KR100664070B1 - 진동 저감형 모터의 고정자 및 이를 구비한 드럼 세탁기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진동 저감형 모터의 고정자 및 이를 구비한 드럼 세탁기에 관한 것으로서, 진동 저감형 모터의 고정자는 링 형상의 코어와; 상기 코어의 외주에서 원주방향으로 돌출하며, 코일이 권선되는 복수의 티스와; 상기 코어의 내주에서 돌출한 복수의 결합부와; 상기 결합부들 사이에 진동 가능하게 탄성적으로 개재되는 적어도 하나의 질량체를 포함하여 구성됨으로써, 모터의 구동시에 발생하는 진동을 능동적으로 저감할 수 있다.
Description
도 1은 종래의 드럼 세탁기의 측단면도.
도 2a는 동흡진기의 개념을 설명하기 위한 모식도.
도 2b는 동흡진기 설치시의 진동 감쇄 효과를 설명하기 위한 비교 그래프.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 진동 저감형 모터의 고정자에 대한 평면도.
도 4a는 도 3의 축방향질량체 중의 하나에 대한 확대된 평면도.
도 4b는 도 3의 반경방향질량체 중의 하나에 대한 확대된 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11: 코어 21: 티스
31: 결합부 41: 동흡진기
43: 축방향질량체 44: 탄성부재
45: 반경방향질량체 R: 반경방향
S: 축방향
본 발명은 모터 및 드럼세탁기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 진동을 능동적으로 저감시킬 수 있는 동흡진기를 채용한 진동 저감형 모터의 고장자 및 이를 구비한 드럼세탁기에 관한 것이다.
도 1은 종래의 드럼 세탁기의 측단면도이다.
본 도면에 도시된 바와 같이, 드럼 세탁기는, 내부에 수용공간을 형성하는 캐비넷(111)과, 캐비넷(111)의 내부에 전후방향을 따라 배치되고 내부에 세탁수를 수용하는 터브(121)와, 터브(121)의 내부에 회전가능하게 수용배치되는 드럼(131)과, 이러한 드럼(131)을 회전 구동하는 구동부(141) 그리고 터브(121)와 캐비넷(111) 사이를 차단하는 가스켓(151)을 구비하고 있다.
캐비넷(111)의 전면에는 세탁물이 출입할 수 있도록 개구(113)가 형성되어 있으며, 개구(113)의 연부에는 개구(113)를 개폐할 수 있도록 도어(115)가 구비되어 있다.
터브(121)는 캐비넷(111)의 내부에는 전면측이 개방된 원통형상을 가지고서 배치된다. 터브(121)의 상면에는 일단이 캐비넷(111)의 상면에 연결되어 상하방향을 따라 신축 가능한 복수의 지지스프링(123)의 각 타단이 연결되어 있다. 터브(121)의 하측에는 터브(121)의 상하방향을 따른 진동을 완화시킬 수 있도록 복수의 댐퍼(125)가 구비되어 있다. 터브(121)의 후면 측에는 구동부(141)가 장착되는 스파이더(127)가 설치된다.
드럼(131)은 터브(121)에 회전 가능하게 배치되는 원통체로서 내부에 세탁물 을 수용한다. 이러한 드럼(131)의 외주에는 복수의 급수공(미도시)이 개구되어 있어서 세탁물은 터브(121)의 하측에 의해 보존되는 세탁수에 담궈지면서 회전하게 된다.
구동부(141)는 드럼(131)을 회전시키기 위한 구동력을 제공한다. 이러한 구동부(141)는 터브(121)의 스파이더(127)의 후면에 결합되는 구동모터(142)와, 드럼(131)에 결합되어 구동모터(142)의 회전력을 전달하는 회전축(145)과, 그러한 회전축(145)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(147)을 포함하여 구성된다. 여기서, 구동모터(142)는 고정자(142a)와 회전자(142b)로 이루어지고, 회전자(142b)에는 회전축(145)이 압입된다.
가스켓(151)은 터브(121) 및 드럼(131)과 캐비넷(111) 사이의 공간으로 세탁물이 끼어드는 것을 방지하기 위하여 캐비넷(111)에 고정 설치되며, 고무재질로 형성된다.
이러한 종래의 드럼 세탁기에서 발생하는 진동의 근원은 드럼(131)을 회전 구동하는 구동부(141), 보다 정확하게는 구동모터(142)에 있다. 구동모터(142)의 고정자(142a)와 회전자(142b) 사이에 플럭스(Flux)가 전달되는 과정에서 고정자(142a)의 반경방향(R)과 축방향(S)의 진동이 발생한다.
구동모터(142)에서의 위와 같은 진동은 지지스프링(123)에 의해 캐비넷(111)에 결합되며 회전축(145)을 통해 구동모터(142)에 직접 결합된 드럼(131)의 진동으로 확대되어 간다.
이러한 진동으로 인하여 캐비넷(111) 전체가 떨리게 되고 그에 따른 소음 등 은 드럼세탁기의 사용 환경을 악화시키는 주요인이 되어 이에 대한 개선의 필요성이 대두되고 있다.
상기와 같은 필요성에 부응하여 안출한 것으로서, 본 발명은 모터의 고정자와 회전자 간의 에너지 교환 과정에서 발생하는 진동을 능동적으로 저감할 수 있는 진동 저감형 모터의 고정자 및 이를 구비한 드럼 세탁기를 제공함을 다른 목적으로 한다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 진동 저감형 모터의 고정자는 링 형상의 코어와; 상기 코어의 외주에서 원주방향으로 돌출하며, 코일이 권선되는 복수의 티스와; 상기 코어의 내주에서 돌출한 복수의 결합부와; 상기 결합부들 사이에 진동 가능하게 탄성적으로 개재되는 적어도 하나의 질량체를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 다른 측면에 따른 진동 저감형 모터의 고정자가 구비된 드럼세탁기는 전면에 세탁물이 출입할 수 있도록 개구가 형성되며, 상기 개구를 개폐하는 드럼도어가 결합된 통형상의 캐비넷과; 상기 캐비넷 내부에서 상기 캐비넷의 개구에 대응하는 개구를 가지고서 탄력적으로 지지되며, 세탁수를 저장하는 터브와; 상기 터브의 내부에 다수의 탈수공을 가진 채로 회전 가능하게 설치되고, 상기 캐비넷의 개구에 대응하는 개구가 형성된 드럼과; 상기 터브의 배면 측에 고정되며 위와 같이 구성되는 진동 저감형 모터의 고정자와; 상기 드럼에 결합된 회전축이 압 입되며, 상기 고정자의 내부에서 일정 간격 이격되게 배치되어 상기 고정자와 상호작용하여 발생하는 회전력에 따라 회전하는 회전자를 포함하여 이루어진다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대해 상세히 설명한다. 다만, 종래와 동일한 구성에 대해서는 별도의 도시 없이 도 1의 참조번호를 원용하고 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
먼저, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 동흡진기(Dynamic Absorber)의 원리 및 작용효과에 대하여 설명한다. 여기서, 도 2a는 동흡진기의 개념을 설명하기 위한 모식도이고, 도 2b는 동흡진기 설치시의 진동 감쇄 효과를 설명하기 위한 비교 그래프이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 진동을 감쇠하고자 하는 대상이 되는 시스템(200)은 탄성체(200')에 설치되어 진동한다. 이러한 시스템(200)에서 발생하는 진동을 감쇄하기 위하여, 동흡진기(210)가 탄성체(210')를 통해 시스템(200)에 결합 된다.
시스템(200)에서 발생하는 진동주파수를 감쇄하기 위해서는 동흡진기(210)의 고유진동수를 그러한 진동 주파수와 일치시켜야 한다. 동흡진기(210)의 고유진동수와 시스템(200)에서 발생하는 진동주파수가 일치하게 되면, 시스템(200)의 진동에너지를 동흡진기(210)가 흡수하여 시스템(200)의 진동이 최소화되기 때문이다. 이때, 시스템(200)의 진동 주파수는 가변적이므로 동흡진기(210) 또한 자신의 고유진동수를 가변시켜서 시스템(200)에서 발생하는 진동 주파수와 일치하게 해야 한다.
여기서, 고유 진동수는 다음의 공식에 의해 결정된다.
이때, ωn은 고유진동수이고, k는 탄성계수이며, m은 질량을 나타낸다.
위의 식에서 알 수 있는 바와 같이, 동흡진기의 고유진동수를 가변하기 위해서는 탄성계수나 질량을 가변시켜야 한다. 본 발명은 질량을 가변할 수 있는 동흡진기에 관한 것이다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 흡진기(동흡진기와 달리 고유진동수가 가변되지 않음)가 없는 경우(300)에 진동하는 시스템은 진동주파수(ω)가 자신의 고유진동수(ωn)에 이르게 되면 최대의 변위(x)를 나타내게 된다.
이러한 시스템에 흡진기가 설치된 경우(310)에는 시스템의 고유진동수(ωn)에서 시스템은 안정된 변위(x)를 나타낸다. 그러나, 다른 주파수(ω1 및 ω2)에서 흡진기가 없는 경우의 최대 변위에 버금가는 변위(x)를 나타낸다.
이와 같이, 고유진동수가 고정된 흡진기 대신에 고유진동수를 가변할 수 있는 동흡진기를 사용하게 되면, 동흡진기의 질량을 가변하여 ω1 및 ω2에서는 흡진기가 없는 경우(300)의 그래프를 따르게 하고, ωn에서는 흡진기가 설치된 경우(310)의 그래프를 따르게 하여 전체적인 주파수(ω) 범위에서 진동 변위(x)를 안정적인 수준으로 유지할 수 있게 된다.
이제, 본 발명에 따른 진동 저감형 모터의 고정자 및 이를 구비한 드럼세탁기의 바람직한 일 실시예에 대하여 살펴본다.
먼저, 본 발명의 일 측면에 따른 진동 저감형 모터의 고정자에 대하여 도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 살펴본다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 진동 저감형 모터의 고정자에 대한 평면도이다.
본 도면에 예시된 바와 같이, 진동 저감형 모터의 고정자는 코어(11),티스(21),결합부(31) 및 동흡진기(41)를 포함한다.
모터의 고정자는 평판형이면서 링 형상을 가지는 코어(11)와, 그러한 코어(11)의 외주 상에서 일정 간격으로 돌출하여 형성된 복수의 티스(21)와, 코어(11)의 내주에서 일정 간격으로 돌출하며 고정자 전체를 대상체, 예를 들어 드럼세탁기의 터브(121, 도 1 참조)의 배면에 고정하기 위한 결합부(31)를 가진다. 티스(21)에는 코일이 권선되며, 결합부(31)에는 결합공이 형성되어 볼트를 이용하여 대상체에 결합될 수 있다.
동흡진기(41)는 축방향질량체(43)와 반경방향질량체(45) 그리고 이들을 각각 결합부(31)와 탄성적으로 결합시키는 탄성부재(44)를 포함한다.
축방향질량체(43)와 반경방향질량체(45)는 각 3개씩으로 구성된다. 드럼세탁기의 드럼(131, 도 1 참조)의 회전 속도가 통상적으로 3 단계, 다시 말해 세탁, 저속 탈수, 고속 탈수로 구분됨에 따라 각 질량체는 이에 대응하는 크기의 질량을 가진다. 다시 말해서, 위 3가지 모드(세탁, 저속 탈수, 고속 탈수) 각각에서 발생하 는 진동 주파수와 일치하는 고유 진동수를 가질 수 있게 하는 질량을 가지는 질량체를 형성하는 것이다. 또한, 같은 크기의 질량을 가지는 질량체끼리는 서로 마주 보도록 배치되어 균형을 맞춘다.
앞선 수학식에서 알 수 있는 바와 같이, 질량이 클수록 고유 진동수는 낮아진다. 따라서, 가장 회전 속도가 낮은 세탁 모드에 대해서 그때의 진동 주파수에 대응하는 낮은 고유 진동수를 가지게 하기 위하여 질량이 가장 큰 질량체(43a 및 45a)가 사용된다.
가장 높은 회전 속도를 나타내는 고속 탈수 모드에 대해서는 그러한 회전 상태에서의 진동 주파수에 대응하여 높은 고유 진동수를 가지게 하기 위하여 질량이 가장 작은 질량체(43c 및 45c)를 대응시킨다.
나아가, 세탁과 고속 탈수 모드의 회전 속도 중간에 해당하는 저속 탈수 모드에 대해서는 위의 질량체들(43a,43c,45a,45c)의 질량의 중간에 해당하는 질량체(43b 및 45b)를 대응시키면 된다.
위와 같은 구성에 의하면, 각 질량체들(43a,43b,43b,45a,45b,45c)은 탄성부재(44)에 의해 인접하는 결합부(31)들 사이에 진동 가능하게 개재되어, 모터의 고정자에서의 진동 주파수 중 특정 주파수에 대응하는 고유 진동수를 가진 채로 진동하게 된다. 그에 따라, 이들은 자신의 고유 주파수와 일치하는 진동 주파수를 개별적으로 감쇄하는 동흡진기의 역할을 하게 된다.
이들의 진동 방향에 대해 도 4a 및 도 4b를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 4a는 도 3의 축방향질량체 중의 하나에 대한 확대된 평면도이고, 도 4b는 도 3의 반경방향질량체 중의 하나에 대한 확대된 평면도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 축방향질량체(43)들은 축방향(S)으로 진동 가능하게 배치된다. 질량체(43b)에 대해 예시된 바와 같이, 축방향(S)으로 진동하게 하기 위하여, 판스프링인 탄성부재(44)의 넓은 면이 코어(11)가 이루는 면과 평행하도록 탄성부재(44)가 배치된다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 반경방향질량체(45)들은 반경방향(R)으로 진동 가능하게 배치된다. 반경방향질량체(45) 중 하나 질량체(45b)에 대해 예시하고 있는 바와 같이, 반경방향(R)으로 진동하게 하기 위하여, 판스프링인 탄성부재(44)의 넓은 면은 코어(11)가 이루는 면에 수직하게 배치된다.
이제, 본 발명의 다른 측면에 따른 진동 저감형 모터의 고정자를 구비한 드럼세탁기에 대하여 도 1 및 도 3을 참조하여 살펴 본다.
이들 도면들을 참조하면, 본 발명에 따른 진동 저감형 모터의 고정자를 구비한 드럼세탁기는 전면에 세탁물이 출입할 수 있도록 개구(113)가 형성되며 이를 개폐하는 드럼도어(115)가 결합된 통형상의 캐비넷(111)과, 캐비넷(111) 내부에서 탄력적으로 지지되며 세탁수를 저장하는 터브(121)와, 터브(121)의 내부에 다수의 탈수공을 가진 채로 회전 가능하게 설치되고 캐비넷(111)의 개구(113)에 대응하는 개구가 형성된 드럼(131)을 포함하여 구성된다. 또한, 터브(121)의 배면 측에 고정되는 구동모터(142)의 고정자(142a)에 대응하며 앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 일 측면에 따른 모터의 고정자와, 그러한 고정자 내부에서 일정 간격 이격되게 배 치되며 회전축(145)이 압입되어 있어 고정자와의 상호 작용에 의해 회전하면서 드럼(131)을 회전 구동하는 회전자(142b)를 포함하여 구성된다.
이러한 구성에 따른 드럼세탁기는 드럼(131)의 회전시키기 위하여 구동모터를 구동함에 있어서 발생하는 진동을 동흡진기(41)가 구비된 고정자에 의해 능동적으로 흡수하게 됨으로써 드럼세탁기 전체적인 진동을 저감할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 일 측면에 따른 진동 저감형 모터의 고정자에 대하여 드럼세탁기를 예로 들어 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 벗어나는 것이 아니라면 다른 종류의 제품에도 적용이 가능할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 진동 저감형 모터의 고정자 및 이를 구비한 드럼세탁기는 모터의 고정자에 발생 빈도가 높은 특정한 진동 주파수와 일치하는 고유 진동수를 가지는 질량체들이 진동 가능하게 설치되어 동흡진기가 됨에 따라 그러한 특정한 진동 주파수를 능동적으로 감쇄시키는 등의 효과가 있다.
Claims (6)
- 링 형상의 코어와;상기 코어의 외주에서 원주방향으로 돌출하며, 코일이 권선되는 복수의 티스와;상기 코어의 내주에서 돌출한 복수의 결합부와;상기 결합부들 사이에 진동 가능하게 탄성적으로 개재되는 적어도 하나의 질량체를 포함하여 이루어지는 진동 저감형 모터의 고정자.
- 제1항에 있어서,상기 질량체는, 상기 코어의 반경방향으로 진동하는 반경방향질량체와;상기 코어의 중심축의 방향으로 진동하는 축방향질량체로 구성되는 것을 특징으로 진동 저감형 모터의 고정자.
- 제1항에 있어서,상기 질량체들은 상이한 질량을 가지는 것을 특징으로 하는 진동 저감형 모터의 고정자.
- 제2항에 있어서,상기 반경방향질량체는 3개의 상이한 질량을 가지는 질량체들로 구성되고,상기 축방향질량체도 3개의 상이한 질량을 가지는 질량체들로 구성되며,이들 질량체들은 각기 대응하는 질량체끼리 마주보도록 배열되는 것을 특징으로 하는 진동 저감형 모터의 고정자.
- 제1항에 있어서,상기 질량체는, 일단은 인접한 결합부에 각각 연결되고 타단은 상기 질량체에 각각 연결되는 한 쌍의 판스프링에 의해 상기 인접한 결합부들 사이에 진동 가능하게 개재되는 것을 특징으로 하는 진동 저감형 모터의 고정자.
- 전면에 세탁물이 출입할 수 있도록 개구가 형성되며, 상기 개구를 개폐하는 드럼도어가 결합된 통형상의 캐비넷과;상기 캐비넷 내부에서 상기 캐비넷의 개구에 대응하는 개구를 가지고서 탄력적으로 지지되며, 세탁수를 저장하는 터브와;상기 터브의 내부에 다수의 탈수공을 가진 채로 회전 가능하게 설치되고, 상기 캐비넷의 개구에 대응하는 개구가 형성된 드럼과;상기 터브의 배면 측에 고정되는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 진동 저감형 모터의 고정자와;상기 드럼에 결합된 회전축이 압입되며, 상기 고정자의 내부에서 일정 간격 이격되게 배치되어 상기 고정자와 상호작용하여 발생하는 회전력에 따라 회전하는 회전자를 포함하여 이루어지는 진동 저감형 모터의 고정자를 구비한 드럼 세탁기.
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KR1020050082878A KR100664070B1 (ko) | 2005-09-06 | 2005-09-06 | 진동 저감형 모터의 고정자 및 이를 구비한 드럼 세탁기 |
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