KR20040071403A - 전자동 세탁기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아우터로터형 BLDC모터를 사용하여 교반세탁모드 및 세탁조 회전세탁모드를 수행하는 전자동 세탁기에 관한 것이다.

본 발명에 의한 전자동세탁기는 외형을 이루는 아웃케이스내에 설치된 외조; 상기 외조의 내부에 회전 가능하게 설치된 세탁조; 세탁조의 내측 하면에 회전가능하게 설치된 세탁날개; 상기 세탁조를 회전시키기 위한 탈수축(100); 상기 세탁날개와 결합하는 세탁축(200); 상기 탈수축(100)을 감싸는 클러치하우징(300); 회전자기장을 발생시키기 위한 스테이터어셈블리(400); 전류를 유도시키고 회전력을 발생시키기 위한 로터어셈블리(500); 상기 탈수축(100)과 세탁축(200)을 제어하기 위한 제어장치를 포함한 클러치어셈블리(600); 상기 탈수축(100)의 회전을 제동하기 위한 브레이크어셈블리(700)를 포함하여 구성하고; 세탁 또는 헹굼에 있어서, 상기 스테이터어셈블리(400)를 둘러싸고 있는 로터어셈블리(500)를 회전시켜 상기 세탁날개만을 회전시키고, 이 때 탈수축(100)이 유성기어(220)의 동력전달로 인하여 세탁날개와 역방향으로 회전하는 것을 제어하기 위하여 상기 브레이크어셈블리(700)로 탈수축(100)을 고정시킨 후 교반세탁모드를 실행하고, 상기 세탁날개 교반모드에서 브레이크어셈블리(700)를 탈수축(100)으로 부터 해제하여 로터어셈블리(500)의 회전력이 유성기어(220)를 거쳐 탈수축(100)에 전달되어 탈수축(100)이 회전하도록 하는 세탁조회전모드를 조합하여 세탁행정을 실행하는 것을 기술적 요지로 한다.

Description

전자동 세탁기{Washing machine}

본 발명은 전자동세탁기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아우터로터형모터를 형성하여 출력을 증가시킴은 물론, 교반모드 및 상호역회전모드에 의한 세탁과 헹굼을 행하기 위한 세탁기의 세탁방식 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자동 세탁기는 세제의 유화작용 및 세탁날개(30)의 회전에 따른 수류의 마찰 및 충격을 이용하여 의복, 침구 등의 오염물질을 제거하는 제품이다. 센서에 의해 세탁물의 양과 종류를 감지하여 세탁방법을 자동 설정하고, 세탁물의 양과 종류에 따라 적절한 수위까지 급수 후 마이크로프로세서 제어로 세탁을 수행한다.

이와 같은, 종래의 전자동 세탁기는 도 1에 나타난 바와 같이, 아웃케이스(1)내에 설치된 외조(10) 내부에, 다수의 탈수공을 갖는 탈수조 겸용 세탁조(20)가 회전 가능하게 설치된다. 상기 세탁조(20)의 하부 중앙에는 세탁날개(30)가 회전 가능하게 설치된다. 그리고 상기 외조(10)의 하부에는 상기세탁조(20) 및 세탁날개(30)를 회전시키기 위한 클러치(40)와 모터(3)를 포함하여 구성된 구동장치가 설치된다.

즉, 상기 외조(10)의 하부 일측에는 모터(3)가 설치되며, 상기 모터(3)의 측면에는 모터(3)의 회전동력을 단속하기 위한 클러치(40)가 설치된다. 상기 모터(3)와 클러치(40)의 축 하단에는 풀리(3a,40a)가 결합되고 그 사이에는 벨트(5)가 연결된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 클러치(40)의 하부에는 클러치 풀리(40a)가 설치되고, 상기 클러치풀리(40a)의 상측으로는 하부세탁축(51)과 상부세탁축(35)이 순차적으로 연결된다. 그리고 세탁조(20)의 하부에 결합되는 탈수축(25)의 하단부에는 드럼(56)이 고정된다. 상기 드럼(56) 하부에는 하부탈수축(57)이 결합되며, 드럼(56)의 내부에는 동력감속수단인 유성기어(52)가 설치된다.

그리고 하부세탁축(51)의 하단부에는 하부세탁축(51)과, 후술하는 스프링블록(45)를 감싸는 클러치스프링(44)과 스프링블록(45) 및 클러치스프링(44)의 끝단부와 맞닿여져 스프링의 직경을 조절하기 위한 스프링보스(43)가 설치된다. 그리고 상기 스프링보스(43) 외주에는, 작동레버(46) 및 작동캠(42)이 구비된 브레이크레버(41)가 설치된다.

이와 같이 구성된 상기 구동장치는 세탁 및 탈수시 다음과 같이 작동된다. 먼저, 세탁시에는 브레이크레버(41)를 작동시켜 이에 연동하는 작동캠(42)에 스프링보스(43)가 맞물려 클러치스프링(44)의 단부를 직경이 증가하는 방향으로 비틀게 된다.

이에 따라, 직경이 증가한 클러치스프링(44)은 스프링블록(45)의 외주면으로 이격된 상태를 유지하게 된다. 상기 상태에서 모터(3)의 회전력은 벨트(5)에 의해 클러치풀리(40a)와 하부세탁축(51)에 전달된다. 상기의 전달력은 상부세탁축(35)에서 세탁날개(30)로 전달되어, 세탁날개(30)의 회전과 동시에 케리어(59)에 의해 감속되면서 세탁날개(30)의 회전과 반대 방향으로 세탁조(20)를 회전시킨다.

또한, 탈수시에는 브레이크레버(41)를 당기면, 작동캠(42)이 스프링보스(43)의 치차에서 이탈됨에 따라 클러치스프링(44)의 직경이 줄어든다. 상기와 같이 줄어든 직경의 복원력에 의해 클러치스프링(44)은 하부탈수축(57)과 스프링블록(45)을 동시에 맞 물리게할 수 있다.

한편, 모터(3)의 동력을 전달받은 하부세탁축(51)이 회전하면 하부세탁축(51)과 고정된 스프링블록(45)은 하부세탁축(51)과 같이 회전을 한다. 이 때 스프링블록(45)과 하부탈수축(57)을 맞 물고있는 클러치스프링(44)은 감기는 방향으로 회전력을 받게된다. 상기 회전력에 의하여 스프링블록(45)과 하부탈수축(57)을 더욱 강력한 힘으로 연결시켜준다. 그리고 상기의 강력한 연결력에 의해 드럼(56) 및 유성기어(52)를 일체로 회전시킬 수 있다.

그리하여, 탈수시에는 세탁날개(30) 뿐만 아니라 세탁조(20)를 동일한 방향으로 고속 회전시켜 탈수를 진행시키게 된다.

그러나 상기와 같은 구동장치는, 모터의 회전력을 벨트에 의해 동력전달축으로 전달하므로 동력이 감소되었다. 그리고 클러치와 감속수단의 구조가 매우 복잡하였으므로 제작이 어려워 생산성이 저하되고, 불량의 요인이 되었다. 또한 클러치의 측면에 모터를 부착하는 것에 의하여 세탁조의 편심이 발생하는 문제점이 제기되었다.

상기 세탁조의 편심에 대한 문제점을 해결하기 위하여 클러치의 측면에 부착되던 인너로터형인덕션모터를 상기 클러치의 하단에 부착하는 기술이 개발되었다. 상기와 같이 클러치의 하단에 모터를 부착하는 것에 의하여 세탁조가 편심지는 문제점은 해결되었다.

그러나 상기 인너로터형인덕션모터를 클러치의 하단에 설치하면서, 클러치의 길이에 상기 인너로터형인덕션모터의 길이가 더해져 세탁기는 전체적으로 길어지는 문제점이 발생하였다. 즉 기존 세탁기에 비하여 상기 인너로터형인덕션모터의 길이만큼 높은 세탁기가 만들어지며, 이것은 소비자의 신장에 의하여 정해지는 세탁기 높이에 대응하지 못하는 문제점이 발생하였다.

상기와 같이 클러치의 측부에 상기 인너로터형인덕션모터를 부착하면 구조가 복잡하고 구동력이 감소하며 세탁조의 편심이 유발되는 문제점이 지적된다. 그리고 클러치의 하단에 상기 인너로터형인덕션모터를 부착하는 경우 세탁기의 길이가 길어져야하는 단점을 가지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제 1목적은 클러치의 구조를 단순화 하면서도, 세탁에 필요한 강한 회전력과 탈수에 필요한 높은 회전속도를 얻을 수 있는 것이다.

그리고 본 발명의 제 2목적은 아우터로터형인덕션모터를 적용하여 세탁조의편심을 방지하며, 세탁기의 길이를 기존과 유사하게 할 수있는 전자동 세탁기를 제공함에 있다.

그리고 본 발명의 제 3목적은 상기와 같은 시스템을 유지하면서, 세탁날개의 회전시 세탁조를 회전시키지 않고 세탁하는 교반세탁모드과 세탁날개와 세탁조를 상호 역회전시키는 상호역회전모드를 수행하는 세탁기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 전자동 세탁기를 개략적으로 나타낸 종단면도,

도 2는 도 1의 구동장치의 구조를 나타낸 요부 확대 상세도,

도 3은 본 발명에 따른 구동장치의 구성을 나타낸 요부 종단면도,

도 4는 본 발명에 따른 스테이터어셈블리의 구성을 나타낸 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 로터어셈블리의 구성을 나타낸 사시도,

도 6a는 본 발명에 따른 교반모드시 슬라이딩커플러의 위치를 나타낸 사시도 및 단면도,

도 6b는 본 발명에 따른 상호역회전모드시 슬라이딩커플러의 위치를 나타낸 사시도 및 단면도,

도 6c는 본 발명에 따른 탈수모드시 슬라이딩커플러의 위치를 나타낸 사시도 및 단면도,

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 ..... 탈수축 120 ..... 상부탈수축

140 ..... 하부탈수축 160 ..... 드럼

200 ..... 세탁축 210 ..... 상부세탁축

220 ..... 유성기어 300 ..... 클러치하우징

400 ..... 스테이터어셈블리 420 ..... 코어

440 ..... 코일 500 ..... 로터어셈블리

510 ..... 로터프레임 520 ..... 마그네트

550 ..... 세탁축결합부 650 ..... 슬라이딩커플러

700 ..... 브레이크어셈블리 720 ..... 브레이크레버

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전자동세탁기는, 세탁기의 외형을 이루는 아웃케이스내에 설치된 외조; 상기 외조의 내부에 회전 가능하게 설치된 다수의 탈수공을 갖는 탈수조 겸용의 세탁조; 상기 세탁조의 내측 하면에 회전가능하게 설치된 세탁날개; 상기 세탁조를 회전시키기 위한 탈수축; 상기 세탁날개와 결합하는 세탁축; 상기 탈수축을 감싸며 상,하로 분리된 클러치하우징; 폴(pole)이 형성된 도넛 형태의 마그네틱을 다수개 적층한 코어와, 상기 폴(pole)에 감긴 코일을 포함하여, 회전자기장을 발생시키기 위한 스테이터어셈블리; 자로를 형성하며, 상기 스테이터어셈블리와의 전극차이로 인하여 회전되는 금속 재질의 로터프레임과, 상기 로터프레임의 내주연에 상기 스테이터어셈블리의 코일에 대향하면서 소정의 간격으로 다수개 부착되는 마그네트, 상기 로터프레임의 중앙에서 하부세탁축과 축결합된 상태로써 상기 로터프레임의 회전력을 하부세탁축으로 전달하는 세탁축결합부로 구성된 로터어셈블리; 상기 탈수축과 세탁축을 상하로 이동하면서 동력전달을 제어하기 위한 슬라이딩커플러와 상기 슬라이딩커플러의 이동을 제어하기 위한 제어장치를 포함한 클러치어셈블리; 상기 탈수축의 회전을 제동하기위한 브레이크어셈블리를 포함하여 구성하고; 세탁 또는 헹굼에 있어서는, 상기 슬라이딩커플러를 상부로 이동시켜 상기 세탁축으로 부터 상기 슬라이딩커플러가 완전히 이탈되어 탈수축으로 로터의 동력이 전달되는 것을 차단한 후, 상기 스테이터어셈블리에 전원을 인가하여 상기 스테이터어셈블리를 둘러싸고 있는 로터어셈블리를 회전시켜 상기 세탁날개를 회전시키고, 이 때 탈수축이 세탁날개와 역방향으로 회전하는 것을 제어하기 위하여 브레이크어셈블리로 탈수축을 고정시킨 후 세탁을 실행하는 세탁날개 교반모드와; 상기 세탁날개 교반모드에서 브레이크어셈블리를 탈수축으로 부터 해제하여 로터어셈블리의 회전력이 유성기어를 거쳐 탈수축에 전달되어 탈수축이 회전하도록 하는 세탁조 회전모드를 조합하여 세탁행정을 실행하는 조합모드; 상기 슬라이딩커플러를 하부로 이동시켜 탈수축과 세탁축이 일체로 회전될 수 있도록 함과 동시에 상기 브레이크어셈블리를 탈수축으로부터 해제하여 탈수를 실행하는 탈수모드를 수행하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 의한 전자동세탁기는 세탁기의 외형을 이루는 아웃케이스내에 설치된 외조; 상기 외조의 내부에 회전 가능하게 설치된 다수의 탈수공을 갖는 탈수조 겸용의 세탁조; 상기 세탁조의 내측 하면에 회전가능하게 설치된 세탁날개; 상기 세탁조를 회전시키기 위한 탈수축; 상기 세탁날개와 결합하는 세탁축; 상기 탈수축을 감싸며 상,하로 분리된 클러치하우징; 폴(pole)이 형성된 도넛 형태의 마그네틱을 다수개 적층한 코어와, 상기 폴(pole)에 감긴 코일을 포함하여, 회전자기장을 발생시키기 위한 스테이터어셈블리; 자로를 형성하며, 상기 스테이터어셈블리와의 전극차이로 인하여 회전되는 금속 재질의 로터프레임과, 상기 로터프레임의내주연에 상기 스테이터어셈블리의 코일에 대향하면서 소정의 간격으로 다수개 부착되는 마그네트, 상기 로터프레임의 중앙에서 하부세탁축과 축결합된 상태로써 상기 로터프레임의 회전력을 하부세탁축으로 전달하는 세탁축결합부로 구성된 로터어셈블리; 상기 탈수축과 세탁축을 상하로 이동하면서 동력전달을 제어하기 위한 슬라이딩커플러와 상기 슬라이딩커플러의 이동을 제어하기 위한 제어장치를 포함한 클러치어셈블리; 상기 탈수축의 회전을 제동하기 위한 브레이크어셈블리를 포함하여 구성하고; 세탁 또는 헹굼에 있어서는 상기 슬라이딩커플러를 상부로 이동시켜 상기 세탁축으로 부터 상기 슬라이딩커플러가 완전히 이탈되어 탈수축으로로터어셈블리의 동력이 전달되는 것을 차단하고, 브레이크어셈블리로 탈수축을 고정한 상태에서, 상기 스테이터어셈블리에 전원을 인가하여 상기 스테이터어셈블리를 둘러싸고 있는 로터어셈블리를 회전시키고 상기 세탁날개를 회전시켜 세탁을 실행하고; 상기 슬라이딩커플러를 하부로 이동시켜 탈수축과 세탁축이 일체로 회전될 수 있도록 함과 동시에 상기 브레이크어셈블리를 탈수축으로부터 해제하여 탈수를 실행하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 세탁조 회전모드에서는 클러치어셈블리의 스토퍼와 상기 슬라이딩커플러가 일정 간격을 유지하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 클러치어셈블리의 스토퍼와 상기 슬라이딩커플러가 이루는 간격은 1mm 내지 10mm인것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 전자동 세탁기 구동장치의 일 실시예를 도시된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 세탁기 구동장치의 일 실시예의 구성을 개략적으로 나타낸 요부 종단면도 이다. 세탁기의 외형을 이루는 아웃케이스의 내부에는 세탁수를 저장하기 위한 외조가 설치된다. 상기 외조 내부에는 세탁과 탈수 겸용의 세탁조가 설치된다. 상기 세탁조의 내부에는 상부세탁축(210)이 관통된 상태로 설치되며, 상부세탁축(210)의 상단부에는 세탁물을 정,역방향으로 회전시켜주기 위한 세탁날개가 설치된다.

그리고 상기 세탁조를 회전시키기 위한 탈수축(100)은 세탁조와 직결되고, 세탁조를 회전시키는 상부탈수축(120)과, 상기 상부탈수축(120)과 연결되며 하부 내주면에 치차가 형성된 통형상의 드럼(160), 상기 드럼(160)의 하단부와 연결되어 모터의 회전력을 상부탈수축(120)으로 전달하는 하부탈수축(140)을 포함하여 구성된다.

상기 상부탈수축(120)의 상단부는 세탁조의 하측 연결부와 결합하여 모터의 회전력을 세탁조에 전달 시켜준다. 예를 들면, 상기 상부탈수축(120) 상단부는 팔각형으로 형성되어, 회전력을 세탁조에 효율적으로 전달할 수 있다. 상기 상부탈수축(120)과 드럼(160), 하부탈수축(140)은 억지끼움으로 서로 결합된다.

그리고, 상기 상부탈수축(120)의 회전을 지지하기 위하여, 상기 상부탈수축(120)과 상부세탁축(210)의 사이에는 오일리스베어링(180)이 설치되어 있다. 그리고 상기 상부세탁축(210)이 일정한 높이에 고정되기 위하여 상기 상부세탁축(210)에는 외주연돌출부(211)가 형성되며, 상기 외주연돌출부(211)는 오일리스베어링(180)의 상단에 의해 지지된다.

상기 오일리스베어링(180)은, 오일리스베어링(180)과 맞닿는 부분에 열이 발생하면 외부로 오일이 공급되는 구조를 가지고 있다. 즉 상부세탁축(210)이 상부탈수축(120)내부에서 회전시, 마찰에 의해 오일리스베어링(180)에 열이 발생하면 오일리스베어링(180)에서 오일이 상부세탁축(210)과 상부탈수축(120)의 사이로 빠져나와 원할한 회전을 유지시킨다.

그리고 상기 드럼(160)의 내주면에는, 동력을 상기 상부세탁축(210)으로 전달하면서, 모터의 회전수를 감속시키는 다수개의 유성기어(220)가 설치된다. 상기 유성기어(220)는 중심부의 길이 방향으로 구멍이 관통되며, 상기의 구멍에는 캐리어(230)와 축 연결되는 축(222)이 결합되어, 유성기어(220)를 지지함과 동시에 자전이 가능하다.

그리고 상기 유성기어(220)는, 상기 축(222)의 상,하부를 지지해주는 캐리어(230) 사이에서 후술하는 태양기어(242)와 맞물려 자전한다. 그리고, 탈수시에는 유성기어(220)와 드럼(160)이 동시에 회전을 하므로 유성기어(220)는 태양기어(242) 주위로 공전한다.

그리고 상기 캐리어(230)의 상부에는 라운드처리된 팔각형의 홈이 형성되어 상기 상부세탁축(210)의 하단부와 형합된다.

그리고 상기 하부탈수축(140)의 내부에는 모터의 동력을 상기 유성기어(220)로 전달하는 하부세탁축(240)이 결합된다. 상기 하부세탁축(240)과 하부탈수축(140)의 사이에는 베어링이 삽입되어 하부세탁축(240)의 원할한 회전을 하도록 지지한다. 또한 하부세탁축(240)의 상단에는, 상기 유성기어(220)와 맞물려 하부세탁축(240)의 동력을 유성기어(220)로 전달시키기 위한 태양기어(242)가 형성된다.

모터에서 발생한 동력은 하부세탁축(240)을 거쳐, 태양기어(242), 유성기어(220), 캐리어(230), 상부세탁축(210)의 순으로 전달된다.

그리고 상기 상부탈수축(120)의 하부와, 드럼(160), 하부탈수축(140) 상부의 외측에는, 상부클러치하우징(300a)과 하부클러치하우징(300b)으로 구성되는 클러치하우징(300)이 나사결합되어 형성된다. 상기 클러치하우징(300)은 드럼(160)을 보호하는 역할을 하며, 상하부탈수축(120,140)과는 상하부베어링(330,340)을 통해 결합되어 상하부탈수축(120,140)을 지지해주는 역할을 한다.

그리고, 클러치하우징(300)은, 세탁기의 내부에 고정된 브라켓에 결합되어져 클러치하우징(300)내부의 구성품을 고정 시키는 역할을 한다.

한편 상기 탈수축(100)과 세탁축(200)의 회전력을 발생시키기 위한 회전장치는, 상기 하부세탁축(240)과 직결되는 회전자인 로터어셈블리(500)와, 상기 클러치하우징(300)의 하단에 결합되어 회전자기장을 발생시키는 고정자인 스테이터어셈블리(400)를 포함하여 구성된다.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 스테이터어셈블리(400)를 나타낸다.

도시한 바와 같이 상기 스테이터어셈블리(400)는 자성체를 다수개 적층된 마그네틱 코어(420)와, 상기 코어(420) 외주면에 일체로 형성된 폴(426)에 권취되는 코일(440), 상기 코어(420)와 코일(440)의 접촉을 방지하기 위한 상하부인슐레이터(460; 460a,460b)를 포함하여 구성된다.

상기 코어(420)는 도넛 형태의 얇은 철판을 적층하여 구성된다. 그리고 상기 폴(426)은 상기 코어(420)와 일체로 코어(420)의 외주면 둘레에 돌기처럼 형성되며, 자기력을 형성하는 코일(440)이 감길 수 있다.

또한 코어(420)의 중심에서 내주면으로 돌출된 다수개의 체결돌출부(422)에는 체결공(424)이 형성되어, 상기 스테이터어셈블리(400)를 클러치하우징(300)에 나사결합시킬 수 있다. 그리고 상기 코일(440)의 일측에는 인가된 전원을 공급하기 위한 삼상의 단자가 형성된다. 그리고 상기 스테이터어셈블리(400)는 교류전류에 의하여 회전자기장을 발생시키는 기능을 한다.

그리고 도 5는 본 발명에 따른 로터어셈블리(500)의 내부와 측단면을 나타낸다.

상기 로터어셈블리(500)는 상기 스테이터어셈블리(400)를 감싸며 외주연에 설치되어 스테이터어셈블리(400)와의 전극차이로 인하여 회전력이 발생한다. 상기 로터어셈블리(500)는 외관을 형성하는 로터프레임(510)과 로터프레임(510)에 부착되는 마그네트(520)를 포함하여 구성된다.

상기 로터어셈블리(500)의 로터프레임(510)은 철판을 프레스 가공하여 성형된다. 그리고 상기 로터프레임(510) 측벽에는 상기 마그네트(520)가 올려져 마그네트(520)의 하단부를 지지하는 단턱(530)이 형성된다. 그리고 상기 로터프레임(510)의 중앙에는 하부세탁축(240)이 결합되는 세탁축결합부(550)가 형성된다. 상기 세탁축결합부(550)에 상기 하부세탁축(240)이 치합되어 로터어셈블리(500)의 회전력을 세탁조로 전달한다.

상기와 같이 로터어셈블리(500)의 로터프레임(510)을 철판으로 구성함으로써 모터 구동시 발생되는 열을 로터프레임(510)으로 원할히 전도시킬 수 있다. 그리고 로터프레임(510)과 마그네트(520) 사이에 구비되어 자로를 형성하는 백요크의 역할을 상기 로터프레임(510)이 대신하여 제조과정 및 부품의 저감을 이룰 수 있다.

그리고 세탁축결합부(550)의 상단에는 로터프레임(510)과 별도로 형성된 치합부재(550a)가 구비된다. 상기 치합부재(550a)는 사출성형되거나 다이캐스팅되어 형성될 수 있다. 그리고 상기 치합부재(550a)에는 후술하는 슬라이딩커플러(650)가 선택적으로 치합될 수 있다.

한편, 상기 로터어셈블리(500)의 내부에는 클러치어셈블리(600)가 삽입되어 탈수축(100)과 세탁축(200)의 회전을 제어한다.

도 6a 내지 도6c에 도시한 바와 같이, 상기 클러치어셈블리(600)는 클러치 운동의 동력을 제공해주는 클러치동작모터(620)와, 상기 클러치동작모터(620)의 회전 운동을 직선운동으로 전환시켜주는 연결링크(630), 상기 연결링크(630)의 직선운동에 의하여 선택적으로 경사를 이루는 착탈레버(640), 상기 착탈레버(640)의 커플러지지부(640b) 상단에 놓여 상기 치합부재(550a)와 하부세탁축(240)의 외주면을 슬라이딩하는 슬라이딩커플러(650)를 포함하여 구성된다.

상기 클러치어셈블리(600)는 상기 하부클러치하우징(300b)의 하부에 나사결합되어 고정된다.

그리고 도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 연결링크(630)는클러치동작모터(620)의 일측과 연결되는 모터연결부(630a)와, 상기 모터연결부(630a)와 일체로 성형되며 연결링크(630)의 몸체를 이루는 링크몸체부(630b), 상기 링크몸체부(630b)의 일측에 형성된 구멍에 관통되고 단부는 착탈레버(640)와 힌지결합되는 스프링체결부(630c), 상기 스프링체결부(630c)의 외주면에 결합되어 탄력을 발생시키기 위한 스프링(630d)을 포함하여 구성된다. 상기 링크몸체부(630b)의 일측에 형성된 구멍을 관통하는 스프링체결부(630c)의 단부는 단턱이 일체로 성형되어 스프링(630d)이 스프링체결부(630c)에서 빠져나오지 못한다.

그리고 착탈레버(640; 640a, 640b)는 'ㄴ'자 형태로, 연결링크(630)와 연결되는 레버몸체부(640a)와, 슬라이딩커플러(650)가 놓이는 커풀러지지부(640b)를 포함하여 형성된다. 상기 레버몸체부(640a)의 일단은 상기 연결링크(630)의 스프링체결부(630c)와 회동 가능하게 힌지결합된다. 그리고 타단은 돌기(미도시)가 형성되어 상기 스토퍼(660)의 단부에 형성된 후술하는 힌지공(660c)에 결합된다.

그리고 상기 커플러지지부(640b)는 상기 레버몸체부(640a)에서 거의 수직으로 굴곡되어 두 갈래의 가지로 뻗어나온 형태이다. 상기 두 갈래의 가지 상단에 상기 슬라이딩커플러(650)가 안정적으로 놓이게 된다. 그리고 상기 커플러지지부(640b)의 일측에는 스토퍼(660)의 스프링(660e)를 지지하기 위한 돌기(미도시)가 형성된다.

그리고 상기 슬라이딩커플러(650)는 원통형상으로 형성된다. 그리고 상기 원통형상의 상부는 원반 형태로 돌출되는 면을 가지며, 상기 원반형상의 상부는 평면을 형성한다.

그리고 상기 슬라이딩커플러(650)의 내주면은 세레이션이 형성되어 상기 치합부재(550a)의 외주면과 하부탈수축(140)의 하단부 외주면을 따라 상하 이동가능하다. 또한 상기 슬라이딩커플러(650)의 상하 슬라이딩은 치합부재(550a)와 하부탈수축(140)에 동시에 치합되는 제1위치(하부위치)와 하부탈수축(140)에만 치합되는 제2위치(상부위치)의 영역내에서 이루어진다.

그리고 상기 스토퍼(660)는, 클러치어셈블리(600)를 하부클러치하우징(300b)에 나사체결시키기 위한 체결공(660a)과, 상기 레버몸체부(640a) 단부와 회동가능하게 결합되는 힌지공(660c), 상기 레버몸체부(640a)를 지지하는 레버지지부(660d), 상기 커플러지지부(640b)의 경사동작시 탄성을 주기위한 스프링(660e), 상기 스프링(660e)를 지지하기 위한 스프링지지부(660f)를 포함하여 구성된다.

도 6a 및 도 6c를 참조하여 클러치어셈블리(600)의 동작을 살펴본다.

도 6c는 슬라이딩커플러(650)가 하부탈수축(140)과 치합부재(550a)에 동시 치합된 상기 제1위치에서의 연결링크(630), 착탈레버(640), 슬라이딩커플러(650), 스토퍼(660)를 나타낸다. 그리고 도 6a는 슬라이딩커플러(650)가 하부탈수축(140)에만 치합되는 상기 제2위치에서의 연결링크(630), 착탈레버(640), 슬라이딩커플러(650), 스토퍼(660)를 나타낸다.

도 6c에서 도 6a로 변환되는 과정 즉, 슬라이딩커플러(650)를 상부로 슬라이딩 시키는 동작을 살펴본다.

먼저 클러치동작모터(620)를 마이크로프로세서에 의한 제어로 회전시킨다. 상기 클러치동작모터(620)의 회전운동에 의하여 연결링크(630)는 클러치동작모터(620) 쪽으로 당겨진다. 그리고, 상기 연결링크(630)의 운동에 의하여 도 6a 및 도 6c에 도시된 착탈레버(640)는 힌지공(660c)을 축으로 레버몸체부(640a)의 상단이 클러치동작모터(620)쪽으로 기울진다. 그리고 상기 레버몸체부(640a)의 기울임에 의하여 커플러지지부(640b)는 단부가 스토퍼(660)의 하단을 향하도록 기울어진다.

그리고 이 때 커플러지지부(640b)의 상단에 놓여있는 슬라이딩커플러(650)는 하부탈수축의 하단 외주면에 형성된 치차와, 치합부재(550a)의 외주면에 형성시킨 치차를 타고 상부로 슬라이딩(제2위치)된다.

그리고, 상기 드럼(160)의 회전을 구속시키기 위한 브레이크어셈블리(700)가 상기 하부클러치하우징(300b)의 측면을 관통하고, 클러치하우징(300)의 외부로 돌출되어 형성된다. 브레이크어셈블리(700)는 세탁시 세탁축(200)만 회전해야하는 경우와 탈수시 순간적으로 탈수축을 멈추어야 하는 경우에 사용된다.

도 3에 도시한 바와 같이 상기 브레이크어셈블리(700)는, 동작을 위한 브레이크레버(720)와, 상부클러치하우징(300a)과 브레이크레버(720), 하부클러치하우징(300b)을 관통하여 연결시키는 관통축(740), 상기 관통축(740)에 결합되며 브레이크레버(720)의 탄력을 주기 위한 브레이크스프링(760), 브레이크레버(720)와 연결되며 드럼(160)의 제동을 걸어주기 위한 브레이크패드(780), 상기 브레이크레버(720)를 누를때 브레이크패드(780)의 단부와 결합되어 힌지작용을 하는 브레이크힌지축(790)을 포함하여 구성된다.

상기 브레이크어셈블리(700)는 브레이크모터에 의하여 동작한다. 브레이크모터가 동작을 하지 않을때, 즉 오프 상태에서는 브레이크어셈블리(700)의 브레이크패드(780)가 수축되어 드럼(160)을 감싸며 구속한다. 그러나 브레이크모터가 온이되어 브레이크레버(720)를 누르면 브레이크레버(720)와 연결된 브레이크패드(780)가 당겨져, 드럼(160)에서 이완된 상태를 유지한다.

도 6a를 참고로 하여 세탁조는 고정되고 세탁날개만 회전하면서 세탁 및 헹굼이 진행되는 교반 세탁모드를 살펴본다.

먼저, 클러치동작모터(620)가 동작하고, 연결링크(630)는 상기 클러치동작모터(620)쪽으로 직선운동한다. 상기 연결링크(630)의 직선운동에 의하여 착탈레버(640)는 경사를 이루고 상기 경사에 의하여, 커플러지지부(640b)는 슬라이딩커플러(650)를 상부로 슬라이딩시킨다. 이 때, 슬라이딩커플러(650)는 하부탈수축(140)에만 치합될수 있게 이동(제2위치)된다.

그리고 상기의 상태에서 구동장치가 동작되면, 로터어셈블리(500)가 하부세탁축(240)을 중심으로 스테이터어셈블리(400)주위를 회전한다. 그리고 상기 로터어셈블리(500)의 회전에 의하여 세탁축(200)만이 회전하고, 세탁날개는 구동모터의 회전방향으로 회전되면서, 교반 세탁 및 헹굼이 이루어진다. 그리고 이 때 배수모터는 오프되어 닫힌 상태이다.

이 때 회전력 전달과정을 살펴보면, 로터어셈블리(500)의 회전에 의한 회전력은 , 로터프레임(530)의 치합부재(550a)와, 치합부재(550a)와 결합된하부세탁축(240), 유성기어(220), 캐리어(230), 상부세탁축(210)으로 전달된다. 그리고 상기 탈수축(100)은 드럼(160)이 브레이크패드(780)에 의해 구속되므로, 회전을 하지 않는다.

상기와 같이 드럼(160)이 구속된 상태(브레이크패드의 오프 상태)에서 유성기어(220)는 하부세탁축(240)의 태양기어(242)와 반대 방향으로 자전을 한다. 그리고 동시에 태양기어(242)와 동일 방향으로 드럼(160)주위를 공전하게 된다.

상기와 같이 유성기어(220)가 공전함에 따라, 캐리어(230)와 연결된 상부세탁축(210)은 상부탈수축(120)의 내부에서 유성기어(220)의 공전과 동일한 방향으로 회전한다. 상기 상부세탁축(210)과 결합된 세탁날개 또한 유성기어(220)와 동일한 방향으로 회전하여 세탁 및 헹굼을 수행한다.

도 6b를 참고로 하여 세탁조(20)와 세탁날개(30)가 상호 역회전하면서 세탁 및 헹굼이 진행되는 역회전 세탁모드의 경우를 살펴본다.

상기 클러치동작모터(620)는 상기 교반세탁모드에서 상호역회전모드로 동작하며, 연결링크(630)는 클러치하우징(300)쪽으로 미세한 간격의 직선운동을 한다. 상기 연결링크(630)의 직선운동에 의하여, 착탈레버(640)는 교반모드시 보다 미세하게 줄어든 상태의 경사를 유지한다.

상기 경사에 의하여, 커플러지지부(640b)에 올려져 있던 슬라이딩커플러(650)는 하부로 미세하게 이동(제3위치)한다. 이 때 슬라이딩커플러(650)의 상단면과 스토퍼(660)의 하단면은 약간의 공간(약 3mm정도)을 형성한다. 상기의 공간은 세탁조와 세탁날개의 상호 역회전시 슬라이딩커플러(650)와스토퍼(660)의 마찰로 인해 발생될 수 있는 소음 및 긁힘 현상을 방지한다.

상기의 상태에서 구동장치가 동작되면, 로터어셈블리(500)가 하부세탁축(240)을 중심으로 스테이터어셈블리(400)주위를 회전한다. 그리고 상기 로터어셈블리(500)의 회전에 의하여 세탁축(200)이 회전하고, 상기 세탁축(200)과 결합된 세탁날개는 구동모터의 회전방향으로 회전한다.

그리고 교반세탁모드시 브레이크패드(780)에 의하여 구속되어 있던 드럼(160)은 브레이크어셈블리(700)가 온 상태로 변환되면서, 자유롭게 회전할 수 있다. 그리고 상기 드럼(160)과 결합된 탈수축(100) 및 상기 탈수축(100)과 연결되는 세탁조 또한 자유롭게 회전가능하다.

상기와 같이 세탁날개와 세탁조가 동시에 회전하여 역회전세탁 및 헹굼이 이루어진다. 그리고 배수모터는 오프되어 닫힌 상태이다.

이 때 회전력 전달과정을 살펴보면, 로터어셈블리(500)의 회전에 의한 회전력은 , 로터프레임(530)의 치합부재(550a)와, 치합부재(550a)와 결합된 하부세탁축(240), 유성기어(220), 캐리어(230), 상부세탁축(210)으로 전달된다. 그리고 상기 유성기어(220)는 하부세탁축(240)의 태양기어(242)와 반대 방향으로 자전을 하고 동시에 태양기어(242)와 동일 방향으로 드럼(160)주위를 공전하게 된다.

상기와 같이 유성기어(220)가 공전함에 따라, 캐리어(230)와 연결된 상부세탁축(210)은 상부탈수축(120)의 내부에서 유성기어(220)의 공전과 동일한 방향으로 회전한다. 상기 상부세탁축(210)과 결합된 세탁날개 또한 유성기어(220)와 동일한방향으로 회전하여 세탁 및 헹굼을 수행한다.

그리고, 상기 브레이크어셈블리(700)는 온 상태가 되어 드럼(160)은 구속에서 해제된 상태이다. 즉 상기 드럼(160)과 상기 드럼(160)의 상하부에 결합된 탈수축(100)은 회전이 가능한 상태를 이룬다.

상기 드럼(160) 및 탈수축(100)은, 유성기어(220)의 자전에 수반된 공전으로인하여, 로터어셈블리(500)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전을 한다. 그리고 상기 탈수축(100)과 연결된 세탁조 역시 로터어셈블리(500)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전 운동을 한다.

상기와 같이 세탁축(200) 및 세탁날개는 로터어셈블리(500)와 동일한 방향으로 회전하고, 탈수축(100) 및 세탁조는 로터어셈블리(500)와 반대 방향으로 회전을한다. 상기와 같은 회전에 의하여 세탁날개와 세탁조는 서로 다른 방향으로 회전 즉 상호역회전을하여 세탁 및 헹굼을 수행한다.

탈수모드는 배수밸브가 온 상태 즉 배수밸브가 열린 상태에서 이루어진다.

도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 세탁시와 반대 방향으로 클러치동작모터(620)가 회전하고 착탈레버(640)가 수직을 이룬다. 그리고 상기 커플러지지부(640b)는 평형상태가 되며, 상기 커플러지지부(640b)에 올려져있던 슬라이딩커플러(650)는 자중에 의하여 하부로 이동한다. 상기와 같이 하부로 이동된 슬라이딩커플러(650)는 하부탈수축(140)과 치합부재(550a)에 동시에 치합(제1위치)된다.

이 때 회전력 전달과정을 살펴보면, 로터어셈블리(500)의 회전에 의한 회전력은 , 로터프레임(530)의 치합부재(550a)와, 치합부재(550a)에 치합된 슬라이딩커플러(650), 상기 슬라이딩커플러(650)와 치합된 하부탈수축(140), 드럼(160), 상부탈수축(120), 그리고 세탁조로 이동된다.

유성기어(220)는 탈수축(100)의 드럼(160)이 하부세탁축(240)과 동일한 속도로 회전하므로 자전을 하지않고 또한, 드럼(160) 내부를 공전을 하지 않는다. 다만 태양기어(242)와 드럼(160) 사이에서 태양기어(242)를 중심으로 회전한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 기존의 세탁기 동력전달 방법인 모터와 클러치어셈블리를 별도로 구성하고, 그 사이를 벨트로 연결하는 것을 대신하여 클러치어셈블리의 하부에 모터를 직결하여 동력을 직접 클러치로 전달한다.

그리고 회전장치를 구성하는 회전자인 로터어셈블리를 고정자인 스테이터어셈블리의 외부에 배치하여 모터의 동력을 증가시켜, 상호 상호역회전모드로 세탁과 헹굼을 수행한다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범위내에서, 당 업계의 통상의지식을 가진자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명은 첨부한 청구범위에 의하여 해석해야 함은 물론이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 클러치의 하측에 아우터로터형모터가 직결되어 세탁조의 편심과 세탁기가 길어지는 것을 방지하면서 모터의 출력을 증가 시킬 수 있는 이점이 있다. 그리고 증가된 모터의 출력으로 세탁날개와 세탁조를 역회전시켜 세탁 및 헹굼을 실행하므로 세탁성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 세탁기의 외형을 이루는 아웃케이스내에 설치된 외조;

   상기 외조의 내부에 회전 가능하게 설치된 다수의 탈수공을 갖는 탈수조 겸용의 세탁조;

   상기 세탁조의 내측 하면에 회전가능하게 설치된 세탁날개;

   상기 세탁조를 회전시키기 위한 탈수축(100);

   상기 세탁날개와 결합하는 세탁축(200);

   상기 탈수축(100)을 감싸며 상,하로 분리된 클러치하우징(300);

   폴(pole)이 형성된 도넛 형태의 마그네틱을 다수개 적층한 코어(420)와, 상기 폴(pole)에 감긴 코일(440)을 포함하여, 회전자기장을 발생시키기 위한 스테이터어셈블리(400);

   자로를 형성하며, 상기 스테이터어셈블리(400)와의 전극차이로 인하여 회전되는 금속 재질의 로터프레임(510)과, 상기 로터프레임(510)의 내주연에 상기 스테이터어셈블리(400)의 코일(440)에 대향하면서 소정의 간격으로 다수개 부착되는 마그네트(520), 상기 로터프레임(510)의 중앙에서 하부세탁축(240)과 축결합된 상태로써 상기 로터프레임(510)의 회전력을 하부세탁축(240)으로 전달하는 세탁축결합부(550)로 구성된 로터어셈블리(500);

   상기 탈수축(100)과 세탁축(200)을 상하로 이동하면서 동력전달을 제어하기 위한 슬라이딩커플러(650)와 상기 슬라이딩커플러(650)의 이동을 제어하기 위한 제어장치를 포함한 클러치어셈블리(600);

   상기 탈수축(100)의 회전을 제동하기 위한 브레이크어셈블리(700)를 포함하여 구성하고;

   세탁 또는 헹굼에 있어서는, 상기 슬라이딩커플러(650)를 상부로 이동시켜 상기 세탁축(200)으로 부터 상기 슬라이딩커플러(650)가 완전히 이탈되어 탈수축(100)으로 로터(510)의 동력이 전달되는 것을 차단한 후, 상기 스테이터어셈블리(400)에 전원을 인가하여 상기 스테이터어셈블리(400)를 둘러싸고 있는 로터어셈블리(500)를 회전시켜 상기 세탁날개를 회전시키고, 이 때 탈수축(100)이 세탁날개와 역방향으로 회전하는 것을 제어하기 위하여 브레이크어셈블리(700)로 탈수축을 고정시킨 후 세탁을 실행하는 세탁날개 교반모드와;

   상기 세탁날개 교반모드에서 브레이크어셈블리(700)를 탈수축(100)으로 부터 해제하여 로터어셈블리(500)의 회전력이 유성기어(220)를 거쳐 탈수축(100)에 전달되어 탈수축이 회전하도록 하는 세탁조 회전모드를 조합하여 세탁행정을 실행하는 조합모드;

   상기 슬라이딩커플러(650)를 하부로 이동시켜 탈수축(100)과 세탁축(200)이 일체로 회전될 수 있도록 함과 동시에 상기 브레이크어셈블리(700)를 탈수축(100)으로부터 해제하여 탈수를 실행하는 탈수모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 아우터로터형 BLDC모터를 구비한 전자동세탁기.
2. 세탁기의 외형을 이루는 아웃케이스내에 설치된 외조;

   상기 외조의 내부에 회전 가능하게 설치된 다수의 탈수공을 갖는 탈수조 겸용의 세탁조;

   상기 세탁조의 내측 하면에 회전가능하게 설치된 세탁날개;

   상기 세탁조를 회전시키기 위한 탈수축(100);

   상기 세탁날개와 결합하는 세탁축(200);

   상기 탈수축(100)을 감싸며 상,하로 분리된 클러치하우징(300);

   폴(pole)이 형성된 도넛 형태의 마그네틱을 다수개 적층한 코어(420)와, 상기 폴(pole)에 감긴 코일(440)을 포함하여, 회전자기장을 발생시키기 위한 스테이터어셈블리(400);

   자로를 형성하며, 상기 스테이터어셈블리(400)와의 전극차이로 인하여 회전되는 금속 재질의 로터프레임(510)과, 상기 로터프레임(510)의 내주연에 상기 스테이터어셈블리(400)의 코일(440)에 대향하면서 소정의 간격으로 다수개 부착되는 마그네트(520), 상기 로터프레임(510)의 중앙에서 하부세탁축(240)과 축결합된 상태로써 상기 로터프레임(510)의 회전력을 하부세탁축(240)으로 전달하는 세탁축결합부(550)로 구성된 로터어셈블리(500);

   상기 탈수축(100)과 세탁축(200)을 상하로 이동하면서 동력전달을 제어하기 위한 슬라이딩커플러(650)와 상기 슬라이딩커플러(650)의 이동을 제어하기 위한 제어장치를 포함한 클러치어셈블리(600);

   상기 탈수축(100)의 회전을 제동하기 위한 브레이크어셈블리(700)를 포함하여 구성하고;

   세탁 또는 헹굼에 있어서는 상기 슬라이딩커플러(650)를 상부로 이동시켜 상기 세탁축(200)으로 부터 상기 슬라이딩커플러(650)가 완전히 이탈되어 탈수축으로로터어셈블리(500)의 동력이 전달되는 것을 차단하고, 브레이크어셈블리(700)로 탈수축(100)을 고정한 상태에서, 상기 스테이터어셈블리(400)에 전원을 인가하여 상기 스테이터어셈블리(400)를 둘러싸고 있는 로터어셈블리(500)를 회전시키고 상기 세탁날개를 회전시켜 세탁을 실행하고;

   상기 슬라이딩커플러(650)를 하부로 이동시켜 탈수축(100)과 세탁축(200)이 일체로 회전될 수 있도록 함과 동시에 상기 브레이크어셈블리(700)를 탈수축(100)으로부터 해제하여 탈수를 실행하는 것을 특징으로 하는 아우터로터형 BLDC모터를 구비한 전자동세탁기.
3. 제1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 세탁조 회전모드에서는 클러치어셈블리(600)의 스토퍼(660)와 상기 슬라이딩커플러(650)가 일정 간격을 유지하는 것을 특징으로 하는 아우터로터형 BLDC모터를 구비한 전자동세탁기.
4. 제3항에 있어서, 상기 클러치어셈블리(600)의 스토퍼(660)와 상기 슬라이딩커플러(650)가 이루는 간격은 1mm 내지 10mm인것을 특징으로 하는 아우터로터형 BLDC모터를 구비한 전자동세탁기.