KR101940511B1

KR101940511B1 - 모터와 이를 구비하는 세탁기

Info

Publication number: KR101940511B1
Application number: KR1020120100694A
Authority: KR
Inventors: 윤근영; 김영관
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2019-01-23
Also published as: EP2706648A3; EP2706648A2; KR20140034999A; US20140069151A1

Abstract

세탁기의 탈수 운전 시에 토크를 낮추어 고속으로 회전할 수 있도록 로터와 스테이터의 쇄교자속을 조절할 수 있는 모터와, 이를 구비한 세탁기를 개시한다. 모터는 복수의 마그네트와 복수의 로터 코어가 원주 방향으로 교대로 배열되고 복수의 마그네트는 동일 극성이 마주 보도록 원주 방향으로 착자되는 로터와, 코일이 권선되는 스테이터와, 누설자속을 조절함으로써 로터와 스테이터의 쇄교자속을 조절하는 자속 조절부재를 포함한다. 자속 조절부재는 링 형상의 가변 자성체와, 자성체를 가압하여 자성체의 형상을 변형시키는 가압부재를 포함한다.

Description

모터와 이를 구비하는 세탁기{MOTOR AND WASHING MACHINE HAVING THE SAME}

본 발명은 누설자속을 이용하여 쇄교자속을 가변시킬 수 있는 모터 및 이를 구비하는 세탁기에 관한 것이다.

일반적으로 세탁기는 세탁수가 저장되는 터브와 세탁물을 수용하도록 터브의 내측에 배치되는 드럼과 구동축을 통해 드럼을 회전시키는 모터를 구비하여, 세탁물이 수용된 드럼을 회전시킴으로써 세탁물을 세탁하거나 탈수시킬 수 있는 가전 기기이다.

세탁기의 세탁 운전은 터브에 세탁수가 수용된 상태에서 드럼을 고 토크 저속으로 회전시켜 세탁물에 묻은 때를 제거시키고, 반대로 탈수 운전은 터브에 세탁수가 저수되지 않은 상태에서 드럼을 저 토크 고속으로 회전시킴으로써 세탁물을 탈수시킨다.

따라서, 세탁기에 구비되는 모터는 세탁기의 세탁 및 탈수의 운전 영역에 따라 상반된 구동 특성을 가져야 한다.

한편, 자속집중형 모터는 로터의 마그네트를 동일 극성이 서로 마주보도록 배치하여 집중된 자속을 얻을 수 있는 모터로서, 그 구조적인 특성으로 고 토크를 발생시킬 수 있는 모터이다. 따라서, 세탁 운전 시에는 고 토크를 통해 세탁력이 증대되나, 반면에 탈수 운전 시에는 동일 출력 대비 큰 회전 속도를 얻기가 어려운 면이 존재한다.

따라서, 이러한 자속집중형 모터에서 자속을 가변시켜 토크를 조절할 수 있는 구조에 대해 연구가 진행되고 있다.

본 발명의 일 측면은 자속집중형 모터에 있어서, 세탁기의 세탁 운전과 탈수 운전에 따라 자속을 가변시켜 모터의 토크를 조절할 수 있는 자속집중형 모터의 구조를 개시한다.

본 발명의 사상에 따르면 모터는 코일이 권선되고 상기 코일에 전류가 인가되면 자속을 발생시키는 스테이터;와, 상기 스테이터와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하는 로터로서, 자속을 발생시키는 복수의 마그네트와 자로를 형성하는 복수의 로터 코어가 원주 방향으로 교대로 배열되고, 상기 복수의 마그네트는 동일한 극이 서로 마주 보도록 원주 방향으로 착자되는 로터; 및 상기 마그네트에서 발생되는 총 자속 중 상기 스테이터의 자속과 쇄교하지 않는 누설자속을 증감시킴으로써 상기 스테이터의 자속과 쇄교하는 쇄교자속을 증감시키는 자속 조절부재;를 포함한다.

여기서, 상기 자속 조절부재는 형상이 가변하는 자성체와, 상기 자성체를 가압하여 상기 자성체의 형상을 변형시키는 가압부재를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 자성체는 개방된 양단을 갖도록 끊어진 링 형상을 가질 수 있다.

여기서, 상기 자성체는 반경이 최소가 되어 상기 자성체가 상기 마그네트에서 가장 이격하게 되는 제 1 형상과 반경이 최대가 되어 상기 자성체가 상기 마그네트에 가장 근접하게 되는 제 2 형상 사이에서 형상이 변형될 수 있다.

여기서, 상기 자성체가 상기 제 1 형상일 때 상기 자성체가 상기 마그네트에서 가장 이격되어 상기 마그네트에서 발생되는 총 자속 중 상기 스테이터의 자속과 쇄교하지 않는 누설자속은 감소되고 상기 스테이터의 자속과 쇄교하는 쇄교자속은 증가하며, 상기 자성체가 상기 제 2 형상일 때 상기 자성체가 상기 마그네트에 가장 근접하여 상기 마그네트에서 발생되는 총 자속 중 상기 스테이터의 자속과 쇄교하지 않는 누설자속은 증가되고 상기 스테이터의 자속과 쇄교하는 쇄교자속은 감소할 수 있다.

한편, 상기 자성체는 탄성 재질을 가질 수 있다.

여기서, 상기 자성체는 상기 가압부재에 의한 가압되면 상기 제 1 형상에서 상기 제 2 형상으로 형상이 변형되고, 상기 가압부재에 의한 가압이 사라지면 탄성력에 의해 상기 제 2 형상에서 상기 제 1 형상으로 복원될 수 있다.

또한, 상기 자성체는 상기 스테이터에 고정되는 고정단부와, 위치가 가변되는 자유단부와, 상기 고정단부와 상기 자유단부를 연결하는 몸체부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가압부재에 의해 상기 자성체가 가압되면 상기 고정단부와 상기 가동단부 사이의 간격이 벌어져 상기 자성체의 형상이 변형될 수 있다.

또한, 상기 자성체는 상기 가압부재의 회전 범위를 제한하는 스토퍼부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 스토퍼부는 상기 가압부재와 간섭되도록 상기 몸체부에서 반경 방향 내측으로 돌출될 수 있다.

한편, 상기 가압부재는 상기 스테이터에 회전 가능하게 결합되는 힌지단부와, 상기 자성체를 가압하는 가압단부와, 상기 힌지단부와 상기 가압단부를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 힌지단부는 상기 로터의 축공에 결합되는 구동축이 관통되도록 중공을 가질 수 있다.

또한, 상기 가압부재는 180 도 범위에서 회전할 수 있다.

또한, 상기 로터는 상기 자속 조절부재가 수용되는 수용공간으로서, 상기 복수의 마그네트와 상기 복수의 로터 코어의 반경 방향 내측에 형성되는 수용공간을 포함할 수 있다.

다른 측면에서 본 발명의 사상에 따르면 모터는 코일이 권선되고 자속을 발생시키는 스테이터;와, 자속을 발생시키는 마그네트를 갖고, 상기 마그네트에서 발생되는 자속이 상기 스테이터의 자속과 쇄교하여 회전하는 로터;와, 상기 마그네트에서 발생하는 자속이 상기 스테이터의 자속과 쇄교하지 않도록 유도하는 링 형상의 자성체; 및 상기 자성체를 가압하여 형상을 변형시키도록 상기 자성체의 반경 방향 내측에 회전 가능하게 배치되는 가압부재;를 포함한다.

여기서, 상기 자성체는 상기 마그네트에서 가장 이격하게 되는 제 1 형상과 상기 마그네트에 가장 근접하게 되는 제 2 형상의 사이에서 형상이 변형되고, 상기 자성체는 형상이 변형되는 과정에서 링 형상을 유지하는 대신 반경이 커지거나 작아지고 중심점이 이동할 수 있다.

여기서, 상기 자성체가 상기 제 1 형상일 때 상기 자성체의 반경은 최소가 되고 상기 자성체의 중심점은 상기 가압부재의 회전 중심점과 일치하지 않고, 상기 자성체가 상기 제 2 형상일 때 상기 자성체의 반경은 최대가 되고 상기 자성체의 중심점은 상기 가압부재의 회전 중심점과 일치될 수 있다.

본 발명의 사상에 따르면 세탁기는 본체;와, 상기 본체의 내부에 배치되고 세탁수를 저장하는 터브;와, 상기 터브의 내부에 배치되고 구동축을 통해 회전 가능하게 지지되는 드럼; 및 상기 터브에 장착되어 상기 구동축을 회전시키는 모터;를 포함하고, 상기 모터는, 코일이 권선되고 상기 코일에 전류가 인가되면 자속을 발생시키는 스테이터와, 상기 스테이터와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하는 로터로서, 자속을 발생시키는 복수의 마그네트와 자로를 형성하는 복수의 로터 코어가 원주 방향으로 교대로 배열되고, 상기 복수의 마그네트는 동일한 극이 서로 마주 보도록 원주 방향으로 착자되는 로터와, 상기 마그네트에서 발생되는 총 자속 중 상기 스테이터의 자속과 쇄교하지 않는 누설자속을 증감시킴으로써 상기 스테이터의 자속과 쇄교하는 쇄교자속을 증감시키는 자속 조절부재를 포함한다.

여기서, 상기 자속 조절부재는 형상이 가변하는 자성체와, 상기 자성체를 가압하여 상기 자성체의 형상을 변형시키도록 상기 자성체의 내측에 회전 가능하게 배치되는 가압부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 자성체는 반경이 최소가 되어 상기 자성체가 상기 마그네트에서 가장 이격하게 되는 제 1 형상과 반경이 최대가 되어 상기 자성체가 상기 마그네트에 가장 근접하게 되는 제 2 형상 사이에서 형상이 변형될 수 있다.

또한, 상기 자성체는 상기 가압부재에 의한 가압되면 상기 제 1 형상에서 상기 제 2 형상으로 형상이 변형되고, 상기 가압부재에 의한 가압이 사라지면 탄성력에 의해 상기 제 2 형상에서 상기 제 1 형상으로 복원될 수 있다.

또한, 상기 자속 조절부재를 통해 상기 마그네트에서 발생되는 자속과 상기 스테이터의 자속의 쇄교량을 조절하여 상기 모터의 토크를 조절할 수 있다.

여기서, 세탁 운전에서는 상기 자속의 쇄교량을 증대시켜 상기 모터의 토크를 높이고, 탈수 운전에서는 상기 자속의 쇄교량을 감소시켜 상기 모터의 회전 속도를 높일 수 있다.

본 발명의 사상에 따르면 자속집중형 모터에서 누설자속을 이용하여 로터와 스테이터의 쇄교자속을 조절할 수 있다.

따라서, 세탁기의 세탁 운전 시에는 고 토크로 드럼을 회전시켜 세탁 효율을 증대시키고, 탈수 운전 시에는 고속으로 드럼을 회전시켜 탈수 효율을 높일 수 있다.

또한, 로터와 스테이터의 쇄교자속을 조절하는 자속 조절부재는 단순한 기구 구조를 가지므로 조립성 및 양산성을 갖는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터가 구비된 세탁기의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모터와 터브 및 자속 조절부재의 결합 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터의 스테이터를 분해하여 도시한 도면으로서 코일은 생략하여 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모터의 로터의 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모터의 로터의 다른 각도에서 본 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자속 조절부재의 동작을 설명하기 위한 도면으로 자성체가 제 1 형상인 상태를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자속 조절부재의 동작을 설명하기 위한 도면으로 자성체가 제 2 형상인 상태를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 모터의 세탁기 운전 영역에 따른 회전 속도와 토크의 관계를 도시한 도면.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터가 구비된 세탁기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 모터(40)가 구비된 세탁기(1)의 구조를 설명한다. 다만, 따로 설명하지는 않으나 본 발명의 실시예에 따른 모터 또는 본 발명의 사상을 포함하는 모터는 세탁기 뿐만 아니라 전기자동차나 소형 발전기 등 다양한 기계 장치에 적용될 수 있음은 물론이다.

세탁기(1)는 외관을 형성하는 캐비닛(10)과, 캐비닛(10)의 내부에 배치되어 세탁수를 저장하는 터브(20)와, 터브(20) 내부에 회전 가능하게 배치되고 의류 등의 세탁물이 투입되는 드럼(30)과, 드럼(30)을 구동하는 모터(40)를 구비한다.

캐비닛(10)의 전면부에는 드럼(30)의 내부로 세탁물을 투입할 수 있도록 투입구(11)가 형성된다. 투입구(11)는 캐비닛(10)의 전면부에 설치된 도어(12)에 의해 개폐된다.

터브(20)의 상부에는 터브(20)로 세탁수를 공급하기 위한 급수관(50)이 설치된다. 급수관(50)의 일측은 외부 급수원(미도시)과 연결되고, 급수관(50)의 타측은 세제 공급장치(60)와 연결된다. 세제 공급장치(60)는 연결관(55)을 통해 터브(20)와 연결될 수 있다. 급수관(50)을 통해 공급되는 물은 세제 공급장치(60)를 경유하여 세제와 함께 터브(20)의 내부로 공급될 수 있다.

터브(20)의 하부에는 터브(20) 내부의 물을 캐비닛(10)의 외부로 배출하기 위한 배수펌프(70)와 배수관(75)이 설치된다.

드럼(30)의 둘레에는 세탁수의 유통을 위한 다수의 통공(31)이 형성되고, 드럼(30)의 내주면에는 드럼(30)이 회전할 때 세탁물의 상승 및 낙하가 이루어질 수 있도록 복수의 리프터(32)가 설치된다.

드럼(30)과 모터(40)는 구동축(80)을 통해 연결될 수 있다. 구동축(80)은 모터(40)의 회전력을 드럼(30)에 전달한다. 구동축(80)의 일단은 드럼(30)에 연결되고, 구동축(80)의 타단은 터브(20)의 후벽(21)을 관통하여 외측으로 연장된다.

터브(20)의 후벽(21)에는 구동축(80)을 회전 가능하게 지지하도록 베어링 하우징(82)이 설치된다. 베어링 하우징(82)은 알루미늄 합금으로 마련될 수 있으며, 터브(20)를 사출 성형할 때 터브(20)의 후벽(21)에 인서트될 수 있다. 베어링 하우징(82)과 구동축(80) 사이에는 구동축(80)이 원활하게 회전할 수 있도록 베어링들(84)이 설치된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터(40)는 토크가 높은 자속집중형 마그네트 모터로서, 세탁 운전 시에 세탁물과 세탁수가 투입된 드럼(30)을 충분한 힘으로 회전시켜 세탁력을 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 모터(40)는 탈수 운전 시에는 토크를 감소시켜 동일 출력 대비 빠른 회전 속도를 얻을 수 있는 개선된 구조를 갖는다. 따라서, 일반적인 자속집중형 모터가 세탁 운전 영역 및 탈수 운전 영역의 상반된 구동 특성을 모두 만족시키기 어려운 한계를 갖는 데 비해, 본 발명의 실시예에 따른 모터(40)는 세탁기의 세탁 운전 영역 및 탈수 운전 영역의 상반된 구동 특성을 모두 만족시킬 수 있다.

이러한 특징은 본 발명의 실시예에 따른 모터(40)에 포함된 자속 조절부재(400,도 2 참조)의 기능에 의해 구현되는 것인 바, 자속 조절부재(400)는 기구적으로 비교적 단순한 구성을 갖고 있는 바 조립성 및 양산성 또한 크다고 할 것이다.

자속 조절부재(400)를 포함한 본 발명의 실시예에 따른 모터(40)의 구성을 이하에서 상술한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모터와 터브 및 자속 조절부재의 결합 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터의 스테이터를 분해하여 도시한 도면으로서 코일은 생략하여 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모터의 로터의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모터의 로터의 다른 각도에서 본 사시도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터(40)는 터브(20)의 후벽(21)에 장착되는 스테이터(100)와, 스테이터(100)의 주위에 배치되어 스테이터(100)와 전자기적으로 상호 작용하며 회전하는 로터(200)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 모터(40)는 로터(200)가 스테이터(100)의 내측에 배치되는 이너(inner) 로터 타입이지만, 본 발명의 사상은 이에 한정되는 것은 아니고 로터가 스테이터의 외측에 배치되는 아우터(outer) 로터 타입에도 적용 가능하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 스테이터(100)는 원형의 스테이터 바디(101)와, 스테이터 바디(101)의 내측으로 돌출되는 복수의 스테이터 티스(102)와, 복수의 스테이터 티스(102)에 권선되는 코일(140)과, 스테이터(100)를 터브(20)의 후벽(21)에 고정시키기 위한 복수의 체결홀(103)을 포함할 수 있다.

스테이터 바디(101)는 복수의 스테이터 티스(102)를 지지한다. 복수의 스테이터 티스(102)는 스테이터 바디(101)의 내주면에서 스테이터 바디(101)의 중심을 향하는 방향으로 돌출되고, 스테이터 바디(101)의 원주방향으로 일정 간격을 두고 배열된다.

복수의 스테이터 티스(102)에 권선된 코일(140)에 전류가 인가되고 코일(140)의 극성이 순차적으로 변화하면 회전 자속이 발생하고, 이 회전 자속과 로터(200)의 마그네트(300,도 6)에 의해 형성되는 자속이 상호 작용할 수 있다. 따라서, 극성에 따른 반발력 또는 인력에 의해 로터(200)가 회전할 수 있다.

터브(20)의 후벽(21)에는 복수의 체결홀(22)이 형성되고, 스테이터(100)의 체결홀(103)과 터브(20)의 체결홀(22)에 체결 부재(S)가 체결됨으로써 스테이터(100)가 터브(20)에 고정될 수 있다.

한편, 도 3을 참조하여 스테이터(100)의 구성을 분리하여 살피면, 스테이터(100)는 자속의 경로(자로,Magnetic Path)를 형성하는 금속 재질의 스테이터 코어(130)와, 스테이터 코어(130)와 코일(140)을 절연시키도록 스테이터 코어(130)를 덮는 인슐레이터(110,120)가 결합되어 형성될 수 있다. 인슐레이터(110,120)는 스테이터 코어(130)의 일 측을 덮는 제 1 인슐레이터(110)와, 스테이터 코어(130)의 타 측을 덮는 제 2 인슐레이터(120)를 포함할 수 있다.

스테이터 코어(130)는 대략 고리 형태를 갖는 코어 바디(131)와, 코어 바디(131)의 내주면에서 코어 바디(131)의 중심을 향하는 방향으로 돌출된 복수의 코어 티스(132)를 갖는다. 이러한 스테이터 코어(130)는 프레스 가공된 철판이 적층되어 형성될 수 있다.

제 1 인슐레이터(110)와 제 2 인슐레이터(120)는 각각 스테이터 코어(130)를 덮도록 마련되고, 대략 고리 형태를 갖는 인슐레이터 바디(111,121)와, 인슐레이터 바디(111,121)의 내주면에서 인슐레이터 바디(111,121)의 중심을 향하는 방향으로 돌출된 복수의 인슐레이터 티스(112,122)를 갖는다. 인슐레이터 티스(112,122)는 코어 티스(132)와 결합되어 코일(140)이 권선되는 스테이터 티스(102)를 형성한다.

제 1 인슐레이터(110)와 제 2 인슐레이터(120)는 각각 터브(20)와의 결합을 위한 체결홀(113,123)을 갖고, 제 1 인슐레이터(110)의 체결홀(113)과 제 2 인슐레이터(120)의 체결홀(123)이 결합되어 스테이터(110)의 체결홀(103)을 형성한다.

한편, 제 1 인슐레이터(110)에는 스테이터 티스(102)에 권선되는 코일(140)에 전류가 흐를 수 있도록 전원을 공급하는 커넥터(114)가 삽입되는 커넥터 하우징(115)이 형성될 수 있고, 커넥터 하우징(115)에는 코일(140)과 커넥터(114)를 전기적으로 연결하는 금속 재질의 접속터미널들(116)이 삽입될 수 있다.

이러한 제 1 인슐레이터(110) 및 제 2 인슐레이터(120)는 스테이터 코어(130)와 코일(140)을 절연시키도록 전기적인 절연성을 가지는 재질로 형성될 수 있다.

한편, 도 2와, 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 로터(200)는 자로를 형성하는 복수의 금속 재질의 로터 코어(220)와, 각각의 로터 코어(220) 사이에 배치되어 자속을 생성하는 복수의 마그네트(300)와, 복수의 로터 코어(220) 및 복수의 마그네트(300)을 지지하는 몰딩부(230)를 포함하여 구성된다.

로터(200)는 복수의 로터 코어(220)와 복수의 마그네트(300)을 조립하여 인서트 한 후에 몰딩부(230)를 사출하여 형성할 수 있다. 도 2 및 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 몰딩부(230)에 의해 로터 코어(220)는 로터(200)의 둘레면에 일정 부분 노출되고 마그네트(300)는 외부에 노출되지 않게 된다.

로터 코어(220)는 자로를 형성함과 동시에 마그네트(300)를 지지할 수 있다. 복수의 로터 코어(220)는 로터(200)의 원주 방향을 따라 배열되고, 각각의 로터 코어(220) 사이에 마그네트(300)이 배열된다. 따라서, 로터 코어(220)와 마그네트(300)는 원주 방향을 따라 교대로 배열된다. 이러한 로터 코어(220)는 규소 강판을 프레스 가공하여 형성되는 판재를 적층하여 형성될 수 있다.

마그네트(300)는 반영구적으로 높은 에너지 밀도의 자기적 성질을 유지할 수 있는 페라이트나, 네오디움(Neodymium)이나 사마륨(samarium)과 같은 희토류를 포함할 수 있다. 각각의 마그네트(300)는 원주 방향을 따라 착자된다. 또한, 서로 이웃한 두 개의 마그네트(300)는 동일한 극성이 서로 마주하도록 착자된다.

이러한 구조에 의하여 마그네트(300)에서 발생되는 자속이 집중될 수 있고, 모터의 토크는 스테이터(100)와 로터(200)의 쇄교자속에 비례하므로 집중된 자속에 의해 모터(40)는 고 토크를 발생시킬 수 있다.

몰딩부(230)는 구동축(80)이 결합되는 축공(231)과, 로터(200)가 회전하는 과정에서 발생되는 열을 방출하기 위한 열방출구(232)를 포함할 수 있다. 이러한 몰딩부(230)는 도 4 및 도 5에 비교하여 도시된 바와 같이, 로터(200)의 터브(20)를 향하는 일 측은 개방되도록 형성되고 그 반대 측은 폐쇄되도록 형성될 수 있다.

한편, 원주 방향으로 교대로 배열된 복수의 로터 코어(200)와 복수의 마그네트(300)의 반경 방향 내측에는 자속 조절부재(400)가 수용될 수 있는 수용공간(240,도 5)이 형성된다. 따라서, 수용공간(240)의 터브(20)를 향하는 일면은 개방되고, 그 반대측 일면은 몰딩부(230)에 의해 커버될 수 있다.

자속 조절부재(400)는 누설자속을 이용하여 로터(200)의 자속과 스테이터(100)의 쇄교자속을 조절할 수 있다. 여기서, 쇄교자속이란 로터(200)의 자속 중에 스테이터(100)의 자속과 쇄교되어 실효적으로 로터(200)의 회전을 발생시키는 자속을 의미하고, 누설자속이란 로터(200)의 자속 중에 스테이터(100)의 자속과 쇄교되지 않는 자속을 의미한다.

마그네트(300)에서 발생하는 총 자속은 일정하므로 누설자속이 변화되면 그만큼 쇄교자속이 변화될 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 자속 조절부재(400)는 누설자속을 조절함으로써 쇄교자속을 조절할 수 있는 것이다.

자속 조절부재(400)는 터브(20)의 후벽(21)에 장착되어 로터(200)의 수용공간(240)에 수용될 수 있다. 자속 조절부재(400)는 형상이 가변하는 자성체(500)와, 자성체(500)의 형상을 변화시키는 가압부재(600)를 포함하여 구성될 수 있다.

자성체(500)는 고정홀(511)을 갖고, 자성체(500)의 고정홀(511)과 터브(20)의 후벽(21)에 형성된 고정홀(23)에 고정부재(F)가 체결되어 자성체(500)가 터브(20)의 후벽(21)에 장착될 수 있다. 가압부재(500)는 터브(20)의 후벽(21)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

도 6 내지 도 7을 참조하여 자속 조절부재(400)의 구성을 상술한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자속 조절부재의 동작을 설명하기 위한 도면으로 자성체가 제 1 형상인 상태를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자속 조절부재의 동작을 설명하기 위한 도면으로 자성체가 제 2 형상인 상태를 도시한 도면이다.

자성체(500)는 마그네트(300)에서 발생하는 자속이 누설되도록 유도하는 것으로서 로터(200)의 내측에 배치된다. 마그네트(300)에서 발생하는 자속은 자성체(500)에 쇄교됨으로써 스테이터(100)의 자속과 쇄교되지 않고 누설될 수 있다. 자성체(500)가 마그네트(300)에 근접할수록 누설자속은 증가하고 쇄교자속은 감소하며, 자성체(500)가 마그네트(300)에서 멀리 떨어질수록 누설자속은 감소하고 쇄교자속은 증가할 수 있다.

자성체(500)는 양 단부(510,520)가 연결되지 않고 개방되는 끊어진 링 형상을 갖는다. 자성체(500)의 양 단부(510,520)는 터브(20)에 고정되는 고정단부(510)와, 위치가 자유롭게 변경될 수 있는 자유단부(520)를 포함한다. 고정단부(510)에는 고정부재(F)를 체결하여 고정단부(510)를 터브(20)에 고정시키는 고정홀(511)이 마련될 수 있다. 고정단부(510)와 자유단부(520)는 링 형상의 몸체부(530)에 의해 연결된다.

자성체(500)는 가압부재(600)의 회전 범위를 제한하기 위한 스토퍼부(540)를 포함할 수 있다. 스토퍼부(540)는 몸체부(530)에서 반경 방향 내측으로 돌출될 수 있다.

자성체(500)는 형상이 변화할 수 있고 탄성력을 갖는 재질로 형성된다. 자성체(500)는 대체로 링 형상을 그대로 유지하면서 형상이 변형될 수 있다. 자성체(500)는 가압부재(600)의 가압에 의해 반경이 커지는 방향으로 변화할 수 있으며, 가압부재(600)의 가압이 사라지면 탄성력에 의해 원래의 상태로 복원될 수 있다.

가압부재(600)는 자성체(500)를 가압하여 자성체(500)의 형상을 변화시키기 위한 것으로, 자성체(500)의 반경 방향 내측에 회전 가능하게 배치된다. 가압부재(600)는 그 회전 중심(O)이 로터(200)의 회전 중심(O)과 일치하도록 자성체(500)의 반경 방향 내측에 배치된다.

가압부재(600)는 터브(20)의 후벽(21)에 회전 가능하게 결합되는 힌지단부(610)와, 자성체(500)의 내주면에 접촉하여 자성체(500)를 가압하는 가압단부(620)와, 힌지단부(610)와 가압단부(620)를 연결하는 연결부(630)를 포함한다.

힌지단부(610)에는 드럼(30)과 로터(200)를 연결하는 구동축(80)이 관통될 수 있도록 중공(611)이 형성된다. 구동축(80)과 중공(611)은 상호 다소 이격되거나 또는 베어링(미도시) 등으로 연결되어 구동축(80)의 회전과 가압부재(600)의 회전은 상호 간섭하지 않을 수 있다.

가압단부(620)에는 자성체(500)의 스토퍼부(540)에 간섭되는 걸림면(621)이 형성될 수 있다.

이러한 가압부재(600)의 재질은 한정이 없으며, 자성체(500)를 가압할 수 있도록 충분한 강성을 가지면 충분하고 사출물 및 금속 등으로 다양하게 형성될 수 있다.

모터(40)는 가압부재(600)를 회전시키기 위한 구동부(미도시)와 구동부를 제어하기 위한 제어부(미도시)를 구비할 수 있다. 구동부는 모터와, 기어와, 베어링 등을 포함할 수 있고, 공지된 기술을 통해 다양한 형태로 형성될 수 있다. 제어부는 세탁 운전을 개시할 때 자성체(500)를 제 1 형상으로 변형시키도록 가압부재(600)를 회전시키고 탈수 운전을 개시할 때 자성체(500)를 제 2 형상으로 변형시키도록 가압부재(600)를 회전시킬 수 있다.

가압부재(600)가 힌지단부(610)를 중심으로 회전하면 자성체(500)를 가압하여 자성체(500)의 형상을 변화시킬 수 있다. 자성체(500)는 자성체(500)가 마그네트(300)에 가장 멀게 위치되어 누설자속은 가장 작고 쇄교자속은 가장 크게 되는 제 1 형상과, 자성체(500)가 마그네트(300)에 가장 근접하게 위치되어 누설자속은 가장 크게 되고 쇄교자속은 가장 작게 되는 제 2 형상 사이에서 형상이 변경될 수 있다.

도 6 및 도 7을 비교하여 가압부재(600)의 회전에 따른 자성체(500)의 형상 변화에 대해 설명한다. 도 6 및 도 7에서 제 1 형상의 자성체를 도면 부호 501로 표시하였고, 제 2 형상의 자성체를 도면 부호 502로 표시하였다.

도 6에서 보듯이, 외력이 존재하지 않는 상태에서 자성체(501)는 제 1 형상을 갖는다. 이때, 자성체(501)의 반경(R1)은 최소가 되고, 자성체(501)의 중심점(C1)은 가압부재(600) 및 로터(200)의 중심점(O)에서 편심된다.

또한, 자성체(501)와 마그네트(300) 간의 거리(D1)는 가장 긴 상태이다. 따라서, 누설자속은 최소이고 쇄교자속은 최대가 된다. 여기서, 자성체(501)와 마그네트(300) 간의 거리(D1)는 비교의 편의상 자성체(501)와 마그네트(300) 간의 거리 중 가장 긴 거리를 기준으로 한 것이다.

자성체(501)가 제 1 형상인 상태에서 가압부재(600)가 회전을 개시하면 가압부재(600)가 자성체(501)의 내주면을 가압하여 자성체(501)의 형상이 변형된다. 가압부재(600)는 힌지단부(610)를 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전 가능할 수 있다.

가압부재(600)는 대략 180°의 각도 범위에서 회전할 수 있으며, 가압부재(600)가 회전함에 따라 자성체(501)의 반경(R1)은 점차 커지게 되고, 고정단부(510)와 자유단부(520) 사이의 간격(G1) 또한 점차 커지게 된다. 또한, 자성체(501)의 중심점(C1)은 가압부재(600) 및 로터(200)의 중심점(O)에 가깝도록 이동하고, 자성체(501)와 마그네트(300) 간의 거리(D1)는 가까워지게 된다.

결국, 가압부재(600)가 대략 180 도의 각도로 완전히 회전하게 되면, 자성체(502)는 도 7에 도시된 바와 같이 제 2 형상으로 형상이 변형된다.

자성체(502)가 제 2 형상일 때 자성체(502)의 반경(R2)은 가장 큰 상태가 되고, 자성체(502)의 중심점(C2)은 가압부재(600) 및 로터(200)의 중심점(O)과 일치하게 된다. 또한, 고정단부(510)과 가동단부(520)의 간격(G2)은 최대가 되고, 자성체(502)와 마그네트(300) 간의 거리(D2)는 가장 짧은 상태가 된다. 따라서, 누설자속은 최대가 되고 쇄교자속은 최소가 된다.

한편, 자성체(502)가 제 2 형상일 때 자성체(502)에 내재되는 탄성력은 최대가 된다. 따라서, 가압부재(600)가 원래의 위치로 다시 회전하게 되면서 자성체(502)에 작용하는 가압부재(600)의 가압이 점차 사라지면, 자성체(502)는 탄성력에 의해 제 1 형상으로 복원되게 된다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 자속 조절부재는 탄성 재질로 형성되는 자성체(500)와, 자성체(500)를 가압하여 자성체(500)의 형상을 변형시키는 가압부재(600)를 포함하는 비교적 간단한 구성으로 마련된다. 따라서, 조립성 및 양산성이 뛰어나고 단순한 동작으로써 쇄교자속을 용이하게 조절할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 모터의 세탁기 운전 영역에 따른 회전 속도와 토크의 관계를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 모터의 세탁기의 운전 영역에 따른 회전 속도와 토크의 관계를 설명한다. 도 8의 그래프에서 x 축은 모터의 회전 속도(분당 회전수,N)를 나타내고 y 축은 모터의 토크(T)를 나타낸다.

세탁기의 세탁 운전 시에 모터는 일정한 토크로 회전한다. 모터의 출력은 토크와 회전 속도의 곱에 비례하므로 토크가 일정하게 유지되면서 회전 속도가 증가하면 모터의 출력도 증가하고 토크가 T₀이고 회전 속도가 N₀일 때 모터의 출력은 최대가 된다. 즉, 모터의 출력은 한계가 있으므로 T₀의 토크를 가지고 얻을 수 있는 최대의 회전 속도는 N₀라고 할 수 있다.

세탁기의 탈수 운전 시에는 빠른 회전 속도가 요구되는 바, 탈수 운전의 개시 시에 자속 조절부재를 통해 쇄교자속을 감소시킨다.

전술하였듯이, 자속 조절부재는 자성체 및 가압부재로 구성되고, 가압부재를 회전시켜 자성체를 마그네트에 근접시킴으로써 쇄교자속을 감소시킬 수 있다.

모터의 토크는 쇄교자속에 비례하므로 쇄교자속의 감소에 따라 모터의 토크가 감소될 수 있다. 따라서, 일정한 출력 대비 토크가 낮아지므로 회전 속도를 높이는 것이 가능해질 수 있고, 탈수 운전의 효율을 높일 수 있다.

특정 실시예에 의하여 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니다. 특허청구범위에 명시된 본 발명의 기술적 사상으로서의 요지를 일탈하지 아니하는 범위 안에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 또는 변형 가능한 다양한 실시예도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

1 : 세탁기 10 : 캐비닛
11 : 투입구 12 : 도어
20 : 터브 21 : 터브 후벽
22 : 체결홀 23 : 고정홀
30 : 드럼 40 : 모터 50 : 급수관 55 : 연결관 60 : 세제 공급 장치 70 : 배수펌프 75 : 배수관 80 : 구동축
82 : 베어링 하우징 84 : 베어링
100 : 스테이터 101 : 스테이터 바디
102 : 스테이터 티스 103 : 체결홀
110 : 제 1 인슐레이터 111 : 제 1 인슐레이터 바디
112 : 제 1 인슐레이터 티스 113 : 제 1 체결홀
114 : 커넥터 115 : 커넥터 하우징
116 : 접속 터미널 120 : 제 2 인슐레이터
121 : 제 2 인슐레이터 바디 122 : 제 2 인슐레이터 티스
123 : 제 2 체결홀 130 : 스테이터 코어
131 : 코어 바디 132 : 코어 티스
140 : 코일 200 : 로터
220 : 로터 코어 230 : 몰딩부
231 : 축공 232 : 열방출구
240 : 수용공간 300 : 마그네트
400 : 자속 조절부재 500,501,502 : 자성체
510 : 고정단부 511 : 고정홀
520 : 자유단부 530 : 몸체부
540 : 스토퍼부 600 : 가압부재
610 : 힌지단부 611 : 중공
620 : 가압단부 621 : 걸림면
630 : 연결부 C1,C2 : 자성체 중심점
D1,D2 : 자성체와 마그네트와의 거리 G1,G2 : 고정단부와 자유단부의 간격
O : 로터 코어 및 가압부재의 중심점 R1,R2 : 자성체 반경
F : 고정부재 S : 체결부재

Claims

코일이 권선되고 상기 코일에 전류가 인가되면 자속을 발생시키는 스테이터;
상기 스테이터와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하는 로터로서, 자속을 발생시키는 복수의 마그네트와 자로를 형성하는 복수의 로터 코어가 원주 방향으로 교대로 배열되고, 상기 복수의 마그네트는 동일한 극이 서로 마주 보도록 원주 방향으로 착자되는 로터; 및
상기 마그네트에서 발생되는 총 자속 중 상기 스테이터의 자속과 쇄교하지 않는 누설자속을 증감시킴으로써 상기 스테이터의 자속과 쇄교하는 쇄교자속을 증감시키는 자속 조절부재; 를 포함하고,
상기 자속 조절부재는 형상이 가변하는 자성체와, 상기 자성체를 가압하여 상기 자성체의 형상을 변형시키는 가압부재를 포함하고,
상기 자성체는 개방된 양단을 갖도록 끊어진 링 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 모터.
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제 1 항에 있어서,
상기 자성체는 반경이 최소가 되어 상기 자성체가 상기 마그네트에서 가장 이격하게 되는 제 1 형상과 반경이 최대가 되어 상기 자성체가 상기 마그네트에 가장 근접하게 되는 제 2 형상 사이에서 형상이 변형되는 것을 특징으로 하는 모터.
제 4 항에 있어서,
상기 자성체가 상기 제 1 형상일 때 상기 자성체가 상기 마그네트에서 가장 이격되어 상기 마그네트에서 발생되는 총 자속 중 상기 스테이터의 자속과 쇄교하지 않는 누설자속은 감소되고 상기 스테이터의 자속과 쇄교하는 쇄교자속은 증가하며,
상기 자성체가 상기 제 2 형상일 때 상기 자성체가 상기 마그네트에 가장 근접하여 상기 마그네트에서 발생되는 총 자속 중 상기 스테이터의 자속과 쇄교하지 않는 누설자속은 증가되고 상기 스테이터의 자속과 쇄교하는 쇄교자속은 감소하는 것을 특징으로 하는 모터.
제 4 항에 있어서,
상기 자성체는 탄성 재질을 갖는 것을 특징으로 하는 모터.
제 6 항에 있어서,
상기 자성체는 상기 가압부재에 의한 가압되면 상기 제 1 형상에서 상기 제 2 형상으로 형상이 변형되고, 상기 가압부재에 의한 가압이 사라지면 탄성력에 의해 상기 제 2 형상에서 상기 제 1 형상으로 복원되는 것을 특징으로 하는 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 자성체는 상기 스테이터에 고정되는 고정단부와, 위치가 가변되는 자유단부와, 상기 고정단부와 상기 자유단부를 연결하는 몸체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
제 8 항에 있어서,
상기 가압부재에 의해 상기 자성체가 가압되면 상기 고정단부와 상기 자유단부 사이의 간격이 벌어져 상기 자성체의 형상이 변형되는 것을 특징으로 하는 모터.
제 8 항에 있어서,
상기 자성체는 상기 가압부재의 회전 범위를 제한하는 스토퍼부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
제 10 항에 있어서,
상기 스토퍼부는 상기 가압부재와 간섭되도록 상기 몸체부에서 반경 방향 내측으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 가압부재는 상기 스테이터에 회전 가능하게 결합되는 힌지단부와, 상기 자성체를 가압하는 가압단부와, 상기 힌지단부와 상기 가압단부를 연결하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
제 12 항에 있어서,
상기 힌지단부는 상기 로터의 축공에 결합되는 구동축이 관통되도록 중공을 갖는 것을 특징으로 하는 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 가압부재는 180 도 범위에서 회전하는 것을 특징으로 하는 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 로터는 상기 자속 조절부재가 수용되는 수용공간으로서, 상기 복수의 마그네트와 상기 복수의 로터 코어의 반경 방향 내측에 형성되는 수용공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
코일이 권선되고 자속을 발생시키는 스테이터;
자속을 발생시키는 마그네트를 갖고, 상기 마그네트에서 발생되는 자속이 상기 스테이터의 자속과 쇄교하여 회전하는 로터;
상기 마그네트에서 발생하는 자속이 상기 스테이터의 자속과 쇄교하지 않도록 유도하는 링 형상의 자성체; 및
상기 자성체를 가압하여 형상을 변형시키도록 상기 자성체의 반경 방향 내측에 회전 가능하게 배치되는 가압부재; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
제 16 항에 있어서,
상기 자성체는 상기 마그네트에서 가장 이격하게 되는 제 1 형상과 상기 마그네트에 가장 근접하게 되는 제 2 형상의 사이에서 형상이 변형되고,
상기 자성체는 형상이 변형되는 과정에서 링 형상을 유지하는 대신 반경이 커지거나 작아지고 중심점이 이동하는 것을 특징으로 하는 모터.
제 17 항에 있어서,
상기 자성체가 상기 제 1 형상일 때 상기 자성체의 반경은 최소가 되고 상기 자성체의 중심점은 상기 가압부재의 회전 중심점과 일치하지 않고,
상기 자성체가 상기 제 2 형상일 때 상기 자성체의 반경은 최대가 되고 상기 자성체의 중심점은 상기 가압부재의 회전 중심점과 일치되는 것을 특징으로 하는 모터.
본체;
상기 본체의 내부에 배치되고 세탁수를 저장하는 터브;
상기 터브의 내부에 배치되고 구동축을 통해 회전 가능하게 지지되는 드럼; 및
상기 터브에 장착되어 상기 구동축을 회전시키는 모터; 를 포함하고,
상기 모터는,
코일이 권선되고 상기 코일에 전류가 인가되면 자속을 발생시키는 스테이터와,
상기 스테이터와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하는 로터로서, 자속을 발생시키는 복수의 마그네트와 자로를 형성하는 복수의 로터 코어가 원주 방향으로 교대로 배열되고, 상기 복수의 마그네트는 동일한 극이 서로 마주 보도록 원주 방향으로 착자되는 로터와,
상기 마그네트에서 발생되는 총 자속 중 상기 스테이터의 자속과 쇄교하지 않는 누설자속을 증감시킴으로써 상기 스테이터의 자속과 쇄교하는 쇄교자속을 증감시키는 자속 조절부재를 포함하고,
상기 자속 조절부재는 형상이 가변하는 자성체와, 상기 자성체를 가압하여 상기 자성체의 형상을 변형시키는 가압부재를 포함하고,
상기 자성체는 개방된 양단을 갖도록 끊어진 링 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 세탁기.
삭제
제 19 항에 있어서,
상기 자성체는 반경이 최소가 되어 상기 자성체가 상기 마그네트에서 가장 이격하게 되는 제 1 형상과 반경이 최대가 되어 상기 자성체가 상기 마그네트에 가장 근접하게 되는 제 2 형상 사이에서 형상이 변형되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
제 21 항에 있어서,
상기 자성체가 상기 제 1 형상일 때 상기 자성체가 상기 마그네트에서 가장 이격되어 상기 마그네트에서 발생되는 총 자속 중 상기 스테이터의 자속과 쇄교하지 않는 누설자속은 감소되고 상기 스테이터의 자속과 쇄교하는 쇄교자속은 증가하며,
상기 자성체가 상기 제 2 형상일 때 상기 자성체가 상기 마그네트에 가장 근접하여 상기 마그네트에서 발생되는 총 자속 중 상기 스테이터의 자속과 쇄교하지 않는 누설자속은 증가되고 상기 스테이터의 자속과 쇄교하는 쇄교자속은 감소하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
제 21 항에 있어서,
상기 자성체는 상기 가압부재에 의한 가압되면 상기 제 1 형상에서 상기 제 2 형상으로 형상이 변형되고, 상기 가압부재에 의한 가압이 사라지면 탄성력에 의해 상기 제 2 형상에서 상기 제 1 형상으로 복원되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
제 19 항에 있어서,
상기 자속 조절부재를 통해 상기 마그네트에서 발생되는 자속과 상기 스테이터의 자속의 쇄교량을 조절하여 상기 모터의 토크를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 세탁기.
제 24 항에 있어서,
세탁 운전에서는 상기 자속의 쇄교량을 증대시켜 상기 모터의 토크를 높이고, 탈수 운전에서는 상기 자속의 쇄교량을 감소시켜 상기 모터의 회전 속도를 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 세탁기.