KR100499484B1 - 전자동 세탁기의 비엘디시 모터 소음 방지구조 - Google Patents

전자동 세탁기의 비엘디시 모터 소음 방지구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세탁기에 있어서, 비엘디시(BLDC) 모터 구동시 스테이터의 코어티스의 떨림을 억제할 수 있도록 하여 시스템 공진으로 인한 피크 노이즈(peak noise)를 회피함과 더불어 시스템에서 발생하는 오버올 노이즈(Overall noise)의 크기도 감소시킬 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 링 형태의 프레임(700)과, 상기 프레임(700) 내측에 위치하는 코어(710)와, 상기 프레임(700) 외측으로 방사상(放射狀)을 이루도록 돌출된 코어티스(710a)(core teeth)에 권선된 코일(720)을 포함하여 구성된 스테이터(7)와; 상기 스테이터(7)를 감싸도록 외측에 배치되어 스테이터(7)에 전원 인가시 회전하게 되는 로터(8)를 포함하여서 된 비엘디시 모터(6)에 있어서, 상기 스테이터(7)의 코어티스(710a)(core teeth)가 서로 동여매이도록 레이싱(lacing) 처리한 것을 특징으로 하는 전자동 세탁기의 비엘디시 모터 소음방지 구조가 제공된다.

Description

전자동 세탁기의 비엘디시 모터 소음 방지구조{structure for preventing noise of BLDC motor in full automation-type washing machine}
본 발명은 세탁기에 적용되는 비엘디시 모터(BLDC Motor)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비엘디시 모터(BLDC:Blushless Direct Current Motor; 이하, "비엘디시 모터"라고 한다) 모터의 구동시 공진에 의해 발생하는 피크 노이즈(peak noise) 발생을 방지함과 더불어 오버올 노이즈(Overall noise)의 크기를 감소시킬 수 있는 모터 소음방지 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 펄세이터 방식의 세탁기는 세제의 유화작용과 펄세이터에 의해 발생된 수류의 마찰작용 및 펄세이터가 세탁물에 가하는 충격작용 등을 이용하여 의복, 침구 등에 부착된 각종 오염물질을 제거하는 제품으로, 최근에 등장하는 전자동 세탁기는 중간에 사용자의 조작 없이 세탁, 헹굼, 탈수로 이어지는 일련의 과정을 자동으로 진행한다.
한편, 드럼 방식의 세탁기는 세제와 세탁수 및 세탁물이 드럼 내에 투입된 상태에서, 모터의 구동력을 전달받아 회전하는 드럼과 세탁물의 마찰력을 이용하여 세탁을 행하게 되는 제품으로서, 세탁물의 손상이 거의 없고, 세탁물이 서로 엉키지 않으며, 두드리고 비벼빠는 세탁효과를 낼 수 있다.
또한, 종래의 전자동 세탁기의 구동방식은 구동 모터의 회전동력을 동력전달용 벨트 및 풀리등을 개재하여 세탁축으로 전달하여 펄세이터를 회전시키거나 탈수축으로 전달하여 탈수조를 회전시키는 방식과, 비엘디시(BLDC) 모터의 속도제어에 의해세탁조겸 탈수조를 세탁 및 탈수시 다른 속도로 회전시키는 방식이 있으며, 최근에는 비엘디시 모터를 이용하면서도 동력전달 경로를 달리 제어하여 세탁시에는 펄세이터를 저속회전시켜 세탁을 행하고, 탈수시에는 펄세이터 및 탈수조를 동시에 고속회전시켜 탈수를 행하는 구조가 등장하였다.
도 1은 기존 비엘디시(BLDC) 모터의 세탁기 적용예를 나타낸 종단면도이고, 도 2는 도 1의 스테이터를 나타낸 사시도로서, 도 1 및 도 2를 참조하여 기존 구조의 비엘디시 모터가 드럼세탁기에 적용된 경우를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바에 따르면, 캐비닛(5) 내측에 세탁수를 저장할 수 있는 터브(3)가 설치되고, 상기 터브(3) 내측에는 세탁물이 투입되는 드럼(9)이 설치된다.
그리고, 상기 드럼(9) 후방에는 모터(6)의 구동력을 드럼(9)에 전달하는 드럼축(12)이 설치된다.
한편, 상기 터브(3)의 후벽부 중앙에는 베어링 하우징(13)이 설치되고, 상기 베어링 하우징 내측에는 드럼축(12)을 지지하는 베어링(11)이 축 전·후방에 각각 설치된다.
그리고, 상기 드럼축(12) 후단부에는 상기 스테이터(7)(stator)와 더불어 직결식 모터(6)를 구성하는 로터(8)(rotor)가 볼트에 의해 결합된다.
이에 따라, 상기 드럼(9)은 로터(8)에 직결되어 모터구동시 로터의 회전력을 전달받아 회전하게 된다.
한편, 상기 캐비닛(5) 전방에는 도어(1)가 설치되고, 도어(1)와 터브(3)(Tub) 사이에는 가스켓(2)이 설치된다.
그리고, 상기 캐비닛(5) 상부면 내측과 터브(3) 외주면 상부측 사이에는 터브(3)를 지지하는 행잉 스프링(4)(Hanging spring)이 설치되고, 상기 캐비닛(5) 하부면 내측과 터브(3) 외주면 하부측 사이에는 탈수시 발생하는 터브(3)의 진동을 감쇠시키기 위한 프릭션 댐퍼(10)가 설치된다.
이와 같이 구성된 기존의 직결식 드럼세탁기는 스테이터(7)에 전원을 공급하여 전자석을 형성함에 따라 로터(8) 내측에 부착된 영구자석과의 상호작용에 의해 로터(8)가 회전하게 되고, 드럼축(12)에 전달된 힘은 드럼(9)을 회전시켜 세탁 및 탈수를 하도록 되어있다.
그러나, 이와 같은 종래에는 비엘디시 모터(6) 구동시, 상기 모터(6)를 구성하는 스테이터(7)의 코어티스(710a) 떨림에 기인한 진동으로 인해, 전반적으로 시스템에서 발생하는 소음(Overall noise)이 높아지게 되며, 일정 회전수에서는 공진으로 인해 피크 노이즈(peak noise)가 발생하는 문제점이 있었다.
즉, 기존 구조의 스테이터(7)가 채용된 비엘디시 모터(6)를 적용한 세탁기 시스템에서는 1360RPM과 1550RPM에서 공진(共振)으로 인해 76㏈정도의 가장 높은 피크 노이즈가 발생하게 된다.
그리고, 피크 노이즈와 피크 노이즈 사이(즉, 최대탈수속도구간)의 노이즈 값의 평균인 오버올 노이즈(Overall noise)도 74㏈정도로 높게 나타남으로써 시스템의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 비엘디시 모터를 구성하는 스테이터의 구조를 개선하여 상기 스테이터의 코어티스가 결속되도록 함으로써, 모터 구동시 이부분에서의 떨림 및 진동을 감소시켜 시스템 공진으로 인한 피크 노이즈(peak noise) 발생을 방지하는 한편, 시스템의 오버올 노이즈(Overall noise)를 감소시키는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 링 형태의 프레임과, 상기 프레임 내측에 위치하는 코어와, 상기 프레임 외측으로 방사상(放射狀)을 이루도록 돌출된 코어티스(core teeth)에 권선된 코일을 포함하여 구성된 스테이터와; 상기 스테이터를 감싸도록 외측에 배치되어 스테이터에 전원 인가시 회전하게 되는 로터를 포함하여서 된 비엘디시 모터에 있어서, 상기 스테이터의 코어티스(core teeth)가 서로 동여매이도록 레이싱(lacing) 처리한 것을 특징으로 하는 전자동 세탁기의 비엘디시 모터 소음방지 구조가 제공된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 스테이터를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 비엘디시 모터의 사운드 파워 레벨 테스트 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 본 발명은 링 형태의 프레임(700)과, 상기 프레임(700) 내측에 위치하는 코어(710)와, 상기 프레임(700) 외측으로 방사상(放射狀)을 이루도록 돌출된 코어티스(710a)에 권선된 코일(720)을 포함하여 구성된 스테이터(7)와; 상기 스테이터(7)를 감싸도록 외측에 배치되어 스테이터(7)에 전원 인가시 회전하게 되는 로터(8)를 포함하여서 된 세탁기의 비엘디시 모터(6)에 있어서, 상기 스테이터(7)의 코어티스(710a)(core teeth)가 서로 동여매이도록 레이싱(lacing) 처리한 것이다.
이 때, 상기 레이싱 처리를 위한 레이싱 실(750)로서는 비자성(非磁性) 재질의 실이 적용되어야 하며, 그 예로서는 폴리에스테르 실(Polyester thread)이 적용될 수 있다.
그리고, 상기한 레이싱 처리시에는 코어티스(710a)의 개별 코어투스(710a-1) 선단부 외주면을 레이싱 실(750)이 적어도 한번씩 둘러싸도록 처리되며, 상기 레이싱 실(750)은 코어티스(710a) 전체를 감싸는 동안 끊어짐없이 연속적으로 레이싱 처리된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용은 다음과 같다.
비엘디시 모터(6) 구동시, 스테이터(7)의 코어티스(710a)를 이루는 개별 코어투스(710a-1)는 극성이 빠른 속도로 변화하게 되는데, 이로 인해 각 코어투스(710a-1) 자체가 떨게 되므로써 스테이터(7)가 진동하여 시스템 공진이 발생할 수 있으며, 이에 따라 종래에는 소정 회전속도(예;1360RPM, 1550RPM)에서 피크 노이즈가 발생하는 문제점이 있었다.
그러나, 본 발명에 따르면, 스테이터(7)의 코어티스(710a)가 비자성 재질인 레이싱 실(750)에 의해 레이싱 처리되어 서로 결속됨으로 인해, 종래와는 달리 코어티스(710a)의 떨림이 억제되고 나아가 스테이터(7)의 진동이 감소됨으로써 시스템의 공진에 의한 피크 노이즈 발생을 회피할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 스테이터(7) 구조를 채용한 비엘디시 모터(6)를 기존과 동일한 세탁 시스템에 채용하여 실험한 결과, 도 5의 사운드 파워 레벨 테스트(PWL test) 결과 그래프에 도시된 바와 같이, 기존의 피크 노이즈(76㏈)를 71∼72㏈ 수준으로 낮출 수 있었다.
한편, 본 발명에 따른 비엘디시 모터(6) 구동시에는 시스템의 오버올 노이즈(Overall noise)를 감소시킬 수 있게 된다.
즉, 종래에는 비엘디시 모터(6) 구동시 스테이터(7)의 코어티스(710a)가 떨림으로 인해, 피크 노이즈와 피크 노이즈 사이의 노이즈의 평균값인 오버올 노이즈(Overall noise)가 74㏈ 정도의 높은 값을 나타내었으나, 본 발명에서는 스테이터(7)의 코어티스(710a)가 레이싱 처리됨으로 인해 동일 조건에서 전반적으로 69㏈의 노이즈를 나타내게 됨을 알 수 있다.
요컨대, 본 발명은 비엘디시 모터(6)의 스테이터(7)를 구성하는 코어티스(710a)가 레이싱 처리되어, 모터 구동시 극성 변화에 따른 코어티스(710a)의 진동이 방지되도록 레이싱 실(750)이 코어티스(710a)를 잡아주는 역할을 함에 따라, 공진에 의한 피크 노이즈 발생이 방지됨과 더불어 오버올 노이즈의 수준도 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 형태로의 수정 및 변형이 가능하다.
예를 들어, 레이싱 처리에 있어서는 여러 가지 다양한 방법이 적용될 수 있는데, 그 예로서는 전술한 설명에서와는 달리 스테이터(7)에 대한 레이싱 처리시 몇 개의 코어투스(710a-1)를 하나의 단위로 묶어 처리하는 방법이 있을 수 있다.
즉, 레이싱 실에 의해 몇 개의 코어투스(710a-1)들을 하나의 단위로 묶고, 이런 방식으로 묶여진 단위와 단위들을 다시 다른 레이싱 실에 의해 묶어 결속시킬 수도 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 세탁기에 있어서, 비엘디시 모터 구동시 스테이터에서 발생하는 진동을 감소시킬 수 있도록 스테이터의 구조를 개선한 것이다.
이로 인해, 본 발명은 시스템 공진으로 인한 피크 노이즈를 발생을 방지함과 더불어 오버올 노이즈의 크기도 감소시킬 수 있게 되며, 나아가 소음을 줄여 시스템의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 기존 비엘디시(BLDC) 모터의 세탁기 적용예를 나타낸 종단면도
도 2는 도 1의 스테이터를 나타낸 사시도
도 3은 종래 비엘디시 모터의 사운드 파워 레벨 테스트(PWL test) 결과를 나타낸 그래프
도 4는 본 발명에 따른 스테이터를 나타낸 사시도
도 5는 본 발명에 따른 비엘디시 모터의 사운드 파워 레벨 테스트(PWL test) 결과를 나타낸 그래프
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
6:모터 7:스테이터
700:프레임 710:코어
710a:코어티스 710a-1:코어투스
720:코일 750:레이싱 실

Claims (5)

  1. 링 형태의 프레임과, 상기 프레임 내측에 위치하는 코어와, 상기 프레임 외측으로 방사상(放射狀)을 이루도록 돌출된 코어티스에 권선된 코일을 포함하여 구성된 스테이터와; 상기 스테이터를 감싸도록 외측에 배치되어 스테이터에 전원 인가시 회전하게 되는 로터를 포함하여서 된 비엘디시 모터에 있어서,
    상기 스테이터의 코어티스(core teeth)가 서로 동여매이도록 레이싱(lacing) 처리한 것을 특징으로 전자동 세탁기의 비엘디시 모터 소음방지 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이싱 처리는 비자성 재질의 레이싱 실에 의해 행해짐을 특징으로 하는 전자동 세탁기의 비엘디시 모터 소음방지 구조.
  3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 레이싱 처리는 폴리에스테르 실(Polyester thread)에 의해 행해짐을 특징으로 하는 전자동 세탁기의 비엘디시 모터 소음방지 구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이싱 처리시, 레이싱 실이 코어티스를 구성하는 개별 코어투스의 선단부 외주면을 적어도 한번씩 둘러싸게 됨을 특징으로 하는 전자동 세탁기의 비엘디시 모터 소음방지 구조.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이싱 처리는,
    레이싱 실에 의해 몇 개의 코어투스들이 하나의 단위로 묶이고, 동일 방식으로 묶여진 단위와 단위들이 다시 다른 레이싱 실에 의해 묶여 결속됨을 특징으로 하는 전자동 세탁기의 비엘디시 모터 소음 방지구조.
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