KR102516257B1 - 클로 폴형 모터 및 이를 포함하고 있는 가전기기 - Google Patents

Abstract

모터의 진동이나 소음을 줄일 수 있는 클로 폴형 모터 제조 방법 및 상기 클로 폴형 모터를 포함하고 있는 가전기기에 관한 발명이다.
회전축 상에 배치되는 제1코어 본체와 상기 제 1코어 본체 중앙 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 제 1연신부와 상기 제 1코어 본체 외측 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 복수의 제 1조자극을 포함하는 제1코어와, 상기 회전축 상에 배치되는 제 2코어 본체와 상기 제 2코어 본체 외측 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 복수의 제 2조자극을 포함하는 제 2코어와 상기 회전축 상에 배치되는 제3코어 본체와 상기 제 3코어 본체 중앙 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 제 2연신부와 상기 제3 코어 본체 외측 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 복수의 제 3조자극을 포함하는 제3코어를 포함하고 있고 상기 제 2코어는 상기 제2코어 본체의 중앙 부분에 상기 제 1연신부와 상기 제 2연신부를 감싸는 외감부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클로 폴형 모터를 포함하고 있는 가전기기에 관한 발명이다.

Description

클로 폴형 모터 및 이를 포함하고 있는 가전기기{The Pole Type Motor And Home Appliance Which The Pole Type Motor Installed in}

본 발명은 냉장고나 자동차 등 다양한 분야에서 사용하는 클로 폴형 모터와 클로 폴형 모터의 제조 방법 및 이를 포함하고 있는 가전기기에 관한 발명이다.

클로 폴형 모터란, 회전축 선방향으로 연장되는 복수의 조자극(爪磁極)이 원주 방향으로 배치되어 있는 고정자와 복수의 영구자석이 원주 방향으로 배치되어 있는 회전자를 구비하고 있는 모터로서, 조자극의 자극을 변화시켜 조자극과 영구자석 간의 인력과 척력(斥力)을 이용하여 회전자를 회전시키는 모터를 말한다. 특허 문헌 1에 공개된 모터가 대표적인 클로 폴형 모터에 해당한다.

고정자는 외주에 등간격으로 배치되어 있는 U상 코어 본체를 구비하는 U상 코어와 V상 조자극이 외주에 등간격으로 배치되어 있는 V상 코어 본체를 구비하는 V상 코어와 W상 조자극이 외주에 등간격으로 배치되어 있는 W상 코어 본체를 구비하는 W상 코어를 구비하고 있고 이와 더불어 U상 조자극, V상 조자극 및 W상 조자극을 자화하는 U상 코일, V상 코일 및 W상 코일을 구비하고 있다.

U상 코어 본체는 W상 코어를 향해 연장되는 제1 연신부를 구비하고 V상 코어 본체는 U상 코어 및 W상 코어를 향해 연장되는 제2 연신부를 구비하고 W상 코어 본체는 U상 코어를 향해 연장되는 제3 연신부를 구비하고 있다. 그리고 V상 코어는 U상 코어와 W상 코어 사이에 배치되어 있으며 이들은 회전축 방향으로 조합되어 있다.

이러한 방법으로 모터가 제조되는 경우 제1 연신부의 선단면과 제2 연신부의 U상 코어를 향해 연장되는 선단면 사이에 제조 오차에 의한 UV갭이 형성될 수 있다. 또한 제2 연신부의 W상 코어를 향해 연장되는 선단면과 제3 연신부의 선단면 사이에도 제조 오차에 의한 VW갭이 형성될 수 있다. 제1 연신부와 제2 연신부 사이, 제2 연신부와 제3 연신부는 서로 접하는 것이 바람직하나 제조 오차나 조립 허용 오차에 의한 갭이 형성되는 경우가 많다.

그리고 상기 U상 코일, V상 코일 또는 W상 코일에 흐르는 전류에 의해 자속이 발생하면 U상 조자극, V상 조자극 및 W상 조자극을 자화하기 위해 U상 코어 본체, V상 코어 본체 및 W상 코어 본체를 자속이 통과하는데 이때 U상 코어 본체와 V상 코어 본체 사이를 통과하는 자속 및 V상 코어 본체와 W상 코어 본체 사이를 통과하는 자속은 제1 연신부 및 제2 연신부의 사이, 또는 제2 연신부 및 제3 연신부의 사이를 통과하게 된다. 따라서 이들은 UV갭 또는 VW갭의 어느 한쪽을 통과한다.

이 때U상 코어 본체와 W상 코어 본체 사이를 통과하는 자속은 그 사이에 V상 코어가 배치되기 위해 제1 연신부 및 제2 연신부의 사이 및 제2 연신부와 제3 연신부의 사이를 통과하므로 UV갭 및 VW갭의 양쪽 모두를 통과하게 된다.

그러나 UV갭 및 VW갭에는 공기의 층이 형성되어 있고 공기 투자율은 코어를 이루는 철의 투자율과 크게 다르므로 UV갭 및 VW갭이 자기저항이 된다.

따라서 UV갭 또는 VW갭의 어느 한쪽을 통과하는 자속에 비해 UV갭 또는 VW갭 양쪽 모두를 통과하는 자속의 자기 저항이 커지고 이에 따라 자속량이 감소하여 조자극을 자화하는 자속량에 왜곡이 생긴다. 이처럼 자속량에 왜곡이 생기면 모터 회전 동작이 나빠져 모터에 진동이나 소음이 생기게 되는 문제점이 있다.

U상 코어, V상 코어 및 W상 코어로 모터를 구성하면 U상 코어 본체와 V상 코어 본체 사이에 제1 공간이 생기며 동시에 V상 코어 본체와 W상 코어 본체 사이에도 제2 공간이 형성되는데 U상 코일, V상 코일 및 W상 코일은 이 코어 내부에 형성된 공간 안에 배치되며 V상 코일은 직렬적으로 연결된 2개의 V상 코일 요소로 나누어져 배치된다.

이 때U상 코일 및 한쪽의 V상 코일 요소는 제1 공간에 배치되며 한쪽의 V상 코일 요소 및 W상 코일은 제2 공간에 배치된다. 이러한 경우 코일을 코어 내부에 배치할 수 있어 모터의 소형화를 꾀할 수 있다.

이처럼 구성된 모터는 각 코일에 인가 전압을 걸어 전류가 흐르게 하고 코일 주변에 자속을 발생시켜 이 자속이 각 코어 본체를 통과하여 조자극을 자화(磁化)시킨다. 이때 코일이 감겨있는 방향이 다르면 자속 방향이 다르므로 조자극의 자극이 변화된다. 따라서 U상 코일, V상 코일, W상 코일의 감겨 있는 방향을 다르게 하여 인가 전압을 거는 코일을 순차적으로 변경함으로써 조자극의 자극을 적절하게 변화시킬 수 있다.

그리고 여기서 U상 코어, W상 코어의 조자극을 자화하는 자속량은 각각 U상 코일, W상 코일에서 발생하는 자속량과 동일하다.

반면, V상 코어의 조자극을 자화하는 자속량은 각 V상 코일 요소에서 발생한 자속량을 서로 더한 것이지만, 각 V상 코일 요소에서 발생한 자속은 V상 코어의 조자극으로 향하는 자속과 U상 코어 또는 W상 코어의 조자극으로 향하는 자속으로 나눠진다. 따라서, 각 V상 코일 요소로부터 V상 코어의 조자극으로 향하는 자속량은 발생한 자속량의 절반이 된다.

따라서, U상 코어, V상 코어 및 W상 코어의 조자극을 자화시키는 자속량을 균일하게 하려면 각 V상 코일 요소가 발생시키는 자속량을 U상 코일 또는 W상 코일에서 발생하는 자속량과 동일하도록 맞춰야 한다. 따라서 U상 코일, 각 V상 코일 요소, W상 코일의 권수가 모두 동일해야 한다.

그러나 코일 권수를 동일하게 하면 코일 저항값도 동일해지므로 U상 코일, W상 코일 및 각 V상 코일 요소의 저항값은 모두 동일해진다. 따라서, V상 코일의 저항값은 각 V상 코일 요소의 저항값을 합한 값이 되므로 U상 코일 및 W상 코일의 저항값보다 커진다. 이처럼 U상 코일, V상 코일, W상 코일의 저항값이 다르면 각 코어에 흐르는 전류가 불균형하게 되며 모터 회전이 불안정하여 진동이나 소음이 발생하는 문제점이 있다.

또한 특허문헌 2에 공개된 다른 클로 폴형 모터를 보면, U상 조자극, V상 조자극 및 W상 조자극의 개수(S)가 12개, 회전자측의 N극 자극 및 S극 자극의 개수(P)가 8개인 것을 알 수 있다. 따라서 S:P의 관계는 3:2 관계이고 상기 비례 관계에서는 고정자측의 U상 조자극, V상 조자극 및 W상 조자극의 3개 조자극에 대해 회전자측의 N극 자극 및 S극 자극이 대응하게 된다.

도13을 참고하면 이 관계를 알 수 있는데, 전기각을 원주 방향 각도로 나타내면 N극 자극 및 S극 자극의 원주 방향 각도는 모두 180ㅀ가 되며 N극 자극 및 S극 자극을 합한 360ㅀ의 원주 방향 각도에 U상 조자극, V상 조자극, W상 조자극을 합한 원주 방향 각도가 대응하게 된다. 따라서, 각 조자극의 원주 방향 각도는 각각 최대 120ㅀ가 된다.

그러나 특허문헌 2에 기재된 모터에는 코깅 토크 및 쇄교자속(鎖交磁束)의 왜곡을 줄일 수 없다는 문제점이 있다. 즉, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 조자극의 원주 방향 각도를 130ㅀ 내지 160ㅀ로 해야 하는데 특허문헌 2에 기재된 모터는 조자극의 원주 방향 각도가 최대 120ㅀ까지 밖에 할 수 없어 쇄교자속의 왜곡을 줄일 수가 없는 문제가 발생한다.

추가로 U상 코어, V상 코어, W상 코어를 분체상의 자성 재료를 회전축 방향으로 프레스 가공하여 성형할 경우, 회전축 방향의 치수 정밀도에 오차가 발생하므로 U상 코어 본체와 V상 코어 본체의 사이, 및, V상 코어 본체와 W상 코어 본체의 사이에 공극이 발생할 수 도 있다.

이 경우, 공기의 투자율은 코어를 이루는 자성 재료의 투자율과 큰 차이가 있어 공기는 자기 저항이 될 수 있고 자기 저항은 각 코어를 통과하는 자속량에 편차를 발생시킨다. 따라서 이러한 자속량의 편차는 모터 성능에 영향을 줄 수도 있다.

또한 추가로 특허문헌 3에 공개된 모터의 경우, 고정자를 복수 파트로 분할하고 각 파트를 프레스 가공하여 제조한 후에 이들을 조합한 모터에 해당한다. 그러나 이처럼 복수의 파트로 분할하여 제조한 경우 각각의 파트 질량 밀도를 높여 고정자 전체의 질량 밀도를 높일 수 있지만 지름 방향으로 분할된 복수의 분할요소를 조립할 경우, 이들 복수의 분할 요소의 중심축을 일치시키는 것이 어렵고, 이 중심축이 틀어지면, 조자극의 진원도가 저하하여 모터의 회전이 왜곡될 수 있으며 모터의 진동이나 소음이 발생할 수 도 있다.

일본특허공개공보 2007-116847호

일본특허공개공보 2005-160285호

일본특허공개공보 2008-079384호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려함으로써 모터의 진동이나 소음을 저감할 수 있는 클로 폴형 모터 및 이를 포함하는 가전기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가전기기는 클로 폴형 모터를 포함하고 있는 가전기기에서, 상기 클로 폴형 모터는, 회전축 상에 배치되는 제1코어 본체와 상기 제 1코어 본체 중앙 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 제 1연신부와 상기 제 1코어 본체 외측 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 복수의 제 1조자극을 포함하는 제1코어와 상기 회전축 상에 배치되는 제 2코어 본체와 상기 제 2코어 본체 외측 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 복수의 제 2조자극을 포함하는 제 2코어와 상기 회전축 상에 배치되는 제3코어 본체와 상기 제 3코어 본체 중앙 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 제 2연신부와 상기 제3 코어 본체 외측 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 복수의 제 3조자극을 포함하는 제3코어를 포함하고 상기 제 2코어는 상기 제2코어 본체의 중앙 부분에 상기 제 1연신부와 상기 제 2연신부를 감싸는 외감부를 더 포함할 수 있다.

이러한 구조적 특징에 의해 U상 코어 본체와 V상 코어 본체 사이를 통과하는 자속은 제2 코어 본체의 외감부와 제1 코어 본체의 제1 연신부 사이에 형성되는 UV갭을 통과하고 V상 코어 본체와 W상 코어 본체 사이를 통과하는 자속은 제2 코어 본체의 외감부와 제3 코어 본체의 제2 연신부 사이에 형성되는 VW갭을 통과하며, U상 코어 본체와 W상 코어 본체 사이를 통과하는 자속은 제1 연신부의 선단면과 제2 연신부의 선단면 간에 형성되는 UW갭을 통과하게 된다.

따라서, 어느 갭을 통과하는 자속이라도 통과하는 갭은 1개가 되므로 자기저항은 동일하고 자속량이 균일하게 되어 모터의 진동이나 소음을 억제할 수 있다. 또 자속이 통과하는 갭을 1개로 했기 때문에 자속량의 감소를 최소한으로 줄일 수 있다.

또한 본 발명은 상기 외감부와 상기 제1연신부 및 상기 제2연신부가 중심 구멍을 가진 원통 형상으로 이루어져 있으며 상기 제1 연신부와 상기 제2 연신부가 상기 외감부의 중심 구멍에 삽입될 수 있다.

또한 본 발명은 상기 외감부에 의해 감싸지는 상기 제 1연신부의 길이와 상기 제 2연신부의 길이를 동일하게 할 수 있다.

이러한 경우 제1 연신부와 외감부 간에 형성되는 UV갭을 통과하는 자속밀도와 제2 연신부와 외감부 간에 형성되는 VW갭을 통과하는 자속밀도가 비슷해지므로 보다 모터의 진동이나 소음을 억제할 수 있다.

또한 본 발명의 효과가 잘 나타나는 일 실시형태로서, 클로 폴형 모터의 상기 제1 코어, 상기 제2 코어 및 상기 제3 코어가 분체상의 자성 재료를 상기 회전축 방향으로 프레스 가공하여 구성될 수 있다.

종래에는 회전축 방향으로 갭이 형성되어 있고 그 갭이 제조 오차에 의해 매우 커져 모터 특성의 열화가 초래되는 문제가 있었다. 그러나 본 발명은 일부가 지름 방향의 갭(UV갭, VW갭)으로 되어 있기 때문에 제조 오차를 줄일 수 있어 모터의 특성을 보다 향상시킬 수 있다.

본 발명의 다른 구체적인 실시예로는, 상기 제1코어는 상기 제1코어 본체에 축선 방향으로 연장되는 복수의 U상 조자극을 포함하는 U상 코어이고 상기 제2코어는 상기 제2코어 본체에 축선 방향으로 연장되는 복수의 V상 조자극을 포함하는 V상 코어이고 상기 제3코어는 상기 제3코어 본체에 축선 방향으로 연장되는 복수의 W상 조자극을 포함하는 W상 코어이고 상기 U상 코어, 상기 V상 코어 및 상기 W 상 코어는 상기 각 코어들을 자화시키는 U상 코일, V상 코일 및 W상 코일을 더 포함하고 상기 U상 코일은 상기 U상 코어 본체와 상기 V상 코어 본체 사이에 배치되어 있고, 상기 W상 코일은 상기 V상 코어 본체와 상기 W상 코어 본체 사이에 배치되어 있으며 상기 V상 코일은 상기 U상 코어 본체와 상기 V상 코어 본체 사이에 배치된 제1상 V상 코일 요소와 상기 V상 코어 본체와 상기 W상 코어 본체 사이에 배치되어 있는 제2상 V상 코일 요소가 직렬로 연결되어 있는 가전기기 일 수 있다.

이와 같이 함으로써 V상 코일 지름의 일부 또는 전부, 즉 제1 V상 코일 요소 및 제2 V상 코일 요소의 일부 또는 전부의 지름이 U상 코일 및 W상 코일에 비해 커지므로 제1 V상 코일 요소 및 제2 V상 코일 요소의 저항값을 작게 하여 V상 코일의 저항값을 U상 코일 및 W상 코일의 저항값에 근접하게 할 수 있다. 이처럼 U상 코일, V상 코일 및 W상 코일의 저항값이 균일하여 전압이 일정할 경우 각 상에 전류를 균등하게 흐르게 할 수 있어 토크 맥동의 발생을 줄이고 모터 회전 불안정에 의한 진동이나 소음을 방지할 수 있다.

또한 U상 코일, V상 코일 및 W상 코일의 권선을 바꾸지 않고 코일 지름만을 변경함으로써 V상 코일의 저항값을 작게 할 수 있다. 따라서, V상 코일 및 W상 코일의 수를 동일하게 하여 자속을 균일하게 통과시켜 모터 회전을 안정하게 할 수 있다.

본 발명의 다른 구체적인 실시예로는 상기 제1 V상 코일 요소가 상기 U상 코일의 외측에 배치되어 있고 상기 제2 V상 코일 요소가 상기 W상 코일의 외측에 배치될 수 있다.

2개 코일을 내외에 배치할 경우 내측의 코일의 길이는 외측의 코일의 길이에 비해 짧아진다. 따라서, 코일 저항값은 코일 길이에 비례하므로 내측에 배치되는 코일의 저항값은 외측에 배치되는 코일의 저항값에 비해 작아진다.

그러나 본 발명의 구성용소인 클로 폴형 모터는 외측에 배치되는 제1 V상 코일 요소 및 제2 V상 코일 요소의 지름을 크게 하였기 때문에 제1 V상 코일 요소 및 제2 V상 코일 요소의 저항값을 작게 하여 U상 코일 및 W상 코일의 저항값과 비슷하게 할 수 있다. 저항값이 비슷하다면 각 상에 전류가 균형 있게 흐르게 되어 모터의 회전을 안정화 할 수 있다.

상기 지름의 경우, 상기 U상 코일 또는 상기 W상 코일의 지름을 D1로 하고 상기 제1 V상 코일 요소 또는 상기 제2 V상 코일 요소의 지름을 D2로 하면 D1/D2는 1.0 이상 1.4 이하가 되는 것이 본 발명의 효율성을 극대화 할 수 있다.

본 발명의 다른 구체적인 일 양태로서는 상기 제1 V상 코일 요소 또는 상기 제2 V상 코일 요소의 권선의 수가 상기 U상 코일 또는 상기 W상 코일의 권수와 다른 것을 들 수 있다.

일반적으로 U상 코어, V상 코어, W상 코어는 분체 철심을 축방향으로 압압 가공하여 제조하고 이처럼 제조된 코어는 축방향 길이로 격차가 생기기 쉽다. 따라서 자로(磁路)의 길이가 코어마다 다르거나 각 코어 간 접합 부분의 미소한 공극에 자기저항이 생겨 U상 코어, V상 코어 및 W상 코어에 제조 오차에 의한 자속 불균일이 발생할 수 있다.

이러한 자속의 불균일을 시정하기 위해서는 제1 V상 코일 요소, 제2 V상 코일 요소, U상 코일 또는 W상 코일의 권선의 수를 각각 다르게 하여 코일 저항값을 조정할 수 있다.

본 발명의 다른 구체적인 일 양태로서는 상기 제1 V상 코일 요소가 상기 U상 코일 내측에 배치되어 있고 상기 제2 V상 코일 요소가 상기 W상 코일 내측에 배치되어 있어 상기 U상 코일 및 상기 W상 코일 지름의 일부 또는 전부가 상기 V상 코일 지름에 비해 크게 설정되는 것을 들 수 있다.

상기와 같이 구성함으로써 내측에 배치되는 제1 V상 코일 요소 및 제2 V상 코일 요소의 저항값을 작게 할 수 있고 아울러 외측에 배치되는 U상 코일 및 W상 코일의 경우 코일 지름을 크게 하여 저항 값을 내릴 수 있다. 따라서 U상 코일, V상 코일, W상 코일의 저항값을 동일하게 만들어 전류를 균형 있게 흐르게 할 수 있어 모터의 회전을 안정화시킬 수 있다.

본 발명의 다른 구체적인 실시형태로서는 상기 U상 조자극, 상기 V상 조자극, 상기 W상 조자극은 이 순서대로 원주 방향으로 반복하여 나타나도록 배치되며 상기 U상 조자극, 상기 V상 조자극, 상기 W상 조자극에 대응하여 원주 방향으로 복수의 N극과 S극이 교대로 배치되어 있는 회전자를 더 포함하고 상기 U상 조자극, 상기 V상 조자극, 상기 W상 조자극을 합한 개수를 S. 상기 회전자의 자극 개수를 P라 할 경우, S와 P의 비율이 아래와 같은 식(1)이 성립하는 것을 들 수 있다.

[식 1]

S : P = 3 : 2(n+1)

(n+1) ≠ 3m 단, n, m은 정수

이것에 의해 고정자측의 U상 조자극, V상 조자극 및 W상 조자극에 대응하여 회전자측의 원주 방향으로 N극 및 S극이 배치되어 있는 2개의 자극으로 이루어진 유닛이 (n+1)개 배치될 수 있다.

1개 유닛의 원주 방향 각도는 360ㅀ이므로 U상 조자극, V상 조자극 및 W상 조자극을 합한 원주 방향 각도는 360ㅧ(n+1)이 된다. 따라서 U상 조자극, V상 조자극, W상 조자극 각각의 원주 방향 각도를 120ㅀ이상으로 할 수 있어서 코깅 토크나 쇄교자속의 왜곡을 줄여 모터의 진동이나 소음을 줄일 수 있다.

상기 기술한 비율의 바람직한 형태로서는 상기 식(1)에서 n이 1이 되는 것을 들 수 있다.

상기와 같은 구성이라면 S:P가 3:4가 되므로 U상 조자극, V상 조자극 및 W상 조자극에 대해 원주 방향으로 N극 및 S극에 착자된 2개의 자극으로 이루어진 유닛을 2개 배치할 수 있다. 따라서 U상 조자극, V상 조자극 및 W상 조자극을 합한 원주 방향 각도는 360ㅀㅧ2로 720ㅀ가 되고 각 조자극의 원주 방향 각도는 최대 240ㅀ가 될 수 있다. 따라서, 조자극의 원주 방향 각도를 120ㅀ 이상으로 할 수 있어 코깅 토크나 쇄교자속의 왜곡을 줄여 모터의 진동이나 소음을 줄일 수 있다.

또한, 상기 조자극의 원주 방향의 폭이 전기각으로 130ㅀ이상, 160ㅀ이하, 즉 각 조자극의 원주 방향 각도를 130ㅀ이상, 160ㅀ이하, 한층 더 바람직하게는 150ㅀ로 할 경우, 도 18에 나타낸 바와 같이 코깅 토크나 쇄교자속을 줄일 수 있어 모터의 진동이나 소음을 보다 효과적으로 줄일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 해당하는 클로 폴형 모터는 회전축 상에 배치되는 제1코어 본체와 상기 제 1코어 본체 중앙 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 제 1연신부와 상기 제 1코어 본체 외측 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 복수의 제 1조자극을 포함하는 제1코어와 상기 회전축 상에 배치되는 제 2코어 본체와 상기 제 2코어 본체 외측 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 복수의 제 2조자극을 포함하는 제 2코어와 상기 회전축 상에 배치되는 제3코어 본체와 상기 제 3코어 본체 중앙 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 제 2연신부와 상기 제3 코어 본체 외측 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 복수의 제 3조자극을 포함하는 제3코어를 포함하고 상기 제 2코어는 상기 제2코어 본체의 중앙 부분에 상기 제 1연신부와 상기 제 2연신부를 감싸는 외감부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 해당하는 클로 폴형 모터의 제조 방법은 코어 본체와, 상기 코어 본체에 회전축 방향으로 연장하도록 결합되어 있는 복수의 조작극을 포함하는 코어를 복수 포함하는 폴형 모터의 제조 방법으로써, 상기 복수개의 조자극은 순서대로 원주 방향을 따라 반복적으로 나타나며 상기 조자극들 사이에는 금형이 배치되는 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 클로 폴형 모터의 제조 방법에서는 인접하는 코어 본체를 회전축 선방향으로 압압한 상태에서 복수의 코어를 고정하므로 인접하는 코어가 압착되어 회전축 선방향으로 공극이 생기는 것을 방지할 수 있고 모터의 진동이나 소음을 줄일 수 있다.

또한, 인접하는 조자극의 원주 방향의 폭을 금형에 의해 복수의 코어를 일체로 성형하므로 조자극을 원주 방향으로 등간격으로 배치할 수 있어 모터 회전을 원활하게 하여 진동이나 소음을 줄일 수 있다.

본 발명의 클로 폴형 모터의 제조 방법의 다른 구체적인 일 형태로서는 상기 복수개의 코어는 상기 회전축 선상에 배치되는 U상 코어 본체와 상기 U상 코어 본체에 결합되어 있는 복수의 U상 조자극과 상기 U상 코어 본체 중앙 아래에 상기 회전축 선방향으로 결합되어 있는 제1연신부를 포함하는 U상 코어, 상기 U상 코어 본체 아래에 상기 회전축 선상에 배치되는 V상 코어 본체와 상기 V상 코어 본체에 결합되어 있는 복수의 V상 조자극을 포함하는 V상 코어, 상기 V상 코어 본체 아래에 상기 회전축 선상에 배치되는 W상 코어 본체와 상기 W상 코어 본체에 결합되어 있는 복수의 W상 조자극과 상기 W상 코어 본체 중앙 위에 상기 회전축 선방향으로 결합되어 있는 제2연신부를 포함하는 W상 코어로 이루어지며, 상기 V상 코어 본체는 상기 제1연신부와 상기 제2연신부를 감싸는 외감부를 포함하고 상기 성형 공정은 상기 제1 연신부, 상기 제2 연신부 및 상기 외감부를 수지로 고정하고 상기 제1연신부 및 상기 제2연신부의 내측의 일부 또는 전부를 수지층으로 덮는 것을 들 수 있다.

이처럼 구성할 경우 U상 코어 본체와 W상 코어 본체의 사이는 회전축 선방향으로 배치되어 U상 코어 본체와 V상 코어 본체 사이, 및 V상 코어 본체와 W상 코어 본체 사이는 원주 방향으로 배치하게 될 수 있다.

각 코어를 분체상의 자성 재료를 회전축 방향으로 프레스 가공하여 구성할 경우, 회전축 방향과는 수직 방향이 되는 원주 방향의 치수는 회전축 선방향의 치수 정도에 비해 현격히 뛰어나기 때문에 U상 코어 본체와 V상 코어 본체의 사이 및 V상 코어 본체와 W상 코어 본체 사이에는 거의 공극이 생기지 않는다. 또한U상 코어 본체와 W상 코어 본체의 사이는 코어 본체가 압착한 상태로 고정되기 때문에 그 사이에도 공극이 생기는 것을 방지할 수 있어 모터의 진동이나 소음을 줄일 수 있다.

또한 상기 기술한 구성에서는 회전축 선방향으로 배치되는 것은 U상 코어 본체와 W상 코어 본체 사이의 1개소뿐이므로 확실하게 코어 본체를 압착시킬 수 있기 때문에 제조성을 안정시킬 수 있다.

본 발명의 클로 폴형 모터의 제조 방법의 다른 구체적인 일 형태로서는 상기 성형 공정이 상기 제1 연신부의 선단면과 상기 제2 연신부의 선단면을 압착한 상태로 상기 제1 연신부, 상기 제2 연신부 및 상기 외감부를 수지로 고정함과 아울러 상기 제1 연신부 및 상기 제2 연신부의 적어도 일부 내측을 덮도록 수지층을 형성하는 것을 들 수 있다.

이처럼 구성할 경우 U상 코어 본체, V상 코어 본체 및 W상 코어 본체와 조합되는 부재, 예를 들면, U상 코어 본체, V상 코어 본체 및 W상 코어 본체의 대략 중심부에 삽입되는 베어링 등의 부재 간에 수지층을 개재시킬 수 있으므로 U상 코어 본체, V상 코어 본체 및 W상 코어 본체에서 발생하는 열이 전달되는 것을 방지할 수 있다.

또, 상기와 같은 방법을 사용하여 제조된 클로 폴형 모터도 본 발명의 또 다른 실시예이다.

본 발명의 클로 폴형 모터의 제조 방법은 코어 본체와 상기 코어 본체 주위에 회전축 선방향으로 연장하도록 설치된 복수의 조자극을 구비하는 코어를 복수 구비하는 클로 폴형 모터의 제조 방법으로써 상기 각 코어 본체를 대략 환상 형상을 이루는 부재를 동심원 형상으로 분할한 복수의 파트를 조합하여 구성하고 가장 외측에 배치되는 상기 파트의 외주 단연부(端緣部)에 상기 복수의 조자극을 일체적으로 유지하는 것을 특징으로 한다.

이에 의해 코어 본체를 구성하는 복수의 파트가 동심원 형상으로 분할된 것이므로 복수의 파트를 조합할 경우, 각각의 파트의 중심축을 쉽게 일치시킬 수 있는 장점이 있다. 또한 이러한 구조적 특성상, 조자극의 진원도가 저하하여 모터 회전이 왜곡되는 것을 방지할 수 있고 모터의 진동이나 소음을 저감할 수 있다.

또한 가장 외측에 배치되는 파트의 외주 단연부에 조자극이 일체로 유지되어 있으므로 이 파트가 위치 결정되면 스스로 조자극이 위치 결정되어 파트와 조자극을 각각 설치할 경우와 비교하여 쉽게 조자극을 위치를 결정할 수 있다.

또한 본 발명의 효과가 각별히 나타나 있는 실시형태로서는 적어도 상기 조자극이 분말로 이루어진 연자성(軟磁性) 재료를 회전축 선방향으로 프레스 가공하여 구성되는 것을 들 수 있다.

즉, 각 파트를 제조할 때 프레스 가공시의 압력을 높이면 각 파트의 질량 밀도를 높일 수 있으므로 고정자 전체적으로 질량 밀도를 높인 자기저항이 적은 성능 좋은 고정자를 제조할 수 있다.

본 발명의 클로 폴형 모터 제조 방법의 구체적인 일 형태로서는 상기 조자극을 구성하는 재료가 상기 파트를 구성하는 재료와는 다른 것을 들 수 있다.

이처럼 구성할 경우 고비용의 철계 절연 입자는 조자극에만 사용하고 각 파트에는 철계 절연 입자와는 다른 재료를 사용할 수 있어 비용을 삭감할 수 있다.

본 발명의 클로 폴형 모터의 제조 방법의 다른 구체적인 일 형태로서는 상기 조자극을 구성하는 재료가 상기 파트를 구성하는 재료보다 체적 저항율이 큰 것이 사용되는 것을 들 수 있다.

모터를 작동시키면 조자극 표면에 와전류가 발생하고 이 와전류에 의해서 코어가 발열하여 에너지 손실이 생기는 와전류 손실이 생겨 모터 효율이 악화된다. 그러나 본 발명에서는 조자극을 구성하는 재료를 파트를 구성하는 재료보다 체적 저항율의 높은 재료를 사용함으로써 조자극의 전기 저항을 크게 하여 조자극 표면에 생기는 와전류를 저감시킬 수 있다.

발명의 클로 폴형 모터의 제조 방법의 다른 구체적인 일 형태로서는, 상기 조자극을 자화시키는 코일을 한층 더 구비하고 상기 복수의 파트가 제1 파트 및 상기 제1 파트의 내측에 배치되는 제2 파트로 이루어지고 상기 제2 파트의 외경이 상기 코일의 외경보다 큰 것을 들 수 있다.

이처럼 구성할 경우 예를 들면 제1 파트를 조합한 것과 제2 파트 및 코일을 조합한 것을 제조하고 제1 파트를 조합한 것 중에 제2 파트 및 코일을 조합한 것을 이용하여 클로 폴형 모터를 제조할 수 있다.

이 제조 방법의 공정수는 제1 파트와 제2 파트를 조합하여 각 코어를 각각 제조하여 각 코어 간 틈새에 코일을 배치하고 나서 이들을 고정하는 제조 방법에 비해 조립성을 향상시켜 쉽게 클로 폴형 모터를 제조할 수 있다.

본 발명의 클로 폴형 모터의 제조 방법의 다른 구체적인 일 형태로서는 상기 제1 파트가 외주에 상기 조자극을 유지하는 것으로써 상기 제2 파트가 지름 방향으로 분할된 복수의 분할 요소로 구성되는 것을 들 수 있다.

이처럼 구성할 경우 제2 파트에 설치된 지름 방향으로 분할된 3개의 분할 요소 간에 각각 전기 저항이 생겨 이 전기 저항에 의해 원주 방향으로 흐르는 와전류를 저감할 수 있다. 또, 조자극을 유지하는 제1 파트는 지름 방향으로 분할되어 있지 않기 때문에 조자극의 진원도가 저하하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 클로 폴형 모터의 제조 방법의 다른 구체적인 일 형태로서는 상기 제1 파트 및 상기 제2 파트가 압입하여 고정되는 것을 들 수 있다.

이처럼 구성할 경우 제1 파트와 제2 파트와의 틈새를 제거하여 모터 특성을 향상할 수 있다.

본 발명의 클로 폴형 모터의 제조 방법의 구체적인 예로서는 상기 복수의 코어가 U상 코어 본체를 구비하는 U상 코어, V상 코어 본체를 구비하는 V상 코어 및 W상 코어 본체를 구비하는 W상 코어로 이루어지고 상기 코일은 U상 코일, V상 코일 및 W상 코일로 이루어지고 상기 U상 코일은 상기 U상 코어 본체 및 V상 코어 본체 간에 배치되어 있고 상기 W상 코일은 상기 V상 코어 본체 및 W상 코어 본체 간에 배치되어 있고 상기 V상 코일은 직렬로 접속된 제1 V상 코일 요소 및 제2 V상 코일 요소로 이루어지고 상기 제1 V상 코일 요소가 상기 U상 코어 본체 및 상기 V상 코어 본체 간에 배치됨과 아울러 상기 제2 V상 코일 요소가 상기 V상 코어 본체 및 상기 W상 코어 본체 간에 배치되는 것을 들 수 있다.

이처럼 구성할 경우 U상 코어 본체와 V상 코어 본체 간에 형성되는 공간에 U상 코일 및 제1 V상 코일 요소를 배치됨과 아울러 V상 코어 본체와 W상 코어 본체 간에 형성되는 공간에 제2 V상 코일 요소 및 W상 코일을 배치하는 것에 의해 클로 폴형 모터를 제조할 수 있으므로 실질적으로 3개의 코어 본체와 2개의 코일로 클로 폴형 모터를 제조할 수 있어 제조의 효율성을 향상시킬 수 있다.

또, 상기와 같은 방법을 이용하여 제조된 클로 폴형 모터도 본 발명의 하나이다.

본 발명에 의하면 모터의 진동이나 소음을 저감할 수 있는 클로 폴형 모터 및 이를 포함하는 가전기기를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 클로 폴형 모터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 클로 폴형 모터 회전자와 고정자를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전자의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 고정자의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 고정자의 전개도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 고정자의 AA단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 클로 폴형 모터의 원주 방향 각도를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 클로 폴형 모터의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 U상 코어의 제조 방법을 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 V상 코어의 제조 방법을 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 W상 코어의 제조 방법을 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 고정자의 AA단면도이다.
도 13은 종래의 클로 폴형 모터의 원주 방향 각도를 나타내는 평면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시형태에 따라 클로 폴형 모터를 포함하고 있는 냉장고의 내부를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시형태에 따라 클로 폴형 모터를 포함하고 있는 공지조화기의 외관을 나타낸 도면이다.
도 16는 본 발명의 일 실시형태에 따라 클로 폴형 모터를 포함하고 있는 공지조화기의 내면을 나타낸 도면이다.
도 17의 (a)는 종래의 클로 폴형 모터에서의 교류 전류의 파형을 나타내는 그래프이고 (b)는 본 실시형태의 클로 폴형 모터에서의 교류 전류의 파형을 나타내는 그래프이다.
도 18은 본 발명의 일 실시형태에 따른 클로 폴형 모터의 토크 및 회전자의 위치를 나타내는 그래프이다.
도 19는 종래의 클로 폴형 모터의 토크 맥동 및 회전자의 위치를 나타내는 그래프이다.
도 20은 본 발명의 일 실시형태에 따른 클로 폴형 모터의 토크 맥동 및 회전자의 위치를 나타내는 그래프이다.
도 21은 본 발명의 일 실시형태에 따른 클로 폴형 모터의 코깅 토크 및 조자극의 원주 방향 각도를 나타내는 그래프이다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예이며, 본 출원의 출원 시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조 번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성 요소를 나타낸다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

이하에 본 발명과 관련되는 클로 폴형 모터에 대해 도면을 통하여 상세히 알아보기로 한다.

본 실시형태에서의 클로 폴형 모터(1)는 냉장고나 에어컨 및 자동차등 다양한 분야에서 사용되는 모터로서 효율성이 좋아 많이 분야에 사용되고 있다. 본 발명의 상세한 설명의 경우 우선 클로 폴형 모터(1)에 구성 및 제조 방법에 대해 알아보고 클로 폴형 모터(1) 포함하고 있는 냉장고(100) 및 공기조화기의 실외기(200)에 대해 알아본다. 비록 냉장고(100)와 공기조화기의 실외기(200)에 한정하여 이를 설명하였지만 클로 폴형 모터(1)는 단순히 냉장고(100)와 공기조화기의 실외기(200)에만 포함 될 수 있는 것은 아니고 클로 다양한 가전기기에 포함될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 클로 폴형 모터의 사시도이며 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 클로 폴형 모터 회전자와 고정자를 나타내는 사시도이다.

그리고 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 회전자의 사시도이며 도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 고정자의 사시도이고 도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 고정자의 전개도이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 클로 폴형 모터(1)는 복수의 영구자석(18)(청구항에 기재된 자극)이 내주 방향으로 배치된 회전자(2)와 축선방향으로 연장하는 복수의 조자극(5)(5a, 5b, 5c)가 외주 방향으로 배치된 고정자(3)를 포함하고 있고 회전자(2)의 내주면과 고정자(3)의 외주면이 대면하도록 배치되어 있다. 그리고, 회전자(2)의 영구자석(18)과 고정자(3)의 조자극(5) 간에 생기는 인력 및 척력에 의해 회전자(2)가 회전되며, 회전자(2)는 그 중심에 가상적으로 설치된 회전축선에 대해 원주 방향으로 회전할 수 있다.

회전자(2)는 도 1, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 한쪽이 열려있고 다른 쪽은 닫힌 원통 형상으로 이루어져 있으며 닫힌 일단면 중심으로는 회전자(2)를 회전시키는 회전축(4)이 삽입되어 고정될 수 있다.

또한 그 내주면에는 회전축 방향으로 연장되는 장편 형상을 이루는 복수의 영구자석(18)이 원주 방향으로 등간격 배치되어 있다. 이 복수의 영구자석(18)은 원주 방향으로 N극과 S극으로 교대로 반복하여 배치되어 있다. 그리고, 본 실시형태의 경우 N극의 영구자석(18a)과 S극의 영구자석(18b)를 합하면 영구자석(18)의 개수는 24개가 된다. 단, 이하 설명에서는 설명의 편의를 위해 원주 방향에 인접하는 N극의 영구자석(18a) 및 S극의 영구자석(18b)를 유닛(23)이라 하고 이를 이용하여 설명한다.

고정자(3)는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 조자극(5)(5a, 5b, 5c)을 자화시키기 위한 자기회로가 되는 U상 코어(8), V상 코어(9), W상 코어(10)와 상기 각 코어들을 각각 자화시키는 U상 코일(14), V상 코일(15), W상 코일(16)을 포함할 수 있다.

U상 코어(8)는 도 5에 나타낸 바와 같이 회전축 선상에 배치된 U상 코어 본체(19)와 U상 코어 본체(19)의 주위에 설치되어 축선방향으로 연장되는 복수의 U상 조자극(5a)을 포함할 수 있다. U상 코어 본체(19)는 서로 60ㅀ씩 어긋나게 등간격으로 배치된 U상 조자극(5a)을 일체로 유지시켜 주는 링상태 부재(11a)와 링상태 부재(11a)의 한면에 링상태 부재(11a)와 동일한 축에 일체로 장착된 중심 원통형 부재(12a)를 포함할 수 있다.

중심 원통형 부재(12a)는 청구항에 개재한 제1 연신부에 해당하며 U상 조자극(5a)이 연장하는 방향과 동일한 방향을 향해 돌출되어 있을 수 있다.

V상 코어(9)는 도 5에 나타낸 바와 같이 회전축 선상으로써 U상 코어 본체(19) 아래에 배치된 V상 코어 본체(20)와 V상 코어 본체(20)의 외주에 결합되 축선방향으로 연장되는 복수의 V상 조자극(5b)을 구비할 수 있다. 이 V상 코어 본체(20)는 중심구멍을 가진 중심 원통형 부재(12b)와 중심 원통형 부재(12b)와 동일한 축선방향의 높이를 가지며 이 중심 원통형 부재(12b)의 축선방향의 중앙으로부터 방사 형상으로 연장되는 복수의 암(17)을 구비한다.

중심 원통형 부재(12b)는 청구항에 개재한 외감부에 해당하며 그 내경이 U상 코어(8)의 중심 원통형 부재(12a)의 외경과 동일할 수 있다.

암(17)은 그 선단이 V상 조자극(5b)의 연장 방향 한가운데으로 일체적으로 결합되어 있고 V상 조자극(5b)은 암(17)에 대해 선대칭을 이루듯이 축선방향 양쪽으로 연장되어 있을 수 있다.

본 실시형태의 경우 6개의 암(17)이 60ㅀ 씩 어긋나게 등간격으로 연장되어 있기 때문에 그 선단에 설치된 6개의 V상 조자극(5b)도 서로 60ㅀ씩 어긋나게 등간격으로 배치되어 있을 수 있다.

W상 코어(10)는 도 5에 나타낸 바와 같이 V상 코어 본체(20)의 아래에 배치된 W상 코어 본체(21)와 W상 코어 본체(21)의 결합되어 축선방향으로 연장되는 복수의 W상 조자극(5c)을 구비할 수 있다.

이 W상 코어 본체(21)는 서로 60ㅀ씩 어긋나게 등간격으로 배치된 W상 조자극(5c)을 일체로 유지시켜 주는 링상태 부재(11c)와 링상태 부재(11c)의 한면에 해당 링상태 부재(11c)와 동일한 축에 일체로 장착된 중심 원통형 부재(12c)를 포함할 수 있다.

중심 원통형 부재(12c)는 청구항에 개재한 제2 연신부에 해당하며 U상 코어 본체(19)를 향해서 돌출되고 W상 조자극(5c)은 중심 원통형 부재(12c)가 돌출하는 방향과 동일한 방향을 향해 연장되어 있을 수 있다. 이 방향은 U상 조자극(5a)의 연장 방향과는 반대이며, U상 코어(8)의 제1 연신부(중심 원통형 부재(12a))는 W상 코어 본체(21)를 향해 연장되어 있을 수 있다. 또, 중심 원통형 부재(12c)의 내경 및 외경은 U상 코어(8)의 중심 원통형 부재(12a)의 내경 및 외경과 각각 동일할 수 있다.

U상 코어(8), V상 코어(9), W상 코어(10)는 도 6에 나타낸 바와 같이 U상 코어 본체(19)의 중심선 및 W상 코어 본체(21)의 중심선이 회전축선과 합치하도록 중심 원통형 부재(12a)의 선단면과 중심 원통형 부재(12c)의 선단면이 서로 마주 보고 있으며 이들은 근접해 있거나 서로 붙어 있을 수 있다.

또한 V상 코어 본체(20)의 중심선이 회전축선과 합치하도록 중심 원통형 부재(12a)와 중심 원통형 부재(12c)의 선단부가 중심 원통형 부재(12b)의 중심구멍에 간극이 존재하지 않도록 붙어 있을 수 있다. 그리고, 이 상태에서 U상 코어(8), V상 코어(9), W상 코어(10)가 수지등에 의해 고정되어 있을 수 있다.

이 상태에서 도 6에 나타낸 바와 같이 중심 원통형 부재(12a)의 선단면과 중심 원통형 부재(12c)의 선단면 간에 UW갭(G1)이 형성될 수 있다. 또한 중심 원통형 부재(12b)의 선단면과 중심 원통형 부재(12a)의 외주면 사이에는 UV갭(G2)이 형성됨과 아울러 중심 원통형 부재(12b)의 선단면과 중심 원통형 부재(12c)의 외주면 사이에는 VW갭(G3)이 형성될 수 있다.

이때 중심 원통형 부재(12a)의 선단부와 중심 원통형 부재(12c)는 중심 원통형 부재(12b)에 감싸질 수 있는데 이 때 감싸지는 중심 원통형 부재(12a)의 깊이와 중심 원통형 부재(12b)의 깊이는 동일하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성을 이용하면, UV갭(G2)을 통과하는 자속밀도와 VW갭(G3)을 통과하는 자속밀도를 동일하게 할 수 있으므로 더욱 균일화한 자속량에 의해 모터의 진동이나 소음을 억제할 수 있다.

UV갭(G2), UW갭(G1), VW갭(G3)의 폭은 0인 것이 바람직하나 폭이 0이 아닌 경우, UV갭(G2) 및 VW갭(G3) 폭의 오차 범위는 UW갭(G1) 폭의 오차 범위에 비해 크게 작아질 수 있다.

이것은 U상 코어(8), V상 코어(9), W상 코어(10)가 분체상의 자성 재료를 회전축 방향으로 프레스 가공하여 구성되므로 회전축 방향의 치수 정도가 래디얼 방향에 비해 나쁘고 래디얼 방향의 UV갭(G2) 및 VW갭(G3)에 비해 회전축 방향의 UW갭(G1)의 제조 오차가 커지기 때문이다.

이처럼 조합된 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)이 상기 순서대로 서로 20ㅀ 어긋나게 원주 방향으로 반복하여 나타날 수 있다. 그리고, 본 실시형태에서는 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b) 및 W상 조자극(5c)을 합한 조자극(5)의 개수는 18개가 된다.

상기와 같이 구성된 회전자(2), 고정자(3)에서는 회전자(2)의 영구자석(18)의 개수를 P, 고정자(3)의 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)을 합한 개수를 S로 할 경우, 이하의 식(1)이 성립할 수 있다.

[수 1]

S:P=3:2(n+1) ㅇㅇㅇ (1)

(n+1)≠3m n, m은 정수

더욱 구체적으로는 상기와 같이 S가 18, P가 24 이므로 S:P=3:4의 관계가 성립한다.

따라서 본 실시형태의 클로 폴형 모터(1)에서는 고정자(3)측의 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)에 대응하여 회전자(2)측의2개의 영구자석(18a, 18b)로 이루어진 유닛(23)이 2개 배치되어 있을 수 있다.

이 관계를 원주 방향의 원주 방향 각도로 나타내면 N극에 착자된 영구자석(18a) 및 S극에 착자된 영구자석(18b)의 원주 방향 각도는 각각 180ㅀ이므로 1 유닛(23)의 원주 방향 각도는 360ㅀ가 될 수 있다.

또한, 도 7에 나타낸 바와 같이 2개의 유닛(23)에 대응하는 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)을 합한 원주 방향 각도는 360ㅧ2로 720ㅀ가 될 수 있다. 따라서, 각 조자극(5)의 원주 방향 각도는 720ㅀ을 3으로 나눈 240ㅀ가 되고 각 조자극(5)의 원주 방향 각도는 최대 240ㅀ가 될 수 있다.

본 실시형태에서는 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)의 원주 방향 각도를 130ㅀ이상, 160ㅀ이하가 되는 것이 바람직하며 한층 더 바람직하게는 150ㅀ가 되는 것이 본 발명의 효율성이 좋아 진다.

U상 코일(14)은 절연체로 이루어진 제1 보빈(7a)에 소정 지름을 가진 선체를 권회하여 구성될 수 있다. 이 제1 보빈(7a)은 그 중심선과 회전축선이 일치하도록 U상 코어 본체(19) 및 V상 코어 본체(20) 간에 형성되는 공간(S1)에 배치되어 있을 수 있다. 단, 이 공간(S1)은 수지에 의해 봉지되어 있을 수 있다.

W상 코일(16)은 절연체로 이루어진 제2 보빈(7b)에 소정 지름을 가진 선체를 권회하여 구성될 수 있다. 이 제2 보빈(7b)은 그 중심선과 회전축선이 일치하도록 V상 코어 본체(20) 및 W상 코어 본체(21) 간에 형성되는 공간(S2)에 배치되어 있을 수 있다. 단, 이 공간(S2)은 수지에 의해 봉지되어 있을 수 있다.

V상 코일(15)은 도 6에 나타낸 바와 같이 직렬로 접속된 제1 V상 코일 요소(15a) 및 제2 V상 코일 요소(15b)로 이루어질 수 있다.

제1 V상 코일 요소(15a)는 절연체로 이루어진 제1 보빈(7a)에 소정 지름을 가진 선체를 권회하여 구성될 수 있으며, 이 제1 보빈(7a)은 상기와 같이 그 중심선과 회전축선이 일치하도록 공간(S1)에 배치되어 있을 수 있다.

제2 V상 코일 요소(15b)는 절연체로 이루어진 제2 보빈(7b)에 소정 지름을 가진 선체를 권회하여 구성될 수 있으며 이 제2 보빈(7b)은 상기와 같이 그 중심선과 회전축선이 일치하도록 공간(S2)에 배치되어 있을 수 있다.

이때 공간(S1)에는 외측에 제1 V상 코일 요소(15a), 내측에 U상 코일(14)가 배치됨과 아울러 공간(S2)에는 외측에 제2 V상 코일 요소(15b), 내측에 W상 코일(16)이 배치될 수 있다. 단, 본 발명의 실시형태에서는 U상 코일(14), 제1 V상 코일 요소(15a), 제2 V상 코일 요소(15b), W상 코일(16)의 권수는 동일한 것으로 가정한다..

또, U상 코일(14)의 권회방향을 정으로 하면 제1 V상 코일 요소(15a)의 권회방향은 정, 제2 V상 코일 요소(15b)의 권회방향은 부, W상 코일(16)의 권회방향은 부가 되도록 권회되어 있을 수 있고 이들 코일은 서로 미도시된 권선 마지막 단자에 접속되어 있을 수 있다.

그리고, 제1 V상 코일 요소(15a) 및 제2 V상 코일 요소(15b)의 지름은 도 6에 나타낸 바와 같이 U상 코일(14) 및 W상 코일(16)의 지름에 비해 커지도록 구성될 수 있다.

여기서, 코일 저항값을 R[Ω], 코일 지름을 D[mm], 코일 길이를 L[mm], 코일을 구성하는 금속의 저항율을 a로 하면 이하의 관계식(2)이 성립될 수 있다.

R=aL/D²ㅇㅇㅇ (2)

즉, 상기 식(2)를 보면, 코일 지름이 커진 만큼 코일 저항값이 작아지고 또 코일 권수가 증가하거나 혹은 코일의 원둘레가 길어짐에 따라 코일 저항값이 커진다는 것을 알 수 있다.

지금까지 클로 폴형 모터(1)의 구성 요소에 대해 알아보았다. 이하 클로 폴형 모터의 제조 방법에 대해 알아본다.

도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 클로 폴형 모터의 제조 방법을 나타내는 도면이며 도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 U상 코어의 제조 방법을 나타내는 도면이다.

도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 V상 코어의 제조 방법을 나타내는 도면이며 도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 W상 코어의 제조 방법을 나타내는 도면이다.

U상 코어(8), V상 코어(9), W상 코어(10)을 각각 예를 들면 분체상의 연자성 재료를 회전축 방향으로 프레스 가공하여 제조하는 코어 제조 공정을 실시한다. 단, 프레스 가공 재료는 강판 등이 사용될 수 있다.

다음으로 U상 코어 본체(19) 및 W상 코어 본체(21)의 중심선이 회전축선과 합치하도록 중심 원통형 부재(12a)의 선단면과 중심 원통형 부재(12c)의 선단면을 서로 마주보도록 배치함과 아울러 중심 원통형 부재(12b)의 중심구멍에 중심 원통형 부재(12a) 및 중심 원통형 부재(12c)의 선단부를 거의 간극 없이 붙이고 U상 코어(8)와 W상 코어(10) 간에 V상 코어(9)를 배치한다.

이때 U상 코일(14) 및 제1 V상 코일 요소(15a)를 U상 코어 본체(19)와 V상 코어 본체(20) 사이에 형성된 공간(S1)에 배치하고 제2 V상 코일 요소(15b) 및 W상 코일(16)을 V상 코어 본체(20)와 W상 코어 본체(21) 사이에 형성된 공간(S2)에 배치할 수 있다. 이처럼 배치한 U상 코어(8), V상 코어(9), W상 코어(10), U상 코일(14), V상 코일(15) 및 W상 코일(16)을 합해서 고정자 형성 부재(30)라 부른다.

마지막으로 도 8에 나타낸 바와 같이 고정자 형성 부재(30)를 상부 금형(31) 및 하부 금형(32)에 의해 회전축 방향으로 끼우듯이 배치할 수 있다.

상부 금형(31) 및 하부 금형(32)에는 내부에 고정자 형성 부재(30)를 수용하는 오목부가 설치될 수 있다.

상부 금형(31)은 오목부가 설치된 개구단이 하부 금형(32)의 오목부가 설치된 개구단과 접하는 것으로써 그 상면에는 도 8에 나타낸 바와 같이 수지를 주입하기 위한 주입용 홀부(37)가 복수개 설치될 수 있고 아울러 삽입 핀(38)을 삽입하는 삽입 핀용 홀(40)이 설치되어 있을 수 있다.

하부 금형(32)은 도 8에 나타낸 바와 같이 고정자 형성 부재(30)를 위치 결정하기 위한 위치 결정 볼록부(39)가 설치되어 있을 수 있고 이 위치 결정 볼록부(39)는 기계각으로 20ㅀ씩 어긋나게 원주 방향으로 배치될 수 있다.

그리고, 하부 금형(32)의 오목부에 고정자 형성 부재(30)를 감합한 상태로 하부 금형(32)의 오목부가 설치된 개구단과 상부 금형(31)의 오목부가 설치된 개구단을 일치시키고 상부 금형(31) 및 하부 금형(32)의 내부에 고정자 형성 부재(30)를 수용할 수 있다.

이때 하부 금형(32)에 설치된 위치 결정 볼록부(39)와 고정자 형성 부재(30)의 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)이 각각 접할 수 있다.

그리고, 상부 금형(31)에 설치된 삽입 핀용 홀(40)에 삽입 핀(38)을 삽입하고 이 삽입 핀(38)에 의해 고정자 형성 부재(30)를 하부 금형(32)에 눌러 삽입하면서 상부 금형(31)에 설치된 주입용 홀부(37)로부터 수지를 주입하여 고정자 형성 부재(30)를 고정하는 성형 공정을 실시할 수 있다.

이때 삽입 핀(38)은 U상 코어(8)의 중심 원통형 부재(12a)를 압력을 가한다. 상기 과정에 의해 회전축 방향의 하중에 대해 제일 강도가 강한 U상 코어(8)의 중심 원통형 부재(12a)의 선단면과 W상 코어(10)의 중심 원통형 부재(12c)의 선단면이 서로 맞물려 이들이 간극 없이 접촉할 수 있다.

따라서, 중심 원통형 부재(12a)의 선단면과 중심 원통형 부재(12c)의 선단면이 압착된 상태로 수지에 의해 고정될 수 있다.

또, 하부 금형(32)에 설치된 위치 결정 볼록부(39)에 의해 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)이 상기 위치로 위치 결정되어 고정될 수 있다.

이 경우 중심 원통형 부재(12a) 내면의 적어도 일부 및 중심 원통형 부재(12c) 내면의 적어도 일부에 수지층이 형성되도록 구성할 수 있다. 그렇게 함으로써 중심 원통형 부재(12a) 및 중심 원통형 부재(12c) 내에 삽입되는 베어링 등의 부재가 수지층을 통해 접촉하게 되므로 고정자(3)에서 발생하는 열이 베어링 등의 부재에 전열되는 것을 방지할 수 있다.

또, 다음과 같이 하여 클로 폴형 모터를 제조할 수도 있다.

즉, U상 코어 본체(19)를 도 9에 나타낸 바와 같이 제1 U상파트(41) 및 제2 U상파트(42)로 구성한다. 이 제1 U상파트(41) 및 제2 U상파트(42)는 대략 원 형상을 이루는 부재를 동심원 형상 2개로 분할하여 구성할 수 있다.

제1 U상파트(41)는 도 9에 나타낸 바와 같이 제2 U상파트(42)의 외측에 배치되고 그 외측에는 원주 방향 등간격으로 배치된 복수의 U상 조자극(5a)을 포함할 수 있다.

제2 U상파트(42)는 도 9에 나타낸 바와 같이 제1 U상파트(41)의 내측에 거의 간극 없이 붙으며, 그 내면에는 원통형 부재가 설치될 수 있다.

또한 제2 U상파트(42)의 외경은 상기 기술한 U상 코일(14), V상 코일(15)(제1 V상 코일 요소(15a) 및 제2 V상 코일 요소(15b)), W상 코일(16)의 외경보다 클 수 있다. 그리고 제2 U상파트(42)는 120ㅀ 간격으로 지름 방향으로 분할된 3개의 분할 요소를 원주 방향으로 배치될 수 있다.

V상 코어 본체(20)를 도 10에 나타낸 바와 같이 제1 V상파트(43) 및 제1 V상파트(43)의 내측에 배치되는 제2 V상파트(44)로 구성될 수 있다. 제1 V상파트(43) 및 제2 V상파트(44)는 원판상을 이루는 부분을 동심원 형상으로 분할하여 구성될 수 있다.

제1 V상파트(43)는 도 10에 나타낸 바와 같이 제2 V상파트(44)의 외측에 배치되고 링 형상을 이루는 본체 부분과 이 본체 부분에서 방사 형상으로 연장되는 복수의 암(17)과 암(17)의 선단에 그 회전축 방향의 중앙 부분에 일체적으로 유지된 복수의 V상 조자극(5b)을 구비할 수 있다.

제2 V상파트(44)는 도 10에 나타낸 바와 같이 제1 V상파트(43)의 내측에 거의 간극 없이 붙어있는 링 형상을 이루는 본체 부분과 이 본체 부분의 내면에 회전축의 중앙 부분에 일체적으로 접속된 원통형 부재를 구비할 수 있다.

또한 제2 V상파트(44)의 외경은 상기 기술한 U상 코일(14), V상 코일(15)(제1 V상 코일 요소(15a) 및 제2 V상 코일 요소(15b)), W상 코일(16)의 외경보다 클 수 있다. 그리고 제2 V상파트(44)는 120ㅀ의 위치에서 지름 방향으로 분할된 3개의 분할 요소를 원주 방향으로 배치될 수 있다.

W상 코어 본체(21)를 도 11에 나타낸 바와 같이 제1 W상파트(45) 및 제2 W상파트(46)으로 구성될 수 있다. 이 제1 W상파트(45) 및 제2 W상파트(46)는 대략 원형상을 이루는 부재를 동심원 형상으로 2개로 분할되어 구성 될 수 있다.

제1 W상파트(45)는 도 11에 나타낸 바와 같이 제2 W상파트(46)의 외측에 배치되고 그 외측에는 원주 방향으로 등간격으로 배치된 복수의 W상 조자극(5c)을 구비할 수 있다.

제2 W상파트(46)는 도 11에 나타낸 바와 같이 제1 W상파트(45)의 내측에 거의 간극 없이 붙어 있는 것으로써 그 내면에 원통형 부재가 설치될 수 있다. 또한 제2 W상파트(46)의 외경은 상기 기술한 U상 코일(14), V상 코일(15)(제1 V상 코일 요소(15a) 및 제2 V상 코일 요소(15b)), W상 코일(16)의 외경보다 클 수 있다. 그리고 제2 W상파트(46)는 120ㅀ 위치에서 지름 방향으로 분할된 3개의 분할 요소를 원주 방향으로 배치되어 구성 될 수 있다.

상기 기술한 제1 U상파트(41) 및 제2 U상파트(42), 제1 V상파트(43) 및 제2 V상파트(44), 제1 W상파트(45) 및 제2 W상파트(46)는 분말상의 연자성 재료를 회전축 방향으로 프레스 가공하여 구성될 수 있다.

또한 제1 U상파트(41), 제1 V상파트(43), 제1 W상파트(45)에 각각 일체적으로 유지되는 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)은 제1 U상파트(41), 제1 V상파트(43), 제1 W상파트(45)를 프레스 가공할 때에 동시에 제조될 수 있다.

이때 제1 U상파트(41) 및 제2 U상파트(42)와 제1 V상파트(43) 및 제2 V상파트(44)와 제1 W상파트(45) 및 제2 W상파트(46)을 이루는 재료는 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)을 이루는 재료와는 다른 것이 사용될 수 있다.

더욱 구체적으로는 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)을 이루는 재료는 제2 U상파트(42), 제2 V상파트(44), 제2 W상파트(46)을 이루는 재료보다 체적 저항율이 큰 것을 사용할 수 있다.

상기와 같이 구성한 제1 U상파트(41), 제1 V상파트(43), 제1 W상파트(45)의 중심축 선을 회전축 선에 일치시킨 상태로 상기 기술한 순서로 이들 파트를 회전축 선방향으로 조합하여 이들을 수지로 고정한 제1 파트 집합체를 제조할 수 있다.

이때 제1 U상파트(41), 제1 V상파트(43), 제1 W상파트(45)는 각각 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)을 구비하고 있기 때문에 제1 U상파트(41), 제1 V상파트(43), 제1 W상파트(45)를 고정함으로써 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)의 위치도 결정될 수 있다.

그리고, 제1 파트 집합체의 외측에는 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)이 상기 순서로 등간격으로 원주 방향으로 반복하여 나타날 수 있다. 또한 제1 파트 집합체 내측에는 대략 원통 형상의 구멍이 형성되어 있을 수 있다.

다음으로 제2 U상파트(42)와 제2 V상파트(44) 간에 U상 코일(14) 및 제1 V상 코일 요소(15a)를 배치한 상태로 이들 중심축선이 일치하도록 회전축 선방향으로 조합하여 고정한 제1 내측 유닛을 제조할 수 있다.

제2 U상파트(42) 및 제2 V상파트(44)의 외경은 U상 코일(14), V상 코일(15)(제1 V상 코일 요소(15a) 및 제2 V상 코일 요소(15b)), W상 코일(16)의 외경보다 크고 U상 코일(14) 및 제1 V상 코일 요소(15a)는 제2 U상파트(42)와 제2 V상파트(44) 사이에서 이탈되지 않고 수용될 수 있다.

또, 제2 W상파트(46)의 회전축 방향 상측에 제2 V상 코일 요소(15b), W상 코일(16)을 배치한 상태로 이들 중심축선이 일치하도록 고정한 제2 내측 유닛을 제조할 수 있다. 이 경우에도 상기와 같이 제2 W상파트(46)의 외경은 U상 코일(14), V상 코일(15)(제1 V상 코일 요소(15a) 및 제2 V상 코일 요소(15b)), W상 코일(16)의 외경보다 커서 제2 V상 코일 요소(15b) 및 W상 코일(16)은 제2 W상파트(46)에서 이탈되지 않고 수용될 수 있다.

마지막으로 제1 파트 집합체의 내측에 형성된 대략 원통 형상의 구멍에 제2 내측 유닛 및, 제2 내측 유닛의 회전축 선방향의 상측에 제1 내측 유닛을 배치하여 이들을 수지로 고정할 수 있다.

지금까지 클로 폴형 모터(1)와 클로 폴형 모터(1)의 제조 방법에 대해 알아보았다. 이하 상기 클로 폴형 모터의 동작 순서에 대해 알아본다.

우선, W상 코일(16)에 전압이 인가되면 이 인가 전압과 W상 코일(16)에 생긴 전압의 차이와 W상 코일(16)의 저항에 의해 전류가 흐르고 이에 의해서 자속이 발생한다. 이 자속은 W상 코어 본체(21)로부터 W상 조자극(5c)을 향하고 W상 조자극(5c)을 N극으로 자화시킴과 동시에 V상 조자극(5b) 및 U상 조자극(5a)을 S극으로 자화시킬 수 있다.

다음으로 U상 코일(14)에 전압이 인가되면 이 인가 전압과 U상 코일(14)에 발생한 전압의 차이와 U상 코일(14)의 저항에 의해 전류가 흐르고 자속이 발생한다. 여기서 W상 코일(16)과 U상 코일(14)은 코일의 권회 방향이 반대로 되어 있어 이 자속은 U상 코어 본체(19)로부터 U상 조자극(5a)을 향하게 된다. 그리고 U상 조자극(5a)을 N극으로 자화시킴과 동시에 아울러 V상 조자극(5b) 및 W상 조자극(5c)을 S극으로 자화시킬 수 있다.

마지막으로 V상 코일(15), 즉 제1 V상 코일 요소(15a) 및 제2 V상 코일 요소(15b)에 전압이 인가되면 제1 V상 코일 요소(15a)에서는 이 인가 전압과 제1 V상 코일 요소(15a)에 발생한 전압의 차이와 제1 V상 코일 요소(15a)의 저항에 의해 전류가 흐를 수 있다. 아울러 제2 V상 코일 요소(15b)에서는 이 인가 전압과 제2 V상 코일 요소(15b)에 발생한 전압의 차이와 제2 V상 코일 요소(15b)의 저항에 의해 전류가 흐를 수 있다.

이때 제1 V상 코일 요소(15a)에 흐르는 전류에 의해 발생한 자속은 U상 코어 본체(19)로부터 V상 코어 본체(20) 또는 W상 코어 본체(21)를 향한다. 그리고 이러한 자속은 V상 조자극(5b)과 W상 조자극(5c)을 N극으로 자화시키고 동시에 U상 조자극(5a)을 S극으로 자화시킬 수 있다.

한편 제2 V상 코일 요소(15b)에 흐르는 전류에 의해 발생한 자속은 W상 코어 본체(21)로부터 V상 코어 본체(20) 또는 U상 코어 본체(19)를 향하고 V상 조자극(5b)과 U상 조자극(5a)을 N극으로 자화시킴과 동시에 W상 조자극(5c)을 S극으로 자화시킬 수 있다.

따라서, 이러한 자속을 더하면 V상 코어(9)의 조자극(5)이 N극으로 자화시킴과 동시에 U상 코어(8)의 조자극(5) 및 W상 코어(10)의 조자극(5)이 S극으로 자화시킬 수 있다.

상기와 같은 W상 코일(16), U상 코일(14), V상 코일(15)에 순차적으로 전압이 인가됨으로써 조자극(5)을 자화시키는 자극이 변화하고 고정자(3)측의 조자극(5)과 회전자(2)측의 영구자석(18) 간에 발생하는 인력 및 척력에 의해 회전자(2)가 회전할 수 있다.

이때 U상 코어 본체(19)와 V상 코어 본체(20) 간을 통과하는 자속은 UV갭(G2)을 통과하고 V상 코어 본체(20)와 W상 코어 본체(21) 간을 통과하는 자속은 VW갭(G3)을 통과하고 U상 코어 본체(19)와 W상 코어 본체(21) 간을 통과하는 자속은 UW갭(G1)을 통과할 수 있다. 즉, 어느 코어 본체 사이를 통과하는 자속이라도 자속이 통과하는 갭은 1개가 될 수 있다..

또, W상 코일(16)의 인가 전압, U상 코일(14)의 인가 전압, V상 코일(15)의 인가 전압은 모두 동일하고 W상 코일(16), U상 코일(14), V상 코일(15)에 발생한 야기 전압은 거의 동일하므로 W상 코일(16), U상 코일(14), V상 코일(15)에서 인가 전압으로부터 야기 전압을 받은 전압은 거의 일정하게 될 수 있다.

그리고, V상 코일(15)의 지름, 즉 제1 V상 코일 요소(15a) 및 제2 V상 코일 요소(15b)의 지름을 W상 코일(16)의 지름 및 U상 코일(14)의 지름보다 굵기 때문에 U상 코일(14)의 저항값, V상 코일(15)의 저항값, W상 코일(16)의 저항값은 거의 균일하게 될 수 있다.

따라서 W상 코일(16)에 의해 흐르는 전류와, U상 코일(14)에 의해 흐르는 전류 및 V상 코일(15)에 의해 흐름 전류의 양이 거의 동일해져 각 코어에 전류가 균형 있게 흐를 수 있다.

또한 고정자(3)측의 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)에 대해, 회전자(2)측의 영구자석(18)의 유닛(23) 2개가 대응되므로 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)의 원주 방향 각도를 최대 240ㅀ까지 크게 할 수 있다. 본 실시형태에서는 이 원주 방향 각도를 150ㅀ로 하므로 도 8에 나타낸 바와 같이 코깅 토크 및 쇄교자속의 왜곡이 저감할 수 있다.

이처럼 구성한 본 실시형태의 클로 폴형 모터는 다음과 같은 각별한 효과를 갖는다.

즉, 상기와 같이 어느 코어 본체 간을 통과하는 자속이라도 통과하는 갭은 1개가 되므로 자기 저항이 동일해지고 자속량이 균일하게 되어 모터의 진동이나 소음을 억제할 수 있다. 또 자속이 통과하는 갭을 1개로 했으므로 자속량의 감소를 최소한으로 억제할 수 있다.

각 코어에 전류를 균형 있게 흘릴 수 있어 토크 맥동의 발생을 저감하고 모터 회전을 불안정하게 하는 진동이나 소음을 방지할 수 있다.

또한 U상 코일(14), V상 코일(15) 및 W상 코일(16)의 권수를 변경함이 없이 코일지름을 바꾸는 것만으로 V상 코일(15)의 저항값을 작게 할 수 있으므로 U상 코일(14), V상 코일(15) 및 W상 코일(16)의 권수를 동일하게 하여 자속을 균일화하고 모터 회전을 안정화할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는 U상 코일(14), 제1 V상 코일 요소(15a), 제2 V상 코일 요소(15b), W상 코일(16)의 권수를 동일하게 하였으나 이 권수를 다르게 할 수도 있다. 이처럼 구성할 경우 U상 코어(8), V상 코어(9), W상 코어(10)에 축방향의 제조 오차가 생기는 경우라도 코일마다 권수를 바꾸어 코일의 저항값을 조정할 수 있으므로 제조 오차에 의해 U상 코어(8), V상 코어(9) 및 W상 코어(10)에 발생하는 자속의 불균일을 해소할 수 있다.

고정자(3)측의 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)를 합한 개수(P)와 회전자(2)측의 N극에 착자된 영구자석(18a) 및 S극에 착자된 영구자석(18b)를 합한 개수(S)란 S:P가 3:2(n+1)가 된다. 따라서, 고정자(3)측의 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b) 및 W상 조자극(5c) 즉, 3개의 조자극(5)은 회전자(2)측의 원주 방향으로 N극 및 S극에 착자된 2개의 영구자석(18a, 18b)으로 이루어진 유닛(23)이 (n+1)에 대응되도록 배친된다.

1 유닛(23)의 원주 방향 각도는 360ㅀ이므로 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b) 및 W상 조자극(5c)를 합한 원주 방향 각도는 360ㅧ(n+1)이 된다. 따라서 각 조자극(5)의 원주 방향 각도를 120ㅀ 이상으로 할 수 있으므로 코깅 토크나 쇄교자속의 왜곡을 줄이고 모터의 진동이나 소음을 줄일 수 있다.

이때 본 실시형태에서는 식(1)에서 n를 1으로 한 값, 즉, S:P를 3:4로 함으로써 상기와 같이 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)의 원주 방향 각도를 최대 240ㅀ까지 크게 할 수 있다. 여기서 U상 조자극(5a), V상 조자극(5b), W상 조자극(5c)의 원주 방향 각도를 150ㅀ로 하여 도 18에 나타낸 바와 같이 코깅 토크 및 쇄교자속의 왜곡을 줄일 수 있다.

상기 기술한 클로 폴형 모터의 제조 방법에서 회전축선방향으로 인접하게 배치되는 U상 코어 본체(19)와 W상 코어 본체(21)의 중심 원통형 부재(12a)의 선단면과 중심 원통형 부재(12c)의 선단면이 서로 압압한 상태로 고정되므로 중심 원통형 부재(12a)의 선단면과 중심 원통형 부재(12c)의 선단면이 압착되어 그 사이에 공극이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 그만큼 모터의 진동이나 소음을 줄일 수 있다.

또, 하부 금형(32)에 설치된 위치 결정 볼록부(39)에 의해 인접하는 조자극(5) 간의 원주 방향의 폭이 고정도 위치 결정되므로 조자극(5)을 원주 방향 등간격으로 배치하여 모터 회전을 원활하게 하여 진동이나 소음을 줄일 수 있다.

각 코어가 분체상의 자성 재료를 회전축 선방향으로 프레스 가공하여 구성된 경우, 회전축 선방향과는 수직인 방향이 되는 원주 방향의 치수 정도는 회전축 선방향의 치수 정도에 비해 매우 양호하기 때문에 U상 코어 본체(19)와 V상 코어 본체(20)의 사이, 및 V상 코어 본체(20)와 W상 코어 본체(21)의 사이에는 거의 공극이 발생하지 않는다. 또한 U상 코어 본체(19)와 W상 코어 본체(21)의 사이에는 코어 본체가 압착한 상태로 고정되어 있어 그 사이에도 공극이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 모터의 진동이나 소음을 줄여 모터의 효율을 향상할 수 있다.

또, 클로 폴형 모터의 제조함에 있어서, 각 코어 본체를 구성하는 복수의 파트가 동심원 형상으로 분할되어 있으므로 이들 복수의 파트를 조합하여 고정자(3)를 제조할 경우에 각각 파트의 중심축을 쉽게 일치시킬 수 있다.

따라서, 조자극(5)의 진원도가 저하하여 모터 회전이 왜곡되는 것을 방지할 수 있어 모터의 진동이나 소음을 저감할 수 있다. 또, 가장 외측에 배치된 제1 파트의 외주 단연부에 조자극(5)이 일체로 유지되어 있으므로 이 제1 파트가 위치 결정되면 스스로 조자극(5)의 위치가 결정되고 파트와 조자극(5)을 각각 설치할 때와 비교하여 쉽게 조자극(5)의 위치를 결정할 수 있다.

조자극(5)을 구성하는 재료는 파트(41, 42, 43, 44, 45, 46)를 구성하는 재료와 상이하므로 비용이 드는 철계 절연 입자를 조자극(5)에만 사용하고 파트(41, 42, 43, 44, 45, 46)에는 철계 절연 입자와는 다른 재료를 사용하기 때문에 비용을 삭감할 수 있다.

또한 조자극(5)을 구성하는 재료는 제2 파트(42, 44, 46)를 구성하는 재료보다 체적 저항율이 높은 것을 이용하므로 조자극(5)의 전기 저항을 크게 하여 조자극(5) 표면에 발생하는 와전류를 저감시킬 수 있다.

또한 제2 파트(42, 44, 46)는 지름 방향으로 분할된 3개의 분할 요소를 원주 방향으로 배치되어 구성되어 있으므로 이들 분할 요소 간에 각각 전기 저항이 발생하고 이 전기 저항에 의해 원주 방향으로 흐르는 와전류를 저감할 수 있는 효과도 있다.

추가로 제2 파트(42, 44, 46) 외경은 U상 코일(14), V상 코일(15)(제1 V상 코일 요소(15a) 및 제2 V상 코일 요소(15b)), W상 코일(16)의 외경보다 커서 제1 파트 집합체를 제조한 후에 제1 내측 유닛, 제2 내측 유닛을 수용하여 고정자(3)를 제조할 수 있다. 이처럼 구성함으로써 조립성을 향상시킬 수 있다.

지금까지 특정 실시 형태를 기준으로 본 발명을 설명하였으나 본 발명은 상기 실시형태에 의해 한정되지 않고 이와 동등하거나 유사한 실시형태에 의해서도 제조 될 수 있다.

상기 실시형태에서는 고정자를 U상 코어, V상 코어, W상 코어, U상 코일, V상 코일 및 W상 코일을 이용해 구성하였으나 이 구성에 한정되지 않으며 3개 코어를 사용하여 구성된 고정자라면 어떤 것이라도 상관없다.

또, 상기 실시형태에서는 청구항에 기재한 제1 코어가 U상 코어, 청구항에 기재한 제2 코어가 V상 코어, 청구항에 기재한 제3 코어가 W상 코어에 해당하나 이에 한정되지 않으며 제1 코어, 제2 코어, 제3 코어가 U상 코어, V상 코어, W상 코어의 어느 것에 해당할 수도 있다.

상기 실시형태에서는 청구항에 기재된 외감부가 중심 원통형 부재이었으나, 이 형상에 한정되지 않는다. 예를 들면 암의 일단면을 외감부로 할 수도 있다. 이 경우 방사 형상에 수속하여 배치되는 암의 일단면이 U상 코어 및 W상 코어의 중심 원통형 부재의 외주면과 근접 또는 당접하여 배치되는 구성일 수도 있다.

상기와 같은 실시형태에서는 U상 코어 본체의 중심 원통형 부재의 선단부가 V상 코어 본체의 중심 원통형 부재에 끼워 있는 회전축 선방향의 깊이와 W상 코어 본체의 중심 원통형 부재의 선단부가 V상 코어 본체의 중심 원통형 부재에 끼워 있는 회전축 선방향의 깊이가 동일하도록 구성되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면 U상 코어 본체의 중심 원통형 부재의 선단부가 V상 코어 본체의 중심 원통형 부재에 끼워 있는 회전축 선방향의 깊이가 W상 코어 본체의 중심 원통형 부재의 선단부가 V상 코어 본체의 중심 원통형 부재에 끼워 있는 회전축 선방향의 깊이보다 깊어지도록 구성되어 있을 수 있고 그 반대일 수도 있다.

또, 예를 들면 도 12에 나타낸 바와 같이 U상 코어 본체(51) 및 W상 코어 본체(53)의 중심 원통형 부재의 선단부 외경을 작게 한 오목부를 마련해 두어 U상 코어 본체(51) 및 W상 코어 본체(53)의 오목부에 V상 코어 본체(52)의 중심 원통형 부재를 감합하여 제2 접합면을 형성할 수도 있다.

상기 실시형태에서 제1 V상 코일 요소 및 제2 V상 코일 요소의 모든 지름을 U상 코일(14) 및 W상 코일(16)보다 크게 구성하였으나 제1 V상 코일 요소 및 제2 V상 코일 요소의 일부 지름을 크게 구성할 수도 있다.

또 상기 실시형태에서 고정자 조자극의 상기 각도는 120ㅀ로 설정되어 있었으나 이 각도는 적절하게 변경할 수 있다. 이 변경을 수행하려면 U상 코어, V상 코어, W상 코어가 구비하는 조자극 개수나 그 배치하는 각도를 적절하게 변경하면 된다.

상기 실시형태에서는 제1 V상 코일 요소와 U상 코일은 제1 보빈에 개별 선체를 권회하여 구성되었으나 동일한 선체를 권회하여 구성될 수 도 있다. 마찬가지로 제2 V상 코일 요소와 W상 코일은 제2 보빈에 개별 선체를 권회하여 구성되었으나 동일 선체를 권회하여 구성될 수도 있다.

상기 실시형태에서는 S:P가 3:4이지만 이에 한정되지 않고 식(1)을 만족하다면 다른 값을 사용할 수도 있다. 또한 조자극의 원주 방향 각도는 150ㅀ에 한정되지 않고 130ㅀ이상, 160ㅀ이하의 범위이면 어떠한 값이라도 상관없다.

상기 기술한 실시형태에서는 중심 원통형 부재(12a)의 내면 및 중심 원통형 부재(12c)의 내면에 수지층이 형성되도록 구성된 것으로 기재되어 있었으나 이러한 수지층이 없이 구성될 수 있다.

고정자의 제조 방법은 상기 기술한 공정에 한정되지 않으며 예를 들면 U상 코어 본체, V상 코어 본체, W상 코어 본체를 각각 제조한 후에 U상 코어 본체와 V상 코어 본체 간에 U상 코일 및 제1 V상 코일 요소를 배치함과 아울러 V상 코어 본체와 W상 코어 본체 간에 제2 V상 코일 요소 및 W상 코일을 배치하고 이들을 고정하는 방식으로 제조 될 수도 있다.

또한 상기 기술한 실시형태에서는 조자극과 파트가 다른 재료로 구성하였으나 조자극 및 파트를 동일한 재료로 구성할 수도 있다.

또한 상기 실시형태에서는 회전자의 자극을 가지는 것으로서 영구자석이 이용되었으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 전자석 등이라도 좋고 자극을 가진 것이라면 어떠한 것이라도 상관없다.

지금까지 도면을 통하여 본 발명이 가지고 있는 효과를 실시예를 통하여 상세하게 설명하지만 본 발명은 이 실시예로 한정되는 것은 아니고 유사한 실시예에도 본 발명이 적용될 수 있다.

이하 본 발명의 일 실시예에 해당하는 클로 폴형 모터(1)가 포함된 가전기기에 대해 설명한다. 이하 도면의 경우 냉장고과 공기 조화기에 한정하여 설명하지만 전술한 바와 같이 클로 폴형 모터(1)는 단순히 냉장고와 공기 조화기에 한정되어 적용되는 것은 아니고 여러 다른 가전기기에도 적용될 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시형태에 따라 클로 폴형 모터를 포함하고 있는 냉장고의 내부를 나타낸 도면이다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 클로 폴형 모터(1)를 포함하고 있는 냉장고는 냉장고의 외관을 형성하는 본체(110), 저장물을 저장하는 저장실(121, 122), 저장실(121, 122)을 냉각시키는 냉각장치(161, 171, 181, 182, 191, 192), 저장실(121, 122)의 온도를 감지하는 온도감지부(141, 142, 143)를 포함한다.

본체(110)의 외부는 저장물을 보관하는 저장실(121, 122)과 후술한 증발기(191, 192)가 마련되는 덕트(미도시)가 마련되고, 저장실(121, 122)이 마련된 본체(110)의 벽면에는 증발기(191, 192)에 의하여 냉각된 공기가 덕트(미도시)와 저장실(121, 122) 사이를 유동하기 위한 홀(미도시)이 포함될 수 있다.

저장실(121, 122)은 중간 격벽을 사이에 두고 좌우로 구획되어 저장물을 냉동 저장하는 냉동실(121)과 저장물을 냉장 저장하는 냉장실(122)로 구분되며, 냉동실(121)과 냉장실(122)은 전면이 개구되어 있다.

냉동실(121)과 냉장실(122)은 각각 도어(131, 132)에 의하여 차폐된다. 냉장고(100)의 도어(131, 132)에는 후술할 입력부(111)와 표시부(112)가 마련될 수 있다.

저장실(121, 122)에는 저장실(121, 122)의 온도를 감지하는 온도감지부(141, 142, 143)가 마련되며, 냉동실(121)의 온도를 감지하는 제1온도감지부(141), 냉장실(122)의 온도를 감지하는 제2온도감지부(142)를 포함한다. 또한 온도감지부(141, 142, 143)는 냉장고(100)의 외부에 마련되어 냉장고(100) 외부의 온도를 감지하는 외부온도감지부(143)를 더 포함할 수 있다.

온도감지부(141, 142, 143)는 온도에 따라 전지적 저항값이 변화하는 써미스터(thermistor)를 채용할 수 있다.

냉각팬(151, 152)은 덕트(미도시)에 마련된 증발기(191, 192)에 의하여 냉각된 공기를 저장실(121, 122)로 유입시킨다.

냉각장치(161, 171, 181, 182, 191, 192)는 기상 냉매를 응축시키는 응축기(171), 응축된 액상 냉매를 감압시키는 팽창밸브(181, 182), 감압된 액상 냉매를 증발시키는 증발기(191, 192) 및 증발된 기상 냉매를 압축하는 압축기(161)를 포함한다. 증발기(191, 192)에서 냉매는 액상에서 기상으로 그 상이 변화하고, 이 과정에서 냉매는 잠열을 흡수하여 증발기(191, 192) 및 증발기(191, 192) 주의의 공기를 냉각시킨다.

응축기(171)는 본체(110)의 하부에 마련된 기계실(미도시)에 설치되거나 본체(110)의 외부 즉 냉장고(100)의 후면에 설치될 수 있다. 기상 냉매는 응축기(171)를 통과하며 응축되어 액상 냉매가 된다. 응축되는 과정에서 냉매는 잠열을 방출한다.

응축기(171)가 본체(110) 하부에 마련된 기계실에 설치되는 경우에는 냉매로부터 방출되는 잠열로 인하여 응축기(171)가 가열되므로 응축기(171)를 냉각시키기 위한 방열팬(미도시)이 마련될 수 있다.

응축기(171)에 의하여 응축된 액상 냉매는 팽창밸브(181, 182)에 의하여 그 압력이 낮아진다. 즉 팽창밸브(181, 182)는 고압의 액상 냉매를 교축 작용에 의하여 냉매가 증발할 수 있는 압력까지 감압시킨다. 교축 작용이란 유체가 노즐이나 오리피스와 같이 좁은 유로를 통과하면 외부와의 열교환이 없이도 압력이 감소하는 현상을 의미한다.

또한 팽창밸브(181, 182)는 냉매가 증발기(191, 192)에서 충분한 열에너지를 흡수할 수 있도록 냉매의 양을 조절한다. 특히 전자식 팽창밸브를 이용하는 경우에는 후술할 제어부(210)의 제어에 따라 구동부(220)에 의하여 팽창밸브(181, 182)의 개폐 및 개방 정도가 조절된다.

증발기(191, 192)는 상술한 바와 같이 본체(110)의 내부 공간에 마련된 덕트(미도시)에 마련되어 팽창밸브(181, 182)에 의하여 감압된 저압의 액상 냉매를 증발시킨다.

냉매는 증발되는 과정에서 증발기(191, 192)로부터 잠열을 흡수하며, 냉매에게 열에너지를 빼앗긴 증발기(191, 192)는 증발기(191, 192) 주위의 공기를 냉각시킨다.

증발기(191, 192)에 의하여 증발된 저압의 기상 냉매는 다시 압축기(161)로 제공되어 냉각사이클이 반복된다.

압축기(150)는 본체(110)의 하부에 마련된 기계실(미도시)에 설치되고 모터의 회전력을 이용하여 증발기(191, 192)에 의하여 증발된 저압의 기상 냉매를 압축하고 응축기(171)로 압송한다. 압축기(150)에서 발생한 압력으로 인하여 냉매는 응축기(171), 팽창밸브(181, 182) 및 증발기(191, 192)를 순환하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 냉장고(100)의 압축기(150)는 모터를 구비하고 있는데 여러 가지 종류가 모터가 구비될 수 있다. 본 발명에 해당하는 클로 폴형 모터(1) 또한 압축기(150) 안에 구비되어 모터 역할을 할 수 있다. 클로 폴형 모터(1)의 경우 크기가 크지 않고 효율성이 좋아 냉장고에 점점 더 많이 사용되고 있는 추세이다.

도 15는 본 발명의 일 실시형태에 따라 클로 폴형 모터를 포함하고 있는 공지조화기의 외관을 나타낸 도면이고 도 16은 본 발명의 일 실시형태에 따라 클로 폴형 모터를 포함하고 있는 공기조화기의 내면을 나타낸 도면이다.

도 15를 참고하면, 공기조화기는 실외 공간에 마련되어 실외 공기와 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실외기(200), 실내 공간에 마련되어 실내 공기와 냉매 사이에 열교환을 수행하는 실내기(300)를 포함한다.

실외기(200)는 실외기(200)의 외관을 형성하는 실외기 본체(210), 실외기 본체(210)의 일측에 마련되어 열교환된 공기를 토출하는 실외기 토출구(211)를 포함한다.

실내기(300)는 실내기(300)의 외관을 형성하는 실내기 본체(310), 실내기 본체(310)의 정면에 마련되어 열교환된 공기를 토출하는 실내기 토출구(311), 사용자로부터 공기조화기에 대한 동작 명령을 입력받는 조작 패널(312), 공기조화기의 동작 정보를 표시하는 표시 패널(313)을 포함한다.

도 16을 참조하면, 공기조화기는 실외기(200), 실내기(300)와 함께 실외기(200)와 실내기(300) 사이를 연결하며 기상 냉매가 유동하는 통로가 되는 가스관(P1)과 액상 냉매가 유동하는 통로가 되는 액관(P2)을 포함하며, 가스관(P1)과 액관(P2)은 실내기(200) 및 실외기(300) 내부로 연장된다.

실외기(200)는 냉매를 압축하는 압축기(400), 실외 공기와 냉매 사이의 열교환을 수행하는 실외 열교환기(222), 난방 또는 냉방 모드에 따라 압축기(210)에서 압축된 냉매를 실외 열교환기(222)와 실내기(300) 가운데 어느 하나로 선택적으로 안내하는 사방밸브(223), 난방 모드 시에 실외 열교환기(222)로 안내되는 냉매를 감압하는 실외 팽창밸브(224), 미처 증발되지 못한 액상 냉매가 압축기(400)로 유입되는 것을 방지하는 어큐뮬레이터(225)를 포함한다.

압축기(400)는 외부 전원으로부터 전기에너지를 공급받아서 회전하는 압축기 모터(1)의 회전력을 이용하여 저압의 기상 냉매를 고압으로 압축한다. 압축기에 사용되는 모터는 여러 가지의 모터가 사용될 수 있으며 본 발명에 해당하는 클로 폴형 모터(1) 또한 모터로서 사용될 수 있다. 클로 폴형 모터(1)의 경우 크기가 크지 않고 효율성이 좋아 냉장고에 점점 더 많이 사용되고 있는 추세이다.

지금까지 클로 폴형 모터(1)을 구비하고 있는 냉장고와 공기조화기에 대해 알아보았다.

이하 도면을 통해 본 실시형태의 클로 폴형 모터와 종래의 클로 폴형 모터의 효과에 대해 비교해본다.

도 17은 코일에 통전했을 때 발생하는 교류 전류의 파형을 서로 비교한 도면이다.

도 17(a)에 나타낸 바와 같이 종래의 클로 폴형 모터는 코어간의 접합면을 1회 통과하는 V상 코어와 U상 코어 또는 W상 코어 간의 자속이 코어간의 접합면을 2회 통과하는 U상 코어와 W상 코어 간의 자속에 비해 커지므로 V상 코일에 의해 발생하는 교류 전류의 파형 진폭치가 약 25% 정도 커진다. 또한 U상 코일 및 W상 코일에 의해 발생하는 교류 전류의 파형 위상이 8ㅀ왜곡된다.

이에 대해 도 17(b)를 보듯이 본 실시형태의 클로 폴형 모터는 어느 코어 간을 통과하는 자속이라도 통과하는 접합면은 1회가 되므로 자속량이 균일하게 되고 V상 코어에 의해 발생하는 교류 전류의 파형 진폭치의 증가를 약 5%로 저감할 수 있음과 아울러 U상 코어 및 W상 코어에 의해 발생하는 교류 전류의 파형 위상 차를 2%으로 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태의 클로 폴형 모터와 종래의 클로 폴형 모터에서 코일에 통전을 실시하지 않고 회전자를 회전시켰을 때에 발생하는 코깅 토크를 측정한 것을 도 18에 나타낸다.

도 18에 나타낸 바와 같이 종래의 클로 폴형 모터에서는 -0.0009 Nm에서 0.0009 Nm의 범위에서 코깅 토크가 발생하는데 반해 본 실시형태의 클로 폴형 모터에서는 -0.0002 Nm에서 0.0002 Nm의 범위에서 코깅 토크가 발생하고 있고 본 실시형태의 클로 폴형 모터는 종래의 클로 폴형 모터에 비해 코깅 토크를 약 1/4 정도로 저감할 수 있었다.

이는 본 실시형태의 클로 폴형 모터에서는 종래의 클로 폴형 모터에 비해 자속량이 균일하기 때문에 코깅 토크가 감소시킬 수 효과가 발생한다.

마지막으로 코일 지름의 변화와 클로 폴형 모터의 진동과의 관계를 나타낸 결과로서 도 19는 종래의 클로 폴형 모터의 토크 맥동 및 회전자의 위치를 나타내는 그래프이고 도 20은 본 발명의 일 실시형태에 따른 클로 폴형 모터의 토크 맥동 및 회전자의 위치를 나타내는 그래프이며 도 21은 본 발명의 일 실시형태에 따른 클로 폴형 모터의 코깅 토크 및 조자극의 원주 방향 각도를 나타내는 그래프이다.

구체적으로는 제1 V상 코일 요소 및 제2 V상 코일 요소의 지름을 U상 코일, W상 코일에 비해 크게 한 것을 사용한 본 실시형태의 클로 폴형 모터와 제1 V상 코일 요소 및 제2 V상 코일 요소의 지름을 U상 코일, W상 코일과 동일하게 한 종래의 클로 폴형 모터를 사용하여 토크 맥동을 측정했다.

이 시험 결과를 이하의 도 19 및 도 20의 그래프에 나타낸다. 단, 이 그래프에서 세로 축은 토크를 나타내고 가로 축은 모터 회전 위상 위치를 나타낸 것이다.

도 19에 나타낸 바와 같이 종래의 클로 폴형 모터에서는 토크 최대치가 6.2 mNm이고 토크 최소치가 4.6 mNm이므로 상기 차이인 토크 맥동은 약 1.6 mNm이었다.

이에 대해 도 20에 나타낸 바와 같이 본 실시형태의 클로 폴형 모터에서는 토크 최대치가 7.8 mNm이고 토크 최소치가 7.4 mNm이므로 상기 차이인 토크 맥동은 약 0.4 mNm이었다.

따라서, 본 실시형태에서의 클로 폴형 모터에서는 종래형의 클로 폴형 모터에 비해 토크 맥동을 약 27%정도 저감할 수 있다. 이것은 U상 코어, V상 코어, W상 코어의 코일의 저항값의 차이를 작게 하여 각 코어에 흐르는 전류를 균형있게 흐르게 할 수 있기 때문이다.

1: 클로 폴형 모터 3: 고정자
5: 조자극 5a: U상 조자극
5b: V상 조자극 5c: W상 조자극
8: U상 코어 9: V상 코어
10: W상 코어 19: U상 코어 본체
20: V상 코어 본체 21: W상 코어 본체

Claims (19)

1. 클로 폴형 모터를 포함하고 있는 가전기기에서,
   상기 클로 폴형 모터는,
   회전축 상에 배치되는 제1코어 본체와, 상기 제 1코어 본체 중앙 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 제 1연신부와, 상기 제 1코어 본체 외측 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 복수의 제 1조자극을 포함하는 제1코어;
   상기 회전축 상에 배치되는 제 2코어 본체와, 상기 제 2코어 본체 외측 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 복수의 제 2조자극을 포함하는 제 2코어; 및
   상기 회전축 상에 배치되는 제3코어 본체와, 상기 제 3코어 본체 중앙 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 제 2연신부와, 상기 제3 코어 본체 외측 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 복수의 제 3조자극을 포함하는 제3코어를 포함하고,
   상기 제1연신부와 상기 제2연신부는, 상기 회전축의 축선 방향을 따라 서로 직선으로 배치되고,
   상기 제 2코어는, 상기 제2코어 본체의 중앙 부분에 상기 제 1연신부와 상기 제 2연신부를 감싸는 외감부를 더 포함하는 가전기기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 외감부에 의해 감싸지는 상기 제 1연신부의 길이와 상기 제 2연신부의 길이가 동일한 가전 기기
3. 제 1항에 있어서,
   상기 외감부, 상기 제 1연신부 및 상기 제 2연신부는 중심 구멍을 갖는 원통 형상인 가전 기기
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제 1연신부와 상기 제2연신부의 내경 및 외경은 동일하고 상기 제 1연신부와 상기 제 2연신부는 상기 외감부의 상기 원통 형상의 중심 구멍에 삽입되는 가전 기기
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1코어, 상기 제2코어, 상기 제3코어는 분체상의 자성 재료를 상기 회전축 방향으로 프레스 가공하여 구성된 가전 기기
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제1코어는 상기 제1코어 본체에 축선 방향으로 연장되는 복수의 U상 조자극을 포함하는 U상 코어이고
   상기 제2코어는 상기 제2코어 본체에 축선 방향으로 연장되는 복수의 V상 조자극을 포함하는 V상 코어이고
   상기 제3코어는 상기 제3코어 본체에 축선 방향으로 연장되는 복수의 W상 조자극을 포함하는 W상 코어인 가전 기기
7. 제 6항에 있어서,
   상기 U상 코어, 상기 V상 코어 및 상기 W 상 코어는 상기 각 코어들을 자화시키는 U상 코일, V상 코일 및 W상 코일을 더 포함하고
   상기 U상 코일은 상기 U상 코어 본체와 상기 V상 코어 본체 사이에 배치되어 있고, 상기 W상 코일은 상기 V상 코어 본체와 상기 W상 코어 본체 사이에 배치되어 있으며,
   상기 V상 코일은 상기 U상 코어 본체와 상기 V상 코어 본체 사이에 배치된 제1 V상 코일 요소와 상기 V상 코어 본체와 상기 W상 코어 본체 사이에 배치되어 있는 제2 V상 코일 요소가 직렬로 연결되어 있는 가전 기기
8. 제 7항에 있어서,
   상기 제1 V상 코일 요소는 상기 U상 코일의 외측에 배치되어 있고
   상기 제2 V상 코일 요소는 상기 W상 코일의 외측에 배치되어 있으며
   상기 제1 V상 코일 요소의 지름 및 상기 제2 V상 코일 요소의 지름은 상기 U상 코일의 지름 및 상기 W상 코일의 지름보다 큰 가전 기기
9. 제 7항에 있어서,
   상기 제1 V상 코일 요소는 상기 U상 코일의 내측에 배치되어 있고
   상기 제2 V상 코일 요소는 상기 W상 코일의 내측에 배치되어 있으며
   상기 제1 V상 코일 요소 및 상기 제2 V상 코일 요소의 지름은 상기 U상 코일 및 상기 W상 코일의 지름보다 작은 가전 기기
10. 제 7항에 있어서,
    상기 U상 코일 또는 상기 W상 코일의 지름과 상기 제1 V상 코일 요소 또는 상기 제2 V상 코일 요소의 지름의 비율은 1.0에서 1.4이하가 되는 가전 기기
11. 제 7항에 있어서
    상기 제1 V상 코일 요소와 상기 제2 V상 코일 요소의 권선의 수와 상기 U상 코일과 상기 W상 코일의 권선의 수가 서로 다른 가전 기기
12. 제 7항에 있어서,
    상기 U상 조자극, 상기 V상 조자극, 상기 W상 조자극에 대응하여 원주 방향으로 복수의 N극과 S극이 교대로 배치되어 있는 회전자를 더 포함하는 가전 기기.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 U상 조자극, 상기 V상 조자극, 상기 W상 조자극을 합한 개수를 S. 상기 회전자의 자극 개수를 P라 할 경우, S와 P의 비율이 아래와 같은 식(1)이 성립되는 가전 기기
    [식 1]
    S : P = 3 : 2(n+1)
    (n+1) ≠ 3m 단, n, m은 정수
14. 제7항에 있어서,
    상기 조자극 들의 원주 방향의 폭이 전기각으로 130˚이상 160˚이하인 가전 기기
15. 회전축 상에 배치되는 제1코어 본체와, 상기 제 1코어 본체 중앙 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 제 1연신부와, 상기 제 1코어 본체 외측 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 복수의 제 1조자극을 포함하는 제1코어;
    상기 회전축 상에 배치되는 제 2코어 본체와, 상기 제 2코어 본체 외측 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 복수의 제 2조자극을 포함하는 제 2코어; 및
    상기 회전축 상에 배치되는 제3코어 본체와, 상기 제 3코어 본체 중앙 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 제 2연신부와, 상기 제3 코어 본체 외측 부분에 상기 회전축 방향으로 연장되어 있는 복수의 제 3조자극을 포함하는 제3코어를 포함하고,
    상기 제1연신부와 상기 제2연신부는, 상기 회전축의 축선 방향을 따라 서로 직선으로 배치되고,
    상기 제 2코어는, 상기 제2코어 본체의 중앙 부분에 상기 제 1연신부와 상기 제 2연신부를 감싸는 외감부를 더 포함하는 클로 폴형 모터.
    
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