KR20020090189A - 세탁기 구동용 평판형 유도전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기 구동용 평판형 유도전동기에 관한 것이다.

본 발명에서 사용된 세탁기 구동용 평판형 유도전동기는 기존의 도 2의 외전형 전동기 구조와는 달리 도 4와 같은 치 코아를 도 3(a)와 도 3(b)과 같이 원주방향으로 슬릿된 구조를 갖는 원판형 자성체 코아에 삽입하여 조립한 도 5의 평판형 고정자 코아에 외부프레임(5)을 갖는 도 6의 평판형 고정자 구조와; 도 5로 이루어진 원판형 자성체 코아에 도 7과 같이 알루미늄 다이캐스팅하거나 구리로 이루어진 단락환(7)을 갖는 도 8의 평판형 회전자와; 상기의 평판형 고정자(9)와 평판형 회전자(10)으로 구성된 도 9의 평판형 유도전동기로부터 세탁기의 회전력을 직접 회전축(3)에 전달하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한 것이다.

또한, 평판형 유도전동기가 요구되는 세탁기의 용량에 따라 도 8의 평판형 회전자 및 도 6의 평판형 고정자를 도 10과 같이 축 방향으로 2층으로 구성할 수 있는 2-전동기 평판형 유도전동기와; 2-전동기 평판형 유도전동기를 세탁기의 회전력을 직접 회전축(3)으로부터 얻는 구조를 갖는 것을 특징으로 한 세탁기 구동용 평판형 유도전동기에 관한 것이다.

본 발명에 있어서, 직경이 크고, 두께 방향으로 얇은 공간을 요구하는 세탁기에서 기존의 외전형 브러시레스 전동기보다 전동기의 토크를 발생하는 유효 단면적을 크게 할 수 있으며, 고 토크를 발생할 수 있다. 또한, 대용량의 세탁기의 적용 시에 평판형 유도전동기를 축 방향으로 전동기의 개수를 증가할 수 있으므로 생산단가와 적용이 용이하다.

Description

세탁기 구동용 평판형 유도전동기{Disk type induction motor for washing machine}

본 발명의 목적은 세탁기 구동용 평판형 유도전동기에 관한 것으로, 직경이 크고, 축 방향 길이가 짧은 박형 공간에서 세탁기 회전력을 높일 수 있으며, 세탁기의 용량에 따른 회전력의 증가가 용이한 평판형 유도전동기에 관한 것이다. 또한, 세탁기 구조에 따른 평판형 유도전동기의 장착 구조와 세탁기용량증가에 따른 전동기의 용량증가가 용이한 2-전동기 세탁기 구동용 평판형 유도전동기에 관한 것이다.

종래의 세탁기 구동용 전동기는 도 1에서와 같이 세탁기 회전축(3)에 직결로 연결된 구조로 도 2와 같은 외전형 브러시레스 전동기로 구성된다. 도 1은 종래의 외전형 브러시레스 전동기를 적용한 세탁기의 단면도이며, 도 2는 종래의 외전형 브러시레스 전동기의 구조도를 나타낸다.

도 1에서 외전형 브러시레스 전동기를 적용한 세탁기는 내조(14)와 외조(15)로 이루어진 세탁조와 상기 내조(14)와 연결되어 세탁조를 회전하도록 동력을 전달하는 회전축(3)이 외전형 전동기의 회전자의 회전력으로부터 직접 얻을 수 있도록 구성된다.

도 2의 종래의 외전형 브러시레스 전동기의 구성은 내측에 고정자(9), 외측에 회전자(10)로 되어 있고, 고정자(9)는 원주 방향으로 슬롯된 규소강판이 회전축방향으로 적층된 코아에 권선 코일(11)이 감겨져 있으며, 세탁기(13)의 외조(15)의 밑면을 향하여 장착되어 있다. 회전자(10)는 고정자(9)의 외측에 원통형 자성체에 N극과 S극 배열의 영구자석이 부착되어 있으며, 회전자(10)의 회전력은 세탁기의 회전축(3)에 직결로 연결되어있다.

이상에서 종래의 세탁기 구동용 외전형 브러시레스 전동기에서 토크를 발생하기 위한 유효단면적(S _eff )은 고정자(9)의 외경 반지름(R _out )에 적층길이(L _eff )를 곱한 것으로S _eff =2πR _out L _eff 로 결정된다. 따라서 전동기의 용량을 증가하는 경우는 고정자(9)와 회전자(10)의 적층길이 (L _eff )를 증가시키거나 전동기의 직경 ( 2R _out )을 증가시켜 사용한다.

이로 인하여 직경이 큰 경우에는 코아 단면적이 증가하며, 단위 체적당 혹은 무게당 고토크를 발생하는데 비경제적이다.

따라서 본 발명에서는 직경이 크고, 회전자 축(8)의 길이를 짧게 할 수 있는 박형 구조로 도 3의 원판형 자성체 코아와 도 4의 치 코아를 조립한 도 5의 평판형자성체 코아로 구성하는 도 6의 평판형 고장자(9)와 도 8로 구성된 평판형 회전자(10) 사이에 프레밍의 왼손의 법칙에서 발생하는 회전력을 이용하는 평판형 유도전동기를 세탁기 구동용 전동기로 하는 것이 특징이다.

본 발명의 평판형 유도전동기의 토크를 발생하기 위한 유효단면적 (A _eff )은 평판형 고정자(9)의 외경 (D _out )의 단면적 (πD ² _out /4 )에 평판형 고정자(9)의 내경(D _in )의 단면적(πD ² _in /4 )을 뺀 것과 같다. 세탁기의 용량에 따른 회전력을 증가할 경우는 단일 평판형 유도전동기의 구조의 도 9를 회전축(3) 방향으로 도 10과 같이 배열한 2-전동기 평판형 유도전동기를 적용한다. 따라서 제작 및 용량 증가가 용이하며, 단위 체적당과 무게당 고토크를 발생할 수 있는 구조의 제작이 가능하다.

본 발명에서 이루고자하는 기술적 과제는 도 3과 같은 원판형 자성체 코아와 도 4의 치 구조를 갖는 코아로 구성된 평판형 고정자(9)와 도면 8의 평판형 회전자(10)로 구성되어진 도 9의 평판형 유도전동기를 도 11과 도 12와 같이 세탁기(13)의 세탁조 회전축(3)과 직결하는 구조를 구성한다. 또한, 도 10과 같이 2-전동기 평판형 유도전동기를 도 12와 같이 세탁기(13)의 세탁조의 회전축(3)에 직결하는 구조를 구성한다.

이로 인하여 박형 구조의 회전력을 요구하는 세탁기의 단위 체적당 고효율,고 토크 및 진동, 소음이 최소화와 세탁기 용량 변화에 따른 세탁기 구동용 평판형 유도전동기를 제공함에 목적이 있다.

도 1은 종래의 외전형 브러시레스 전동기를 적용한 세탁기 구성의 단면도

도 2는 종래의 외전형 브러시레스 전동기의 구조도

도 3은 본 발명의 실시에 따른 원판형 자성체 코아

3(a) 외원주 슬롯구조 3(b) 내원주 슬롯구조

도 4는 본 발명의 실시에 따른 치 코아

도 5는 본 발명의 실시에 따른 평판형 자성체 코아

도 6은 본 발명의 실시에 따른 평판형 고정자 구조도

도 7은 본 발명의 실시에 따른 평판형 회전자 평면도

도 8은 본 발명의 실시에 따른 평판형 회전자 구조

도 9는 본 발명의 실시에 따른 평판형 유도전동기

도 10은 본 발명의 실시에 따른 2-전동기 평판형 유도전동기

도 11은 본 발명의 평판형 유도전동기의 고정자가 세탁기 외조 상부 프레임에 장착한 구조의 세탁기의 단면도

도 12는 본 발명의 평판형 유도전동기의 고정자가 세탁기 외조 하부 프레임에 장착한 구조의 세탁기의 단면도

도 13은 본 발명의 2-전동기 평판형 유도전동기를 적용한 세탁기의 단면도

* 도면의 중요부분에 대한 부호의 설명

1 : 치 코아 2 : 원판형 자성체 코아 3 : 회전축 4 : 베어링

5 : 고정자프레임 6 : 회전자 프레임 7 : 단락환 8 : 회전자 축

9 : 고정자 10 : 회전자 11 : 권선 코일 12 : 평판형 자성체 코아

13 : 세탁기 14 : 내조 15 : 외조 16 : 외조 상부 프레임

17 : 외조 하부 프레임 18 : 고정자 지지대

본 발명의 세탁기 구동용 평판형 유도전동기는 규소강판이나 소결 압축한 자성체를 도 3과 같이 바깥 원주에서 안쪽 반경방향으로 슬릿된 원판형 자성체 코아(외원주 슬롯구조) 또는 도 4와 같이 안쪽 원주에서 바깥 반경방향으로 슬릿된 원판형 자성체 코아( 내원주 슬롯구조)를 회전축(3) 방향으로 구성하고, 도 4와 같은 치 코아(1)를 슬릿된 반경 방향으로 도 5와 같은 원판형 자성체와 고정 프레임으로 이루어진 평판형 고정자(9)와;

상기 평판형 고정자(9)와 일정 공극을 유지하며, 대응면에 도 5의 원판형 자성체 코아의 슬롯에 구리나 알루미늄으로 다이캐스팅한 단락환(7)을 갖는 평판형 회전자(10);

상기의 평판형 고정자(9)와 평판형 회전자(10)사이에 플레밍의 왼손의 법칙에 의해 발생하는 회전력을 이용하는 도 9의 단일 평판형 유도전동기와 도 10의 2-전동기 평판형 유도전동기를 세탁기 구동용 평판형 유도전동기로 적용하는 것을 특징으로 한다

도 5에서 원판형 자성체 코아는 도 3과 같이 규소강판으로 원주방향으로 슬릿된 원판형 자성체 코아를 축방향 적층한 구조와 자성체를 소결 압축한 원주방향으로 슬릿된 원판형 자성체 코아로 형상하여 만든다. 도 5의 평판형 코아는 도 3의 원판형 자성체 코아의 슬릿에 도 4의 치 코아(1)를 일정간격으로 삽입, 장착함으로서 형성된다. 도 6의 평판형 고정자는 도 3의 평판형 자성체 코아와 도 4의 치 코아 및 외부 고정자 프레임(5)으로 크게 구성되며, 평판형 고정자(9)의 슬롯 수(Z₁)은 상수(m)와 극수(P) 및 매극 매상 슬롯수(q)에 의해 m*p*q 로 결정되며, 이 슬롯 내에 평판형 고정자(9)의 권선 코일(11)이 권선된다.

도 7의 평판형 회전자는 도 5의 평판형 자성체 코아에서 치 코아(1)와 치 코아(1) 사이의 슬롯에 구리나 알루미늄으로 다이캐스팅한 단락환(7) 및 회전자 외부 프레임(6)으로 구성된다. 도 7의 평판형 회전자 슬롯개수는 도 6의 평판형 고정자의 슬롯 개수와 다르게 결정되며, 평판형 고정자(9)와 평판형 회전자(10)사이에 발생하는 자기력의 고조파에 의한 진동, 소음이 최소로 되는 슬롯 조합에 의해 결정된다.

본 발명의 세탁기 구동용 평판형 유도전동기의 구조는 평판형 유도전동기의 회전자가 세탁기 내조(14)와 연결된 회전축(3)과 직결된 구조로 용량에 따라 도 9의 평판형 유도전동기가 한 개 장착하는 구조와 도 10의 2개의 전동기 형태로 구성된 2-전동기 평판형 유도전동기의 적용 및 장착 구조에 관한 것이다.

본 발명의 평판형 유도전동기를 이용한 세탁기 구동용 평판형 유도전동기는 세탁기의 회전축(3)에 직결된 도 11, 도 12, 도 13의 구조를 갖는다.

도 11은 도 9의 평판형 유도전동기를 적용한 세탁기의 단면도로 회전자축(8)을 세탁기 내조(14)의 회전축(3)과 직결되며, 평판형 고정자(9)는 세탁기 외조 상부 프레임(16)과 고정자 프레임(5)과 결합되는 구조로 도면 11의 세탁기 단면도에서 평판형 고정자(9)가 위쪽에, 평판형 회전자(10)가 아래쪽으로 위치하는 구조로 장착된다.

도 12는 도 9의 평판형 유도전동기를 적용한 세탁기의 단면도로서 회전자 축(8)을 세탁기 내조(14)의 회전축(3)과 직결되며, 평판형 고정자(9)는 세탁기 외조 하부 프레임(16)과 결합하는 구조로, 도 11의 세탁기 단면도에서 평판형 고정자(9)가 아래쪽에, 평판형 회전자(10)가 위쪽으로 위치하는 구조로 장착된다.

도 13은 도 10의 2-전동기 평판형 유도전동기를 적용한 세탁기의 단면도로 회전자 축(8)은 세탁기 내조(14)의 회전축(3)과 직결되는 구조로 구성된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서 제안한 세탁기 구동용 평판형 유도전동기는 직경이 크고, 축 방향 길이가 짧은 박형 구조로 만들 수 있으므로 세탁기의 높이에 제안을 받는 경우에 세탁기 구동용 전동기로 제작이 용이하며, 유효 단면적의 이용률을 증대시킬 수 있다.

또한, 단일 평판형 유도전동기를 축 방향으로 필요한 용량의 개수만큼 증가할 수 있으므로, 2-전동기 평판형 유도전동기의 세탁기 적용으로 단위 체적 당 고출력, 고효율로 세탁기의 체적감소와 소비전력을 줄일 수 있다.

Claims (4)

1. 규소강판이나 소결, 압축 성형된 자성체 코아를 이용한 도면 3(a)과 같이 바깥 원주에서 안쪽 반경방향으로 슬롯 된 원판형 자성체 코아(외원주 슬롯구조) 또는 도면 3(b)와 같이 안쪽 원주에서 바깥 반경방향( 내원주 슬롯구조)으로 슬롯된 원판형 자성체 코아를 회전자 축(8) 방향으로 장착하고, 도 4의 치의 코아를 도 5와 도 6과 같이 형성되는 평판형 고정자 코아 구조를 갖는 평판형 고정자(9)와;

   상기 평판형 고정자(9)와 일정 공극을 유지하며, 도 7과 같이 슬릿된 원판형 자성체 코아에 구리로 된 단락환(7)을 갖는 평판형 회전자 혹은 알루미늄으로 다이캐스팅한 단락환(7)을 갖는 평판형 회전자(10)와;

   상기 도 6의 평판형 고정자의 슬롯에 권선된 권선코일(11)에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자속과 쇄교하는 평판형 회전자의 단락환(7)에 유도된 유도전류와의 사이에 플레밍의 왼손법칙에 의해 발생하는 회전력을 세탁기의 회전체에 전달하는 회전축(3)과 직결된 구조를 갖는 세탁기 구동용 평판형 유도전동기
2. 제 1항에 있어서, 도 9의 평판형 유도전동기를 적용한 도 11의 세탁기 단면도에서 전동기의 회전자 축(8)을 세탁기 내조(14)의 회전축(3)과 직결되며, 평판형 고정자(9)는 세탁기 외조 상부 프레임(16)과 평판형 고정자 프레임(5)의 고정자 지지대(18)와 결합되는 구조로, 도 11의 세탁기 단면도에서 평판형 고정자(9)가 위쪽에, 평판형 회전자(10)가 아래쪽으로 위치하는 구조로 장착되는 세탁기 구동용 평판형 유도전동기
3. 제 1항에 있어서, 도 9의 평판형 유도전동기를 적용한 세탁기의 단면도에서 전동기의 회전자 축(8)을 세탁기 내조(14)의 회전축(3)과 직결되며, 평판형 고정자(9)는 세탁기 외조 하부 프레임(17)과 결합하는 구조로, 도 11의 세탁기 단면도에서 평판형 고정자(9)가 아래쪽에, 평판형 회전자(10)가 위쪽으로 위치하는 구조로 장착되는 세탁기 구동용 평판형 유도전동기
4. 제 1항에 있어서, 상기 평판형 고정자(9)와 일정 공극을 유지하며, 대응하는 평판형 회전자의 앞뒤 양면에 단락환(7)을 갖는 평판형 회전자(10)와;

   상기 평판형 회전자(10)의 양면에 일정 공극 유지하며, 제1항의 평판형 고정자(9)를 2개 갖는 평판형 고정자와;

   상기 평판형 회전자(9)와 평판형 고정자(10) 사이에 플레밍의 왼손의 법칙에 의해 발생하는 회전력을 세탁기의 회전체에 전달하는 회전축(3)으로 이루어진 도 10과 같은 2-전동기 평판형 유도전동기로 구동하는 구조의 세탁기구동용 평판형 유도전동기