KR101176076B1 - 세탁기의 직결식 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세탁기용 직결식 모터에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 코일이 감긴 권선부를 갖는 스테이터; 측벽부과 후벽부을 포함하여 이루어지며 후벽부 중앙부에 관통홀이 형성되어 드럼을 직접 구동시키도록 세탁축이 연결되는 로터 프레임; 상기 로터 프레임의 측벽부 내측에 원주 방향으로 복수 개의 자극이 교번되도록 합성 수지를 포함하여 이루어진 영구자석; 및 상기 로터 프레임의 측벽부 내측과 상기 영구자석 사이에 원주 방향으로 구비되는 백요크를 포함하여 이루어지는 세탁기의 직결식 모터가 제공한다.

직결식, 세탁기, 스테이터, 로터, 영구자석, 정현파, 착자

Description

세탁기의 직결식 모터{direct drive motor in washing machine}

도 1은 종래의 직결식 드럼세탁기를 나타낸 개략도

도 2는 종래 직결식 모터의 스테이터를 도시한 사시도

도 3은 종래 직결식 모터의 로터를 도시한 사시도

도 4는 종래 직결식 모터 영구자석의 착자 파형을 도시한 선도

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직결식 모터의 로터를 도시한 부분 절개 사시도

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 직결식 모터 영구자석의 착자 시 착자요크를 도시한 평면도

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 직결식 모터 영구자석의 착자 파형을 도시한 선도

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 직결식 모터의 로터를 도시한 부분 절개 사시도

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직결식 모터 영구자석의 착자 파형을 도시한 선도

도 10은 자성체 백요크 시 영구자석의 착자 패턴을 대략적으로 도시한 개략도

도 11은 비자성체 백요크 시 영구자석의 착자 패턴을 대략적으로 도시한 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 캐비닛 2:터브

3: 드럼 4: 세탁축

5: 모터 6: 로터

7: 스테이터 8: 코일

10: 스테이터 코어 13: 측벽부

14: 후벽부 15: 로터 프레임

40: 착자요크 116: 영구자석

126: 백요크

본 발명은 세탁기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세탁기 등에 적용되는 직결식 모터 회전자의 구조 개선 및 착자 방법의 개선에 관한 것이다.

일반적으로, 펄세이터 방식의 세탁기는 세제의 유화 작용 및 세탁날개의 회전에 따른 수류의 마찰작용 및 펄세이터가 세탁물에 가하는 충격작용 등을 이용하여 의복, 침구 등에 부착된 각종 오염물질을 제거하는 제품으로서, 센서에 의해 세탁물의 양과 종류를 검출하여 세탁방법을 자동으로 설정하고 또한 세탁수의 수위를 세탁물의 양과 종류에 따라 적절한 수위까지 급수한 후 마이콤의 제어를 받아 세탁을 수행하게 된다

그리고, 드럼 세탁 방식의 세탁기는 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 비벼 빠는 세탁효과를 낼 수 있다.

또한, 기존의 드럼세탁기는, 구동방식에 따라서는 모터의 구동력이 모터 풀리 및 드럼 풀리에 감긴 벨트를 통해 간접적으로 드럼에 전달되는 간접 연결 방식과, 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 모터를 터브의 후벽부에 결합시켜 직접 모터의 구동력을 드럼에 전달하는 직결식 드럼세탁기의 사용이 확대되고 있는 추세이다.

도 1을 참조하여 종래의 직결식 드럼세탁기의 구조에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 직결식 드럼세탁기 구성을 나타낸 종단면도로서, 캐비닛(1) 내측에 설치되는 터브(2)와, 상기 터브(2) 내측에 설치되는 드럼(3)과, 상기 드럼 (3)에 축연결되어 모터(5)의 구동력을 상기 드럼(3)에 전달하는 세탁축(4)과, 상기 세탁축(4) 양단부 외주면상에 설치되는 베어링(미도시)을 구비한다.

그리고, 상기 캐비닛(1) 전방에는 도어(21)가 설치되고, 도어(21)와 터브(2)(Tub) 사이에는 가스켓(22)이 설치된다.

한편, 상기 캐비닛(1) 상부면 내측과 터브(2) 외주면 상부측 사이에는 터브(2)를 지지하는 행잉 스프링(23)(Hanging spring)이 설치되고, 상기 캐비닛(1) 하부면 내측과 터브(2) 외주면 하부측 사이에는 탈수시 발생하는 터브(2)의 진동을 감쇠시키기 위한 프릭션 댐퍼(24)가 설치된다.

여기서, 모터(5)는 터브의 후벽부(200) 측에 결합되는 스테이터(7)와 상기 스테이터(7)를 감싸도록 구비되는 로터(6)로 이루어지며, 상기 로터의 구동력이 직접 세탁축(4)를 통하여 드럼(3)으로 전달된다. 즉, 별도의 풀리 또는 벨트 구성을 통한 동력 전달을 필요로 하지 않고 직결식으로 드럼(3)을 구동시키게 된다.

도 2 내지 도 3을 참조하여 종래의 세탁기의 직결식 모터의 구성을 설명하면 다음과 같다.

도 2와 도 3은 각각 도 1에 도시된 모터의 스테이터와 로터를 도시하고 있다.

상기 모터(5)는 스테이터(7)와 로터(6)로 이루어지며, 전원이 인가되었을 때 스테이터에 감긴 코일(8)과 로터의 영구자석(16) 사이에 회전 자계가 발생하여 로터(6)가 회전하게 된다.

여기서, 상기 스테이터(7)는 코일(8)과 상기 코일이 감기는 복수 개의 티스 (9)를 포함하는 스테이터 코어(10)와 상기 코일과 상기 스테이터 코어 사이를 절연시키는 인슐레이터(12)를 포함하여 이루어진다. 그리고 상기 스테이터(7)는 상기 터브(2)의 후벽부 측에 결합공(11)에 볼트 등이 삽입되어 고정 결합된다.

한편, 도 2에는 상기 결합공(11)이 인슐레이터(12)와 스테이터 코어(10)에 형성된 것이 도시되었으나, 이러한 결합공 형성을 위하여 별도로 반경 방향 내측으로 돌출되는 부분이 없도록 스테이터 코어가 형성되고, 상기 결합공(11)은 인슐레이터(12)에만 형성시키는 것도 가능하다.

상기 로터(6)는 상기 스테이터(7)를 감싸도록 구비되고 상기 터브를 관통하여 드럼(3)과 연결되는 세탁축(4)과 연결된다. 즉, 상기 로터의 회전은 세탁축을 통하여 드럼을 회전시키게 된다.

그리고, 일반적으로 상기 세탁축을 회전 가능하게 지지하기 위하여 상기 터브 후벽부(200)와 상기 스테이터 사이에는 베어링 하우징(미도시)이 구비되게 된다.

이러한 모터(5)의 로터(6)를 더욱 상세히 설명하면, 상기 로터는 로터 프레임(15)과 영구자석(16)을 포함하여 이루어진다. 상기 로터 프레임은 측벽부(13)와 후벽부(14)을 포함하여 이루어지며 후벽부 중앙부에 관통홀이 형성되어 드럼을 직접 구동시키도록 세탁축이 연결된다. 그리고, 상기 로터 프레임의 측벽부 내측에 원주 방향으로 영구자석(16)이 구비된다.

여기서, 상기 영구자석에서 형성된 자속이 통과하는 자로가 형성되어야 하는데, 상기 로터 프레임이 자성체로 형성된 경우 따로 자로가 형성되는 자성체의 백 요크가 구비될 필요가 없다. 즉, 상기 로터 프레임의 측벽부가 자로가 형성되는 백요크의 기능을 수행하여 결국 로터 프레임과 백요크가 일체로 형성될 수 있다.

한편, 상기 관통홀에는 세탁축(4)과 로터 프레임(15)을 연결하는 커넥터(30)가 로터 프레임(15)과 일체로 형성되거나, 별도의 결합 수단을 통해서 결합된다.

여기서, 상기 커넥터의 중심부에는 세레이션(31)이 형성되어 세탁축(4)과 세레이션 결합에 의하여 로터의 구동력이 세탁축으로 전달되게 된다.

그리고, 상기 로터 프레임의 후벽부(14)에는 원주 방향을 따라 복수 개의 냉각핀(16) 및 냉각홀(17)과 배수홀(18)이 형성되어 상기 스테이터의 과열을 방지하고 물기가 용이하게 배출될 수 있다.

또한, 로터 프레임(12)의 강성을 키우기 위하여 로터 프레임의 후벽부에는 엠보싱 가공부(19)가 형성되며, 상기 영구자석을 지지하기 위하여 상기 로터 프레임의 측벽부(13) 내측 원주 방향으로 단턱(20)이 형성된다.

한편, 도 4는 종래 직결식 모터 영구자석의 착자 파형을 도시한 선도이다.

종래에는 영구자석을 복수 개의 조각으로 형성한 후 로터의 내측벽 내면에 원주방향으로 결합시켰으며, 상기 영구자석은 원주방향을 따라 N극과 S극이 교대로 형성되도록 착자되었다.

따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 영구자석은 각도에 따라서 구형파(square wave) 형태에 가깝게 나타나 로터의 내측벽 내면 원주방향에 따라 자극이 급격하게 변하는 지점이 형성되었다.

일반적으로 종래의 세탁기 모터는 BLDC 모터(Brushless DC motor)로서 로터 의 회전 속도를 인버터에 의해서 제어한다. 즉, 상용전원인 교류 전압을 직류 전압으로 변화시킨 후, 인버터를 통하여 삼상(u, v, w) 교류 전압으로 다시 변환시킨 후 모터에 가한다.

그리고, 상기 모터에 인가되는 전압은 PWM(Pulse width modulation) 파형으로서, 듀티(duty)비율의 크기를 조절하여 모터에 인가되는 전압의 크기와 주파수를 조절한다.

한편, 상기 인버터를 구동하는 방식은 구형파 구동과 정현파 구동으로 나눌 수 있는데, 이는 삼상 인버터의 6가지의 스위칭 시퀀스에서 180도 도통각을 갖는지 120도 도통각을 갖는지에 따라서 나뉘게 된다.

여기서, 120도 도통각을 갖는 경우에는 고조파 성분이 작기 때문에 정현파와 더욱 가깝게 되어 일반적으로 세탁기의 모터 구동을 위해서는 정현파 구동을 많이 사용하게 된다.

그러나, 이러한 정현파 구동에 의한 모터와 구형파 착자 형태를 띠는 모터에 있어서 상기 모터의 구형파 착자 형태로 인하여 코깅 토크(cogging torque) 등이 발생하였고 이러한 문제로 인하여 모터를 구동하는 구동 토크 이외에 맥동하는 토크 리플(torque ripple)이 발생되어 모터의 효율을 저하시키는 한편 진동 및 소음이 증가하는 문제점이 발생하였다.

즉, 이러한 코깅 토크는 모터가 회전하면서 코일(8)이 감기는 권선부 사이의 슬롯과 영구자석(16)과의 상호 작용의 급격한 변화로 인하여 발생되는데, 상기 영구자석의 착자 형태가 구형파에 가까울 수록 더욱 커지는 문제점이 있었다.

따라서, 정현파 구동을 하는 일반적인 세탁기용 직결식 모터에 있어서, 영구자석의 구형파 착자 형태로 인하여 증가되는 코깅 토크, 이로 인한 진동 및 소음의 문제를 해결할 수 있는 방안이 강구되었다.

한편, 일반적으로 사용되는 영구자석으로서 알니코(AlNiCo) 자석 및 페라이트(Ferrite) 자석의 경우에는 보통 소결 등으로 형성되어 무게가 무거워 관성력에 의한 에너지 손실이 크고, 또한 로터 프레임에 결합시키기가 어려운 문제가 있었다.

한편, 로터 프레임의 원주 방향을 따라 많은 개수의 영구자석이 결합되어야 하므로 결합 공정이 번거롭고, 그 결합력에 신뢰성이 떨어지는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 세탁기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세탁기 등에 적용되는 직결식 모터 회전자의 구조 개선 및 착자 방법의 개선에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 코일이 감긴 권선부를 갖는 스테이터; 측벽부과 후벽부을 포함하여 이루어지며 후벽부 중앙부에 관통홀이 형성되어 드럼을 직접 구동시키도록 세탁축이 연결되는 로터 프레임; 상기 로터 프레임의 측벽부 내측에 원주 방향으로 복수 개의 자극이 교번되도록 합성 수지를 포함하여 이루어진 영구자석; 및 상기 로터 프레임의 측벽부 내측과 상기 영구자석 사이에 원주 방향으로 구비되는 백요크를 포함하여 이루어지는 세탁기의 직결식 모터를 제공 한다.

여기서, 상기 백요크는 상기 로터 프레임과 일체로 이루어지되, 자로가 형성되는 자성체일 수 있다.

또한, 상기 영구자석은 적어도 하나 이상의 띠 형상으로 이루어지되, 플렉시블하게 형성되어 상기 로터 프레임의 측벽부 내측에 부착될 수 있다. 여기서, 상기 영구자석은 4 개의 띠로 이루어짐이 바람직할 것이다.

한편, 상기 영구자석은 상기 로터의 측벽부 내측에 인서트 사출되어 구비될 수 있다. 이 경우 상기 영구자석은 보다 견고히 상기 로터의 측벽부에 결합될 수 있을 것이다.

이러한 영구자석은 폴리 아미드 계열 또는 폴리 페닐 계열의 합성 수지로 이루어짐이 바람직하다. 즉, 요구되는 강도와 내열성을 만족하여야 하기 때문이다.

그리고, 상기 영구자석은 원주방향을 따라 자극이 정현파 형상으로 착자됨이 바람직하다.

한편, 상기 영구자석은 희토류계 원소를 포함하여 이루어짐이 바람직하다. 즉, 합성 수지 내에 상기 희토류계 원소 조각이 배합되어 전체적인 영구자석을 형성함이 바람직하다.

또한, 상기 로터 프레임의 측벽부는 자로가 형성되는 자성체로 이루어지며, 상기 백요크는 비자성체로 이루어질 수 있다. 즉, 로터 프레임과 백요크가 별도로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 백요크는 상기 로터가 상기 스테이터와 결합될 때 상기 영구자 석이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 상기 스테이터가 삽입되는 상기 로터의 개방면 방향으로 상기 영구자석을 덮도록 형성됨이 바람직하다.

그리고, 이 경우에도 마찬가지로 상기 영구자석은 상기 백요크에 구비된 후 원주방향을 따라 자극이 정현파 형상으로 착자됨이 바람직하다.

따라서, 전술한 본 발명에 따르면 정현파 형상으로 착자된 영구자석을 구비하여 코깅 토크와 소음 및 진동을 현저히 줄여 사용이 편리한 직결식 세탁기용 모터를 제공할 수 있다. 또한, 합성 수지를 포함하여 이루어지는 영구자석을 통하여 효율이 좋고 제조가 용이한 직결식 세탁기용 모터를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 각 실시예에 대해 첨부도면 도 5 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명하며, 종래와 동일한 사항에 대하여 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 도 5 내지 도 7를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 대해 살펴본다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 직결식 모터의 회전자를 도시한 부분 절개 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 직결식 모터의 회전자는 종래의 구성과 동일하게 구성될 수 있으나, 영구자석(116)이 상이하다.

즉, 종래에는 영구자석이 복수 개의 절편으로 형성되어 착자된 후 상기 로터 프레임(15)에 부착되었으나, 본 실시예에서는 하나의 절편, 바람직하게는 4개의 절편만으로도 전체적인 영구자석을 형성할 수 있으며 도 5에는 하나의 절편으로 형성된 영구자석이 도시되어 있다.

이 때, 상기 절편은 띠 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 본 실시예에서의 영구자석은 플렉시블하게 형성될 수 있으므로 하나의 절편 또는 많게는 4개의 절편만으로도 전체적인 영구자석을 형성할 수 있다. 물론, 더 많은 절편으로 이러한 영구자석을 구비할 수는 있을 것이다.

이러한 점은, 상기 로터 프레임(15) 측벽부의 내측 곡률에 맞도록 상기 영구자석을 형성할 필요가 없기 때문에 영구자석의 생산 원가 절감에도 큰 도움을 줄 수 있다.

도 5에는 별도의 백요크가 구비되지 않은 로터(6)가 도시되었는데, 자로가 형성되는 백요크의 기능을 로터 프레임, 특히 측벽부(13)가 수행한다. 따라서, 상기 로터 프레임은 하나의 철판 내지 강판을 프레스 가공하여 일체로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 백요크와 상기 로터 프레임은 일체로 이루어진 것으로 볼 수 있다.

한편, 본 실시예에서의 영구자석은 합성 수지 내에 희토류계의 자성 성분을 혼합하여 사출될 수 있을 것이다. 즉, 별도로 사출되어 형성된 영구자석이 상기 로터 프레임에 결합될 수도 있을 것이며, 상기 로터 프레임과 일체로 인서트 사출되어 형성될 수도 있을 것이다.

여기서, 상기 영구자석을 이루는 합성 수지는 보다 상세하게 폴리 아미드(polyamid) 계열 또는 폴리 페닐(poly phenyl) 계열의 합성 수지임이 바람직하다. 왜냐하면 상기 영구자석은 고온에 노출되므로 내열성이 우수하고 성형성 및 강도가 우수하여야 하기 때문이며, 이러한 합성 수지는 상기 영구자석의 사용 조건에 적합 할 것이다.

특히, 상기 폴리 아미드 계열의 합성 수지로서는 PA6 또는 PA66 등의 재료가 사용될 수 있다. 이러한 재료 내에 상기 희토류계의 자성 성분이 혼합되어 영구자석을 형성하는 경우에는 강한 자장에 있어서도 상기 자성 성분이 비산되지 않을 것이다.

한편, 상기 희토류계의 원소는 네오디뮴(Nd), 시마륨(Sm) 또는 이트륨(Y)일 수 있다. 이러한 희토류계의 원소를 포함하여 이루어지는 영구자석의 입자들은 일반적으로 페라이트 자석이나 알니코 자석에 비하여 높은 자력을 띄며, 산화성이 우수하다. 따라서 적은 양의 영구자석 입자로도 원하는 자력을 얻을 수 있는 장점이 있다.

본 실시예에서의 플렉시블한 영구자석을 사용하는 경우에는 일반적으로 종래의 소결 등으로 형성되는 페라이트 또는 알니코 영구자석과는 달리 착자 형태가 정현파에 가깝도록 착자시키는 것이 가능하다.

즉, 먼저 영구자석을 착자시킨 후 상기 로터 프레임에 결합시키거나, 도 6에 도시된 바와 같이 영구자석을 로터 프레임에 결합시킨 후 착자시키는 것도 가능할 것이다.

여기서, 상기 영구자석은 접착제 등을 통하여 상기 로터 프레임에 부착하는 것도 가능할 것이다.

도 6에서는 철판으로 프레스 가공되어 형성된 로터 프레임의 측벽부(13)와 상기 측벽부 내측에 구비되는 영구자석(116)이 도시되어 있다. 여기서, 상기 영구 자석을 N극과 S극이 교대로 형성되도록 착자시키기 위하여 상기 로터 프레임 내측으로 착자요크(40)을 삽입하게 된다.

상기 착자요크(40)는 외주면을 따라 원주 방향으로 복수 개의 치(teeth)가 형성되고, 상기 치 각각에는 코일이 권선된다. 여기서, 상기 코일의 권선 방향은 교번되도록 하여 각각의 치에 대응하여 영구자석의 자극이 교번되도록 착자시키는 것이 가능하다.

이 때, 본 실시예에서의 영구자석은 플렉시블한 고무 자석 내지는 플라스틱 자석이므로 도 4에 도시된 구형파 형태의 착자 형태가 아니고, 도 7에 나타난 정현파 형태에 근접하는 착자 형태를 형성하는 것이 가능하다.

따라서, 영구자석의 착자 형태를 정현파 형태로 착자하는 동시에 로터의 형성이 가능한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 6에서는 48극으로 착자되는 영구자석을 도시하고 있다. 이는, 본 실시예에서와 같이 플렉시블한 영구자석을 사용하기 때문에 극수가 더욱 많도록 영구자석을 착자하는 것이 가능하다.

일반적으로 직결식 세탁기용 모터는 저속도, 고 토크에서의 정확한 제어를 필요로 하고, 이를 위해서는 영구자석에서의 자극 수가 많을 수록 효과적이므로, 본 실시예에서는 착자되는 자극의 수를 키울 수 있는 효과 또한 제공하게 된다.

다음으로, 도 8 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 대해 살펴본다.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 직결식 모터의 회전자를 도시한 부분 절 개 사시도이다. 도 8에는 상기 영구자석은 4개의 절편으로 이루어진 것이 도시되어 있다.

도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 직결식 모터의 회전자는 본 발명의 제1실시예의 구성과 동일하나, 로터 프레임(15)의 측벽부과 영구자석(116) 사이에 백요크(126)이 구비됨이 상이하다.

여기서, 상기 백요크(126)은 비자성체이며, 비투자율이 100 이하인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 백요크(126)는 상기 영구자석(116)이 비산되는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있고, 아울러 상기 영구자석에서 스테이터와 대향되는 부분만을 제외하고 감싸도록 형성할 수 있다.

여기서, 상기 백요크(126)가 상기 영구자석을 감싸도록 형성하는 것은 로터와 스테이터의 결합시 상기 스테이터에 의해서 상기 영구자석이 손상되는 것을 방지하기 위한 것이다. 즉, 영구자석이 손상되어 발생되는 부스러기들로 인하여 상기 로터의 회전이 구속되거나, 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 로터 프레임의 단턱(20) 부위에도 상기 영구자석을 감싸는 부분이 형성되어, 상기 영구자석의 끝단부에서 발생된 자속이 고정자 프레임으로만 흐르지 않고 상기 스테이터로 흐르는 유효자속이 되도록 하여 누설자속을 방지할 수 있는 효과도 있다.

한편, 상기 백요크(126)의 재질을 비자성체, 특히 비투자율을 100 이하로 하는 경우에는 도 9에서와 같이 도 7과 비교하여 더욱 정현파에 가까운 착자 형태를 얻을 수 있다.

여기서, 상기 백요크(126)도 상기 영구자석과 마찬가지로 플렉시블한 재질로 형성될 수도 있으며, 상기 로터 프레임에 인서트 사출되어 형성될 수 있다.

본 실시예에서는 로터는 상기 로터 프레임에 상기 백요크를 결합시킨 후 상기 영구자석을 상기 백요크에 결합시키는 것도 가능하고, 상기 백요크에 상기 영구자석을 결합시킨 후 상기 백요크를 상기 로터 프레임에 결합시키는 것도 가능하다.

물론, 상기 백요크는 상기 로터 프레임과 인서트 사출 등을 통하여 일체로 형성될 수 있으며, 상기 로터 프레임과 상기 영구자석 사이로 사출되어 상기 로터 프레임과 상기 영구자석을 결합시키는 것도 가능할 것이다.

여기서, 상기 로터 프레임은 자로가 형성되도록 자성체이어야 할 것이며, 바람직하게는 철판 내지 강판을 프레스 가공함으로써 형성할 수 있을 것이다.

한편, 본 실시예에서도 전술한 제1실시예와 마찬가지로 착자된 영구자석을 로터 프레임에 결합시킬 수도 있을 것이며, 상기 로터 프레임에 결합시킨 후 착자시킬 수도 있을 것이다. 여기서, 상기 영구자석의 착자 방법은 전술한 바와 동일할 것이다.

이하에서는, 도 10과 도 11을 참조하여 본 발명에 따른 제1실시예와 제2실시예에서의 착자 형태가 달라지게 되는지를 설명한다.

도 10과 도 11은 두 개의 치가 하나의 자극을 형성하도록 하는 착자요크를 통하여 영구자석을 착자시키는 것을 도시하였다. 여기서 β는 착자될 영구자석의 극수를 의미한다.

도 10은 백요크가 자성체로 형성되며, 도 11은 백요크가 비자성체로 형성되므로 상기 착자요크를 통하여 영구자석을 착자시킬 때 그 착자 패턴이 달라지게 된다.

도 11에서와 같이 상기 백요크의 재질이 비자성체인 경우에는 비투자율이 매우 작기 때문에 간단히 자력선이 뚫고 지나간다. 따라서, 상기 영구자석에서 누설되는 자속은 자극 중심부에서는 수직으로 뚫고 지나가고 양측으로 향할 수록 밖으로 휘면서 뚫고 지나간다.

그러므로, 상기 백요크가 비자성체인 경우에는 영구자석의 착자 형태가 정현파 형상으로 형성될 수 있다. 물론, 상기 백요크의 비투자율이 낮을 수록 상기 착자 형태는 더욱 정현파 형상에 가깝게 될 것이다.

한편, 도 10에서와 같이 상기 백요크의 재질이 자성체인 경우에는 비투자율이 매우 높기 때문에 상기 영구자석에서 누설되는 자속은 상기 백요크를 뚫고 지나갈 수 없다. 즉, 상기 백요크를 따라 흐르게 된다.

다시 말하면, 상기 영구자석에서 누설되는 자석은 자극 중심부를 중심으로 양측으로 휘지 않고 그대로 백요크를 따라 흐르기 때문에 보다 더 구형파 형상과 가까운 착자 형태를 띠게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 세탁기의 직결식 모터의 제조방법에 대해서 설명한다.

본 발명에 따른 세탁기의 직결식 모터의 제조 단계는 로터 프레임의 측벽부 내측에 원주 방향으로 구비되는 비자성체의 백요크에 플렉시블한 영구자석을 결합 시키는 영구자석 결합 단계와 상기 영구자석이 결합된 로터 프레임 내측으로 착자요크를 삽입하여 원주 방향으로 복수 개의 극이 정현파 형상으로 형성되도록 상기 영구자석을 착자시키는 영구자석 착자 단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 영구자석 결합 단계는, 비자성체의 백요크의 내측면에 영구자석을 결합시키는 단계와, 상기 영구자석과 결합된 백요크를 상기 로터 프레임의 측벽부 내측에 결합시키는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 백요크에 영구자석을 먼저 결합시킨 후, 결합된 백요크와 영구자석을 로터 프레임에 결합시킬 수 있다.

또한, 상기 영구자석 결합 단계는, 로터 프레임의 측벽부 내측에 원주방향으로 구비되는 영구자석과 상기 로터 프레임 사이에 사이 로터 프레임의 측벽부 내측에 원주 방향으로 비자성체의 백요크가 사출되어 상기 로터 프레임과 상기 영구자석과 결합될 수 있다.

즉, 상기 백요크는 상기 로터 프레임과 상기 영구자석을 결합시키는 부재로서 사용될 수도 있을 것이다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술 사상의 범주를 벗어나지 않는 한 치수 및 형상, 재질의 변경이 가능함은 물론이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 효과는 다음과 같다.

첫째, 소결 등으로 형성된 영구자석에 비하여 무게가 가볍기 때문에 관성으로 인한 에너지 손실을 줄일 수 있으며, 보다 견고히 영구자석을 로터 프레임에 고 정시킬 수 있으므로 영구자석이 비산되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

둘째, 영구자석의 구형파 형상의 착자 형태를 정현파 형상의 착자 형태로 변환시켜 제공하는 것이 가능하여 코깅 토크와 고조파로 인한 영향을 감소시켜 진동 및 소음을 저감시켜 효율을 향상시킨 직결식 세탁기의 모터를 제공할 수 있다.

셋째, 플렉시블한 형태의 영구자석을 이용하여 하나의 띠 형상으로 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 특징으로 인하여 상기 영구자석을 로터 프레임에 결합하는 것이 용이해지는 효과를 제공할 수 있다.

넷째, 백요크로 인하여 로터와 스테이터의 결합시 영구자석이 손상되는 것을 방지하여, 영구자석 부스러기로 인한 부가적인 잔소음을 방지할 수 있고, 상기 부스러기로 인한 로터의 구속을 방지할 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 상기 로터 프레임에 영구자석을 결합시킨 후 착자시킬 수 있기 때문에 모터의 제작이 용이하다.

여섯째, 플렉시블한 형태의 영구자석을 이용하여 보다 용이하게 많은 수의 자극을 형성할 수 있는 효과가 있다.

일곱째, 플라스틱 재질의 백요크로 인하여 영구자석의 정현파 착자를 가능하게 하며, 상기 로터 프레임의 동심도를 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

Claims (11)

1. 코일이 감긴 권선부를 갖는 스테이터;

   측벽부과 후벽부을 포함하여 이루어지며 후벽부 중앙부에 관통홀이 형성되어 드럼을 직접 구동시키도록 세탁축이 연결되는 로터 프레임;

   상기 로터 프레임의 측벽부 내측에 인서트 사출되어 구비되며, 원주 방향으로 복수 개의 자극이 교번되도록 폴리 아미드 계열 또는 폴리 페닐 계열의 합성 수지로 이루어진 영구자석; 및

   상기 로터 프레임의 측벽부 내측과 상기 영구자석 사이에 상기 로터 프레임과 일체로 이루어져 원주 방향으로 구비되며, 자로가 형성되는 자성체인 백요크를 포함하여 이루어지는 세탁기의 직결식 모터.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 영구자석은 적어도 하나 이상의 띠 형상으로 이루어지되, 플렉시블하게 형성되어 상기 로터 프레임의 측벽부 내측에 부착됨을 특징으로 하는 세탁기의 직결식 모터.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 영구자석은 4 개의 띠로 이루어짐을 특징으로 하는 세탁기의 직결식 모터.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 영구자석은 원주방향을 따라 자극이 정현파 형상으로 착자됨을 특징으로 하는 세탁기의 직결식 모터.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 영구자석은 희토류계 원소를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 세탁기의 직결식 모터.
9. 코일이 감긴 권선부를 갖는 스테이터;

   후벽부와 자로가 형성되는 자성체로 이루어진 측벽부를 포함하여 이루어지며, 후벽부 중앙부에 관통홀이 형성되어 드럼을 직접 구동시키도록 세탁축이 연결되는 로터 프레임;

   상기 로터 프레임의 측벽부 내측에 원주 방향으로 복수 개의 자극이 교번되도록 합성 수지를 포함하여 이루어진 영구자석; 및

   상기 로터 프레임의 측벽부 내측과 상기 영구자석 사이에 원주 방향으로 구비되며, 비자성체로 이루어진 백요크를 포함하여 이루어지는 세탁기의 직결식 모터.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 백요크는,

    상기 로터가 상기 스테이터와 결합될 때 상기 영구자석이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 상기 스테이터가 삽입되는 상기 로터의 개방면 방향으로 상기 영구자석을 덮도록 형성됨을 특징으로 하는 세탁기의 직결식 모터.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 영구자석은 상기 백요크에 구비된 후 원주방향을 따라 자극이 정현파 형상으로 착자됨을 특징으로 하는 세탁기의 직결식 모터.

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