KR102047879B1 - 마그네틱 기어가 적용된 구동 어셈블리를 포함하는 탑 로더 세탁기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네틱 기어를 통해 모터의 동력이 펄세이터에 전달되는 탑 로더 세탁기로서, 모터와 연결되는 구동측 이너샤프트(510)의 상단부에 설치되고, 드럼과 아우터샤프트가 연결된 감속기 케이스(630) 내부에 수용되며, 원주방향을 따라 서로 다른 극성이 교호로 배치되는 선 마그넷(513)과, 감속기 케이스(630)의 내주면에 설치되며, 상기 감속기 케이스의 내주면의 원주방향을 따라 서로 다른 극성이 교호로 배치되는 링 마그넷(631)과, 펄세이터가 고정되는 종동측 이너샤프트(520)에 연결되고, 상기 선 마그넷(513)과 링 마그넷(531) 사이에 원주 방향을 따라 등 간격으로 배치되는 복수 개의 폴피스(pole piece)(533)를 포함하는 감속부를 구비하는 구동 어셈블리를 포함한다.

Description

마그네틱 기어가 적용된 구동 어셈블리를 포함하는 탑 로더 세탁기{A MAGNETIC GEAR APPLIED TOP-LOADER WASHING MACHINE}

본 발명은 마그네틱 기어를 통해 모터의 동력이 펄세이터에 전달되는 탑 로더 세탁기에 관한 것이다.

탑 로딩 방식의 세탁기는 세탁기의 위쪽에서 세탁물을 넣고 빼는 방식의 세탁기이다. 탑 로더 세탁기는 회전축이 수직으로 배열되는 모터에 의해 회전한다.

탑 로더 세탁기는 세탁 및 헹굼 과정과 탈수 과정에서 회전하는 대상에 차이가 있다. 세탁 및 헹굼 과정에서는 세탁기 내부의 세탁물 수용공간의 바닥에 마련된 펄세이터(pulsator)가 회전하며, 탈수 과정에서는 세탁물 수용공간인 드럼(세탁조)이 전체적으로 회전한다. 드럼은 물을 담을 수 있는 수조(tub) 내에 회전 가능하게 설치된다. 수조는 세탁기의 본체 내부에서 본체에 대해 완충 지지된다.

도 1과 도 2를 참조하면, 특허문헌 1의 세탁기에 있어서, 수조 밑에는 도시된 베어링 하우징(11, 12)이 고정된다. 베어링 하우징은 수조에 고정되어 회전하지 않는 구조물이다. 제1베어링 하우징(11)은 하부의 베어링(16)을 지지하고, 제2베어링 하우징(12)은 상부의 베어링(15)을 지지한다. 상기 베어링(15, 16)은 상기 베어링 하우징(11, 12)에 대해 아우터샤프트(6)를 회전 가능하게 지지한다. 아우터샤프트 내부를 관통하는 이너샤프트(5)는 아우터샤프트(6)에 대해 상대적인 회전이 가능하도록 지지된다.

상기 이너샤프트(5)의 하단부에는 캐리어(302)가 고정되고, 캐리어(302)에는 복수 개의 유성기어(303; planet gear)가 설치된다. 모터(미도시)에 의해 회전하는 풀리(41)에는 입력기어(42; sun gear)가 설치되고, 입력기어(42)는 유성기어와 맞물린다. 링기어(31; ring gear)는 유성기어(303)의 외부에 설치되어 유성기어(303)와 맞물린다. 링기어(31)는 아우터샤프트(6)와 일체로 회전한다.

클러치(20)는 아우터샤프트(6)와 함께 회전하지만, 아우터샤프트에 대해 축방향으로는 이동 가능하다. 상기 클러치(20)는 상기 캐리어(302)에 맞물리거나 맞물림 해제된다.

세탁을 할 때에는 펄세이터가 큰 토크로 저속 회전해야 하므로 모터의 회전은 감속되어 이너샤프트(5)에 전달되어야 한다. 세탁 시에는 도 1과 같이 클러치(20)가 캐리어(302)로부터 분리되고, 베어링 하우징(11, 12) 내부의 브레이크 드럼(13)이 아우터샤프트(6)를 붙잡아 고정한다. 그러면, 링기어(31)는 고정되어 있으므로, 풀리(41)의 회전은 입력기어(42)와 유성기어(303)에 의해 감속되어 캐리어(302)에 전달되고, 이너샤프트(5)만 감속 회전하여 펄세이터를 회전시킨다.

탈수를 할 때에는 펄세이터와 드럼이 함께 고속 회전해야 하므로, 모터의 회전은 감속되지 않고 이너샤프트(5)와 아우터샤프트(6) 모두에 전달되어야 한다. 탈수 시에는 도 2와 같이 클러치(20)가 캐리어(302)와 맞물리고, 브레이크 드럼(13)은 아우터샤프트(6)를 붙잡지 않는다. 그러면, 링기어(31)와 캐리어(302)가 함께 회전하므로, 풀리(1)의 회전은 감속되지 않은 상태로 캐리어(302)와 링기어(31)에 전달되고, 이너샤프트(5)와 아우터샤프트(6)가 고속 회전하여 펄세이터와 드럼을 회전시킨다.

상술한 종래의 탑 로더 세탁기 구동 구조는, 기어를 사용하여 변속을 하였다. 특허문헌 1과 2에는 평기어를 사용한 감속 구조가 개시된다. 그러나 이러한 평기어는 백 래시가 존재하고, 이로 인해 기어에 지속적으로 충격이 가해지고 소음이 발생하게 된다. 이는 구동 손실로 이어지고, 제품의 수명을 단축시킨다.

이런 연유로, 평기어 대신 헬리컬 기어를 적용하는 사례가 늘고 있다. 그러나 헬리컬 기어는 평기어와 대비하여 백 래시가 적고 소음이 적게 일어나는 점에서 유리하지만, 회전력이 전달되면서 축방향으로 힘을 발생시킨다. 이는 축을 지지하는 베어링에 상당한 무리를 가하게 되고, 또 다른 수명 단축의 요인이 된다.

결국 감속기가 설치된 종래의 세탁기는 위와 같은 문제를 피할 수가 없었다. 이에 특허문헌 3과 같이 변속기를 생략하고 2개의 로터와 2개의 스테이터를 적용하되, 인버터를 사용하여 다중 모터를 선택적으로 구동한 기술이 개발되었다. 그러나 이는 인버터 제어가 필수적이며, 2개의 모터를 사용하는 것과 마찬가지여서, 또 다른 원가 상승의 원인이 된다.

등록특허공보 제1796444호 공개특허공보 제2017-52724호 등록특허공보 제1413181호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기계적인 마찰이나 축방향 힘을 발생시키지 않고서도 감속 효율을 높일 수 있는 감속기를 구비하는 세탁기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 감속에 따른 소음이 발생하지 않는 세탁기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 감속기의 수명이 현저하게 연장될 수 있는 세탁기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 펄세이터를 회전시키는 이너샤프트와 드럼을 회전시키는 아우터샤프트를 구비하는 탑 로더 세탁기의 구동축에 마그네틱 기어가 적용된 감속부를 도입한다.

상기 탑 로더 세탁기의 마그네틱 기어는 동축의 아우터샤프트(600)와 이너샤프트(510, 520)를 포함한다. 아우터샤프트(600)는 감속기 케이스(630)와 일체로 연결된다.

상기 아우터샤프트(600)는, 축방향으로 연장되는 중공의 감속기 케이스(630)와, 상기 감속기 케이스(630)의 중심으로부터 상방으로 연장되는 중공축 형상의 드럼 연결축(620)과, 상기 감속기 케이스(630)의 중심으로부터 하방으로 연장되는 중공축 형상의 구동 연결축(610)를 포함할 수 있다.

상기 이너샤프트는, 구동측 이너샤프트(510)와 종동측 이너샤프트(520)를 구비할 수 있다.

구동측 이너샤프트(510)는, 하단부가 구동부와 연결되고, 상단부가 감속부에 연결되며, 상기 구동 연결축(610)의 중공부에 내장되고, 상기 구동 연결축(610)에 대해 상대적인 회전이 가능하도록 설치될 수 있다.

종동측 이너샤프트(520)는, 상기 드럼 연결축(620)의 중공부에 내장되고, 상기 드럼 연결축(620)에 대해 상대적인 회전이 가능하도록 설치되며, 세탁기의 펄세이터와 연결될 수 있다.

상기 감속부는 선 마그넷(513), 상기 선 마그넷(513)의 반경 방향 외측에서 상기 선 마그넷(513)과 이격되며 상기 선 마그넷(513)을 둘러싸도록 배치되는 링 마그넷(631), 상기 선 마그넷과 링 마그넷 사이에 배치되는 폴피스(533) 및 상기 폴피스(533)를 고정하는 폴피스 홀더(532)를 구비할 수 있다.

상기 선 마그넷(513)은, 상기 구동측 이너샤프트(510)의 상단부에 설치되고, 상기 감속기 케이스(630) 내부에 수용되며, 원주방향을 따라 서로 다른 극성이 교호로 배치될 수 있다.

상기 링 마그넷(631)은, 상기 감속기 케이스(630)의 내주면에 설치되며, 상기 감속기 케이스의 내주면의 원주방향을 따라 서로 다른 극성이 교호로 배치될 수 있다.

상기 폴피스(533)는 상기 종동측 이너샤프트(520)에 연결되고, 상기 선 마그넷(513)과 링 마그넷(531) 사이에 원주 방향을 따라 등 간격으로 복수 개 배치될 수 있다.

상기 폴피스 홀더(532)와 종동측 이너샤프트(520)는 캐리어(530)에 의해 상호 연결될 수 있다. 캐리어(530)의 중앙부에는 종동측 이너샤프트(520)의 하단부가 고정되고, 상기 캐리어(530)의 하부 둘레에는 상기 폴피스 홀더(532)가 고정될 수 있다.

또한 본 발명은, 상술한 마그네틱 기어와, 상기 마그네틱 기어의 아우터샤프트(600)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(421, 422)과, 세탁기의 수조 하부에 고정되고 상기 베어링(421, 422)이 설치되는 베어링 하우징(41)과, 상기 베어링 하우징(41)의 하부에 고정되고 상기 구동측 이너샤프트(510)를 구동하는 구동부를 포함하는 탑 로더 세탁기 구동 어셈블리를 더 제공한다.

상기 탑 로더 세탁기 구동 어셈블리는, 상기 아우터샤프트(600)를 베어링 하우징 쪽에 고정시켜 아우터샤프트(600)는 고정된 상태에서 이너샤프트(510)가 회전하도록 하거나, 상기 아우터샤프트(600)를 구동측에 고정시켜 구동부가 아우터샤프트(600)와 이너샤프트(510)를 함께 구동하도록 하는 클러치(440)를 더 포함할 수 있다.

여기서 상기 베어링 하우징(41)은, 상기 아우터 샤프트(600)의 상부를 회전 가능하게 지지하는 제1 베어링(421)이 설치되는 제1 베어링 하우징(411)과, 상기 아우터 샤프트(600)의 하부를 회전 가능하게 지지하는 제2 베어링(422)이 설치되는 제2 베어링 하우징(412)을 포함하고, 상기 감속기 케이스(630)는 상기 제1 베어링 하우징(411)과 제2 베어링 하우징(412) 사이에 마련된 공간에 배치될 수 있다.

상기 구동부는, 상기 베어링 하우징(41)의 하부에 고정되는 환 형의 스테이터(81)와, 상기 환 형의 스테이터(81)와 인접하는 환 형의 로터(82)와, 상기 로터(82)와 상기 구동측 이너샤프트(510)를 연결하는 연결부재(822)를 포함할 수 있다.

상기 클러치(440)는, 상기 베어링 하우징(41) 하부에 고정되는 고정부(441)와, 상기 아우터샤프트(600)에 대해 원주 방향으로는 구속되고 축 방향으로는 이동 가능하게 설치되는 가동부(442)를 포함할 수 있다.

상기 가동부(442)는, 상기 고정부(441)와 맞물리는 위치와 상기 구동측에 맞물리는 위치 사이에서 이동할 수 있다.

상기 가동부(442)는 상기 고정부(441)와 맞물린 상태에서 상기 고정부(441)에 의해 회전 구속되고, 상기 구동측에 맞물린 상태에서 상기 구동측과 함께 회전할 수 있다.

또한 본 발명은, 상술한 탑 로더 세탁기 구동 어셈블리와, 상기 세탁기 구동 어셈블리의 베어링 하우징(41)이 고정되는 수조와, 상기 수조 내에 회전 가능하게 설치되고 상기 세탁기 구동 어셈블리의 드럼 연결축(620)과 연결되는 드럼과, 상기 드럼 내에 회전 가능하게 설치되고, 상기 세탁기 구동 어셈블리의 종동측 이너샤프트(520)와 연결되는 펄세이터를 포함하는 탑 로더 세탁기를 제공한다.

본 발명에 의하면, 마그네틱 기어는 비 접촉식으로 동력을 전달하므로, 종래의 기계식 기어나 벨트 풀리 방식을 적용한 경우보다 세탁기의 구동 계통의 수명이 크게 향상되고 소음을 줄일 수 있다.

그리고 기어 방식 등을 이용하여 큰 동력을 전달하고자 할 때에는 그만큼 기어의 크기가 커져야 하지만, 마그네틱 기어는 자력의 세기를 높여 이를 해결할 수 있으므로 감속기의 사이즈를 크게 줄일 수 있고, 이에 따라 탑 로더 세탁기의 용량을 더 키우고, 높이를 낮출 수 있다.

또한, 기어의 사이즈를 변경할 필요 없이, 마그네틱 기어의 극수와 폴피스(pole piece)의 개수를 변경하여 세탁기의 모터와 드럼 간 감속비를 간단하게 결정하고 설계할 수 있다.

아울러, 이상 동작이나 고장 등으로 인해 샤프트에 큰 부하가 걸리더라도, 샤프트가 기계적으로 물려 있는 것이 아니기 때문에 샤프트의 파손을 방지할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1과 도 2는 종래의 탑 로더 세탁기의 하부에 마련된 탑 로더 세탁기 구동 어셈블리의 세탁 운전 상태와 탈수 운전 상태를 각각 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 탑 로더 세탁기의 마그네틱 기어 감속기가 적용된 이너샤프트와 아우터샤프트의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 조립 상태를 나타낸 일부 단면도이다.
도 5는 도 4의 I-I 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 탑 로더 세탁기의 마그네틱 기어 감속기가 적용된 탑 로더 세탁기의 구동 어셈블리의 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

수조는 상부로 개방되고 내부가 비어 있는 원통형의 수조로서, 세탁이나 헹굼 시 물을 담아두는 기능을 한다. 수조의 하부에는 수조 내에 수용된 드럼 또는 펄세이터를 회전시키기 위한 구동 어셈블리가 고정된다. 구동 어셈블리는, 세탁이나 헹굼 운전 시, 펄세이터를 회전시킨다. 펄세이터는 저속이지만 고 토크 회전되어 수류를 일으킨다. 그리고 구동 어셈블리는, 탈수 운전 시 드럼과 펄세이터를 함께 회전시킨다. 탈수 시에는 펄세이터와 드럼이 고속으로 회전한다.

스테이터(81)와 로터(82)를 포함하는 모터(80)는 가장 효율이 좋은 회전속도 범위가 있다. 모터(80)가 고 효율의 회전 속도로 회전하고, 그 회전 속도를 펄세이터나 드럼에 전달할 때 필요에 따라 감속을 하면, 모터의 소형화가 가능하고, 세탁기의 전력 소비 효율을 더욱 높일 수 있다.

상기 모터(80)는 토크는 낮지만 고속으로 회전할 때 효율이 좋은 소형 모터일 수 있다. 탈수 시에는 모터(80)의 회전력이 직접적으로 드럼에 전달되어 고속 회전하고, 세탁 시에는 모터(80)의 회전력이 감속되어 펄세이터에 전달되어 저속 고 토크 회전할 수 있다.

위와 같은 기능을 구현한 본 발명의 탑 로더 세탁기 구동 어셈블리는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같은 마그네틱 기어 감속기 구조를 포함한다.

감속기 구조는, 동일 축 선상에 정렬된 구동측 이너샤프트(510)와 종동측 이너샤프트(520)를 포함한다. 탑 로더 세탁기에서, 구동측 이너샤프트(510)는 하부에 배치되고, 종동측 이너샤프트(520)는 상부에 배치된다. 그리고 이들은 직결되는 것이 아니라, 감속부를 통해 간접적으로 연결된다.

구동측 이너샤프트(510)의 하단부에는 로터(82)의 연결부재(822)와 연결되는 로터 맞물림부(511)와, 그 하부에 마련된 로터 고정부(512)가 구비된다. 로터 맞물림부(511)는 축방향으로 연장된 치 형상을 포함한다. 이는 연결부재(822)의 치 형상과 치합된다. 이에 따라 구동측 이너샤프트(510)는 로터(82)와 일체로 회전하게 된다.

로터 고정부(512)는, 상기 구동측 이너샤프트(510) 하부로부터 상방으로 외삽된 연결부재(822)가 빠지지 않도록 하는 너트(424)가 체결되는 부위이다.

구동측 이너샤프트(510)의 상단부에는 감속부의 선 마그넷(513)이 설치된다. 선 마그넷(513)은 영구자석으로 이루어지고, 원주 방향을 따라 N극과 S극이 교호로 배치되는 형태로 상기 구동측 이너샤프트(510)의 외주면에 고정 설치된다. 상기 N극과 S극은 동일한 크기를 가질 수 있다. 본 발명에서는 8개의 극, 즉 4쌍의 쌍극이 설치된 구조가 예시된다(도 5 참조).

종동측 이너샤프트(520)의 상단부에는 펄세이터와 연결되는 펄세이터 연결부(522)가 구비된다. 펄세이터 연결부(522)는 축방향으로 연장된 치 형상을 포함한다. 이는 펄세이터의 치 형상과 치합된다. 이에 따라 종동측 이너샤프트(520)는 펄세이터와 일체로 회전하게 된다.

종동측 이너샤프트(520)의 하단부에는 캐리어(530)가 고정되는 캐리어 고정부(521)가 구비된다. 캐리어 고정부(521)는 축방향으로 연장된 치 형상을 포함한다. 이는 캐리어(530)의 중앙부에 마련된 이너샤프트 고정부(531)의 치 형상과 치합된다. 이에 따라 종동측 이너샤프트(520)는 캐리어(530)와도 일체로 회전한다.

캐리어(530)는 중앙 상부에 상기 이너샤프트 고정부(531)가 마련되고, 가장자리 하부에 폴피스 홀더(532)가 고정된다. 상기 폴피스 홀더(532)는 감속부의 폴피스(533)가 매립 고정된다. 상기 폴피스 홀더(532)는 자기력선이 통과하는 합성 수지 재질일 수 있으며, 상기 복수 개의 폴피스(533)를 매립한 상태로 인서트 사출될 수 있다.

따라서 폴피스(533), 캐리어(530), 종동측 이너샤프트(520) 및 펄세이터는 일체로 회전하게 된다.

상기 폴피스 홀더(532)의 내주면과 상기 선 마그넷(513)의 외주면은 서로 접하지 아니하면서 매우 가깝게 배치될 수 있다. 이에 따라 폴피스(533)와 선 마그넷(513)은 매우 가깝게 위치하게 된다. 본 발명에서는 26개의 폴피스가 원주 방향을 따라 등 간격 배치된 구조가 예시된다(도 5 참조).

상기 구동측 이너샤프트(510), 종동측 이너샤프트(520) 및 캐리어(530)는 아우터샤프트(600)와 동축 설치되며, 상기 아우터샤프트(600)의 축방향을 따라 마련된 중공부에 상기 회전 가능하게 설치된다.

아우터샤프트(600)는, 하부에 배치되는 구동 연결축(610)과 상부에 배치되는 드럼 연결축(620)이 감속기 케이스(630)에 일체로 고정된 구조를 포함한다.

감속기 케이스(630)는 높이가 낮고 납작한 중공의 원통 구조를 포함한다. 상기 감속기 케이스(630)의 상부 중앙에는 상기 감속기 케이스보다 직경이 작은 드럼 연결축(620)이 연결되며, 상기 드럼 연결축(620)은 상방으로 연장된다. 상기 드럼 연결축(620)은 축방향으로 중공부를 가지며, 드럼 연결축(620)의 중공부와 감속기 케이스(630)의 중공부는 서로 연통한다. 상기 감속기 케이스(630)의 하부 중앙에는 상기 감속기 케이스보다 직경이 작은 구동 연결축(610)이 연결되며, 상기 구동 연결축(610)은 하방으로 연장된다. 상기 구동 연결축(610)은 축방향으로 중공부를 가지며, 구동 연결축(610)의 중공부와 감속기 케이스(630)의 중공부는 서로 연통한다.

상기 감속기 케이스의 내주면에는 그 원주방향을 따라 서로 다른 극성이 교호로 배치되는 링 마그넷(631)이 고정 설치된다. 링 마그넷(631)은 영구자석으로 이루어지고, 원주 방향을 따라 N극과 S극이 교호로 배치되는 형태로 상기 감속기 케이스(630) 내주면에 고정 설치된다. 상기 N극과 S극은 동일한 크기를 가질 수 있다. 본 발명에서는 44개의 극, 즉 22쌍의 쌍극이 설치된 구조가 예시된다(도 5 참조).

링 마그넷(631)의 내주면은 상기 폴피스 홀더(532)의 외주면과 서로 접하지 아니하면서 매우 가깝게 배치될 수 있다. 이에 따라 폴피스(533)와 링 마그넷(631)은 매우 가깝게 위치하게 된다.

상기 아우터샤프트(600), 즉 구동 연결축(610)과 감속기 케이스(630)와 링 마그넷(631)과 드럼 연결축(620)은 일체로 회전하거나 일체로 고정된 상태를 유지할 수 있다.

상기 구동 연결축(610)의 하부에는 축방향으로 연장된 치 형상의 맞물림부(611)가 마련된다. 상기 맞물림부(611)에는 클러치(440)의 가동부(442)가 축 방향으로는 이동 가능하고, 원주 방향으로는 구속되도록 설치된다. 즉 가동부(442)는 구동 연결축(610)에 대해 회전 방향으로 구속되고, 축 방향으로는 슬라이드 이동할 수 있다.

상기 드럼 연결축(620)의 상부에는 드럼과 연결되는 드럼 맞물림부(621)와, 그 상부에 마련된 드럼 고정부(622)를 포함한다. 드럼 맞물림부(621)는 축방향으로 연장된 치 형상을 포함한다. 이는 드럼의 치 형상과 치합된다. 이에 따라 드럼 연결축(620)은 드럼과 함께 고정된 상태를 유지하거나, 드럼과 함께 회전한다. 드럼 고정부(622)는, 상기 드럼 연결축(620)의 상부로부터 하방으로 외삽된 드럼이 빠지지 않도록 하는 너트(미도시)가 체결되는 부위이다.

상기 종동측 이너샤프트(520)는 상기 드럼 연결축(620)에 회전 가능하게 설치되고, 구동측 이너샤프트(51)는 상기 구동 연결축(610)에 회전 가능하게 설치된다.

상기 구동 어셈블리에 설치된 마그네틱 기어는 4개의 쌍극수를 가지는 선 마그넷과, 22개의 쌍극수를 가지는 링 마그넷, 그리고 26개의 폴피스를 구비한다.

이처럼 마그네틱 기어에서, 폴피스는 선 마그넷의 쌍극수와 링 마그넷의 쌍극수의 합만큼 구비된다. 그리고 기어비는 (링 마그넷의 쌍극수)/(선 마그넷의 쌍극수)가 된다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 기어비는 5.5, 즉 모터의 회전속도는 감속부를 거치며 5.5 배 감소한다.

도 6을 참조하면, 상기 마그네틱 기어가 적용된 탑 로더 세탁기 구동 어셈블리는 베어링 하우징(41)을 포함한다. 상기 베어링 하우징(41)은 세탁기의 수조 하부에 고정된다. 베어링 하우징(41)은 상하에 각각 배치되는 제1 베어링(421)과 제2 베어링(422)을 지지한다. 상기 제1 베어링(421)은 상부에 배치되는 제1 베어링 하우징(411)에 고정되고, 상기 제2 베어링(422)은 하부에 배치되는 제2 베어링 하우징(412)에 고정된다. 상기 제1 베어링 하우징(411)과 상기 제2 베어링 하우징(412)은 사이에는 상기 두 베어링(421, 422) 사이의 간격에 해당하는 내부 공간이 형성된다.

상기 마그네틱 기어의 감속기 케이스(630)는 상기 베어링 하우징(41)에 의해 마련되는 공간에 배치된다. 아우터샤프트(600)의 안정적인 지지를 위해 두 베어링(412, 422)은 상하 방향으로 서로 어느 정도 간격을 두고 설치되어야 한다.

본 발명에서는 이러한 공간에 감속기 케이스(630)가 배치되도록 하여 베어링 하우징(41)이 차지할 수밖에 없는 공간을 더 효과적으로 사용한다. 이에 따르면, 감속기 케이스를 베어링 하우징 하부에 설치하는 경우보다, 전체적인 세탁기 구동 어셈블리가 차지하는 높이를 더 줄일 수 있다.

상기 마그네틱 기어는 베어링 하우징에 의해 전체적으로 회전 가능하게 지지되며 설치된다. 상기 구동 연결축(610)은 제2 베어링(422)에 의해 지지되고, 상기 드럼 연결축(620)은 상기 제1 베어링(421)에 의해 지지된다.

상기 베어링 하우징(41)의 하부에는 모터(80)의 스테이터(81)가 고정 설치된다. 스테이터는 상기 베어링 하우징(41)에 대해 동심의 링 형태로 배치되며, 그 반경이 제2 베어링 하우징(412)보다 더 크게 설정된다. 이에 따라 모터(80)가 세탁기 구동 어셈블리에서 차지하는 높이를 보다 컴팩트하게 한다.

상기 구동측 이너샤프트(510)의 하단부에는 대략 원형의 연결부재(822)가 연결되고, 연결부재(822)의 가장자리에는, 상기 스테이터(81)와 인접하여 링 형태로 배치되는 로터(82)가 마련된다.

상기 베어링 하우징(41)의 하부이면서 상기 구동 연결축(610)의 둘레에는 클러치(440)가 설치된다. 상기 클러치는, 베어링 하우징(41)의 하면에 고정된 고정부(441)와, 상기 구동 연결축(610)에 슬라이드 가능하게 외삽된 가동부(442)를 포함한다. 가동부(442)는 구동 연결축(610)에 대해 회전 방향으로는 상호 구속된다.

상기 구동 어셈블리에서, 베어링 하우징(41), 클러치의 고정부(441), 모터의 스테이터(81)는 수조와 함께 지속적으로 고정된 상태를 유지하는 구성이다.

반면, 모터의 로터(82), 연결부재(822), 구동측 이너샤프트(510)는 모터가 회전할 때 항상 회전하는 구성이다.

한편, 아우터샤프트(600)는, 클러치의 가동부(442)가 상승하여 고정부(441)와 맞물린 상태에서는 고정된 상태를 유지하고, 클러치의 가동부(442)가 하강하여 연결부재(822) 쪽에 맞물린 상태에서는 모터의 로터(82), 연결부재(822), 구동측 이너샤프트(510)와 함께 회전하게 된다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 기어가 적용된 구동 어셈블리에 의해 탑 로더 세탁기의 운전 동작에 대해 설명한다.

세탁이나 헹굼 운전을 할 때, 상기 가동부(442)는 상승한다. 이에 따라 상기 아우터샤프트(600)는 고정된 상태를 유지한다. 따라서 드럼은 고정된 상태를 유지한다.

모터(80)에 전원이 인가되면 로터(82)가 회전하며 구동측 이너샤프트(510)가 함께 회전하게 된다.

상기 아우터샤프트(600)와 함께 상기 감속부의 링 마그넷(631)은 고정되어 있는 반면, 구동측 이너샤프트(510) 상단의 선 마그넷(513)은 회전하므로, 상기 폴피스(533)는 선 마그넷(513)과 링 마그넷(631)의 자력에 의해 회전력을 받아 회전하게 된다. 이때 폴피스(533)의 회전 속도는 구동측 이너샤프트(510)의 회전 속도보다 감속되면서 토크는 더 커지게 된다.

상기 폴피스(533)가 받는 회전력은 캐리어(530)와 종동측 이너샤프트(520)를 통해 펄세이터에 전달된다. 따라서 펄세이터는 고 토크 저속 회전하며 수류를 일으켜 세탁이나 헹굼 운전이 이루어진다.

한편, 탈수 운전을 할 때, 상기 가동부(442)는 하강한다. 이에 따라 상기 아우터샤프트(600)는 구동측 이너샤프트(510)와 일체로 회전할 수 있는 상태가 된다. 즉 모터의 회전은 구동측 이너샤프트(510)와 아우터샤프트(600)에 모두 전달되고 드럼은 모터의 회전과 대응하여 회전할 수 있다.

모터(80)에 전원이 인가되면 로터(82)가 회전하며 구동측 이너샤프트(510)와 아우터샤프트(600)가 함께 회전하게 된다.

구동측 이너샤프트(510)와 아우터샤프트(600)가 동일 속도로 회전하면, 선 마그넷(513)과 링 마그넷(631) 사이에 상대적인 회전이 일어나지 않는다. 따라서 폴피스(533)는 선 마그넷(513) 및 링 마그넷(631) 사이에서 이들(513, 631)과 동일한 위치 관계를 유지하게 되고, 이들과 동일한 속도로 회전하게 된다.

따라서 드럼과 펄세이터는 동일한 속도로 회전하게 된다. 아울러 상기 드럼과 펄세이터는 감속되지 않은 속도로 회전하게 된다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

41: 베어링 하우징
411: 제1 베어링 하우징
412: 제2 베어링 하우징
421: 제1 베어링
422: 제2 베어링
424: 너트
440: 클러치
441: 고정부
442: 가동부
510: 구동측 이너샤프트
511: 로터 맞물림부
512: 로터 고정부
513: 선 마그넷
520: 종동측 이너샤프트
521: 캐리어 고정부
522: 펄세이터 연결부
530: 캐리어
531: 이너샤프트 고정부
532: 폴피스 홀더
533: 폴피스
600: 아우터샤프트
610: 구동 연결축
611: 맞물림부
620: 드럼 연결축
621: 드럼 맞물림부
622: 드럼 고정부
630: 감속기 케이스
631: 링 마그넷
80: 모터
81: 스테이터
82: 로터
822: 연결부재

Claims (10)

1. 축방향으로 연장되는 중공의 감속기 케이스(630); 및 상기 감속기 케이스(630)의 중심으로부터 상방으로 연장되는 중공축 형상의 드럼 연결축(620);을 포함하는 아우터샤프트(600)와,
   구동측 이너샤프트(510)와,
   상기 드럼 연결축(620)의 중공부에 내장되고, 상기 드럼 연결축(620)에 대해 상대적인 회전이 가능하도록 설치되는 종동측 이너샤프트(520)와,
   상기 구동측 이너샤프트(510)의 단부에 설치되어 상기 구동측 이너샤프트(510)와 함께 회전하고, 상기 감속기 케이스(630) 내부에 수용되며, 원주방향을 따라 서로 다른 극성이 교호로 배치되는 선 마그넷(513); 상기 감속기 케이스(630)의 내주면에 설치되어 삼기 감속기 케이스(630)가 회전할 때 함께 회전하고, 상기 감속기 케이스의 내주면의 원주방향을 따라 서로 다른 극성이 교호로 배치되는 링 마그넷(631); 및 상기 종동측 이너샤프트(520)의 단부에 연결되어 상기 종동측 이너샤프트(520)와 함께 회전하고, 상기 감속기 케이스(630)의 내부에 수용되며, 상기 선 마그넷(513)과 링 마그넷(531) 사이에서 원주 방향을 따라 등 간격으로 배치되는 복수 개의 폴피스(pole piece)(533);를 포함하는 감속부를 구비하는 마그네틱 기어;
   상기 아우터샤프트(600)를 회전 가능하게 지지하는 베어링 하우징(41);
   상기 아우터샤프트(600)를 베어링 하우징에 대해 고정시켜 아우터샤프트(600)는 고정된 상태에서 이너샤프트(510)가 회전하도록 하거나, 상기 아우터샤프트(600)를 구동측 이너샤프트(510)에 대해 회전 구속되도록 고정시켜 구동부가 아우터샤프트(600)와 이너샤프트(510)를 함께 구동하도록 하는 클러치(440);,
   상기 베어링 하우징(41)이 고정되는 수조;
   상기 수조 내에 회전 가능하게 설치되고, 상기 드럼 연결축(620)과 연결되는 드럼; 및
   상기 드럼 내에 회전 가능하게 설치되고, 상기 종동측 이너샤프트(520)와 연결되는 펄세이터;를 포함하는 탑 로더 세탁기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 아우터샤프트(600)는, 상기 감속기 케이스(630)의 중심으로부터 하방으로 연장되는 중공축 형상의 구동 연결축(610);을 더 포함하는 탑 로더 세탁기.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 구동측 이너샤프트(510)는 상기 구동 연결축(610)의 중공부에 내장되고, 상기 구동 연결축(610)에 대해 상대적인 회전이 가능하도록 설치되는 탑 로더 세탁기.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 구동 연결축(610)의 외주면 하부에는 상기 클러치(440)와 연결되는 맞물림부(611)가 구비되는 탑 로더 세탁기.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 감속부는, 하부에 상기 폴피스를 고정하는 폴피스 홀더(532)가 고정되고, 중앙부에 상기 종동측 이너샤프트(520)의 하단부가 고정되는 캐리어(530);를 더 포함하는 탑 로더 세탁기.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 베어링 하우징(41)은 수조 하부에 고정되고,
   상기 베어링 하우징(41)에는 상기 아우터샤프트(600)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(421, 422)이 설치되고,
   상기 베어링 하우징(41)의 하부에 고정되는 구동부는 상기 구동측 이너샤프트(510)를 구동하는 탑 로더 세탁기.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 베어링 하우징(41)은, 상기 아우터 샤프트(600)의 상부를 회전 가능하게 지지하는 제1 베어링(421)이 설치되는 제1 베어링 하우징(411)과, 상기 아우터 샤프트(600)의 하부를 회전 가능하게 지지하는 제2 베어링(422)이 설치되는 제2 베어링 하우징(412)을 포함하고,
   상기 감속기 케이스(630)는 상기 제1 베어링 하우징(411)과 제2 베어링 하우징(412) 사이에 마련된 공간에 배치되는 탑 로더 세탁기.
   
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 구동부는, 상기 베어링 하우징(41)의 하부에 고정되는 환 형의 스테이터(81)와, 상기 환 형의 스테이터(81)와 인접하는 환 형의 로터(82)와, 상기 로터(82)와 상기 구동측 이너샤프트(510)를 연결하는 연결부재(822)를 포함하는 탑 로더 세탁기.
   
9. 청구항 6에 있어서,
   상기 클러치(440)는, 상기 베어링 하우징(41) 하부에 고정되는 고정부(441)와, 상기 아우터샤프트(600)에 대해 원주 방향으로는 구속되고 축 방향으로는 이동 가능하게 설치되는 가동부(442)를 포함하고,
   상기 가동부(442)는, 상기 고정부(441)와 맞물리는 위치와 상기 구동측에 맞물리는 위치 사이에서 이동하며,
   상기 가동부(442)는 상기 고정부(441)와 맞물린 상태에서 상기 고정부(441)에 의해 회전 구속되고, 상기 구동측에 맞물린 상태에서 상기 구동측과 함께 회전하는 탑 로더 세탁기.
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