KR20200109739A - 모터 및 그를 가지는 세탁기 - Google Patents

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이재준
이진기
임민성
정수권
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 모터는, 코일이 권선된 슬롯을 가지는 고정자; 및 고정자를 수용하는 원형 형상의 하우징과, 하우징의 내부 면에 이격 배치되되 슬롯과 대면하여 배치되고 자극수와 동일한 수로 이루어지고 서로 다른 자기 극성을 가지는 복수 개의 영구 자석들을 가지는 회전자를 포함한다. 복수 개의 영구 자석들 각각은, 자극수에 따른 제1각도에 대응하는 길이를 가지고, 복수 개의 영구 자석들은 제1각도와 자극수에 대응하는 제2각도에 따른 제3각도로 서로 이격 배치되고, 제1, 2, 3 각도는 하우징의 중심 지점을 각의 기준 점으로 한다.
본 발명의 모터는 세탁기에 마련된 모터일 수 있다.

Description

모터 및 그를 가지는 세탁기 {Motor and Washing machine having the same}
본 발명은 소음 및 진동을 감소시키기 위한 모터 및 그를 가지는 세탁기에 관한 것이다.
세탁기는 세탁물이 담긴 원통 형상의 회전조를 회전시켜 세탁물을 세탁, 헹굼 및 탈수하거나 세탁물을 건조하는 기기이다.
세탁기는 회전조가 수평으로 배치되고 전방의 세탁물 투입구가 형성된 프런트 로딩(front loading) 방식의 세탁기와, 회전조가 수직으로 배치되고 상부의 세탁물 투입구가 형성된 탑 로딩(top loading) 방식의 세탁기가 있다. 즉 세탁기는 상술한 두 가지의 방식 중 어느 하나를 채택하여 세탁물을 세탁한다.
이러한 세탁기는 모터를 포함하고, 이 모터를 이용하여 회전조를 회전시키며, 회전조의 회전 시 모터의 속도를 제어함으로써 회전조의 회전 속도가 조절되도록 한다.
모터는 복수 개의 영구 자석이 마련된 회전자를 포함하며, 이 회전자의 복수 개의 영구 자석은 N극과 S극의 자극을 형성한다. 이 경우, 하나의 영구 자석이 공극면을 기준으로 다수의 자극을 가지도록 형성된다.
이러한 영구 자석을 착자시킬 때 다수의 자극 사이에 데드 존이 형성되되 영구 자석 마다 서로 다른 크기의 데드 존이 형성되고 이로 인해 큰 코팅 토크 및 큰 토크 리플이 발생하게 되었다.
이는 모터가 회전할 때 소음 및 진동을 발생시키는 원인이 되었다.
일 측면은 일정 간격으로 배치된 복수 개의 영구 자석을 가지는 회전자를 포함하고, 회전자의 복수 개의 영구 자석의 각각이 공극면을 기준으로 하나의 자기 극성을 나타내는 모터 및 및 그를 가지는 세탁기를 제공한다.
다른 측면은 회전자의 각 영구 자석의 면들 중 고정자와 대면하는 면이 곡선 형상으로 형성된 모터 및 그를 가지는 세탁기를 제공한다.
일 측면에 따른 모터는, 코일이 권선된 슬롯을 가지는 고정자; 및 고정자를 수용하는 원형 형상의 하우징과, 하우징의 내부 면에 이격 배치되되 슬롯과 대면하여 배치되고 자극수와 동일한 수로 이루어지고 서로 다른 자기 극성을 가지는 복수 개의 영구 자석들을 가지는 회전자를 포함하고, 복수 개의 영구 자석들 각각은, 자극수에 따른 제1각도에 대응하는 길이를 가지고, 복수 개의 영구 자석들은, 제1각도와 자극수에 대응하는 제2각도에 따른 제3각도로 서로 이격 배치되고, 제1, 2, 3 각도는, 하우징의 중심 지점을 각의 기준 점으로 한다.
모터의 복수 개의 영구 자석들은, 복수 개의 영구 자석들의 면들 중 슬롯과 대면하는 면의 자기 극성이 제1자기 극성과 2자기 극성으로 교대로 나타나도록 배치된다.
모터의 각각의 영구 자석은, 슬롯에 인접하는 제1면과, 하우징의 내주면에 인접하는 제2면과, 제1면의 일측과 제2면의 일측을 연결하는 제3면과, 제1면의 다른 측과 제2면의 다른 측을 연결하는 제4면을 포함한다. 제1각도는 하우징의 중심 지점에서 각각의 영구 자석의 제3면과 제4면을 연결하는 선 사이의 각도이고, 제3각도는 하우징의 중심 지점에서 서로 이웃한 두 영구 자석이 대면하는 두 면을 연결한 선 사이의 각도이다.
제1면은 하우징의 중심 지점에서 제1면까지의 제1반지름과 제1각도에 대응하는 길이를 가지고, 제2면은 하우징의 중심 지점에서 제2면까지의 제2반지름과 제1각도에 대응하는 길이를 가진다.
제1각도는 10 도에서 13 도 사이 각도이고, 제2각도는 자극의 수를 360도로 나눈 각도이고, 제3각도는 제2각도에서 제1각도를 차감한 각도이다.
복수 개의 영구 자석은, 서로 이웃한 영구 자석 간에 제3각도에 대응하는 거리로 이격 배치된다. 미리 설정된 극호율은 0.67에서 0.87 사이의 어느 하나의 값이고, 제1면의 길이는 대략 19.200mm이고, 제2면의 길이는 대략 20.394mm이다.
제2,4 면의 길이는 대략 6mm 이다.
각각의 영구 자석은, 슬롯에 인접하는 제1면과, 하우징의 내주면에 인접하는 제2면과, 제1면의 일측과 제2면의 일측을 연결하는 제3면과, 제1면의 다른 측과 제2면의 다른 측을 연결하는 제4면과, 제1면과 제3 사이에 마련된 제1곡면과, 제2면과 제4면 사이에 마련된 제2곡면을 포함한다.
복수 개의 영구 자석의 수와 슬롯의 수의 비율은 4:3이다.
다른 측면에 따른 세탁기는, 수조; 수조의 내부에 회전 가능하게 배치된 회전조; 및 회전조에 구동력을 인가하고, 코일이 권선된 슬롯을 가지는 고정자와, 고정자를 수용하는 원형 형상의 하우징과, 하우징의 내부 면에 이격 배치되되 슬롯과 대면하여 배치되고 자극수와 동일한 수로 이루어진 복수 개의 영구 자석들을 가지는 회전자를 가지는 모터를 포함하고, 복수 개의 영구 자석들 각각은 자극수, 미리 설정된 극호율 및 미리 설정된 반지름에 대응하는 길이를 가지고, 복수 개의 영구 자석들은 결정된 길이, 자극수 및 미리 설정된 반지름에 대응하는 거리로 서로 이격 배치된다.
회전조의 내부에 회전 가능하게 배치되는 펄세이터를 더 포함하고, 모터는, 회전조와 펄세이터에 선택적으로 구동력을 전달하는 것을 포함한다.
미리 설정된 극호율은 0.67에서 0.87 사이의 어느 하나의 값이고, 미리 설정된 반지름은, 대략 99.5mm이고, 결정된 길이는, 대략 6.25mm이다.
결정된 길이는 자극수와 미리 설정된 극호율에 의해 결정된 제1각도에 대응하는 길이이고, 결정된 거리는, 제1각도와 자극수에 대응하는 제2각도에 의해 결정된 제3각도에 대응하는 거리이고, 제1각도는 하우징의 중심 지점에서 각각의 영구 자석의 측면을 연결하는 선 사이의 각도이고, 제3각도는 하우징의 중심 지점에서 서로 이웃한 두 영구 자석이 대면하는 두 면을 연결한 선 사이의 각도이다.
복수 개의 영구 자석의 수와 슬롯의 수의 비율은 4:3이다.
세탁기의 모터는, 직접 구동 방식(DD)의 모터이다.
세탁기의 모터는, 회전자가 고정자의 외측에 배치된다.
본 발명은 공극면을 기준으로 하나의 자기 극성을 띠는 하나의 영구 자석을 회전자의 하우징에 장착시킴으로써 영구 자석 간의 간격을 넓힐 수 있고 이로 인해 회전자를 용이하게 제조하도록 할 수 있다.
즉 본 발명은 영구 자석 사이의 간격이 넓어짐에 따라 제조 시 영구 자석을 하우징 내에 지그로 장착시킬 수 있고 이로 인해 영구 자석 사이의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있다. 따라서 본 발명은 영구 자석을 하우징에 장착시키는 제조 공정을 용이하게 수행할 수 있다.
또한 본 발명은 영구 자석 사이의 간격이 넓어짐에 따라 회전자의 하우징 내에 도포된 본드를 제조자의 육안으로 확인할 수 있어 제조 과정에서의 제조자가 회전자의 제조 불량을 용이하게 인식하도록 할 수 있고, 이로 인해 모터의 품질 불량 및 고장을 감소시킬 수 있다.
또한 본 발명은 다수의 자기 극성을 가지는 하나의 영구 자석을 분할하여 하우징에 장착시킬 필요가 없어짐에 따라 서로 다른 자기 극성을 띠는 서로 이웃한 영구 자석 사이에 데드 존이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 영구 자석들 사이에 형성된 데드 존에 의해 공극 자속밀도가 불균일해지는 것을 원천적으로 방지할 수 있고 이로 인해 모터에서 발생되는 소음이나 진동을 감소시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 회전자의 복수 개의 영구 자석의 각각이 공극면을 기준으로 하나의 자기 극성을 나타내고, 복수 개의 영구 자석들이 일정 간격으로 배치되어 있기 때문에 역기전력 감소 대비 코깅 토크와 토크 리플을 감소시킬 수 있고, 이로 인해 모터의 소음이나 진동을 감소시킬 수 있다.
이러한 모터의 소음 및 진동 감소에 따라 세탁기와 같은 가전 기기에서 발생되는 소음 및 진동도 감소시킬 수 있다.
본 발명은 복수 개의 영구 자석 사이의 간격이 넓어짐에 따라 회전자의 하우징 내에 배치되는 영구 자석의 크기를 감소시킬 수 있고, 회전자의 무게를 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 모터의 기동 및 가감속 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 모터 및 세탁기의 품질 및 상품성을 향상시킬 수 있고 나아가 사용자의 만족도를 높일 수 있으며 세탁기의 안정성을 향상시킬 수 있고 제품의 경쟁력을 확보할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 세탁기의 예시 도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 세탁기에 마련된 클러치와 모터의 단면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 세탁기에 마련된 클러치와 모터의 사시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 세탁기에 마련된 모터의 간략도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 세탁기에 마련된 모터의 회전자의 예시도이다.
도 6a는 도 5에 도시된 회전자의 영구 자석의 예시도이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 회전자의 영구 자석의 배치 예시도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 세탁기에 마련된 모터의 회전자의 영구 자석의 형상의 변형 예의 예시도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 세탁기에 마련된 모터의 역기전력, 코깅토크, 토크리플의 그래프와 종래 세탁기에 마련된 모터의 코깅 토크 및 토크 리플의 그래프이다.
도 9a 는 일 실시 예에 따른 세탁기에 마련된 모터의 코깅토크의 상세 그래프와 종래 세탁기에 마련된 모터의 코깅 토크의 상세 그래프이다.
도 9b는 일 실시 예에 따른 세탁기에 마련된 모터의 토크 리플의 상세 그래프와 종래 세탁기에 마련된 모터의 토크 리플의 상세 그래프이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 세탁기의 소음과 종래 세탁기의 소음 측정 그래프이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 세탁기에 마련된 모터의 역기전력, 코깅 토크, 토크 리플 및 소음, 종래 세탁기에 마련된 모터의 역기전력, 코깅 토크, 토크 리플 및 소음을 수치화한 표이다.
도 12는 다른 실시 예에 따른 세탁기의 예시도이다.
도 13은 다른 실시 예에 따른 세탁기의 단면도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시 예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시 예들 간에 중복되는 내용은 생략한다.
명세서에서 사용되는 '부,'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시 예들에 따라 복수의 '부, '이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시 예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 세탁기의 예시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 세탁기에 마련된 클러치와 모터의 단면도이며, 도 3은 일 실시 예에 따른 세탁기에 마련된 클러치와 모터를 분해한 사시도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 세탁기에 마련된 모터의 간략도이다. 여기서 도 4는 모터의 회전자의 영구 자석과 고정자의 슬롯의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
일 실시 예의 세탁기는 세탁물의 무게 및 사용자에 의해 선택된 세탁 프로그램과 옵션에 기초하여 운전을 수행한다.
여기서 세탁 프로그램은 표준 세탁, 이불 세탁, 삶기, 울 세탁, 타올 세탁, 급속 세탁 등을 포함할 수 있고, 옵션은 물의 양, 물의 온도, 세탁 행정의 시간, 헹굼 행정의 횟수, 탈수 행정의 강도 및 탈수 행정의 시간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예는 본체 내에 회전조가 수직으로 배치되고 본체의 상부에 세탁물의 투입구가 형성된 탑 로딩 방식의 세탁기에 대해 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 세탁기(1)는 외관을 형성하는 캐비닛(110)과, 캐비닛(110)의 내부에 배치되고 세탁수를 저장하는 수조(120)와, 수조(120)의 내부에 회전 가능하게 배치되고 세탁물을 수용하는 회전조(130)와, 회전조(130)의 내부에 회전 가능하게 배치되고 회전에 의해 수류를 발생시키는 펄세이터(140)를 포함한다.
캐비닛(110)의 상부에는 투입구(111)가 마련되어 있고, 이동 가능한 도어(112)가 마련되어 있다. 여기서 투입구(111)는 세탁물이 투입 및 배출되는 곳으로, 도어(112)에 의해 개폐될 수 있다.
수조(120)의 상부에는 외부의 물을 공급받고 공급된 물을 수조(120)로 전달하는 급수부(150)가 마련되어 있다.
급수부(150)는 외부 급수원(미도시)에 연결된 급수관(151)과, 급수관(151)에 마련되고 물의 공급을 허용 또는 차단시키는 급수밸브(152)를 포함한다.
세탁기(1)는 세제를 보관하고 보관된 세제를 수조(120) 및 회전조(130)로 공급하는 세제 공급부(160)를 더 포함한다.
즉 급수부의 급수관(151)을 통해 공급되는 물은 세제공급부(160)를 경유하여 세제와 함께 수조(120) 및 회전조(130)의 내부로 이동할 수 있다.
회전조(130)는 상부가 개방된 원통형으로 마련되고, 외주면에 마련된 복수 개의 홀(131)을 포함한다. 여기서 복수 개의 홀(131)은 회전조(130)의 내부 공간과 수조(120)의 내부 공간이 연통되도록 함으로써 물이 회전조(130)의 내부 공간과 수조(120)의 내부 공간 사이에서 이동할 수 있도록 한다.
회전조(130)의 상부에는 회전조(130)의 회전 시에 회전조(130)에 발생한 불평형 하중을 상쇄하여 회전조(130)가 안정적으로 회전하도록 하는 밸런서(132)가 장착될 수 있다.
펄세이터(140)는 정회전 또는 역회전을 수행하며 수류를 발생시킨다. 이때, 펄세이터(140)의 수류에 의해 회전조(130) 내의 세탁물이 세탁수와 함께 교반될 수 있다.
수조(120)의 바닥부에는 수조(120)에 저장된 세탁수를 외부로 배출시킬 수 있는 배수구(121)가 마련되어 있다.
세탁기(1)는 수조(120)의 물을 외부로 배출하기 위한 배수부(170)를 더 포함할 수 있다. 즉 배수부(170)는 수조(120)의 배수구(121)에 연결된 배수관(171)과, 배수관(171)의 배수를 단속하기 위한 배수밸브(172)를 포함할 수 있다.
세탁기(1)는 수조(120)의 외면 하측과 캐비닛(110)의 내측 상부를 연결하는 현가장치(즉, 댐퍼, 180)를 더 포함할 수 있다. 세탁기의 수조는 현가 장치에 의해 캐비닛(110)에 걸린 상태로 지지될 수 있다. 이러한 현가장치(180)는 세탁 시 또는 탈수 시 수조(120)에서 발생되는 진동을 감쇠시킬 수 있다.
세탁기(1)는 회전조(130) 및 펄세이터(140) 중 적어도 하나를 회전시켜 세탁기가 각종 행정을 수행할 수 있도록 하는 클러치(190) 및 모터(200)를 더 포함한다. 본 실시 예에서는 모터(200)와 클러치(190)가 수직하게 일렬로 배열된 직결식 구조를 예를 들어 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 클러치(190)는 모터(200)와 수조(120)의 사이에 배치되고 모터(200)로부터 구동력을 전달받아, 모터(200)의 구동력을 회전조(130)와 펄세이터(140)에 선택적으로 전달한다.
클러치(190)는 클러치의 내부 구성을 보호하는 하우징(191)을 포함한다. 클러치의 하우징(191)의 하부에는 구동축(192)의 일부가 돌출되어 있고, 상부에는 세탁축(193) 및 탈수축(194)의 일부가 돌출되어 있다.
구동축(192)은 모터(200)로부터 구동력을 전달받는다. 즉 구동축(192)은 모터(200)에서 발생하는 동력이 세탁축(193) 및 탈수축(194)에 전달되도록 한다.
구동축(192)은 봉 형상의 축으로서, 모터(200)와 항상 일체로 회전한다.
클러치(190)는 탈수축(194)의 내부에 마련되어 구동축(192)의 회전을 감속하여 세탁축(193)에 전달하는 기어 어셈블리(195) 및 탈수축(194)의 외측에 마련되어 세탁조(130)의 회전을 제동하는 브레이크 어셈블리(196)를 포함할 수 있다.
기어 어셈블리(195)는 탈수축(194)과 같은 직경을 가지고 구동축(192)에 결합된 보스(195a)와, 탈수축(194)과 보스(195a)를 감싸고 구동축(192)의 구동력을 탈수축(194)으로 선택적으로 전달하는 클러치 스프링(195b)과, 클러치 스프링(195b) 외측에 마련되는 슬리브(195c)와, 클러치 스프링(195b)의 직경을 변경시키는 래칫(195d) 및 래칫(195d)과 연결되는 클러치 레버(195e)를 포함할 수 있다.
기어 어셈블리(195)의 보스(195a)는 모터(200)의 구동력이 1차로 전달되는 부품으로서, 모터(200)와 항상 일체로 회전한다.
기어 어셈블리(195)의 동작을 살펴보면, 세탁 행정 또는 헹굼 행정 시에 클러치 레버(195e)가 일측으로 당겨져서 래칫(195d)가 슬리브(195c)와 접촉되고, 래칫(195d)가 클러치 스프링(195b)의 조임을 풀어주는 방향으로 슬리브(195c)를 회전시킨다. 이와 같이 슬리브(195c)가 래칫(195d)에 의하여 회전되면, 슬리브(195c) 내부의 클러치 스프링(195b)의 조임이 풀려 구동축(192)의 구동력이 탈수축(194)에 전달되지 않는다. 그 결과, 세탁축(193)은 회전하지만 탈수축(194)은 회전하지 못하게 되어, 세탁축(193)에 연결된 펄세이터(140)는 회전할 수 있으나, 탈수축(194)에 연결된 세탁조(130)는 회전할 수 없다.
반대로, 탈수 행정 시에 클러치 레버(195e)가 타측으로 당겨지면, 래칫(195d)이 슬리브(195c)로부터 분리되어 슬리브(195c)의 회전에 의하여 조임이 풀렸던 클러치 스프링(193b)은 다시 조여진다. 또한, 클러치 스프링(193c)은 구동축(192)의 회전력을 탈수축(194)에 전달한다. 그 결과, 세탁축(193)에 연결된 펄세이터(140)와 탈수축(194)에 연결된 세탁조(130)가 모두 회전할 수 있게 된다.
클러치(190)의 기어어셈블리(195)의 구성은 위 구성 요소에 한정되는 것은 아니며, 세탁축과 탈수축의 절환을 위한 구성요소들을 이용하여 다양하게 변경하여 실시 가능하다.
클러치(190)의 하우징(191) 내부에는 세탁축과 탈수축의 회전 속도를 제어하기 위한 기어부(197)가 더 마련될 수 있다.
클러치(190)의 기어부(197)는 세탁축과 탈수축의 회전 속도를 조절할 수 있는 구성요소들 사이에서 다양하게 변경하여 실시 가능하다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 모터(200)는 수조(120)의 하단에 마련되고, 전력이 인가되면 구동력을 발생시키고 발생된 구동력을 회전조(130) 및 펄세이터(140) 중 적어도 하나에 인가한다.
모터(220)는 직접 구동형 모터(Direct Drive Motor)일 수 있다.
이러한 모터(200)는 고정자(즉, 스테이터, 210)와, 고정자(210)의 외주에 배치된 회전자(즉 로터, 220)를 포함한다. 즉 모터는 외전형 모터(Outer rotor type motor)일 수 있다.
고정자(210)는 환형의 베이스(211)와, 베이스(211)의 외주를 따라 배치된 코어(212)와, 고정자(210)의 반경 방향에 대해 코어(212)에서 외측으로 돌출되어 형성된 복수 개의 슬롯(213)과, 복수 개의 슬롯(213) 각각에 권선되는 코일(214)을 포함할 수 있다.
여기서 코일(214)은 코일에 흐르는 전류에 의해 자기장을 생성할 수 있고, 복수 개의 슬롯(213)은 생성된 자기장에 의해 자화될 수 있다.
베이스(211)의 상측에는 환형으로 형성된 장착면(215)이 마련될 수 있다.
이에 따라 고정자(210)가 클러치(190)와 결합되는 경우, 클러치(190)는 고정자(210)의 장착면(215)에 안착될 수 있다.
고정자(210)의 베이스(211) 및 장착면(214) 내측에는 개구(216)가 마련될 수 있다. 이에 따라 클러치(190)와 고정자(210)가 결합되면, 기어 어셈블리(195)의 하부 돌출부가 개구(216)를 통과하여 고정자(210) 내부에 배치될 수 있다.
회전자(220)는 고정자(210)의 외측에서 고정자(210)를 감싼다.
회전자(220)는 회전자의 외관을 형성하는 하우징(221)을 포함한다. 이러한 하우징(221)은 원형의 제1면(221a)과, 제1면(221a)의 테두리에 형성되고 하우징 내부에 수용 공간이 형성되도록 하는 제2면(221b)을 포함할 수 있다.
회전자(220)는 하우징(221)의 제2면(221b)의 면들 중 수용 공간을 형성하는 제2면(221b)의 내면에 배치된 복수 개의 영구 자석(222)을 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 회전자(220)의 하우징(221) 내에는 제1면을 통해 제1 자기 극성을 나타내는 영구 자석(222a)과 제1면을 통해 제2자기 극성을 나타내는 제2영구 자석(222b)이 교대로 배치될 수 있다.
여기서 제1자기 극성과 제2 자기 극성은 서로 다른 극성으로, 제1자기 극성은 N 극성일 수 있고, 제2자기 극성은 S극성일 수 있다.
이러한 복수 개의 영구 자석(222)은, 하우징(221) 내에 고정자의 슬롯(213)과 대면하도록 배치될 수 있다 이때, 고정자의 슬롯(213)과 일정 거리의 갭(G)을 두고 배치될 수 있다.
여기서 고정자의 슬롯(213)과 회전자의 영구 자석(222) 사이의 갭은 공극(230)일 수 있고, 이 공극의 일정 거리(d1)는 대략 1mm일 수 있다.
복수 개의 영구 자석 각각은, 공극(230)에 의해 형성된 공극면(231)을 기준으로 하나의 자극을 가진다.
이러한 회전자(220)의 하우징 내에 배치된 복수 개의 영구 자석(222)의 수는 회전자(220)의 자기 극성의 수(즉, 자극 수)와 동일할 수 있다. 예를 들어, 회전자의 자기 극성의 수가 24개일 경우, 회전자의 영구 자석의 수는 24개일 수 있다.
그리고 복수 개의 영구 자석(222)의 수와 복수 개의 슬롯(213)의 수의 비율은 대략 4: 3 일 수 있다.
본 실시 예에서 복수 개의 영구 자석(222)의 수는 대략 24개일 수 있고, 복수 개의 슬롯(213)의 수는 대략 18개일 수 있다.
복수 개의 영구 자석(222)은 회전자의 적층 방향에 해당하는 영구 자석의 높이와 적층의 수직 방향에 대응하는 영구 자석의 두께는 다양하게 변경할 수 있다.
복수 개의 영구 자석(222)은 고정자(210)의 코일(214)과 전자기적으로 상호 작용한다. 즉 회전자(220)는 고정자(210)와의 사이에서 발생되는 전자기력에 의해 회전할 수 있다. 이러한 회전자와 고정자 간의 회전 구성은 일반적인 기술로 설명을 생략한다.
회전자(220)에는 하우징(221)의 제1면(221a)의 중심에 형성된 결합홀(223)이 더 마련될 수 있다. 이 결합홀(223)을 통해 클러치(190)의 구동축(192)이 회전자(220)에 결합될 수 있다.
즉 회전자(220)의 결합홀(223)에 구동축(192)이 결합됨으로써 클러치(190)의 구동축(192)과 회전자(220) 상호 간에 결합될 수 있다.
회전자(220)에 결합된 구동축(192)은 탈수축(194)의 중공을 관통하여 세탁축(193)과 연결되고, 세탁축(193)은 다시 탈수축(194)의 중공을 관통하여 펄세이터(140)에 결합될 수 있다.
아울러 결합홀(223)의 주변에는 구동축(192)이 결합되도록 하는 세레이션(미도시)이 마련될 수 있다. 이로 인해 세레이션(미도시)에 결합된 구동축(192) 및 보스(195a)가 회전될 수 있다.
본 실시 예의 회전자(220)를 도 5 내지 도 7을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 5는 일 실시 예에 따른 세탁기에 마련된 모터의 회전자의 예시도로, 회전자 내에 마련된 복수 개의 영구 자석을 도시한 것이다.
회전자(220)의 하우징(221) 내에는 하우징의 원주 방향으로 연속해서 복수 개의 영구 자석이 배치되어 있다.
하우징 내에 배치된 각각의 영구 자석은, 내측면과 외측면이 서로 다른 자기 극성을 가진다.
예를 들어, 제1영구자석(222a)의 내측이 제1자기 극성을 가질 경우, 제1영구자석(222a)의 외측은 제2자기 극성을 가질 수 있다.
또한 서로 이웃한 두 영구 자석의 내측은 서로 반대 극성을 가지며, 서로 이웃한 두 영구 자석의 외측 또한 서로 반대 극성을 가진다.
예를 들어, 제1영구자석(222a)의 내측이 제1자기 극성을 가지고 제1영구자석(222a)의 외측이 제2자기 극성을 가질 경우, 제2영구자석(222b)의 내측은 제2자기극성을 가지고 제2영구자석(222b)의 외측은 제1자기 극성을 가지 가질 수 있다.
여기서 제1자기 극성과 제2 자기 극성은 서로 다른 극성으로, 제1자기 극성은 N 극성일 수 있고, 제2자기 극성은 S극성일 수 있다.
이와 같이, 복수 개의 영구 자석들의 내 측면을 기준으로, 두 개의 자기 극성이 교대로 나타나도록 하우징 내에 복수 개의 영구 자석이 배치될 수 있다.
또한, 복수 개의 영구 자석들의 외 측면을 기준으로, 두 개의 자기 극성이 교대로 나타나도록 하우징 내에 복수 개의 영구 자석이 배치될 수 있다.
이러한 복수 개의 영구 자석 각각은, 공극(230)에 의해 형성된 공극면(231)을 기준으로 하나의 자극을 가질 수 있다.
여기서 공극면(231)은, 하우징의 내 측 원주 면을 따라 배치된 영구자석들의 내 측면일 수 있다.복수 개의 영구 자석은, 서로 이웃한 영구 자석 간에 일정 거리를 두고 이격 배치될 수 있다. 즉, 복수 개의 영구 자석들은 서로 일정 거리로 이격 배치되어 있다.
복수 개의 영구 자석 중 서로 이웃한 영구자석 두 개는, 고정자와의 자속 형성을 위한 하나의 세트(A)를 형성할 수 있다.
하나의 세트(A)를 이루는 제1영구자석(222a)과 제2영구자석(222b) 사이의 간격의 거리는 일정 거리일 수 있다.
아울러 하나의 세트(A)와 이웃한 세트(B) 사이의 거리도 일정 거리일 수 있다.
복수 개의 영구 자석은, 회전자의 하우징(221)의 내주면을 형성하는 원의 중심(c )을 기준으로 제1 각도(Θp)에 대응하는 폭을 가질 수 있다.
즉 복수 개의 영구 자석 각각은, 회전자의 하우징(221)의 내주면을 형성하는 원의 중심(c )에서 영구 자석의 양 측면을 연결하는 선 사이의 제1각도(Θp)에 대응하는 폭을 가질 수 있다.
여기서 제1각도(Θp)는 10도에서 13도 사이의 각도일 수 있다.
아울러 하나의 세트(A)를 이루는 제1영구자석과 제2영구자석의 각도(Θp)와, 이웃한 세트(B)를 이루는 제1영구자석과 제2영구자석의 각도(Θm)는 서로 동일할 수 있다.
복수 개의 영구 자석의 폭에 대응하는 각도가 모두 동일하기 때문에, 이하 영구 자석의 폭에 대응하는 제1각도에 대해 Θp로 기재하도록 한다.
제1각도(Θp)에 대응하는 폭을 가지는 복수 개의 영구 자석 각각은, 회전자의 하우징(221)의 내주면에 배치되되 회전자의 하우징(221)의 내주면을 형성하는 원의 중심(c )을 기준으로 제2 각도(Θt)에 기초하여 일정 간격을 두고 배치될 수 있다.
여기서 제2 각도(Θt)는 회전자의 하우징(221)의 내주면을 형성하는 원의 전체 둘레 각도(즉 360도)를 전체 자극수로 나눈 각도일 수 있다.
예를 들어 자극수가 24일 때, 제2 각도(Θt)는 15도일수 있다.
제2 각도(Θt)는 하우징의 중심에서 서로 이웃한 두 개의 영구 자석 중 하나의 영구 자석의 제3면과 다른 하나의 영구 자석의 제3면 사이의 각도일 수 있다.
제2 각도(Θt)는 하우징의 중심에서 서로 이웃한 두 개의 영구 자석 중 하나의 영구 자석의 제4면과 다른 하나의 영구 자석의 제4면 사이의 각도일 수 있다.
회전자의 하우징(221)의 내주면은, 자극수에 대응하는 복수 개의 영역을 가질 수 있다. 이 복수 개의 영역은 하우징의 중심(c )에서 제2각도만큼씩 분할된 영역일 수 있다.
즉 복수 개의 영구 자석은 제2각도로 분할된 복수 개의 영역에 각각 배치되되 제3각도에 대응하는 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.
제1각도에 대응하는 폭을 가지는 복수 개의 영구 자석이 제2각도(Θt)를 기초로 회전자의 하우징(221)의 내주면에 배치될 때, 일정 거리에 대응하는 제3각도(Θt- Θp)로 이격되어 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1 각도(Θp)가 11.4이고, 제2각도(Θt)가 15도일 때, 제3각도는 3.6도일 수 있다.
즉 복수 개의 영구 자석은, 회전자의 하우징(221)의 내주면을 형성하는 원의 중심(c )을 기준으로 제3각도씩 이격되어 배치될 수 있다.
이러한, 제3각도는, 두 영구 자석의 측면 사이의 일정거리에 대응하는 각도일 수 있다.
복수 개의 영구 자석 각각은, 제1각도(Θp)와 제2각도(Θt)에 대응하는 극호율(ap)을 가질 수 있다. 이러한 극호율은 다음과 같이 획득할 수 있다.
극호율(ap)= Θp / Θt
본 실시 예의 극호율은, 미리 설정된 값으로, 대략 0.67에서 0.87 사이의 값을 가질 수 있다.
예를 들어, 제2각도(Θt)가 15도이고 제1각도(Θp)가 11.4도일 때, 극호율은 0.76일 수 있다.
복수 개의 영구 자석은, 직사각형의 판형상, 기와 형상 또는 사다리꼴 형상일 수 있다.
복수 개의 영구 자석은, 서로 동일한 사이즈 및 서로 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라 하나의 영구 자석에 대해서만 설명한다. 아울러 영구 자석이 기와 형상으로 형성되었을 때를 예를 들어 설명한다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 각각의 영구 자석은 복수 개의 면을 가질 수 있다. 즉 영구 자석(222)의 복수 개의 면은, 고정자의 슬롯과 인접한 제1면(a1)과, 하우징(221)의 내측면에 인접한 제2면(a2)과, 다른 자기 극성을 가지고 이웃하되 일 측면에 배치된 영구 자석과 인접한 제3면(a3) 및 다른 측면에 배치된 영구 자석과 인접한 제4면(a4)을 포함한다.
영구 자석이 기와 형상이기 때문에, 제1면과 제2면은 원호면일 수 있다.
제1면(a1)은, 자극면 또는 공극면일 수 있다.
제1면(a1)은 미리 설정된 제1반지름(R1)과 제1각도(Θp)에 대응하는 길이를 가질 수 있다. 여기서 길이는, 영구 자석의 내측 면의 폭의 길이일 수 있다.
각 영구 자석의 구조를 도 6b를 참조하여 설명하도록 한다.
제1면(a1)의 길이(L1)는 2πR1*(Θp/360°) 일 수 있다.
이러한 제1면(a1)은 대략 19.200mm의 길이를 가질 수 있다.
아울러 제1반지름은, 하우징(221)의 내주면을 형성하는 원의 중심(c )에서 제1면까지의 거리일 수 있다.
또한 제1반지름은, 하우징(221)의 내주면을 형성하는 원의 중심(c )에서 제1면과 제3면(또는 제4면)이 만나는 지점까지의 거리일 수 있다. 다른 말로 표현하면, 복수 개의 영구 자석의 제1면(a1)을 연결한 원은, 하우징(221)의 내주면을 형성하는 원의 중심(c )에서 제1반지름을 가진 원일 수 있다.
아울러, 제1반지름(R1)은 하우징(221)의 내부에 원형 형상으로 배치된 복수 개의 영구 자석에 의해 형성되는 내측 원의 반지름일 수 있다.
이러한 제1반지름(R1)은 제1면(a1)의 길이(L1)와 제1각도(Θp)에 대응하는 값을 가질 수 있다.
예를 들어, 제1반지름(R1)은 96mm 이상일 수 있다.
제1각도(Θp) 가 11.4도이고, 제1면(a1)의 길이가 대략 19.2mm일 경우, 제1반지름(R1)은 대략 96.5mm 일 수 있다.
제2면(a2)은, 미리 설정된 제2반지름(R2)과 제1각도(Θp)에 대응하는 길이(L2)를 가질 수 있다. 여기서 길이(L2)는, 영구 자석의 외측 면의 폭의 길이일 수 있다.
제2면(a2)의 길이(L2)는 2πR2*(Θp/360°) 일 수 있다.
이러한 제2면(a2)은 대략 20.394mm의 길이를 가질 수 있다.
제2반지름(R2)은, 하우징(221)의 내주면을 형성하는 원의 중심(c )에서 제2면과 제3면(또는 제4면)이 만나는 지점까지의 거리일 수 있다.
다른 말로 표현하면, 복수 개의 영구 자석의 제2면(a2)을 연결한 원은, 하우징(221)의 내주면을 형성하는 원의 중심(c )에서 제2반지름을 가진 원일 수 있다.
아울러, 제2반지름(R2)은 하우징 내부에 원형으로 배치된 복수 개의 영구 자석에 의해 형성되는 외측 원의 반지름일 수 있다.
이러한 제2반지름(R2)은 제2면(a2)의 길이(L2)와 제1각도(Θp)에 대응하는 값을 가질 수 있다.
예를 들어, 제2반지름(R2)은 102mm 이상일 수 있다.
제1각도(Θp) 가 11.4도이고, 제2면(a2)의 길이가 대략 20.394mm일 경우, 제2반지름(R1)은 대략 102.5mm 일 수 있다.
이와 같이 제2반지름은, 제1반지름보다 길 수 있다.
아울러 제2반지름은 제1반지름보다 대략 6mm 이상 길 수 있다.
제1면과 제2면은 서로 평행한 선일 수 있다.
제1면과 제2면이 원호면일 경우, 제1면과 제2면은 서로 평행한 호일 수 있다.
즉 제1면과 제2면 사이의 거리는 대략 6mm이상일 수 있다.
다른 말로 표현하면, 제1면과 제2면 사이의 거리는 제3, 4면(a3, a4)의 길이로, 대략 6mm이상일 수 있다.
또 다른 말로 표현하면, 각각의 영구 자석의 두께(t)는 대략 6mm이상일 수 있다.
복수 개의 영구 자석의 사이즈는 하우징의 사이즈(예, 반지름), 극호율, 자극수(즉 영구 자석의 수)에 의해 결정될 수 있다. 또한, 영구 자석 사이의 거리는 복수 개의 영구 자석의 사이즈에 의해 결정될 수 있다.
복수 개의 영구 자석들은, 원형 형상의 하우징 내부에 원형 형상으로 배치되기 때문에 서로 이웃한 두 영구 자석의 제1면을 기준으로 하는 거리(d2)와, 서로 이웃한 두 영구 자석의 제2면을 기준으로 하는 거리(d3)는 서로 다를 수 있다.
여기서 거리(d3)는 두 개의 영구 자석이 대면하는 면 사이의 거리 중 최 외곽 지점 사이의 거리이고 거리(d2)는 두 개의 영구 자석이 대면하는 면 사이의 거리 중 최 내곽 지점 사이의 거리이다.
또한 두 영구 자석이 대면하는 면 사이의 거리 중 중앙 지점 사이의 거리(d4)도 서로 다를 수 있다.
즉 서로 다른 두 개의 영구 자석이 대면하는 면 사이의 거리는, 회전자의 하우징(221)의 내주면을 형성하는 원의 중심(c )을 기준으로 하는 반지름에 대응하여 달라질 수 있다.
아울러, 복수 개의 영구 자석은 대면하는 면 사이의 거리(d2, d3, d4)가 서로 동일하게 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1영구 자석과 제2영구 자석이 대면하는 면 사이의 거리(d2)는 제2영구 자석과 제3영구 자석이 대면하는 면 사이의 거리(d2)와 동일 할 수 있고, 제1영구 자석과 제2영구 자석이 대면하는 면 사이의 거리(d3)는 제2영구 자석과 제3영구 자석이 대면하는 면 사이의 거리(d3)와 동일 할 수 있으며, 제1영구 자석과 제2영구 자석이 대면하는 면 사이의 거리(d4) 역시 제2영구 자석과 제3영구 자석이 대면하는 면 사이의 거리(d4)와 동일 할 수 있다.
이러한 복수 개의 영구 자석의 배치 구조를 도 6b를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하도록 한다. 아울러 복수 개의 영구 자석의 형상이 기와 형상일 경우에 대해 설명한다.
복수 개의 영구 자석의 제1, 2 면의 길이(L1, L2)는, 극호율, 제2반지름, 영구 자석의 수 및 영구 자석의 두께(t)에 의해 결정될 수 있다.
여기서 제2반지름은, 하우징 내 영구 자석이 배치되는 영역의 반지름으로, 최외곽의 반지름일 수 있다.
이를 식들로 표현하면 아래와 같다.
극호율(ap)= Θp / Θt--- (식1)
제2각도(Θt) =영구자석의 수/360°-- (식2)
식1과 식2로부터 제1각도(Θp)를 획득할 수 있다.
제2면의 길이(L2)= 2πR2*(Θp/360°) --(식3)
제2면의 길이(L2)+두 영구 자석 사이의 거리(d3)= 2πR2*(Θt/360ㅀ) (식4)
식3과 식4로부터 두 영구 자석 사이의 거리(d3)을 획득할 수 있다.
제1면의 길이(L1)= 2πR1*(Θp/360°) --(식5)
제1면의 길이(L1)+두 영구 자석 사이의 거리(d2)= 2πR1*(Θt/360°) (식6)
식 3, 식 5부터 (L1/L2)=(R1/R2)임을 알 수 있고, 이로부터 제1반지름에 의해 제1면의 길이가 결정됨을 알 수 있다. 다른 말로 표현하면, 제1면의 길이에 의해 제1반지름이 결정될 수 있다.
아울러, 제1반지름과 제1면의 길에 의해 거리(d2)가 결정될 수 있다.
본 실시 예의 영구 자석의 두께는 6mm 이상일 수 있다. 이는 제1반지름과 제2반지름의 차이 값에 대응하는 것으로, 제2반지름과 영구 자석의 두께(t)로부터 제1반지름을 획득할 수 있으며, 제1반지름으로부터, 제1면의 길이 및 거리(d2)를 획득할 수 있다.
제1각도(Θp) 가 11.4도이고, 제2각도가 15도이며 극호율이 0.76이고, 제1반지름(R2)이 대략 102.5mm 일 경우, 제2면(a2)의 길이(L2)는 대략 20.394mm일 수 있다. 이때 거리(d3)은 대략 6.55mm일 수 있다.
제1각도(Θp) 가 11.4도이고, 제2각도가 15도이며, 극호율이 0.76이고, 영구 자석의 두께가 6mm일 경우, 제1반지름(R1)은 대략 96.5mm 이고, 제1면(a1)의 길이(L1)는 대략 19.2mm일 수 있다. 이때 거리(d2)은 대략 6.173mm일 수 있다.
아울러, 두 개의 영구 자석이 대면하는 면 사이의 거리 중 면의 중심 사이의 거리(d4)는, 제1반지름과 제2반지름 사이의 중간 반지름인 제3반지름에 의해 결정될 수 있다.
예를 들어, 제3반지름은 대략 99.5mm일 수 있다.
제1각도(Θp) 가 11.4도이고, 제2각도가 15도이며, 극호율이 0.76이고, 제3반지름(R3)은 99.5mm 일 경우, 대면하는 면의 중심 사이의 거리(d4)은 대략 6.25mm일 수 있다.
예를 들어, 복수 개의 영구 자석은, 복수 개의 영구 자석 간의 대면하는 면 사이의 거리(d2)가 대략 6.173mm이고, 복수 개의 영구 자석 간의 대면하는 면 사이의 거리(d3)가 대략 6.55mm가 되도록 배치될 수 있다.
또한 복수 개의 영구 자석은, 복수 개의 영구 자석 간의 대면하는 면 사이의 거리(d4가 대략 6.25mm 가 되도록 배치될 수 있다.
즉 본 실시 예의 복수 개의 영구 자석은 대략 6.25mm의 거리로 이격 배치될 수 있다.
다른 말로 표현하면, 복수 개의 영구 자석은, 제2각도(Θt)에 기초하여 서로 이격 배치되되 하우징의 내주면을 형성하는 원의 중심을 기준으로 제3각도(Θt- Θp)만큼 이격되어 원형 형상으로 배치될 수 있다. 대면하는 면 중 최내곽 지점 사이의 거리(d2)=(2πR1(Θt-Θp))/360°(식7)
대면하는 면 중 최외곽 지점 사이의 거리(d3)=(2πR2(Θt-Θp))/360ㅀ (식8)
식 7과 식 8로부터, 최내곽 지점 사이의 거리(d2)와 제1반지름(R1)의 관계 및 최외곽 지점 사이의 거리(d3)와 제2반지름(R2)의 관계를 알 수 있다.
대면하는 면 중 최내곽 지점 사이의 거리(d2)=0.017*R1(Θt-Θp)
대면하는 면 중 최외곽 지점 사이의 거리(d3)=0.017*R2(Θt-Θp)
제1각도(Θp) 가 11.4도이고, 제2각도가 15도라고 가정하면, 다음과 같다.
대면하는 면 중 최내곽 지점 사이의 거리(d2)=0.0628*R1
대면하는 면 중 최외곽 지점 사이의 거리(d3)=0.0628*R2
서로 이웃한 영구 자석이 대면하는 면 사이의 거리 중 이격 기준이 될 지점이 결정되면, 하우징(221)의 내주면을 형성하는 원의 중심(c )에서 결정된 이격 기준 지점까지의 반지름과 제1, 2 각도에 의해 이격 기준 지점 사이의 거리가 결정될 수 있다.
즉 복수 개의 영구 자석은, 이격 기준 지점까지의 반지름과 제1, 2 각도에 의해 결정된 이격 기준 지점 사이의 거리에 기초하여 이격 배치될 수 있다.
아울러, 회전자의 적측 방향에 해당하는 영구 자석의 높이와, 적층의 수직 방향에 대응하는 영구자석의 두께는 다양하게 변화될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 복수 개의 영구 자석은, 양 측면(a3, a4)이 곡선 형상으로 형성되는 것도 가능하다.
좀 더 구체적으로, 영구 자석(222)은 제1원호면(a1)과 제1측면(a3)이 만나는 모서리부와 제1원호면(a1)과 제2측면(a4)이 만나는 모서리부가 곡선 형상으로 형성될 수 있다.
즉 영구 자석(222)은 제1원호면(a1)과 제1측면(a3) 사이에 마련된 제1곡면(a5)과 제1원호면(a1)과 제2측면(a4) 사이에 마련된 제2곡면(a6)을 포함할 수 있다.
이를 통해, 서로 다른 자기 극성을 가진 영구 자석에 의한 공극 자속 밀도의 파형이 사인파의 형상이 되도록 할 수 있다.
본 실시 예와 같이, 공극면을 기준으로 자극수와 동일한 개수를 갖고, 서로 일정 거리 또는 일정 각도(즉, 3각도)로 이격 배치된 복수 개의 영구 자석을 이용함으로써, 모터의 코깅 토크 및 토크 리플을 감소시킬 수 있다.
즉 도 8에 도시된 바와 같이, 모터의 회전자의 영구 자석을 대략 11.4도의 각도에 대응하는 폭을 가지도록 함으로써, 역기전력 감소 대비 코깅토크와 토크리플이 크게 감소되는 것을 알 수 있다.
여기서 코깅 토크는 회전자의 영구자석과 고정자의 슬롯 사이의 자기력에 의해 발생하는 토크로, 전기를 인가하지 않은 모터를 인력으로 돌릴 때 일정 각도마다 힘을 받는 영구 자석의 각도일 수 있다.
도 9a, 도 9b를 참조하여, 코깅 토크 및 토크 리플을 살펴보면, 본 실시 예에서의 코깅 토크는 종래0.74뉴턴미터(Nm)에서 0.08 뉴턴미터(Nm)로 감소함을 알 수 있고, 토크 리플은 종래0.95뉴턴미터(Nm)에서 0.25뉴턴미터(Nm)로 감소함을 알 수 있다.
도 10및 도 11에 도시된 바와 같이, 세탁기의 세탁 행정에서의 소음이 종래49.4dBA에서 48.4dBA로 감소되고, 탈수 행정 중 가속 시에서의 소음이 종래55.7dBA에서 43.1dBA로 감소되며 탈수 행정 중 정속 시에서의 소음이 종래50.0dBA에서 48.7dBA로 감소됨을 알 수 있다.
이와 같이 영구자석 사이 간격이 넓어짐에 따라 조립 시 지그를 이용할 수 있다. 이로 인해 영구 자석 간의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있고, 조립을 용이하게 할 수 있다. 또한 본드 도포를 육안으로 확인할 수 있어 제작 과정에서의 품질 불량 발생을 최소화 할 수 있다.
또한 영구자석 착자 과정에서 진동 및 소음에 영향을 줄 수 있는 데드 존(dead zone)이 발생하지 않도록 할 수 있다.
또한 영구자석 사용량이 감소됨에 따라 회전자의 무게가 감소되어 기동 및 가속 및 감속 특성을 향상시킬 수 있다.
도 12는 다른 실시 예에 따른 실시 예에 따른 세탁기의 예시 도이고, 도 13은 도 12에 도시된 세탁기의 단면도이다.
다른 실시 예의 세탁기(4)는 본체의 전방에 세탁물의 투입구가 형성된 프런트 로딩 방식의 세탁기일 수 있다.
다른 실시 예의 세탁기(4)는 세탁, 헹굼 및 탈수 행정 외에 건조 행정을 수행하는 것도 가능하다. 아울러 다른 실시 예는 건조 행정만을 수행하는 건조기일 수도 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 세탁기(4)는 캐비닛(410), 수조(420), 회전조(430), 가열부(440), 급수부(450), 세제 공급부(460), 배수부(470) 및 모터(480)을 포함한다.
캐비닛(410)은 세탁기(4)의 외관을 형성하는 것으로, 일 측에는 세탁물을 투입하고 꺼낼 수 있는 투입구가 형성되어 있다.
캐비닛(410)에는 투입구를 개폐하기 위한 도어(412)가 장착되어 있고, 투입구의 둘레 면에는 도어(412)와 투입구 사이의 밀폐를 위한 가스켓(미도시)이 장착될 수 있다.
수조(420)는 캐비닛(410)의 내부에 고정 설치되고 급수부(460)로부터 공급된 물을 수용한다.
수조(420)의 외측에는 회전조(430)을 회전시키기 위한 모터(480)가 장착될 수 있다.
회전조(430)은 수조(420)의 형상과 대응되는 형상으로 터브(420)의 내부에 위치한다. 이러한, 회전조(430)의 외측에는 회전축(481)이 장착되어 있고, 이 회전축(481)은 수조(420)의 외측으로 연장되어 수조(420)의 외측에 장착된 모터(480)에 연결될 수 있다. 회전축(481)은 모터(480)의 구동력을 회전조(430)에 전달한다.
이에 따라 회전조(430)눈 모터(480)의 구동력에 의해 수조(420) 내에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
회전조(430)의 일면에는 개구가 형성되어 있고, 나머지 면에는 복수 개의 홀(431)이 형성되어 있다. 이러한 회전조(430)는 도어(412) 개방 시 개구를 통해 세탁물이 수용되고, 나머지 면에 형성된 복수 개의 홀을 통해 물이 유동되도록 한다.
즉 복수 개의 홀(431)은 수조(420)의 물이 회전조(430) 내부로 유입되도록 하고, 또한 회전조(430) 내부의 물이 수조(420) 측으로 배출되도록 한다.
회전조(430)의 내주면에는 회전조(430)이 회전할 때 세탁물의 상승 및 낙하가 이루어질 수 있도록 하는 복수 개의 리프터(432)가 설치될 수 있다.
세탁기는 고온의 물을 이용하여 세탁물을 세탁할 수 있다.
또한 세탁기는 수조(420)에 마련되어 수조(420) 내부의 물을 가열하기 위한 가열부(440)를 더 포함할 수 있다. 가열부(440)는 적어도 하나의 히터를 포함할 수 있다.
세탁기는 가열된 물의 온도를 감지하기 위한 온도 감지부(미도시)를 더 포함할 수 있고, 온도 감지부에 의해 감지된 물의 온도에 기초하여 가열부의 동작을 제어할 수 있다.
급수부(450)는 급수관(451) 및 급수밸브(452)를 포함한다.
여기서, 급수관(451)은 일 단이 외부의 수도관(미도시) 등에 연결되고, 또한 다른 단이 세제 공급부(460)과 연결될 수 있다. 이러한, 급수관(451)은 외부의 수도관으로부터 물을 공급받아 세제 공급부(460) 내로 안내한다.
급수관(461)은 세제 공급부(460)와 수조(420) 사이에 연결될 수 있다. 이러한 급수관(461)은 외부의 수도관으로부터 공급된 물을 세제 공급부(460)의 세제와 함께 수조(420) 및 회전조(430) 내로 안내한다.
급수밸브(462)는 세탁 및 헹굼 행정 시 개폐되어 수조(420) 및 회전조(430) 내로 공급되는 물의 양을 조절한다.
세제 공급부(460)는 사용자에 의해 투입된 세제를 저장한다. 즉 세제 공급부(460)는 합성세제, 섬유 유연제, 표백제 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.
이러한 세제 공급부(460)는 세탁 행정 시 급수관(451)을 통해 물이 유입되면 유입된 물이 세제와 함께 급수관(451)으로 유출되도록 한다.
배수부(470)는 배수관(471) 및 배수 펌프(472)을 포함한다.
배수관(471)은 수조(420) 하부에 마련될 수 있다.
배수 펌프(472)는 배수 및 탈수 행정 시 수조(420) 및 회전조(430) 내부의 물을 펌핑한다. 즉 배수 펌프(482)는 펌핑 시 수조(420) 및 회전조(430)의 물이 배수관(471)을 따라 유입되고, 유입된 물을 배수관(471)을 통해 외부로 가이드함으로써 수조(420) 및 회전조(430) 내부의 물이 외부로 배출되도록 한다.
모터(480)는 세탁물의 무게 감지 시, 세탁 행정 시, 헹굼 행정 시, 탈수 행정 시 및 건조 행정 시에 구동하고, 구동에 따른 회전력으로 회전조(430)를 회전시킴으로써 회전조(430) 내에 수용된 세탁물이 세탁, 헹굼, 탈수 및 건조되도록 한다.
모터(480)는 외부 전원의 전력으로부터 회전력을 생성하고, 회전축(481)을 통하여 회전조(430)에 회전력을 전달하도록 할 수 있다.
모터(480)는 직류 모터(direct current motor, DC motor)일 수도 있다.
세탁기는 동작 명령을 입력받기 위한 입력부(510)와, 세탁기의 동작 정보를 표시하기 위한 표시부(520)를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 세탁기에 마련된 모터의 구조적 구성은, 클러치와 결합된 구조만이 상이할 뿐, 그 외 회전자와 고정자를 가지는 모터의 구조적 구성은 일 실시 예와 동일하다.
모터(480)는 고정자(즉, 스테이터)와, 고정자의 외주에 배치된 회전자(즉 로터)를 포함한다. 즉 모터는 외전형 모터(Outer rotor type motor)일 수 있다.
고정자는 환형의 베이스와, 베이스의 외주를 따라 배치된 코어와, 고정자의 반경 방향에 대해 코어에서 외측으로 돌출되어 형성된 복수 개의 슬롯과, 복수 개의 슬롯 각각에 권선되는 코일을 포함할 수 있다.
여기서 코일은 코일에 흐르는 전류에 의해 자기장을 생성할 수 있고, 복수 개의 슬롯은 생성된 자기장에 의해 자화될 수 있다.
회전자는 고정자의 외측에서 고정자를 감싼다.
회전자는 회전자의 외관을 형성하는 하우징을 포함하고 하우징의 내면에 배치된 복수 개의 영구 자석을 포함한다.
복수 개의 영구 자석은 제1자기극성 또는 제 2 자기 극성을 가질 수 있다.
즉 제1자기 극성의 영구 자석과 제2자기 극성의 영구 자석이 교대로 하우징 내의 내면에 배치될 수 있다.
여기서 제1자기 극성과 제2 자기 극성은 서로 다른 극성으로, 제1자기 극성은 N 극성일 수 있고, 제2자기 극성은 S극성일 수 있다.
이러한 복수 개의 영구 자석은, 회전자의 하우징 내에 고정자의 슬롯과 대면하도록 배치될 수 있다 이때, 고정자의 슬롯과 일정 거리의 갭(G)을 두고 배치될 수 있다.
이와 같이 프런트 로딩 방식의 세탁기에 마련된 모터(480)의 구조는, 일 실시 예의 탑 로딩 방식의 세탁기에 마련된 모터(200)의 구조와 동일할 수 있다. 이에 따라 프런트 로딩 방식의 세탁기에 마련된 모터(480)의 구조에 대한 상세한 설명을 생략한다.
아울러 다른 실시 예는 프런트 로딩 방식의 세탁기에 대해 설명하였지만, 일 실시 예의 모터의 구조는 건조기의 모터에서도 구현 가능하다.
또한 본 실시 예의 모터는, 청소기에 마련된 모터, 냉장고에 마련된 모터, 공기 조화기에 마련된 모터일 수 있다. 즉 일 실시 예의 모터의 구조는 청소기에 마련된 모터, 냉장고에 마련된 모터, 공기 조화기에 마련된 모터의 구조와 동일할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다.게시된 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 게시된 실시예의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1, 4: 세탁기 110: 캐비닛
120: 수조130: 회전조
140: 펄세이터 150: 급수부
160: 세제 공급부 170: 배수부
190: 클러치200, 480: 모터
210: 고정자 220: 회전자
221: 하우징 222: 영구 자석
230: 공극

Claims (17)

  1. 코일이 권선된 슬롯을 가지는 고정자; 및
    상기 고정자를 수용하는 원형 형상의 하우징과, 상기 하우징의 내부 면에 이격 배치되되 상기 슬롯과 대면하여 배치되고 자극수와 동일한 수로 이루어지고 서로 다른 자기 극성을 가지는 복수 개의 영구 자석들을 가지는 회전자를 포함하고,
    상기 복수 개의 영구 자석들 각각은, 상기 자극수에 따른 제1각도에 대응하는 길이를 가지고,
    상기 복수 개의 영구 자석들은, 상기 제1각도와 상기 자극수에 대응하는 제2각도에 따른 제3각도로 서로 이격 배치되고,
    상기 제1, 2, 3 각도는, 상기 하우징의 중심 지점을 각의 기준 점으로 하는 모터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 영구 자석들은,
    상기 복수 개의 영구 자석들의 면들 중 상기 슬롯과 대면하는 면의 자기 극성이 제1자기 극성과 2자기 극성으로 교대로 나타나도록 배치되는 모터,
  3. 제1항에 있어서,
    각각의 영구 자석은, 상기 슬롯에 인접하는 제1면과, 상기 하우징의 내주면에 인접하는 제2면과, 상기 제1면의 일측과 상기 제2면의 일측을 연결하는 제3면과, 상기 제1면의 다른 측과 상기 제2면의 다른 측을 연결하는 제4면을 포함하고,
    상기 제1각도는, 상기 하우징의 중심 지점에서 각각의 영구 자석의 제3면과 제4면을 연결하는 선 사이의 각도이고,
    상기 제3각도는, 상기 하우징의 중심 지점에서 서로 이웃한 두 영구 자석이 대면하는 두 면을 연결한 선 사이의 각도인 모터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1면은, 상기 하우징의 중심 지점에서 상기 제1면까지의 제1반지름과 상기 제1각도에 대응하는 길이를 가지고,
    상기 제2면은, 상기 하우징의 중심 지점에서 상기 제2면까지의 제2반지름과 상기 제1각도에 대응하는 길이를 가지는 모터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1각도는, 10 도에서 13 도 사이 각도이고,
    상기 제2각도는 상기 자극의 수를 360도로 나눈 각도이고,
    상기 제3각도는, 상기 제2각도에서 상기 제1각도를 차감한 각도인 것을 포함하는 모터.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복수 개의 영구 자석은,
    서로 이웃한 영구 자석 간에 상기 제3각도에 대응하는 거리로 이격 배치되는 것을 포함하는 모터.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 미리 설정된 극호율은 0.67에서 0.87 사이의 어느 하나의 값이고,
    상기 제1면의 길이는 대략 19.200mm이고,
    상기 제2면의 길이는 대략 20.394mm인 모터.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제2,4 면의 길이는 대략 6mm 인 모터.
  9. 제1항에 있어서, ,
    각각의 영구 자석은, 상기 슬롯에 인접하는 제1면과, 상기 하우징의 내주면에 인접하는 제2면과, 상기 제1면의 일측과 상기 제2면의 일측을 연결하는 제3면과, 상기 제1면의 다른 측과 상기 제2면의 다른 측을 연결하는 제4면과, 상기 제1면과 제3 사이에 마련된 제1곡면과, 상기 제2면과 제4면 사이에 마련된 제2곡면을 포함하는 모터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 영구 자석의 수와 상기 슬롯의 수의 비율은 4:3인 모터.
  11. 수조;
    상기 수조의 내부에 회전 가능하게 배치된 회전조; 및
    상기 회전조에 구동력을 인가하고, 코일이 권선된 슬롯을 가지는 고정자와, 상기 고정자를 수용하는 원형 형상의 하우징과, 상기 하우징의 내부 면에 이격 배치되되 상기 슬롯과 대면하여 배치되고 자극수와 동일한 수로 이루어진 복수 개의 영구 자석들을 가지는 회전자를 가지는 모터를 포함하고,
    상기 복수 개의 영구 자석들 각각은, 상기 자극수, 미리 설정된 극호율 및 미리 설정된 반지름에 대응하는 길이를 가지고,
    상기 복수 개의 영구 자석들은 상기 결정된 길이, 상기 자극수 및 상기 미리 설정된 반지름에 대응하는 거리로 서로 이격 배치되는 세탁기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 회전조의 내부에 회전 가능하게 배치되는 펄세이터를 더 포함하고,
    상기 모터는, 상기 회전조와 상기 펄세이터에 선택적으로 구동력을 전달하는 것을 포함하는 세탁기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 미리 설정된 극호율은 0.67에서 0.87 사이의 어느 하나의 값이고,
    상기 미리 설정된 반지름은, 대략 99.5mm이고,
    상기 결정된 길이는, 대략 6.25mm인 것을 포함하는 세탁기.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 결정된 길이는, 상기 자극수와 미리 설정된 극호율에 의해 결정된 제1각도에 대응하는 길이이고,
    상기 결정된 거리는, 상기 제1각도와 상기 자극수에 대응하는 제2각도에 의해 결정된 제3각도에 대응하는 거리이고,
    상기 제1각도는, 상기 하우징의 중심 지점에서 각각의 영구 자석의 측면을 연결하는 선 사이의 각도이고,
    상기 제3각도는, 상기 하우징의 중심 지점에서 서로 이웃한 두 영구 자석이 대면하는 두 면을 연결한 선 사이의 각도인 것을 포함하는 세탁기.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 복수 개의 영구 자석의 수와 상기 슬롯의 수의 비율은 4:3인 세탁기.
  16. 제10항에 있어서, 상기 모터는,
    직접 구동 방식(DD)의 모터인 세탁기.
  17. 제10항에 있어서, 상기 모터는,
    상기 회전자가 상기 고정자의 외측에 배치된 것을 포함하는 세탁기.
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