KR20130079013A - 비엘디씨 아우터 타입 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 제조 원가를 절감시키고 제조 및 신뢰성과 아울러 효율이 증진된 모터에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수 개의 치를 갖고, 각각의 치마다 삼상 중 어느 하나의 상을 갖는 코일이 권선되는 스테이터; 그리고 교변하는 극을 갖는 마그넷을 포함하여 이루어지고, 상기 스테이터의 외부에 회전 가능하게 구비되는 로터;를 포함하여 이루어지고, 상기 스테이터의 치수가 36이고, 상기 스테이터에는 이웃하는 3개의 치마다 어느 하나의 동일한 상을 갖는 코일이 권선됨을 특징으로 하는 비엘디씨 아우터 타입 모터가 제공될 수 있다.

Description

비엘디씨 아우터 타입 모터{BLDC outer-type motor}

본 발명은 모터에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 제조 원가를 절감시키고 제조 및 신뢰성과 아울러 효율이 증진된 모터에 관한 것이다.

본 발명에 따른 모터는 세탁기나 전기 이륜차에 적용되는 모터일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.

일반적으로 모터는 로터, 즉 회전자의 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.

그리고, 전기 이륜차의 경우에는 상기 회전자의 회전이 직접 휠 또는 바퀴의 회전으로 전환되어 전기 이륜차가 구동되도록 할 수 있다. 전기 이륜차의 경우에는 샤프트가 회전하는 구성이라기 보다는 고정자를 상대적으로 고정시키는 역할을 수행한다고 할 수 있다.

한편, 이러한 모터에 있어서, 회전자는 스테이터 즉 고정자와의 전자기적인 상호 작용에 의해서 회전하게 된다. 이를 위해서 상기 고정자에는 코일이 권선 되며, 상기 코일에 전류가 인가됨에 따라 회전자가 고정자에 대해서 회전하게 된다.

세탁기나 전기 이륜차의 경우에는 상대적으로 큰 동력이 필요하고 RPM 제어가 매우 중요하다. 따라서, 일반적으로는 삼상(3 phases)의 전원을 이용하게 되며, 회전자에 마그넷이 구비된 비엘디씨 모터를 많이 이용하고 있다. 그리고, 회전자가 고정자의 외부에서 회전하는 형태인 비엘디씨 아우터 타입 모터를 많이 사용하고 있다.

종래의 세탁기나 전기 이륜차에 사용되는 비엘디씨 아우터 타입 모터로 고정자의 슬롯 수가 36, 즉 치(tooth)의 수가 36이며, 회전자에 구비되는 마그넷의 극(pole) 수가 48인 형태를 사용하는 예가 많다.

도 1은 종래의 36 슬롯 수를 갖는 모터의 고정자(10)에서 코일(13)이 권선되는 방식을 도시하고 있다. 편의 상 전체의 슬롯(14) 중 일부에 대해서만 전개된 상태가 도시되어 있다. 즉, 환형의 백요크(11)를 직선으로 전개한 상태를 도시하고 있다. 따라서, 치(12)들은 백요크(11)에서 수직으로 형성되고, 각각 평행한 상태가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 하나의 치(12)에는 반시계 방향으로 u 상의 코일이 권선되며, 원주 방향을 따라 이웃하는 치마다 v 상의 코일과 w 상의 코일이 각각 반시계 방향으로 권선된다. 따라서, 이웃하는 3개의 치에 각각 u, v, w 상의 코일이 권선되며, 이러한 패턴은 고정자의 원주 방향을 따라 반복된다. 구체적으로는 12번 반복된다고 할 수 있다. 여기서, 하나의 치에는 하나의 상의 코일만 권선된다고 할 수 있다. 따라서 치(12)의 수는 슬롯(14) 수와 마찬가지로 36이다.

큰 동력을 갖고 제어가 용이하기 위한 모터를 제조하기 위해서는 크기가 매우 커지는 문제가 있다. 이는 재료의 원가 상승과 전체 시스템의 중량을 증가시키는 원인이기도 하다. 세탁기나 전기 이륜차에 사용되는 모터의 경우에도 그 크기가 상대적으로 크고 무게도 무겁다. 따라서, 원하는 성능을 갖는 한편 상기 문제를 해결하기 위한 시도의 필요는 아무리 강조해도 지나치지 않다.

따라서, 종래의 36 슬롯 수와 48 극 수를 갖는 모터의 성능 향상과 제조 비용 절감을 위한 노력은 지속되어 왔고 앞으로도 지속될 것이다.

본 발명은 기본적으로 전술한 문제점을 해결하고자 하는 데 목적이 있다.

보다 구체적으로, 본 발명의 실시예를 통해서 모터 제조에 소요되는 원가를 절감시켜 전체적으로 모터를 포함하는 시스템의 원가를 절감시키고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예를 통해서 모터의 출력을 향상시켜 동등 성능을 구현하기 위해 소요되는 재료의 양을 현저히 줄일 수 있는 모터를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예를 통해서 모터 진동에 영향을 주는 코깅 토크를 현저히 줄일 수 있는 모터를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예를 통해서 종래의 필수 구성들을 크게 변경하지 않고도 종래의 모터 성능에 비하여 동등 이상의 성능을 갖는 모터를 제공하고자 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예는, 복수 개의 치(tooth)를 갖고, 각각의 치마다 삼상 중 어느 하나의 상을 갖는 코일이 권선되는 스테이터; 그리고 교변하는 극을 갖는 마그넷을 포함하여 이루어지고, 상기 스테이터의 외부에 회전 가능하게 구비되는 로터;를 포함하여 이루어지고, 상기 스테이터의 치수가 36이고, 상기 스테이터에는 이웃하는 3개의 치마다 어느 하나의 동일한 상을 갖는 코일이 권선됨을 특징으로 하는 비엘디씨 아우터 타입 모터를 제공할 수 있다. 여기서, 상기 로터의 극 수는 40일 수 있다.

상기 스테이터의 외주를 따라 이웃하는 3개의 치마다 u상, v상 그리고 w상이 교대로 권선됨이 바람직하다.

상기 어느 한 상이 권선되는 이웃하는 3개의 치마다 권선 방향은 서로 동일함이 바람직하다. 즉, 각 상이 권선되는 패턴은 서로 동일함이 바람직하다.

상기 어느 한 상이 권선되는 이웃하는 3개의 치 사이에서 권선 방향은 서로 반대인 것이 바람직하다.

예를 들어, 3 개의 치에서 u 상은 시계, 반 시계 그리고 시계 방향으로 권선될 수 있다. 그리고 6 개의 치를 건너서 u 상은 3 개의 치에서 다시 시계, 반 시계 그리고 시계 방향으로 각각 권선될 수 있다.

상기 마그넷은 상기 로터의 원주 방향을 따라 10개 구비되며, 하나의 마그넷마다 4개의 극이 형성될 수 있다.

상기 스테이터의 내측에는 세탁기의 터브 후벽과 결합되기 위한 복수 개의 체결홀이 구비될 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예는, 스테이터 코어에 구비되는 36 개의 치마다 코일이 권선되며, 상기 스테이터 코어와 상기 코일 사이의 절연을 유지하는 인슐레이터를 포함하여 이루어지는 스테이터; 교변하는 극을 갖는 마그넷을 포함하여 이루어지고, 상기 스테이터의 외부에 회전 가능하게 구비되는 로터;를 포함하여 이루어지고, 상기 인슐레이터에는 세탁기의 터브에 결합되기 위한 복수 개의 체결홀이 형성되며, 상기 스테이터에는 이웃하는 3개의 치마다 어느 하나의 동일한 상을 갖는 코일이 권선됨을 특징으로 하는 세탁기의 드럼 구동용 모터를 제공할 수 있다.

상기 마그넷은 상기 로터의 원주 방향을 따라 교번하는 40개의 극을 갖도록 구비됨이 바람직하다.

상기 스테이터의 외주를 따라 이웃하는 3개의 치마다 u상, v상 그리고 w상이 교대로 권선될 수 있다. 그리고 상기 어느 한 상이 권선되는 이웃하는 3개의 치마다 권선 방향은 서로 동일함이 바람직하다.

상기 어느 한 상이 권선되는 이웃하는 3개의 치의 권선 방향은 서로 반대임이 바람직하다.

상기 마그넷은 상기 로터의 원주 방향을 따라 10개 구비되며, 하나의 마그넷마다 4개의 극이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예를 통해서 모터 제조에 소요되는 원가를 절감시켜 전체적으로 모터를 포함하는 시스템의 원가를 절감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예를 통해서 모터의 출력을 향상시켜 동등 성능을 구현하기 위해 소요되는 재료의 양을 현저히 줄일 수 있는 모터를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예를 통해서 모터 진동에 영향을 주는 코깅 토크를 현저히 줄일 수 있는 모터를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예를 통해서 종래의 필수 구성들을 크게 변경하지 않고도 종래의 모터 성능에 비하여 동등 이상의 성능을 갖는 모터를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예를 통해서 스테이터 코어의 적층 높이를 현저히 줄일 수 있다.

도 1은 종래 모터의 권선 방식을 도시하고 있고,
도 2는 본 발명의 실시예에 적용할 수 있는 스테이터를 도시하고 있고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 권선 방식을 도시하고 있고,
도 4는 본 발명의 실시예에 적용할 수 있는 로터를 도시하고 있고,
도 5는 종래와 본 발명의 일 실시예의 역기전력을 비교한 그래프이며,
도 6는 종래와 본 발명의 일 실시예의 코깅 토크를 비교한 그래프이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 상세히 설명한다. 첨부된 도면들은 설명의 편의 상 주로 세탁기용 모터를 도시하고 있다. 그러나 본 발명은 반드시 세탁기용 모터에 한정되지 않는다.

먼저, 도 2 를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 모터의 스테이터 구조에 대해서 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모터의 스테이터 분해 사시도이다.

상기 스테이터(100)는 크게 스테이터 코어(110)와 인슐레이터를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 인슐레이터는 상부 인슐레이터(120) 그리고 하부 인슐레이터(130)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 스테이터 코어(110)는 환형의 백요크(111)와 상기 백요크의 외주를 따라서 반경 방향 외측으로 돌출된 복수 개의 치(112)를 포함하여 이루어진다. 종래와 마찬가지로 본 발명의 실시예에서도 상기 치의 수는 36임이 바람직하다.

한편, 상기 스테이터 코어(110)는 강판을 타발하여 적층하여 형성될 수 있다. 그러나 이러한 방법을 사용하는 경우에는 내측에 원형으로 발생되는 강판 조각 등은 필요가 없게 되어 재료가 낭비될 여지가 많다. 따라서, 띠 형상의 백요크와 상기 백요크에서 수직으로 돌출된 치를 나선 형상으로 굴곡시켜 가면서 적층하여 스파이럴 코어로 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 스파이럴 코어 형태가 도 2에 도시되어 있다. 그러나, 본 실시예에서는 상기 스테이터 코어(110)의 제작 방법은 특정 방법에 한정되지는 않는다.

그리고, 상기 적층된 환형의 백요크(111)에는 각 층이 서로 결합되어 일체로 스테이터 코어가 형성되도록 코킹부(113)가 형성될 수 있다.

상기 치(112)에는 코일(미도시)이 권선 된다. 그러나 상기 치는 일반적으로 도체 재질이므로, 상기 치와 코일 사이에는 절연을 위한 인슐레이터가 일반적으로 구비된다. 따라서, 본 실시예에서는 스테이터 코어(110)의 상부와 하부에 각각 인슐레이터(120, 130)가 구비된다. 즉, 상기 상부 인슐레이터(120)와 하부 인슐레이터(130)가 상기 스테이터 코어(110)와 결합되어 상기 스테이터 코어를 감싸게 된다. 이때, 상기 치(112)를 감싸는 권선부(121, 131)에 코일이 권선 된다.

그러나, 도 2에 도시된 바와는 달리 상기 인슐레이터(120, 130)는 상기 스테이터 코어(110)와 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 스테이터 코어가 인서트 사출되어 상기 인슐레이터와 일체로 형성되는 것이 가능하다.

한편, 상기 인슐레이터(120, 130)의 내측에는 반경 방향으로 돌출된 체결 보스(125, 135)가 형성되고, 상기 체결 보스에는 상기 스테이터(100)를 세탁기의 터브 후벽면(미도시)이나 하벽면에 위치시켜 고정시키기 위한 체결홀(126, 136)이 형성된다. 물론, 이러한 체결 보스(125, 135)는 반드시 상기 터브에 고정시키기 위한 구성이 아닐 수 있으며, 그 적용례에 따라 모터의 외형을 형성하는 브라켓(미도시) 내지는 모터 하우징(미도시)과 고정 결합되기 위한 구성일 수도 있다.

즉, 상기 상부 인슐레이터의 체결홀(126)과 상기 하부 인슐레이터의 체결홀(136)은 상기 상부 인슐레이터, 스테이터 코어, 그리고 하부 인슐레이터가 결합 시 서로 대응되어 하나의 체결홀을 형성한다. 이러한 체결홀에 볼트(미도시) 등을 통하여 스테이터 전체가 전술한 터브 등에 고정된다. 구체적으로는 드럼이 수평축을 기준으로 회전하는 세탁기에서는 터브의 후벽, 드럼이 수직축을 기준으로 회전하는 세탁기에서는 터브의 하벽에 상기 스테이터가 고정될 수 있다. 이러한 고정을 위한 체결홀(126, 136)이 상기 스테이터에 구비된다고 할 수 있다.

아울러, 상기 상부 인슐레이터의 체결홀(126) 인근에는 위치 결정 돌기(127)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 위치 결정 돌기가 먼저 터브 등에 형성되는 홈(미도시)에 삽입되어 스테이터(100)의 위치가 결정된 후, 전술한 볼트 등을 이용하여 스테이터(100)가 고정될 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 스테이터에는 전술한 종래의 스테이터와 마찬가지로 u, v, w 각 상에 대응되는 코일이 권선될 수 있다. 하나의 치가 하나의 자극을 갖도록 하나의 치에 하나의 코일이 권선될 수 있다. 이를 집중권이라고 하는데, 스테이터의 자극이 많아질수록 로터의 최대 회전 속도가 작아진다. 따라서, 모터를 제어하기가 용이하며, 최대 토크도 상대적으로 커질 수 있다.

먼저, 하나의 치에 u 상 코일의 권선이 종료되면 상기 코일은 상부 인슐레이터에 형성된 코일 감김 리브(122)에 감겨 고정된 후 이웃하는 두 개의 치를 건너서 다음 치에 다시 권선된다. 이러한 코일의 시작단과 말단은 각각 전원 접속용 탭 터미널(128)과 중성점 탭 터미널(129)에 위치된다.

여기서, 상기 전원 접속용 탭 터미널에는 커넥터(140)가 결합되어, 3 상(Phase)의 전원이 u, v, w 각 상의 코일에 인가된다. 아울러, 상기 각 상의 코일의 말단들은 모두 중성점 탭 터미널(129)에서 서로 전기적으로 연결되어 중성점을 형성하게 된다.

여기서, 상기 탭 터미널(128, 129)는 외형이 절연 재질로 형성되며, 바람직하게는 상기 인슐레이터와 일체로 형성됨이 바람직하다.

한편, 상기 탭 터미널, 즉 전원 접속용 탭 터미널(128)과 상기 중성점 탭 터미널의 일측에는 홀 센서 어셈블리(141)이 고정된다. 이러한 홀 센서 어셈블리를 통해서 후술하는 로터의 위치 및/또는 속도를 감지하여 인가되는 전압의 위상과 전류의 세기를 조절하여 로터의 회전 속도 및 토크를 제어할 수 있도록 한다.

상기 코일 감김 리브(122)의 반경 방향 내측에는 원주 방향 따라 인슐레이터 리브(123)가 형성된다. 물론, 이러한 인슐레이터 리브(123)는 상부 인슐레이터뿐만 아니라 하부 인슐레이터에도 형성된다. 이러한 인슐레이터 리브(123)는 소정 높이 이상으로 형성되어 인슐레이터의 내측의 수분이 권선부(121, 131)로 흐르는 것을 차단하는 기능을 수행하게 된다.

아울러, 상기 인슐레이터 리브(123)는 코일이 권선되는 높이 보다 높도록 형성됨이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 스테이터(100)를 취급할 때 주변의 다른 물건 등에 코일이 손상될 우려가 있기 때문이다. 즉, 바닥에 내려놓는 경우에는 바닥에 상기 인슐레이터 리브(123)만 접촉하고 코일은 바닥에 접촉되지 않으므로 코일의 손상을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

전술한 스테이터(100)의 구성들은 종래와 동일하거나 유사할 수 있다. 그러나, 본 발명자의 연구 결과에 따르면 종래와 다른 권선 방식을 사용하여 동일 구성들을 통해서 매우 현저한 성능의 향상이 가능함을 알 수 있었다. 즉, 스테이터의 치 수가 36임에도 불구하고 권선 방식을 달리하면 모터의 성능 등을 현저히 증진시킬 수 있음을 알 수 있었다. 그리고 이러한 권선 방식과 함께 후술하는 로터의 특징과 복합적으로 현저한 성능의 향상이 가능함을 알 수 있었다.

이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터, 특히 스테이터의 권선 방식에 대해서 상세히 설명한다.

전술한 바와 같이, 종래에는 이웃하는 3개의 치에 각각 u, v, w 상의 코일이 권선되고, 이러한 패턴이 반복된다. 이와 달리 본 실시예에서는 이웃하는 3개의 치에 하나의 동일한 상의 코일이 권선된다. 즉, 이웃하는 3개의 치마다 하나의 동일한 상의 코일이 권선된다.

구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 이웃하는 3 개의 치에 모두 u 상의 코일이 권선될 수 있다. 그리고, 다음의 이웃하는 3 개의 치에 모두 v 상의 코일이 권선될 수 있다. 마지막으로 다음의 이웃하는 3 개의 치에 모두 w 상의 코일이 권선될 수 있다. 이러한, u, v, w 상의 권선 패턴이 반복된다. 총 36 개의 치를 갖기 때문에 예를 들어 u 상의 코일이 권선된 3개의 치와 다음으로 u 상의 코일이 권선된 3 개의 치 사이에는 각각 v 상이 권선된 3개의 치와 w 상이 권선된 3 개의 치가 위치하게 된다. 다시 말하면, u 상의 중심들은 서로 120도의 기계각을 갖는다고 할 수 있다. 물론, v 상의 중심들도 서로 120도의 기계각을 갖고 w 상의 중심들도 서로 120도의 기계각을 갖게 된다.

더욱 구체적으로, 어느 한 상이 권선되는 이웃하는 3 개의 치마다 권선 방향은 이웃하는 치의 권선 방향과 반대임이 바람직하다. u 상이 권선되는 3 개의 치에서, 처음의 치는 반 시계방향, 다음의 치는 시계 방향 그리고 마지막의 치는 반 시계방향으로 권선됨이 바람직하다. 물론, 처음의 치는 시계방향, 다음의 치는 반 시계 방향 그리고 마지막의 치는 시계방향으로 권선될 수 있다.

그러나, 어느 한 상이 권선되는 이웃하는 3 개의 치들에 대한 권선 방향이 결정되면, 다른 두 개의 상이 권선되는 방향은 이와 동일하게 유지하여야 할 것이다.

기본적으로 전술한 권선 패턴 내지는 권선 방법은 종래와는 다르다. 그러나, 다른 구성들은 동일하거나 유사할 수 있다. 이러한 권선 패턴의 변경은 후술하는 바와 같이 현저한 효과를 야기한다. 그리고 후술하는 로터 특징과 복합적으로 매우 현저한 성능 향상을 가져오게 된다.

이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 모터의 로터에 대해서 상세히 설명한다.

본 실시예에 따른 로터(200)는 로터 프레임(210)과 마그넷(216)을 포함하여 이루어진다.

상기 로터 프레임(210)은 베이스(212)와 상기 베이스의 외측에 형성되는 측벽부(211)를 포함하여 이루어지며, 이들은 하나의 철판을 프레싱 가공하여 형성될 수 있다. 여기서, 상기 측벽부의 내측에는 원주 방향을 따라 복수 개의 마그넷이 구비된다. 이러한 마그넷들은 원주 방향을 따라 교대로 N극과 S극으로 착자된다.

그리고, 상기 측벽부(211)는 자로를 형성하는 백요크 기능을 수행하게 된다.

물론, 전술한 로터 프레임은 사출이나 주조로 형성될 수 있으며, 이 경우에는 환형의 자성 백요크가 별도로 구비되어야 할 것이다.

아울러, 상기 베이스(212)의 중앙부에는 상기 베이스의 강성 보강을 위해 상측으로 융기된 허브부(213)가 형성된다. 이러한 허브부(213)는 중앙에 통공(219)이 형성되는 데, 이 부분에 회전축(미도시), 예를 들어 세탁기의 회전축이 위치된다. 그리고, 상기 회전축과 상기 허브부(213)는 도시되지 않은 커넥터 등을 이용하여 서로 연결된다. 따라서, 상기 로터가 회전됨에 따라 로터의 회전력이 회전축으로 전달되게 된다.

상기 회전축은 드럼(미도시)와 연결되어 드럼을 구동하게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 모터는 세탁기의 드럼 구동용 모터일 수 있다.

또한, 상기 허브부(213)에는 전술한 커넥터가 결합되기 위한 결합홀(214)이나 커넥터의 위치를 먼저 결정하기 위한 위치 결정 홈(215) 등이 형성될 수 있다.

이러한 로터(200)는 상기 스테이터(100)를 내부에 수용하게 되고, 상기 스테이터(100)의 상호 작용을 통하여 상기 스테이터(100)에 대해서 회전하게 된다. 물론, 이러한 로터의 회전력은 상기 로터 프레임(210)과 결합되어 일체로 회전하는 회전축(미도시)로 전달되게 된다.

전술한 바와 같이, 로터의 구성 또한 종래의 로터와 유사하거나 동일할 수 있다. 그러나, 마그넷(216)들이 형성하는 극 수가 본 발명의 실시예와 종래와의 사이에 차이가 있다. 종래에는 마그넷(216)들이 형성하는 극 수가 48이었다.

본 실시예에서는, 상기 마그넷(216)들이 형성하는 극 수가 40극이다. 즉, 로터(200)의 원주 방향을 따라 N극과 S극이 교변하여 총 40 개의 극을 갖는 것이 바람직하다.

한편, 하나 하나의 극을 갖는 마그넷을 개별적으로 형성할 수 있다. 그러나, 이 경우 총 40 개의 마그넷을 고정하는 데 어려움이 있을 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 하나의 마그넷에 총 4 개의 극을 갖도록 형성함이 바람직하다. 이를 통해 총 10 개의 마그넷이 구비될 수 있다.

전술한 바와 같이, 극 수가 48인 경우에는 하나의 마그넷에 총 4 개의 극이 형성된다고 할 때, 총 12 개의 마그넷이 구비되어야 한다. 따라서, 본 실시예를 통해 마그넷 수를 줄일 수 있고, 이를 통해 재료비 절감이 가능하다.

구체적으로, 별도의 마그넷과 마그넷 사이에서는 급격한 자속 변화가 발생될 수 있다. 따라서, 사용되는 총 마그넷의 수를 줄이는 것이 바람직하다. 본 실시예를 통해서는 급격한 자속 변화가 발생을 야기하는 별도의 마그넷 수를 줄여 모터의 진동을 현저히 줄이는 것이 가능할 것이다.

이하에서는 도 5와 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 대한 효과에 대해서 상세히 설명한다.

기본적으로, 본 발명의 실시예에 대한 효과는 종래의 모터의 성능과 비교하게 될 것이다. 구체적으로, 36 슬롯 수(치 수)와 48 극 수를 갖는 종래의 모터와 36 슬롯 수(치 수)와 40 극 수를 갖는 본 발명의 일 실시예의 성능 차이에 대해서 설명한다.

후술하는 바와 같이, 동일한 슬롯 수를 갖더라도 권선 패턴을 달리함으로써 본 실시예에 따르면 종래의 모터에 비해 현저한 성능 향상을 기대할 수 있다. 이에 더하여 로터의 극 수를 줄임으로써 현저한 성능 향상을 기대할 수 있다.

도 5는 역기전력의 비교를 나타내는 그래프이다.

도시된 바와 같이, 종래의 모터에서는 예를 들어 21.99 V의 역기전력을 얻을 수 있으나, 본 실시예에서는 23.50 V의 역기전력을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 이는 본 실시예를 통해 약 6.8% 상승한 역기전력을 얻을 수 있다는 것을 보여준다. 이는 동일한 입력에서 현저히 상승한 모터의 출력을 얻을 수 있음을 의미한다.

이러한 출력의 상승으로 인해 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

모터의 크기나 모터 제작에 사용되는 재료를 현저히 줄일 수 있음을 알 수 있다. 왜냐하면, 동일한 출력을 얻기 위한 각 구성들의 크기 등을 줄일 수 있기 때문이다.

구체적으로, 예를 들어 종래의 스테이터 코어의 적층 높이가 19mm라고 할 때, 본 실시예를 통해서 이를 16mm로 낮출 수가 있다. 즉, 스테이터 코어의 적층 높이를 낮추더라도 종래와 동일한 성능을 얻을 수 있게 된다.

마찬가지로, 마그넷의 크기를 줄이거나 모터의 외경을 줄이는 것도 가능할 것이다. 따라서, 전체적인 구성들의 변경이 없이도 용이하게 재료비를 절감할 수 있게 된다. 그리고, 모터의 무게를 줄일 수 있기 때문에 매우 바람직하다.

도 6은 코깅 토크의 비교를 나타내는 그래프이다.

코깅 토크는 모터의 진동에 영향을 주는 토크로 일반적으로 작을수록 바람직하다.

도시된 바와 같이, 종래의 모터에서는 예를 들어 946.64 mN·m의 코깅 토크가 발생될 수 있으나, 본 실시예에서는 195.85 mN·m의 코깅 토크가 발생함을 알 수 있다. 이는 본 실시예를 통해 종래보다 코깅 토크를 79.3% 감소시킴을 알 수 있다. 따라서, 모터의 진동을 현저히 줄일 수 있음을 알 수 있다.

코깅 토크의 감소로 인해 모터가 사용되는 전체 시스템의 진동이 감소하게 되고, 보다 안정적으로 모터를 제어할 수 있게 된다. 또한, 모터의 진동이 감소하기 때문에 모터의 신뢰성과 내구성을 현저히 증진시킬 수 있게 된다.

100 : 스테이터 110 : 스테이터 코어
111 : 백요크 112 : 치
120, 130 : 인슐레이터 200 : 로터
216 : 마그넷

Claims (12)

1. 복수 개의 치를 갖고, 각각의 치마다 삼상 중 어느 하나의 상을 갖는 코일이 권선되는 스테이터; 그리고
   교변하는 극을 갖는 마그넷을 포함하여 이루어지고, 상기 스테이터의 외부에 회전 가능하게 구비되는 로터;를 포함하여 이루어지고,
   상기 스테이터의 치수가 36이고 상기 로터의 극 수가 40이며, 상기 스테이터에는 이웃하는 3개의 치마다 어느 하나의 동일한 상을 갖는 코일이 권선됨을 특징으로 하는 비엘디씨 아우터 타입 모터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 스테이터의 외주를 따라 이웃하는 3개의 치마다 u상, v상 그리고 w상이 교대로 권선됨을 특징으로 하는 비엘디씨 아우터 타입 모터.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 어느 한 상이 권선되는 이웃하는 3개의 치마다 권선 방향은 서로 동일함을 특징으로 하는 비엘디씨 아우터 타입 모터.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 어느 한 상이 권선되는 이웃하는 3개의 치 사이에서 권선 방향은 서로 반대임을 특징으로 하는 비엘디씨 아우터 타입 모터.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 마그넷은 상기 로터의 원주 방향을 따라 10개 구비되며, 하나의 마그넷마다 4개의 극이 형성됨을 특징으로 하는 비엘디씨 아우터 타입 모터.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 스테이터의 내측에는 세탁기의 터브 후벽과 결합되기 위한 복수 개의 체결홀이 구비됨을 특징으로 하는 세탁기용 비엘디씨 아우터 타입 모터.
7. 스테이터 코어에 구비되는 36 개의 치마다 코일이 권선되며, 상기 스테이터 코어와 상기 코일 사이의 절연을 유지하는 인슐레이터를 포함하여 이루어지는 스테이터;
   교변하는 극을 갖는 마그넷을 포함하여 이루어지고, 상기 스테이터의 외부에 회전 가능하게 구비되는 로터;를 포함하여 이루어지고,
   상기 인슐레이터에는 세탁기의 터브에 결합되기 위한 복수 개의 체결홀이 형성되며,
   상기 스테이터에는 이웃하는 3개의 치마다 어느 하나의 동일한 상을 갖는 코일이 권선됨을 특징으로 하는 세탁기의 드럼 구동용 모터.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 마그넷은 상기 로터의 원주 방향을 따라 교번하는 40개의 극을 갖도록 구비됨을 특징으로 하는 세탁기의 드럼 구동용 모터.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
   상기 스테이터의 외주를 따라 이웃하는 3개의 치마다 u상, v상 그리고 w상이 교대로 권선됨을 특징으로 하는 세탁기의 드럼 구동용 모터.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 어느 한 상이 권선되는 이웃하는 3개의 치마다 권선 방향은 서로 동일함을 특징으로 하는 세탁기의 드럼 구동용 모터.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 어느 한 상이 권선되는 이웃하는 3개의 치의 권선 방향은 서로 반대임을 특징으로 하는 세탁기의 드럼 구동용 모터.
12. 제 8 항에 있어서,
    상기 마그넷은 상기 로터의 원주 방향을 따라 10개 구비되며, 하나의 마그넷마다 4개의 극이 형성됨을 특징으로 하는 세탁기의 드럼 구동용 모터.

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