KR200296033Y1 - 드럼세탁기용 모터의 스테이터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 드럼세탁기용 모터의 스테이터에 관한 것으로, 모터의 스테이터슬롯에 의한 공극자속밀도의 변화 및 전류의 왜곡에 기인하는 코깅토크(Cogging Torque) 및 릴럭턴스 토크리플을 최소화시키므로써 모터의 성능을 향상시키고, 진동과 소음을 현저하게 저감시킬 수 있도록 한 것이다.

본 고안은 중심에 소정 직경의 관통공이 형성된 얇은 디스크 형태로 이루어지며, 둘레에는 소정의 폭과 길이를 갖는 다수의 코일권취편이 일정한 간격을 두고 방사상으로 돌출되며, 상기 각 코일권취편의 외측단에는 코일권취편의 폭보다 넓은 폭을 갖는 팁이 원주방향으로 형성된 구조를 갖는 다수의 코어가 적층된 형태로 이루어지는 드럼세탁기용 모터의 스테이터에 있어서, 상기 코어의 코일권취편 외측단에 형성되는 팁의 선단이 모터의 곡률반경과 다른 곡률반경을 갖도록 형성되고, 상기 팁의 선단면에 소정의 형상과 크기를 갖는 노치(Notch)가 형성된 특징을 갖는다.

본 고안을 적용하면, 코어를 구성하는 팁의 선단면에 노치를 형성하고, 팁의 선단면의 곡률반경을 모터의 곡률반경과 다르게 형성하는 경우에 코킹토크가 최소화됨에 따라 모터의 구동시 진동과 소음의 현저하게 저감되며, 그 결과 모터 및 모터가 적용된 제품의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있게 된다.

Description

드럼세탁기용 모터의 스테이터{STATOR OF MOTOR FOR DRUM TYPE WASHING MACHINE}

본 고안은 드럼세탁기용 모터의 스테이터에 관한 것으로, 특히 모터에 적층된 형태로 적용되는 각 스테이터코어의 팁(Tip)이 이중 곡률반경으로 형성되도록 하고, 팁의 선단면에 복수의 노치(Notch)를 형성하여 모터의 스테이터슬롯에 의한 공극자속밀도의 변화 및 전류의 왜곡에 기인하는 코깅토크(Cogging Torque) 및 릴럭턴스 토크리플을 최소화시키므로써 모터의 성능을 향상시키고, 진동과 소음을 현저하게 저감시킬 수 있도록 한 드럼세탁기용 모터의 스테이터에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 드럼세탁기의 구동부를 나타내는 부분 확대 단면도이고, 도 2는 종래 드럼세탁기의 모터에 적용되는 스테이터의 설치상태를 나타내는 평면도이다.

이를 참조하면, 종래 드럼세탁기(10)는 크게 세탁조(20)와, 상기 세탁조(20)의 하부에 설치되어 세탁조(20)가 정역회동되도록 구동시키는 구동모터(30)로 이루어진다.

이와 같은 드럼세탁기(10)에서 세탁조(20)는 세탁물과 세탁수를 공급받아 정역회동되는 세탁내조(22)와, 상기 세탁내조와 일정 간격 이격된 상태에서 고정 설치되는 세탁외조(24)로 구분된다.

한편, 상기 드럼세탁기(10)의 구동모터(30)는 세탁외조의 하부에 고정설치되며, 얇은 디스크형태로 이루어지는 다수의 코어(Core:32)가 적층된 상태에서 코일(34)이 감겨지고, 상기 코일에 전류가 인가되면 회전자계가 형성되도록 하는 스테이터(Stator:36)와, 상기 스테이터(36)의 외측에 감싸여지도록 설치되고, 내면의 스테이터와 서로 마주하는 위치에 다수의 영구자석(38)이 일정 간격으로 설치되며, 전류의 인가시 상기 스테이터(36)에 의하여 형성되는 회전자계에 의하여 회전되는 로테이터(Rotator:40)와, 상기 로테이터(40)의 바닥면 중심에 고정 설치되며, 상단부는 상기 세탁내조(22)의 저면 중심부에 고정 설치되는 구동축(42)로 이루어진다.

또, 상기 구동축(42)의 회전동작이 원활하게 이루어지도록 하기 위하여 구동축의 상부와 하부둘레에는 베어링(44)이 설치된다.

한편, 상기 구동모터를 구성하는 스테이터의 구조는 다음과 같다.

도 3은 종래 드럼세탁기용 모터에 적용되는 스테이터코어의 적층상태를 나타내는 사시도이고, 도 4은 종래 드럼세탁기의 모터에 적용되는 스테이터코어의 부분 확대 평면도이다.

이를 참조하면, 구동모터(30)의 스테이터(36)를 구성하는 코어(32)는 중심에 소정 직경의 관통공(32a)이 형성된 얇은 디스크 형태로 이루어지며, 둘레에는 소정의 폭과 길이를 갖는 다수의 코일권취편(32b)이 일정한 간격을 두고 방사상으로 돌출되며, 상기 각 코일권취편(32b)의 외측단에는 코일권취편의 폭보다 넓은 폭을 갖는 팁(Tip:32c)이 원주방향으로 형성된 구조로 이루어지며, 상기 각 코일권취편(32b)를 감싸는 형태로 코일(34)이 감겨지도록 구성된다.

이와 같이 이루어지는 종래 드럼세탁기의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 세탁내조(22)의 내부에 세탁물과 세탁수 및 세제를 투입한 상태에서 사용자가 스위치를 "ON" 시키면, 상기 구동모터(30)의 스테이터(36)를 구성하는 코어(32)상의 코일권취편(32b)에 감겨진 코일(34)에 전류가 흐르면서 스테이터(36)의 주변에 회전자계가 형성되면서 자력이 형성된다.

이 때 상기 자력은 스테이터(36)를 구성하는 코어(32)상의 팁(32c)의 선단부에서 발생되며, 이 자력과 로테이터(40)의 내면에 설치된 다수의 영구자석(38)사이에서 형성되는 인력(引力)과 척력(斥力)의 작용에 의하여 상기 로테이터(40)가 회전된다.

이와 같은 작용에 의하여 로테이터(40)가 회전되면, 상기 로테이터(40)의 바닥면 중심에 고정결합된 구동축(42)이 회전됨과 동시에 그 구동축의 상단에 결합된 세탁내조(22)가 회전되면서 세탁이 이루어지는 것이다.

그러나, 이와 같이 이루어지는 종래 드럼세탁기용 모터의 스테이터구조에서는 스테이터(36)를 구성하는 코어(32)의 팁(32c) 선단면이 모터의 중심과 동일한 곡률반경을 갖도록 형성되고, 팁(32c)의 선단면이 평탄한 구조로 이루어지기 때문에 도 5에 나타난 그래프값에서 알 수 있는 바와 같이, 구동시 공극자속밀도의 변화 및 전류의 왜곡현상에 기인하여 발생되는 코깅토크(Cogging Torque: 영구자석을 가진 모터에서 로테이터와 스테이터의 상대 위치에 따라 자기저항이 변하므로써 생기는 토크리플 성분으로 로테이터의 1회전시 로테이터폴과 스테이터팁의 최소공배수 만큼 주기적으로 발생하는 현상 )와 릴럭턴스 토크리플(Reluctance Torque Ripple)이 크게 발생되어 진동과 소음이 커짐에 따라 제품의 수명을 단축시키는 원인이 된다는 심각한 문제가 있다.

본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 모터의 스테이터슬롯에 의한 공극자속밀도의 변화 및 전류의 왜곡에 기인하는 코깅토크(Cogging Torque) 및 릴럭턴스 토크리플을 최소화시키므로써 모터의 성능을 향상시키고, 진동과 소음을 현저하게 저감시킬 수 있도록 한 새로운 형태의 드럼세탁기용 모터의 스테이터를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 일반적인 드럼세탁기의 구동부를 나타내는 부분 확대 단면도,

도 2는 종래 드럼세탁기의 모터에 적용되는 스테이터의 설치상태를 나타내는 평면도,

도3은 종래 드럼세탁기용 모터에 적용되는 스테이터코어의 적층상태를 나타내는 사시도,

도 4은 종래 드럼세탁기의 모터에 적용되는 스테이터코어의 부분 확대 평면도,

도 5는 종래 드럼세탁기의 모터에 적용되는 스테이터코어에서 발생되는 코킹토크 파형을 나타내는 그래프,

도 6는 본 고안에 따른 모터의 스테이터를 구성하는 코어의 적층상태를 나타내는 사시도,

도 7은 본 고안에 따른 모터의 스테이터를 구성하는 코어의 팁이 모터와 다른 곡률반경으로 형성되는 것을 나타내는 부분 확대 평면도,

도 8은 본 고안에 따른 모터의 스테이터를 구성하는 코어의 팁이 모터와 다른 곡률반경으로 형성됨과 동시에 노치(Notch)가 형성된 것을 나타내는 부분 확대평면도,

도 9는 본 고안에 따른 모터의 스테이터를 구성하는 코어의 팁에 단순히 노치가 형성된 것을 나타내는 부분 확대 평면도,

도 10은 본 고안에 따른 모터의 스테이터에서 코어의 팁에 형성되는 여러 형태의 노치(Notch)를 나타내는 부분 확대 평면도,

도 11은 본 고안에 따른 스테이터의 코어의 팁에 2개의 노치를 형성함에 따라 발생되는 코깅토크 파형을 나타내는 그래프,

도 12는 본 고안에 따른 스테이터의 코어의 팁을 모터와 다른 곡률반경으로 형성함에 따라 발생되는 코깅토크 파형을 나타내는 그래프,

도 13은 본 고안에 따른 스테이터의 코어의 팁에 2개의 노치를 형성함과 동시에 모터와 다른 곡률반경으로 형성함에 따라 발생되는 코깅토크파형을 나타내는 그래프이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100 : 스테이터 110 : 코어

112 : 관통공 114 : 코일권취편

116 : 팁 118 : 노치(Notch).

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 중심에 소정 직경의 관통공이 형성된 얇은 디스크 형태로 이루어지며, 둘레에는 소정의 폭과 길이를 갖는 다수의 코일권취편이 일정한 간격을 두고 방사상으로 돌출되며, 상기 각 코일권취편의 외측단에는 코일권취편의 폭보다 넓은 폭을 갖는 팁이 원주방향으로 형성된 구조를 갖는 다수의 코어가 적층된 형태로 이루어지는 드럼세탁기용 모터의 스테이터에 있어서, 상기 코어의 코일권취편 외측단에 형성되는 팁의 선단이 모터의 곡률반경과 다른 곡률반경을 갖도록 형성되고, 상기 팁의 선단면에 소정의 형상과 크기를 갖는 노치(Notch)가 형성된 특징을 갖는다.

이와 같은 본 고안에서 상기 팁의 선단면에 형성되는 노치는 2개 이상이며 등간격으로 형성된 특징을 갖는다.

이와 같은 본 고안에서 상기 팁의 선단면에 형성되는 노치는 일정한 반경을 갖는 반원형으로 형성된 특징을 갖는다.

이와 같은 본 고안에서 상기 팁의 선단면에 형성되는 노치는 일정한 깊이를 갖는 쐐기형으로 형성된 특징을 갖는다.

이와 같은 본 고안에서 상기 팁의 선단면에 형성되는 노치는 일정한 깊이를 갖는 사각형으로 형성된 특징을 갖는다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 고안의 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 6는 본 고안에 따른 모터의 스테이터를 구성하는 코어의 적층상태를 나타내는 사시도이고, 도 7은 본 고안에 따른 모터의 스테이터를 구성하는 코어의 팁이 모터와 다른 곡률반경으로 형성되는 것을 나타내는 부분 확대 평면도

이를 참조하면, 본 고안에 따른 모터의 스테이터(100)는 다수의 코어(110)가 상·하방향으로 적층된 구조로 이루어진다.

상기 스테이터(100)를 구성하는 코어(110)는 중심에 소정 직경의 관통공(112)이 형성된 얇은 디스크 형태로 이루어지며, 둘레에는 소정의 폭과 길이를 갖는 다수의 코일권취편(114)이 일정한 간격을 두고 방사상으로 돌출된 다.

또, 상기 각 코일권취편(114)의 외측단에는 그 코일권취편의 폭보다 넓은 폭을 갖는 팁(116)이 모터의 곡률반경(R1)과는 다른 곡률반경(R2)을가지면서 좌우 원주방향으로 형성된 구조를 갖는다.

도 8은 본 고안에 따른 모터의 스테이터를 구성하는 코어의 팁이 모터와 다른 곡률반경으로 형성됨과 동시에 노치(Notch)가 형성된 것을 나타내는 부분 확대 평면도이다.

이를 참조하면, 모터의 곡률반경(R1)과는 다른 곡률반경(R2)을가지면서 좌우 원주방향으로 형성된 상기 팁(116)의 선단면에는 소정의 형상과 크기를 갖는 노치(118)가 형성되는데, 상기 노치(118)가 2개 이상으로 형성되는 경우 각 노치 사이의 간격은 동일하게 형성된다.

도 9는 본 고안에 따른 모터의 스테이터를 구성하는 코어의 팁에 단순히 노치가 형성된 것을 나타내는 부분 확대 평면도이다.

이를 참조하면, 팁(116)의 외측단이 모터의 곡률반경(R1)과 동일한 곡률반경으로 형성되고 그 팁(116)의 선단면에 노치(118)가 형성된 구조를 나타낸다.

한편, 본 고안에서 상기 팁(116)의 선단면에 형성되는 노치(118)는 여러 가지 형상으로 형성될 수 있는데, 도 10에 도시된 바와 같이, 노치는 일정한 반경을 갖는 반원형(118a)이나 일정한 깊이를 갖는 쐐기형(118b) 또는 일정한 깊이를 갖는 사각형(118c)으로 형성되며, 필요에 따라 팁의 선단면에 서로 동일한 형상 또는 서로 다른 형상을 갖는 복수의 노치가 형성될 수 있다.

이와 같이 이루어지는 본 고안의 작용을 도 11 내지 도 13을 참조하여 상세히 설명한다.

도 11은 본 고안에 따른 스테이터의 코어의 팁에 2개의 노치를 형성함에 따라 발생되는 코깅토크 파형을 나타내는 그래프이다.

이를 참조하면, 코킹토크는 위에서 기술한 바와 같이 모터를 구성하는 로테이터와 스테이터의 상대위치에 따라 자기저항이 변하므로써 발생되는 토크리플성분으로 로테이터의 1회전시 로테이터폴과 스테이터를 구성하는 코어의 팁의 최소공배수 만큼 주기적으로 발생되는 현상을 일컫는다.

따라서, 본 고안에서와 같이 코어(110)의 팁(116)의 선단면에 2개의 노치(118)를 등간격으로 형성하면, 팁(116)의 선단면 면적이 3배 증가하는 효과가 발생되어 코깅토크의 주파수가 증가하기 때문에 약 0.37T ~ -0.37T의 파형을 얻을 수 있으며, 이에 따라 코깅토크가 저감된다.

도 12는 본 고안에 따른 스테이터의 코어의 팁을 모터와 다른 곡률반경으로 형성함에 따라 발생되는 코깅토크 파형을 나타내는 그래프이다.

이를 참조하면, 본 고안에서와 같이 코어(110)의 팁(116)의 선단면을 모터의 곡률반경과 다른 곡률반경을 갖도록 형성하면, 로테이터와 스테이터(110)의 상대위치에 따라 변화하는 자기저항의 변화율이 최소화되면서 공극자속밀도의 분포가 균일하게 형성됨에 따라 약 0.87T ~ -0.87T의 파형을 얻을 수 있음에 따라 코깅토크가 현저히 감소된다.

도 13은 본 고안에 따른 스테이터의 코어의 팁에 2개의 노치를 형성함과 동시에 모터와 다른 곡률반경으로 형성함에 따라 발생되는 코깅토크파형을 나타내는 그래프이다.

이를 분석하면, 코어(110)의 팁(116) 선단면에 2개의 노치(118)를 등간격으로 형성하고, 선단면의 곡률반경을 모터의 곡률반경과 다르게 형성하는 경우, 약 0.17T ~ -0.17T의 파형을 얻을 수 있게 되므로 코킹토크를 더욱 현저히 저감시킬 수 있는 것이다.

이와 같은 본 고안을 적용하면, 코어를 구성하는 팁의 선단면에 노치를 형성하거나 팁의 선단면의 곡률반경을 모터의 곡률반경과 다르게 형성하는 경우, 또는 상기 두 가지의 구성을 조합하는 경우에 코킹토크가 최소화됨에 따라 모터의 구동시 진동과 소음의 현저하게 저감되며, 그 결과 모터 및 모터가 적용된 제품의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 중심에 소정 직경의 관통공이 형성된 얇은 디스크 형태로 이루어지며, 둘레에는 소정의 폭과 길이를 갖는 다수의 코일권취편이 일정한 간격을 두고 방사상으로 돌출되며, 상기 각 코일권취편의 외측단에는 코일권취편의 폭보다 넓은 폭을 갖는 팁이 원주방향으로 형성된 구조를 갖는 다수의 코어가 적층된 형태로 이루어지는 드럼세탁기용 모터의 스테이터에 있어서,

   상기 코어의 코일권취편 외측단에 형성되는 팁의 선단이 모터의 곡률반경과 다른 곡률반경으로 이루어지도록 형성되고, 상기 팁의 선단면에 소정의 형상과 크기를 갖는 노치(Notch)가 형성된 것을 특징으로 하는 드럼세탁기용 모터의 스테이터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 팁의 선단면에 형성되는 노치는 2개 이상이며 등간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 드럼세탁기용 모터의 스테이터.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 팁의 선단면에 형성되는 노치는 일정한 반경을 갖는 반원형으로 형성된 것을 특징으로 하는 드럼세탁기용 모터의 스테이터.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 팁의 선단면에 형성되는 노치는 일정한 깊이를 갖는 쐐기형으로 형성된 것을 특징으로 하는 드럼세탁기용 모터의 스테이터.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 팁의 선단면에 형성되는 노치는 일정한 깊이를 갖는 사각형으로 형성된 것을 특징으로 하는 드럼세탁기용 모터의 스테이터.