KR20070116479A

KR20070116479A - 냉장고용 모터 회전축 지지구조

Info

Publication number: KR20070116479A
Application number: KR1020060050549A
Authority: KR
Inventors: 김성경
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2007-12-10
Also published as: US20070278882A1

Abstract

본 발명은 냉기순환용 팬을 구동시키는 모터에 적용되는 냉장고용 모터 회전축 지지구조에 관한 것으로서, 특히 저온 상태에서도 모터 회전축을 안정적으로 탄성 지지할 수 있는 냉장고용 모터 회전축 지지구조에 관한 것이다.

본 발명에 따른 냉장고용 모터 회전축 지지구조는 모터 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링과, 상기 베어링이 안착되는 동시에 상기 모터 회전축을 축방향으로 지지하는 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징에서 상기 모터 회전축이 축방향으로 지지되는 부분에 안착되는 에틸렌-프로필렌 공중합체(Ethylene Propylene Diene Monomer) 시트를 포함한다.

냉장고, 모터, 회전축, 베어링, 베어링 하우징, 에틸렌-프로필렌 공중합체 시트, 플라스틱 시트

Description

냉장고용 모터 회전축 지지구조 {MOTOR SHAFT MOUNTING FOR REFRIGERATOR}

도 1은 일반적인 셰이딩 폴 모터가 도시된 구성도,

도 2는 종래의 셰이딩 폴 모터의 구동 주파수에 따른 소음이 도시된 그래프,

도 3은 본 발명에 따른 냉기순환용 팬 및 셰이딩 폴 모터가 도시된 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 셰이딩 폴 모터가 도시된 측단면도,

도 5는 본 발명에 따른 셰이딩 폴 모터의 구동 주파수에 따른 소음이 도시된 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

11 : 고정자 코어 12 : 고정자 코일

14a,14a' : 셰이딩 코일 16 : 회전자

20,20' : 베어링 하우징 22 : 플라스틱 시트

24 : 에틸렌-프로필렌 공중합체 시트 32 : 베어링

34 : 스프링 36 : 스프링 서포터

본 발명은 냉기순환용 팬을 구동시키는 모터에 적용되는 냉장고용 모터 회전 축 지지구조에 관한 것으로서, 특히 저온 상태에서도 모터 회전축을 안정적으로 탄성 지지할 수 있는 냉장고용 모터 회전축 지지구조에 관한 것이다.

일반적으로, 모터는 전기에너지를 기계에너지로 변환하여 회전축의 회전을 통해 구동을 필요로 하는 기기(냉장고, 세탁기, 에어컨등의 각종 제품)에 동력을 전달하는 일종의 전동기로써, 상기 모터는 동작 전원에 따라 직류, 교류 모터로 구분되고, 상기한 교류 모터중 비교적 작은 토오크가 필요하고 설치 장소가 협소한 위치에서는 소형의 셰이딩 폴 모터(Shaded pole motor)가 많이 사용된다

이때, 냉장고에는 그 내벽에서 생성된 냉기를 순환시키는 냉기순환용 팬을 구동시키기 위하여 셰이딩 폴 모터가 설치된다.

보통, 셰이딩 폴 모터는 각각의 고정자 자극의 한쪽 끝에 홈을 파서 돌출(salient)극을 만들고, 이 돌출극에 셰이딩 코일(shading coil)이라고 하는 구리 단락 고리를 끼운 것으로써, 셰이딩 코일에 의해서 회전 자계장이 형성되어 토르크가 발생하여 회전하게 된다.

이와 같은, 셰이딩 폴 모터는 운전 중에도 셰이딩 코일에 전류가 계속 흐르므로 효율과 역률이 아주 작을 뿐 아니라 기동 토르크도 작고, 회전방향을 변경할 수 없지만, 구조가 간단하고 견고하여 많이 사용되고 있다.

도 1은 일반적인 셰이딩 폴 모터가 도시된 구성도이고, 도 2는 종래의 셰이딩 폴 모터의 구동 주파수에 따른 소음이 도시된 그래프이다.

구체적으로, 셰이딩 폴 모터는 도 1에 도시된 바와 같이 고정자 코어(1)의 일측에 고정자 코일(2)이 감겨지도록 설치되고, 상기 고정자 코어(1)의 홈 양끝단 에 두 개의 셰이딩 폴(4a)을 형성하는 동시에 각각에 셰이딩 코일(4b)이 감겨지도록 설치되며, 상기 고정자 코어(1)의 홈에 회전자(6)가 회전 가능하게 설치된다.

이때, 상기 회전자(6)는 그 중심에 모터 회전축(미도시)이 맞물리도록 연결되고, 상기 모터 회전축은 그 끝단 둘레부분 역시 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 동시에 그 끝단이 베어링 하우징(미도시)에 의해 지지되도록 설치된다.

보통, 상기 베어링 하우징에는 천연 고무 함량 비율이 높은 클로로프렌 고무(Chloroprene Rubber:이하 CR이라 칭함)와 같은 고무 재질의 시트 및 Nylatron과 같은 플라스틱 재질의 시트가 적층되도록 설치되고, 이와 같이 적층된 시트에 상기 모터 회전축이 지지되도록 설치되기 때문에 상기 모터 회전축이 회전되더라도 소음을 감소시키고 있다.

따라서, 상기 고정자 코일(2)에 전류가 공급됨에 따라 주자속을 발생시키는 반면, 상기 셰이딩 폴(4a) 및 셰이딩 코일(4b)에 의해 소정의 위상차를 가지는 보조자속을 발생시키고, 이와 같은 주자속과 보조자속이 상호 협조적으로 회전자계를 형성하여 상기 회전자(6) 및 모터 회전축을 회전시킨다.

이와 같은 기존의 셰이딩 폴 모터를 냉장고에 적용하여 작동시키면, 도 2에 도시된 바와 같이 운전 주파수가 270 Hz에서 소음이 14.5 dB/20.0u 이고, 운전 주파수 500 Hz를 중심으로 50 Hz 대역에서 평균 소음이 27.1 dB/20.0u 로 높게 나타난다.

즉, 기존의 셰이딩 폴 모터는 상기 모터 회전축이 CR 재질의 시트에 지지되기 때문에 저온의 냉장고에 적용되는 경우, 저온에서 CR 재질의 시트가 딱딱해지는 특성으로 변화되고, 모터 회전축이 딱딱해진 CR 재질의 시트에 지지된 상태에서 회전됨에 따라 보다 높은 공진 소음을 발생시키게 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 모터 회전축이 저온에서도 특성 변화가 없는 재질에 지지되도록 하여 공진 소음을 저감시킬 수 있는 냉장고용 모터 회전축 지지구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 냉장고용 모터 회전축 지지구조는 모터 회전축을 회전 가능하게 지지하는 복수개의 베어링과, 상기 베어링들이 안착되는 동시에 상기 모터 회전축을 축방향으로 지지하는 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징에서 상기 모터 회전축이 축방향으로 지지되는 부분에 안착되는 에틸렌-프로필렌 공중합체(Ethylene Propylene Diene Monomer) 시트로 구성된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 냉기순환용 팬 및 셰이딩 폴 모터가 도시된 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 셰이딩 폴 모터가 도시된 측단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 셰이딩 폴 모터의 구동 주파수에 따른 소음이 도시된 그래프이다.

본 발명에 따른 셰이딩 폴 모터는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 냉기순환용 팬(F)을 모터 회전축(S)에 의해 회전력을 전달할 수 있도록 설치되되, 상기 모터 회전축(S)의 일단은 상기 냉기순환용 팬(F)과 연결되도록 조립되고, 상기 모터 회전축(S)의 다른 일단은 회전 가능하도록 지지하는 베어링 하우징(20) 내에 안 착된 플라스틱 시트(22) 및 에틸렌-프로필렌 공중합체 시트(Ethylene Propylene Diene Monomer Sheet : 24, 이하 EPDM 시트라 칭함)에 축방향으로 지지된다.

구체적으로, 상기 셰이딩 폴 모터는 라미네이션이 전후방향으로 적층된 고정자 코어(11) 하측에 고정자 코일(12)이 권선되고, 상기 고정자 코어(11)의 중심에 형성된 홀에 상하방향으로 연장된 두 개의 셰이딩 폴(미도시)이 형성되는 동시에 각각에 셰이딩 코일(14a,14a')이 권선되며, 상기 고정자 코어(11)의 홈에 회전자(16)가 상기 모터 회전축(S)과 맞물려 회전 가능하게 설치된다.

여기서, 상기 모터 회전축(S)은 상기 고정자 코어(11)를 중심으로 전후방향에서 각각 베어링 하우징(20,20')에 의해 지지되되, 상기 고정자 코어(11)를 중심으로 후방의 베어링 하우징(20)은 상기 모터 회전축(S)의 끝단을 막아주도록 지지하면서 그 둘레부분이 상기 고정자 코어(11)의 후면에 볼트 고정되고, 상기 고정자 코어(11)를 중심으로 전방의 베어링 하우징(20')은 상기 모터 회전축(S)이 관통되면서 그 둘레부분이 상기 고정자 코어(11)의 전면에 볼트 고정된다.

보다 상세하게, 각각의 베어링 하우징(20,20') 내부에는 상기 모터 회전축(S)의 외주면과 맞닿는 베어링(32)이 탈거되지 않도록 설치되되, 상기 베어링(32)이 상기 베어링 하우징(20,20')의 일측과 접촉되는 동시에 상기 베어링 하우징(20,20')의 다른 일측에 스프링(34) 및 스프링 서포터(36)에 의해 지지되도록 설치된다.

이때, 상기 베어링 하우징(20,20')의 일측 즉, 상기 고정자 코어(11)와 멀리 떨어진 일측은 상기 베어링(32)이 반경방향으로 구속되도록 상기 베어링(32)의 측 면 및 상면 일부가 접촉되도록 완만하게 형성되고, 상기 스프링 서포터(36)는 그 하단이 상기 베어링(32)의 반대 측면 및 상면 일부가 접촉되도록 완만하게 형성된다.

아울러, 상기 스프링 서포터(36)는 그 상단 역시 상기 스프링(34)을 안정적으로 지지할 수 있도록 하단과 반대방향으로 완만하게 형성되고, 상기 베어링 하우징(20,20')의 다른 일측 즉, 상기 고정자 코어(11)와 가까운 일측도 역시 상기 스프링(34)을 안정적으로 지지할 수 있도록 역시 완만하게 형성된다.

물론, 상기 후방의 베어링 하우징(20)에 상기 플라스틱 시트(22) 및 EPDM 시트(24)가 적층되도록 설치된다.

특히, 상기 플라스틱 시트(22)는 상기 모터 회전축(S)이 접촉된 상태에서 회전되더라도 마모를 줄이도록 내구성이 뛰어난 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 EPDM 시트(24)는 내구성은 떨어지더라도 상기 모터 회전축(S)으로부터 전달되는 진동을 완충시킴으로 진동 전달을 방지하는 동시에 저온에서도 탄성을 잃지 않아 방진 효과를 그대로 유지시킬 수 있다.

이때, 상기 EPDM 시트(24)는 에틸렌과 프로필렌을 혼성 중합시켜 얻은 비결정성 고분자 물질인 EPDM로 이루어지되, 이와 같은 EPDM 은 물리적 성질이 천연고무와 스티렌-부타디엔 고무(SBR)의 중간 성질로 스폰지와 같으며, -55℃ ~ 150℃ 까지의 온도에서 물성변화가 없기 때문에 저온에서 사용되더라도 무방하다.

따라서, 상기 고정자 코일(12)에 전류가 인가되면, 상기 고정자 코어(11) 및 고정자 코일(12)에 의해 주자속이 발생되는 동시에 상기 셰이딩 폴 및 셰이딩 코 일(14a,14a')에 의해 소정의 위상차를 가지는 보조자속이 발생되고, 이와 같은 주자속과 보조자속의 상호작용에 의해 회전자계가 발생됨에 따라 상기 회전자(16)가 회전되고, 이와 맞물린 상기 모터 회전축(S) 및 냉기순환용 팬(F)이 회전된다.

이때, 상기 냉기순환용 팬(F) 및 모터 회전축(S)을 따라 진동이 전달되더라도 상기 플라스틱 시트(22) 및 EPDM 시트(24)에 의해 완충됨에 따라 냉장고의 다른 부분으로 전달되는 것을 방지하고, 나아가 소음 저감 효과도 높일 수 있다.

물론, 이와 같은 셰이딩 폴 모터 및 냉기순환용 팬(F)은 냉장고에서 냉기순환유로 상에 설치됨에 따라 적어도 5℃이하의 저온에서 사용되되, 온도가 떨어지더라도 상기 플라스틱 시트(22) 및 EPDM 시트(24)는 재질의 특성상 탄성이 변하지 않기 때문에 방진 효과를 그대로 유지하고, 나아가 공진 소음을 저감시키는 설계가 사전에 이루어짐에 따라 재질 특성 변화로 인하여 별도로 발생될 수 있는 공진 소음을 줄일 수 있다.

이와 같은 본 발명의 셰이딩 폴 모터를 냉장고에 적용하여 작동시키면, 도 5에 도시된 바와 같이 운전 주파수가 273 Hz에서 소음이 5.20 dB/20.0u 이고, 운전 주파수 440 Hz를 중심으로 49 Hz 대역에서 평균 소음이 26.0 dB/20.0u 로 종래의 셰이딩 폴 모터보다 소음 저감 효과가 뛰어난 것을 알 수 있다.

이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 냉장고에 적용되는 셰이딩 폴 모터를 예로 들어 상세하게 설명하였다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 냉장고용 모터 회전축 지지구조는 모터 회전축 끝단이 EPDM 시트 및 플라스틱 시트에 지지되기 때문에 모터 회전축을 통하여 진동이 전달되더라도 플라스틱 시트 및 EPDM 시트를 순차적으로 통과하면서 진동 및 소음을 저감시키고, 저온에서도 EPDM 및 플라스틱의 특성 변화가 이루어지지 않으므로 재질의 특성 변화로 인하여 발생되는 공진 소음을 줄일 수 있는 이점이 있다.

Claims

모터 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링과,

상기 베어링이 안착되는 동시에 상기 모터 회전축을 축방향으로 지지하는 베어링 하우징과,

상기 베어링 하우징에서 상기 모터 회전축이 축방향으로 지지되는 부분에 안착되는 에틸렌-프로필렌 공중합체(Ethylene Propylene Diene Monomer) 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 모터 회전축 지지구조.
제 1 항에 있어서,

상기 에틸렌-프로필렌 공중합체 시트에 적층되도록 설치되어 상기 모터 회전축과 직접 맞닿는 플라스틱 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 모터 회전축 지지구조.