KR101940514B1

KR101940514B1 - 모터 및 이를 구비한 세탁기

Info

Publication number: KR101940514B1
Application number: KR1020120100693A
Authority: KR
Inventors: 이성구; 윤근영; 정수권; 정재웅
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2019-01-23
Also published as: KR20140036362A

Abstract

복수의 로터 코어와 복수의 영구자석 블록이 원주 방향으로 교대로 배열되고, 영구자석 블록은 자속이 집중되도록 원주 방향으로 착자되는 자속집중형 모터에서, 영구자석 블록의 일부 영역에서 발생하는 감자를 효과적으로 억제하면서도 출력 밀도의 저하를 최소화할 수 있고 추가적인 비용의 발생 없이 구현할 수 있는 감자 내력 개선 구조에 관한 것으로, 영구자석 블록은 동일한 종류 및 동일한 급의 복수의 영구자석으로서 그 조성비가 상이하여 감자 내력을 나타내는 고유 보자력 및 자속 생성 능력을 나타내는 잔류자속밀도가 상이한 복수의 영구자석을 포함한다.

Description

모터 및 이를 구비한 세탁기{MOTOR AND WASHING MACHINE HAVING THE SAME}

본 발명은 감자 내력이 개선된 자속집중형 모터 및 이를 구비한 세탁기에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 고정된 스테이터와 상기 스테이터와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하는 로터를 구비하여 전기에너지를 역학적에너지로 전환시키는 장치이다.

자속집중형 모터는 로터 코어와 영구자석이 원주 방향을 따라 교대로 배열되고 영구자석은 자속이 집중되도록 원주 방향으로 착자되는 모터로서, 구조적으로 자속 집중도가 높기 때문에 고 토크와 고 출력을 발생시킬 수 있으며, 동일 출력에 대해 모터를 소형화할 수 있다는 장점을 갖는다. 자속집중형 모터는 고 토크와 고 출력 특성이 요구되는 세탁기의 구동모터와 전기자동차의 구동모터 및 소형발전기 구동모터에 두루 적용될 수 있다.

다만, 자속집중형 모터의 영구자석 역시 착자된 성질을 잃어 버리는 감자 현상에서 자유로울 수 없으며, 이러한 감자 현상을 방지하는 것은 모터 설계 시에 주요한 고려 사항이다.

한편, 영구자석은 희토류 자석과, 페라이트 자석과, 알니코 자석 등 그 종류에 따라 각종 성능 특성 값이 다르므로, 감자내력을 나타내는 고유 보자력(iHc,Intrinsic coercive force) 값 역시 그 종류별로 다르다. 따라서, 감자 문제를 해결하기 위해 희토류 자석 등과 같이 고유 보자력 값이 큰 영구자석 종류를 사용하는 방안이 있으나, 이와 같이 고유 보자력이 우수한 영구자석은 그만큼 가격이 높아지는 경향이 있다.

한편, 동일한 종류의 영구자석도 그 조성비에 따라 고유 보자력 값이 달라질 수 있다. 즉, 동일한 페라이트 자석도 그 조성비에 따라 고유 보자력 값이 달라지며 이때 비용은 동등한 수준을 유지한다. 다만, 이 경우 고유 보자력 값이 커지면 자속을 만들어 내는 능력인 잔류자속밀도(Br,Residual flux density)는 이에 반비례하여 감소하는 경향을 갖고, 따라서 모터의 출력 밀도가 저하될 수 있다.

한편, 자속집중형 모터는 그 구조적인 특성상 영구자석의 전체 영역이 아닌 일정 영역에 감자가 발생하기 용이하고 상대적으로 나머지 영역에는 감자가 발생하기 어려운 특징을 갖는다.

본 발명의 일 측면은 추가적인 재료비의 상승 없이 감자를 효과적으로 억제할 수 있는 자속집중형 모터의 구조를 개시한다.

본 발명의 일 측면은 출력 밀도의 저하를 최소화하면서 감자를 효과적으로 억제할 수 있는 자속집중형 모터의 구조를 개시한다.

본 발명의 사상에 따르면 모터는 코일이 권선되는 스테이터 코어를 갖고, 상기 코일에 전류가 인가되면 회전자계를 형성하는 스테이터; 및 복수의 로터 코어와 복수의 영구자석 블록이 원주 방향을 따라 교대로 배열되고, 상기 복수의 영구자석 블록은 동일 극성이 마주보도록 착자되는 로터; 를 포함하고, 상기 영구자석 블록은 고유 보자력(iHc) 값과 잔류자속밀도(Br) 값이 서로 상이한 복수의 영구자석을 포함한다.

여기서, 상기 복수의 영구자석은 반경 방향을 따라 배치될 수 있다.

여기서, 상기 영구자석 블록은 제 1 영구자석과, 상기 제 1 영구자석 보다 상기 스테이터에 가깝게 배치되는 제 2 영구자석을 포함하고, 상기 제 2 영구자석의 고유 보자력 값(iHc2)은 상기 제 1 영구자석의 고유 보자력 값(iHc1) 보다 크고, 상기 제 2 영구자석의 잔류자속밀도 값(Br2)은 상기 제 1 영구자석의 잔류자속밀도 값(Br1) 보다 작을 수 있다.

여기서, 상기 영구자석 블록은 상기 제 1 영구자석 보다 상기 스테이터에 멀게 배치되는 제 3 영구자석을 더 포함하고, 상기 제 3 영구자석의 고유 보자력 값(iHc3)은 상기 제 1 영구자석의 고유 보자력 값(iHc1) 보다 크고 상기 제 2 영구자석의 고유 보자력 값(iHc2) 보다 작으며, 상기 제 3 영구자석의 잔류자속밀도 값(Br3)은 상기 제 1 영구자석의 잔류자속밀도 값(Br1) 보다 작고 상기 제 2 영구자석의 고유 보자력 값(iHc3) 보다 클 수 있다.

또한, 상기 영구자석 블록은 원주 방향으로 착자되고, 상기 복수의 영구자석은 반경 방향을 따라 배치되어, 상기 영구자석 블록의 N극과 S극 각각은 상기 복수의 영구자석으로 구성될 수 있다.

한편, 상기 복수의 영구자석 각각은 페라이트(Ferrite) 자석일 수 있다.

또한, 상기 복수의 영구자석은 상호 조성비가 상이할 수 있다.

다른 측면에서 본 발명의 사상에 따르면 모터는 코일이 권선되는 스테이터 코어를 갖고, 상기 코일에 전류가 인가되면 회전자계를 형성하는 스테이터; 및 복수의 로터 코어와 복수의 영구자석 블록이 원주 방향을 따라 교대로 배열되고, 상기 영구자석 블록은 동일 극성의 자속이 집중되도록 원주 방향으로 착자되는 로터;를 포함하고, 상기 영구자석 블록은 제 1 영구자석과, 상기 제 1 영구자석 보다 상기 스테이터에 가깝게 배치되고 상기 제 1 영구자석 보다 큰 고유 보자력(iHc) 값을 갖는 제 2 영구자석을 포함한다.

여기서, 상기 영구자석 블록은 상기 제 1 영구자석 보다 상기 스테이터에 멀게 배치되고 상기 제 1 영구자석 보다 큰 고유 보자력(iHc) 값을 갖는 제 3 영구자석을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 사상에 따르면 세탁기는 본체;와, 상기 본체 내부에 배치되어 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 권선되는 스테이터 코어를 갖고, 상기 코일에 전류가 인가되면 회전자계를 형성하는 스테이터; 및 복수의 로터 코어와 복수의 영구자석 블록이 원주 방향을 따라 교대로 배열되고 상기 영구자석 블록은 동일 극성의 자속이 집중되도록 원주 방향으로 착자되는 로터;를 포함하고, 상기 영구자석 블록은 잔류자속밀도(Br) 값과 고유 보자력(iHc) 값이 서로 상이한 복수의 영구자석을 포함한다.

본 발명의 사상에 따르면 자속집중형 모터의 영구자석 감자 현상을 재료비 상승 없이 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 자속집중형 모터의 출력 밀도의 저하를 최소화하면서 감자 현상을 효과적으로 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 모터를 갖는 세탁기를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터와 터브의 결합 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터의 스테이터의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터의 로터를 도시한 도면으로서, 몰딩부를 제외하고 로터 코어와 영구자석 블록만을 도시한 도면.
도 5는 도 4의 로터의 일부를 확대하여 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터의 제 1 영구자석과 제 2 영구자석의 성능 특성 값을 개략적으로 비교하여 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터의 로터 중 몰딩부를 제외한 로터 코어와 영구자석 블록을 도시한 도면.
도 8은 도 7의 로터의 일부를 확대하여 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터의 제 1 영구자석과 제 2 영구자석 및 제 3 영구자석의 성능 특성 값을 개략적으로 비교하여 도시한 도면.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 모터를 갖는 세탁기를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 모터(40)가 구비된 세탁기(1)의 구조를 설명한다. 다만, 따로 설명하지는 않으나 본 발명의 실시예들에 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 실시예들에 따른 모터(40)는 토크와 출력이 높은 자속집중형 영구자석 모터로서, 세탁물과 세탁수가 투입된 드럼(30)을 충분한 힘으로 회전시켜 세탁력을 증대시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 모터(40)는 영구자석의 감자에 의한 모터 성능 저하를 방지하도록 감자 내력이 개선된 구조를 갖고 있다. 더욱이, 이러한 감자 내력 개선 구조는 비용의 추가 상승없이 동등한 비용 수준에서 구현될 수 있다.

이하에서, 이와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 모터(40)의 구조에 대해 상술한다.

도 2 내지 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터에 관련된 것이다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터와 터브의 결합 구조를 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터의 스테이터의 분해 사시도이다. 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터의 로터를 도시한 도면으로서, 몰딩부를 제외하고 로터 코어와 영구자석 블록만을 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 로터의 일부를 확대하여 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터의 제 1 영구자석과 제 2 영구자석의 성능 특성 값을 개략적으로 비교하여 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제 1 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 제 1 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.

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.

다른 측면에서, 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(130)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.

복수개의 스테이터 티스(102)에 권선된 코일(140)에 전류가 인가되고 코일(140)의 극성이 순차적으로 변화하면 회전자계가 발생하고, 이 회전자계와 로터(200)의 영구자석 블록(300)에 의해 형성되는 자계가 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 다시 분리하여 살펴보면, 스테이터(100)는 전술한 바와 같이, 스테이터 코어(130)와, 제 1 인슐레이터(110) 및 제 2 인슐레이터(120)로 구성될 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 복수개의 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 복수개의 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 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 로터(200)는 자로를 형성하는 복수의 로터 코어(220)와, 각각의 로터 코어(220) 사이에 배치되어 자속을 생성하는 복수의 영구자석 블록(300)과, 복수의 로터 코어(220) 및 복수의 영구자석 블록(300)를 지지하는 몰딩부(230)를 포함하여 구성된다. 도 4 및 도 5에는 몰딩부(230)는 생략된 로터(200)가 도시되어 있다.

로터 코어(220)는 자로를 형성함과 동시에 영구자석 블록(300)을 지지할 수 있다. 복수의 로터 코어(220)는 로터(200)의 원주 방향을 따라 배열되고, 각각의 로터 코어(220) 사이에 영구자석 블록(300)이 배열된다. 따라서, 로터 코어(220)와 영구자석 블록(300)은 원주 방향을 따라 교대로 배열된다.

이러한 로터 코어(220)는 규소 강판을 프레스 가공하여 형성되는 판재를 적층하여 형성될 수 있다.

도 5를 참조하여 로터(200)의 구성을 자세히 살피면, 로터 코어(220)는 로터(200)가 스테이터(100)와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하는 과정에서 스테이터 코어(130)의 자속에 의해 영구자석 블록(300)이 감자(減磁,Demagnetization)되는 것을 방지하기 위한 감자 방지부(221,222)를 가질 수 있다.

여기서, 감자란 영구자석이 착자가 된 이후에 열, 충격 및 역자계와 같은 외부 환경에 의해 착자된 성질을 잃어버리는 것을 의미한다.

감자 방지부(221,222)는 영구자석 블록(300)과 접하는 양 측면으로부터 로터(200)의 원주방향으로 돌출되는 제 1 감자방지돌기(221)와, 로터 코어(220)의 외측 단부에 마련되는 제 2 감자방지돌기(222)를 포함한다.

제 1 감자방지돌기(221)는 영구자석 블록(300)과 스테이터 코어(130) 사이의 간격을 규제하고 스테이터 코어(130)의 자속의 경로가 제 1 감자방지돌기(221)들을 통해 쉽게 형성될 수 있도록 유도하여 스테이터 코어(130)의 자속에 의해 영구자석 블록(300)이 감자되는 것을 방지할 수 있다.

제 2 감자방지돌기(222)는 로터 코어(220)의 외측 단부에 마련되어 스테이터 코어(130)의 자속의 경로가 제 2 감자방지돌기(222)들을 통해 쉽게 형성될 수 있도록 유도하여 영구자석 블록(300)의 감자를 방지할 수 있다.

또한, 로터 코어(220)는 몰딩부(230)와 결합되는 제 1 결합홀(223) 및 제 2 결합홀(224)을 가질 수 있다. 제 1 결합홀(223) 및 제 2 결합홀(224)에는 몰딩부(230)를 사출하는 과정에서 몰딩부(230)가 수용되어 결합될 수 있다. 따라서, 제 1 결합홀(223) 및 제 2 결합홀(224)에 몰딩부(230)가 수용됨으로써 복수의 로터 코어(220)와, 복수의 영구자석 블록(300)과, 몰딩부(230)가 더욱 견고히 결합될 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.

한편, 각각의 영구자석 블록(300)은 원주 방향을 따라 착자된다. 또한, 서로 이웃한 두 개의 영구자석 블록(300)은 동일한 극성이 서로 마주하도록 착자된다. 일례로, 도 5에서 서로 이웃한 두 개의 영구자석 블록(300a,300b)은 N극이 서로 마주하도록 착자되었다. 이러한 구조에 의하여 영구자석 블록(300)에서 발생되는 자속이 집중될 수 있고, 따라서 모터의 크기를 줄이면서도 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터의 영구자석 블록(300)은 복수개의 영구자석(310,320)을 포함한다. 복수개의 영구자석(310,320)은 제 1 영구자석(310)과 제 2 영구자석(320)을 포함한다.

제 1 영구자석(310)과 제 2 영구자석(320)은 서로 자석 성능 특성 값이 상이한 자석으로서, 로터(200)의 반경 방향을 따라 배열된다.

전술한 바와 같이, 영구자석 블록(300)은 원주 방향을 따라 착자되고, 영구자석 블록(300)을 구성하는 제 1 영구자석(310)과 제 2 영구자석(320)은 반경 방향을 따라 배열되므로, 결국 영구자석 블록(300)의 N극 또는 S극 각각은 제 1 영구자석(310)과 제 2 영구자석(320)으로 구성될 수 있다.

성능 특성 값이 상이한 복수개의 영구자석(310,320)을 로터(200)의 반경 방향을 따라 배열하여 영구자석 블록(300)을 형성하는 이유는 영구자석 블록(300)의 감자 현상을 방지하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예들에 따른 모터는 자속집중형 모터로서, 그 구조적 특성상 영구자석 블록(300)의 전체 영역이 아닌 일부 영역에 감자가 발생하기 용이하고, 상대적으로 나머지 영역에는 감자가 발생하기 어렵다. 즉, 자속집중형 모터는 그 구조적 특성상 전체 감자가 아닌 국부 감자가 발생할 수 있다. 이때, 감자가 발생하기 용이한 영역은 영구자석 블록(300)의 영역 중 스테이터(100)에 가까운 영역인 반경 방향 외측 단부의 영역이다.

즉, 본 발명의 제 1 실시예의 모터에서 영구자석 블록(300)의 영역 중 제 2 영구자석(320)이 배치된 영역이 감자가 발생하기 용이한 영역이다.

따라서, 본 발명의 제 1 실시예의 모터에서 제 2 영구자석(320)은 제 1 영구자석(310)에 비해 감자 내력을 나타내는 성능 특성인 고유 보자력(iHC,Intrinsic Coercive Force) 값이 큰 영구자석이 사용된다.

다만, 이때 제 1 영구자석(310)과 제 2 영구자석(320)으로는 모두 페라이트 자석이 사용되는 것이 바람직하다. 희토류 자석과, 페라이트 자석과, 알니코 자석 등 영구자석의 종류에 따라 각종 성능 특성 값이 다르고, 고유 보자력 값 역시 그 종류별로 다르며, 특히 희토류 자석 및 알니코 자석의 경우 고유 보자력이 페라이트 자석에 비해 전반적으로 우수하나 그만큼 가격이 높기 때문이다.

본 발명의 실시예들에 의한 모터는 스포크형 자속집중형 모터로서 다수의 영구자석이 사용되고, 따라서 비용면에서 효과적인 페라이트 자석을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 제 1 영구자석(310)과 제 2 영구자석(320)으로 페라이트 자석을 사용하고, 다만, 그 조성비를 달리하여 제 2 영구자석(320)이 제 1 영구자석(310) 보다 큰 고유 보자력을 갖도록 한다. 이때, 조성비를 달리하는 것은 동등한 비용 수준에서 가능하다.

다만, 알려진 바와 같이 동일 종류 및 동일 급의 영구 자석에서 고유 보자력과, 자속을 만들어 내는 능력을 나타내는 잔류자속밀도(Br,Residual flux density)는 반비례하는 관계를 갖는다.

따라서, 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이, 제 2 영구자석(320)의 고유 보자력 값(이하, 'iHc2'라 함)이 제 1 영구자석(310)의 고유 보자력 값(이하, 'iHc1'이라 함) 보다 크면, 제 2 영구자석(320)의 잔류자속밀도 값(이하, 'Br2'라 함)은 제 1 영구자석(310)의 잔류자속밀도 값(이하, 'Br1'이라 함) 보다 작게 된다. 따라서, iHc1 < iHc2 및 Br2 < Br1 의 관계가 성립할 수 있다.

여기서, 도 6의 그래프에서 x축은 고유 보자력을 나타내고, y축은 잔류자속밀도를 나타내고, M1은 제 1 영구자석(310)의 성능 특성 값을 나타내고, M2는 제 2 영구자석(320)의 성능 특성 값을 나타낸다.

따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터의 영구자석 블록(300)은 감자가 발생하기 쉬운 영역에는 감자 내력을 나타내는 고유 보자력이 큰 영구자석을 사용하고, 감자가 발생하기 어려운 영역에는 자속을 만들어 내는 능력인 잔류자속밀도가 큰 영구자석을 사용하여, 영구자석 블록(300)의 감자를 방지하면서도 출력의 저하를 최소화할 수 있다.

또한, 희토류 자석이나 알니코 자석 대신에 저가의 페라이트 자석을 사용함으로써 비용의 추가적인 상승 없이 동등한 비용 수준에서 감자를 방지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터에 관련된 것이다. 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터의 로터 중 몰딩부를 제외한 로터 코어와 영구자석 블록을 도시한 도면이고, 도 8은 도 7의 로터의 일부를 확대하여 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터의 제 1 영구자석과 제 2 영구자석 및 제 3 영구자석의 성능 특성 값을 개략적으로 비교하여 도시한 도면이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터의 구조에서 제 1 실시예와 동일한 구조는 동일한 도면 부호를 부여하고 설명은 생략할 수 있다.

로터(200)는 자로를 형성하는 복수의 로터 코어(220)와, 각각의 로터 코어(220) 사이에 배치되어 자속을 생성하는 복수의 영구자석 블록(400)과, 복수의 로터 코어(220) 및 복수의 영구자석 블록(400)를 지지하는 몰딩부(미도시)를 포함하여 구성된다. 도 7 및 도 8에는 몰딩부는 생략된 로터(200)가 도시되어 있다.

영구자석 블록(400)은 복수개의 영구자석(410,420,430)을 포함하고, 복수개의 영구자석(410,420,430)은 제 1 영구자석(410)과, 제 2 영구자석(420) 및 제 3 영구자석(430)을 포함한다.

제 1 영구자석(410)과, 제 2 영구자석(420) 및 제 3 영구자석(430)은 서로 자석 성능 특성 값이 상이한 자석으로서, 로터(200)의 반경 방향을 따라 배열된다. 또한, 영구자석 블록(400)은 원주 방향을 따라 착자되고, 서로 이웃한 두 개의 영구자석 블록(400)은 동일한 극성이 서로 마주하도록 착자된다.

일례로, 도 8에서 서로 이웃한 두 개의 영구자석 블록(400a,400b)은 N극이 서로 마주하도록 착자되었다. 이때, 영구자석 블록(400)의 N극 또는 S극 각각은 제 1 영구자석(410)과, 제 2 영구자석(420) 및 제 3 영구자석(430)으로 구성됨을 쉽게 알 수 있다.

성능 특성 값이 상이한 복수개의 영구자석(410,420,430)을 로터(200)의 반경 방향을 따라 배열하여 영구자석 블록(400)을 형성하는 이유는 영구자석 블록(400)의 감자 현상을 방지하기 위한 것이다.

특히 본 발명의 제 1 실시예와 달리 본 발명의 제 2 실시예에서 3 개의 영구자석을 사용한 이유는 자속집중형 모터에서 영구자석 블록(400)의 영역 중 스테이터(100)에 가깝게 위치되는 영역인 반경 방향 외측 단부의 영역 뿐만 아니라, 영구자석 블록(400)의 영역 중 스테이터(100)에 멀게 위치되는 영역인 반경 방향 내측 단부의 영역에서도 감자가 발생할 수 있기 때문이다.

즉, 본 발명의 제 2 실시예의 모터에서 영구자석 블록(400)의 영역 중 제 3 영구자석(430)이 배치된 영역에서의 감자를 방지하기 위한 것이다. 물론, 이 영역의 감자는 스테이터(100)에 가깝게 위치되는 영역인 반경 방향 외측 단부의 영역에 비해 상대적으로 그 영향이 적으며, 따라서 로터 코어(200)의 설계 사양 변경을 통해서도 감자를 방지하는 것이 가능할 수 있다.

한편, 본 발명의 제 2 실시예의 모터에서 제 3 영구자석(430)은 제 1 영구자석(410)에 비해 감자 내력을 나타내는 성능 특성인 고유 보자력 값이 큰 영구자석이 사용된다. 다만, 전술한 바와 같이 제 3 영구자석(430)이 배치되는 영역은 제 2 영구자석(420)이 배치되는 영역에 비해 감자의 영향이 적으므로, 제 3 영구자석(430)은 제 2 영구자석(420)에 비해서는 고유 보자력 값이 작은 영구자석이 사용될 수 있다.

또한, 제 1 실시예와 동일하게, 제 1 영구자석(410)과, 제 2 영구자석(420) 및 제 3 영구자석(430)은 모두 페라이트 자석일 수 있으며, 동일 종류 및 동일 급의 영구 자석에서 고유 보자력과 잔류자속밀도는 반비례하는 관계상 제 3 영구자석(430)의 잔류자속밀도는 제 1 영구자석(410)에 비해서는 작고 제 2 영구자석(420)에 비해서는 클 수 있다.

따라서, 도 9에 개략적으로 도시된 바와 같이, 제 1 영구자석(410)과, 제 2 영구자석(420)과, 제 3 영구자석(420)의 고유 보자력 값 및 잔류자속밀도 값을 각각 iHc1, iHc2, iHc3 및 Br1, Br2, Br3라 하면, iHc1 < iHc3 < iHc2 및 Br2 < Br3 < Br1 의 관계가 성립할 수 있다.

도 9의 그래프에서 x축은 고유 보자력을 나타내고, y축은 잔류자속밀도를 나타내고, M1은 제 1 영구자석(410)의 성능 특성 값을 나타내고, M2는 제 2 영구자석(420)의 성능 특성 값을 나타내고, M3는 제 3 영구자석(430)의 성능 특성 값을 나타낸다.

상기와 같은 구조로써, 영구자석 블록(400)의 감자를 방지하면서도 출력의 저하를 최소화할 수 있으며, 동등한 비용 수준에서 감자를 방지 구조를 구현할 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 실시예들도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

1 : 세탁기 10 : 캐비닛
11 : 투입구 12 : 도어
20 : 터브 21 : 터브 후벽
22 : 체결홀 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
221 : 제 1 감자방지돌기 222 : 제 2 감자방지돌기
223 : 제 1 결합홀 224 : 제 2 결합홀
230 : 몰딩부 231 : 축공
232 : 열방출구 300,300a,300b : 영구자석 블록
310 : 제 1 영구자석 320 : 제 2 영구자석
400,400a,400b : 영구자석 블록 410 : 제 1 영구자석
420 : 제 2 영구자석 430 : 제 3 영구자석
S : 체결부재

Claims

코일이 권선되는 스테이터 코어를 갖고, 상기 코일에 전류가 인가되면 회전자계를 형성하는 스테이터; 및
복수의 로터 코어와 복수의 영구자석 블록이 원주 방향을 따라 교대로 배열되고, 상기 복수의 영구자석 블록은 동일 극성이 마주보도록 착자되는 로터; 를 포함하고,
상기 영구자석 블록은 고유 보자력(iHc) 값과 잔류자속밀도(Br) 값이 서로 상이한 복수의 영구자석을 포함하고,
상기 영구자석 블록은 제 1 영구자석과, 상기 제 1 영구자석 보다 상기 스테이터에 가깝게 배치되는 제 2 영구자석을 포함하고, 상기 제 1 영구자석 보다 상기 스테이터에 멀게 배치되는 제 3 영구자석을 포함하고,
상기 제 2 영구자석의 고유 보자력 값(iHc2)은 상기 제 1 영구자석의 고유 보자력 값(iHc1) 보다 크고,
상기 제 2 영구자석의 잔류자속밀도 값(Br2)은 상기 제 1 영구자석의 잔류자속밀도 값(Br1) 보다 작으며,
상기 제 3 영구자석의 고유 보자력 값(iHc3)은 상기 제 1 영구자석의 고유 보자력 값(iHc1) 보다 크고 상기 제 2 영구자석의 고유 보자력 값(iHc2) 보다 작으며,
상기 제 3 영구자석의 잔류자속밀도 값(Br3)은 상기 제 1 영구자석의 잔류자속밀도 값(Br1) 보다 작고 상기 제 2 영구자석의 고유 보자력 값(iHc3) 보다 큰 것을 특징으로 하는 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 영구자석은 반경 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 모터.
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제 1 항에 있어서,
상기 영구자석 블록은 원주 방향으로 착자되고, 상기 복수의 영구자석은 반경 방향을 따라 배치되어,
상기 영구자석 블록의 N극과 S극 각각은 상기 복수의 영구자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 영구자석 각각은 페라이트(Ferrite) 자석인 것을 특징으로 하는 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 영구자석은 상호 조성비가 상이한 것을 특징으로 하는 모터.
코일이 권선되는 스테이터 코어를 갖고, 상기 코일에 전류가 인가되면 회전자계를 형성하는 스테이터; 및
복수의 로터 코어와 복수의 영구자석 블록이 원주 방향을 따라 교대로 배열되고, 상기 영구자석 블록은 동일 극성의 자속이 집중되도록 원주 방향으로 착자되는 로터; 를 포함하고,
상기 영구자석 블록은 제 1 영구자석과, 상기 제 1 영구자석 보다 상기 스테이터에 가깝게 배치되고 상기 제 1 영구자석 보다 큰 고유 보자력(iHc) 값을 갖는 제 2 영구자석과, 상기 제 1 영구자석 보다 상기 스테이터에 멀게 배치되고 상기 제 1 영구자석 보다 큰 보유 보자력(iHc) 값을 갖는 제 3 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
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