KR101405963B1 - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아우터 타입 모터에 관한 것으로서 누설 자속을 최소화하여 효율을 증가시키고 진동 및 코깅 토크 성능을 개선한 모터에 관한 것이다.

아울러, 본 발명은 직결식 세탁기에 적용될 수 있는 모터 및 이를 적용한 세탁기에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 스테이터와 상기 스테이터의 반경 방향 외측에 회전 가능하게 구비되는 로터를 포함하여 이루어지는 모터에 있어서, 상기 로터는, 베이스부; 상기 베이스부에 대해서 수직으로 연장된 측벽부; 그리고 상기 측벽부의 내측면에 원주 방향을 따라 복수 개 구비되며, 내측 원주면과 외측 원주면은 중심에서 원주 방향으로 갈수록 반경 방향의 두께가 작아지도록 동일한 곡률 반경을 갖는 영구자석을 포함하여 이루어지는 모터가 제공된다.

모터, 자속, 영구자석

Description

모터{motor}

본 발명은 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아우터 타입 모터에 관한 것으로서 누설 자속을 최소화하여 효율을 증가시키고 진동 및 코깅 토크 성능을 개선한 모터에 관한 것이다.

아울러, 본 발명은 직결식 세탁기에 적용될 수 있는 모터 및 이를 적용한 세탁기에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 로터의 회전력을 회전축으로 전달하여, 상기 회전축이 부하를 구동하게 된다. 예를 들어, 상기 회전축이 세탁기의 드럼에 연결되어 드럼을 구동시킬 수 있으며, 냉장고의 팬과 연결되어 필요한 공간으로 냉기가 공급되도록 팬을 구동시킬 수 있다.

한편, 이러한 모터에 있어서, 로터는 스테이터와의 전자기적인 상호 작용에 의해서 회전하게 된다. 이를 위해서 상기 스테이터에는 코일이 권선 되며, 상기 코일에 전류가 인가됨에 따라 로터가 스테이터에 대해서 회전하게 된다.

이하에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여 종래의 모터에 대해서 설명한다. 설명의 편의상 모터는 드럼 세탁기에 적용된 것을 일례로 설명한다.

도 1을 참조하여 종래의 직결식 드럼세탁기의 구조에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 직결식 드럼세탁기 구성을 나타낸 종단면도로서, 캐비닛(1) 내측에 설치되는 터브(2)와, 상기 터브(2) 내측에 설치되는 드럼(3)과, 상기 드럼(3)에 축 연결되어 모터(5)의 구동력을 상기 드럼(3)에 전달하는 세탁축(4)과, 상기 세탁축(4) 양단부 외주면상에 설치되는 베어링(미도시)을 구비한다.

그리고, 상기 캐비닛(1) 전방에는 도어(21)가 설치되고, 도어(21)와 터브(2)(Tub) 사이에는 가스켓(22)이 설치된다.

한편, 상기 캐비닛(1) 상부면 내측과 터브(2) 외주면 상부측 사이에는 터브(2)를 지지하는 행잉 스프링(23)(Hanging spring)이 설치되고, 상기 캐비닛(1) 하부면 내측과 터브(2) 외주면 하부측 사이에는 탈수시 발생하는 터브(2)의 진동을 감쇠시키기 위한 프릭션 댐퍼(24)가 설치된다.

여기서, 모터(5)는 터브의 후벽부(200) 측에 고정되는 스테이터(7)와 상기 스테이터(7)를 감싸도록 구비되는 로터(6)로 이루어지며, 상기 로터의 구동력이 직접 세탁축(4)를 통하여 드럼(3)으로 전달된다. 즉, 별도의 풀리 또는 벨트 구성을 통한 동력 전달을 필요로 하지 않고 직결식으로 드럼(3)을 구동시키게 된다.

도 2 내지 도 3을 참조하여 종래의 모터, 특히 직결식 모터의 구성을 설명하면 다음과 같다.

도 2와 도 3은 각각 도 1에 도시된 모터의 스테이터와 로터를 도시하고 있다.

상기 모터(5)는 스테이터(7)와 로터(6)로 이루어지며, 전원이 인가되었을 때 스테이터에 권선된 코일(8)과 로터의 영구자석(16) 사이에 회전 자계가 발생하여 로터(6)가 회전하게 된다.

여기서, 상기 스테이터(7)는 코일(8)과 상기 코일이 권선되는 복수 개의 티스(9)를 포함하는 스테이터 코어(10)와 상기 코일과 상기 스테이터 코어 사이를 절연시키는 인슐레이터(12)를 포함하여 이루어진다. 그리고 상기 스테이터(7)는 상기 터브(2)의 후벽부 측에 결합공(11)에 볼트 등이 삽입되어 고정 결합된다.

또한, 상기 스테이터 코어(10)는 강판을 적층하여 형성될 수 있고, 스파이럴 형태 또는 원주 방향으로 분할된 절편들이 연결됨으로써 형성될 수 있다.

상기 로터(6)는 상기 스테이터(7)를 감싸도록 구비되고 상기 터브를 관통하여 드럼(3)과 연결되는 세탁축(4)과 연결된다. 즉, 상기 로터의 회전은 세탁축을 통하여 드럼을 회전시키게 된다.

그리고, 일반적으로 상기 세탁축을 회전 가능하게 지지하기 위하여 상기 터브 후벽부(200)와 상기 스테이터 사이에는 베어링 하우징(미도시)이 구비되게 된다.

이러한 모터(5)의 로터(6)를 더욱 상세히 설명하면, 상기 로터는 측벽부(13)와 베이스부(14)를 포함하여 이루어진다. 여기서 상기 측벽부(13)과 베이스부(14)를 포함하여 로터 프레임(15)이라 할 수 있다. 그리고 상기 베이스부(14)의 중앙부에 관통홀이 형성되어 드럼을 직접 구동시키도록 세탁축이 연결될 수 있다. 그리고 상기 로터는 상기 측벽부(13) 내측에 원주 방향으로 구비되는 영구자석(16)을 포함 하여 이루어진다. 상기 영구자석(16)은 원주 방향을 따라 복수 개 구비될 수 있다.

한편, 상기 관통홀에는 세탁축(4)과 로터 프레임(15)을 연결하는 커넥터(30)가 로터 프레임(15)과 일체로 형성되거나, 별도의 결합 수단을 통해서 결합된다.

여기서, 상기 커넥터의 중심부에는 세레이션(31)이 형성되어 세탁축(4)과 세레이션 결합에 의하여 로터의 구동력이 세탁축으로 전달되게 된다.

그리고, 상기 로터 프레임의 베이스부(14)에는 원주 방향을 따라 복수 개의 냉각핀(16) 및 냉각홀(17)과 배수홀(18)이 형성되어 상기 스테이터의 과열을 방지하고 물기가 용이하게 배출될 수 있다.

또한, 로터 프레임(12)의 강성을 키우기 위하여 로터 프레임의 베이스부(14)에는 엠보싱 가공부(19)가 형성되며, 상기 영구자석을 지지하기 위하여 상기 로터 프레임의 측벽부(13) 내측 원주 방향으로 벤딩부(20)가 형성된다.

그러나, 종래의 로터에는 도 4에 도시된 바와 같이 영구자석(16)에서 나온 자속이 스테이터(7)로 들어가지 않고 가까운 로터(6)로 들어가 누설되는 자속이 발생되었다. 즉, 이러한 누설 자속으로 인하여 모터의 효율이 저하되는 문제가 있다.

보다 구체적으로, 상기 로터(6)의 측벽부(13)와 베이스부(14)는 자성 재질로 형성되는데, 상기 영구자석으로 인한 자속이 스테이터가 아닌 측벽(13)부 또는 베이스부(14)를 통하여 누설되는 문제가 있다. 특히, 영구자석의 고정을 위한 벤딩부(20)가 형성되는 경우에는 이러한 벤딩부를 통하여 직접 자속이 누설되는 문제가 발생될 수 있었다.

아울러, 이러한 누설 자속의 문제는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 영구자석 의 높이가 상기 영구자석과 대향되는 상기 스테이터의 적층 높이보다 클수록 더욱 두드러진다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 영구자석(16)의 하단 부분이 스테이터(7)보다 로터(60) 특히 베이스(14)나 벤딩부(20)에 더욱 근접한 경우에 누설되는 자속이 더욱 많아지는 문제가 있다.

한편, 도 5는 종래 직결식 모터 영구자석의 착자 파형을 도시한 선도이다.

종래에는 영구자석을 복수 개의 조각으로 형성한 후 로터의 내측벽 내면에 원주방향으로 결합시켰으며, 상기 영구자석은 원주방향을 따라 N극과 S극이 교대로 형성되도록 착자되었다.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 영구자석(16)은 내측면이 곡면으로 형성되며, 아울러 상기 스테이터와의 간격(공극)은 원주방향을 따라 일정하게 형성된다. 이러한 형태의 영구자석을 일반적으로 C형 영구자석이라 한다.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 영구자석의 착자 파형은 각도에 따라서 구형파(square wave) 형태에 가깝게 나타나거나, 사다리꼴 형태로 나타나 로터의 원주방향을 따라 자극이 급격하게 변하는 지점이 형성되었다. 즉, 특정 영구자석에서 이웃하는 영구자석으로 넘어가는 지점에서 자극이 급격하게 변하게 된다.

일반적으로 종래의 세탁기 모터는 BLDC 모터(Brushless DC motor)로서 로터의 회전 속도를 인버터에 의해서 제어한다. 즉, 상용전원인 교류 전압을 직류 전압으로 변화시킨 후, 인버터를 통하여 삼상(u, v, w) 교류 전압으로 다시 변환시킨 후 모터에 가한다.

그리고, 상기 모터에 인가되는 전압은 PWM(Pulse width modulation) 파형으로서, 듀티(duty)비율의 크기를 조절하여 모터에 인가되는 전압의 크기와 주파수를 조절한다.

한편, 상기 인버터를 구동하는 방식은 구형파 구동과 정현파 구동으로 나눌 수 있는데, 이는 삼상 인버터의 6가지의 스위칭 시퀀스에서 180도 도통각을 갖는지 120도 도통각을 갖는지에 따라서 나뉘게 된다.

여기서, 120도 도통각을 갖는 경우에는 고조파 성분이 작기 때문에 정현파와 더욱 가깝게 되어 일반적으로 세탁기의 모터 구동을 위해서는 정현파 구동을 많이 사용하게 된다.

그러나, 이러한 정현파 구동에 의한 모터와 구형파 착자 형태를 띠는 모터에 있어서 상기 모터의 구형파 착자 형태로 인하여 코깅 토크(cogging torque) 등이 발생하였고 이러한 문제로 인하여 모터를 구동하는 구동 토크 이외에 맥동하는 토크 리플(torque ripple)이 발생되어 모터의 효율을 저하시키는 한편 진동 및 소음이 증가하는 문제점이 발생하였다.

즉, 이러한 코깅 토크는 모터가 회전하면서 코일(8)이 감기는 티스(9) 사이의 슬롯과 영구자석(16)과의 상호 작용의 급격한 변화로 인하여 발생되는데, 상기 영구자석의 착자 형태가 구형파에 가까울수록 더욱 커지는 문제점이 있었다.

따라서, 정현파 구동을 하는 일반적인 세탁기용 직결식 모터에 있어서, 영구자석의 구형파 착자 형태로 인하여 증가되는 코깅 토크, 이로 인한 진동 및 소음의 문제를 해결할 수 있는 방안이 강구되었다.

본 발명의 목적은 전술한 종래 모터의 문제를 해결하기 위한 것이다.

보다 구체적으로, 회전자로 누설되는 자속을 최소화하여 효율을 높인 모터를 제공하고자 함을 목적으로 한다.

또한, 코깅 토크와 고조파로 인한 영향을 감소시켜 진동 및 소음을 저감시키고, 이로 인하여 효율을 향상시킨 모터를 제공하고자 함을 목적으로 한다.

아울러, 모터의 제조 공정을 단순화시켜 대량 생산을 보다 용이하게 할 수 있는 모터를 제공하고자 함을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 스테이터와 상기 스테이터의 반경 방향 외측에 회전 가능하게 구비되는 로터를 포함하여 이루어지는 모터에 있어서,상기 로터는, 자성 재질 형성된 베이스부;자성 재질로 형성되고 상기 베이스부와 일체 로 형성되며, 상기 베이스부에 대해서 수직으로 연장된 측벽부; 그리고, 상기 측벽부의 내측에 구비되는 영구자석을 포함하여 이루어지고, 상기 베이스부의 내측면에서 상기 영구자석 하단까지의 이격 거리가 상기 영구자석의 반경 방향 두께보다 크도록 형성되는 모터를 제공한다.

여기서, 상기 로터의 베이스부와 측벽부는 철판을 프레스 가공하여 일체로 형성될 수 있다. 즉, 로터를 이루는 로터 프레임을 일체로 형성할 수 있다.

또한, 상기 영구자석의 높이는 상기 영구자석과 대향되는 상기 스테이터의 적층 높이 보다 크도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 측벽부는 강도 보강을 위한 벤딩부를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 상기 벤딩부는 상기 베이스부에 근접한 측벽부 부분(제1 측벽부)의 내경 보다 상기 베이스부에서 이격된 측벽부 부분(제2 측벽부)의 내경이 크도록 형성될 수 잇다.

아울러, 상기 벤딩부의 내측면에서 상기 영구자석 하단까지의 이격 거리가 상기 영구자석의 반경 방향 두께보다 크도록 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 영구자석의 반경 방향 두께는 상기 벤딩부로 인한 상기 제1 측벽부와 상기 제2 측벽부의 내면 간의 거리보다 크도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 영구자석의 반경 방향 두께는 상기 벤딩부의 반경 반향 폭 보다 크게 형성될 수 있다. 또한 상기 벤딩부의 내측면에서 상기 영구자석 하단까지의 이격 거리가 상기 영구자석의 반경 방향 두께보다 작도록 형성될 수 있다.

상기 영구자석은 상기 로터의 원주 방향을 따라 복수 개 구비될 수 있고, 상기 측벽부와의 사이에 개재되는 접착제를 통하여 상기 측벽부에 고정될 수 있다.

이때, 상기 영구자석들의 원주면의 곡률 반경은 상기 측벽부의 내측면의 곡률 반경보다 작은 것이 바람직하다.

한편, 상기 영구자석의 내측 원주면은 중심에서 원주 방향으로 갈수록 반경 방향의 두께가 작아지도록 소정의 곡률 반경을 갖는 곡면으로 형성됨이 바람직하다. 아울러, 상기 영구자석의 외측 원주면은 중심에서 원주 방향으로 갈수록 반경 방향의 두께가 작아지도록 소정의 곡률 반경을 갖는 곡면으로 형성될 수 있다.

물론, 상기 영구자석의 내측 원주면과 내측 원주면의 곡률 반경은 동일할 수 있다. 이 경우, 영구자석의 내측과 외측이 구분되지 않기 때문에 용이하게 영구자석을 로터에 고정시킬 수 있게 된다.

한편, 전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 스테이터와 상기 스테이터의 반경 방향 외측에 회전 가능하게 구비되는 로터를 포함하여 이루어지는 모터에 있어서, 상기 로터는, 베이스부; 상기 베이스부에 대해서 수직으로 연장된 측벽부; 그리고 상기 측벽부의 내측면에 원주 방향을 따라 복수 개 구비되며, 내측 원주면과 외측 원주면은 중심에서 원주 방향으로 갈수록 반경 방향의 두께가 작아지도록 동일한 곡률 반경을 갖는 영구자석을 포함하여 이루어지는 모터를 제공한다.

이때, 상기 모터의 다른 특징들은 전술한 실시예들에서 설명한 특징들을 모두 포함할 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면 종래 모터의 문제를 해결할 수 있게 된다.

보다 구체적으로, 회전자로 누설되는 자속을 최소화하여 효율을 높인 모터를 제공할 수 있다.

또한, 코깅 토크와 고조파로 인한 영향을 감소시켜 진동 및 소음을 저감시키고, 이로 인하여 효율을 향상시킨 모터를 제공할 수 있다.

아울러, 모터의 제조 공정을 단순화시켜 대량 생산을 보다 용이하게 할 수 있는 모터를 제공할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르면 모터의 성능 향상을 통하여 전체적으로 효율 향상 및 진동 및 소음이 감소된 드럼 세탁기를 제공할 수 있어, 사용자의 만족도를 극대화할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 모터는 세탁기, 건조기 또는 식기세척기 등 비교적 부피가 큰 가전 제품에 적용되는 모터일 수 있으나, 반드시 적용 예가 이에 한정되지는 않는다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

먼저, 도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.

도 6은 모터의 일부를 간략하게 도시한 단면도이며, 특히 로터의 측벽부 부분을 상세히 도시한 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 모터의 로터(60)는 베이스부(140), 그리고 측벽부(130)를 포함하여 이루어진다. 아울러 상기 베이스부(130)와 측벽부(140)는 자성 재질로 형성된다.

또한, 상기 모터는 상기 측벽부의 내측에 구비되는 영구자석(160)을 포함하여 이루어진다. 상기 영구자석에서 발생되는 자속은 역시 자성재질로 형성되는 스테이터(70), 특히 티스(71)를 통해 스테이터 코어로 흐르게 된다.

한편, 자속은 자성재질로 흐르는 성질을 갖는데 전술한 바와 같이 로터의 측벽부(130)와 베이스부(140)도 자성재질로 형성된다. 따라서, 모터의 효율을 극대화시키기 위해서는 영구자석(160)에서 발생되는 자속이 스테이터(70)로 흐르도록 하 여야 하며, 로터(160)로 누설되는 자속을 최소화할 필요가 있다.

이를 위하여, 본 실시예에서는 상기 베이스부(140)의 내측면에서 상기 영구자석 하단까지의 이격 거리(L1)가 상기 영구자석의 반경 방향 두께(T)보다 크도록 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 영구자석의 내측면에서 상기 베이스부(140) 사이의 거리를 최대한 키우는 것이 바람직하다. 왜냐하면 상기 영구자석의 내측면과 상기 스테이터 사이의 간격인 공극(g)을 줄이는 데에는 일정한 한계가 있기 때문이다. 따라서, 상기 공극을 줄이는 대신 상기 이격 거리(L1)를 더욱 늘림으로써 영구자석에서 발생되는 자속이 로터로 누설되는 것을 최대한 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예서는 종래의 모터에서 설명한 벤딩부(20, 도 4 참조)를 형성하지 않았다. 즉, 상기 측벽부(130)는 베이스부(140)에서 영구자석(160)이 고정되는 부분까지 단차없이 수직하게 연장 형성된다. 즉, "A" 부분에서 벤딩부(20)가 형성되지 않는다.

이러한 벤딩부는 특히 로터의 측벽부(130)의 강성을 보강하는 역할을 하는 데, 상기 측벽부의 두께가 일정 이상인 경우 벤딩부를 형성하지 않아도 그 자체로 만족할 만한 강성을 얻을 수 있기 때문이다.

또한, 상기 벤딩부(20)는 프레스 가공으로 형성하는데, 이는 기계 가공이 아니므로 그 치수는 매우 정밀하지 않다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 이러한 벤딩부(20)를 통해 영구자석을 위치시키는 경우 영구자석의 고정 높이의 편차가 발생될 수 있다. 모터는 그 자체의 특성으로 반경 방향에 대해 구조적 그리고 역학적으로 대칭인 것이 바람직하므로, 이러한 대칭의 편차가 있을 때 로터의 회전 시 진 동 및 소음이 증가될 우려가 있게 된다. 그러므로 영구자석의 위치 고정을 위한 벤딩부는 보다 정밀한 영구자석의 고정을 위해서는 생략될 수 있다. 아울러, 후술하는 방법을 통해 매우 정확하게 측벽부(130)에 고정할 수 있을 것이다.

한편, 전술한 영구자석(160)은 스테이터의 높이(h), 즉 적층 높이보다 높이가 크게 형성됨이 바람직하다. 왜냐하면 영구자석의 높이를 더욱 키움으로써 영구자석으로 인한 마그네틱 토크를 더욱 키울 수 있기 때문이다. 물론, 상기 영구자석의 높이를 키움에 따라 도 6에 도시된 바와 같이 영구자석의 하부에서 누설 자속이 발생될 수 있으나, 이는 전술한 바와 같이 L1을 T보다 크게 함으로써 최소화할 수 있을 것이다.

이하에서는, 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예도 기본적으로 전술한 실시예와 마찬가지로 베이스부의 내측면에서 상기 영구자석 하단까지의 이격 거리(L1)이 상기 영구자석(160)의 반경 방향 두께(T)보다 크게 형성된다. 따라서 영구자석 하단으로부터 베이스부(140)으로 자속이 누설되는 것을 최소화할 수 있다.

한편, 본 실시예는 전술한 실시예와 달리 벤딩부(200)를 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 측벽부(130)는 상기 측벽부의 강도 보강을 위하여 벤딩부(200)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 다시 말하면 "B" 부분에 벤딩부(200)가 형성이 된다.

여기서, 상기 벤딩부(200)를 중심으로 상기 측벽부(130)는 하측의 제1 측벽부(131)과 상측의 제2 측벽부(132)로 나뉘어진다. 아울러, 상기 벤딩부(200)를 통하여 상기 제1 측벽부 즉 상기 베이스부(140)에 근접한 측벽부 부분의 내경보다 상 기 제2 측벽부 즉 상기 베이스부에서 이격된 측벽부 부분의 내경이 크도록 형성됨이 바람직하다.

여기서, 상기 벤딩부(200)는 종래의 벤딩부와는 달리 영구자석(160)의 고정이나 위치 결정을 위한 구성이 아니며, 단순히 측벽부(130)의 강도 보강을 위한 구성이다. 따라서, 상기 벤딩부(200)와 이격 거리(L2)를 갖고 영구자석(160)이 고정됨이 바람직하다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 상기 벤딩부의 내측면에서 상기 영구자석 하단까지의 이격 거리(L2)가 상기 영구자석의 반경 방향 두께(T)보다 작도록 형성됨이 바람직하다.

먼저 상기 영구자석 하단을 상기 벤딩부와 이격시키는 것은 상기 벤딩부(200)를 통하여 자속이 누설되는 것을 방지하기 위한 것이다. 따라서, 전술한 바와 같이 상기 벤딩부(200)를 통하여 영구자석을 고정시키지는 않게 된다. 그러나, 상기 이격 거리(L2)는 충분히 확보되어야 한다. 즉, 상기 영구자석의 두께(T)와 관련되어 충분히 확보되어야 한다. 왜냐하면 영구자석의 두께가 커질수록 영구자석의 하단으로부터 상기 벤딩부로 자속이 누설되는 양이 커지기 때문이다.
반면에, 상기 이격 거리(L2)를 무한정 크게 형성할 경우에는 상기 측벽부(130)의 높이가 길어지기 때문에, 모터 전체의 두께도 상당히 커질 수밖에 없다. 따라서, 상기 벤딩부(200)의 내측면과 상기 영구자석 하단 사이를 이격시키되 그 이격 거리(L2)는 상기 영구자석의 반경 방향 두께(T)보다 작도록 형성됨이 바람직하다.

한편, 상기 벤딩부(200)로 인한 측벽부(130)이 강도 보강 측면에서 보면 상기 벤딩부가 상기 베이스부(140)와 근접하는 것은 바람직하지 않다. 즉, 상기 L2를 너무 키우는 경우 상기 벤딩부는 지나치게 상기 베이스(140)와 근접하게 된다. 따 라서, 상기 L2는 소정 거리로 형성하되, 상기 벤딩부(200)의 반경 반향 폭(L3) 즉 상기 제1 측벽부(131)의 내면과 상기 제2 측벽부(132) 내면 사이의 거리보다 상기 영구자석의 반경 방향 두께(T)가 더 크게 형성할 수 있다. 도 7에는 이러한 형태가 도시되어 있다.

즉, 벤딩부의 폭(L3)을 영구자석의 두께(T)보다 작게 형성함으로써 영구자석의 하단 내측에서의 자속이 벤딩부(200)나 제1 측벽부(131)을 통하여 누설되는 것을 최소화할 수 있다.

전술한 실시예들에서 상기 영구자석의 두께는 상기 영구자석이 위치되는 측벽부(130)의 내면과 상기 영구자석 내측면 사이의 거리로 확장될 수 있다. 왜냐하면 영구자석이 상기 측벽부의 내면에 완전히 밀착되지 않을 수 있기 때문이다. 즉, 영구자석의 외측면과 측벽부의 내면 사이에 영구자석의 고정을 위한 접착제가 개재될 수 있기 때문이다. 여기서, 충분한 양의 접착제가 사용된다면 이러한 접착제로 인한 간격이 형성될 수 있기 때문이다. 따라서, 어느 경우나 상기 영구자석이 형성하는 내경, 즉 영구자석의 내측면이 형성하는 내경은 상기 측벽부(130)가 형성하는 내경보다 작은 것이 바람직하다. 여기서, 측벽부가 형성하는 내경은 전술한 바와 같이 측벽부(130)가 제1 측벽부와 제2 측벽부(132)로 이루어지는 제1 측벽부가 이루는 내경을 의미한다. 즉 측벽부(130)의 가장 작은 내경을 의미한다. 그러므로 영구자석(160)의 내측면과 측벽부를 이격시킴으로써 자속이 로터(60)의 측벽부(130)를 통해 누설되는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는 도 8 내지 도 10을 참조하여, 코깅 토크 감소를 위한 본 발명의 실시예를 설명한다. 물론, 본 실시예는 전술한 실시예와 독립적일 수 있고 아울러 함께 적용될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 로터(60)에 고정되는 영구자석(160)은 도 8에 도시된 바와 같이 스테이터(70)와 대향되는 부분이 볼록한 면을 갖도록 형성됨이 바람직하다. 즉, 도 4에 도시된 영구자석이 오목한 면을 갖는 것과 달리 영구자석의 중심 두께(t1)보다 주변으로 갈수록 두께가 작아지도록 형성할 수 있다. 다시 말하면 자극 중심에서의 두께(t1)가 자극 최외각에서의 두께(t2)보다 크게 형성할 수 있다. 여기서, 상기 t1과 t2는 특히 상기 영구자석의 중심선에서 반경 방향의 두께일 수 있다. 이는 결국 영구자석의 중심에서의 공극(g)은 최소가 되고 자극 최외각에서의 공극(g)은 최대가 됨을 의미한다.

따라서, 자극 중심에서 자극 최외각으로 갈수록 스테이터로 흐르는 자속의 밀도는 작아짐을 의미하고, 이러한 밀도의 변화로 인하여 도 9에 도시된 바와 같이 자속 밀도는 사인파 형태와 유사하게 나타나게 된다. 즉, 자속 밀도가 급격히 변화하는 지점이 발생되지 않게 되므로 코깅 토크 및 진동을 최소화할 수 있다. 이는 도 10을 통하여 보다 명확히 나타낼 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이 종래의 C형 영구자석을 사용한 경우(A)에 비하여 본 실시예에 따른 영구자석(설명의 편의상 R형 영구자석이라 한다)을 사용한 경우(B)에서 코깅 토크가 현저히 감소됨을 알 수 있다.

한편, R형 영구자석을 사용하는 경우 부분적으로 공극(g)이 커지는 만큼 영구자석의 재료비를 절감할 수 있게 된다. 아울러, 종래 C형 영구자석과 재료비가 동등하다면 그만큼 영구자석의 높이를 키울 수 있기 때문에 보다 강한 자속을 발생시켜 마그네틱 토크 성능을 더욱 향상할 수 있는 효과가 있게 된다.

여기서, 상기 R형 영구자석의 내측 곡면은 소정 곡률 반경 R을 갖는다고 할 수 있다. 물론, 상기 R의 중심은 영구자석의 반경 방향 외측에 있게 될 것이다. 아울러, 상기 영구자석의 외측 곡면은 상기 로터의 측벽부(130)와 밀착되도록 형성될 수 있다. 이 경우 더욱 안정적으로 상기 영구자석 상기 측벽부(130)에 고정될 수 있게 된다.

그러나, 상기 영구자석은 로터의 원주방향을 따라 복수 개 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 영구자석이 48극을 이루는 경우 48 개의 영구자석 조각들이 상기 로터에 구비될 수 있다. 즉 하나의 영구자석이 하나의 자극을 갖도록 형성될 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 하나의 자극 중심에서 양측으로 그 반경 방향의 두께가 작아지도록 형성하는 것이 용이하기 때문이다. 즉, 도 8에 도시된 영구자석이 두 개의 자극을 갖도록 형성하는 경우 자극 중심에서의 자속 세기는 그 두께의 차이로 인하여 달라질 수밖에 없을 것이다. 따라서 하나의 영구자석, 특히 R형 영구자석 하나당 하나의 자극을 갖도록 함이 바람직하다.

이때, 상기 영구자석의 내측 형상과 외측 형상이 구별되는 경우 영구자석을 고정시킬 때마다 영구자석의 내측과 외측을 구별해야하는 문제가 있다. 대량으로 모터를 생산하는 경우 이로 인한 제조 원가 상승은 무시할 수 없게 된다.

따라서, 상기 영구자석의 내측 원주면과 외측 원주면의 곡률 반경은 동일하게 형성함이 바람직하다. 즉, 내측과 외측 모두 동일한 곡률 반경 R을 갖도록 형성할 수 있다. 이 경우 영구자석을 고정시킬 때 내측과 외측을 구별할 필요가 없기 때문에 제조 원가를 절감시킬 수 있게 된다. 그러나, 이 경우 영구자석의 외측면이 로터의 측벽부(130)와 밀착되지 않아 고정시키기 어려운 문제가 발생될 수 있다.

이하에서는 도 11을 참조하여 용이하게 영구자석을 로터에 고정시키기 위한 방법을 설명한다. 본 방법은 전술한 실시예에 모두 적용할 수 있다.

먼저, 영구자석(160)이 안착될 수 있는 지그(400)에 영구자석을 안착시킨다. 상기 영구자석은 상기 로터의 측벽부에 고정되는 면이 외측을 향하도록 안착된다. 여기서, 상기 지그는 영구자석의 형상에 맞게 형성되어 영구자석이 지그에 안정적으로 안착될 수 있게 형성될 수 있고, 필요에 따라 전자석 형태로 제작될 수도 있다. 따라서, 영구자석의 내측과 외측 모두 곡률 반경 R을 갖도록 형성되는 경우에도 중심이 어긋남이 없이 상기 영구자석을 지그에 안착시킬 수 있다.

한편, 로터의 측벽부 내측에는 접착제(420)가 도포된다. 즉, 영구자석이 부착되는 부분에 미리 접착제가 도포된다. 경우에 따라서는 지그에 안착된 영구자석에 접착제가 도포될 수도 있을 것이다.

이 후, 상기 로터 내부로 상기 지그가 삽입된다. 여기서, 상기 영구자석의 고정 위치는 상기 지그가 삽입되는 길이를 조절함으로써 편차없이 매우 정밀하게 맞출 수 있다. 따라서, 이러한 방법을 통하면 영구자석의 내측면과 외측면의 곡률 반경이 동일한 경우뿐만 아니라, 벤딩부가 없는 경우에도 영구자석을 로터에 매우 정밀하게 고정시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 직결식 드럼세탁기 구성을 나타낸 종단면도;

도 2는 도 1에 도시된 스테이터의 사시도;

도 3은 도 1에 도시된 로터의 부분 절개 사시도;

도 4는 도 3에 도시된 로터의 부분 단면도;

도 5는 도 3에 도시된 로터의 자속밀도를 개략적으로 나타낸 그래프;

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 부분 단면도;

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터의 부분 단면도;

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 로터에 적용되는 영구자석의 사시도;

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 로터의 자속밀도를 개략적으로 나타낸 그래프;

도 10은 본 발명의 실시예와 종래 모터의 코깅 토크를 비교한 그래프; 그리고

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 영구자석의 고정 방법을 도시한 개략도이다.

Claims (11)

1. 스테이터와 상기 스테이터의 반경 방향 외측에 회전 가능하게 구비되는 로터를 포함하는 모터에 있어서,

   상기 로터는,

   베이스부;

   상기 베이스부에 대해서 수직으로 연장된 측벽부; 그리고

   상기 측벽부의 내측면에 원주 방향을 따라 복수 개 구비되고, 내측 원주면과 외측 원주면은 서로 동일한 곡률 반경을 가지고 볼록하게 형성되어 중심에서 원주 방향 양측으로 갈수록 반경 방향의 두께가 작아지도록 형성된 영구자석을 포함하여 이루어지고,

   상기 측벽부는 강도 보강을 위해 상기 베이스부에 근접한 측벽부 부분(제1 측벽부)의 내경보다 상기 베이스부에서 이격된 측벽부 부분(제2 측벽부)의 내경이 크도록 형성된 벤딩부를 포함하며,

   상기 영구자석의 중심에서의 반경 방향 두께는 상기 벤딩부로 인한 상기 제1 측벽부와 상기 제2 측벽부의 내면 간의 거리보다 크도록 형성된 모터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 베이스부와 상기 측벽부는 자성 재질로 일체로 형성됨을 특징으로 하는 모터.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 베이스부와 상기 측벽부는 철판을 프레스 가공하여 형성됨을 특징으로 하는 모터.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 베이스부의 내측면에서 상기 영구자석 하단까지의 이격 거리가 상기 영구자석의 중심에서의 반경 방향 두께보다 크도록 형성됨을 특징으로 하는 모터.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 영구자석의 외측 원주면의 곡률 반경은 상기 측벽부의 내측면 곡률 반경보다 작게 형성됨을 특징으로 하는 모터.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 벤딩부의 내측면에서 상기 영구자석 하단까지의 이격 거리가 상기 영구자석의 중심에서의 반경 방향 두께보다 작도록 형성됨을 특징으로 하는 모터.
8. 삭제
9. 삭제
10. 제 1 항 내지 제 5 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 복수의 영구자석은 지그에 장착된 상태로 상기 측벽부와의 사이에 개재되는 접착제를 통하여 상기 측벽부에 부착되어 고정됨을 특징으로 하는 모터.
11. 삭제

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