KR101228043B1 - 직결식 세탁기의 구동장치 - Google Patents

직결식 세탁기의 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 직결식 세탁기 구동장치는 세탁조의 하측에 고정되는 지지부재와, 상기 지지부재에 회전 가능하게 지지되고 탈수조와 연결되어 탈수조를 회전시키는 탈수조 회전축과, 상기 탈수조 회전축의 내부에 회전 가능하게 배치되고 펄세이터와 연결되어 펄세이터를 회전시키는 펄세이터 회전축과, 상기 탈수조 회전축과 연결되는 인너 로터와, 상기 펄세이터 회전축과 연결되는 아우터 로터와, 상기 인너로터와 아우터 로터 사이에 공극을 두고 배치되고 상기 인너 로터 및 아우터 로터와 각각 자기회로를 형성하는 더블 스테이터로 구성되어, 제조비용을 줄일 수 있고 제조공정을 단순화할 수 있으며, 세탁기의 전체 높이를 줄일 수 있다.

Description

직결식 세탁기의 구동장치{DRIVING APPARATUS FOR DIRECT DRIVE TYPE WASHING MACHINE}
본 발명은 세탁조와 펄세이터를 서로 다른 방향으로 회전시킬 수 있는 직결식 세탁기의 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로 직결식 세탁기는 도 1에 도시된 바와 같이, 외관을 이루는 케이싱(100)과, 케이싱(100)의 내부에 지지되어 세탁수를 수용하는 세탁조(102)와, 세탁조(102)의 내부에 회전 가능하게 배치되어 세탁 및 탈수를 수행하는 탈수조(104)와, 탈수조(104)의 바닥면에 회전 가능하게 설치되어 세탁 수류를 형성하는 펄세이터(Pulsator)(106)와, 케이싱(100)의 하부에 설치되어 탈수조(104)와 펄세이터(106)를 구동시키는 구동장치(110) 등으로 구성된다.
종래의 직결식 세탁기 구동장치(110)는 탈수조(104)와 연결되어 탈수조(104)를 회전시키고 중공으로 형성되는 탈수조 회전축(114)과, 펄세이터(106)에 연결되어 펄세이터(106)를 회전시키고 탈수조 회전축(114) 내부에 상호 동심적으로 배치되는 펄세이터 회전축(112)과, 세탁시 또는 탈수시 탈수조 회전축(114)과 펄세이터 회전축(112)의 회전을 제어하기 위한 클러치장치(130)와, 탈수조 회전축(114)과 펄세이터 회전축(112)의 회전력을 발생시키기 위한 구동모터(150)와, 클러치 장치(130)의 작동을 제어하는 클러치 구동부(140)로 구성된다.
이와 같이, 구성되는 종래의 직결식 세탁기의 작용을 살펴보면, 세탁 행정시에는 세탁조(102)의 내부에 급수가 이루어진 후, 구동모터(150)가 구동되면 펄세이터 회전축(112)이 회전되고, 펄세이터(13)가 회전되면서 탈수조(102) 내부에 수류를 형성하여 세탁물을 세탁하게 된다. 이때, 탈수조 회전축(114)은 클러치장치(130)에 의해 구속되어 회전되지 않는다.
세탁이 완료되면 배수펌프가 구동되어 배수가 이루어지고, 탈수조(104)와 펄세이터(106)를 동시에 회전시켜 헹굼 및 탈수를 반복 실시한다.
여기에서, 탈수조(104)를 회전시킬 경우 클러치 구동부(140)를 작동시키면 클러치장치(130)가 작동되어 탈수조 회전축(114)과 펄세이터 회전축(112)으로 동시에 구동모터(150)의 회전력이 전달된다.
하지만, 종래 기술에 따른 직결식 세탁기는 구동모터의 구동력을 펄세이터 회전축과 탈수조 회전축에 동시에 또는 둘 중 어느 하나로 전달하기 위해 클러치와 이 클러치를 작동시키기 위한 클러치 구동부를 필요로 하므로 제조비용이 증가되고, 구조가 복잡해지는 문제가 있다.
또한, 펄세이터와 탈수조를 동시에 서로 다른 방향으로 회전시키지 못하기 때문에 세탁기의 성능이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 기존의 클러치와 클러치 구동부의 구성을 제거할 수 있어 제조비용을 줄일 수 있고 제조공정을 단순화할 수 있으며, 세탁기의 전체 높이를 줄일 수 있는 직결식 세탁기의 구동장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 펄세이터와 세탁조를 동시에 서로 다른 방향으로 회전시킬 수 있어 세탁기의 성능을 향상시킬 수 있는 직결식 세탁기의 구동장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 직결식 세탁기의 구동장치는 세탁조의 하측에 고정되는 지지부재와, 상기 지지부재에 회전 가능하게 지지되고 탈수조와 연결되어 탈수조를 회전시키는 탈수조 회전축과, 상기 탈수조 회전축의 내부에 회전 가능하게 배치되고 펄세이터와 연결되어 펄세이터를 회전시키는 펄세이터 회전축과, 상기 탈수조 회전축과 연결되는 인너 로터와, 상기 펄세이터 회전축과 연결되는 아우터 로터와, 상기 인너로터와 아우터 로터 사이에 공극을 두고 배치되고 상기 인너 로터 및 아우터 로터와 각각 자기회로를 형성하는 더블 스테이터를 포함한다.
일 실시예에 따른 인너 로터는 상기 탈수조 회전축에 연결되는 제1로터 지지체와, 상기 제1로터 지지체의 외주면에 고정되는 제1백요크와, 상기 제1백요크의 외주면에 장착되고 상기 더블 스테이터의 내면에 공극을 두고 마주보게 배치되는 제1마그넷을 포함한다.
일 실시예에 따른 아우터 로터는 상기 펄세이터 회전축에 연결되는 제2로터 지지체와, 상기 제2로터 지지체에 고정되는 제2백요크와, 상기 제2백요크의 내면에 고정되고 상기 더블 스테이터의 외면에 공극을 두고 배치되는 제2마그넷을 포함한다.
일 실시예에 따른 인너 로터의 제1마그넷과 상기 아우터 로터의 제2마그넷은 서로 다른 개수를 갖는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따른 더블 스테이터는 안쪽에 복수의 인너 스테이터 티스가 형성되고, 바깥쪽에 복수의 아우터 스테이터 티스가 형성되는 스테이터 코어와, 상기 인너 스테이터 티스에 권선되는 제1코일과, 상기 아우터 스테이터 티스에 권선되는 제2코일을 포함한다.
일 실시예에 따른 스테이터 코어는 링 형태로 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 내면에 방사상으로 형성되는 인너 스테이터 티스와, 상기 몸체의 외면에 방사상으로 형성되는 아우터 스테이터 티스를 포함한다.
다른 실시예에 따른 더블 스테이터는 상기 인너 로터와 마주보게 배치되고 인너 스테이터 코어와, 상기 인너 스테이터 코어의 바깥쪽에 배치되고 상기 아우터 로터와 마주보게 배치되는 아우터 스테이터 코어와, 상기 인너 스테이터 코어에 감겨지는 제1코일과, 상기 아우터 스테이터 코어에 감겨지는 제2코일을 포함한다.
다른 실시예에 따른 인너 스테이터 코어와 아우터 스테이터 코어는 동일한 개수를 갖고 상호 지그재그로 배열되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 직결식 세탁기의 구동장치는 인너 로터를 탈수조 회전축에 연결하고, 아우터 로터를 펄세이터 회전축에 연결하여 클러치나 클러치 구동부 등의 별도의 장치 없이 펄세이터와 탈수조를 선택적으로 구동시킬 수 있어 제조공정을 단순화할 수 있고 제조비용을 줄일 수 있으며 세탁기의 높이를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 본 발명은 직결식 세탁기의 구동장치는 인너 로터를 탈수조 회전축에 연결하고, 아우터 로터를 펄세이터 회전축에 연결하여 탈수조와 펄세이터를 서로 다른 방향으로 구동시킬 수 있어 세탁기의 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 직결식 세탁기의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직결식 세탁기의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직결식 세탁기의 구동장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스테이터의 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 2는 본 발명의 직결식 세탁기의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 직결식 세탁기는, 외형을 이루는 케이스(10)와, 케이스(10)의 내부에 현가 지지되어 세탁수를 수용하는 세탁조(12)와, 세탁조(12)의 내부에 회전 가능하게 배치되어 세탁과 탈수를 수행하는 탈수조(14)와, 탈수조(14) 내부에 회전 가능하게 배치되어 세탁 수류를 형성하는 펄세이터(16)와, 탈수조(14)의 하부에 설치되어 탈수조(14)와 펄세이터(16)를 동시에 또는 선택적으로 구동시키는 구동장치(20)를 포함한다.
구동장치(20)는 도 3에 도시된 바와 같이, 세탁조(12)의 하측에 고정되는 지지부재(30)와, 이 지지부재(30)에 회전 가능하게 지지되고 탈수조(14)와 연결되어 탈수조(14)를 회전시키는 탈수조 회전축(22)과, 탈수조 회전축(22)의 내부에 회전 가능하게 배치되고 펄세이터(16)와 연결되어 펄세이터(16)를 회전시키는 펄세이터 회전축(24)과, 탈수조 회전축(22)과 연결되는 인너 로터(Inner Rotor)(40)와, 펄세이터 회전축(24)과 연결되는 아우터 로터(Outor Rorot)(50)와, 인너로터(40)와 아우터 로터(40) 사이에 공극을 두고 배치되는 더블 스테이터(60)를 포함한다.
탈수조 회전축(22)은 중공 형태로 형성되고, 그 상단이 탈수조(14)에 고정되고, 그 중앙측은 지지부재(30)와의 사이에 베어링(28)이 배치되어 지지부재(30)에 회전 가능하게 지지되고, 그 하단은 인너 로터(40)에 스플라인 결합되어, 인너 로터(40)가 회전되면 같이 회전된다.
펄세이터 회전축(24)은 탈수조 회전축(22)의 내부에 회전 가능하게 지지되고, 그 상단은 펄세이터(16)가 고정되고, 그 하단은 아우터 로터(50)에 스플라인 결합되어 아우터 로터(50)가 회전되면 같이 회전된다.
탈수조 회전축(22)과 펄세이터 회전축(24) 사이에는 실링부재(32)가 설치되어 탈수조(14) 내부에 채워진 세탁수가 누수되는 것을 방지한다.
인너 로터(40)는 제1로터 지지체(42)와, 제1로터 지지체(42)의 외주면에 고정되는 환형의 제1백요크(44)와, 제1백요크(44)의 외주면에 장착되고 더블 스테이터(60)의 내면에 일정 갭을 두고 마주보게 배치되는 제1마그넷(46)을 포함한다.
제1로터 지지체(42)는 중앙이 개구된 원판 형태로 형성되고, 그 바깥면에는 제1백요크(44) 및 제1마그넷(46)이 고정되고, 그 안쪽면은 탈수조 회전축(22)과 스플라인 결합된다.
제1마그넷(46)은 N극 및 S극이 교대로 원주방향으로 배치되고, 자극수가 8극을 갖도록 8개의 자석편으로 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 아우터 로터(50)는 제2로터 지지체(52)와, 제2로터 지지체(52)의 일측에 고정되는 제2백요크(54)와, 제2백요크(54)의 내면에 고정되고 더블 스테이터(60)의 외면과 일정 갭을 두고 마주보게 배치되는 제2마그넷(56)을 포함한다.
제2로터 지지체(52)는 그 일측에 제2백요크(54)와 제2마그넷(56)이 고정되고, 그 타측은 펄세이터 회전축(24)과 스플라인 결합된다.
제2마그넷(56)은 N극 및 S극이 교대로 원주방향으로 배치되는 12개의 자석편으로 구성되며, 제2마그넷(56)의 자극수는 12극을 갖는 것이 바람직하다.
더블 스테이터(60)는 도 4에 도시된 바와 같이, 내측이 인너 로터(40)와 마주보게 배치되고 외측이 아우터 로터(50)와 마주보게 배치되는 일체형 스테이터 코어(68)와, 스테이터 코어(66)의 내측에 권선되는 제1코일(70)과, 스테이터 코어(68)의 외측에 권선되는 제2코일(72)을 포함한다.
여기에서, 스테이터 코어(68)는 링 형태로 형성되는 몸체(62)와, 몸체(62)의 내면에 방사상으로 일정 간격을 두고 형성되어 인너 코일(70)이 감겨지는 인너 스테이터 티스(64)와, 몸체(62)의 외면에 방사상으로 일정 간격을 두고 형성되어 아우터 코일(72)이 감겨지는 아우터 스테이터 티스(66)를 포함한다.
스테이터 코어(68)는 그 상면에 지지부재(30)에 고정된다.
여기에서, 몸체(62), 인너 스테이터 티스(64) 및 아우터 스테이터 티스(66)는 금형에 의해 일체로 형성되므로 스테이터 코어(68)가 하나의 단일 부품으로 제조된다.
인너 스테이터 티스(64)는 12개의 개수를 갖고, 아우터 스테이터 티스(66)는 18개의 개수를 갖는 것이 바람직하다. 여기에서, 인너 스테이터 티스(64)의 개수와 아우터 스테이터 티스(66)의 개수는 모터의 용량에 따라 달라질 수 있다.
여기에서, 인너 스테이터 티스(64)와 아우터 스테이터 티스(660의 개수가 서로 다르기 때문에 3 개의 인너 스테이터 티스(64)와 4 개의 아우터 스테이터 티스(66)가 서로 대응되게 배치되고 동일한 구조로 원주방향으로 배열된다.
즉, 3 개의 인너 스테이터 티스(64) 중 양쪽 2 개의 인너 스테이터 티스(64)가 4 개의 아우터 스테이터 티스(66) 중 양쪽 2 개와 상호 마주보게 배치되고, 중간에 위치되는 1 개의 인너 스테이터 티스(64) 사이에 2 개의 아우터 스테이터 티스(66)가 배치되는 구조를 갖는다.
이와 같이, 구성되는 구동장치는 인너 로터(40), 인너 스테이터 티스(64) 및 제1코일(70)에 의해 하나의 자기 회로를 형성하고, 아우터 로터(50), 아우터 스테이터 티스(66) 및 제2코일(72)에 의해 또 하나의 자기 회로를 형성한다.
즉, 자기회로(L1)는 제1마그넷(46), 인너 스테이터 티스(64) 및 몸체(62)를 경유하도록 형성되어 제1코일(70)로 전원이 인가되면 인너 로터(40)가 회전된다.
그리고, 자기회로(L2)는 제2마그넷(56), 아우터 스테이터 티스(66) 및 몸체(62)를 경유하도록 형성되어 제2코일(72)에 전원이 인가되면 아우터 로터(40)가 회전된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동장치는 제1자기회로(L1)와 제2자기회로(L2)가 각각 별도로 형성되기 때문에 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)가 각각 별도로 작동된다. 따라서, 제1코일(70)로 전원이 인가되면 인너 로터(40)만 회전되고, 제2코일(72)로 전원이 인가되면 아우터 로터(50)만 회전되며, 제1코일(70)과 제2코일(72) 둘 다에 전원이 인가되면 인너 로터(40)와 아우터 로터(60)가 같이 회전된다.
이와 같이, 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 직결식 세탁기의 작용을 다음에서 설명한다.
먼저, 세탁시 펄세이터(16)만 구동시킬 경우, 제2코일(70)로 전원이 인가되면 아우터 로터(50)가 회전되고, 아우터 로터(50)와 펄세이터 회전축(24)이 회전되면서 펄세이터(16)를 회전시킨다.
그리고, 탈수 및 헹굼시 펄세이터(16)와 탈수조(14)를 동시에 회전시킬 경우, 제1코일(70)과 제2코일(72)에 동시에 전원이 인가된다. 그러면 자기회로(L1)의해 인너 로터(40)가 회전되고 인너 로터(40)와 연결된 탈수조 회전축(22)이 회전되면서 탈수조(14)를 회전시킨다. 그리고, 자기회로(L2)에 의해 아우터 로터(50)가 회전되면서 아우터 로터(50)와 연결된 펄세이터 회전축(24)이 회전되면서 펄세이터(16)를 회전시킨다.
그리고, 풀림 행정이나 세탁물의 엉킴 등을 제거하기 위해 펄세이터(16)와 탈수조(14)를 서로 반대로 회전시킬 경우, 제1코일(70)에는 정방향 전원을 인가하고, 제2코일(72)에는 역방향 전원을 인가한다.
그러면, 인너 로터(40)와 아우터 로터(72)가 서로 반대방향으로 회전되면서 펄세이터(16)와 탈수조(14)가 서로 반대방향으로 회전된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세탁기 구동장치의 스테이터를 나타낸 평면도이다.
다른 실시예에 따른 직결식 세탁기 구동장치는 위의 일 실시예에서 설명한 구동장치와 구조가 동일하고, 다만 스테이터(80)가 다른 구조를 갖는다.
다른 실시예에 따른 스테이터(80)는 제1코일(70)이 감겨지고 인너 로터(40)의 제1마그넷(46)과 공극을 두고 마주보게 배치되는 인너 스테이터 코어(82)와, 인너 스테이터 코어(82)의 바깥쪽에 둘레방향으로 설치되고 제2코일(72)이 감겨지며 아우터 로터(50)의 제2마그넷(56)과 공극을 두고 배치되는 아우터 스테이터 코어(84)를 포함한다.
즉, 다른 실시예에 따른 스테이터 코어(80)는 제1코일(70)이 감겨지는 인너 스테이터 코어(82)와 제2코일(72)이 감겨지는 제2스테이터 코어(84)로 분할되어 있고, 두 스테이터 코어(82,84)는 기구적으로 상호 결합된 상태를 유지한다.
인너 스테이터 코어(82)와 아우터 스테이터 코어(84)는 동일한 개수를 갖는 것이 바람직하고, 두 인너 스테이터 코어(82) 사이에 아우터 스테이터 코어(84)가 배치된다. 즉, 인너 스테이터 코어(82)와 아우터 스테이터 코어(84)는 상호 엇갈리게 지그재그 형태로 배열된다.
이와 같은 다른 실시예에 따른 구동장치는 위의 일 실시예에서 설명한 구동장치의 작용과 동일하므로 상세한 작용 설명은 생략한다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
10: 케이스 12: 세탁조
14: 탈수조 16: 펄세이터
20: 구동장치 22: 탈수조 회전축
24: 펄세이터 회전축 28: 베어링
30: 지지부재 32: 실링부재
40: 인너 로터 42: 제1로터 지지체
44: 제1백요크 46: 제1마그넷
50: 아우터 로터 42: 제2로터 지지체
44: 제2백요크 46: 제2마그넷
60: 스테이터 62: 몸체
64: 인너 스테이터 티스 66: 아우터 스테이터 티스
68: 스테이터 코어 70: 제1코일
72: 제2코일

Claims (10)

  1. 세탁조의 하측에 고정되는 지지부재;
    상기 지지부재에 회전 가능하게 지지되고 탈수조와 연결되어 탈수조를 회전시키는 탈수조 회전축;
    상기 탈수조 회전축의 내부에 회전 가능하게 배치되고 펄세이터와 연결되어 펄세이터를 회전시키는 펄세이터 회전축;
    상기 탈수조 회전축과 연결되는 인너 로터;
    상기 펄세이터 회전축과 연결되는 아우터 로터; 및
    상기 인너로터와 아우터 로터 사이에 공극을 두고 배치되고 상기 인너 로터 및 아우터 로터와 각각 자기회로를 형성하는 더블 스테이터를 포함하는 직결식 세탁기의 구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인너 로터는 상기 탈수조 회전축에 연결되는 제1로터 지지체;
    상기 제1로터 지지체의 외주면에 고정되는 제1백요크; 및
    상기 제1백요크의 외주면에 장착되고 상기 더블 스테이터의 내면에 공극을 두고 마주보게 배치되는 제1마그넷을 포함하는 직결식 세탁기의 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아우터 로터는 상기 펄세이터 회전축에 연결되는 제2로터 지지체;
    상기 제2로터 지지체에 고정되는 제2백요크; 및
    상기 제2백요크의 내면에 고정되고 상기 더블 스테이터의 외면에 공극을 두고 배치되는 제2마그넷을 포함하는 직결식 세탁기의 구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인너 로터의 제1마그넷과 상기 아우터 로터의 제2마그넷은 서로 다른 개수를 갖는 것을 특징으로 하는 직결식 세탁기의 구동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 더블 스테이터는 안쪽에 복수의 인너 스테이터 티스가 형성되고, 바깥쪽에 복수의 아우터 스테이터 티스가 형성되는 스테이터 코어;
    상기 인너 스테이터 티스에 권선되는 제1코일; 및
    상기 아우터 스테이터 티스에 권선되는 제2코일을 포함하는 직결식 세탁기의 구동장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스테이터 코어는 링 형태로 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 내면에 방사상으로 형성되는 인너 스테이터 티스와, 상기 몸체의 외면에 방사상으로 형성되는 아우터 스테이터 티스를 포함하는 직결식 세탁기의 구동장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 몸체, 인너 스테이터 티스 및 아우터 스테이터 티스는 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 직결식 세탁기의 구동장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 인너 스테이터 티스와 아우터 스테이터 티스는 개수가 서로 다르게 구비되는 것을 특징으로 하는 직결식 세탁기의 구동장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 더블 스테이터는 상기 인너 로터와 마주보게 배치되는 인너 스테이터 코어와,
    상기 인너 스테이터 코어의 바깥쪽에 배치되고 상기 아우터 로터와 마주보게 배치되는 아우터 스테이터 코어와,
    상기 인너 스테이터 코어에 감겨지는 제1코일과,
    상기 아우터 스테이터 코어에 감겨지는 제2코일을 포함하는 직결식 세탁기의 구동장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 인너 스테이터 코어와 아우터 스테이터 코어는 동일한 개수를 갖고 상호 지그재그로 배열되는 것을 특징으로 하는 직결식 세탁기의 구동장치.
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