KR101518996B1 - 세탁기의 구동장치 및 이를 구비한 세탁기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 세탁기의 구동장치는 세탁조와 연결되는 아우터 샤프트와, 상기 아우터 샤프트의 내부에 회전 가능하게 배치되고 펄세이터와 연결되는 인너 샤프트와, 상기 인너 샤프트와 연결되는 아우터 로터와, 상기 인너 로터와 아우터 로터 사이에 공극을 두고 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 아우터 샤프트의 외주면에는 제1베어링 및 제2베어링이 배치되고, 상기 제1베어링 및 제2베어링은 외조에 고정되는 제1베어링 하우징 및 제2베어링 하우징에 장착되며, 상기 제1베어링 하우징에는 스테이터 코어가 원주방향으로 일정 간격을 두고 고정되는 스테이터 고정부가 형성되어, 스테이터 코어를 별도의 공정없이 방사상으로 배열하면서 스테이터를 고정시킬 수 있어, 스테이터 코어를 환형으로 배열하기 위한 부품 및 스테이터 코어를 외조에 고정시키는 별도의 스테이터 지지체 등이 불필요하여 부품수를 줄일 수 있고 제조공정을 단순화할 수 있다.

Description

세탁기의 구동장치 및 이를 구비한 세탁기{DRIVING APPARATUS AND WASHING MACHINE}
본 발명은 세탁조와 펄세이터가 구동장치와 직결되어 별도의 중간 매개체가 없어도 세탁조와 펄세이터를 각각 구동시킬 수 있는 세탁기의 구동장치 및 이를 구비한 세탁기에 관한 것이다.
종래의 세탁기는 한국 등록특허공보 10-0548310(2006년01월24일)에 개시된 바와 같이, 외형을 이루는 아웃케이스와, 상기 아웃케이스의 내부에 지지되어 내부에 세탁수를 수용하는 외조와, 상기 외조의 내부에 회전 가능하게 수용되는 세탁과 탈수 겸용의 내조와, 상기 내조의 내부에 상대회전 가능하게 설치되어 세탁수류를 형성하는 펄세이터(Pulsator)와, 상기 내조 및 펄세이터를 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동모터와, 상기 구동모터의 구동력을 전달받아 내조를 회전시키는 내조회전축과, 상기 구동모터의 구동력을 전달받아 펄세이터를 회전시키는 펄세이터회전축과, 구동모터에 연결되고 펄세이터 회전축에 연결되는 선기어, 선기어와 링기어에 동시에 맞물리는 복수의 유성기어와, 유성기어를 자전 및 공정 가능하게 지지하는 캐리어와, 세탁시 또는 탈수시 상기 내조와 펄세이터의 회전을 제어하기 위한 클러치 스프링을 포함하여 구성된다.
이와 같은 종래의 세탁기는 선기어, 링기어, 유성기어 및 캐리어로 구성된 유성기어 셋트가 구비되어, 구동모터의 회전력을 감속하여 펄세이터 및 내조로 전달하고, 클러치 스프링이 작동되어 펄세이터와 내조로 선택적으로 동력을 전달하여 펄세이터만 회전시키거나 펄세이터와 내조를 동시에 회전시킨다.
하지만, 종래의 세탁기는 펄세이터와 내조를 선택적으로 회전시키기 위해 유성기어 셋트와 클러치 스프링 등을 필요로 하여 구성이 복잡하고, 제조비용이 증가하는 문제가 있다.
또한, 종래의 세탁기는 구동모터와 외조 사이에 유성기어 셋트 및 클러치 스프링이 설치되므로 세탁기의 높이방향으로 차지하는 공간이 많아지고, 이에 따라 세탁기의 높이가 높아지거나, 세탁기의 높이가 동일할 경우 내조의 높이를 줄여야 되므로 세탁용량이 작아지는 문제가 있다.
또한, 종래의 세탁기는 펄세이터와 내조가 동일한 방향으로 회전시킬 수 있고 펄세이터와 내조를 서로 반대방향으로 회전시킬 수 없기 때문에 세탁기 성능이 저하되는 문제가 있다.
등록특허공보 10-0393799(2003년 07월 23일)
본 발명의 목적은 기존의 동력변환수단인 클러치 및 유성기어셋트를 제거할 수 있어 제조비용을 줄일 수 있고 제조공정을 단순화할 수 있고, 세탁기의 높이를 낮추면서 세탁용량을 증대시킬 수 있는 세탁기의 구동장치 및 이를 구비한 세탁기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 펄세이터와 세탁조를 동시에 서로 다른 방향으로 회전시킬 수 있어 세탁기의 성능을 향상시킬 수 있는 세탁기의 구동장치 및 이를 구비한 세탁기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 외조에 고정되는 베어링 하우징에 원주방향으로 스테이터 코어를 장착함으로써, 스테이터 코어를 환형으로 형성하기 위한 별도의 공정이 불필요하므로 부품수를 줄일 수 있고 제조공정을 단순화할 수 있는 세탁기의 구동장치 및 이를 구비한 세탁기를 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.
본 발명의 세탁기의 구동장치는 세탁조와 연결되는 아우터 샤프트와, 상기 아우터 샤프트의 내부에 회전 가능하게 배치되고 펄세이터와 연결되는 인너 샤프트와, 상기 인너 샤프트와 연결되는 아우터 로터와, 상기 인너 로터와 아우터 로터 사이에 공극을 두고 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 아우터 샤프트의 외주면에는 제1베어링 및 제2베어링이 배치되고, 상기 제1베어링 및 제2베어링은 외조에 고정되는 제1베어링 하우징 및 제2베어링 하우징에 장착되며, 상기 제1베어링 하우징에는 스테이터 코어가 고정되는 스테이터 고정부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1베어링 하우징은 원판 형태로 형성되고 원주방향으로 스테이터 코어가 고정되는 제1체결홀이 형성되는 스테이터 고정부와, 상기 스테이터 고정부의 내측에 형성되어 제1베어링이 장착되는 베어링 장착부와, 상기 스테이터 고정부의 외측에 형성되어 외조에 장착되는 외조 장착부를 포함할 수 있다.
본 발명의 스테이터 코어는 제1코일이 감겨지는 제1티스부와, 상기 제1티스부의 반대쪽에 형성되어 제2코일이 감겨지는 제2티스부와, 상기 제1티스부와 제2티스부 사이를 구획하는 구획부를 포함할 수 있다.
본 발명의 세탁기는 케이스의 내부에 현가 지지되어 세탁수를 수용하는 외조와, 상기 외조의 내부에 회전 가능하게 배치되어 세탁과 탈수를 수행하는 세탁조와, 상기 세탁조 내부에 회전 가능하게 배치되어 세탁 수류를 형성하는 펄세이터와, 세탁조와 펄세이터를 동시에 또는 선택적으로 구동시키는 구동장치를 포함하고, 상기 구동장치는 세탁조와 연결되는 아우터 샤프트와, 상기 아우터 샤프트의 내부에 회전 가능하게 배치되고 펄세이터와 연결되는 인너 샤프트와, 상기 아우터 샤프트와 연결되는 인너 로터와, 상기 인너 샤프트와 연결되는 아우터 로터와, 상기 인너 로터와 아우터 로터 사이에 공극을 두고 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 아우터 샤프트의 외주면에는 제1베어링 및 제2베어링이 배치되고, 상기 제1베어링 및 제2베어링은 외조에 고정되는 제1베어링 하우징 및 제2베어링 하우징에 장착되며, 상기 제1베어링 하우징에는 스테이터 코어가 고정되는 스테이터 고정부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 세탁기의 구동장치는 구동모터와 펄세이터 및 세탁조 사이를 직접 연결하여 기존의 동력변환수단인 클러치 및 유성기어셋트를 제거함으로써, 제조비용을 줄일 수 있고 제조공정을 단순화할 수 있고, 세탁기의 높이를 낮추면서 세탁용량을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 세탁기의 구동장치는 펄세이터와 아우터 로터 사이가 직결되고, 세탁조와 인너 로터 사이가 직결되어, 아우터 로터만 구동되면 펄세이터가 회전되고, 인너 로터만 구동되면 세탁조만 회전되며, 아우터 로터와 인너 로터에 각각 서로 반대 방향의 전원이 인가되면 펄세이터와 세탁조를 동시에 서로 다른 방향으로 회전시킬 수 있어 세탁기의 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 세탁기의 구동장치는 외조에 볼트 체결되어 고정되고 아우터 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 제1베어링이 장착되는 제1베어링 하우징에 복수의 스테이터 코어를 방사상으로 장착함으로써, 스테이터 코어를 별도의 공정없이 방사상으로 배열하면서 스테이터를 고정시킬 수 있어, 스테이터 코어를 환형으로 배열하기 위한 부품 및 스테이터 코어를 외조에 고정시키는 별도의 스테이터 지지체 등이 불필요하여 부품수를 줄일 수 있고 제조공정을 단순화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 구동장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인너 샤프트 및 아우터 샤프트의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 구동장치의 반 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동장치의 횡방향 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스테이터 코어의 연결부를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어에 코일을 권선하는 공정을 나타낸 측면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어가 방사상으로 배열된 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기 구동장치의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기는 외형을 이루는 케이스(100)와, 케이스(100)의 내부에 현가 지지되어 세탁수를 수용하는 외조(110)와, 외조(110)의 내부에 회전 가능하게 배치되어 세탁과 탈수를 수행하는 세탁조(120)와, 세탁조(120) 내부에 회전 가능하게 배치되어 세탁 수류를 형성하는 펄세이터(130)와, 세탁조(120)의 하부에 설치되어 세탁조(120)와 펄세이터(130)를 동시에 또는 선택적으로 구동시키는 구동장치(140)를 포함한다.
구동장치(140)는 도 2에 도시된 바와 같이, 세탁조(120)와 연결되는 아우터 샤프트(20)과, 아우터 샤프트(20)의 내부에 회전 가능하게 배치되고 펄세이터(130)와 연결되는 인너 샤프트(30)과, 아우터 샤프트(20)과 연결되는 인너 로터(Inner Rotor)(40)와, 인너 샤프트(30)과 연결되는 아우터 로터(Outor Rorot)(50)와, 인너로터(40)와 아우터 로터(50) 사이에 공극을 두고 배치되는 스테이터(60)를 포함한다.
아우터 샤프트(20)의 외주면에는 아우터 샤프트(20)를 회전 가능하게 지지하는 제1베어링(70)과 제2베어링(72)이 일정 간격을 두고 배치된다.
제1베어링(70)은 제1베어링 하우징(10)에 지지되고, 제2베어링(72)은 제2베어링 하우징(56)에 지지된다. 제1베어링 하우징(10)과 제2베어링 하우징(12)은 외조(110)에 고정된다.
아우터 샤프트(20)는 도 3에 도시된 바와 같이, 인너 샤프트(30)가 통과하도록 원통 형태로 형성되고, 인터 로터(40)가 결합되는 제1샤프트(22)와, 제1샤프트(22)의 상측에 연결되고 세탁조(120)가 결합되는 제2샤프트(24)를 포함한다.
제1샤프트(22)의 상단 내면에는 제2샤프트(24)의 하단이 압입되는 압입홈(26)이 형성되고, 중간측 외면에는 외경이 작아지는 단차부(28)가 형성되며, 이 단착부(28)에 제1베어링(70)이 장착되어 제1베어링(70)이 상하 유동되는 것을 방지한다.
그리고, 제1샤프트(22)의 제1베어링(70)이 장착되는 부분의 하측으로 인너 로터(40)의 인너 로터 하우징(42)이 고정되는 제1연결부(210)가 형성되고, 제1연결부(210)의 하측에는 인너 로터 하우징(42)을 제1샤프트(22)에 고정시키는 제1고정너트(74)가 체결된다.
여기에서, 제1샤프트(22)의 외주면에 형성된 단차부(28)에 제1베어링(70)을 삽입하고, 제1연결부(210)에 의해 인너 로터 하우징(42)을 연결하고, 제1고정너트(74)를 체결하면 조립이 완료되므로 조립이 간편하다. 그리고, 제1베어링(70)은 단차부(28)에 삽입되어 유동을 방지되고, 인너 로터 하우징(42)은 제1고정너트(74)에 의해 제1샤프트(22)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
제2샤프트(24)는 그 하단이 제1샤프트(22)의 압입홈(26)에 압입되어 제1샤프트(22)와 연결되고, 그 외주면에는 제2베어링(72)이 삽입되며, 제2베어링(72)이 삽입되는 부분의 상측 외주면은 세탁조(110)의 중앙에 형성된 결합부(122)에 연결되는 제2연결부(220)가 형성된다.
제1연결부(210) 및 제2연결부(220)는 제1샤프트(22)의 외면에 세레이션(Serration)을 형성하여 스플라인 결합되는 구조를 가질 수 있고, 키홈을 형성하여 상호 키 결합되는 구조를 가질 수 있다.
이러한 제1연결부(210) 및 제2연결부(220)는 위에서 설명한 구조 이외에 제1샤프트(22)의 외면에 인너 로터 하우징(42) 및 세탁조(110)를 연결할 수 있는 구조이면 어떠한 구조도 적용이 가능하다.
인너 샤프트(30)는 아우터 샤프트(20)의 내면에 회전 가능하게 배치되고, 하단은 아우터 샤프트(20)의 하단에서 인출되어 아우터 로터 하우징(52)이 연결되는 제3연결부(280)가 형성되고, 하단 끝부분에는 아우터 로터 하우징(52)이 이탈되는 것을 방지하는 제2고정너트(76)가 체결된다. 그리고, 인너 샤프트(30)의 상단은 아우터 샤프트(20)의 상단에서 인출되어 펄세이터(130)가 연결되는 제4연결부(290)가 형성된다.
여기에서, 여기에서, 제3연결부(280) 및 제4연결부(290)는 인너 샤프트(30)의 외면, 아우터 로터 하우징(52) 및 펄세이터(130)에 세레이션(Serration)을 형성하여 상호 스플라인 결합되는 구조를 가질 수 있고, 키홈을 형성하여 상호 키 결합되는 구조를 가질 수 있다.
아우터 샤프트(20)의 상부 내주면 및 하부 내주면에 각각 제1슬리브 베어링(80) 및 제2슬리브 베어링(82)이 고정되고, 제1슬리브 베어링(80) 및 제2슬리브 베어링(82)에 인너 샤프트(30)이 회전 가능하게 지지된다.
그리고, 인너 샤프트(30)의 상측 외주면에는 이탈 방지링(84)이 결합되고, 이탈 방지링(84)은 제1슬리브 베어링(80)의 이탈을 방지한다.
제1베어링 하우징(10)은 도 4에 도시된 바와 같이, 수지 재질로 금형에 의해 일체로 형성되고, 원판 형태로 형성되는 원판부(410)와, 원판부(410)의 내측에서 하측방향으로 절곡되어 제1베어링(70)이 장착되는 베어링 장착부(420)와, 원판부(410)의 외측에서 상측방향으로 절곡되어 외조에 고정되는 외조 고정부(430)를 포함한다.
원판부(410)에는 복수의 스테이터 코어(62)가 원주방향으로 일정 간격을 두고 장착되는 복수의 제1체결홀(14)이 형성되고, 외조 고정부(430)에는 외조(110)에 볼트(48)로 체결하기 위한 복수의 제2체결홀(16)이 형성된다.
제2베어링 하우징(56)은 금속 재질로 형성되고, 개구된 중앙에 형성되어 제2베어링(72)이 장착되는 베어링 장착부(230)와, 베어링 장착부(230)에서 상측방향으로 절곡되어 제1시일(260)이 장착되는 시일 장착부(240)와, 시일 장착부(240)에서 하측방향으로 절곡되어 외조(110)에 볼트(48)로 체결되는 제3체결홀(18)이 형성된 외조 고정부(250)를 포함한다.
그리고, 제2베어링 하우징(56)의 제3체결홀(18)의 외측으로 제4체결홀(19)이 더 형성되고, 제4체결홀(19)을 통해 외조(110)에 볼트(49)로 체결되어 제2베어링 하우징(56)이 보다 견고하게 외조(110)에 고정시킬 수 있다.
여기에서, 외조(110)의 중앙에는 개구부가 형성되고, 제2베어링 하우징(56)이 외조(110)의 개구부를 통과하여 외조(110)의 배면에 접촉되고, 제1베어링 하우징(10)에 제2베어링 하우징에 적층된 후 하나의 볼트(48)에 의해 외조(110)에 체결된다.
즉, 제1베어링 하우징(10)과 제2베어링 하우징(56)을 외조(110)의 배면에 적층되도록 배치한 후 제1베어링 하우징(10)의 제2체결홀(16)과 제2베어링 하우징(56)의 제3체결홀(18)에 볼트(48)를 통과시킨 후 외조(110)에 체결함으로써, 하나의 볼트(48)로 제1베어링 하우징(10)과 제2베어링 하우징(56)을 동시에 외조(110)에 체결할 수 있어 조립성을 향상시킬 수 있다.
제2베어링 하우징(56)과 아우터 샤프트(20)의 외면 사이에는 세탁수가 누수되는 것을 방지하는 제1시일(260)이 장착되고, 아우터 샤프트(20)의 상단 내면과 인너 샤프트(30)의 상단 외면 사이에는 세탁수가 누수되는 것을 방지하는 제2시일(270)이 장착된다.
인너 로터(40)는 인너 로터 하우징(42)과, 인너 로터 하우징의 외면에 고정되는 제1마그넷(44)을 포함한다. 인너 로터 하우징(42)는 중앙이 개구된 원판 형태로 형성되고, 그 바깥면에는 제1마그넷(44)이 고정되고, 그 안쪽면은 아우터 샤프트의 제1연결부(210)에 연결된다.
그리고, 아우터 로터(50)는 아우터 로터 하우징(52)와, 아우터 로터 하우징(52)의 외측 내면에 고정되고 스테이터(60)의 외면과 일정 갭을 두고 마주보게 배치되는 제2마그넷(54)을 포함한다. 아우터 로터 하우징(52)은 외측 내면에 제2마그넷(54)이 고정되고, 그 내면은 인너 샤프트(30)의 제3연결부(280)에 연결된다.
여기에서, 인너 로터 하우징(42)과 아우터 로터 하우징(52)은 백요크없이 자로를 형성할 수 있도록 자로 형성재료로 형성되는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 횡 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어의 단면도이며, 도 7은 스테이터 코어의 평면도이다.
스테이터(60)는 방사상으로 배열되는 다수의 스테이터 코어(62)와, 스테이터 코어(62)의 외주면에 감싸지는 비자성체인 보빈(64)과, 스테이터 코어(62)의 일측에 감겨지는 제1코일(66)과, 스테이터 코어(62)의 타측에 감겨지는 제2코일(68)을 포함한다.
여기에서, 제1코일(66)로는 제1전원이 인가되고, 제2코일(68)에는 제2전원이 인가되기 때문에, 제1코일(66)로만 전원이 인가되면 인너 로터(40)만 회전되고, 제2코일(68)로만 전원이 인가되면 아우터 로터(50)만 회전되고, 제1코일(66)과 제2코일(68)에 동시에 전원이 인가되면 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)가 동시에 회전된다.
스테이터 코어(62)는 제1코일(66)이 감겨지는 제1티스부(310)와, 제1티스부(310)의 반대쪽에 형성되어 제2코일(68)이 감겨지는 제2티스부(312)와, 제1티스부(310)와 제2티스부(312) 사이를 구획하는 구획부(314)와, 구획부(314)의 측방향 양쪽 끝부분에 형성되어 코어들(62) 사이를 상호 연결하는 결합부(320,322)를 포함한다.
제1티스부(310)의 끝부분에는 제1마그넷(44)과 마주보게 배치되는 제1플랜지부(316)가 형성되고, 제2티스부(312)의 끝부분에는 제2마그넷(54)과 마주보게 배치되는 제2플랜지부(318)가 형성된다.
제1플랜지(316)와 제2플랜지부(318)는 인너 로터(40)의 제1마그넷(44)과, 아우터 로터(50)의 제2마그넷(54)에 각각 대응하도록 소정 곡률로 내향 및 외향 곡면을 이루고 있다. 따라서, 스테이터 코어(62)의 내주면 및 외주면의 진원도가 높아지므로 스테이터(60)의 내주면 및 외주면과 제1마그넷(44) 및 제2마그넷(54)과의 사이가 근접되면서도 일정한 자기갭(gap)을 유지할 수 있다.
그리고, 스테이터 코어(62)의 중앙 즉, 구획부(314)에는 고정볼트(330)가 통과하는 관통홀(332)이 형성된다. 여기에서 관통홀(332)은 측방향으로 길게 형성되는 장공 형태도 적용이 가능하다.
여기에서, 고정볼트(330)는 관통홀(332)을 통과하여 제1베어링 하우징(10)에 형성된 제1체결홀(14)에 체결되어 스테이터 코어(62)를 제1베어링 하우징(10)에 고정하는 역할을 한다.
즉, 제1베어링 하우징(10)에 원주방향으로 스테이터 코어(62)를 배열한 후 고정볼트(330)를 스테이터 코어(62)에 형성된 관통홀(332)을 통과시킨 후 제1베어링 하우징(10)에 형성된 제1체결홀(14)에 체결하면 스테이터 코어(62)를 환형으로 배열함과 아울러 고정시킬 수 있다.
이와 같이, 제1베어링 하우징(10)에 스테이터 코어(62)를 원주방향으로 일정 간격을 두고 배열한 후 고정볼트(330)로 체결하면 조립이 완료되고, 제1베어링 하우징(10)은 외조(110)에 볼트(46)로 체결되어 고정되기 때문에 기존의 스테이터 코어를 환형으로 배열하기 위한 부품 및 조립공정과, 스테이터를 고정시키는 부품 및 조립 공정이 불필요하여 조립 공정을 줄일 수 있고, 부품수를 절감할 수 있다.
스테이터 코어(62)와 제1베어링 하우징(10) 사이의 체결구조는 위에서 설명한 바와 같이, 고정볼트(330)에 의해 체결되는 구조 이외에, 인서트 몰딩에 의해 일체로 형성될 수 있다.
스테이터 코어들(22) 사이는 자기회로를 형성할 수 있도록 상호 직접 연결된 구조를 가져야된다. 따라서, 결합부(320,322)는 스테이터 코어들(22) 사이가 서로 통전될 수 있도록 직접 결합되는 구조를 갖는다.
이러한 결합부(320,322)는 일 예로, 구획부(16)의 일측에 결합돌기(322)가 돌출되게 형성되고, 구획부(314)의 타측에 결합돌기(322)가 끼움 결합되는 결합홈(320)이 형성되어, 결합돌기(322)를 결합홈(320)에 끼워 조립하면 스테이터 코어들(62)이 방사상으로 배열되고, 상호 직접 연결된 구조를 갖게 된다.
그리고, 결합부는 이러한 구조 이외에, 도 8에 도시된 바와 같이, 스테이터 코어의 구획부(314) 양쪽 끝부분에 핀홀(90)을 형성하고, 코어들(62) 사이를 상호 접촉시킨 상태에서 핀 부재(92)를 두 코어의 핀홀(90) 사이에 끼움 결합하여 코어들(22) 사이를 연결하는 구조도 적용이 가능하고, 도 9에 도시된 바와 같이, 코어들(22) 사이를 상호 접촉시킨 상태에서 코킹부재(94)를 이용하여 코킹하는 방법도 적용이 가능하다.
보빈(64)은 스테이터 코어(62)의 제1플랜지부(316) 및 제2플랜지부(318)가 제1마그넷(44) 및 제2마그넷(54)과 상호 반응하도록 노출되게 제1플랜지부(316) 및 제2플랜지부(318)를 나머지 스테이터 코어(62)의 외주면에 감싸지게 형성된다. 즉, 보빈(64)은 인서트 몰딩에 의해 스테이터 코어(62)의 외주면에 형성되고 스테이터 코어(62)와 제1코일(66) 및 제2코일(68) 사이를 절연시킨다.
이와 같은 본 발명의 구동장치는 인너 로터(40)와 제1코일(66)이 감겨지는 스테이터(60)의 일측 간에 제1자기 회로(L1)를 형성하고, 아우터 로터(50)와 제2코일(68)이 감겨지는 스테이터(60)의 타측 간에 제2자기 회로(L2)를 형성하여 각각 서로 독립적인 한 쌍의 자기 회로를 형성하므로 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)가 각각 별도로 구동될 수 있다.
구체적으로, 제1자기회로(L1)는 N극의 제1마그넷(44), 제1코일(66)이 감겨지는 제1티스부(310), 구획부(314)의 내측부분, N극의 제1마그넷(44)에 인접한 S극의 제1마그넷(44) 및 인너 코어 하우징(42)을 경유한다.
그리고, 제2자기회로(L2)는 N극의 제2마그넷(54), N극의 제2마그넷(54)에 대향하고 제2코일(68)이 감겨지는 제2티스부(312), 구획부(314)의 외측부분, S극의 제2마그넷(54), 아우터 로터 하우징(52)을 경유한다.
이와 같이, 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 제조공정을 다음에서 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어에 코일을 권선하는 공정을 나타낸 측면도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어가 방사상으로 배열된 평면도이다.
먼저, 스테이터 코어(62)는 복수의 철편을 적층한 후 인서트 몰딩을 실시하여 스테이터 코어(62)의 외주면에 보빈(64)이 감싸지게 형성한다.
그런 후, 스테이터 코어(62)의 제1티스부(310)에 제1코일(66)을 권선함과 동시에 제2티스부(312)에 제2코일(68)을 권선하는 코일 권선공정을 실시한다.
코일 권선 과정을 살펴보면, 스테이터 코어들(62)을 일렬로 정렬시킨다. 즉, 제1티스부(310)와 제2티스부(312)를 수평하게 일렬로 정렬시키고 코어 정렬용 지그(172)를 이용하여 스테이터 코어들(62) 사이가 수평하게 정렬되도록 고정시킨다. 여기에서, 코어 연결용 지그(172)는 스테이터 코어들(62) 사이를 자력을 이용하여 고정시키도록 양면에 스테이터 코어(62)가 부착되는 자석 지그가 사용되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 스테이터 코어들(62)의 정렬이 완료되면 연속권선장치를 이용하여 제1티스부(310)의 외주면에 제1코일(66)을 권선하는 동시에 제2티스부(312)의 외주면에 제2코일(68)을 권선한다. 이때, 제1코일(66)과 제2코일(68)은 서로 다른 두 개의 코일이 각각 개별적으로 제1티스부(310)와 제2티스부(312)에 권선된다.
이때, 스테이터 코어(62)는 구획부(314)에 의해 제1티스부(310)와 제2티스부(312)가 구획되기 때문에 제1티스부(310)에 권선되는 제1코일(66)과 제2티스부(312)에 권선되는 제2코일(68)이 서로 분리된 상태로 권선될 수 있다.
그리고, 하나의 스테이터 코어(62)의 권선이 완료되면 이웃하여 배치되는 코어(62)에 연속적으로 연이어 코일 권선을 실시한다. 즉, 연속적으로 이웃하여 배치되는 코어(62)의 제1티스부(310)의 외주면에 제1코일(66)을 권선함과 동시에 제2티스부(312)의 외주면에 제2코일(68)을 권선한다. 이때, 코어와 코어 사이는 방사상으로 배열할 때 어느 정도 여유가 있어야 되므로 제1코일(66) 사이는 제1점프선(162)으로 연결되고, 제2코일(68) 사이는 제2점프선(164)으로 연결된다.
이와 같은 과정을 반복하여 복수의 스테이터 코어(62)에 연속적으로 코일을 권선하고, 3상일 경우 U,V,W 각 상에 대응하는 3세트의 코어 조립체를 제조한다.
이와 같은, 본 실시예에 따른 코일 권선방법은 제1티스부(310)의 외주면에 제1코일(66)을 권선할 때 동시에 제2티스부(312)의 외주면에 제2코일(68)을 권선하기 때문에 제1코일(66)과 제2코일(68)이 동시에 권선되므로 생산성을 향상시킬 수 있고 제조시간을 단축한다.
이와 같은 제조 공정에서 코어 조립체의 제조가 완료되면, 도 10에 도시된 바와 같이, U, V, W 각 상의 분할 코어들이 각 상별로 돌아가면서 교대로 배열된다. 이때, 각 상별 스테이터 코어들(62) 사이는 점프선(162,164)으로 연결되므로 3상의 코어 조립체가 교대로 배열될 때 코어 조립체 사이의 간격이 벌어지더라도 충분히 대응할 수 있다.
복수의 코어 조립체를 방사상으로 배열한 후 프레임(10)에 고정볼트(330)로 체결하면 스테이터의 조립이 완료된다.
이때, 볼트(330)는 스테이터 코어(62)에 형성된 관통홀(332)을 통과하여 프레임(10)의 체결홀(14)에 체결되므로 조립공정을 단순화할 수 있다. 그리고, 스테이터 코어(62)를 금형에 방사상으로 배열한 후 프레임(10)을 인서트 사출에 의해 일체로 형성하는 것도 가능하다.
이와 같이, 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 구동장치의 작용을 다음에서 설명한다.
먼저, 세탁시 펄세이터(130)만 구동시킬 경우, 제2코일(68)로 전원이 인가되면 아우터 로터(50)가 회전되고, 아우터 로터(50)에 연결된 인너 샤프트(30)가 회전되면서 펄세이터(130)를 회전시킨다.
그리고, 탈수 및 헹굼시 펄세이터(130)와 탈수조(120)를 동시에 회전시킬 경우, 제1코일(66)과 제2코일(68)에 동시에 전원이 인가된다. 그러면 자기회로(L1)에 의해 인너 로터(40)가 회전되고 인너 로터(40)와 연결된 아우터 샤프트(20)가 회전되면서 세탁조(120)를 회전시킨다. 그리고, 자기회로(L2)에 의해 아우터 로터(50)가 회전되면서 아우터 로터(50)와 연결된 인너 샤프트(30)이 회전되면서 펄세이터(130)를 회전시킨다.
그리고, 풀림 행정이나 세탁물의 엉킴 등을 제거하기 위해 펄세이터(130)와 세탁조(120)를 서로 반대로 회전시킬 경우, 제1코일(66)과 제2코일(68)에 서로 반대방향의 전원을 인가한다. 그러면, 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)가 서로 반대방향으로 회전되면서 펄세이터(130)와 세탁조(120)가 서로 반대방향으로 회전된다.
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: 제1베어링 하우징 20: 아우터 샤프트
22: 제1샤프트 24: 제2샤프트
30: 인너 샤프트 40: 인너 로터
42: 인너 로터 하우징 44: 제1마그넷
50: 아우터 로터 52: 아우터 로터 하우징
54: 제2마그넷 56: 제2베어링 하우징
60: 스테이터 62: 스테이터 코어
64: 보빈 66: 제1코일
68: 제2코일 70: 제1베어링
72: 제2베어링 80: 제1슬리브 베어링
74: 제1고정볼트 76: 제2고정볼트
82: 제2슬리브 베어링 100: 케이스
110; 외조 120: 세탁조
130: 펄세이터 210: 제1연결부
220: 제2연결부 280: 제3연결부
290: 제4연결부

Claims (10)

  1. 세탁조와 연결되는 아우터 샤프트, 상기 아우터 샤프트의 내부에 회전 가능하게 배치되고 펄세이터와 연결되는 인너 샤프트, 상기 아우터 샤프트와 연결되는 인너 로터, 상기 인너 샤프트와 연결되는 아우터 로터, 및 상기 인너 로터와 아우터 로터 사이에 공극을 두고 배치되는 스테이터를 포함하고,
    상기 아우터 샤프트의 외주면에는 제1베어링 및 제2베어링이 배치되고, 상기 제1베어링 및 제2베어링은 외조에 고정되는 제1베어링 하우징 및 제2베어링 하우징에 장착되며,
    상기 스테이터는, 방사상으로 배열되는 다수의 스테이터 코어와, 상기 각 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈과, 상기 각 스테이터 코어에 감겨지는 코일을 포함하고,
    상기 각 스테이터 코어는 제1코일이 감겨지는 제1티스부와, 상기 제1티스부의 반대쪽에 형성되어 제2코일이 감겨지는 제2티스부와, 상기 제1티스부와 제2티스부 사이를 구획하는 구획부로 이루어지고, 상기 제1티스부, 제2티스부 및 구획부는 일체로 형성되고, 상기 구획부는 상기 각 스테이터 코어를 상기 제1베어링 하우징에 고정볼트를 이용하여 고정하기 위한 관통홀을 가지며,
    상기 제1베어링 하우징은 원판 형태로 형성되어 상기 스테이터 코어를 고정하기 위한 제1체결홀이 형성되는 스테이터 고정부와, 상기 스테이터 고정부의 내측에 형성되어 제1베어링이 장착되는 베어링 장착부와, 상기 스테이터 고정부의 외측에 형성되어 외조에 고정되는 외조 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 구동장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구획부의 양쪽 끝부분에는 상기 스테이터 코어들 사이를 상호 연결하는 결합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 세탁기의 구동장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 구획부의 일측에 형성되는 결합돌기와, 상기 구획부의 타측에 형성되어 상기 결합돌기가 끼움 결합되는 결합홈을 포함하는 세탁기의 구동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1베어링 하우징과 제2베어링 하우징의 외측 가장자리는 외조의 배면에 적층되게 배치되고, 볼트가 제1베어링 하우징의 제2체결홀과 제2베어링 하우징의 제3체결홀을 통과하여 외조에 체결되는 것을 특징으로 하는 세탁기의 구동장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2베어링 하우징과 아우터 샤프트 사이에는 제1시일이 장착되고, 아우터 샤프트과 인너 샤프트 사이에는 제2시일이 장착되어 세탁수의 누수를 방지하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 구동장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 아우터 샤프트의 하측 외주면에는 인너 로터의 인너 로터 하우징이 연결되는 제1연결부가 형성되고, 아우터 샤프트의 상측 외주면에는 외조가 연결되는 제2연결부가 형성되며,
    상기 아우터 로터의 하단에는 인너 로터 하우징을 고정시키는 제1고정 너트가 체결되는 것을 특징으로 하는 세탁기의 구동장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 인너 샤프트의 하측 외주면에는 아우터 로터 하우징이 연결되는 제3연결부가 형성되고, 인너 샤프트의 상측 외주면에는 펄세이터가 연결되는 제4연결부가 형성되며,
    상기 인너 샤프트의 하단에는 아우터 로터 하우징을 고정시키는 제2고정너트가 체결되는 것을 특징으로 하는 세탁기의 구동장치.
  10. 케이스의 내부에 현가 지지되어 세탁수를 수용하는 외조와, 상기 외조의 내부에 회전 가능하게 배치되어 세탁과 탈수를 수행하는 세탁조와, 상기 세탁조 내부에 회전 가능하게 배치되어 세탁 수류를 형성하는 펄세이터와, 세탁조와 펄세이터를 동시에 또는 선택적으로 구동하는 구동장치를 포함하는 세탁기로서,
    상기 구동장치는,
    세탁조와 연결되는 아우터 샤프트, 상기 아우터 샤프트의 내부에 회전 가능하게 배치되고 펄세이터와 연결되는 인너 샤프트, 상기 아우터 샤프트와 연결되는 인너 로터, 상기 인너 샤프트와 연결되는 아우터 로터, 및 상기 인너 로터와 아우터 로터 사이에 공극을 두고 배치되는 스테이터를 포함하고,
    상기 아우터 샤프트의 외주면에는 제1베어링 및 제2베어링이 배치되고, 상기 제1베어링 및 제2베어링은 외조에 고정되는 제1베어링 하우징 및 제2베어링 하우징에 장착되며,
    상기 스테이터는, 방사상으로 배열되는 다수의 스테이터 코어와, 상기 각 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈과, 상기 각 스테이터 코어에 감겨지는 코일을 포함하고,
    상기 각 스테이터 코어는 제1코일이 감겨지는 제1티스부와, 상기 제1티스부의 반대쪽에 형성되어 제2코일이 감겨지는 제2티스부와, 상기 제1티스부와 제2티스부 사이를 구획하는 구획부로 이루어지고, 상기 제1티스부, 제2티스부 및 구획부는 일체로 형성되고, 상기 구획부는 상기 각 스테이터 코어를 상기 제1베어링 하우징에 고정하기 위한 관통홀을 가지며,
    상기 제1베어링 하우징은 원판 형태로 형성되어 상기 스테이터 코어를 고정하기 위한 제1체결홀이 형성되는 스테이터 고정부와, 상기 스테이터 고정부의 내측에 형성되어 제1베어링이 장착되는 베어링 장착부와, 상기 스테이터 고정부의 외측에 형성되어 외조에 고정되는 외조 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
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