KR101217219B1

KR101217219B1 - 방열 구조를 구비한 슬림형 모터 및 직결식 구동 방식을 구비한 세탁기

Info

Publication number: KR101217219B1
Application number: KR1020110034088A
Authority: KR
Inventors: 김병수; 오덕영; 심명규
Original assignee: 주식회사 아모텍
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2012-12-31
Also published as: CN103155380A; WO2012057523A3; WO2012057523A2; CN103155380B; KR20120045991A; US20130205842A1; US9287758B2; EP2634897B1; EP2634897A2; EP2634897A4

Abstract

본 발명은 방열 구조를 구비한 슬림형 모터 및 직결식 구동 방식을 구비한 세탁기에 관한 것으로, 회전축 길이 방향에 대해 슬림 구조를 구현함과 동시에, 슬림 구조의 특성상 협소한 공간에서 스테이터에 대향하여 로터가 회전함에 따라 스테이터로부터 발생된 열을 방출하는 방열 구조를 구현함으로써, 슬림 구조로 형성되더라도 모터 내부에 발생된 열을 외부로 신속하게 방열하기 위한, 방열 구조를 구비한 슬림형 모터 및 직결식 구동 방식을 구비한 세탁기를 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명의 슬림형 모터는, 코일이 권선된 스테이터 코어가 모터 내부에서 발생된 열을 외부로 방출하기 위해 중심부가 개방된 환형 스테이터 지지체에 환형으로 배치되는 스테이터; 원형 로터 지지체에 장착된 백요크에 다수의 영구자석이 배치되어 상기 스테이터에 대해 에어갭이 형성되는 로터; 및 상기 로터 지지체의 중심부에 결합되며, 상기 로터의 회전력에 의해 회전 구동되는 회전축;을 포함한다.

Description

방열 구조를 구비한 슬림형 모터 및 직결식 구동 방식을 구비한 세탁기{SLIM-TYPE MOTOR HAVING COOLING STRUCTURE AND WASHING MACHINE HAVING DIRECT DRIVE}

본 발명은 방열 구조를 구비한 슬림형 모터 및 직결식 구동 방식을 구비한 세탁기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 회전축 길이 방향에 대해 슬림 구조를 구현함과 동시에, 슬림 구조의 특성상 협소한 공간에서 스테이터에 대향하여 로터가 회전함에 따라 스테이터로부터 발생된 열을 방출하는 방열 구조를 구현함으로써, 슬림 구조로 형성되더라도 모터 내부에 발생된 열을 외부로 신속하게 방열하기 위한, 방열 구조를 구비한 슬림형 모터 및 직결식 구동 방식을 구비한 세탁기에 관한 것이다.

일반적으로, 드럼 세탁방식은 세제와 세탁수 및 세탁물이 드럼 내에 투입된 상태에서, 모터의 구동력을 전달받아 선회동작하는 드럼과 세탁물의 마찰력을 이용하여 세탁을 행하는 방식으로서, 세탁물의 손상이 거의 없고, 세탁물이 서로 엉키지 않으며, 두드리고 비벼 빠는 세탁효과를 낼 수 있다.

기존의 드럼세탁기는, 구동방식에 따라 모터의 구동력이 모터 풀리와 드럼 풀리 사이에 감긴 벨트를 통해 간접적으로 드럼에 전달되는 간접 구동 방식(Indirect Drive)과, BLDC 모터의 로터에 연결된 축이 드럼에 직결되어 곧바로 모터의 구동력이 전달되는 직접 구동 방식(Direct Drive)으로 구분된다. 여기서, 간접 구동 방식은 구동력 전달 과정에서 에너지 손실이 발생하게 되고, 동력 전달과정에서 많은 소음이 발생하게 된다. 이에 따라, 최근의 드럼세탁기에는 직접 구동 방식이 주로 적용되고 있다.

한편, 일본 및 유럽 지역에는 실내 주거공간을 효율적으로 활용하기 위해 세탁용량 5～8㎏의 중/소형 드럼세탁기가 빌트인(built-in) 방식으로 설치되고 있다. 이러한 빌트인 방식에서 드럼세탁기를 설치하기 위한 설치공간은 일반적으로 가로×세로×높이가 600×600×600㎜의 크기로 설정되며, 중/소형 드럼세탁기의 세탁용량을 고려할 때 드럼세탁기의 터브로부터 드럼세탁기의 배면 하우징까지 구동장치를 설치할 수 있는 공간(길이)은 대략 45㎜로 정해진다. 이때, 터브는 내부에 회전가능하게 지지되는 바스켓의 정/역회전 구동시에 충격을 흡수할 수 있도록 하우징 내부에 스프링과 댐퍼에 의해 탄성적으로 지지되어 있다. 따라서, 터브는 전후방향으로 유동이 발생할 때 파손되는 것을 방지하기 위해 대략 15～20㎜의 여유공간(길이)을 확보할 필요가 있다. 이로써, 구동장치를 설치할 수 있는 공간(길이)은 45㎜에서 20㎜을 뺀 25㎜의 공간(길이)이 주어진다.

그런데, 종래에는 두께가 63㎜ 이상의 구동 모터를 적용하여 직결식(즉, 직결 구동 방식) 드럼세탁기를 빌트인 방식으로 구현하려는 경우에 터브의 길이를 줄여야 하므로 불가피하게 드럼세탁기의 세탁용량도 줄어야 하는 한계가 있다. 이로 인해, 종래에는 터브의 길이를 줄이지 않기 위해 벨트-풀리 방식의 간접 구동 방식을 채용하여 모터를 드럼세탁기의 하부에 배치하고 풀리에 감긴 벨트를 통해 바스켓을 간접 구동시켜야 한다. 이는 간접 구동 방식에서의 구동력 전달과 소음 발생에 대한 문제가 여전히 존재한다.

이러한 빌트인 방식 드럼세탁기는 전술한 바와 같이 구동장치의 설치 공간상 제약으로 인한 모터의 슬림 구조를 구현할 필요성이 있다. 따라서, 세탁용량 5～8㎏의 중/소형의 빌트인 방식 드럼세탁기에 직결식으로 채용될 수 있는 두께 25㎜ 조건을 만족할 수 있는 슬림형 모터의 개발이 절실하다.

하지만, 이러한 슬림형 모터는 모터 내부의 공간이 협소하고 밀폐되어 있기 때문에, 로터의 회전에 의해 스테이터에 발생되는 열이 모터 내부에서 쉽게 순환하기 어려울 뿐만 아니라 외부로 방열하기도 어려운 구조를 갖는다.

한편, 한국공개특허 제2010-73449호에서는 완전히 분할된 다수의 분할형 스테이터 코어가 환원형 스테이터 지지체에 의해 환원형으로 일체로 성형되며, 스테이터 지지체가 내측으로 연장 형성되어 세탁기의 터브에 고정볼트에 의해 지지되는 특징이 개시되어 있다. 그런데 한국공개특허 제2010-73449호에서는 스테이터 지지체를 세탁기의 터브에 장착하기 위한 고정볼트가 스테이터 지지체의 내측에 형성되기 때문에 로터의 선단부와 간섭을 고려하여 모터를 설계해야 하는 한계가 있다. 아울러, 이는 스테이터를 먼저 세탁기의 터브에 장착한 후 로터를 결합하므로, 스테이터와 로터를 조립한 상태로 납품하더라도 재조립 공정을 수행해야 한다.

또한, 한국공개특허 제2010-73450호 및 유럽공개특허 제2,119,819호에는 회전축을 지지하기 위한 베어링 삽입 구조를 스테이터 지지체에 구비함과 동시에 이를 커버로 사용함에 따라 소임의 누설을 방지할 수 있는 특징이 개시되어 있다. 이러한 구조는 스테이터를 커버로 사용하면서 스테이터 제작 비용이 상승하며, 슬림형의 직결식 구동 장치를 구현하는 경우 스테이터 지지체의 간섭으로 인한 스테이터의 코어 적층 높이를 높여 성능 향상을 도모하기 어렵다.

따라서 본 발명은 회전축 길이 방향에 대해 슬림 구조를 구현함과 동시에, 슬림 구조의 특성상 협소한 공간에서 스테이터에 대향하여 로터가 회전함에 따라 스테이터로부터 발생된 열을 방출하는 방열 구조를 구현함으로써, 슬림 구조로 형성되더라도 모터 내부에 발생된 열을 외부로 신속하게 방열하기 위한, 방열 구조를 구비한 슬림형 모터 및 직결식 구동 방식을 구비한 세탁기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 슬림형 구조를 유지하면서 방열 구조의 채용에 따라 스테이터 코어 적층 두께를 증가시켜 모터의 효율 상승을 도모할 수 있으며, 세탁기의 직결식 구동에 적합한 슬림형 모터 및 이를 이용한 세탁기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 슬림형 모터는, 코일이 권선된 스테이터 코어가 모터 내부에서 발생된 열을 외부로 방출하기 위해 중심부가 개방된 환형 스테이터 지지체에 환형으로 배치되는 스테이터; 원형 로터 지지체에 장착된 백요크에 다수의 영구자석이 배치되어 상기 스테이터에 대해 에어갭이 형성되는 로터; 및 상기 로터 지지체의 중심부에 결합되며, 상기 로터의 회전력에 의해 회전 구동되는 회전축;을 포함한다.

상기 로터 지지체는, 회전 중심으로부터 방사형으로 배치된 다수의 리브 및 각각의 리브 사이의 공간에 형성된 다수의 벤트홀을 포함하며, 상기 리브는 상기 로터의 회전시에 와류를 발생하는 팬(fan) 기능을 수행하고, 상기 벤트홀은 상기 로터의 회전시에 와류가 순환되는 통로를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 로터 지지체는, 회전 중심으로부터 방사형으로 배치된 다수의 리브 및 각각의 리브 사이의 공간에 형성된 다수의 벤트홀을 포함하며, 상기 리브는 상기 로터의 회전시에 팬(fan) 기능을 수행하고, 상기 벤트홀은 상기 로터의 회전시에 공기 유입구 기능을 수행함에 따라 상기 스테이터 지지체의 개방된 중심부를 통해 모터 내부에서 발생된 열을 외부로 방출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 슬림형 모터는, 각각의 상기 스테이터 지지체의 외주면으로부터 연장되어 터브에 볼트 결합하기 위한 볼트 취부홀이 구비된 다수의 볼팅부;를 더 포함한다.

상기 터브에는, 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 적어도 두 개의 베어링이 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 회전축은, 일단이 상기 터브 내부에 위치한 드럼에 결합되고, 타단에 고정너트가 결합되며, 상기 고정너트는 상기 스테이터 지지체의 외측면을 초과하지 않도록 위치설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 다수의 리브 중 적어도 어느 하나는, 상기 스테이터 지지체의 개방된 중심부를 통하여 상기 스테이터 코어의 적층 높이에 해당하는 두께로 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 로터는, 내부 로터 및 외부 로터로 구성되는 더블 로터 구조로 이루어지며, 상기 내부 로터 및 외부 로터는, 상기 로터 지지체에 일단이 상호 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 로터 지지체에는, 상기 로터의 회전시에 와류 발생 효율을 높이기 위해 리브상에 돌기를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 슬림형 모터는, 상기 회전축이 수평방향으로 형성되는 드럼 세탁기 또는 상기 회전축이 수직방향으로 형성되는 전자동 세탁기에 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기 슬림형 모터는, 아우터-스테이터 구조 또는 아우터-로터 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 직결식 구동 장치를 구비한 세탁기는, 터브; 터브의 내측에 회전 가능하게 장착된 바스켓; 코일이 권선된 스테이터 코어가 모터 내부에서 발생된 열을 외부로 방출하기 위해 중심부가 개방된 환형 스테이터 지지체에 환형으로 배치되는 스테이터; 원형 로터 지지체에 장착된 백요크에 다수의 영구자석이 배치되어 상기 스테이터에 대해 에어갭이 형성되는 로터; 선단부가 상기 터브에 결합되고, 후단부가 상기 로터 지지체의 중심부에 결합되며, 상기 로터의 회전력에 의해 회전 구동되는 회전축; 및 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하기 위해 상기 터브에 설치되는 적어도 한 쌍의 베어링;을 포함한다.

상기 로터는 더블로터로 이루어지고, 상기 스테이터는 다수의 분할 코어로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 로터는, 상기 스테이터와 상기 터브 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 로터 지지체의 중심부는, 상기 로터의 무게중심에 위치되는 것을 특징으로 한다.

상기 스테이터 지지체는 더블 로터의 내부로터를 노출하도록 중심부가 개방된 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명은, 회전축 길이 방향에 대해 슬림 구조를 구현함과 동시에, 슬림 구조의 특성상 협소한 공간에서 스테이터에 대향하여 로터가 회전함에 따라 스테이터로부터 발생된 열을 방출하는 방열 구조를 구현함으로써, 슬림 구조로 형성되더라도 모터 내부에 발생된 열을 외부로 신속하게 방열하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 취부홀을 스테이터 지지체의 외측에 배치함으로써, 스테이터와 로터가 기 조립된 일체형 완제품을 취부홀을 통해 터브에 볼트 결합하여 드럼세탁기에 간단하게 조립할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명은 스테이터 코어의 적층 두께를 어느 정도 늘림으로써, 코일의 권선 횟수를 증가시켜 전체적인 스테이터의 성능을 향상하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 스테이터 제작시 비용을 절감하고, 스테이터 코어의 적층 한계를 극복함에 따라 성능을 향상하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 로터의 회전을 이용하여 스테이터를 공냉시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열 구조를 구비한 슬림형 모터에 대한 배면도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열 구조를 구비한 슬림형 모터에 대한 평면도,
도 3a은 도 1의 A-A' 단면도,
도 3b는 도 1의 O-B 단면도,
도 3c는 도 1의 O-C 단면도,
도 4는 본 발명의 스테이터 코일에 대한 결선도,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 방열 구조를 구비한 슬림형 모터에 대한 도면,
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 방열 구조를 구비한 슬림형 모터에 대한 도면이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열 구조를 구비한 슬림형 모터에 대한 배면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열 구조를 구비한 슬림형 모터에 대한 평면도이다. 도 3a은 도 1의 A-A' 단면도이고, 도 3b는 도 1의 O-B 단면도이고, 도 3c는 도 1의 O-C 단면도이다. 도 4는 본 발명의 스테이터 코일에 대한 결선도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 방열 구조를 구비한 슬림형 모터는, 빌트인 중/소형 드럼세탁기용 구동장치 또는 모터가 필요한 기기에 협소한 모터 설치공간에 채용하기 적합하도록 회전축 길이 방향에 대해 슬림(slim) 구조와, 슬림 구조의 특성상 협소한 공간에서 스테이터에 대향하여 로터가 회전함에 따라 스테이터로부터 발생된 열을 방출하는 방열 구조를 구현한다.

또한, 본 발명의 슬림형 모터는 대용량의 드럼세탁기용 직결식 구동 장치에 적용될 수 있으며, 이 경우 바스켓 또는 드럼의 용량을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

먼저, 본 발명의 모터는 슬림 구조와 관련하여, 모터 내측 공간에 회전축과 결합되는 고정너트를 배치하여 모터의 축방향 길이(즉, 두께)를 최소한으로 단축한다.

다음으로, 본 발명의 모터는 방열 구조와 관련하여, 모터 내측 공간에 공기 흐름 경로를 형성하기 위해 스테이터 지지체의 중심부를 개방함과 동시에 로터 지지체에 로터 회전시에 바람이 일어날 수 있도록 벤트홀(vent hole)과 리브를 형성한다. 여기서, 스테이터 지지체의 중심부가 개방됨에 따라, 회전축을 지지 및 회전시키기 위한 모든 베어링은 터브에 설치하며, 모터를 터브에 장착 및 고정하기 위한 볼팅부(bolting)는 스테이터 지지체의 외주면을 따라 형성한다.

이하, 본 발명의 모터 구조에 대해 상세히 설명하기로 한다. 여기서, 본 발명의 모터는 더블 로터 구조를 적용한 경우에 대해 설명하나, 이에 한정되지 않고 싱글 로터 구조에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명의 모터는 회전축이 수평방향으로 형성되는 드럼 세탁기에 장착된 경우를 도시하였으나 회전축이 수직방향으로 형성되는 전자동 세탁기에 장착될 수도 있다.

본 발명의 모터는 스테이터(10), 로터(20) 및 회전축(30)으로 이루어진다.

먼저, 스테이터(10)는 다수의 박판(일례로, 규소 강판, 비정질 강판 등)이 적층된 스테이터 코어(11)에 보빈(12)이 결합되어 외주에 코일(13)이 권선된 후 열경화성 수지에 의한 인서트 몰딩으로 스테이터 지지체(14)에 일체로 성형된다. 이때, 스테이터(10)는 보빈(12)과 결합되는 지지브라켓(도면에 미도시)을 사용하여 스테이터 지지체(14)에 고정할 수도 있다.

특히, 스테이터(10)는 스테이터 지지체(14)의 외측 부분에 환형으로 배치되며, 스테이터 지지체(14)는 스테이터 코어(11)가 배치되지 않은 중심부가 개방된다. 즉, 스테이터 지지체(14)는 스테이터(10)와 마찬가지로 환형 구조를 형성한다. 이는 스테이터(10)로부터 발생된 열을 외부로 순환시키는 공기 흐름 경로를 형성하여 로터(20)가 회전할 때 발생되는 와류에 의해 스테이터(10)로부터 발생된 열을 외부로 방출시키는데 유리한 개방형 방열 구조를 제공하기 위함이다. 더욱이, 이는 스테이터 코어(11)를 공기 흐름 경로 상에 노출함에 따른 방열 효과를 제공할 수 있다. 도 3a에서 스테이터 지지체(14)는 더블 로터인 로터(20)의 내부로터(20a)를 노출하도록 중심부가 개방된다.

이와 같이, 스테이터 지지체(14)는 중심부를 개방형 구조로 구현함에 따라 회전축(30)을 회전 가능하게 지지하기 위한 제1 베어링(41a)을 수용하지 않는다. 이때, 제1 베어링(41a)은 제2 베어링(41b)과 같이 터브(40)에 간격을 두고 설치되어 회전축(30)을 지지한다.

한편, 스테이터 지지체(14)에는 드럼세탁기의 터브(40)에 볼트 결합하기 위해 외주면에 복수의 볼팅부(14a)가 연장 형성된다. 여기서는 환형으로 이루어진 스테이터 지지체(14)의 외주면에 6개의 볼팅부(14a)를 형성한다. 이러한 볼팅부(14a) 각각에는 터브(40)에 볼트 결합을 위한 볼트 취부홀(14b)이 형성되어 있다.

전술한 볼트 결합 구조는 볼트 취부홀(14b)을 스테이터 지지체(14)의 외측에 배치함으로써, 스테이터(10)와 로터(20)가 조립된 상태로 납품이 이루어지면 볼트 취부홀(14b)을 통해 터브(40)에 볼트 결합하여 드럼세탁기에 간단하게 조립할 수 있다. 즉, 본 발명의 슬림형 모터는 스테이터(10)와 로터(20)를 조립하여 완제품 형태로 제작된 후, 일체형 완제품을 드럼세탁기의 터브(40)에 볼트 결합하여 최종 조립을 완성한다.

또한, 스테이터 지지체(14)는 중심부가 개방된 구조이므로, 중심부에 회전축(30)을 회전 가능하게 지지하는 제1 베어링(41a)이 배치되어 있지 않다. 따라서, 스테이터 지지체(14)는 종래에 회전축(30)과 제1 베어링(41a)의 결합 지지 구조에 따른 강도 유지를 위해 일정 두께 이상으로 구성해야 하는 제약으로부터 벗어나 박막의 슬림 구조를 구현할 수 있다. 이러한 스테이터 지지체(14)는 회전축(30), 즉 제1 베이링(41a)을 지지하는데 따른 강도를 유지할 필요 없이 단지 스테이터 코어(11)를 지지하는데 필요한 강도를 유지할 수 있는 두께로 스테이터 지지체(14)의 외주면과 볼팅부(14a)의 연결부(14c)를 형성하는 것이 가능하다. 그 결과, 볼팅부(14a)는 슬림화된 연결부(14c) 두께에 해당하는 크기로 형성함으로써, 취부 구조로서 두께 변화없이 슬림 구조를 유지하면서 터브(40)에 장착할 수 있다.

여기서, 스테이터(10)의 스테이터 코어(11)는 종래와 같이 스테이터 지지체(14)의 중심부가 존재하는 경우에, 회전축(30)과 제1 베어링(41a)의 결합 구조, 회전축(30)과 고정너트(30a)의 연결 구조 등을 고려하여 스테이터 지지체(14), 특히 연결부(14c)의 두께를 설정해야 하며, 스테이터 지지체(14)의 중심부 즉, 내측 연장부를 내향 경사지게 설계하면, 로터(20)의 선단부와 간섭이 발생하여 스테이터 코어(11)의 적층 두께를 늘리는데 한계가 있다. 즉, 이 경우 본 발명의 스테이터 지지체(14)는 고정너트(30a)의 외측면이 스테이터 지지체(14)의 외측면과 동일선상에 위치될지라도 로터(20)의 선단부와 간섭이 발생하지 않게 된다. 이는 코일(13)의 권선 횟수를 증가시키며, 이는 모터의 전체적인 성능을 향상할 수 있음을 의미한다.

아울러, 스테이터 지지체(14)의 외주면에는 스테이터 코어(11)에 권선된 코일(13)에 접속하여 외부 전원을 인가하기 위한 터미널 단자(14d)가 형성된다. 또한, 스테이터 지지체(14)에는 터미널 단자(14d)에 인접하여 로터(20)의 위치를 검출하기 위한 홀 센서 조립체(14e)가 형성된다.

여기서, 스테이터 코어(11)는 한국공개특허 제2010-73450호에 제안된 완전 또는 일부 분할된 다수의 분할 코어이거나, 하나의 일체화된 단일 코어일 수 있다.

일례로, 스테이터 코어(11)는 다수의 분할 코어를 환형으로 순차적으로 연결하는 분할 구조로 제작할 수 있다. 이때, 3상 구동방식을 적용하는 경우에는 U, V 및 W 각 상별로 단위 분할 코어 조립체를 형성한다. 예를 들어, 18개의 단위 분할 코어의 경우에는 U, V, W 각 상별로 6개의 단위 분할 코어 조립체를 형성한다.

도 4와 같이 U, V, W 각 상별 단위 분할 코어 조립체는 각각 코일(13)이 연속적으로 권선된 후 각 상별로 교대로 배치된다. 구체적으로, 6개의 U상 단위 분할 코어 조립체(U1-U6: 13a,13d,13g,13j,13m,13p)에는 제 1 코일(13a)이 연속적으로 권선되고, 6개의 V상 단위 분할 코어 조립체(V1-V6: 13b,13e,13h,13k,13n,13q)에는 제 2 코일(13b)이 연속적으로 권선되며, 6개의 W상 단위 분할 코어 조립체(W1-W6: 13c,13f,13i,13l,13o,13r)에는 제 3 코일(13c)이 연속적으로 권선된다. 이때, 제 1 내지 제 3 코일(13U～13W)의 일측단은 각각 터미널 단자(14d)와 접속하고, 제 1 내지 제 3 코일(13U～13W)의 타측단은 중성점(Neutral Point: NP)을 형성하도록 상호 결선한다. U,V,W 각 상별로 돌아가면서 교대로 단위 분할 코어 조립체(13a～13r)를 배치함에 의해 U,V,W 각 상에 구동전류가 절환되어 순차적으로 인가될 때 스테이터(10)에는 회전 자계가 발생되어 로터(20)의 회전이 이루어진다. 여기서, 단위 분할 코어는 코일(13)과의 절연을 위해 수지 재료를 사용하여 인서트 몰딩에 의해 외주에 절연성 보빈을 일체로 형성하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.

다음으로, 로터(20)는 더블 로터 구조로서, 스테이터(10)의 내/외주부 각각에 대해 소정의 자기갭(gap)을 갖는 환형의 내부로터(20a)와 외부로터(20b)가 형성되며, 이러한 내부로터(20a) 및 외부로터(20b)의 일단이 상호 연결됨과 동시에 회전축(30)과 결합되는 로터 지지체(23)로 이루어진다. 여기서, 내부로터(20a)는 환형의 내부 백요크(21a)에 N극 및 S극으로 착자된 분할편으로 이루어진 다수의 영구자석(22a)을 교대로 배치하여 형성하며, 외부로터(20b)는 환형의 외부 백요크(21b)에 N극 및 S극으로 착자된 분할편으로 이루어진 다수의 영구자석(22b)을 교대로 배치하여 형성한다.

특히, 로터 지지체(23)는 도 3c와 같이 회전 중심으로부터 방사형으로 일정한 폭으로 돌출 형성되는 다수의 리브(23a,23b)를 배치하는 골격 구조를 이루며, 각 리브(23a,23b) 사이의 공간에 다수의 공기 순환을 위한 벤트홀(23c,23d)을 갖는 다공성 구조로 성형한다. 이때, 로터 지지체(23)의 중심부는 로터(20)의 무게중심에 위치되는 것이 바람직하다.

이러한 로터 지지체(23)는 로터(20)의 회전시에, 리브(23a,23b)가 팬(fan) 기능을 수행하고 벤트홀(23c,23d)이 공기 유입구 기능을 수행함에 따라 자연스럽게 바람이 발생하여 와류를 형성한다. 이는 스테이터 코일(13)에 흐르는 전류에 의해 필연적으로 스테이터(10)로부터 열이 발생하지만, 이와 반대로 로터(20) 회전에 의해 형성된 와류를 통해 내측에서 외측으로 공기의 흐름이 발생하므로, 스테이터(10)로부터 발생된 열을 효과적으로 방출할 수 있는 구조임을 의미한다.

이때, 공기 흐름은 각각의 벤트홀(23c,23d)을 통해 유입된 공기가 스테이터 지지체(14)의 중심부로 배출되는 경로가 형성된다. 특히, 벤트홀(23c)을 통해 유입된 공기 흐름은 스테이터(10)에 대한 직접적인 공기 접촉을 형성하고 스테이터(10)로부터 발생된 열을 스테이터 지지체(14)의 중심부를 통해 용이하게 방출시킨다.

아울러, 로터 지지체(23)는 전술한 바와 같이 방사형 다수의 리브(23a,23b)를 갖는 골격 구조로 보강되어 있기 때문에, 외부로터(20b)로부터 내부로터(20a)를 거쳐 인벌류트 세레이션 부싱(23e)을 연결하는 로체 지지체(23)가 박막으로 형성될지라도 성형 재질의 수축에 따른 뒤틀림 현상을 방지한다. 이러한 리브(23a,23b)는 로터 지지체(23)의 중심으로부터 원주까지의 길이(L1+L2)를 갖는 다수의 제1 리브(23a)와, 로터 지지체(23)의 내부로터(20a) 설치지점부터 외부로터(20b) 설치지점까지의 길이(L1)를 갖는 다수의 제2 리브(23b)를 원주 방향을 따라 교대로 배치한다.

여기서, 제1 리브(23a)는 스테이터 지지체(14)의 중심부가 존재하지 않기 때문에 스테이터 지지체(14)의 중심부의 간섭 없이 회전할 수 있는 팬 기능을 담당하는 날개를 형성한다. 일례로, 제1 리브(23a)는 도 3c와 같이 스테이터 코어(11)의 적층 높이에 해당하는 두께(L3)로 형성하고 있다. 이를 통해, 제1 리브(23a)는 실제로 와류를 발생시킬 수 있는 팬 형상으로 구현됨에 따라 스테이터(10)에 발생된 열을 효과적으로 방출할 수 있도록 한다. 또한, L1 부분에서 제1 리브(23a)와 제2 리브(23b) 사이에는 제1 벤트홀(23c)이 형성되어 있고, L2 부분에서 인접한 제1 리브(23a) 사이에는 제2 벤트홀(23d)이 형성되어 있다.

이러한 제1 및 제2 벤트홀(23c,23d)는 터브(40)와 로터(20) 사이의 공간으로부터 스테이터(10)와 내부로터(20a) 사이의 에어갭을 통과하여 외부로 연통하는 통로를 형성함에 의해 내부로터(20a)와 외부로터(20b) 사이의 트렌치형 공간에 삽입된 스테이터(10)를 냉각시키는 역할을 한다.

한편, 로터 지지체(23)의 중앙부에는 회전축(30)과 세레이션 결합되는 인벌류트 세레이션 부싱(involute serration bushing,23e)이 일체로 형성되어 있다.

다음으로, 회전축(30)은 로터(20)의 중심부에 결합된다. 이때, 회전축(30)은 인벌류트 세레이션 부싱(23e)을 통해 로터(20)와 결합한다. 아울러, 회전축(30)은 일단에 고정너트(30a)를 체결하여 고정 연결하고, 터브(40) 내부로 연장 형성된 선단부에 바스켓(50) 또는 드럼이 직결식으로 결합된다. 따라서 바스켓(50)은 회전축(30)의 회전에 연동하여 회전이 이루어진다. 이러한 회전축(30)은 터브(40)에 간격을 두고 설치된 한 쌍의 베어링(41a,41b)을 통해 회전 가능하게 지지된다.

본 발명의 슬림형 모터는 터브(40)에 조립되어 있는 회전축(30)에 로터(20)의 인벌류트 세레이션 부싱(20e)을 결합한 후 고정너트(30a)를 체결하여 고정하고, 스테이터 지지체(14)의 볼트 취부홀(14b)에 볼트를 체결하여 스테이터(10)를 터브(40)에 장착한다.

상기와 같이 본 발명의 모터는 터브(40)에 대한 스테이터(10)와 로터(20)의 조립이 상호간에 간섭없이 순차적으로 이루어질 수 있다.

전술한 제1 실시예에 따른 슬림형 모터는 도 3a에 도시된 바와 같이, 인벌류트 세레이션 부싱(23e)이 로터(20)의 중심부에 위치하도록 로터 지지체(23)의 내측 부분을 경사지게 성형하여 로터(20)의 회전 안정성을 도모함과 동시에 고정너트(30a)를 스테이터 지지체(14)의 외측면을 초과하지 않도록 회전축(30)에 결합시킴에 의해 모터 전체적인 축방향 두께를 최소화할 수 있도록 구현하여 드럼세탁기의 직결식 구동장치에 대한 효과적인 솔루션을 제공한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 방열 구조를 구비한 슬림형 모터에 대한 도면이고, 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 방열 구조를 구비한 슬림형 모터에 대한 도면이다.

본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 방열 구조를 구비한 슬림형 모터는, 스테이터(110,210), 로터(120,220) 및 회전축(130,230)으로 이루어진다.

스테이터(110,210)는 스테이터 코어(111,211)에 보빈(112,212)이 결합되어 외주에 코일(113,213)이 권선된 후 열경화성 수지에 의한 인서트 몰딩으로 스테이터 지지체(114,214)에 일체로 성형된다. 이러한 스테이터(110,210)는 스테이터 지지체(114,214)의 외측 부분에 환형으로 배치되며, 스테이터 지지체(114,214)는 제1 실시예와 동일하게 중앙부가 개방되어 로터(120,220)의 중앙부를 노출하는 구조를 가진다.

로터(120,220)는 스테이터(110,210)의 내/외주부 각각에 대해 소정의 자기갭(gap)을 갖는 환형의 내부로터(120a,220a)와 외부로터(120b,220b)가 형성되며, 이러한 내부로터(120a,220a) 및 외부로터(120b,220b)의 일단이 상호 연결됨과 동시에 회전축(130,230)과 결합되는 로터 지지체(123,223)로 이루어진다. 내부로터(120a,220a)는 환형의 내부 백요크(121a,221a)에 N극 및 S극으로 착자된 분할편으로 이루어진 다수의 영구자석(122a,221a)을 교대로 배치하여 형성하며, 외부로터(120b,220b)는 환형의 외부 백요크(121b,221b)에 N극 및 S극으로 착자된 분할편으로 이루어진 다수의 영구자석(122b,222b)을 교대로 배치하여 형성한다.

회전축(130,230)은 터브(140,240)에 설치된 한 쌍의 베어링(141a,141b,241a,241b)을 통해 회전 가능하게 지지되고, 선단부에 바스켓(150,250)이 연결되며, 후단부에 고정너트(131,231)가 체결된다.

이하, 제2 및 제3 실시예에 따른 슬림형 모터의 자세한 설명은 제1 실시예에 따른 슬림형 모터의 설명에 중복되므로 생략하기로 한다. 다만, 제2 및 제3 실시예에 따른 방열 구조를 구비한 슬림형 모터는, 로터(120,220)의 회전에 의한 와류 발생 효율을 높이기 위해 로터 지지체(123,223)에 돌기형 리브(123d,223d)를 방사형으로 형성한다.

제2 실시예는 돌기형 리브(123d)의 폭을 제1 실시예와 비교하여 더 크게 증가시킴에 따라 고정너트(131)가 스테이터 지지체(114)의 외측면 보다 더 돌출되어 위치된 점에서 차이가 있다.

제2 실시예에 따른 슬림형 모터는 제1 실시예와 마찬가지로, 터브(140) 측에 로터(120)를 배치하고 외측에 스테이터(110)를 배치한 아우터-스테이터 구조를 나타내며, 제3 실시예에 따른 슬림형 모터는 터브(140) 측에 스테이터(210)를 배치하고 외측에 로터(220)를 배치한 아우터-로터 구조를 나타낸다.

제2 및 제3 실시예는 터브(140,240)에 대한 스테이터(110,210)의 고정이 스테이터 지지체(113,213)로부터 로터(120,220)의 외측으로 연장된 다수의 볼팅부(160,260)에 볼트 취부홀(161,261)에 볼트를 체결함에 의해 이루어진다. 따라서, 제2 및 제3 실시예는 스테이터(110,210)의 볼팅시에 로터(120,220)의 간섭이 발생하지 않아 편리하며, 스테이터(110,210)와 로터(120,220)를 조립한 상태로 납품이 이루어질 수 있다.

또한, 제2 및 제3 실시예는 제1 실시예와 유사하게 스테이터(110,210)와 대향하는 로터 지지체(123,223)의 트렌치 부분과 내부로터(120a,220a)의 내측에는 리브와 리브 사이에 다수의 공기순환을 위한 벤트홀을 구비할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

10: 스테이터 11: 스테이터 코어
12: 보빈 13: 코일
14: 스테이터 지지체 14a: 볼팅부
14b: 볼트 취부홀 14c: 연결부
14d: 터미널 단자 14e: 홀 센서 조립체
20: 로터 20a: 내부로터
20b: 외부로터 23: 로터 지지체
23a,23b: 제1 및 제2 리브 23c,23d: 벤트홀
23e: 부싱 30: 회전축
30a: 고정너트 40: 터브
41a,41b: 제1 및 제2 베어링 50: 바스켓

Claims

코일이 권선된 스테이터 코어가 모터 내부에서 발생된 열을 외부로 방출하기 위해 중심부가 개방된 환형 스테이터 지지체에 환형으로 배치되는 스테이터;
원형 로터 지지체에 장착된 백요크에 다수의 영구자석이 배치되어 상기 스테이터에 대해 에어갭이 형성되는 로터;
상기 로터 지지체의 중심부에 결합되며, 상기 로터의 회전력에 의해 회전 구동되는 회전축; 및
각각의 상기 스테이터 지지체의 외주면으로부터 연장되어 터브에 볼트 결합하기 위한 볼트 취부홀이 구비된 다수의 볼팅부;
를 포함하는 방열 구조를 구비한 슬림형 모터.
제 1 항에 있어서, 상기 로터 지지체는, 회전 중심으로부터 방사형으로 배치된 다수의 리브 및 각각의 리브 사이의 공간에 형성된 다수의 벤트홀을 포함하며, 상기 리브는 상기 로터의 회전시에 와류를 발생하는 팬(fan) 기능을 수행하고, 상기 벤트홀은 상기 로터의 회전시에 와류가 순환되는 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 방열 구조를 구비한 슬림형 모터.
제 1 항에 있어서, 상기 로터 지지체는, 회전 중심으로부터 방사형으로 배치된 다수의 리브 및 각각의 리브 사이의 공간에 형성된 다수의 벤트홀을 포함하며, 상기 리브는 상기 로터의 회전시에 팬(fan) 기능을 수행하고, 상기 벤트홀은 상기 로터의 회전시에 공기 유입구 기능을 수행함에 따라 상기 스테이터 지지체의 개방된 중심부를 통해 모터 내부에서 발생된 열을 외부로 방출하는 것을 특징으로 하는 방열 구조를 구비한 슬림형 모터.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 터브에는, 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 적어도 두 개의 베어링이 설치되는 것을 특징으로 하는 방열 구조를 구비한 슬림형 모터.
제 1 항에 있어서, 상기 회전축은, 일단이 상기 터브 내부에 위치한 드럼에 결합되고, 타단에 고정너트가 결합되며, 상기 고정너트는 상기 스테이터 지지체의 외측면을 초과하지 않도록 위치설정되는 것을 특징으로 하는 방열 구조를 구비한 슬림형 모터.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 다수의 리브 중 적어도 어느 하나는, 상기 스테이터 지지체의 개방된 중심부를 통하여 상기 스테이터 코어의 적층 높이에 해당하는 두께로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 방열 구조를 구비한 슬림형 모터.
제 1 항에 있어서, 상기 로터는, 내부 로터 및 외부 로터로 구성되는 더블 로터 구조로 이루어지며, 상기 내부 로터 및 외부 로터는, 상기 로터 지지체에 일단이 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 방열 구조를 구비한 슬림형 모터.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 로터 지지체에는, 상기 로터의 회전시에 와류 발생 효율을 높이기 위해 리브상에 돌기를 형성하는 것을 특징으로 하는 방열 구조를 구비한 슬림형 모터.
제 1 항에 있어서, 상기 슬림형 모터는, 상기 회전축이 수평방향으로 형성되는 드럼 세탁기 또는 상기 회전축이 수직방향으로 형성되는 전자동 세탁기에 장착되는 것을 특징으로 하는 방열 구조를 구비한 슬림형 모터.
제 1 항에 있어서, 상기 슬림형 모터는, 아우터-스테이터 구조 또는 아우터-로터 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 방열 구조를 구비한 슬림형 모터.
터브;
터브의 내측에 회전 가능하게 장착된 바스켓;
코일이 권선된 스테이터 코어가 모터 내부에서 발생된 열을 외부로 방출하기 위해 중심부가 개방된 환형 스테이터 지지체에 환형으로 배치되는 스테이터;
원형 로터 지지체에 장착된 백요크에 다수의 영구자석이 배치되어 상기 스테이터에 대해 에어갭이 형성되는 로터;
선단부가 상기 터브에 결합되고, 후단부가 상기 로터 지지체의 중심부에 결합되며, 상기 로터의 회전력에 의해 회전 구동되는 회전축; 및
상기 회전축을 회전 가능하게 지지하기 위해 상기 터브에 설치되는 적어도 한 쌍의 베어링;
을 포함하며,
상기 스테이터 지지체는, 각각의 상기 스테이터 지지체의 외주면으로부터 연장되어 터브에 볼트 결합하기 위한 볼트 취부홀이 구비된 다수의 볼팅부;를 포함하는 직결식 구동 장치를 구비한 세탁기.
제 12 항에 있어서, 상기 로터 지지체는, 회전 중심으로부터 방사형으로 배치된 다수의 리브 및 각각의 리브 사이의 공간에 형성된 다수의 벤트홀을 포함하며, 상기 리브는 상기 로터의 회전시에 와류를 발생하는 팬(fan) 기능을 수행하고, 상기 벤트홀은 상기 로터의 회전시에 와류가 순환되는 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 직결식 구동 장치를 구비한 세탁기.
제 12 항에 있어서, 상기 로터 지지체는, 회전 중심으로부터 방사형으로 배치된 다수의 리브 및 각각의 리브 사이의 공간에 다수의 벤트홀을 포함하며, 상기 리브는 상기 로터의 회전시에 팬(fan) 기능을 수행하고, 상기 벤트홀은 상기 로터의 회전시에 공기 유입구 기능을 수행함에 따라 상기 스테이터 지지체의 개방된 중심부를 통해 모터 내부에서 발생된 열을 외부로 방출하는 것을 특징으로 하는 직결식 구동 장치를 구비한 세탁기.
삭제
제 12 항에 있어서, 상기 회전축은, 일단이 상기 터브 내부에 위치한 드럼에 결합되고, 타단에 고정너트가 결합되며, 상기 고정너트는 상기 스테이터 지지체의 외측면을 초과하지 않도록 위치설정되는 것을 특징으로 하는 직결식 구동 장치를 구비한 세탁기.
제 12 항에 있어서, 상기 로터는 더블로터로 이루어지고, 상기 스테이터는 다수의 분할 코어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 직결식 구동 장치를 구비한 세탁기.
제 12 항에 있어서, 상기 로터는, 상기 스테이터와 상기 터브 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 직결식 구동 장치를 구비한 세탁기.
제 12 항에 있어서, 상기 스테이터는, 상기 로터와 상기 터브 사이에 배치되며, 상기 스테이터 지지체로부터 외측으로 연장 형성된 다수의 볼팅부와 터브사이에 고정 결합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 직결식 구동 장치를 구비한 세탁기.
제 16 항에 있어서, 상기 로터 지지체의 중심부는, 상기 로터의 무게중심에 위치되는 것을 특징으로 하는 직결식 구동 장치를 구비한 세탁기.
제 17 항에 있어서, 상기 스테이터 지지체는 더블 로터의 내부로터를 노출하도록 중심부가 개방된 것을 특징으로 하는 직결식 구동 장치를 구비한 세탁기.