KR100662438B1 - 모터의 스테이터 및 이를 포함하여 구성된 세탁기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터와의 자기 저항을 최소화하여 코깅토크 및 맥동토크를 저감함으로써 모터의 성능을 향상시키고, 주 코어의 스크랩을 줄여 재료비를 저감시킬 수 있는 모터의 스테이터 및 이를 이용한 세탁기를 제공하기 위한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 띠 형태의 베이스부와 상기 베이스부로부터 돌출된 티스의 철판이 적층 구조로 이루어진 환형의 주 코어와; 상기 주 코어의 티스와 티스 사이에 배치되는 돌극을 갖는 보조 코어를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터를 제공한다.

모터, 스테이터, 주 코어, 보조 코어

Description

모터의 스테이터 및 이를 포함하여 구성된 세탁기{stator for motor and washing machine using the same}

도 1은 기존 직결식 드럼세탁기의 구조를 개략적으로 나타낸 종단면도

도 2는 기존 스테이터의 구조를 나타낸 사시도

도 3은 도 2의 분할코어를 보여주는 사시도

도 4는 기존 스테이터의 구조에 따른 문제점을 설명하기 위한 일부 평면 구성도

도 5는 본 발명에 따른 스테이터를 개략적으로 나타낸 분해 사시도

도 6은 본 발명에 따른 스테이터를 개략적으로 나타낸 사시도

도 7은 도 6의 A부를 화살표 방향에서 나타낸 요부 구성도

도 8은 도 7의 돌극의 다른 형태를 나타낸 요부 구성도

도 9는 도 7의 돌극의 또 다른 형태를 나타낸 요부 구성도

도 10은 본 발명의 스테이터에 적용 가능한 주 코어를 나타내기 위한 일부 평면 구성도

도 11은 도 10의 주 코어가 타발되는 철판을 개략적으로 나타낸 평면 구성도

도 12는 다른 형태의 보조 코어가 적용된 스테이터를 개략적으로 나타낸 사시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

610:주 코어 611:베이스부

612:티스 620:상인슐레이터

623:체결부 623a:체결공

630:하인슐레이터 633:체결부

633a:체결공 640:보조코어

641:판체부 642:돌극

642a:홈 643:체결부

643a:체결공

본 발명은 세탁기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로터와의 자기 저항을 최소화하여 코깅토크 및 맥동토크를 저감함으로써 모터의 성능을 향상시키고, 주 코어의 스크랩을 줄여 재료비를 저감시킬 수 있는 모터의 스테이터에 관한 것이다.

일반적으로, 드럼세탁기의 세탁 방식은 세제와 세탁수 및 세탁물이 드럼 내에 투입된 상태에서, 모터의 구동력을 전달받아 회전하는 드럼과 세탁물의 마찰력을 이용하여 세탁을 행하는 방식으로서, 세탁물의 손상이 거의 없고, 세탁물이 서로 엉키지 않으며, 두드리고 비벼빠는 세탁효과를 낼 수 있다.

그리고, 기존의 드럼세탁기는, 구동방식에 따라서 모터의 구동력이 모터 풀 리 및 드럼 풀리에 감긴 벨트를 통해 간접적으로 드럼에 전달되는 간접 연결 방식과, BLDC 모터의 로터가 드럼에 직결되어 곧 바로 모터에 구동력이 전달되는 직결식으로 나뉜다.

여기서, 모터의 구동력이 드럼으로 직접 전달되지 않고 모터 풀리 및 드럼 풀리에 감긴 벨트를 통해 전달되는 방식은 구동력 전달 과정에서 에너지 손실이 발생하게 되고, 동력 전달과정에서 많은 소음이 발생하게 된다.

따라서, 이와 같은 기존 드럼세탁기의 문제점들을 해결하기 위해 BLDC모터를 이용한 직결식 드럼세탁기의 사용이 확대되고 있는 추세이다.

도 1을 참조하여 기존 직결식 드럼세탁기의 구조에 대해 간략히 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래의 드럼세탁기 구성을 나타낸 종단면도로서, 캐비닛(1) 내측에 터브(2)가 설치되고, 상기 터브(2) 내측 중앙에는 드럼(3)이 회전가능하게 설치된다.

그리고, 상기 터브(2) 후방측에는 모터가 설치되는데, 터브 후벽부에 스테이터(6)가 고정되고, 로터(5)는 상기 스테이터(6)를 감싸면서 터브를 관통하여 드럼(3)에 축연결되도록 설치된다.

이와 더불어, 상기 터브 후벽부와 스테이터 사이에는 터브(2)의 후벽부의 외곽 형상과 거의 동형을 이루며 상기 스테이터의 체결시 터브 후벽부에 고정되어 스테이터의 하중을 지지함과 더불어 스테이터의 동심도(同心度)가 유지되도록 하는 금속재질의 터브 서포터가 개재(介在)된다.

한편, 상기 캐비닛(1) 전방에는 도어(7)가 설치되고, 상기 도어(7)와 터브(2)(Tub) 사이에는 가스켓(8)이 설치된다.

또한, 상기 캐비닛(1) 상부면 내측과 터브(2) 외주면 상부측 사이에는 터브(2)를 지지하는 행잉 스프링(9)(Hanging spring)이 설치되고, 상기 캐비닛(1) 하부면 내측과 터브(2) 외주면 하부측 사이에는 탈수시 발생하는 터브(2)의 진동을 감쇠시키기 위한 프릭션 댐퍼(10)가 설치된다.

한편, 도 2는 도 1의 스테이터 외관 사시도이고, 도 3은 도 2의 스테이터에 적용되는 분할코어(DC)를 나타낸 사시도로서, 기존의 스테이터 코어 제조방법은 금속 철판을 프레스 가공하여 티스(51)와 베이스부(50)를 가짐과 동시에 티스(51)의 반대측에는 체결공(52a) 형성을 위한 돌출부(52)를 가지는 단위 코어들을 제작한 후, 이들을 적층하여 어셈블리를 만들고, 다시 이들을 원주방향으로 상호연결하여 소위 분할코어라 불리는 스테이터 코어를 완성하게 된다.

이 때, 상기 돌출부(52a)는 스테이터(6)를 터브 후벽부에 체결할 때 필요한 체결공(52a)을 제공함과 더불어 볼트의 체결력을 견디는 역할을 수행한다.

그러나, 상기와 같이 구성된 스테이터(6)로 이루어진 모터는 코깅토크 및 이로 인한 맥동토크가 크게 발생하여 유효토크가 감소되어 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 코일의 권선 작업 등을 용이하게 하기 위하여 상기 스테이터 코어의 티스(51)와 티스(51) 사이에 형성되는 빈 공간(slot open:S)으로 인해 코깅토크와 맥동토크가 증가됨에 따라 모터의 유효토크가 감소되어 모터 의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 빈 공간(S)으로 인하여 스테이터(6)와 로터(5) 사이에는 자기저항이 증가하게 되고, 상기 자기저항의 증가에 따라 코깅토크와 맥동토크가 증가되며, 이로 인해 모터의 유효토크가 감소되어 모터의 성능이 저하되는 것이다.

또한, 상기 코깅토크와 맥동토크가 증가됨에 따라 모터의 진동과 소음이 함께 증가되는 문제점이 있었다.

그리고, 상기 빈 공간(S)으로 인한 문제점을 보완하기 위하여 상기 티스(51) 끝단(51a)의 단면 형상을 사다리꼴로 형성하지만, 상기와 같이 티스 끝단(51a)의 단면 형상을 사다리꼴로 형성함에 따라 스테이터 코어의 타발시 스크랩이 증가하여 재료비가 상승되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 로터와의 자기 저항을 최소화하여 코깅토크 및 맥동토크를 저감함으로써 모터의 유효토크를 상승시키고 모터에서 발생되는 진동과 소음을 저감하는 등 모터의 성능을 향상시킴과 아울러, 주 코어의 타발시 스크랩을 줄여 재료비를 절감할 수 있는 모터의 스테이터 및 이를 이용한 세탁기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 띠 형태의 베이스부와 상기 베이스부로부터 돌출된 티스의 철판이 적층 구조로 이루어진 환형의 주 코어와; 상 기 주 코어의 티스와 티스 사이에 배치되는 돌극을 갖는 보조 코어를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터가 제공된다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 한 형태에 의하면, 띠 형태의 베이스부와 상기 베이스부로부터 돌출된 티스의 철판이 적층 구조로 이루어진 환형의 주 코어와, 상기 주 코어의 티스와 티스 사이에 배치되는 돌극을 갖는 보조 코어를 포함하는 스테이터와; 상기 스테이터와의 상호 작용으로 회전되는 로터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모터 및, 상기 모터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 세탁기가 제공된다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면 도 5 내지 도 12를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 모터의 스테이터(600)는 띠 형태의 베이스부(611)와 상기 베이스부(611)로부터 돌출된 티스(612)의 철판이 적층 구조로 이루어진 환형의 주 코어(610)와, 상기 주 코어(610)의 형상에 대응하는 형태로서 상기 주 코어(610)의 상부측을 감싸게 되는 전기적 절연재질의 상인슐레이터(620)와, 상기 주 코어(610)의 형상에 대응하는 형태로서 상기 상인슐레이터(620)와 상호 조립시 상기 주 코어(610)의 하부측을 감싸게 되는 전기적 절연재질의 하인슐레이터(630)와, 상기 주 코어(610)의 티스(612)와 티스(612) 사이에 배치되는 돌극(642)을 갖는 보조 코어(640)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 주 코어(610)는 띠 형태의 베이스부(611)와 상기 베이스부(611)로부터 돌출된 티스(612)로 구성된 철판을 맨 하층부터 맨 상층에 이르기까지 나선형으로 회전시키면서 쌓아 다층구조를 이루는 환형의 스파이럴 코어(SC)인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 보조 코어(640)는 띠 형태의 판체부(641)와, 상기 판체부(641)에서 방사형으로 연장되고 상기 주 코어(610)의 티스(612)와 티스(612) 사이에 배치되는 복수개의 돌극(642)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 판체부(641)에는 스테이터(600) 장착시 스테이터(600)와 함께 보조 코어(640)가 장착되도록 하는 체결부(643)가 형성된다.

즉, 상기 체결부(643)는 터브 등의 고정측에 스테이터(600)를 체결부재로 고정하기 위해 상기 상인슐레이터(620)와 상기 하인슐레이터(630)에 형성된 체결부(623,633)와 대응되도록 적어도 3개 이상 형성되며, 상기 체결부(643)에는 상기 상인슐레이터(620)와 하인슐레이터(630)의 체결공(623a,633a)에 대응되는 체결공(643a)이 각각 형성된다.

그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 각 돌극(642)에는 상기 주 코어(610)의 적층 방향으로 길이를 갖는 홈(642a)이 형성된다.

이때, 상기 홈(642a)의 폭(d1)은 대략 상기 주 코어(610)의 티스(612)와 상기 보조 코어(640)의 돌극(642) 사이 거리(d0)의 0.5 ~ 1.5 배의 범위로 형성되는 것이 모터의 코깅토크를 최소화하면서도 모터의 유효토크를 최대한 증가시킬 수 있다.

그리고, 상기 각 돌극(642)은 상기 주 코어(610)의 적층 방향을 따라 그 폭이 선형적으로 변화되도록 형성된다.

즉, 상기 각 돌극(642)은 상기 주 코어(610)의 적측 방향을 따라 그 폭이 일정한 일자 형태로 형성된다.

이때, 상기 각 돌극(642)은 상기 주 코어(610)의 적층 방향을 따라 비선형적으로 변화되도록 형성될 수도 있다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 각 돌극(642)은 상기 주 코어(610)의 적층 방향을 따라 상측에서 하측으로 그 폭이 점점 더 작아지도록 형성될 수 있다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 각 돌극(642)은 상기 주 코어(610)의 적층 방향을 따라 상측에서 하측으로 그 폭이 점점 더 작아지다가 다시 점점 더 커지도록 형성될 수도 있다.

이와 같이, 상기 각 돌극(642)의 형상을 변화시켜 상기 주 코어(610)의 원주 방향을 따라 상기 티스(612)와 티스(612) 사이의 공간이 형성하는 면이 노출되는 면적을 조절함에 따라 모터의 코깅토크 및 맥동토크를 효율적으로 줄일 수 있다.

한편, 도 7에서와 같이, 상기 각 돌극(642)의 폭의 변화가 선형적 또는 비선형적으로 형성되더라도 상기 각 돌극(642)의 길이(l)는 상기 주 코어(610)의 적층 높이(h)보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

이는, 상기 각 돌극(642)을 통해 상기 티스(612)와 티스(612) 사이의 공간이 형성하는 면을 효율적으로 차단시켜 모터의 코깅토크 및 맥동토크를 줄이기 위함이다.

한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 주 코어(610)의 티스(612)는 그 돌출 방향을 따라 그 폭이 선형적으로 변화되도록 형성하여, 상기 주 코어(610)의 타발 시 재료비를 저감할 수도 있다.

즉, 상기 스테이터(600)에는 주 코어(610)의 티스(612)와 티스(612) 사이 공간에 배치되는 돌극(642)을 갖는 보조 코어(640)가 구비됨에 따라, 상기 주 코어(610)의 티스(612)와 티스(612) 사이 공간을 축소하기 위하여 티스(612)의 끝단 형상을 변화시킬 필요없이 일자 형태로 형성할 수 있다.

따라서, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 주 코어(610)를 철판으로부터 타발시 티스(612)의 단면 형상을 일자 형태로 형성할 수 있기 때문에, 상기 철판의 스크랩을 줄일 수 있어 주 코어(610)를 제작하기 위한 재료비를 줄일 수 있다.

한편, 도 12는 본 발명에 따른 보조 코어의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 보조 코어(640')는 전술한 보조 코어(640)와 동일하게 체결부(643')가 형성된 판체부(641')와, 상기 판체부(641')에서 방사형으로 연장되고 상기 주 코어(610)의 티스(612)와 티스(612) 사이에 배치되는 복수개의 돌극(642')을 포함하여 구성되되, 상기 판체부(641')는 상기 주 코어(610)의 상면 전체를 덮도록 형성된다.

즉, 상기와 같이 구성된 보조 코어(640')는 상기 판체부(641')가 상기 주 코어(610)의 티스(612)에 감겨진 코일의 상면을 덮도록 형성됨에 따라 코일에서 발생되는 열이 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도시하진 않았지만, 상기 보조 코어(640)는 상기 주 코어(610)의 상측에 배치되는 상측 보조 코어와, 상기 주 코어(610)의 하측에 배치되는 하측 보조 코어를 포함하여 구성될 수도 있다.

여기서, 상기 상측 보조 코어는 띠 형태의 상측 판체부와, 상기 상측 판체부 에서 방사형으로 연장되고 상기 주 코어(610)의 티스(612)와 티스(612) 사이에 배치되되 상측에 배치되는 복수개의 상측 돌극을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 하측 보조 코어는 띠 형태의 하측 판체부와, 상기 하측 판체부에서 방사형으로 연장되고 상기 주 코어(610)의 티스(612)와 티스(612) 사이에 배치되되 하측에 배치되는 복수개의 하측 돌극을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 상측 보조 코어의 상측 판체부와 상기 하측 보조 코어의 하측 판체부에는 스테이터(600) 장착시 스테이터(600)와 함께 상기 상측 보조 코어와 하측 보조 코어가 장착되도록 하는 상측 체결부와 하측 체결부가 각각 형성되며, 상기 상측 체결부와 하측 체결부는 적어도 3개 이상 형성되고, 각 체결부에는 체결공이 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 보조 코어는 전술한 보조 코어(640:도 5참조)가 상기 주 코어(610)의 상측과 하측에 각각 구비된 것이다.

이때, 상기 각 상측 돌극과 상기 각 하측 돌극에는 상기 주 코어(610)의 적층 방향으로 길이를 갖는 상측홈과 하측홈이 상호 대응되게 형성될 수 있다.

즉, 상기 상측홈과 하측홈은 상호 연통됨에 따라 하나의 홀을 형성하여 상기 티스(612)와 티스(612) 사이 공간이 형성하는 면이 노출되는 면적을 조절함에 따라 모터의 코깅토크 및 맥동토크를 효율적으로 조절할 수 있다.

한편, 전술한 보조 코어(640,640')들은 모두 약자성체로서, 프레스 성형되어 제작되는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기한 실시예들로 한정되지 않으며, 본 발명의 기술 사상의 범주 를 벗어나지 않는 한 여러 가지 다양한 형태로의 변경 및 수정이 가능함은 물론이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 효과는 다음과 같다.

첫째, 상기 티스와 티스 사이의 공간이 형성하는 면이 노출되는 면적을 조절함에 따라 스테이터와 로터 사이의 자기저항을 줄임과 동시에 균일하게 할 수 있다.

따라서, 이로 구성된 모터의 코깅토크 및 맥동토크를 효율적으로 줄일 수 있기 때문에 모터의 유효토크를 증가시켜 모터의 성능을 향상시킬 수 있다.

둘째, 돌극에 형성된 홈의 폭과 간격 및 개수에 따라 스테이터와 로터 사이의 전자기적 가진력의 크기 및 모터의 회전 주파수를 자유롭게 제어할 수 있다.

그러므로, 스테이터와 로터 사이의 전자기적인 진동과 이로 인해 발생되는 소음을 감소시켜 모터의 성능을 보다 향상시킬 수 있다.

셋째, 주 코어의 티스와 티스 사이에 배치되는 돌극을 갖는 보조 코어를 구비함에 따라 주 코어의 티스 형상을 폭이 일정한 일자 형태로 타발 가능하여 주 코어의 스크랩을 줄여 재료비를 절감할 수 있다.

Claims (20)

1. 띠 형태의 베이스부와 상기 베이스부로부터 돌출된 티스의 철판이 적층 구조로 이루어진 환형의 주 코어와;

   상기 주 코어의 티스와 티스 사이에 배치되는 돌극을 갖는 보조 코어를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보조 코어는,

   띠 형태의 판체부; 그리고,

   상기 판체부에서 방사형으로 연장되고, 상기 주 코어의 티스와 티스 사이에 배치되는 복수개의 돌극을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 판체부에는 스테이터 장착시 스테이터와 함께 보조 코어가 장착되도록 하는 체결부가 형성됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 체결부는 적어도 3개 이상 형성되고, 각 체결부에는 체결공이 형성됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 판체부는 상기 주 코어의 상면을 덮도록 형성됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 각 돌극에는 상기 주 코어의 적층 방향으로 길이를 갖는 홈이 형성됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 홈의 폭은 대략 상기 주 코어의 티스와 상기 보조 코어의 돌극 사이 거리의 0.5 ~ 1.5 배의 범위로 형성됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
8. 제 2 항에 있어서,

   상기 각 돌극은 상기 주 코어의 적층 방향을 따라 그 폭이 선형적으로 변화되도록 형성됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
9. 제 2 항에 있어서,

   상기 각 돌극은 상기 주 코어의 적층 방향을 따라 그 폭이 비선형적으로 변화되도록 형성됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
10. 제 2 항에 있어서,

    상기 각 돌극의 길이는 상기 주 코어의 적층 높이보다 크게 형성됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 주 코어의 티스는 그 돌출 방향을 따라 그 폭이 선형적으로 변화됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 보조 코어는,

    상기 주 코어의 상측에 배치되는 상측 보조 코어와;

    상기 주 코어의 하측에 배치되는 하측 보조 코어를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 상측 보조 코어는,

    띠 형태의 상측 판체부와; 상기 상측 판체부에서 방사형으로 연장되고, 상기 주 코어의 티스와 티스 사이에 배치되되 상측에 배치되는 복수개의 상측 돌극을 포함하여 구성되며,

    상기 하측 보조 코어는,

    띠 형태의 하측 판체부와; 상기 하측 판체부에서 방사형으로 연장되고, 상기 주 코어의 티스와 티스 사이에 배치되되 하측에 배치되는 복수개의 하측 돌극을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 상측 보조 코어의 상측 판체부와 상기 하측 보조 코어의 하측 판체부에는 스테이터 장착시 스테이터와 함께 상기 상측 보조 코어와 하측 보조 코어가 장착되도록 하는 상측 체결부와 하측 체결부가 각각 형성되며,

    상기 상측 체결부와 하측 체결부는 적어도 3개 이상 형성되고, 각 체결부에는 체결공이 형성됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
15. 제 13 항에 있어서,

    상기 각 상측 돌극과 상기 각 하측 돌극에는 상기 주 코어의 적층 방향으로 길이를 갖는 상측홈과 하측홈이 상호 대응되게 형성됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 보조 코어는 프레스 성형됨을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
17. 제 1 항에 있어서,

    상기 보조 코어는 약자성체임을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
18. 제 1 항에 있어서,

    상기 주 코어는 띠 형태의 베이스부와 상기 베이스부로부터 돌출된 티스로 구성된 철판을 맨 하층부터 맨 상층에 이르기까지 나선형으로 회전시키면서 쌓아 다층구조를 이루는 환형의 스파이럴 코어임을 특징으로 하는 모터의 스테이터.
19. 띠 형태의 베이스부와 상기 베이스부로부터 돌출된 티스의 철판이 적층 구조로 이루어진 환형의 주 코어와, 상기 주 코어의 티스와 티스 사이에 배치되는 돌극을 갖는 보조 코어를 포함하는 스테이터와;

    상기 스테이터와의 상호 작용으로 회전되는 로터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모터.
20. 제 19 항의 모터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 세탁기.

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