(200)를 통하여 상기 제1 측벽부 즉 상기 베이스부(140)에 근접한 측벽부 부분의 내경보다 상 기 제2 측벽부 즉 상기 베이스부에서 이격된 측벽부 부분의 내경이 크도록 형성됨이 바람직하다.Here, the
여기서, 상기 벤딩부(200)는 종래의 벤딩부와는 달리 영구자석(160)의 고정이나 위치 결정을 위한 구성이 아니며, 단순히 측벽부(130)의 강도 보강을 위한 구성이다. 따라서, 상기 벤딩부(200)와 이격 거리(L2)를 갖고 영구자석(160)이 고정됨이 바람직하다. Here, unlike the conventional bending portion, the bending
도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 상기 벤딩부의 내측면에서 상기 영구자석 하단까지의 이격 거리(L2)가 상기 영구자석의 반경 방향 두께(T)보다 작도록 형성됨이 바람직하다. As shown in FIG. 7, in this embodiment, the distance L2 from the inner surface of the bending portion to the lower end of the permanent magnet is formed to be smaller than the radial thickness T of the permanent magnet.
먼저 상기 영구자석 하단을 상기 벤딩부와 이격시키는 것은 상기 벤딩부(200)를 통하여 자속이 누설되는 것을 방지하기 위한 것이다. 따라서, 전술한 바와 같이 상기 벤딩부(200)를 통하여 영구자석을 고정시키지는 않게 된다. 그러나, 상기 이격 거리(L2)는 충분히 확보되어야 한다. 즉, 상기 영구자석의 두께(T)와 관련되어 충분히 확보되어야 한다. 왜냐하면 영구자석의 두께가 커질수록 영구자석의 하단으로부터 상기 벤딩부로 자속이 누설되는 양이 커지기 때문이다.
반면에, 상기 이격 거리(L2)를 무한정 크게 형성할 경우에는 상기 측벽부(130)의 높이가 길어지기 때문에, 모터 전체의 두께도 상당히 커질 수밖에 없다. 따라서, 상기 벤딩부(200)의 내측면과 상기 영구자석 하단 사이를 이격시키되 그 이격 거리(L2)는 상기 영구자석의 반경 방향 두께(T)보다 작도록 형성됨이 바람직하다.First, the lower end of the permanent magnet is separated from the bending portion to prevent the magnetic flux from leaking through the bending
On the other hand, when the spacing distance L2 is formed to be infinitely large, the height of the
한편, 상기 벤딩부(200)로 인한 측벽부(130)이 강도 보강 측면에서 보면 상기 벤딩부가 상기 베이스부(140)와 근접하는 것은 바람직하지 않다. 즉, 상기 L2를 너무 키우는 경우 상기 벤딩부는 지나치게 상기 베이스(140)와 근접하게 된다. 따 라서, 상기 L2는 소정 거리로 형성하되, 상기 벤딩부(200)의 반경 반향 폭(L3) 즉 상기 제1 측벽부(131)의 내면과 상기 제2 측벽부(132) 내면 사이의 거리보다 상기 영구자석의 반경 방향 두께(T)가 더 크게 형성할 수 있다. 도 7에는 이러한 형태가 도시되어 있다.In addition, it is not preferable that the
즉, 벤딩부의 폭(L3)을 영구자석의 두께(T)보다 작게 형성함으로써 영구자석의 하단 내측에서의 자속이 벤딩부(200)나 제1 측벽부(131)을 통하여 누설되는 것을 최소화할 수 있다. That is, by making the width L3 of the bending portion smaller than the thickness T of the permanent magnet, it is possible to minimize the leakage of the magnetic flux in the lower end of the permanent magnet through the bending
전술한 실시예들에서 상기 영구자석의 두께는 상기 영구자석이 위치되는 측벽부(130)의 내면과 상기 영구자석 내측면 사이의 거리로 확장될 수 있다. 왜냐하면 영구자석이 상기 측벽부의 내면에 완전히 밀착되지 않을 수 있기 때문이다. 즉, 영구자석의 외측면과 측벽부의 내면 사이에 영구자석의 고정을 위한 접착제가 개재될 수 있기 때문이다. 여기서, 충분한 양의 접착제가 사용된다면 이러한 접착제로 인한 간격이 형성될 수 있기 때문이다. 따라서, 어느 경우나 상기 영구자석이 형성하는 내경, 즉 영구자석의 내측면이 형성하는 내경은 상기 측벽부(130)가 형성하는 내경보다 작은 것이 바람직하다. 여기서, 측벽부가 형성하는 내경은 전술한 바와 같이 측벽부(130)가 제1 측벽부와 제2 측벽부(132)로 이루어지는 제1 측벽부가 이루는 내경을 의미한다. 즉 측벽부(130)의 가장 작은 내경을 의미한다. 그러므로 영구자석(160)의 내측면과 측벽부를 이격시킴으로써 자속이 로터(60)의 측벽부(130)를 통해 누설되는 것을 방지할 수 있다.The thickness of the permanent magnet may be enlarged by a distance between the inner surface of the
이하에서는 도 8 내지 도 10을 참조하여, 코깅 토크 감소를 위한 본 발명의 실시예를 설명한다. 물론, 본 실시예는 전술한 실시예와 독립적일 수 있고 아울러 함께 적용될 수 있다. Hereinafter, an embodiment of the present invention for reducing the cogging torque will be described with reference to Figs. 8 to 10. Fig. Of course, the present embodiment can be independent of the above-described embodiments and can be applied together.
본 실시예에 따르면, 로터(60)에 고정되는 영구자석(160)은 도 8에 도시된 바와 같이 스테이터(70)와 대향되는 부분이 볼록한 면을 갖도록 형성됨이 바람직하다. 즉, 도 4에 도시된 영구자석이 오목한 면을 갖는 것과 달리 영구자석의 중심 두께(t1)보다 주변으로 갈수록 두께가 작아지도록 형성할 수 있다. 다시 말하면 자극 중심에서의 두께(t1)가 자극 최외각에서의 두께(t2)보다 크게 형성할 수 있다. 여기서, 상기 t1과 t2는 특히 상기 영구자석의 중심선에서 반경 방향의 두께일 수 있다. 이는 결국 영구자석의 중심에서의 공극(g)은 최소가 되고 자극 최외각에서의 공극(g)은 최대가 됨을 의미한다. According to the present embodiment, it is preferable that the
따라서, 자극 중심에서 자극 최외각으로 갈수록 스테이터로 흐르는 자속의 밀도는 작아짐을 의미하고, 이러한 밀도의 변화로 인하여 도 9에 도시된 바와 같이 자속 밀도는 사인파 형태와 유사하게 나타나게 된다. 즉, 자속 밀도가 급격히 변화하는 지점이 발생되지 않게 되므로 코깅 토크 및 진동을 최소화할 수 있다. 이는 도 10을 통하여 보다 명확히 나타낼 수 있다.Therefore, the density of the magnetic flux flowing to the stator decreases from the magnetic pole center to the outermost magnetic pole, and the magnetic flux density is similar to the sine wave magnetic flux density as shown in FIG. 9 due to the density variation. In other words, the point where the magnetic flux density changes abruptly is not generated, so that cogging torque and vibration can be minimized. This can be more clearly shown in FIG.
도 10에 도시된 바와 같이 종래의 C형 영구자석을 사용한 경우(A)에 비하여 본 실시예에 따른 영구자석(설명의 편의상 R형 영구자석이라 한다)을 사용한 경우(B)에서 코깅 토크가 현저히 감소됨을 알 수 있다. As shown in Fig. 10, when the conventional C-type permanent magnet is used, the cogging torque in the case of using the permanent magnet according to the present embodiment (R-type permanent magnet for convenience of explanation) (B) .
한편, R형 영구자석을 사용하는 경우 부분적으로 공극(g)이 커지는 만큼 영구자석의 재료비를 절감할 수 있게 된다. 아울러, 종래 C형 영구자석과 재료비가 동등하다면 그만큼 영구자석의 높이를 키울 수 있기 때문에 보다 강한 자속을 발생시켜 마그네틱 토크 성능을 더욱 향상할 수 있는 효과가 있게 된다. On the other hand, when the R type permanent magnet is used, the material ratio of the permanent magnets can be reduced as the gap g is partially enlarged. In addition, if the material ratio is the same as that of the conventional C-type permanent magnet, the height of the permanent magnet can be increased correspondingly, so that a stronger magnetic flux is generated and the magnetic torque performance can be further improved.
여기서, 상기 R형 영구자석의 내측 곡면은 소정 곡률 반경 R을 갖는다고 할 수 있다. 물론, 상기 R의 중심은 영구자석의 반경 방향 외측에 있게 될 것이다. 아울러, 상기 영구자석의 외측 곡면은 상기 로터의 측벽부(130)와 밀착되도록 형성될 수 있다. 이 경우 더욱 안정적으로 상기 영구자석 상기 측벽부(130)에 고정될 수 있게 된다. Here, the inner curved surface of the R permanent magnet has a predetermined radius of curvature R. Of course, the center of the R will be radially outward of the permanent magnet. The outer curved surface of the permanent magnet may be formed in close contact with the
그러나, 상기 영구자석은 로터의 원주방향을 따라 복수 개 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 영구자석이 48극을 이루는 경우 48 개의 영구자석 조각들이 상기 로터에 구비될 수 있다. 즉 하나의 영구자석이 하나의 자극을 갖도록 형성될 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 하나의 자극 중심에서 양측으로 그 반경 방향의 두께가 작아지도록 형성하는 것이 용이하기 때문이다. 즉, 도 8에 도시된 영구자석이 두 개의 자극을 갖도록 형성하는 경우 자극 중심에서의 자속 세기는 그 두께의 차이로 인하여 달라질 수밖에 없을 것이다. 따라서 하나의 영구자석, 특히 R형 영구자석 하나당 하나의 자극을 갖도록 함이 바람직하다.However, the plurality of permanent magnets may be provided along the circumferential direction of the rotor. For example, when the permanent magnet has 48 poles, 48 permanent magnet pieces may be provided in the rotor. That is, one permanent magnet may be formed to have one magnetic pole. This is because, as described above, it is easy to form such that the thickness in the radial direction from the center of one magnetic pole is reduced to both sides. That is, when the permanent magnet shown in FIG. 8 is formed to have two magnetic poles, the magnetic flux intensity at the magnetic pole center will be different due to the difference in thickness. Therefore, it is preferable to have one magnetic pole per one permanent magnet, particularly one R-type permanent magnet.
이때, 상기 영구자석의 내측 형상과 외측 형상이 구별되는 경우 영구자석을 고정시킬 때마다 영구자석의 내측과 외측을 구별해야하는 문제가 있다. 대량으로 모터를 생산하는 경우 이로 인한 제조 원가 상승은 무시할 수 없게 된다.In this case, when the inner shape and the outer shape of the permanent magnet are distinguished from each other, there is a problem that the inner side and the outer side of the permanent magnet must be distinguished each time the permanent magnet is fixed. If a large number of motors are produced, the rise in manufacturing costs due to such a large number of motors can not be ignored.
따라서, 상기 영구자석의 내측 원주면과 외측 원주면의 곡률 반경은 동일하게 형성함이 바람직하다. 즉, 내측과 외측 모두 동일한 곡률 반경 R을 갖도록 형성할 수 있다. 이 경우 영구자석을 고정시킬 때 내측과 외측을 구별할 필요가 없기 때문에 제조 원가를 절감시킬 수 있게 된다. 그러나, 이 경우 영구자석의 외측면이 로터의 측벽부(130)와 밀착되지 않아 고정시키기 어려운 문제가 발생될 수 있다. Therefore, it is preferable that the curvature radii of the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the permanent magnet are the same. That is, both the inner side and the outer side can be formed to have the same radius of curvature R. In this case, since it is not necessary to distinguish between the inner side and the outer side when fixing the permanent magnet, the manufacturing cost can be reduced. However, in this case, since the outer surface of the permanent magnet is not in close contact with the
이하에서는 도 11을 참조하여 용이하게 영구자석을 로터에 고정시키기 위한 방법을 설명한다. 본 방법은 전술한 실시예에 모두 적용할 수 있다.Hereinafter, a method for easily fixing the permanent magnet to the rotor will be described with reference to FIG. The present method can be applied to all the embodiments described above.
먼저, 영구자석(160)이 안착될 수 있는 지그(400)에 영구자석을 안착시킨다. 상기 영구자석은 상기 로터의 측벽부에 고정되는 면이 외측을 향하도록 안착된다. 여기서, 상기 지그는 영구자석의 형상에 맞게 형성되어 영구자석이 지그에 안정적으로 안착될 수 있게 형성될 수 있고, 필요에 따라 전자석 형태로 제작될 수도 있다. 따라서, 영구자석의 내측과 외측 모두 곡률 반경 R을 갖도록 형성되는 경우에도 중심이 어긋남이 없이 상기 영구자석을 지그에 안착시킬 수 있다.First, the permanent magnet is seated on the
한편, 로터의 측벽부 내측에는 접착제(420)가 도포된다. 즉, 영구자석이 부착되는 부분에 미리 접착제가 도포된다. 경우에 따라서는 지그에 안착된 영구자석에 접착제가 도포될 수도 있을 것이다.On the other hand, an adhesive 420 is applied to the inside of the side wall of the rotor. That is, the adhesive is applied in advance to the portion to which the permanent magnet is attached. In some cases, the adhesive may be applied to the permanent magnet placed on the jig.
이 후, 상기 로터 내부로 상기 지그가 삽입된다. 여기서, 상기 영구자석의 고정 위치는 상기 지그가 삽입되는 길이를 조절함으로써 편차없이 매우 정밀하게 맞출 수 있다. 따라서, 이러한 방법을 통하면 영구자석의 내측면과 외측면의 곡률 반경이 동일한 경우뿐만 아니라, 벤딩부가 없는 경우에도 영구자석을 로터에 매우 정밀하게 고정시킬 수 있게 된다.Thereafter, the jig is inserted into the rotor. Here, the fixed position of the permanent magnet can be adjusted very precisely without any deviation by adjusting the length of insertion of the jig. Therefore, this method can fix the permanent magnet to the rotor very precisely, not only when the radius of curvature of the inner side surface and the outer side surface of the permanent magnet is the same, but also when there is no bending portion.
도 1은 종래의 직결식 드럼세탁기 구성을 나타낸 종단면도;1 is a longitudinal sectional view showing the structure of a conventional direct-coupled drum washing machine;
도 2는 도 1에 도시된 스테이터의 사시도;FIG. 2 is a perspective view of the stator shown in FIG. 1; FIG.
도 3은 도 1에 도시된 로터의 부분 절개 사시도;FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of the rotor shown in FIG. 1; FIG.
도 4는 도 3에 도시된 로터의 부분 단면도;Figure 4 is a partial cross-sectional view of the rotor shown in Figure 3;
도 5는 도 3에 도시된 로터의 자속밀도를 개략적으로 나타낸 그래프;FIG. 5 is a graph schematically showing the magnetic flux density of the rotor shown in FIG. 3;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 부분 단면도;6 is a partial cross-sectional view of a rotor according to an embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터의 부분 단면도;7 is a partial cross-sectional view of a rotor according to another embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 로터에 적용되는 영구자석의 사시도;8 is a perspective view of a permanent magnet applied to a rotor according to an embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 로터의 자속밀도를 개략적으로 나타낸 그래프;FIG. 9 is a graph schematically showing the magnetic flux density of a rotor according to an embodiment of the present invention; FIG.
도 10은 본 발명의 실시예와 종래 모터의 코깅 토크를 비교한 그래프; 그리고10 is a graph comparing cogging torque of an embodiment of the present invention with a conventional motor; And
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 영구자석의 고정 방법을 도시한 개략도이다.11 is a schematic view showing a method of fixing a permanent magnet according to an embodiment of the present invention.
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2009
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