KR20020076584A - 세탁기의 회전자구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기의 회전자구조에 관한 것이다. 본 발명에서는 세탁기의 회전자(50)의 높이를 낮추면서도 절연을 확실히 수행할 수 있도록 하고 있다. 이를 위해 본 발명에서는 자성체인 회전자요크(52)와 세탁축(60)으로 동력전달하기 위한 구동구(58)의 연결을 절연물질로 된 회전자부싱(56)으로 달성한다. 상기 회전자부싱(56)은 상기 구동구(58)에 인서트몰딩에 의해 일체로 된다. 그리고 상기 구동구(58)는 금속분말을 소결하여 형성된 것으로 세탁축(60)과 직접 접촉하여 회전자(50)의 동력을 세탁축(60)으로 전달하게 된다. 이와 같은 본 발명에 의하면 회전자(50)의 전체 높이를 낮출 수 있어 세탁기를 경박단소화할 수 있으며 회전자의 절연문제를 확실히 해소할 수 있게 된다.

Description

세탁기의 회전자구조{Rotor structure for washing machine}

본 발명은 세탁기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세탁기의 동작을 위한 구동력을 만들어 내는 회전자의 구조에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 세탁기의 내부 구성이 단면도로 도시되어 있다. 도시된 바에 따르면, 외부케이싱(1)의 내부에는 고정된 상태로 외조(3)가 지지되어 있다. 상기 외조(3)의 내측에는 회전 가능하게 세탁조(5)가 지지되고, 상기 세탁조(5)는 아래에서 설명될 모터부(20)에 의해 회전되는 구동축(7)에 의해 직접 구동된다. 즉 상기 구동축(7)의 회전이 직접 상기 세탁조(5)를 회전시킴으로써, 세탁조(5)가 정,역방향으로 회전하면서 세탁조(5) 내부의 세탁포의 세탁을 진행하게된다.

그리고 상기 구동축(7)을 회전시키기 위한 구동원은, 상기 구동축(7)의 하단부에 장착되는 모터부(20)이다. 상기 모터부(20)는, 외조(3)의 하부에 설치된 베어링하우징(9)에 고정되는 고정자(24)와, 구동축(7)의 하단부와 연결되는 회전자(22)로 구성된다. 따라서 전류의 인가에 의하여, 상기 회전자(22)가 회전하게 되면, 구동축(7)도 같이 회전하면서, 그 상부에 연결된 세탁조(5)를 직접 회전시키게 된다. 그리고 상기 구동축(7)과 회전자(22)의 결합관계를 살펴보면, 상기 회전자(22)의 회전자프레임(22f)의 중심부분이, 상기 구동축(7)의 하단부에 체결볼트(B)에 의하여 고정됨으로써, 상기 회전자(22)와 구동축(7)이 같이 회전할 수 있도록 구성된다.

상기 회전자(22)는 구동축(7)의 하단부에 중심부분이 고정되는 회전자프레임(22f)과, 상기 회전자프레임(22f)의 외주면 내측면에 부착되는 영구자석(22m)과, 상기 영구자석(22m)과 회전자프레임(22f) 사이에 삽입되는 회전자요크(22y)로 구성된다.

이와 같은 구성을 가지는 종래 기술에 의한 세탁기에서는 다음과 같은 문제점이 지적된다.

상기 회전자프레임(22f)은 일반적으로 합성수지로 형성되는데, 상기 구동축(7)과 연결되어 동력을 전달하기 위해서는 그 직경(다시 말해 구동축(7)의 직경)과 높이(상기 구동축(7)과 접촉되는 구간의 높이)가 상대적으로 커야 한다. 이는 상기 구동축(7)에 의해 회전되는 세탁조(5)에는 세탁포와 세탁수가 채워져 중량물이 되기 때문으로, 상대적으로 중량물인 세탁조(5)를 지지하면서 회전시키기 위해서는 상기 회전자프레임(22f)과의 연결에 상대적으로 많은 접촉면적이 필요하게 된다.

따라서 종래 기술에서는 상기 구동축(7)의 직경이 커지고 상기 구동축(7)과 접촉하는 회전자프레임(22f)부분의 높이가 높아져야 하므로 세탁기의 크기가 전체적으로 커지게 되는 문제점이 발생한다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 상기 회전자프레임(22f)을 금속재질로 형성하는 경우도 있는데, 이와 같은 경우에 상기 고정자(24)를 통해 누전이 발생하면 상기 회전자(22)와 구동축(7)을 통해 세탁조(5) 등으로 전달되어 안전사고가 발생하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 세탁기를 경박단소화할 수 있는 회전자구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 세탁기의 회전자에 있어서 절연이 보다 확실하게 되도록 하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 세탁기의 구성을 보인 개략단면도.

도 2는 본 발명에 의한 회전자구조의 바람직한 실시예가 구비된 세탁기의 구성을 보인 단면도.

도 3은 본 발명 실시예를 구성하는 회전자부싱이 일체로 인서트몰딩된 구동구의 구성을 보인 사시도.

도 4는 본 발명 실시예의 구동구의 형상을 보인 사시도.

도 5는 본 발명 실시예에서 탈수축으로 동력을 선택적으로 전달하는 가동연결자의 구성을 보인 단면도.

도 6은 본 발명 실시예의 동작상태를 보인 동작상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30: 베어링하우징32: 베어링

40: 고정자42: 고정자코일

50: 회전자52: 회전자요크

53: 마그네트54: 장착공

56: 회전자부싱57: 체결볼트

58: 구동구58',59: 세레이션

58g: 고정돌기60: 세탁축

62: 세레이션70: 탈수축

72: 세레이션80: 가동연결자

81: 가동요크82: 체결플랜지

83: 요철부85: 연결체

86: 세레이션87: 고정돌기

88: 인서트몰드부89: 지지홈

90: 솔레노이드92: 요크플레이트1

94: 요크플레이트295: 요철부

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 고정자와의 전자기적 상호작용을 위한 마그네트와, 상기 마그네트가 설치되고 고정자에서 발생된 자속의 경로를 형성하도록 자성체로 형성되는 회전자요크와, 상기 회전자요크와 체결되는 회전자부싱이 일체로 인서트몰딩되고 발생된 회전력을세탁축과 탈수축으로 전달하며 소결에 의해 형성되는 구동구를 포함하여 구성된다.

상기 구동구는 금속분말을 소결하여 원통형상으로 형성하는 것으로, 그 내경면에는 세탁축으로의 동력전달을 위한 치가 형성되고, 외경면 일측에는 탈수축으로의 동력전달을 위한 치가 형성되며, 상기 회전자부싱과의 체결을 위해 고정돌기가 외경면에 돌출되게 형성된다.

상기 회전자부싱에는 다수개의 장착돌기가 형성되어 상기 회전자요크에 형성된 장착공에 각각 삽입됨과 동시에 체결구에 의해 상기 회전자요크와 체결된다.

상기 구동구는 상기 세탁축의 하단에 체결되는 지지구에 의해 지지된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면 세탁기 회전자의 높이를 상대적으로 낮출 수 있어 세탁기의 전체 구성이 경박단소화되고 그 동작신뢰성이 커지는 이점이 있다.

이하 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3에 도시된 바에 따르면, 세탁기 본체의 내부에 설치되는 저수조(도시되지 않음)의 하면에는 베어링하우징(30)이 고정된다. 상기 베어링하우징(30)에는 아래에서 설명될 탈수축(70)을 지지하는 베어링(32)이 설치된다. 이와 같은 베어링하우징(30)을 관통하여서는 아래에서 설명될 세탁축(60)과 탈수축(70)이 동심으로 설치된다.

상기 베어링하우징(30)의 하단에는 세탁기를 구동하는 구동원을 구성하는 고정자(40)가 설치된다. 상기 고정자(40)에는 그 외주를 둘러서 고정자코일(42)이 권선되어 있다. 상기 고정자(40)와 대응되게 회전자(50)가 설치된다. 상기 회전자(50)는 상기 세탁축(60)과 연결되어 있고, 상기 고정자(40)와의 전자기적 상호작용에 의해 회전하게 된다.

이와 같은 회전자(50)에는 상기 고정자코일(42)과 소정의 간격을 두고 위치되는 마그네트(53)가 회전자요크(52)에 설치된다. 상기 회전자요크(52)는 자속의 경로를 형성하기 위해 자성체로 형성되어야 한다.

상기 회전자요크(52)의 중앙에는 구동구(58)가 구비되어 회전자(50)의 동력을 상기 세탁축(60)과 탈수축(70)으로 전달하게 되고, 상기 구동구(58)는 인서트몰딩에 의해 일체로 구성되는 회전자부싱(56)에 의해 상기 회전자요크(52)와 절연되게 연결된다. 이와 같은 회전자부싱(56)이 형성되는 재료는 절연성을 가지는 것으로 바람직하기로는 수지재질이 있다.

상기 회전자부싱(56)이 구동구(58)에 일체로 형성된 것이 도 3에 잘 도시되어 있다. 참고로 도 3은 회전자부싱(56)을 뒤집어서 하면이 상부로 위치하도록 한 상태로 도시한 것이다.

상기 회전자부싱(56)은 상기 회전자요크(52)와 세탁축(60) 사이의 절연 역할을 하게 된다. 이와 같은 회전자부싱(56)을 상기 회전자요크(52)와 연결하기 위해 다수개의 장착돌기(56')가 형성되어 있다. 상기 장착돌기(56')는 상기 회전자부싱(56)이 회전자요크(52)에 설치되는 위치를 가이드함과 동시에 이들 사이의 동력전달이 보다 확실하게 되도록 한다.

그리고 상기 장착돌기(56')는 상기 회전자요크(52)에 형성된 장착공(54)을관통하여 삽입되고, 이와 같은 상태에서 체결볼트(57)가 상기 회전자요크(52)와 회전자부싱(56)을 체결한다. 상기 체결볼트(57)의 체결을 위해 상기 회전부싱(56)에는 체결공(56b)이 다수개 천공되어 있다. 상기 체결공(56b)은 상기 장착돌기(56')와 교대로 상기 회전자부싱(56)의 가장자리를 둘러 형성된다.

상기 회전자부싱(56)과 인서트몰딩에 의해 일체로 형성된 상기 구동구(58)의 외주면에는, 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 아래에서 설명될 가동연결자(80)와 치합되어 회전자(50)의 동력을 전달하기 위한 세레이션(58')이 형성되어 있다. 이때 상기 세레이션(58')은 상기 구동구(58)의 상단 끝까지 형성되지 않고, 상기 구동구(58)의 상단 끝부분에는 세레이션(58')이 형성되지 않은 부분이 존재한다. 이와 같이 상기 구동구(58)의 상단 끝부분에 세레이션(58')이 형성되지 않은 부분을 편의상 무치(無齒)구간이라 칭한다. 상기 무치구간의 폭은 아래에서 아래에서 설명될 가동연결자(80)의 요철부(83)의 깊이보다는 커야 한다.

그리고 상기 구동구(58)의 내주면에는 상기 세탁축(60)의 외주면에 형성된 세레이션(62)과의 치합을 통해 회전자(50)의 동력을 세탁축(60)으로 전달하기 위한 세레이션(59)이 형성되어 있다. 이와 같은 구동구(58)의 중앙을 관통하여서는 세탁축(60)의 하단이 삽입되어 지지되어 상기 세레이션(62,59) 사이의 치합을 통해 동력이 전달된다.

상기와 같은 구동구(58)는 금속분말을 소결하여 형성하는 것으로, 이와 같이 함에 의해 세탁축(60)과의 사이에서 동력전달이 보다 확실하게 되도록 한다. 그리고 상기 구동구(58)의 외주면 하단에는 고정돌기(58g)가 돌출되게 형성된다. 이와같은 고정돌기(58g)는 인서트몰딩된 회전자부싱(56)과의 체결이 보다 확실하게 되도록 한다.

그리고 상기 구동구(58)는 세탁축(60)의 하단면에 고정되는 지지구(59b)에 의해 지지되어 그 위치가 설치된다. 따라서 상기 지지구(59b)는 상기 회전자(50)의 설치위치를 설정하는 역할을 한다.

세탁축(60)은 탈수축(70)의 중심을 관통하여 상기 세탁조(도시되지 않음)의 내부로 돌출되고, 그 선단에 세탁날개가 구비된다. 그리고 상기 탈수축(70)은 그 내부에 상기 세탁축(60)이 관통하여 동심으로 설치된다. 이와 같은 탈수축(70)은 세탁조와 연결되어 세탁조를 회전시키게 된다. 상기 탈수축(70)의 하단은 상기 구동구(58)의 상단과 인접하도록 위치되는데, 상기 탈수축(70)의 하단에는 세레이션(72)이 형성되어 있다. 이때 상기 구동구(58)의 세레이션(58')이 형성되 외주면의 직경과 상기 탈수축(70)의 세레이션(72)이 형성된 외주면의 직경은 도시된 실시예에서는 동일하게 형성되어 있다. 물론 반드시 이들의 직경이 동일할 필요는 없다.

다음으로 상기 탈수축(70)의 세레이션(72)과 상기 구동구(58)의 세레이션(58')을 따라 이동되면서 상기 회전자(50)의 구동력을 상기 탈수축(70)으로 선택적으로 전달하도록 가동연결자(80)가 설치된다. 상기 가동연결자(80)는 상기 베어링(32)에 대해 스프링(80')으로 탄지되어 상기 구동구(58)의 세레이션(58')과 탈수축(70)의 세레이션(72)과 동시에 맞물리는 방향으로 지지된다.

상기 가동연결자(80)의 구성은 도 5에 잘 도시되어 있다. 이들 도면에 도시된 바에 따르면, 상기 가동연결자(80)는 전체적으로 원통형상으로 구성되어, 그 내부에 상기 탈수축(70)이 관통된다.

이와 같은 가동연결자(80)의 외관은 가동요크(81)가 구성한다. 상기 가동요크(81)는 원통형이고, 그 하단부 주위를 둘러 체결플랜지(82)가 형성되어 있고, 상기 체결플랜지(82)에는 다수개의 요철부(83)가 형성되어 있다. 상기 요철부(83)는 아래에서 설명될 솔레노이드(90)의 요크플레이트2(94)에 형성되어 있는 요철부(95)에 체결된다.

상기 가동연결자(80)의 내부에는 연결체(85)가 구비된다. 상기 연결체(85)는 오일이 함침되어 있는 것으로 금속재질의 분말을 소결하여 형성한 것이다. 이와 같이 상기 연결체(85)를 금속재질을 소결하여 형성한 이유는 상기 세탁축(60)과 탈수축(70)의 반대방향 회전에 의해 상기 가동연결자(80)에 가해지는 비틀림력을 견딜 수 있도록 하기 위함이다. 그리고 상기 연결체(85)에 오일을 함침시킨 이유는 상기 연결체(85)가 상기 탈수축(70)과 구동구(58)를 따른 승강이 원활하게 이루어지도록 하기 위함이다.

이와 같은 연결체(85)의 내주면에는 상기 구동구(58)의 세레이션(58') 및 탈수축(70)의 세레이션(72)과 치합되는 세레이션(86)이 형성되어 있다. 그리고 상기 연결체(85)의 외주면에는 도 6에 잘 도시된 바와 같이 다수개의 고정돌기(87)가 형성되어 있다. 상기 고정돌기(87)는 아래에서 설명될 인서트몰드부(88)와 연결체(85) 사이의 접촉면적을 극대화해서 이들 사이의 체결이 보다 견고하게 되도록 하기 위함이다.

상기와 같은 구성의 연결체(85)와 가동요크(81)는 인서트몰드부(88)에 의해 서로 연결된다. 즉 상기 가동요크(81)의 내부에 연결체(85)를 위치시킨 상태에서 인서트몰딩작업을 하여 상기 인서트몰드부(88)를 형성한다. 이와 같이 함에 의해 상기 가동연결자(80)가 완성된다.

한편, 상기 가동연결자(80)의 상단에는 상기 스프링(80')의 하단이 지지되는 지지홈(89)이 형성되어 있는데, 상기 지지홈(89)은 상기 인서트몰드부(88)에 형성된다.

다음으로 상기 베어링하우징(30)의 하면에는 상기 가동연결자(80)를 구동하는 구동수단인 솔레노이드(90)가 설치된다. 상기 솔레노이드(90)에 전원이 인가되면 상기 가동연결자(80)가 상기 스프링(80')의 탄성력을 극복하면서 상부로 이동되어 상기 연결체(85)의 세레이션(86)이 상기 구동구(58)의 세레이션(58')과 분리되도록 한다.

이와 같은 솔레노이드(90)의 상단과 하단에는 각각 요크플레이트1(92)과 요크플레이트2(94)가 구비된다. 한편, 상기 요크플레이트2(94)의 하면에는 상기 가동연결자(80)의 체결플랜지(82)에 형성된 요철부(83)과 체결되는 요철부(95)가 형성되어 있다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 세탁기의 동력전달장치의 작용을 설명하기로 한다.

먼저 상기와 같은 구성의 동력전달장치에 의해 동력이 전달되어 동작이 이루어지는 것을 설명한다. 세탁기의 구동을 위한 회전력은 상기 고정자(40)와회전자(50)의 전자기적 상호작용에 의해 발생된다.

상기 회전자(50)가 회전하면 상기 구동구(58)가 회전하면서 상기 구동구(58)의 세레이션(59)과 세탁축(60)의 세레이션(62)의 치합에 의해 회전력이 상기 세탁축(60)의 전달된다. 상기 세탁축(60)이 회전하며 상기 세탁축(60)의 상단에 구비되어 세탁조의 내부에 있는 세탁날개가 회전되어 세탁포와 세탁수를 휘저어 준다.

이때 상기 세탁축(60)만이 회전되도록 하기 위해서는 상기 솔레노이드(90)에 전원을 인가하여 상기 가동연결자(80)가 상대적으로 상부로 이동되어 있도록 한다. 이와 같이 가동연결자(80)가 상기 스프링(80')의 탄성력을 극복하면서 상부로 이동하면 상기 요크플레이트2(94)의 요철부(95)에 상기 요철부(83)가 형합된다.

그리고 상기 가동연결자(80)가 상부로 이동하게 되면, 상기 구동구(58)의 세레이션(58')과 치합되어 있던 세레이션(86)이 더 이상 상기 세레이션(58')과 치합되지 않게 된다. 따라서 상기 회전자(50)의 회전력이 상기 가동연결자(80)로는 전달되지 않아 상기 가동연결자(80)와 맞물려 있는 탈수축(70)은 회전하지 않게 된다. 이와 같은 상태가 도 2에 도시되어 있다.

한편, 예를 들어 상기 세탁조를 회전시켜 세탁포의 탈수를 수행하기 위해서는 상기 세탁축(60)과 탈수축(70)을 동시에 고속으로 회전시키게 된다. 이를 위해서는 상기 솔레노이드(90)를 오프시킨다. 이와 같이 되면 상기 가동연결자(80)가 상기 스프링(80')의 힘으로 밀려져 상대적으로 하방으로 이동하게 된다.

따라서, 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 상기 가동연결자(80)의 연결체(85)의 세레이션(86)의 상단은 상기 탈수축(70)의 세레이션(72)과 치합되고, 하단은 상기구동구(58)의 세레이션(58')과 서로 맞물리게 된다.

이와 같이 되면 상기 회전자(50)의 동력이 상기 구동구(58)에 의해 상기 세탁축(60)과 가동연결자(80)로 전달되고, 상기 가동연결자(80)에서는 상기 탈수축(70)으로 전달된다. 상기와 같이 되면 상기 세탁축(60)과 탈수축(70)이 동시에 회전하게 된다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에서 상기 회전자(50)를 세탁축(60)과 연결하기 위한 구성에서 세탁축(60)과의 직접 연결은 소결 형성된 구동구(58)가 수행하고 자성체로 형성되는 회전자요크(52)와 구동구(58) 사이의 연결은 상기 구동구(58)에 인서트몰딩으로 일체로 된 회전자부싱(56)이 수행한다.

따라서 금속재질의 세탁축(60)과는 소결에 의해 형성된 구동구(58)가 직접 접촉되어 상대적으로 상기 구동구(58)의 높이를 낮춤과 동시에 상기 세탁축(60)의 직경을 작게 만들 수 있다.

그리고 상기 회전자부싱(56)과 구동구(58) 사이의 체결강도는 상기 구동구(58)에 고정돌기(58g)를 형성하고 회전자부싱(56)을 인서트몰딩함에 의해 유지될 수 있게 된다. 또한 상기 회전자요크(52)와 상기 회전자부싱(56) 사이의 체결은 상기 장착돌기(56')와 체결볼트(57)에 의해 수행한다.

이때 상기 장착돌기(56')는 회전자요크(52)와 회전자부싱(56) 사이의 체결을 더욱 견고하게 함과 동시에 장착 위치를 설정하는 역할을 동시에 하여 조립작업의 작업성을 높일 뿐만 아니라 동력전달에 필요한 강도를 확보하게 된다.

그리고 상기 연결체(85)와 가동요크(81)사이를 인서트몰드부(88)로 서로 연결함에 의해 이들 사이의 절연이 이루어지게 된다. 따라서 상기 솔레노이드(90)에 전원이 인가되더라도 상기 가동요크(81)와 연결체(85)가 상기 인서트몰드부(88)에 의해 절연되어 있어 상기 탈수축(70)이 자화되는 것을 방지할 수 있다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 세탁기의 회전자구조에 의하면 회전자의 구조를 상대적으로 낮출 수 있어 세탁기를 경박단소화할 수 있게 되면서도 회전자에서의 절연을 정확하게 수행할 수 있게 되는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 고정자와의 전자기적 상호작용을 위한 마그네트와,

   상기 마그네트가 설치되고 고정자에서 발생된 자속의 경로를 형성하도록 자성체로 형성되는 회전자요크와,

   상기 회전자요크와 체결되는 회전자부싱이 일체로 인서트몰딩되고 발생된 회전력을 세탁축과 탈수축으로 전달하며 소결에 의해 형성되는 구동구를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 세탁기의 회전자구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동구는 금속분말을 소결하여 원통형상으로 형성하는 것으로,

   그 내경면에는 세탁축으로의 동력전달을 위한 치가 형성되고, 외경면 일측에는 탈수축으로의 동력전달을 위한 치가 형성되며, 상기 회전자부싱과의 체결을 위해 고정돌기가 외경면에 돌출되게 형성됨을 특징으로 하는 세탁기의 회전자구조.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 회전자부싱에는 다수개의 장착돌기가 형성되어 상기 회전자요크에 형성된 장착공에 각각 삽입됨과 동시에 체결구에 의해 상기 회전자요크와 체결됨을 특징으로 하는 세탁기의 회전자구조.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동구는 상기 세탁축의하단에 체결되는 지지구에 의해 지지됨을 특징으로 하는 세탁기의 회전자구조.