JP2007159396A - モーター、モーターの製造方法及びこれを用いた洗濯装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ステーターとローターとの間の磁気抵抗、振動及び騷音、そして、製造原価を減少できるモーター、モーター製作方法及びこれを用いた洗濯装置を提供する。
【解決手段】ローターと、前記ローターと相互作用をするステーター600と、を含み、前記ステーター600が、ベース611と、前記ベース611から突出した複数個のティース612を有する主コア610と、前記複数個のティース612間に形成される空間が前記ローターとの磁気抵抗として作用することを防止する補助コア640と、を含むモーターを構成する。
【選択図】図3
【解決手段】ローターと、前記ローターと相互作用をするステーター600と、を含み、前記ステーター600が、ベース611と、前記ベース611から突出した複数個のティース612を有する主コア610と、前記複数個のティース612間に形成される空間が前記ローターとの磁気抵抗として作用することを防止する補助コア640と、を含むモーターを構成する。
【選択図】図3
Description
本発明は、機械装置に関するもので、一層詳しくは、ローターとステーターとの間の磁気抵抗を減少できるモーター、モーターの製造方法及びこれを用いた洗濯装置に関するものである。
一般的に、モーターは、電気エネルギーを力学的エネルギーに変える装置の一つであり、磁場の形成領域に位置する導線に電流を流したときに発生する電磁気力によって、力学エネルギーを発生させる装置である。
上記のようなモーターは、一般的に動力を必要とする機械装置に広く用いられ、代表的には、洗濯機及び冷蔵庫などに用いられる。以下、前記モーターが用いられるドラム洗濯機を例に挙げて説明する。
ドラム洗濯機は、駆動方式にしたがって、モーターの駆動力がモータープーリー及びドラムプーリーに巻かれたベルトを通して間接的にドラムに伝達される間接連結方式と、BLDCモーターのローターがドラムに直結され、モーターの駆動力がドラムに直接的に伝達される直結式とに分けられる。
前記間接伝達方式によると、動力伝達過程でモータープーリー及びドラムプーリーを経ることでエネルギー損失が発生するとともに、多くの騷音が発生する。したがって、上記のような既存のドラム洗濯機の問題点を解決するために、BLDCモーターを用いた直結式ドラム洗濯機の使用が拡大されつつある。
既存の直結式ドラム洗濯機の構造に対し、図1に基づいて簡略に説明する。
図1は、従来のドラム洗濯機の構成を示した縦断面図で、キャビネット1の内側にタブ2が設置され、該タブ2の内側中央には、ドラム3が回転可能に設置される。
そして、前記タブ2の後方側には、モーターが設置される。すなわち、タブ2の後壁部には、ステーター60が固定され、ローター5は、前記ステーター60を取り囲みながらタブ2を貫通してドラム3に軸連結される。
また、前記キャビネット1の前方には、前記キャビネット1を開閉するためのドア7が設置され、前記ドア7とタブ2との間には、ガスケット8が設置される。
また、前記キャビネット1の上部面内側とタブ2の外周面上側との間には、タブ2を支持するハンギングスプリング9が設置され、前記キャビネット1の下部面内側とタブ2の外周面下側との間には、脱水時に発生するタブ2の振動を減衰させるためのフリクションダンパー10が設置される。
一方、前記ステーター60は、図2に示すように、前記ステーター60の中心部を形成するコア61と、該コア61から突出したティース63と、該ティース63を取り囲むコイル65と、を含む。
ここで、前記コイル65の巻線作業などを容易にするために、前記ティース63とティース63との間に形成される空の空間Sにより、モーターの有効トルクが減少する。
一層詳しく説明すると、前記空の空間Sによってステーター60とローター5との間に磁気抵抗が増加し、前記磁気抵抗の増加によってコギングトルク及び脈動トルクが増加することで、モーターの有効トルクが減少してモーターの性能が低下する。前記コギングトルクは、ローターが回転することで、ローターとステーターとの間の位置変化による孔隙における磁気抵抗変化によって発生するトルクであり、このコギングトルクは、モータートルクの有効成分になり得ないので、低減させることが好ましい。
また、前記コギングトルク及び脈動トルクが増加することで、モーターの振動及び騷音も一緒に増加するという問題点がある。
そして、前記空の空間Sによって発生する問題点を補完するために、前記ティース終端63aを台形に形成するが、このようにティース終端63aの断面形状を台形に形成することで、ステーターコアの製作時にスクラップが増加し、材料費が上昇するという問題点がある。
本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、ステーターとローターとの間の磁気抵抗を減少できるモーター及びこれを用いた洗濯装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、振動及び騷音を減少できるモーター及びこれを用いた洗濯装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、製造原価を減少できるモーター、モーター製作方法及びこれを用いた洗濯装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、ローターと、該ローターと相互作用をするステーターと、を含むモーターを提供する。前記ステーターは、ベース及び該ベースから突出した複数個のティースを有する主コアと、前記複数個のティース間に形成される空間が前記ローターとの磁気抵抗として作用することを防止するための補助コアと、を含んで構成される。
前記補助コアは、主コアの上部または下部に位置するプレートと、前記空間に配置される遮断部と、を含む。
前記遮断部は、前記プレートから延長される延長ガイドと、該延長ガイドから折曲形成される折曲部と、を含む。
もちろん、前記プレートは、前記主コアの上面全体を覆うように形成される。
前記折曲部には、前記空間の露出面積を調節するための溝が形成される。
前記折曲部は、前記主コアの積層方向に沿って前記折曲部の幅が変わる領域を有する。
また、前記折曲部は、前記主コアの側面縁部の外側に位置し、前記折曲部の高さは、前記主コアの積層高さより大きく形成される。
前記複数個のティースは、突出方向に沿って前記ティースの幅が変わる領域を有する。
また、前記補助コアの他の実施形態によると、前記補助コアは、前記主コアの上部に配置される上側プレートと、該上側プレートから延長される上側遮断部と、前記主コアの下側に配置される下側プレートと、該下側プレートから延長される下側遮断部と、を含む。
前記上側遮断部には、前記空間の露出面積を調節するための上側溝が備わり、前記下側遮断部には、前記上側溝に対応する下側溝が備わる。
また、前記折曲部は、前記主コアの側面縁部を取り囲むリング状を有する。そして、前記折曲部には、前記空間の露出面積を調節するための複数個のホールが形成される。
前記ホールは、前記各ティース間に位置するように形成される。
前記モーターは、前記複数個のティースに巻線されるコイルと前記主コアとの間または前記各コイル間を電気的に絶縁するためのインシュレーターをさらに含む。
前記補助コアは、弱磁性体であり、プレス加工される。
前記モーターは、前記補助コアと前記主コアとの間の振動を減少し、前記補助コアと前記主コアとの間を絶縁するための中間部材をさらに含む。
前記主コアは、最下層から最上層に達するまで螺旋状に積層されて形成される。
本発明の他の実施形態によると、本発明は、ベース及び該ベースから突出した複数個のティースを有する主コアを製作する段階と、前記複数個のティースにコイルを巻線する段階と、前記複数個のティース間に形成される空間のうち少なくとも一部を遮断するために補助コアを設置する段階と、を含むモーターの製造方法を提供する。
本発明のさらに他の実施形態によると、本発明は、ステーター及びローターを有するモーターと、前記ローターに連結されて回転する中心軸と、該中心軸に連結されて回転する洗濯槽と、を含む洗濯装置を提供する。ここで、前記ステーターは、ベース及び該ベースから突出した複数個のティースを有する主コアと、前記複数個のティース間に形成される空間によって発生する磁気抵抗を減少させるための補助コアと、を含んで構成される。
本発明の効果は次の通りである。
第1に、主コアに備わった各ティース間で形成される空間の露出面積を調節するための補助コアを設置することで、ステーターとローターとの間の磁気抵抗を減少できるという効果がある。
したがって、補助コアを有するモーターは、コギングトルク及び脈動トルクを効率的に減少するので、モーターの有効トルクを増加させて性能を向上できる。
第2に、補助コアに形成される溝またはホールの幅、間隔及び個数によってステーターとローターとの間の電磁気的加振力の大きさ及びモーターの回転周波数を自由に制御できるという効果がある。
したがって、ステーターとローターとの間の電磁気的な振動と、これによって発生する騷音を減少させ、モーターの性能を一層向上できる。
第3に、主コアの各ティース間に配置される折曲部に所定の幅を持たせることで、主コアの製作時に発生するスクラップを減少して材料費を節減できるという効果がある。
第4に、本発明に備わった主コアを一つの金属鉄板を用いて螺旋状に積層して製作することで、製作が容易になり、費用が低廉になるという効果がある。
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
本発明に係るモーターの一実施形態を、図3及び図4に基づいて説明する。
前記モーターは、ローター(図示せず)と、該ローターと相互作用をするステーター600と、を含む。そして、前記ステーター600は、ベース611、及び該ベース611から突出した複数個のティース612を備えた主コア610と、前記複数個のティース612間に形成される空間が前記ローターとの磁気抵抗として作用することを防止するための補助コア640と、を含む。
また、前記ステーター600は、前記ティースに巻線されるコイル650と前記主コア610との間または前記各コイル650間を電気的に絶縁するためのインシュレーター620,630をさらに含んで構成される。
前記主コア610は、弱磁性体として磁束の経路を作る役割をし、環状の多層構造を有する。具体的に、前記主コア610は、帯状のベース611及び該ベース611から突出した複数個のティース612を備えた一つの鉄板を螺旋状に回転しながら積む重ねることで、環状の多層構造を形成する。
前記複数個のティース612は、ローターに向かって突出し、コイル650の巻線場所を提供する。前記ティース612は、突出方向に沿って前記ティースの幅が可変になる領域を有することもある。ここで、前記コイル650は、外部から電源が印加されると、電流が流れながら回転磁界を作る役割をする。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、前記主コア610は、複数個の分割コアを結合して環状に製作されることもある。具体的に、前記分割コアは、一つの金属鉄板をプレス加工してティースとベースを形成し、前記ティースの反対側には締結孔形成のための突出部を有する各単位コアを製作した後、これらを積層して製作される。
その後、前記各分割コアを円周方向に相互連結することで、環状の主コアが形成される。ここで、前記各分割コアには、前記各分割コアを相互結合するための結合溝及び結合突起がそれぞれ形成される。
前記インシュレーターは、主コア610の上部に設置される上部インシュレーター620と、前記主コア610の下部に設置される下部インシュレーター630と、を含む。前記上部インシュレーター620は、前記主コア610の上部を取り囲み、前記下部インシュレーター630は、前記上部インシュレーター620に対応しながら前記主コア610の下部を取り囲む。
また、前記上部インシュレーター620及び下部インシュレーター630には、前記ステーターを装着するための締結孔623a,633aが形成された締結部623,633が備わる。具体的に、前記締結部623,633は、前記上部インシュレーター620及び下部インシュレーター630に一体に備わり、前記インシュレーターの内周面から半径方向に形成される。そして、前記締結部623,633は、前記インシュレーターの内側から3箇所以上突出することが好ましい。
前記補助コア640は、弱磁性体として前記主コア610とは別途に備わり、プレス加工を通して製作される。前記補助コア640は、前記主コア610の上部に位置するプレート641と、前記空間Sの少なくとも一部を遮断するための遮断部642と、を含む。
また、前記プレートの内周面には、前記インシュレーターに備わった締結部623,633に対応する補助締結部643が備わる。これと同様に、前記補助締結部643には、前記締結孔623a,633aに対応する補助締結孔643aが形成される。
また、前記遮断部642は、前記プレートから延長形成される延長ガイド642aと、該延長ガイド642aから下方に折曲される折曲部642bと、を備えている。そして、前記折曲部642bは、前記複数個のティース612間に配置される。
図5に示すように、前記折曲部642bには、前記空間Sの露出面積を調節するための溝642cが形成される。具体的に、前記溝642cは、前記主コア610の積層方向に長さを有して形成される。
このとき、前記溝642cの幅d1は、前記主コアのティース612と前記補助コア640の折曲部642bとの間の距離d0の0.5〜1.5倍の範囲で形成されることで、モーターのコギングトルクを最小化しながらもモーターの有効トルクを最大限に増加させることができる。
前記各折曲部642bは、前記主コア610の積層方向に沿って所定の幅を有する。もちろん、前記折曲部642bは、前記主コアの積層方向に沿って幅が可変になる領域を有することもある。
具体的に、図6に示すように、前記折曲部642bの幅は主コア610の積層方向に沿って線形的に変わる。すなわち、前記折曲部642bは、前記主コア610の積層方向に沿って上側から下側にその幅が漸次小さくなるように形成される。
また、図7に示すように、前記折曲部642bは、前記主コア610の積層方向に沿って上側から下側にその幅が漸次小さくなった後、再び大きくなるように形成されることもある。
上記のように、前記折曲部642bの形状を変化させ、前記主コアの円周方向に沿って前記ティース612とティース612との間の空間Sの露出面積を調節することで、モーターのコギングトルク及び脈動トルクを効率的に減少することができる。
一方、図5〜図7に示すように、前記折曲部642bの幅の変化が線形的または非線形的に形成される場合も、前記折曲部642bの長さlは、前記主コアの積層高さhより大きく形成されることが好ましい。
その理由は、前記折曲部642bを通して前記ティース612とティース612との間の空間を効率的に遮断させ、モーターのコギングトルク及び脈動トルクを減少させるためである。
一方、図8及び図9に示すように、前記主コアのティース612は、その突出方向に沿ってその幅が一定に形成される。すなわち、前記ステーター600には、主コアのティース612とティース612との間の空間に配置される折曲部642bを有する補助コアが備わることで、前記主コアのティース612とティース612との間の空間の露出部分を縮小するために、ティース612の終端形状を変化させる必要なしに一字状に形成する。
したがって、前記主コアの製作時、前記ティース612の断面形状を一字状に形成することで、前記鉄板のスクラップを減少して主コアを製作するための材料費を節減することができる。
以下、本発明に係る補助コアの第2実施形態を、図10に基づいて説明する。
前記補助コア740は、主コアの上部に設置されるプレート741と、前記主コアの側面縁部に設置される遮断部742と、を含む。
具体的に、前記プレート741は、前記主コアの上面全体を覆うように形成され、前記遮断部742は、前記プレートから下方に折曲され、前記主コアの側面縁部に対応して形成される。
前記プレート741が主コアの上面全体を覆うように形成されることで、前記主コアのティースに巻かれたコイルの上面を覆うようになる。したがって、前記コイルから発生する熱が外部に放出されることを防止できる。
前記遮断部742には、複数個のティース間に形成される空間の露出面積を調節するための溝742cが形成されることもある。もちろん、前記遮断部742には、ホールが形成されることもある。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、前記補助コアは、前記主コアの上部に配置される上側プレートと、該上側プレートから延長される上側遮断部と、前記主コアの下側に配置される下側プレートと、該下側プレートから延長される下側遮断部と、を含んで構成される。
前記上側遮断部には、前記空間の露出面積を調節するための上側溝が備わり、前記下側遮断部には、前記上側溝に対応する下側溝が備わる。前記上側溝と下側溝は、主コアの積層方向に長さを有して形成され、互いに連通されることで一つのホールを形成する。
もちろん、前記上側プレートと下側プレートには、前記ステーターの装着時、補助コアとステーターを一緒に装着するための締結部が備わる。また、前記補助コアは、弱磁性体からなり、プレス成形によって製作される。
以下、本発明に係るモーターの他の実施形態を、図11及び図12に基づいて説明する。
本実施形態に係るモーターは、上述したモーターの構成とほぼ一致する。ただし、本実施形態は、上述した実施形態と異なって、前記折曲部842bには、複数個のティース間に形成される空間の露出面積を調節するためのホール842cが形成される。また、前記折曲部842bは、前記主コアの側面縁部を取り囲むリング状を有する。
具体的に、前記ホール842cは、主コアの積層方向に長さを有して複数個形成される。このとき、前記ホール842cは、前記ティース612とティース612との間に位置して形成され、前記ホール842cの中心線と前記折曲部842の中心線は、互いに一致するように形成される。
もちろん、前記折曲部842に形成されたホール842cの個数は、前記ティースの個数と異なるように形成されることもあり、前記ホール842cの中心線と前記折曲部642bの中心線とがずれるように形成されることもある。
そして、前記ホール842cの幅d1は、前記ティース612とティース612との間の距離d0より小さく形成されることで、前記ティース612とティース612との間の空間Sがローターとの磁気抵抗として作用することを最小化する。ここで、前記ホール842cは、前記主コアの積層方向に沿って一字状に形成される。
もちろん、前記ホールは、図13に示すように、前記主コアの積層方向両側に相互対応して分割された上側ホール842e及び下側ホール842fから構成されることもある。
このとき、前記上側ホール842eと下側ホール842fは、前記折曲部842bに形成されるが、前記主コアのティース612とティース612との間に一対で形成されることが好ましい。
一方、前記ホールは、図14に示すように、ホールの長さ方向線Bが前記主コアの積層方向線Aに対して所定角度θ1だけ傾斜して形成されることもある。
また、前記ホール842cは、図15に示すように、前記ホール842cの長さ方向線Bが前記主コアの積層方向線Aと所定の角度θ2をなして形成されるが、ホール842cの中央部を基準にして相互対称に形成されることもある。
上記のように、前記ホール842cの形状を変化させ、前記主コアの円周方向に沿って前記ティース612とティース612との間の空間のローター側への露出面積を多様な形態で調節することで、モーターのコギングトルク及び脈動トルクを効率的に減少することができる。
一方、図12〜15に示すように、前記折曲部842bに形成されたホールの形状、大きさ及び位置が変わる場合も、前記ホールの長さh1は、前記主コアの積層高さh0より大きく形成されることが好ましい。
上述したホールの形状及び大きさは、本実施形態に限定されるものではなく、如何なる形状を有しても構わない。また、前記ステーターには、前記補助コアと前記主コアとの間の振動を減少し、前記補助コアと前記主コアとの間を絶縁するための中間部材をさらに含むこともある。具体的に、主コアに備わったティースの終端と補助コアとの間には、弾性絶縁体などの中間部材が設置され、二つの物体間の振動を減少することができる。
さらに、前記インシュレーターの結合部と補助コアの補助結合部との間にも、これらの間の振動を減少し、これらの間を絶縁するための中間部材が設置される。前記中間部材としては、ゴム、プラスチックなどのように弾性を有すると同時に、電気的に不導体であるものが好ましい。
以下、前記モーターに備わるステーターの製作過程を、図3及び図4に基づいて説明する。
前記ステーターを製作するために、前記ステーターに備わる主コア610、上部インシュレーター、下部インシュレーター及び補助コア640を個別的に製作する。
前記主コア610を製作するために、まず、金属鉄板をプレス加工して、ベース611と、該ベース611から突出する複数個のティース612を作る。そして、前記金属鉄板を螺旋状に積層しながら環状に形成する。
その後、完成された主コア610に、上部インシュレーター620と下部インシュレーター630とを結合する。そして、前記上部インシュレーター620と下部インシュレーター630との結合状態で、前記複数個のティース612にコイル650を巻く。
その後、前記コイル650が巻かれた主コア610に補助コア640を結合することで、ステーターを完成する。前記補助コア640を主コア610に結合するとき、前記補助コア640に備わった遮断部642は、前記複数個のティース間に形成される空間の少なくとも一部を遮断するように設置されることが好ましい。
前記主コアの製作過程において、ベース及び複数個のティースが形成された金属鉄板を螺旋状に積層する方法を使用したが、本発明は、これに限定されるものではない。具体的に、ベース及び複数個のティースが形成された金属鉄板を多重に積層して一つの分割コアを製作し、製作された複数個の分割コアを円周方向に沿って相互結合することで主コアを形成することもある。
上述した構造を有するモーターは、洗濯機、冷蔵庫などを初めとする多様な機械装置に用いられる。一例として、前記モーターが洗濯装置に備わる場合を説明する。
前記洗濯装置は、洗濯物が出し入れされる開口部を有するキャビネットと、該キャビネットの内部に設置されるタブと、該タブの内部に回転可能に設置される洗濯槽と、前記開口部を開閉するためのドアと、を含む。また、前記洗濯機は、前記洗濯槽を回転させるためのモーターと、該モーターの駆動力を前記洗濯槽に伝達するための回転軸と、をさらに含む。
ここで、前記モーターは、ステーター及びローターを含んで構成され、前記ステーターは、ベース及び該ベースから突出した複数個のティースを有する主コアと、前記複数個のティース間に形成される空間によって発生する磁気抵抗を減少させるための補助コアと、を含む。前記補助コアに対する詳細な説明は、上述した通りであるので、それに対する説明を省略する。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範疇から逸脱しない限り、多様な形態に変更及び修正可能である。
600 ステーター
610 主コア
611 ベース
612 ティース
640 補助コア
610 主コア
611 ベース
612 ティース
640 補助コア
Claims (20)
- ローターと、
該ローターと相互作用をするステーターと、を含み、
該ステーターは、ベース及び該ベースから突出した複数個のティースを有する主コアと、
前記複数個のティース間に形成される空間が前記ローターとの磁気抵抗として作用することを防止するための補助コアと、を含むモーター。 - 前記補助コアは、主コアの上部または下部に位置するプレートと、前記空間に配置される遮断部と、を含む請求項1に記載のモーター。
- 前記遮断部は、前記プレートから延長される延長ガイドと、該延長ガイドから折曲形成される折曲部と、を含む請求項2に記載のモーター。
- 前記プレートは、前記主コアの上面全体を覆うように形成されることを特徴とする請求項2に記載のモーター。
- 前記折曲部には、前記空間の露出面積を調節するための溝が形成されることを特徴とする請求項3に記載のモーター。
- 前記折曲部は、前記主コアの積層方向に沿って前記折曲部の幅が変わる領域を有することを特徴とする請求項3に記載のモーター。
- 前記折曲部は、前記主コアの側面縁部の外側に位置し、前記折曲部の高さは、前記主コアの積層高さより大きく形成されることを特徴とする請求項3に記載のモーター。
- 前記複数個のティースは、突出方向に沿って前記ティースの幅が変わる領域を有することを特徴とする請求項1に記載のモーター。
- 前記補助コアは、前記主コアの上部に配置される上側プレートと、該上側プレートから延長される上側遮断部と、前記主コアの下側に配置される下側プレートと、該下側プレートから延長される下側遮断部と、を含む請求項1に記載のモーター。
- 前記上側遮断部には、前記空間の露出面積を調節するための上側溝が備わり、前記下側遮断部には、前記上側溝に対応する下側溝が備わることを特徴とする請求項9に記載のモーター。
- 前記折曲部は、前記主コアの側面縁部を取り囲むリング状を有することを特徴とする請求項3に記載のモーター。
- 前記折曲部には、前記空間の露出面積を調節するための複数個のホールが形成されることを特徴とする請求項11に記載のモーター。
- 前記ホールは、前記各ティース間に位置するように形成されることを特徴とする請求項12に記載のモーター。
- 前記ティースに巻線されるコイルと前記主コアとの間または前記各コイル間を電気的に絶縁するためのインシュレーターをさらに含む請求項1に記載のモーター。
- 前記補助コアは、プレス成形されることを特徴とする請求項1に記載のモーター。
- 前記補助コアは、弱磁性体であることを特徴とする請求項1に記載のモーター。
- 前記補助コアと前記主コアとの間の振動を減少し、前記補助コアと前記主コアとの間 を絶縁するための中間部材をさらに含む請求項1に記載のモーター。
- 前記主コアは、最下層から最上層に達するまで螺旋状に積層されることを特徴とする請求項1に記載のモーター。
- ベース及び該ベースから突出した複数個のティースを有する主コアを製作する段階と、
前記複数個のティースにコイルを巻線する段階と、
前記複数個のティース間に形成される空間のうち少なくとも一部を遮断するために補助コアを設置する段階と、を含むモーターの製造方法。 - ステーター及びローターを有するモーターと、
前記ローターに連結されて回転する中心軸と、
該中心軸に連結されて回転する洗濯槽と、を含み、
前記ステーターは、ベース及び該ベースから突出した複数個のティースを有する主コアと、前記複数個のティース間に形成される空間によって発生する磁気抵抗を減少させるための補助コアと、を含む洗濯装置。
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