KR20140049201A

KR20140049201A - 모터와 이를 가지는 세탁기

Info

Publication number: KR20140049201A
Application number: KR1020120115097A
Authority: KR
Inventors: 윤근영; 김영관
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2014-04-25
Also published as: EP2722971A2; CN103795163A; EP2722971A3; US20140102151A1

Abstract

마그네트를 균일하게 착자할 수 있도록 개선된 로터를 가지는 모터를 개시한다.
모터는 스테이터와, 스테이터의 내측 또는 외측에 회전 가능하게 배치되는 로터를 포함한다. 로터는 방사형으로 배치되는 복수의 로터코어와, 복수의 로터코어 사이에 교대로 배치되는 복수의 마그네트와, 복수의 로터코어 및 복수의 마그네트를 지지하며, 복수의 마그네트를 착자하는 내측 착자요크를 수용하는 수용 공간을 형성하는 몰딩부와, 복수의 마그네트를 착자하는 과정에서 내측 착자요크가 수용 공간에 수용된 상태에서 내측 착자요크의 외주면과 로터코어의 내주면의 사이의 간격이 2mm 이상 5mm 이하로 유지될 수 있도록 몰딩부의 내주면의 적어도 일부 구간에 형성되는 간격유지부를 포함한다.

Description

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

본 발명은 회전력을 발생시키는 모터 및 이를 구비하는 세탁기에 관한 것이다.

세탁기는 전력을 이용하여 의류를 세탁하는 기계로서, 일반적으로 세탁수를 저수하는 터브와, 터브의 내부에 회전 가능하게 설치되는 드럼과, 드럼을 회전 구동하기 위한 모터를 구비한다.

모터는 전기에너지로부터 회전력을 얻는 기계로서, 스테이터와 로터를 구비한다. 로터는 스테이터와 전자기적으로 상호 작용하도록 구성되고, 자기장과 코일에 흐르는 전류 사이에서 작용하는 힘에 의해 회전한다.

일반적으로 자속집중형 모터는 자속을 집중시켜 체적당 발생토크를 증가시키기 위해 스테이터와, 스테이터의 내측 또는 외측에 배치되어 스테이터와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하며, 로터의 원주방향으로 분할되어 배치되는 로터코어와 로터코어 사이에 결합되는 영구 자석(이하 '마그네트'라 함.)포함하는 로터로 구성된다.

마그네트를 로터코어에 결합시키는 방식으로는 마그네트를 착자(着磁)시킨 후 착자가 된 마그네트를 로터코어 사이에 결합시키는 방식(이하 '선착자 방식' 이라 함.)과, 착자가 되지 않은 마그네트를 로터코어 사이에 결합시킨 후 마그네트를 착자하는 방식(이하 '후착자 방식' 이라 함.)이 있는데, 선착자 방식의 경우 마그네트의 착자가 용이한 반면에 마그네트 사이의 흡입력이나 반발력으로 인해 결합이 용이하지 않으며 주변 장비에 손상으로 줄 우려가 있어 최근에는 후착자 방식이 많이 사용되고 있다.

한편 후착자 방식의 경우 마그네트의 결합이 용이한 반면에 마크네트를 로터코어 사이에 결합시킨 상태에서 착자과정을 진행해야 하므로 마그네트를 균일하게 착자하기 어렵다는 문제가 있어 이를 해결하기 위한 로터의 구조가 요구된다.

본 발명의 일 측면은 마그네트를 균일하게 착자할 수 있도록 개선된 로터를 가지는 모터를 제공한다.

본 발명의 사상에 따른 모터는, 스테이터;와, 상기 스테이터의 내측 또는 외측에 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고, 상기 로터는, 방사형으로 배치되는 복수의 로터코어;와, 상기 복수의 로터코어 사이에 교대로 배치되는 복수의 마그네트;와, 상기 복수의 로터코어 및 상기 복수의 마그네트를 지지하며, 상기 복수의 마그네트를 착자하는 내측 착자요크를 수용하는 수용 공간을 형성하는 몰딩부;와, 상기 복수의 마그네트를 착자하는 과정에서, 상기 내측 착자요크가 상기 수용 공간에 수용된 상태에서 상기 내측 착자요크의 외주면과 상기 로터코어의 내주면의 사이의 간격이 2mm 이상 5mm 이하로 유지될 수 있도록 상기 몰딩부의 내주면의 적어도 일부 구간에 형성되는 간격유지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 간격유지부는 상기 로터의 회전 중심이 연장되는 방향과 실질적으로 나란할 수 있다.

상기 로터의 축방향으로 상기 간격유지부가 형성되는 길이는 상기 마그네트의 길이와 같거나 더 클 수 있다.

상기 내측 착자요크가 상기 수용 공간에 수용된 상태에서, 상기 로터의 축방향으로, 상기 몰딩부의 바닥면과 인접한 상기 내측 착자요크의 일면과 상기 몰딩부의 바닥면과 인접한 상기 마그네트의 일면 사이의 간격은 상기 마그네트의 길이의 1/10보다 작을 수 있다.

상기 몰딩부의 내주면과 상기 몰딩부의 바닥면은 실질적으로 수직할 수 있다.

상기 복수의 마그네트를 착자하는 과정에서, 상기 로터의 외측에 배치되어 상기 내측 착자요크와 동시에 상기 복수의 마그네트를 착자하는 외측 착자요크와 상기 로터코어의 외주면 간의 간격은 0.2mm 이상 0.5mm 이하일 수 있다.

상기 로터는, 상기 몰딩부의 바닥면에 형성되어 상기 로터의 강도를 보강하는 적어도 하나의 제1강도보강리브와, 상기 몰딩부의 바닥면과 반대되는 상기 몰딩부의 외면에 형성되어 상기 로터의 강도를 보강하는 적어도 하나의 제2강도보강리브를 포함하고, 상기 로터의 반경이 증가하는 방향으로 상기 제2강도보강리브가 연장되는 길이는 상기 제1강도보강리브가 연장되는 길이보다 더 클 수 있다.

상기 제1강도보강리브와 상기 제2강도보강리브는 상기 로터의 회전 중심을 기준으로 방사형으로 배치될 수 있다.

상기 복수의 마그네트는, 그 사이에 배치되는 상기 하나의 로터코어를 향해 서로 반대 방향으로 자속의 흐름을 형성하는 제1마그네트와, 제2마그네트를 포함할 수 있다.

상기 제1마그네트와 상기 제2마그네트로부터 나온 자속은 그 사이에 배치되는 상기 하나의 로터코어로 유입되어 서로 합쳐진 후 상기 스테이터를 향해 방출될 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따른 세탁기는, 본체;와, 상기 본체의 내부에 배치되는 터브;와, 상기 터브의 내부에 회전 가능하게 배치되는 드럼;과, 상기 터브의 후면에 고정되는 스테이터와, 상기 스테이터의 내측에 회전 가능하게 배치되는 로터를 가지는 모터;를 구비하고, 상기 로터는, 상기 로터의 원주방향으로 배열되는 복수의 마그네트;와, 상기 로터의 원주방향으로 상기 마그네트와 교대로 배치되며, 상기 복수의 마그네트에 형성된 자속이 집중되는 복수의 로터코어;와, 상기 복수의 로터코어 및 상기 복수의 마그네트를 지지하며, 상기 복수의 마그네트를 착자하는 내측 착자요크를 수용하는 수용 공간을 형성하는 몰딩부;와, 상기 내측 착자요크가 상기 수용 공간에 수용된 상태에서, 상기 로터의 축방향으로, 상기 몰딩부의 바닥면과 인접한 상기 내측 착자요크의 일면과 상기 몰딩부의 바닥면과 인접한 상기 마그네트의 일면 사이의 간격은 상기 마그네트의 길이의 1/10보다 작은 것을 특징으로 한다.

상기 내측 착자요크가 상기 수용 공간에 수용된 상태에서, 상기 내측 착자요크의 외주면은 상기 몰딩부의 내주면과 실질적으로 나란하게 배치될 수 있다.

상기 내측 착자요크가 상기 수용 공간에 수용된 상태에서, 상기 내측 착자요크의 외주면과 상기 몰딩부의 내주면의 사이의 간격은 0.5mm 이상 3mm 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 마그네트를 착자하는 과정에서 로터의 내측 및 외측에 착자요크를 배치함으로써 마그네트가 균일하게 착자되므로 모터의 성능이 향상된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 터브와 모터의 스테이터와 로터를 분리하여 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 스테이터의 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 스테이터의 구성을 분리하여 도시한 분리사시도.
도 5는 도 4를 다른 각도에서 도시한 분리사시도.
도 6은 도 4의 'A'부분을 확대하여 도시한 도면.
도 7은 도 2의 'B'부분을 확대하여 도시한 도면.
도 8 및 도 9는 도 2에 도시된 로터의 사시도.
도 10은 도 9의 'Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도.
도 11은 로터코어와 마그네트를 발췌하여 도시한 평면도.
도 12는 도 11의 'C'부분을 확대하여 도시한 도면.
도 13은 로터코어와 마그네트에 몰딩부가 결합된 모습을 도시한 도면.
도 14는 로터의 내,외측에 착자요크를 배치한 모습을 도시한 사시도.
도 15는 도 14의 'Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 단면도.
도 16은 도 14의 'Ⅲ-Ⅲ'선에 따른 일부 단면도로써, 착자요크에 의해 마그네트가 착자되는 원리를 도시한 도면.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들에 따른 모터는 세탁기, 에어컨, 전기자동차, 경전철, 전기자전거, 소형발전기 등 동력원으로 모터를 사용하는 각종 기기에 모두 적용이 가능하며, 이하에서는 편의상 세탁기를 예로 들어 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 세탁기(1)는 외관을 형성하는 캐비닛(10)과, 캐비닛(10)의 내부에 배치되는 터브(20)와, 터브(20) 내부에 회전 가능하게 배치되는 드럼(30)과, 드럼(30)을 회전 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 연결된다. 급수관(50)을 통해 공급되는 물은 세제 공급장치(60)를 경유하여 세제와 함께 터브(20)의 내부로 공급된다.

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 연결된다. 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)의 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.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 터브와 모터의 스테이터와 로터를 분리하여 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 스테이터의 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 스테이터의 구성을 분리하여 도시한 분리사시도이고, 도 5는 도 4를 다른 각도에서 도시한 분리사시도이다. 도 6은 도 4의 'A'부분을 확대하여 도시한 도면이고, 도 7은 도 2의 'B'부분을 확대하여 도시한 도면이다. 도 4 및 도 5에서는 코일을 제외하였다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 모터(40)는 터브(20)의 외측에 결합되고, 드럼(30)에 동력을 제공하여 드럼(30)을 양 방향으로 회전시킨다. 모터(40)는 터브(20)의 후벽(21)에 장착되는 스테이터(100)와, 스테이터(100)의 주위에 배치되어 스테이터(100)와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하는 로터(200)를 포함하여 구성된다.

스테이터(100)는 금속 재질의 스테이터코어(110)와, 스테이터코어(110)의 양단(110a, 110b)을 덮는 제1인슐레이터(120a) 및 제2인슐레이터(120b)와, 제1인슐레이터(120a) 및 제2인슐레이터(120b) 사이에 삽입되는 절연필름(130)과, 제1인슐레이터(120a), 제2인슐레이터(120b) 및 절연필름(130)에 권선되는 코일(140)을 포함한다. 스테이터코어(110)는 프레스 가공된 철판을 적층하는 방식으로 형성될 수 있고, 제1인슐레이터(120a) 및 제2인슐레이터(120b)와 절연필름(130)은 전기적인 절연성을 가지는 재질로 형성될 수 있다.

스테이터코어(110)는 링(Ring) 형상의 코어몸체(112)와, 코어몸체(112)의 내주면으로부터 코어몸체(112)의 반경방향 내측으로 연장되고 코어몸체(112)의 내주면을 따라 이격 배치되는 복수의 코어티스(114)를 포함한다.

제1인슐레이터(120a)는 코어몸체(112)에 대응하는 형상을 가지는 제1인슐레이터 몸체(122a)와, 코어티스(114)에 대응하는 형상을 가지는 복수의 제1인슐레이터 티스(124a)를 포함한다. 복수의 제1인슐레이터 티스(124a)는 제1인슐레이터 몸체(122a)의 반경방향 내측으로 연장되고 제1인슐레이터 몸체(122a)의 내주면을 따라 이격 배치된다.

제1인슐레이터(120a)는 제2인슐레이터(120b)와 연결되는 복수의 연결리브(126)와, 스테이터(100)를 터브(20)의 후벽(21)에 고정시키기 위한 제1관통홀(128)을 포함한다. 연결리브(126)는 제1인슐레이터 몸체(122a)로부터 제2인슐레이터(120b)를 향하여 돌출 형성되고, 제1인슐레이터 몸체(122a)의 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 이격 배치되며, 스테이터코어(110)와 제1인슐레이터(120a) 및 제2인슐레이터(120b)가 결합된 상태에서 제2인슐레이터(120b)와 연결된다. 제1관통홀(128)은 제1인슐레이터 몸체(122a) 및 연결리브(126)를 관통하여 형성된다. 제1관통홀(128)에는 스테이터(100)와 터브(20) 간의 체결 강도를 보강하기 위한 슬리브(170)가 삽입될 수 있다.

연결리브(126)가 제1인슐레이터(120a)로부터 돌출되는 길이는 스테이터코어(110)의 적층 높이에 따라 달라질 수 있다. 즉, 스테이터코어(110)의 적층 높이가 높은 경우 연결리브(126)가 돌출되는 길이는 길어질 수 있고, 스테이터코어(110)의 적층 높이가 낮은 경우 연결리브(126)가 돌출되는 길이는 짧아질 수 있다. 연결리브(126)와 제1인슐레이터(120a)를 일체로 사출하는 경우, 스테이터코어(110)의 적층 높이 변화에 따라 연결리브(126)가 연장되는 길이가 변화하더라도 제1인슐레이터(120a)를 사출 성형하기 위한 금형은 별도로 제작할 필요가 없으며 공용화가 가능하다. 제1인슐레이터(120a)를 사출 성형하는 과정에서 연결리브(126)가 돌출되는 길이에 대응하여 연결리브(126)를 형성하는 사출금형의 일 부분만을 미리 깊게 깎아 놓고 지그(Jig) 등을 이용하여 채우면서 연결리브(126)가 연장되는 길이를 조절할 수 있다.

제2인슐레이터(120b)는 코어몸체(112)에 대응하는 형상을 가지는 제2인슐레이터 몸체(122b)와, 코어티스(114)에 대응하는 형상을 가지는 복수의 제2인슐레이터 티스(124b)를 포함한다. 복수의 제2인슐레이터 티스(124b)는 제2인슐레이터 몸체(122b)의 반경방향 내측으로 연장되고 제2인슐레이터 몸체(122b)의 내주면을 따라 이격 배치된다.

제2인슐레이터(120b)는 터브(20)와 연결되는 복수의 고정리브(127)와, 제2인슐레이터 몸체(122b) 및 고정리브(127)를 관통하여 형성되는 제2관통홀(129)과, 터브(20)의 후벽(21)과 대향하는 고정리브(127)의 일면으로부터 터브(20)의 후벽(21)을 향하여 돌출 형성되는 복수의 고정핀(123)을 포함한다. 고정리브(127)는 제2인슐레이터 몸체(122b)로부터 터브(20)의 후벽(21)을 향하여 돌출되고, 제2인슐레이터 몸체(122b)의 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 이격 배치되며, 스테이터(110)가 터브(20)에 결합된 상태에서 터브(20)의 후벽(21)과 접촉한다. 고정핀(123)은 터브(20)의 후벽(21)에 삽입되어 스테이터(100)를 터브(20)의 후벽(21)에 고정시키기 전에 스테이터(100)의 위치를 결정한다. 제2관통홀(129)은 제2인슐레이터 몸체(122b) 및 고정리브(127)를 관통하여 형성되고, 제1관통홀(128)과 동심 상에 배치된다. 제2관통홀(129)에는 스테이터(100)와 터브(20) 간의 체결 강도를 보강하기 위한 슬리브(170)가 삽입될 수 있다.

스테이터(100)가 장착되는 터브(20)의 후벽(21)에는 고정핀(123)이 삽입, 수용되는 제1수용홀(161)이 마련되고, 터브(20)의 후벽(21)에 인서트되는 베어링 하우징(82)에는 고정부재(150)가 삽입, 수용되는 제2수용홀(162)이 마련된다. 제1수용홀(161) 및 제2수용홀(162)은 적어도 둘 이상이 터브(20)의 원주방향을 따라 이격 배치된다.

제1수용홀(161)은 고정핀(123)을 수용하여 스테이터(100)가 터브(20)의 후벽(21)에 고정되기 전에 스테이터(100)의 위치를 결정할 수 있도록 하며, 제2수용홀(162)은 슬리브(170)를 관통한 고정부재(150)를 수용하여 스테이터(100)가 터브(20)의 후벽(21)에 고정될 수 있도록 한다.

베어링 하우징(82)은 터브(20)의 후벽(21)에 인서트되어 터브(20)의 강도를 보강하며, 제2수용홀(162)을 통해 스테이터(100)와 직접 결합하여 스테이터(100)가 터브(20)의 후벽(21)에 안정적으로 고정될 수 있도록 한다.

도시하지는 않았지만, 제1수용홀(161)과 제2수용홀(162)이 모두 베어링 하우징(82)에 마련되도록 할 수도 있을 것이다.

제1인슐레이터(120a) 및 제2인슐레이터(120b) 사이에는 절연필름(130)이 삽입된다.

절연필름(130)은 대략 'ㄷ'자 형상으로 마련되며, 서로 이웃하는 제1인슐레이터 티스(124a) 및 제2인슐레이터 티스(124b) 사이에 배치되어 스테이터코어(110)와 코일(140)을 전기적으로 절연한다. 절연필름(130)은 전기적인 부도체인 종이 또는 플라스틱 재질로 마련될 수 있다.

코일(140)은 제1인슐레이터(120a), 제2인슐레이터(120b) 및 절연필름(130)에 권선된다. 코일(140)에 3상의 교류전원이 공급되면, 스테이터코어(110)에 자속이 형성되고, 스테이터코어(110)에 형성된 자속은 로터(200)에 형성된 자속과 상호 작용하여 로터(200)를 회전시킨다.

도 8 및 도 9는 도 2에 도시된 로터의 사시도이고, 도 10은 도 9의 'Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도이다. 도 11은 로터코어와 마그네트를 발췌하여 도시한 평면도이고, 도 12는 도 11의 'C'부분을 확대하여 도시한 도면이며, 도 13은 로터코어와 마그네트에 몰딩부가 결합된 모습을 도시한 도면이다.

도 8 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 로터(200)는 방사형상으로 배치되는 복수의 로터코어(220)와, 각각의 로터코어(220) 사이에 배치되는 복수의 마그네트(240)와, 복수의 로터코어(220) 및 복수의 마그네트(240)를 지지하는 몰딩부(260)를 포함하여 구성된다.

복수의 로터코어(220)는 마그네트(240)를 지지하며, 마그네트(240)에 형성된 자속의 경로(자로)(magnetic path)를 형성한다. 복수의 로터코어(220)는 로터(200)의 원주방향을 따라 배열되고, 각각의 로터코어(220) 사이에 마그네트(240)가 수용될 수 있도록 서로 이격되어 배치된다.

로터코어(220)는 로터(200)의 중심에 인접하게 배치되는 내측 단부(220b)와, 스테이터코어(110)의 코어티스(114)에 인접하게 배치되어 코어티스(114)와 공극을 형성하는 외측 단부(220a)를 포함하며, 로터코어(220)의 원주방향으로의 폭은 그 내측 단부(220b)에서 외측 단부(220a)로 갈수록 증가한다. 로터코어(220)는 규소 강판을 프레스 가공하여 형성되는 판재를 적층하여 형성될 수 있다.

또한, 로터코어(220)는 각각의 분할된 로터코어(220)를 지지하는 몰딩부(260)와 결합되는 관통홀(222) 및 결합홈(224)을 포함한다.

관통홀(222)은 몰딩부(260)를 사출하는 과정에서 몰딩부(260)가 수용되어 결합될 수 있도록 로터코어(220)의 몸체를 관통한다. 관통홀(222)의 직경은 1.5mm 이상 5mm 이하인 것이 바람직하다. 관통홀(222)의 직경이 지나치게 작을 경우, 로터코어(220)가 몰딩부(260)에 의해 견고하게 지지되지 못하며, 관통홀(222)의 직경이 지나치게 클 경우, 로터코어(220)로 집중된 자속이 로터코어(220)의 외측 단부(220a)를 통해 자속의 경로를 형성하는 데 방해가 될 수 있기 때문이다.

또한 관통홀(222)은 로터(200)의 반경방향으로 복수개 배치될 수 있으며, 관통홀(222)의 수가 지나치게 많은 경우, 관통홀(222)의 직경이 지나치게 클 경우와 마찬가지로 로터코어(220)로 집중된 자속이 로터코어(220)의 외측 단부(220a)를 통해 자속의 경로를 형성하는 데 방해가 될 수 있으므로 그 수는 3개 이하인 것이 바람직하다.

결합홈(224)은 로터코어(220)의 내측 단부(220b)의 대략 중앙부에 형성되며, 그 내측 단부(220b)로부터 그 외측 단부(220a)를 향하는 방향으로 그 원주방향 폭이 줄어드는 형상으로 마련되는 제1수용부(224a)와, 제1수용부(224a)와 연결되며, 그 원주방향 폭이 커지는 형상으로 마련되는 제2수용부(224b)를 포함한다.

제1수용부(224a) 및 제2수용부는 몰딩부(260)를 사출하는 과정에서 몰딩부(260)를 수용하여, 로터코어(220)와 몰딩부(260)가 견고하게 결합될 수 있도록 한다.

각각의 로터코어(220) 사이에 배치되는 복수의 마그네트(240)는 로터(200)의 중심을 기준으로 방사상으로 위치되도록 로터(200)의 원주방향을 따라 배열된다. 마그네트(240)는 반영구적으로 높은 에너지 밀도의 자기적 성질을 유지할 수 있는 페라이트 자석이거나 네오디움(Neodymium)이나 사마륨(samarium)과 같은 희토류를 포함하는 자석일 수 있다.

마그네트(240)에 형성된 자속은 로터(200)의 원주??향을 따라 배열된다. 서로 이웃한 두 개의 마그네트(240)는 동일한 극성이 서로 마주하도록 배치된다. 이러한 자기회로에 의하면 마그네트(240)에서 발생되는 자속이 집중되어 모터의 크기를 줄이면서도 성능을 향상시킬 수 있다.

몰딩부(260)는 구동축(80)이 결합되는 세레이션(serration)(262)과, 로터(200)가 회전하는 과정에서 발생되는 열을 방출하기 위한 열방출구(264)와, 로터(200)의 강도를 보강하기 위한 복수의 강도보강리브(269)를 포함한다.

세레이션(262)은 구동축(80)이 삽입, 결합되는 축공(262a)을 포함한다. 세레이션(262)은 구동축(80)이 견고하게 결합될 수 있도록 금속 재질로 마련되며, 몰딩부(260)를 사출 공법 등으로 성형하는 과정에서 몰딩부(260)를 성형하기 위한 금형에 인서트(insert)될 수 있다.

강도보강리브(269)는 몰딩부(260)의 바닥면(260a)에 축공(262a)을 중심으로 방사형으로 형성되어 로터(200)의 강도를 보강하는 적어도 하나의 제1강도보강리브(269a)와, 몰딩부(260)의 바닥면(260a)과 반대되는 몰딩부(260)의 외면(260b)에 축공(262a)을 중심으로 방사형으로 형성되어 로터(200)의 강도를 보강하는 적어도 하나의 제2강도보강리브(269b)를 포함한다. 제1강도보강리브(269a)와 제2강도보강리브(269b)는 세레이션(262)이 결합되는 부분의 두께를 두껍게 하여 세레이션(262)과 몰딩부(260)가 견고하게 결합될 수 있도록 한다. 로터(200)의 반경이 증가하는 방향으로 제1강도보강리브(269a)가 연장되는 길이(L1)는 제2강도보강리브(269b)가 연장되는 길이(L2)보다 더 짧다. 로터(200)의 반경이 증가하는 방향으로 제1강도보강리브(269a)가 연장되는 길이(L1)가 지나치게 길 경우, 마그네트(240)를 착자시키기 위한 내측 착자요크(320)와 간섭이 발생할 수 있기 때문이다.

또한 몰딩부(260)는 복수의 로터코어(220) 및 복수의 마그네트(240)를 지지하는 링형상의 브리지(266)와, 몰딩부(260)와 복수의 로터코어(220) 및 복수의 마그네트(240)를 결합시키는 제1결합리브 내지 제3결합리브(263, 265, 268)를 포함하여 구성된다.

제1결합리브(263)는 브리지(266)의 외측둘레면으로부터 로터(200)의 반경방향 외측으로 돌출되는 돌기 형상으로 마련되며 제1결합리브(263)가 돌출됨에 따라 그 폭이 줄어드는 방향으로 경사지게 형성되는 제1경사돌기(263a)와, 제1경사돌기(263a)로부터 그 폭이 확장되는 방향으로 경사지게 형성되는 제2경사돌기(263b)를 포함한다.

제1경사돌기(263a)는 제1수용부(224a)에 수용, 결합되고, 제2경사돌기(263b)는 제2수용부(224b)에 수용, 결합되어 로터코어(200)와 브리지(266)를 서로 결합시키며, 특히 제2경사돌기(263b)는 로터(200)의 원주방향으로 그 폭이 확장되는 단턱 형상으로 마련되어 로터(200)가 회전하는 과정에서 발생하는 원심력에 의해 로터코어(220)가 브리지(266)로부터 이탈되는 것을 효과적으로 방지한다.

제2결합리브(265)는 서로 이웃한 로터코어(220)의 서로 마주보는 각각의 일 측면과, 서로 이웃한 로터코어(220) 사이에 배치되는 마그네트(240)의 일단에 의해 형성되는 공간(229)에 수용되어 로터(200)의 강도를 보강하는 한편, 마그네트(240)가 외부로 노출되는 것을 방지한다.

제3결합리브(268)는 로터코어(220)에 마련된 관통홀(222)에 수용, 결합되어 제2경사돌기(263b)와 함께 로터코어(220)가 브리지(266)로부터 이탈되는 것을 방지한다.

제1결합리브 내지 제3결합리브(263, 265, 268)는, 인서트 사출방식을 통해 몰딩부(260)를 복수의 로터코어(220) 및 복수의 마그네트(240)에 일체로 사출하는 과정에서, 각각 결합홈(224), 로터코어(220)와 마그네트(240)에 의해 형성되는 공간(229), 관통홀(222)에 대응하는 형상으로 형성된다.

복수의 마그네트(240)는 몰딩부(260)에 의해 복수의 로터코어(220)와 결합된 상태에서 로터(200)의 내,외측에 배치되는 착자요크(300)에 의해 착자된다.

도 14는 로터의 내,외측에 착자요크를 배치한 모습을 도시한 사시도이고, 도 15는 도 14의 'Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 단면도이다. 도 16은 도 14의 'Ⅲ-Ⅲ'선에 따른 일부 단면도로써, 착자요크에 의해 마그네트가 착자되는 원리를 도시한 도면이다.

도 14 내지 도 16에 도시한 바와 같이, 착자요크(300)는 로터(200)의 외측에 배치되는 외측 착자요크(310)와, 로터(200)의 내측에 배치되는 내측 착자요크(320)를 포함하여 구성된다.

외측 착자요크(310)는 링 형상의 몸체(312)와, 몸체(312)로부터 몸체(312)의 반경 방향 내측으로 연장 형성되고 방사형으로 이격 배치되는 복수의 착자티스들(314)과, 복수의 착자티스들(314)에 감겨지는 복수의 착자코일(316)을 포함하여 구성된다.

복수의 착자티스들(314)은 마그네트(240)를 착자하는 과정에서 로터 코어(220)의 외측 단부(220a)에 인접하게 배치된다. 복수의 착자티스들(314)과 로터 코어(220)의 외측 단부(220a) 간의 간격(G1)은 0.2mm 이상 0.5mm 이하인 것이 바람직하다. 복수의 착자티스들(314)과 로터 코어(220)의 외측 단부(220a) 간의 간격(G1)이 0.2mm 미만으로 지나치게 작을 경우, 착자 과정에서 발생되는 외측 착자요크(310)와 로터(200) 간의 전자기적인 힘에 의해 복수의 착자티스들(314)과 로터 코어(220) 간에 간섭이 발생할 우려가 있으며, 복수의 착자티스들(314)과 로터 코어(220)의 외측 단부(220a) 간의 간격(G1)이 0.5mm를 초과하는 경우, 복수의 착자티스들(314)과 로터 코어(220)를 따라 형성되는 자속의 경로가 길어져 착자 효율이 낮아질 수 있기 때문이다.

복수의 착자코일(316)에는 교대로 서로 반대 방향의 전류가 공급되며, 따라서 로터(200)의 원주 방향을 따라 배치되는 복수의 착자티스들(314)에 교대로 서로 반대방향의 자속이 형성된다. 즉, 도 16에 도시된 바와 같이, 제1코일(316a)에 제1착자티스(314a)가 연장되는 방향의 축을 기준으로 반시계방향으로 전류가 흐를 경우, 제1코일(316a)과 이웃하는 제2코일(316b)에는 제2착자티스(314b)가 연장되는 방향의 축을 기준으로 시계방향으로 전류가 흐르게 되며, 제1착자티스(314a)에는 로터(200)의 중심을 향하는 방향으로 자속이 형성되고, 제2착자티스(314b)에는 로터(200)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 자속이 형성된다.

제1착자티스(314a)에 형성된 자속 및 제2착자티스(314b)에 형성된 자속은 도 16에 도시된 바와 같이, 제1착자티스(314a)와 인접한 제1로터 코어(221), 제1마그네트(241), 제2로터 코어(222)를 따라 자속의 경로를 형성하면서 제1마그네트(241)를 로터(200)의 원주 방향(A방향)으로 착자시킨다. 동일한 원리로 제1마그네트(241)와 인접한 제2마그네트(242)는 로터(200)의 원주 방향과 반대되는 방향(B방향)으로 착자된다.

내측 착자요크(320)는 링 형상의 몸체(322)와, 몸체(322)로부터 몸체(322)의 반경 방향 외측으로 연장 형성되고 방사형으로 이격 배치되는 복수의 착자티스들(324)과, 복수의 착자티스들(324)에 감겨지는 복수의 착자코일(326)을 포함하여 구성된다.

복수의 착자티스들(324)은 마그네트(240)를 착자하는 과정에서 몰딩부(260)의 내주면에 인접하게 배치된다. 복수의 착자티스들(324)과 몰딩부(260)의 내주면 사이의 간격(G2)은 0.5mm 이상 3mm 이하인 것이 바람직하다. 복수의 착자티스들(324)과 몰딩부(260)의 내주면 간의 간격(G2)이 0.5mm 미만으로 지나치게 작을 경우, 착자 과정에서 발생되는 내측 착자요크(320)와 로터(200) 간의 전자기적인 힘에 의해 복수의 착자티스들(324)과 몰딩부(260) 간에 간섭이 발생할 우려가 있으며, 복수의 착자티스들(324)과 몰딩부(260)의 내주면 간의 간격(G2)이 3mm를 초과하는 경우, 복수의 착자티스들(324)과 로터 코어(220)를 따라 형성되는 자속의 경로가 길어져 착자 효율이 낮아질 수 있기 때문이다.

로터 코어(220)의 내측 단부(220b)을 지지하는 몰딩부(260)의 두께(T)는 1.5mm 이상 2mm 이하 사이에서 형성될 수 있다. 따라서 복수의 착자티스들(324)과 몰딩부(260)의 내주면 사이의 간격(G2)이 0.5mm 이상 3mm 이하로 유지되는 경우, 복수의 착자티스들(324)과 로터 코어(220)의 내측 단부(220b) 사이의 간격(G3)은 2mm 이상 5mm 이하가 된다.

이와 같이, 몰딩부(260)의 내주면과 내측 착자요크(320)의 복수의 착자티스들(324) 간의 간격(G2)을 0.5mm 이상 3mm 이하로 유지하기 위해 복수의 착자티스들(324)과 마주보는 몰딩부(260)의 내주면에는 간격유지부(270)가 마련된다. 간격유지부(270)는 로터(200)의 회전 중심이 연장되는 방향과 실질적으로 나란하게 형성되며, 내측 착자요크(320)가 몰딩부(260)의 내측으로 수용 배치된 상태에서 복수의 착자티스들(324)의 외주면은 간격유지부(270)와 실질적으로 나란하게 배치된다.

로터(200)의 회전 중심이 연장되는 방향으로 간격유지부(270)가 형성되는 길이(Lg)는 마그네트(240)의 길이(Lm)와 같거나 더 큰 것이 바람직하다. 간격유지부(270)가 형성되는 길이(Lg)가 마그네트(240)의 길이(Lm)보다 작게 되면, 내측 착자요크(320)에서 형성되는 자속이 마그네트(240)에 균일하게 도달하지 못하여 착자 효율이 낮아질 수 있기 때문이다.

또한, 내측 착자요크(320)가 몰딩부(260)의 내측으로 수용 배치된 상태에서 몰딩부(260)의 바닥면(260a)과 인접한 내측 착자요크(320)의 일면(320a)과 몰딩부(260)의 바닥면(260a)과 인접한 마그네트(240)의 일면(240a) 사이의 간격(G4)은 마그네트(240)의 길이(Lm)의 1/10보다 작은 것이 바람직하다. 내측 착자요크(320)의 일면(320a)과 마그네트(240)의 일면(241) 사이의 간격(G4)이 마그네트(240)의 길이(Lm)의 1/10보다 크게 되면, 내측 착자요크(320)에서 형성되는 자속이 마그네트(240)에 균일하게 도달하지 못하여 착자 효율이 낮아질 수 있기 때문이다.

복수의 착자코일(326)에는 교대로 서로 반대 방향의 전류가 공급되며, 따라서 로터(200)의 원주 방향을 따라 배치되는 복수의 착자티스들(324)에 교대로 서로 반대방향의 자속이 형성된다. 즉, 도 16에 도시된 바와 같이, 제1코일(326a)에 제1착자티스(324a)가 연장되는 방향의 축을 기준으로 시계방향으로 전류가 흐를 경우, 제1코일(326a)과 이웃하는 제2코일(326b)에는 제2착자티스(324b)가 연장되는 방향의 축을 기준으로 반시계방향으로 전류가 흐르게 되며, 제1착자티스(324a)에는 로터(200)의 중심을 향하는 방향으로 자속이 형성되고, 제2착자티스(324b)에는 로터(200)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 자속이 형성된다.

제1착자티스(324a)에 형성된 자속 및 제2착자티스(326a)에 형성된 자속은 도 16에 도시된 바와 같이, 제1착자티스(324a)와 인접한 제1로터 코어(221), 제1마그네트(241), 제2로터 코어(222)를 따라 자속의 경로를 형성하면서 제1마그네트(241)를 로터(200)의 원주 방향(A방향)으로 착자시킨다. 동일한 원리로 제1마그네트(241)와 인접한 제2마그네트(242)는 로터(200)의 원주 방향과 반대되는 방향(B방향)으로 착자된다.

이와 같이 외측 착자요크(310)와 내측 착자요크(320)는 로터(200)의 외측 및 내측에 각각 배치되어 동시에 마그네트(240)를 착자시킴으로써, 마그네트(240)에 미착자되는 영역이 발생하지 않고 균일한 착자가 가능하게 된다.

한편 외측 착자요크(310)를 구성하는 몸체(312)와 복수의 착자티스들(314) 및 내측 착자요크(320)를 구성하는 몸체(322)와 복수의 착자티스들(324)은 냉간압연강판을 재료로 하여 일체로 제작될 수 있다. 또한 임펄스 전류 인가시 철심에서 발생하는 와전류 때문에 자속의 크기가 감소하는 것을 방지하기 위하여 성층(成層)된 철심을 사용할 수도 있다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

1 : 세탁기 20 : 터브

40 : 모터 100 : 스테이터

110 : 스테이터코어 120a : 제1인슐레이터

120b : 제2인슐레이터 122a : 제1인슐레이터 몸체

122b : 제2인슐레이터 몸체 124a : 제1인슐레이터 티스

124b : 제2인슐레이터 티스 130 : 절연필름

140 : 코일 150 : 고정부재

161 : 제1수용홀 162 : 제2수용홀

200 : 로터 220 : 로터코어

240 : 마그네트 260 : 몰딩부

270 : 간격유지부 300 : 착자요크

310 : 외측 착자요크 320 : 내측 착자요크

Claims

스테이터;와,
상기 스테이터의 내측 또는 외측에 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고,
상기 로터는,
방사형으로 배치되는 복수의 로터코어;와,
상기 복수의 로터코어 사이에 교대로 배치되는 복수의 마그네트;와,
상기 복수의 로터코어 및 상기 복수의 마그네트를 지지하며, 상기 복수의 마그네트를 착자하는 내측 착자요크를 수용하는 수용 공간을 형성하는 몰딩부;와,
상기 복수의 마그네트를 착자하는 과정에서, 상기 내측 착자요크가 상기 수용 공간에 수용된 상태에서 상기 내측 착자요크의 외주면과 상기 로터코어의 내주면의 사이의 간격이 2mm 이상 5mm 이하로 유지될 수 있도록 상기 몰딩부의 내주면의 적어도 일부 구간에 형성되는 간격유지부;를
포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 간격유지부는 상기 로터의 회전 중심이 연장되는 방향과 실질적으로 나란한 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 로터의 축방향으로 상기 간격유지부가 형성되는 길이는 상기 마그네트의 길이와 같거나 더 큰 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 내측 착자요크가 상기 수용 공간에 수용된 상태에서, 상기 로터의 축방향으로, 상기 몰딩부의 바닥면과 인접한 상기 내측 착자요크의 일면과 상기 몰딩부의 바닥면과 인접한 상기 마그네트의 일면 사이의 간격은 상기 마그네트의 길이의 1/10보다 작은 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 몰딩부의 내주면과 상기 몰딩부의 바닥면은 실질적으로 수직한 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 복수의 마그네트를 착자하는 과정에서, 상기 로터의 외측에 배치되어 상기 내측 착자요크와 동시에 상기 복수의 마그네트를 착자하는 외측 착자요크와 상기 로터코어의 외주면 간의 간격은 0.2mm 이상 0.5mm 이하인 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 로터는,
상기 몰딩부의 바닥면에 형성되어 상기 로터의 강도를 보강하는 적어도 하나의 제1강도보강리브와,
상기 몰딩부의 바닥면과 반대되는 상기 몰딩부의 외면에 형성되어 상기 로터의 강도를 보강하는 적어도 하나의 제2강도보강리브를 포함하고,
상기 로터의 반경이 증가하는 방향으로 상기 제2강도보강리브가 연장되는 길이는 상기 제1강도보강리브가 연장되는 길이보다 더 큰 것을 특징으로 하는 모터.
제7항에 있어서,
상기 제1강도보강리브와 상기 제2강도보강리브는 상기 로터의 회전 중심을 기준으로 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 복수의 마그네트는, 그 사이에 배치되는 상기 하나의 로터코어를 향해 서로 반대 방향으로 자속의 흐름을 형성하는 제1마그네트와, 제2마그네트를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
제9항에 있어서,
상기 제1마그네트와 상기 제2마그네트로부터 나온 자속은 그 사이에 배치되는 상기 하나의 로터코어로 유입되어 서로 합쳐진 후 상기 스테이터를 향해 방출되는 것을 특징으로 하는 모터.
본체;와,
상기 본체의 내부에 배치되는 터브;와,
상기 터브의 내부에 회전 가능하게 배치되는 드럼;과,
상기 터브의 후면에 고정되는 스테이터와, 상기 스테이터의 내측에 회전 가능하게 배치되는 로터를 가지는 모터;를 구비하고,
상기 로터는,
상기 로터의 원주방향으로 배열되는 복수의 마그네트;와,
상기 로터의 원주방향으로 상기 마그네트와 교대로 배치되며, 상기 복수의 마그네트에 형성된 자속이 집중되는 복수의 로터코어;와,
상기 복수의 로터코어 및 상기 복수의 마그네트를 지지하며, 상기 복수의 마그네트를 착자하는 내측 착자요크를 수용하는 수용 공간을 형성하는 몰딩부;와,
상기 내측 착자요크가 상기 수용 공간에 수용된 상태에서, 상기 로터의 축방향으로, 상기 몰딩부의 바닥면과 인접한 상기 내측 착자요크의 일면과 상기 몰딩부의 바닥면과 인접한 상기 마그네트의 일면 사이의 간격은 상기 마그네트의 길이의 1/10보다 작은 것을 특징으로 하는 세탁기.
제11항에 있어서,
상기 내측 착자요크가 상기 수용 공간에 수용된 상태에서, 상기 내측 착자요크의 외주면은 상기 몰딩부의 내주면과 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
제11항에 있어서,
상기 내측 착자요크가 상기 수용 공간에 수용된 상태에서, 상기 내측 착자요크의 외주면과 상기 몰딩부의 내주면의 사이의 간격은 0.5mm 이상 3mm 이하인 것을 특징으로 하는 세탁기.
제11항에 있어서,
상기 몰딩부의 내주면과 상기 몰딩부의 바닥면은 실질적으로 수직한 것을 특징으로 하는 세탁기.