KR20180013695A - 세탁기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단한 구성으로 복합 전류를 공급하는 일없이, 하나의 인버터로 2개의 로터를 독립적으로 구동할 수 있도록 한다. 아우터 로터(20)는 둘레 방향으로 간격을 두고 배치된 복수의 전환 자석(25)을 가진다. 이너 로터(30)는 둘레 방향으로 간격을 두고 방사상으로 배열되도록 배치된 복수의 고정 자석(35)을 가진다. 스테이터(60)의 코일(63)에 자화 전류가 공급되면, 전환 자석(25)의 자극이 반전하여 아우터 로터(20)의 자극수가 전환된다.

Description

세탁기{WASHING MACHINE}

본 발명은 모터를 가지는 세탁기에 관한 것이다.

종래부터 2개의 로터와 하나의 스테이터를 3층 구조로 동일 축 상에 구성함과 동시에, 2개의 로터에 대하여 별개의 회전 자장을 발생시키는 공통 코일이 스테이터에 형성된 회전 전기기기가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1에서는 스테이터에 형성된 공통 코일에, 각 로터에 대응하는 전류를 가하여 합한 복합 전류를 흘림으로써, 각 로터를 독립적으로 구동하도록 하고 있다.

일본 특허공보 제 3480300호

그러나, 종래 발명에서는 복합 전류를 흘리기 위한 인버터 규모가 커서, 구성이 복잡해지고 비용이 고가라는 문제가 있다. 또한, 복합 전류의 한 쪽의 전류를 다른 쪽의 토크에 영향을 미치지 못하게 하기 위해서 토크 밸런스를 이용하므로, 효율이 낮다는 문제가 있다.

상술한 문제를 해결하기 위하여 개시된 본 발명의 일 측면은 간단한 구성으로, 복합 전류를 공급하는 일없이 하나의 인버터로 2개의 로터를 독립적으로 구동할 수 있도록 하는 세탁기를 제안하고자 한다.

이를 위해 본 발명의 일 측면에 의한 세탁기는, 물을 수용하는 세탁조; 세탁조 내부에 회전 가능하게 설치되고, 세탁물을 수용하는 탈수조; 탈수조의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 세탁물을 교반하는 펄세이터; 탈수조 및 펄세이터를 회전시키는 모터;를 포함하고, 모터는, 환형의 스테이터와, 스테이터에 대하여 각각 독립적으로 회전 가능한 제1로터 및 제2로터;를 구비하고, 제1로터 또는 제2로터 중 하나는 탈수조에 연결되고, 제1로터 또는 제2로터 중 다른 하나는 펄세이터에 연결된다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의한 세탁기는, 제1로터 및 제2로터를 복수의 회전 모드로 구동시키는 제어부;를 더 포함하고, 제어부는, 하나의 인버터로 구성되고, 제1로터 및 제2로터 중 적어도 하나의 자극을 반전시켜 제1로터 및 제2로터를 복수의 회전 모드로 구동시킨다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의한 세탁기는, 제1로터 및 제2로터 중 적어도 하나의 자극을 반전시켜 자극수를 전환하는 자극수 전환부;를 더 포함하고, 제어부는, 자극수 전환부의 전환 동작을 제어하여 제1로터 및 제2로터를 복수의 회전 모드로 구동시킨다.

제1로터 및 제2로터 중 하나는, 자극수 전환부의 전환 동작에 기초하여 자극이 반전하는 복수의 전환 자석을 가지고, 제1 로터 또는 제2 로터 중 다른 하나는, 자극수 전환부의 전환 동작에 기초하여 자극이 반전하지 않는 복수의 고정 자석을 가진다.

제어부는, 복수의 전환 자석의 일부 및 모든 자극을 반전시키도록 자극수 전환부의 전환 동작을 제어한다.

또한, 제어부는, 복수의 전환 자석 모두를 임의의 자속량으로 착자시키도록 자극수 전환부의 전환 동작을 제어한다.

자극수 전환부는, 제1 로터 및 제2 로터에 대한 공통 자로를 가지고, 자로 부분에 권회된 코일에 자화 전류가 공급될 때, 제1 로터 및 제2 로터 중 적어도 하나의 자극을 반전시켜 자극수를 전환한다.

또한, 자극수 전환부는, 스테이터의 티스이며, 티스에 권회된 코일에 자화 전류를 공급했을 때, 자화되는 티스 간에 있어서 전환 자석을 가지는 로터의 자석을 지나는 자기 저항은 전환 자석을 가지는 로터와는 반대측의 로터의 자석을 지나지 않는 에어 갭 근방의 자기 저항보다도 크다.

자극수 전환부는, 스테이터의 티스이며, 티스에 권회된 코일에 자화 전류를 공급했을 때, 자화되는 티스 간에 있어서 전환 자석을 가지는 로터와는 반대측의 로터 자석을 지나는 자기 저항은 전환 자석을 가지는 로터와는 반대측의 로터의 자석을 지나지 않는 에어 갭 근방의 자기 저항보다도 크다.

제1 로터는, 스테이터의 직경 방향 내측에 배치된 이너 로터이고, 제2 로터는, 스테이터의 직경 방향 외측에 배치된 아우터 로터이다.

아우터 로터는, 자극수 전환부의 전환 동작에 기초하여 자극이 반전하는 복수의 전환 자석을 가지고, 이너 로터는, 자극수 전환부의 전환 동작에 기초하여 자극이 반전하지 않는 복수의 고정 자석을 가진다.

복수의 회전 모드는, 제1로터 및 제2로터를 반대 방향으로 구동시키는 제1회전 모드와, 제1로터 및 제2로터를 동일 방향으로 구동시키는 제2회전 모드를 포함한다.

제어부는, 세탁 행정 시에 탈수조 및 펄세이터를 제1회전 모드로 구동시킨다.

또한, 제어부는, 탈수 행정 시에 탈수조 및 펄세이터를 제2회전 모드로 구동시킨다.

또한, 제어부는, 제1로터 및 제2로터를 회전수가 다른 적어도 2개의 회전 모드로 구동시킨다.

또한, 제어부는, 제1로터 및 제2로터의 회전수가 소정 회전수보다 큰 고속 회전 모드 시에는, 제1로터 및 제2로터를 제2회전 모드로 구동시킨다.

제1로터 및 제2로터는, 보자력이 다른 2종류 이상의 자석으로 구성된다.

스테이터는, 둘레 방향으로 간격을 두고 배치되고, 직경 방향을 따라 연장되는 복수의 티스를 가진다.

제안된 세탁기에 의하면, 간단한 구성으로 제1 로터 및 제 2 로터를 복수의 회전 모드로 회전 동작시킬 수 있으며, 복합 전류를 공급하는 일없이 하나의 인버터로 2개의 로터를 독립적으로 구동할 수 있는 실용성이 높은 효과가 얻을 수 있는 점에서 산업상 이용 가능성이 높다.

도 1은 본 발명의 제1실시 형태에 의한 세탁기를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 X－X선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시 형태에 의한 모터의 조립 구조를 도시한 개략적인 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시 형태에 의한 인버터의 구성을 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시 형태에 의한 모터의 구성을 도시한 평면 단면도로서, 아우터 로터의 자극수가 32극인 상태를 나타낸다.
도 6은 도 5에서 자속의 이동 경로를 도시한 평면 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시 형태에 의한 모터의 구성을 도시한 평면 단면도로서, 아우터 로터의 자극수가 16극인 상태를 나타낸다.
도 8은 도 7에서 자속의 이동 경로를 도시한 평면 단면도이다.
도 9는 고정 자석과 전환 자석에 보자력이 다른 자석을 사용했을 경우의 B-H 곡선(자기 히스테리시스 곡선)을 도시하는 도면이다.
도 10은 아우터 로터의 자극수가 32극일 때의 회전 모드를 설명하는 도면이다.
도 11은 아우터 로터의 자극수가 16극일 때의 회전 모드를 설명하는 도면이다.
도 12는 아우터 로터와 이너 로터의 위상차를 설명하는 도면이다.
도 13은 d축 전류와 q축 전류의 관계를 도시한 도면이다.
도 14는 위상차를 작게 하기 위한 d축 전류와 q축 전류와의 관계를 도시한 도면이다.
도 15는 위상차와 유기 전압, 소비 전력의 관계를 도시한 그래프이다.
도 16은 탈조를 예측하기 위한 그래프이다.
도 17은 본 발명의 제2실시 형태에 의한 모터의 구성을 도시한 평면 단면도로서, 아우터 로터의 자극수가 32극인 상태를 나타낸다.
도 18은 본 발명의 제2실시 형태에 의한 모터의 구성을 도시한 평면 단면도로서, 아우터 로터의 자극수가 16극인 상태를 나타낸다.
도 19내지 도 24는 복수회로 나누어 자화 동작을 행하는 수순을 설명하는 평면 단면도이다.
도 25는 통전 위상을 전환하지 않을 때의 전환 자석과 티스와의 위치 관계를 설명하는 도면이다.
도 26은 통전 위상을 전환할 때의 전환 자석과 티스와의 위치 관계를 설명하는 도면이다.
도 27은 전환 자석 및 고정 자석에 대한 자기 센서의 배치를 설명하는 도면이다.
도 28은 자기 센서로 전환 자석을 검출했을 때의 도면이다.
도 29는 전환 자석 및 고정 자석에 대한 자기 센서의 배치를 설명하는 도면이다.
도 30은 자기 센서로 고정 자석의 이극(異極) 부분을 검출했을 때의 도면이다.
도 31은 본 발명의 제3실시 형태에 의한 모터의 구성을 도시한 평면 단면도이다.
도 32는 본 발명의 제4실시 형태에 의한 모터의 구성을 도시한 평면 단면도이다.
도 33은 본 발명의 제5실시 형태에 의한 모터의 구성을 도시한 평면 단면도이다.
도 34는 티스의 선단부에 홈부가 형성된 상태를 도시한 평면 단면도이다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예이며, 본 출원의 출원 시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

＜제1 실시 형태＞

(세탁기의 전체 구성)

도 1은 본 발명의 제1실시 형태에 의한 세탁기를 도시한 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 X－X선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다.

도 1에서, 본 발명의 제1실시 형태에 의한 세탁기(1)는 세탁에서 헹굼, 탈수의 각 처리를 자동 제어에 의해 실시할 수 있는 전자동 세탁기이다. 이 세탁기(1)는 세로로 긴 직사각형 상자 모양의 케이스(2)를 가지며, 그 상부에 덮개(3)로 개폐하는 투입구(4)가 형성되어 있다. 세탁물의 출납은 이 투입구(4)를 통해서 이루어진다(이른바 수직축을 갖는 세로형 세탁기임). 투입구(4)의 후방에는 사용자가 조작하는 각종 스위치나 표시부가 설치되어 있다.

도 2에서, 케이스(2)의 내부에는 세탁조(10), 탈수조(11), 모터(12), 펄세이터(13), 밸런서(14), 제어 장치(15) 등이 설치되어 있다. 특히 이 세탁기(1)에서는 모터(12)를 콤팩트한 사이즈로, 세탁기(1)의 각 처리에 따른 적절한 성능을 발휘할 수 있도록 하고 있으므로, 모터(12)에 대해서는 별도로 상세하게 설명한다.

세탁조(10)는 저수 가능한 바닥이 있는 원통 형상의 용기로, 개구를 상측 투입구(4)를 향한 상태에서 복수의 현수 부재(16)에 의해 하우징(2)의 내부에 현가되어 있다. 세탁조(10)의 내부에는 도시하지 않은 주수(注水) 기구를 통하여 물을 공급하게 되어 있다. 세탁조(10)의 하부에는 밸브로 개폐 제어되는 배수관(17)이 연결되어 있고, 불필요한 물은 이 배수관(17)을 통하여 세탁기(1)의 외부로 배수된다.

탈수조(11)는 세탁조(10)보다도 한 치수 작은, 세탁물을 수납하는 바닥이 있는 원통 형상의 용기이다. 탈수조(11)는 그 개구가 투입구(4)를 향하고, 연직 방향으로 연장되는 세로축(J) 둘레로 회전 가능한 상태로 세탁조(10)에 수용되어 있다. 세탁물의 처리는 모두 이 탈수조(11)의 내부에서 실행된다. 탈수조(11)의 원통 형상을 한 둘레 벽에는 다수의 배수 구멍(11a)이 전체 면에 걸쳐 형성되어 있다(도면에서는 일부만 도시). 탈수조(11)의 개구부에는 밸런서(14)가 설치되어 있다.

밸런서(14)는 내부에 복수의 볼이나 점성 유체가 수용된 링 형상의 부재이다. 밸런서(14)는 탈수조(11)의 회전 시에 세탁물의 치우침에 의해 발생하는 중량 밸런스의 불균형을 조정한다.

탈수조(11)의 저부에는 상면에 교반 블레이드를 갖는 원판 형상의 펄세이터(13)가 회전 가능하게 설치되어 있다.

제어 장치(15)는 CPU나 ROM 등의 하드웨어와, 제어 프로그램 등의 소프트웨어로 구성되어 있고, 세탁기(1)에서 행하여지는 각 처리를 전체적으로 제어한다. 제어 장치(15)는 각종 스위치나 모터(12) 등과 전기적으로 접속되어 있고, 사용자의 지시에 따라 제어 프로그램이 세탁이나 헹굼, 탈수 처리를 실행한다. 예를 들어, 세탁이나 헹굼 처리에서는 모터(12)가 펄세이터(13)를 일정 주기로 반전시키면서 회전 구동하여, 물이나 세제와 함께 세탁물을 교반한다. 탈수 처리에서는 모터(12)가 탈수조(11)를 일정 방향으로 고속으로 회전 구동하여, 원심력의 작용으로 세탁물을 주위 벽으로 가압하여 탈수한다.

(모터)

모터(12)는 직경이 세탁조(10)보다도 작은 편평한 원기둥 형상의 외관을 갖고, 종축이 그 중심을 통과하도록 세탁조(10)의 하측에 부착되어 있다.

도 3은 본 발명의 제1실시 형태에 의한 모터의 조립 구조를 도시한 개략적인 종단면도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시 형태에 의한 인버터의 구성을 도시한 회로도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시 형태에 의한 모터의 구성을 도시한 평면 단면도로서, 아우터 로터의 자극수가 32극인 상태를 나타내고, 도 6은 도 5에서 자속의 이동 경로를 도시한 평면 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제1실시 형태에 의한 모터의 구성을 도시한 평면 단면도로서, 아우터 로터의 자극수가 16극인 상태를 나타내고, 도 8은 도 7에서 자속의 이동 경로를 도시한 평면 단면도이다.

도 3에서, 모터(12)는 아우터 로터(20, 제2 로터), 이너 로터(30, 제1 로터), 이너 샤프트(40), 아우터 샤프트(50), 스테이터(60) 등으로 구성되어 있다. 즉, 모터(12)는 하나의 스테이터(60)의 직경 방향 외측 및 내측에 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)를 구비한 소위 듀얼 로터 모터이다.

그리고, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)가 클러치나 가감속기 등을 개재하지 않고 펄세이터(13)나 탈수조(11)에 연결되어 있어서, 이들을 직접 구동하도록 구성되어 있다.

아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)는 스테이터(60)의 코일(63)을 공동으로 사용하고 있어, 코일(63)에 전류를 공급함으로써 모터(12)는 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)를 각각 독립적으로 회전 구동할 수 있도록 되어 있다. 스테이터(60)는 세탁조(10)의 저면에 설치된 베어링 브래킷(70)에 설치되어 있다.

아우터 로터(20)는 편평한 바닥이 있는 원통 형상의 부재로, 중심 부분이 개구된 저벽부(21)와, 저벽부(21)의 주연에 세워 설치된 로터 요크(22)와, 원호 형상의 영구 자석으로 이루어지는 복수의 아우터 마그네트(24)를 갖고 있다. 저벽부(21) 및 로터 요크(22)는 백 요크로서 기능하도록, 철판을 프레스가공 하여 형성되어 있다.

본 발명의 제1실시 형태에서는 아우터 로터(20)는 컨시퀀트형 로터이며, 16개의 아우터 마그네트(24)가 둘레 방향으로 간격을 두고 S극이 배열되도록 배치되고, 로터 요크(22)의 내면에 고정되어 있다. 또한, 상세하게는 후술하지만, 아우터 마그네트(24)의 자극을 반전시킴으로써, 아우터 로터(20)의 자극수를 16극과 32극 사이에서 전환 가능하게 되어 있다.

이너 로터(30)는 아우터 로터(20)보다도 외경이 작은 편평한 바닥이 있는 원통 형상의 부재이며, 중심 부분이 개구된 내측 저벽부(31)와, 내측 저벽부(31)의 주위에 세워 설치된 내측 주위벽부(32)와, 직사각형 판 형상의 영구 자석으로 이루어지는 복수의 이너 마그네트(34)를 갖고 있다.

본 발명의 제1실시 형태에서는 이너 로터(30)는 스포크형 로터이며, 32개의 이너 마그네트(34)가 둘레 방향으로 간격을 두고 방사상으로 배열되도록 배치되고, 내측 주위벽부(32)에 설치되어 고정되어 있다. 이너 마그네트(34)의 사이에는 로터 코어(33)가 둘레 방향으로 배치되어 있다.

이너 샤프트(40)는 원기둥 형상의 축 부재이며, 이너 베어링(73), 아우터 샤프트(50) 및 볼 베어링(71, 72)을 통하여 베어링 브래킷(70)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 이너 샤프트(40)의 하단부는 아우터 로터(20)에 연결되어 있다. 이너 샤프트(40)의 상단부는 펄세이터(13)에 연결되어 있다.

아우터 샤프트(50)는 이너 샤프트(40)보다도 짧고, 이너 샤프트(40)의 외경보다도 큰 내경을 갖는 원통 형상의 축 부재이며, 상하의 이너 베어링(73, 73), 이너 샤프트(40) 및 볼 베어링(71, 72)을 통하여 베어링 브래킷(70)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 아우터 샤프트(50)의 하단부는 이너 로터(30)에 연결되어 있다. 아우터 샤프트(50)의 상단부는 탈수조(11)에 연결되어 있다.

스테이터(60)는 아우터 로터(20)의 내경보다도 외경이 작아 이너 로터(30)의 외경보다도 내경이 큰 원환 형상의 부재로 형성되어 있다. 스테이터(60)는 도 5에 도시한 바와 같이, 복수의 티스(61)나 코일(63) 등이 수지에 매설된 상태로 구비되어 있다. 본 실시 형태의 스테이터(60)에는 24개의 I형의 티스(61) 및 코일(63)이 구비되어 있다.

티스(61)는 종단면이 I형 형상을 갖는 박판 형상의 철 부재이며, 각각이 등간격으로 방사상으로 배열되도록 하여 스테이터(60)의 전체 둘레에 배치되어 있다. 티스(61)의 내주측 및 외주측의 측단부는 그 양쪽 코너로부터 둘레 방향으로 차양형상으로 돌출되어 있다.

여기서, 인접하는 티스(61) 사이에 있어서의 아우터 로터(20)측의 슬롯 오픈은 이너 로터(30)측의 슬롯 오픈보다도 크게 되어 있다. 이와 같이 전환 자석(25)을 갖는 아우터 로터(20)측의 슬롯 오픈을 크게 함으로써, 자극의 전환이 용이해진다.

티스(61)에는 절연재를 개재하여 절연재로 피복된 3개의 와이어를 소정의 순서 및 구성으로 연속하여 권회함으로써, 티스(61)마다 코일(63)이 형성되어 있다. 코일(63)이 형성된 일군(一群)의 티스(61)는 각 직경측 단부면만을 노출시킨 상태로 몰드 성형에 의해 열경화성 수지에 매설되어 있고, 절연된 상태로 일정한 배치로 고정되어 있다.

티스(61)의 이너 로터(30)측의 단부는 로터 코어(33)와 약간의 간극을 두고 대향하고, 티스(61)의 아우터 로터(20)측의 단부는 아우터 마그네트(24)와 약간의 간극을 두고 대향하도록, 스테이터(60), 이너 로터(30), 아우터 로터(20)가 부착되어 있다.

인접하는 티스(61) 사이에는 위치 센서(64)가 배치되어 있다. 위치 센서(64)는 이너 로터(30) 근방의 위치에 배치되어 있고, 이너 로터(30)의 위치를 파악하기 위한 것이다.

도 4에서, 모터(12)에는 3상의 인버터(18)가 접속되어 있다. 이 모터(12)에서는 스테이터(60)의 코일(63)에 통전이 되었을 때, 티스(61)의 아우터(outer)측과 이너(inner)측에는 동시에 상이한 극이 발생하여, 회전자계에 수반하여 아우터 로터(20)와 이너 로터(30)가 각각 독립적으로 회전한다.

이와 같이 스테이터(60)를 아우터 로터(20)와 이너 로터(30)에서 공동으로 사용함으로써, 하나의 인버터(18)에 의해, 아우터 로터(20)와 이너 로터(30)를 복수의 회전 모드로 회전 구동시킬 수 있다.

(자극수의 전환 동작)

도 5는 모터(12)의 주요부를 나타내는 평면 단면도로서, 기계각 45° 분의 상태를 나타내고 있다. 아우터 마그네트(24)는 모두 전환 자석(25)으로 구성되어 있다. 이너 마그네트(34)는 모두 고정 자석(35)으로 구성되어 있다.

전환 자석(25)은 자극수 전환부로서의 코일(63)에 자화 전류를 공급했을 때, 그 자석의 극성이 반전하는 자석이다. 고정 자석(35)은 코일(63)에 자화 전류를 공급하여도 그 자석의 극성이 반전하지 않는 자석이다. 후술하는 보자력(保磁力)의 크기나 자석의 종류 등에 의존할 필요는 없다.

여기서, 반전한다, 반전하지 않는다 라는 것은 자석 전체의 극성을 나타내고, 일부에 반대극이 있더라도 토탈 자속으로 판별하면 된다.

본 발명의 제1실시 형태에서는 스테이터(60)의 극수(St)가 24극, 이너 로터(30)의 극수가 32극, 아우터 로터(20)의 최다 극수가 32극으로 되도록 구성되고, 그 비율은 St : m= 3 : 4로 되어 있다. 여기서, 아우터 로터(20)는 착자에 의해 극수를 전환함으로써 32극 또는 16극으로 전환 가능하게 되어 있다.

도 5에 도시한 상태에서는 아우터 마그네트(24)는 둘레 방향으로 간격을 두고, 티스(61)측의 아우터 마그네트(24)의 표면이 S극으로 되도록 배치되어 있다. 아우터 마그네트(24)를 이렇게 배치함으로써 인접하는 S극의 아우터 마그네트(24) 사이에 있어서의 아우터 로터(20)의 로터 요크(22)가 N극으로 되고, 아우터 로터(20)의 자극수가 32극으로 된다. 여기서, 로터 요크(22)의 N극 부분에 돌극 구조를 갖지 않기 때문에, 로터 요크(22)와 티스(61) 사이의 자기 저항은 대략 동일해진다. 이러한 돌극 구조가 없는 컨시퀀트형 로터를 사용함으로써 진동이나 소음을 억제한 구성으로 할 수 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 로터 요크(22)의 N극 부분으로부터 나온 자속은 티스(61)를 통하여 이너 로터(30)측을 지나고, 다른 티스(61)를 통하여 아우터 마그네트(24)의 S극으로 들어가고, 로터 요크(22)를 지나 로터 요크(22)의 N극으로 복귀된다.

여기서, 아우터 로터(20)의 자극수가 32극인 경우에는 아우터 로터(20)의 N극의 로터 요크(22)와 티스(61)와의 간극인 에어 갭이 크기 때문에, 유기 전압이 작아진다. 그로 인해, 고속 또한 저 토크를 필요로 하는 탈수 시에는 아우터 로터(20)의 자극수를 32극으로 하는 것이 좋다.

한편, 코일(63)에 자화 전류를 공급하여 아우터 마그네트(24)의 일부 자극을 반전시키고, 도 7에 도시한 바와 같이, 둘레 방향으로 간격을 두고 N극과 S극이 교대로 배열되도록 전환하면, 아우터 로터(20)의 자극수가 16극으로 된다.

도 8에 도시한 바와 같이, 아우터 마그네트(24)의 N극으로부터 나온 자속은 티스(61)를 통하여 이너 로터(30)측을 지나고, 다른 티스(61)를 통하여 아우터 마그네트의 S극으로 들어가고, 로터 요크(22)를 지나 아우터 마그네트(24)의 N극으로 복귀된다.

여기서, 아우터 로터(20)의 자극수가 16극인 경우에는 N극의 아우터 마그네트(24)와 티스(61)와의 간극인 에어 갭이 32극의 경우에 비하여 작기 때문에, 유기 전압이 커진다. 그로 인해, 저속 또한 고 토크를 필요로 하는 세탁 시에는 아우터 로터(20)의 자극수를 16극으로 하는 것이 좋다.

이어서, 도 5를 사용하여 아우터 마그네트(24)의 자극을 32극으로부터 16극으로 전환하는 방법에 대하여 설명한다.

도 5는 32극이지만, 밑에서부터 1번째의 자석의 자극을 S극으로부터 N극으로 전환함으로써 16극으로 할 수 있다. 밑에서부터 1번째의 티스(61)와 밑에서부터 2번째의 티스(61)에 도 5의 화살표로 나타내는 방향으로 자계가 흐르도록, 코일(63)에 자화 전류를 흘린다. 이와 같이 함으로써, 밑에서부터 1번째의 아우터 마그네트(24)의 자극을 S극으로부터 N극으로 반전시킬 수 있다.

이어서, 도 7을 사용하여 아우터 마그네트(24)의 자극을 16극으로부터 32극으로 전환하는 방법에 대하여 설명한다.

도 7은 16극이지만, 밑에서부터 1번째의 자석의 자극을 N극으로부터 S극으로 전환함으로써 32극으로 할 수 있다. 밑에서부터 1번째의 티스(61)와 밑에서부터 2번째의 티스(61)에 도 7의 화살표로 나타내는 방향으로 자계가 흐르도록, 코일(63)에 자화 전류를 흘린다. 이와 같이 함으로써, 밑에서부터 1번째의 아우터 마그네트(24)의 자극을 N극으로부터 S극으로 반전시킬 수 있다.

또한, 도 7에 나타내는 아우터 마그네트(24)의 배치의 경우, 밑에서부터 1번째의 아우터 마그네트(24)의 일부에 앞의 극이 남는 경우가 있으나, 필요한 경우에는 아우터 로터(20)의 각도, 코일(63)에 흘리는 자화 전류의 상을 적절히 맞추어서, 복수회의 자화를 행함으로써 완전하게 자화를 반전하는 것은 가능하다. 이러한 복수회의 자화를 행하는 수순에 대해서는 아우터 로터(20)를 SPM형 로터로 구성한 후술하는 제2실시 형태에 있어서 설명한다.

여기서, 자화되는 티스(61) 사이에 있어서 아우터 마그네트(24)를 지나는 자속 경로의 자기 저항은 이너 로터(30)의 에어 갭 근방을 지나는 자속 경로의 자기 저항보다도 크게 되어 있다. 즉, 이너 로터(30)에서는 이너 마그네트(34)를 지나는 자속의 일부가 에어 갭 근방을 지나도록 분기하게 된다.

이에 의해, 자화 전류를 공급했을 때에, 전환 자석(25)에는 고정 자석(35)보다도 많은 자속이 흐르게 되어, 전환 자석(25)부의 자화력은 고정 자석(35)부의 자화력보다도 커진다.

이와 같이 착자를 위한 자속 자로를 적절하게 설정함으로써, 예를 들어 전환 자석(25)과 고정 자석(35)을 보자력이 같은 페라이트 자석으로 구성한 경우라도 전환 자석(25)만의 자극 전환을 안정적으로 행할 수 있다.

또한, 전환 자석(25)과 고정 자석(35)을 보자력이 다른 2종류 이상의 자석으로 구성해도 좋다. 예를 들어, 고정 자석(35)의 보자력을 전환 자석(25)의 보자력보다도 크게 함으로써, 보다 안정된 자화를 얻을 수 있다. 또한, 이너 로터(30)의 고정 자석(35)에 희토류 자석을 사용함으로써, 이너 로터(30)와 아우터 로터(20)와의 토크 밸런스를 보다 용이하게 취할 수 있다.

도 9는 고정 자석과 전환 자석에 보자력이 다른 자석을 사용했을 경우의 B-H 곡선(자기 히스테리시스 곡선)을 도시하는 도면이다.

도 9에서, 코일(63)에 자화 전류를 흘림으로써 +A 이상, -A 이하 및 고정 자석(35)의 보자력을 초과하지 않는 자계를 발생시키면, 전환 자석(25)의 자극을 반전시키는 것이 가능하다. 자화하는 전류는 펄스 전류이면 되며, 수십msec 정도의 시간으로 자화가 가능하다.

그런데, 전환 자석(25)을 자화하는데 있어서, 코일(63)에 인가하는 전압은 자화 전류를 크게 하기 위하여, 가능한 한 높은 것이 유리하다. 또한, 탈수시와 같은 고속 회전을 행하는 경우에도, 전압이 높은 편이 행하기 쉽다. 그러나, 세탁이나 헹굼 등의 세탁시와 같은 저속 회전이며 고토크의 경우에는 과도하게 높지 않은 쪽이 일반적으로 인버터(18)의 효율이 좋다.

따라서, 본 발명의 제1실시 형태에서는 자화 시 및 탈수 시에는 자화와 동일한 전압을 인버터(18)에 공급하는 한편, 세탁 시에는 자화의 전압보다 낮은 전압을 인버터(18)에 공급하도록 하고 있다. 이에 의해, 소비 전력을 저감할 수 있다.

(회전 모드에 대하여)

여기서, 코일(63)에 자화 전류를 공급하여 전환 자석(25)의 자극을 반전시키는 자극수의 전환 동작은 제어 장치(15)에 의해 제어된다. 즉, 제어 장치(15)의 제어 명령에 기초하여, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)를 복수의 회전 모드로 회전 구동시키도록 하고 있다.

도 10은 아우터 로터의 자극수가 32극일 때의 회전 모드를 설명하는 도면이다.

도 10은 3상 모터의 회전 중의 전기각 360° 동안의 스테이터(60), 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)의 위치를 6개의 스텝으로 나누어 도시한 것이며, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)가 회전하는 원리를 모식적으로 도시하고 있다.

도 10에서는 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)는 동일한 극수인 32극이며, 그 기계각 45° 분을 나타내고 있다. U상, V상, W상의 3상의 코일(63)에 구동 전류를 흘리면, 티스(61)에 자극이 발생한다. 그 자극은 티스(61)의 이너 로터(30)측과 아우터 로터(20)측에서 반대 극으로 된다.

도 10에 도시한 제1 스텝에서는 U상, V상의 티스(61)의 이너 로터(30)측이 N극, W상의 티스(61)의 이너 로터(30)측이 S극으로 되어 있다. 그로 인해, U상, V상의 티스(61)의 아우터 로터(20)측이 S극, W상의 티스(61)의 아우터 로터(20)측이 N극으로 되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는 티스(61)의 이너 로터(30)측의 극에 대해서만 설명한다.

제1 스텝에서는 아우터 로터(20)와 이너 로터(30)는 전기각 180° 어긋난 상태에서, 도 10의 우방향으로 회전하는 힘을 토크로서 받게 된다.

제2 스텝에서는 V상의 티스(61)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(30)측의 U상의 티스(61)가 N극인채로, V상의 티스(61)가 S극으로 되고, W상의 티스(61)가 S극인채로, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)가 우방향으로 이동한다.

제3 스텝에서는 W상의 티스(61)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(30)측의 U상의 티스(61)가 N극, V상의 티스(61)가 S극인채로, W상의 티스(61)가 N극으로 되고, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)가 우방향으로 이동한다.

제4 스텝에서는 U상의 티스(61)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(30)측의 U상의 티스(61)가 S극으로 되고, V상의 티스(61)가 S극, W상의 티스(61)가 N극인채로, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)가 우방향으로 이동한다.

제5 스텝에서는 V상의 티스(61)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(30)측의 U상의 티스(61)가 S극인채로, V상의 티스(61)가 N극으로 되고, W상의 티스(61)가 N극인채로, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)가 우방향으로 이동한다.

제6 스텝에서는 W상의 티스(61)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(30)측의 U상의 티스(61)가 S극, V상의 티스(61)가 N극인채로, W상의 티스(61)가 S극으로 되고, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)가 우방향으로 이동한다.

이와 같이 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)는 동일한 방향으로 동일 속도로 회전하게 된다. 본 제1실시 형태에서는 이 회전 모드를 동기 회전 모드라 칭한다. 또한, 부하나 부하 변동에 의해 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)의 위상이 다소 어긋나는 경우가 있으나, 도 10에 도시한 예에서는 위상의 어긋남은 없는 것으로 설명하고 있다.

또한, 본 발명의 제1실시 형태에서는 스테이터(60)의 이너 로터(30)측에 설치한 위치 센서(64)에 의해 이너 로터(30)의 위치를 파악하여 3 상전류를 흘리도록 하고 있으나, 이 형태로 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 위치 센서(64) 대신에 이너 로터(30)측 또는 아우터 로터(20)측의 자석을 검출하는 자기 센서를 사용해도 좋다. 또한, 유기 전압을 이용하거나, 검출 전류를 이용하는 등, 소위 센서레스의 방식을 채용해도 좋다. 또한, 인코더 등, 기타의 방법을 사용하여 3 상 전류를 흘리도록 해도 좋다.

이어서, 아우터 로터(20)의 자극수를 전환했을 경우의 회전 모드에 대하여 도 11을 사용하여 설명한다.

도 11은 아우터 로터의 자극수가 16극일 때의 회전 모드를 설명하는 도면이다.

도 11에 도시한 바와 같이, 아우터 로터(20)는 16극이며, 이너 로터(30)는 32극이다.

도 11에 도시한 제1 스텝에서는 U상, V상의 티스(61)의 이너 로터(30)측이 N극, W상의 티스(61)의 이너 로터(30)측이 S극으로 되어 있다. 그로 인해, U상, V상의 티스(61)의 아우터 로터(20)측이 S극, W상의 티스(61)의 아우터 로터(20)측이 N극으로 되어 있다.

제1 스텝에서는 이너 로터(30)는 도 11의 우방향으로 회전하는 힘을 토크로서 받는다. 한편, 아우터 로터(20)는 도 11의 좌방향으로 회전하는 힘을 토크로서 받는다.

제2 스텝에서는 V상의 티스(61)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(30)측의 U상의 티스(61)가 N극인채로, V상의 티스(61)가 S극으로 되고, W상의 티스(61)가 S극인채로, 이너 로터(30)가 우방향으로 이동하고, 아우터 로터(20)가 좌방향으로 이동한다.

제3 스텝에서는 W상의 티스(61)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(30)측의 U상의 티스(61)는 N극, V상의 티스(61)가 S극인채로, W상의 티스(61)가 N극으로 되고, 이너 로터(30)가 우방향으로 이동하고, 아우터 로터(20)가 좌방향으로 이동한다.

제4 스텝에서는 U상의 티스(61)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(30)측의 U상의 티스(61)가 S극으로 되고, V상의 티스(61)가 S극, W상의 티스(61)가 N극의 상태로 유지되고, 이너 로터(30)가 우방향으로 이동하고, 아우터 로터(20)가 좌방향으로 이동한다.

제5 스텝에서는 V상의 티스(61)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(30)측의 U상의 티스(61)가 S극인채로, V상의 티스(61)가 N극으로 되고, W상의 티스(61)가 N극인채로, 이너 로터(30)가 우방향으로 이동하고, 아우터 로터(20)가 좌방향으로 이동한다.

제6 스텝에서는 W상의 티스(61)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(30)측의 U상의 티스(61)가 S극, V상의 티스(61)가 N극인채로, W상의 티스(61)가 S극으로 되고, 이너 로터(30)가 우방향으로 이동하고, 아우터 로터(20)가 좌방향으로 이동한다. 이때, 아우터 로터(20)의 이동량은 이너 로터(30)에 2배로 되어 있다.

이와 같이, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)는 서로 상이한 방향으로 다른 속도로 회전하게 된다. 본 제1실시 형태에서는 이 회전 모드를 상반 회전 모드라 칭한다.

또한, 회전 모드로서는 본 발명의 제1실시 형태 이외에 자극수의 조합에 의해 동기 회전 모드, 상반 회전 모드의 다른 회전 비율이나 동일한 회전 비율을 구성할 수 있다. 이와 같이 동기 회전 모드나 상반 회전 모드는 동일한 방향 또는 상이한 방향으로 다른 속도로 회전시킴으로써 임의의 회전 비율로 회전하거나, 다른 토크로 회전하는 회전 모드도 포함한다.

도 11에는 구체적으로 기재하지 않고 있으나, 예를 들어 센서리스 방식, 위치 센서, 인코더, 등의 방법에 의해 아우터 로터(20), 이너 로터(30) 및 스테이터(60)의 위치 관계의 정보를 얻을 수 있고, 아우터 마그네트(24), 이너 마그네트(34) 및 코일(63)의 위치 관계에 기초하여 위상차(Δθ)가 제어 장치(15)에서 연산된다. 이를 도 12 내지 도 14를 참조하여 설명한다.

도 12는 아우터 로터와 이너 로터의 위상차를 설명하는 도면이고, 도 13은 d축 전류와 q축 전류의 관계를 도시한 도면이고, 도 14는 위상차를 작게 하기 위한 d축 전류와 q축 전류와의 관계를 도시한 도면이다.

도 12에 도시한 예에서는 아우터 로터(20)의 N극 아우터 마그네트(24)와, 이너 로터(30)의 S극 이너 마그네트(34)와의 위상차를 Δθ로 한다.

이하, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)를 상반 회전 모드로 회전시키고 있는 도중에 서로 위상이 어긋나서 위상차가 발생한 경우의 제어에 대하여 설명한다.

본 발명의 제1실시 형태에서는 이너 로터(30)측의 회전 구동을 메인으로 제어하고, 아우터 로터(20)측의 회전 구동은 이너 로터(30)측의 제어에 추종시키고 있다. 여기서, 아우터 로터(20)와 이너 로터(30)와의 사이에 위상차(Δθ)가 발생하면, 비 제어측인 아우터 로터(20)의 토크가 감소해버린다. 또한, 이때의 아우터 로터(20)측의 q축 전류값(iq)(Outer)은 iq(Outer) = iq * cosΔθ이다(도 13 참조).

따라서, 도 14에 도시한 바와 같이, 위상차(Δθ)의 크기에 기초하여 이너 로터(30)측의 d축 전류값(id)(Inner)을 결정하여, 코일(63)에 인가하도록 하고 있다. 구체적으로, 이너 로터(30)측의 d축 전류값(id)(Inner)은 q축 전류값(iq)(Inner), 아우터 로터(20)와 이너 로터(30)와의 위상차(Δθ)를 사용하여, (1)식과 같이 결정된다.

id(Inner) = iq(Inner)·(1-cosΔθ) / sinΔθ…(1)

그리고, 코일(63)에 d축 전류값(id, Inner)을 인가하면, 위상차(Δθ)가 발생했을 때에, 이너 로터(30)측의 q축 전류값(iq, Outer)이 증가하게 된다. 구체적으로, 이너 로터(30)측의 q축 전류값(iq)(Outer)은 (2) 식과 같이 결정된다.

iq(Outer) = iq*cosΔθ + id*sinΔθ…(2)

즉, 아우터 로터(20)측의 q축 전류값(iq, Outer)은 id*sinΔθ만 증가하게 되고, 그 증가분에 의해, 아우터 로터(20)가 가속하므로 위상차(Δθ)를 작게 할 수 있다.

이에 의해, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)의 탈조 내력이 증가하여, 상반 회전 모드라도 안정적으로 회전시킬 수 있다.

이어서, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)를 소정의 회전수보다도 큰 고속 회전 모드인 탈수 모드로 운전하는 경우에 대하여 설명한다. 탈수 모드 시에는 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)는 동기 회전 모드로 회전 구동된다.

도 15는 위상차와 유기 전압, 소비 전력의 관계를 도시한 그래프이다.

도 15에서, 위상차(Δθ)가 0°의 근방에서는 소비 전력이 최대로 되어 있다. 한편, 위상차(Δθ)가 180°의 근방에서는 소비 전력이 최소로 되어 있으나, 위상차(Δθ)가 180°를 초과하면, 탈조해 버린다. 그로 인해 위상차(Δθ)가 180°보다도 작아지도록 제어할 필요가 있다.

여기서, 탈조를 회피하면서 안정적으로 동작시키는 것과, 소비 전력을 낮게 억제하는 것의 양립을 위해서는 도 15에 도시한 바와 같이, 90° 내지 180°의 사이에 위상차(Δθ)가 수용되도록 제어하는 것이 바람직하다. 그리고, 다양한 실험 결과로부터, 위상차(Δθ)를 150° 근방으로 설정하는 것이 가장 효과적이라는 것을 알 수 있었다. 그로 인해 탈수 모드 시에는 아우터 로터(20)와 이너 로터(30)와의 위상차(Δθ)를 150 ㅁ 10[°]로 설정하는 것이 바람직하다.

이어서, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)를 동기 회전 모드로 운전하는 경우에 대하여 설명한다. 동기 회전 모드에서는 아우터 로터(20) 또는 이너 로터(30)의 하나의 자극이 다른 하나에 대하여 일정한 위상만큼 지연된 상태에서 동기하여 회전하게 된다. 따라서, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)의 회전 동작을 위한 자속량이 저속 회전 시보다 적어지도록, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)의 회전 동작을 제어하도록 하고 있다. 구체적으로는 위상차를 크게 하면 자속량이 적어지므로, 지연 위상을 이와 같이 적절하게 제어함으로써, 서로 탈조되는 일없이 아우터 로터(20)측 및 이너 로터(30)측의 에어 갭 자속 밀도를 저감할 수 있다.

따라서, 코일(63)에 발생하는 유기 전압을 억제하고, 특히, 고속 회전에서의 효율 향상을 도모하거나, 고속 회전이라 하더라도 낮은 전압으로 구동이 가능해진다.

이어서, 외부로부터 큰 부하가 외란으로서 아우터 로터(20)나 이너 로터(30)에 가해졌을 때의 탈조 검출 방법에 대하여 설명한다. 전술한 바와 같이 탈조되지 않도록 제어하지만, 예정하지 않은 큰 부하가 가해졌을 때에는 탈조될 가능성이 있다. 탈조될 때, 큰 회전 변동에 수반하여, 소리나 진동이 발생하므로, 그것을 예측하여 탈조 전에 모터를 정지 동작에 들어가게 함으로써, 그것들을 저감할 수 있다.

이하, 탈조를 예측하는 구체적인 방법에 대하여 도 16을 참조하여 설명한다.

도 16은 탈조를 예측하기 위한 그래프이다.

도 16에서, 탈조 현상에 가까워지면, 탈조되기 전에 모터(12)의 회전 스피드가 변화하는 것이 발명자의 시험에 의해 확인되고 있다.

구체적으로, 속도 명령에 기초한 필요한 회전 스피드와 실제의 회전 스피드를 비교함으로써 변동량을 검출할 수 있다. 변동량이 낮은 시점에서는 아직 탈조되는 일은 없고, 이너 로터(30)와 아우터 로터(20)는 동기 추종하여 회전하고 있으나, 일정한 변동량을 초과하면 탈조된다. 이로 인해, 이 변동량이 일정한 값이 되었을 때에 모터(12)에의 통전을 정지함으로써, 탈조 시에 발생하는 큰 전자 토크 변동을 사전에 OFF 할 수 있다.

(본 발명의 제1실시 형태의 효과)

이와 같이, 본 발명의 제1실시 형태에 의한 모터(12)에 의하면, 간단한 구성으로 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)를 복수의 회전 모드로 회전 동작시킬 수 있다. 즉, 종래와 같이 2개의 로터를 독립적으로 회전 구동시키는데 있어서 복합 전류를 공급할 필요가 없으므로, 복합 전류를 공급하기 위한 복수의 인버터(18)가 불필요해지므로, 인버터(18)의 규모를 작게 하여 제품의 콤팩트화나 비용 저감을 도모할 수 있다.

그리고, 복합 전류의 분리 전류 처리를 필요로 하지 않으므로, 고조파 전류의 영향을 거의 받지 않으며, 고조파 왜곡에 의한 진동이나 소리가 발생하는 일이 없다.

또한, 이 모터(12)를 세탁기(1)에 탑재했을 경우에는 필요 최소한의 운전 모드, 예를 들어 동기 회전 모드나 상반 회전 모드에 대응할 수 있고, 저렴한 시스템 구성으로 할 수 있다.

또한, 코일(63)에 자화 전류를 공급하여, 포화 착자 영역을 사용한 전환 자석(25)의 자극 전환을 행하고 있기 때문에, 자속량이 안정되어 있어, 자속량의 편차에 기인하는 소리나 진동이 발생하기 어려워진다.

＜제2 실시 형태＞

도 17은 본 발명의 제2실시 형태에 의한 모터의 구성을 도시한 평면 단면도로서, 아우터 로터의 자극수가 32극인 상태를 나타내고, 도 18은 본 발명의 제2실시 형태에 의한 모터의 구성을 도시한 평면 단면도로서, 아우터 로터의 자극수가 16극인 상태를 나타낸다.

이하, 상술한 제1실시 형태와 같은 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 차이점에 대하여만 설명한다.

도 17에서, 이너 로터(30)는 스포크형 로터이며, 32개의 이너 마그네트(34)가 둘레 방향으로 간격을 두고 방사상으로 배열되도록 배치되고, 내측 주위벽부(32)에 설치되어 고정되어 있다. 이너 마그네트(34)는 모두 고정 자석(35)으로 구성되어 있다. 이너 마그네트(34)의 사이에는 로터 코어(33)가 둘레 방향으로 배치되어 있다.

아우터 로터(20)는 SPM형 로터이며, 32개의 아우터 마그네트(24)가 둘레 방향으로 S극과 N극이 교대로 배열되도록 배치되고, 로터 요크(22)의 내면에 고정되어 있다.

여기서, 아우터 마그네트(24)는 전환 자석(25)과 고정 자석(35)으로 구성되어 있다. 구체적으로, 도 17에 나타내는 5개의 아우터 마그네트(24) 중, 밑에서부터 1번째, 2번째, 5번째의 자석은 전환 자석(25)으로 구성되어 있다. 그리고, 밑에서부터 3번째, 4번째의 자석은 고정 자석(35)으로 구성되어 있다. 즉, 인접하는 2개의 자석이 동일 기능의 자석으로 구성되어 있다.

그리고, 코일(63)에 자화 전류를 공급하여 모든 전환 자석(25)의 자극을 반전시키면, 도 18에 도시한 바와 같이, 밑에서부터 1번째, 5번째의 전환 자석(25)이 S극으로부터 N극으로 반전하고, 밑에서부터 2번째의 전환 자석(25)이 N극으로부터 S극으로 반전한다. 이와 같이 인접하는 2개의 S극의 자석 조와, 인접하는 2개의 N극의 조가 둘레 방향으로 교대로 배열되도록 전환됨으로써, 아우터 로터(20)의 자극수가 16극으로 된다.

여기서, 아우터 로터(20)의 자극수가 32극인 경우에, 코일(63)에 구동 전류를 공급하면, 도 17에 화살표로 나타낸 바와 같이 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)는 양쪽 모두, 시계 방향으로 회전한다. 즉, 동기 회전 모드로 회전 구동시킬 수 있다.

한편, 아우터 로터(20)가 16극인 경우에, 코일(63)에 구동 전류를 공급하면, 도 18의 화살표로 도시한 바와 같이, 아우터 로터(20)가 반시계 방향으로 회전하고, 이너 로터(30)가 시계 방향으로 회전한다. 즉, 상반 회전 모드로 회전 구동시킬 수 있다.

또한, 이너 마그네트(34) 및 아우터 마그네트(24)의 수는 일례이며, 특별히 이 형태로 한정하는 것은 아니다.

이하, 전환 자석(25)을 복수회로 나누어 자화하는 수순에 대하여 도 19 내지 도 24를 사용하여 설명한다. 이하에서는 아우터 로터(20)의 자극수를 32극으로부터 16극으로 변화시키는 경우에 대하여 설명한다. 또한, 아우터 로터(20)의 자극수를 16극으로부터 32극으로 변화시키는 경우에 대해서는 이하의 수순을 동일한 사고 방식의 방법으로 역으로 행하면 되므로, 설명을 생략한다.

도 19내지 도 24는 복수회로 나누어 자화 동작을 행하는 수순을 설명하는 평면 단면도이다.

도 19에 도시한 바와 같이, 아우터 로터(20)의 위치 결정을 행한다. 구체적으로는 밑에서부터 1번째의 티스(61)(U상)와 밑에서부터 2번째의 티스(61)(W상)에 도 19의 화살표로 나타내는 방향으로 자계가 흐르도록, 코일(63)에 전류를 흘린다. 여기에서는 아우터 로터(20)를 도 19의 위치에 고정할 정도의 자계가 발생하도록, 5A 정도의 전류를 흘리도록 한다. 이에 의해, 티스(61)에 대향하는 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)의 자극이 밸런스를 유지하고, 도 19에 나타내는 위치에서 정지한다.

이어서, 도 20에 도시한 바와 같이, 아우터 로터(20)가 정지한 위치에서, 밑에서부터 1번째의 티스(61)와 밑에서부터 2번째의 티스(61)에 도 20의 화살표로 나타내는 방향으로 자계가 흐르도록, 코일(63)에 자화 전류를 흘린다. 여기에서는 아우터 로터(20)의 위치 결정을 행했을 때보다도 큰, 예를 들어 30A 정도의 착자를 위한 전류를 흘리도록 한다. 이에 의해, 밑에서부터 1번째와 2번째의 전환 자석(25)에는 도 20에 도시한 바와 같이, 반대 자극이 부분적으로 착자된다.

이어서, 도 21에 도시한 바와 같이, 밑에서부터 1번째(U상), 2번째(W상), 3번째(V상)의 티스(61)에, 도 21의 화살표로 나타내는 방향으로 자계가 흐르도록, 코일(63)에 전류를 흘린다. 여기에서는 아우터 로터(20)를 도 21의 위치에 고정할 정도의 자계가 발생하도록, 5A 정도의 전류를 흘리도록 한다. 이에 의해, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)의 자극이 밸런스를 유지하고, 도 21에 나타내는 위치에서 정지한다.

이어서, 도 22에 도시한 바와 같이, 아우터 로터(20)가 정지한 위치에서, 밑에서부터 1번째의 티스(61)와 밑에서부터 2번째의 티스(61)에 도 22의 화살표로 나타내는 방향으로 자계가 흐르도록, 코일(63)에 자화 전류를 흘린다. 여기에서는 아우터 로터(20)의 위치 결정을 행했을 때보다도 큰, 예를 들어 30A 정도의 착자를 위한 전류를 흘리도록 한다. 이때, 밑에서부터 2번째의 전환 자석(25)은 티스(61)와의 대향 면적부가 퍼져 있기 때문에, N극으로부터 S극으로의 자극의 반전이 완료된다.

이어서, 도 23에 도시한 바와 같이, 밑에서부터 1번째, 2번째, 3번째의 티스(61)에, 도 23의 화살표로 나타내는 방향으로 자계가 흐르도록, 코일(63)에 전류를 흘린다. 여기에서는 아우터 로터(20)를 도 23의 위치에 고정할 정도의 자계가 발생하도록, 5A 정도의 전류를 흘리도록 한다. 이에 의해, 티스(61)에 대향하는 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)의 자극이 밸런스를 유지하고, 도 23에 나타내는 위치에서 정지한다.

이어서, 도 24에 도시한 바와 같이, 아우터 로터(20)가 정지한 위치에서, 밑에서부터 1번째의 티스(61)와 밑에서부터 2번째의 티스(61)에 도 24의 화살표로 도시한 방향으로 자계가 흐르도록, 코일(63)에 자화 전류를 흘린다. 여기에서는 아우터 로터(20)의 위치 결정을 행했을 때보다도 큰, 예를 들어 30A 정도의 착자를 위한 전류를 흘리도록 한다. 이때, 밑에서부터 1번째의 전환 자석(25)은 티스(61)와의 대향 면적부가 퍼져 있기 때문에, S극으로부터 N극으로의 자극의 반전이 완료된다.

또한, 본 발명의 제2실시 형태에서는 아우터 로터(20)의 회전 정지 중에 자화 동작을 행하도록 했으나, 예를 들어 저속 회전 중에 자화 동작을 행하도록 해도 좋다. 이 경우에는 자화 동작을 개시하기 전의 아우터 로터(20)의 회전 정지 중에, 적어도 1회 이상, 자화 동작을 행한 후에, 아우터 로터(20)를 저속 회전 시켜서 티스(61)와의 상대 위치를 변화시키면서, 나머지 횟수 분, 자화 동작을 행하도록 하면 좋다. 즉, 저속 회전 중의 아우터 로터(20)가 도 20 등의 위치에 이르렀을 때에, 자화 전류를 흘리도록 하면 좋다. 이 경우, 동기 회전 모드 중에 자화 동작을 행하는 것이 바람직하다.

또한, 아우터 로터(20)의 위치를 정하기 위해서는 센서레스 방식의 위치 신호를 사용해도 좋고, 위치 센서(64)에 의한 이너 로터(30)측의 이너 마그네트(34)의 위치 신호를 사용해도 좋다. 또한, 이너 로터(30)측과 아우터 로터(20)측의 평균화 등, 위치 신호 처리를 한 위치 신호를 사용해도 좋다. 또한, 저속 회전 중이라면, 정지 상태에 비하여, 아우터 로터(20)의 회전 중의 관성 모멘트 효과를 이용할 수 있고, 위치 신호를 사용함으로써, 착자가 본래의 착자로 되기 전의 과정이라도, 착자 위치를 보다 정확하게 판단할 수 있으므로, 자극의 전환을 고정밀도로, 용이하게 행하는 것이 가능해진다. 또한, 회전 제어에 의해 회전의 변동을 파악하면서, 모든 자화 공정을 회전 중에 행하도록 하면, 관성 모멘트 효과도 이용할 수 있기 때문에, 가장 유효하다.

또한, 정지 상태에서의 착자를 최초의 1회째만으로 하여 설명했으나, 1회째, 2회째의 착자를 정지 상태, 그 이후를 회전하면서 착자하여 자극을 전환해 가는 등도 가능하다. 또한, 착자 횟수는 이에 한정되는 것이 아니라, 더욱 자극 전환 자화를 행하여, 보다 정밀도가 향상되도록 반복하여 자화할 수도 있다.

그런데, 아우터 로터(20)의 회전 중에 자화 동작을 행할 때에는 아우터 로터(20)의 이동에 맞추어 통전 위상을 전환하는 것이 바람직하다. 이를 도 25 내지 도 30을 참조하여 설명한다.

도 25는 통전 위상을 전환하지 않을 때의 전환 자석과 티스와의 위치 관계를 설명하는 도면이고, 도 26은 통전 위상을 전환할 때의 전환 자석과 티스와의 위치 관계를 설명하는 도면이고, 도 27은 전환 자석 및 고정 자석에 대한 자기 센서의 배치를 설명하는 도면이고, 도 28은 자기 센서로 전환 자석을 검출했을 때의 도면이고, 도 29는 전환 자석 및 고정 자석에 대한 자기 센서의 배치를 설명하는 도면이고, 도 30은 자기 센서로 고정 자석의 이극(異極) 부분을 검출했을 때의 도면이다.

구체적으로, 도 25에 도시한 바와 같이, U상의 티스만으로 착자할 때에 착자 전류 펄스 시간과 비교하여 아우터 로터(20)의 회전이 빠르면, 전환 자석(25)과 자화 동작을 행하는 티스(61)가 어긋나버려, 적정한 착자를 할 수 없는 경우가 있다. 따라서, 아우터 로터(20)의 회전 스피드를 느리게 하는 것도 생각할 수 있으나, 아우터 로터(20)의 관성 모멘트의 효과가 저하되어, 위치 정밀도나 착자 변동이 증가해버리므로 바람직하지 않다.

따라서, 본 발명의 제2실시 형태에서는 도 26에 도시한 바와 같이, 아우터 로터(20)의 회전 이동량에 맞추어 U상으로부터 V상으로, 자화 동작을 행하는 티스(61)를 전환하도록 하고 있다. 따라서, 전환 자석(25)을 적정하게 반대 자극으로 전환할 수 있다.

이와 같이, 전환 자석(25)을 갖는 아우터 로터(20)의 착자를 행할 때에, 자화 전류의 통전 중은 아우터 로터(20)의 이동에 맞추어 자화하는 티스(61)의 코일(63)에의 통전 위상을 변화시켜 자화함으로써, 적정한 착자가 가능해진다. 이때, 착자 중의 통전 위상은 아우터 로터(20)의 초기 위상을 초기값으로 하고, 자석 이동량을 가산함으로써 행한다.

여기서, 초기 위상의 초기값이라 함은 자화 전류를 인가했을 때의 전류 위상을 말한다. 예를 들어, U상에서 착자할 경우의 초기값은 0° + 오프셋량, W상에서 착자할 경우의 초기값은 -120° + 오프셋량, V상에서 착자할 경우의 초기값은 120° + 오프셋량으로 된다. 또한, 오프셋량이라 함은 전환 자석(25)이 목적 위치에 왔을 때에 전류 피크로 되도록 조정하는 파라미터이다.

그런데, 전환 자석(25)의 자극을 반전시켜서 아우터 로터(20)의 자극수를 전환하기 위해서는 전환 자석(25)과 고정 자석(35)과의 위치를 판별할 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 제2실시 형태에서는 자석 판별부로서 위치 센서나 자기 센서(65)를 사용하도록 하고 있다.

도 27에 도시한 바와 같이, 아우터 로터(20)에는 인접하는 2개의 전환 자석(25)의 조와, 인접하는 2개의 고정 자석(35)의 조가 둘레 방향으로 교대로 배열되도록 배치되어 있다. 전환 자석(25)의 하단부는 고정 자석(35)의 하단부보다도 하방으로 돌출하여 연장되어 있다. 즉, 전환 자석(25) 쪽이 고정 자석(35)보다도 길이가 길게 되어 있다.

그리고, 전환 자석(25)에 있어서의 고정 자석(35)보다도 길게 된 부분에 대향하여, 자기 센서(65)가 배치되어 있다. 자기 센서(65)는 예를 들어 스테이터(60)나 다른 구조체 등에 고정되어 있다.

도 27에 도시한 아우터 로터(20)의 위치에서는 자기 센서(65)가 고정 자석(35)의 하방에 위치하고 있다. 여기서, 아우터 로터(20)가 회전하면, 도 28에 도시한 바와 같이, 자기 센서(65)가 전환 자석(25)에 대향하여, 도 27에 도시한 상태와는 다른 신호를 받게 된다. 이 다른 신호에 기초하여 자기 센서(65)에 의해 전환 자석(25)과 고정 자석(35)을 판별할 수 있다. 그리고, 제어 장치(15)는 고정 자석(35)의 위치에 기초하여, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)의 회전 동작을 제어한다.

또한, 자기 센서(65)는 아우터 로터(20)보다도 외측 및 내측의 어느 쪽에 배치해도 좋고, 단부면부에 배치해도 동일한 기능을 얻는 것이 가능하다. 또한, 이너 로터(30)측에 전환 자석(25)을 갖는 구성이라 하더라도, 자기 센서(65)를 동일하게 배치함으로써, 자석의 판별이 가능해진다.

또한, 도 27에 도시한 예에서는 전환 자석(25)과 고정 자석(35)과의 길이를 변화시킴으로써, 자기 센서(65)로 판별 가능하다고 하였으나, 이 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전환 자석(25)을 일시적으로 감자하도록 자화 동작을 행하고, 그 변화에 기초하여 전환 자석(25)의 위치를 판별한 후에, 원래의 상태로 되돌리도록 해도 좋다.

또한, 자기 센서(65)에 대향하는 부분의 착자량이나 착자 형상 등의 착자 상태를 바꿈으로써 자석을 판별하는 것도 가능하다. 구체적으로, 도 29에 도시한 바와 같이, 고정 자석(35)의 일부에 이극을 구성하고, 이 이극 부분에 대향하도록 자기 센서(65)를 배치하면 좋다. 여기서, 아우터 로터(20)가 회전하면, 도 30에 도시한 바와 같이, 자기 센서(65)가 고정 자석(35)의 이극 부분에 대향하므로, 고정 자석(35)의 위치를 특정하여, 자기 센서(65)에 의해 전환 자석(25)과 고정 자석(35)을 판별할 수 있다.

또한, 아우터 마그네트(24)를 전환 자석(25)과 고정 자석(35)으로 구성하고 있으나, 모두 전환 자석(25)으로 구성해도 상관없다. 이 경우에는 임의의 절반의 전환 자석(25)의 자극만을 반전시킴으로써, 자극수를 전환할 수 있다. 이와 같이 하면, 전환 자석(25)과 고정 자석(35)을 구별하는 일없이 착자 전환을 행할 수 있다.

<제3실시 형태>

도 31은 본 발명의 제3실시 형태에 의한 모터의 구성을 도시한 평면 단면도이다.

도 31에서, 이너 로터(30)는 매립식의 SPM형 로터이며, 32개의 이너 마그네트(34)가 둘레 방향으로 S극과 N극이 교대로 배열되도록 배치되고, 내측 주위벽부(32)에 매립되어 있다. 이너 마그네트(34)는 모두 고정 자석(35)으로 구성되어 있다.

아우터 로터(20)는 SPM형 로터이며, 32개의 아우터 마그네트(24)가 둘레 방향으로 S극과 N극이 교대로 배열되도록 배치되고, 로터 요크(22)의 내면에 고정되어 있다. 또한, 아우터 마그네트(24)는 전환 자석(25)과 고정 자석(35)으로 구성되어 있으나, 그 배치는 제2실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.

<제4실시 형태>

도 32는 본 발명의 제4실시 형태에 의한 모터의 구성을 도시한 평면 단면도이다.

도 32에서, 이너 로터(30)는 매립식의 SPM형 로터이며, 32개의 이너 마그네트(34)가 둘레 방향으로 S극과 N극이 교대로 배열되도록 배치되고, 내측 주위벽부(32)에 매립되어 있다. 이너 마그네트(34)는 모두 고정 자석(35)으로 구성되어 있다.

아우터 로터(20)는 컨시퀀트형 로터이며, 16개의 아우터 마그네트(24)가 둘레 방향으로 간격을 두고 S극이 배열되도록 배치되고, 로터 요크(22)의 내면에 고정되어 있다. 아우터 마그네트(24)는 모두 전환 자석(25)으로 구성되어 있고, 전환 자석(25)의 자극을 반전시킴으로써, 아우터 로터(20)의 자극수를 16극과 32극 사이에서 전환 가능하도록 되어 있다. 또한, 전환 자석(25)의 자극 반전 동작에 대해서는 제1실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.

<제5실시 형태>

도 33은 본 발명의 제5실시 형태에 의한 모터의 구성을 도시한 평면 단면도이고, 도 34는 티스의 선단부에 홈부가 형성된 상태를 도시한 평면 단면도이다.

도 33에서, 티스(61)에는 전환 자석(25)을 갖는 아우터 로터(20)측의 티스(61)의 폭이 이너 로터(30)측의 티스(61)의 폭보다도 가늘게 되도록 세폭부(67)가 설치되어 있다. 세폭부(67)는 티스(61)의 폭이 아우터 로터(20)측을 향하여 끝이 가늘어지도록 형성되어 있다.

이와 같이, 티스(61)에 세폭부(67)를 설치하고, 아우터 로터(20)측의 티스(61)의 폭을 가늘게 함으로써, 자속 밀도를 올릴 수 있다. 즉, 코일(63)에 흘린 전류에 의해 발생하는 자화 자속을 전환 자석(25)을 향하여 집중하여 흘릴 수 있고, 전환 자석(25)의 자극 반전을 적은 전류로 안정적으로 행할 수 있다. 또한, 세폭부(67)의 형상은 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 티스(61)의 아우터 로터(20)측의 티스 폭을 가늘게 한 단차 형상이어도 좋다.

또한, 티스(61)에 권회된 코일(63)은 전환 자석(25)을 갖는 아우터 로터(20)측이 이너 로터(30)측보다도 권취수가 많게 되어 있다. 이에 의해, 전환 자석(25)측의 자속을 반대측보다도 집중시킬 수 있다.

또한, 티스(61)의 선단부의 각도 폭은 전환 자석(25)을 갖는 아우터 로터(20)측의 각도 폭 B쪽이 이너 로터(30)측의 각도 폭 A보다도 작게 되어 있다(B<A). 이에 의해, 전환 자석(25)측의 자속을 반대측보다도 집중시킬 수 있다.

또한, 티스(61)의 선단부의 각도 폭이 아우터 로터(20)측과 이너 로터(30)측에서 동일하더라도, 티스(61)의 선단부 단면적을, 전환 자석(25)을 갖는 아우터 로터(20)측이 이너 로터(30)측보다도 작게 함으로써, 동일한 기능을 얻을 수 있다.

구체적으로, 도 34에 도시한 바와 같이, 티스(61)의 선단부에 있어서의 아우터 로터(20)에 대향하는 면에는 축방향으로 연장되는 홈부(68)가 형성되어 있다. 홈부(68)는 둘레 방향으로 간격을 두고 2개 형성되어 있다. 이와 같이 티스(61)의 선단부에 있어서 홈부(68)를 제외한 실질적으로 아우터 마그네트(24)와 대향하는 에어 갭 면적을 이너 로터(30)측의 에어 갭 면적보다도 작게 함으로써, 전환 자석(25)측의 자속을 반대측보다도 집중시킬 수 있다.

＜기타 실시 형태＞

기타 실시 형태에 대해서는 이하와 같은 구성으로 해도 좋다.

본 발명의 기타 실시 형태에서는 자극수 전환부로서 스테이터(60)의 코일(63)을 이용하여, 코일(63)에 자화 전류를 공급함으로써 전환 자석(25)의 자극을 반전시키는 구성에 대하여 설명했으나, 예를 들어 스테이터(60)의 코일(63)과는 별도로, 전환 자석(25)에 자화 전류를 공급하여 자극을 반전시키기 위한 자화 코일을 설치해도 좋다.

또한, 본 발명의 기타 실시 형태에서는 코일(63)에 자화 전류를 공급하는 제어 장치(15)로 모터용 인버터를 사용했으나, 예를 들어 별도의 전용의 제어 장치를 사용해도 좋다.

또한, 본 발명의 기타 실시 형태에서는 도 10 및 도 11에 도시한 6개의 스텝의 상태에 기초하여, 아우터 로터(20) 및 이너 로터(30)가 동기 회전 모드나 상반 회전 모드로 회전 구동하는 원리에 대하여 설명했으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 구형파 통전 방식, 정현파 구동, 벡터 제어 등, 임의로 선택하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 기타 실시 형태에서는 스테이터(60)의 극수가 24극, 이너 로터(30)의 극수가 32극이고, 아우터 로터(20)의 극수가 32극과 16극 사이에서 전환 가능한 구성에 대하여 설명했으나, 이외의 조합으로도, 동일한 회전 모드나, 회전수가 다른 회전 모드를 구성하는 것이 가능하다. 즉, 이너 로터(30)측의 자극수를 2N(N은 짝수)으로 했을 때, 아우터 로터(20)측의 자극을 2N과 N의 사이에서 전환하도록 해도 좋다.

또한, 본 발명의 기타 실시 형태에서는 고속 회전측의 이너 로터(30)를 탈수조(11)에 연결하고, 저속 회전측의 아우터 로터(20)를 펄세이터(13)에 연결한 구성에 대하여 설명했으나, 이너 로터(30)를 탈수조(11)에 연결하고, 아우터 로터(20)를 기타의 기능을 갖는 회전축에 연결함으로써, 탈수 성능이나 세탁 성능 등의 상품성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 기타 실시 형태에서는 아우터 로터(20)에 전환 자석(25)을 설치함으로써 아우터 로터(20)의 자극수를 전환 가능하게 했으나, 이너 로터(30)에 전환 자석(25)을 설치함으로써 이너 로터(30)의 자극수를 전환 가능하게 해도 좋다. 예를 들어, 이너 로터(30)측의 자극수를 2N(N은 짝수)으로 하고, 이너 로터(30)측의 자극을 2N과 N의 사이에서 전환하도록 하면 된다.

또한, 본 발명의 기타 실시 형태에서는 아우터 로터(20) 또는 이너 로터(30) 중 하나의 로터를 가지는 모터(12)에서도 하나의 로터에 전환 자석(25)을 설치함으로써 하나의 로터의 자극수를 전환 가능하게 해도 좋다. 예를 들어, 이너 로터(30)만을 가지는 모터(12)의 경우에는 이너 로터(30)측의 자극을 2N과 N의 사이에서 전환하도록 하면 된다. 반면, 아우터 로터(20)만을 가지는 모터(12)의 경우에는 아우터 로터(20)측의 자극을 2N과 N의 사이에서 전환하도록 하면 된다.

그 밖에 본 발명은 상기 각 실시 예에 한정되지 않으며 또 각 실시 예에 기재된 구성을 조합할 수도 있고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변형할 수 있음은 말할 필요도 없다.

1 : 세탁기
11 : 탈수조
12 : 모터
13 : 펄세이터
15 : 제어 장치(제어부, 위상 검출부, 자석 위치 추정부)
18 : 인버터
20 : 아우터 로터(제2 로터)
25 : 전환 자석
30 : 이너 로터(제1 로터)
35 : 고정 자석
60 : 스테이터
61 : 티스(자극수 전환부)
63 : 코일(자극수 전환부)
64 : 위치 센서(자석 판별부, 자석 위치 검출부)
65 : 자기 센서(자석 판별부)
67 : 세폭부

Claims (18)

1. 물을 수용하는 세탁조;
   상기 세탁조 내부에 회전 가능하게 설치되고, 세탁물을 수용하는 탈수조;
   상기 탈수조의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 세탁물을 교반하는 펄세이터;
   상기 탈수조 및 상기 펄세이터를 회전시키는 모터;를 포함하고,
   상기 모터는,
   환형의 스테이터와, 상기 스테이터에 대하여 각각 독립적으로 회전 가능한 제1로터 및 제2로터;를 구비하고,
   상기 제1로터 또는 상기 제2로터 중 하나는 상기 탈수조에 연결되고,
   상기 제1로터 또는 상기 제2로터 중 다른 하나는 상기 펄세이터에 연결되는 세탁기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1로터 및 상기 제2로터를 복수의 회전 모드로 구동시키는 제어부;를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   하나의 인버터로 구성되고,
   상기 제1로터 및 상기 제2로터 중 적어도 하나의 자극을 반전시켜 상기 제1로터 및 상기 제2로터를 상기 복수의 회전 모드로 구동시키는 세탁기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1로터 및 상기 제2로터 중 적어도 하나의 자극을 반전시켜 자극수를 전환하는 자극수 전환부;를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 자극수 전환부의 전환 동작을 제어하여 상기 제1로터 및 상기 제2로터를 상기 복수의 회전 모드로 구동시키는 세탁기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1로터 및 상기 제2로터 중 하나는, 상기 자극수 전환부의 전환 동작에 기초하여 자극이 반전하는 복수의 전환 자석을 가지고,
   상기 제1 로터 또는 상기 제2 로터 중 다른 하나는, 상기 자극수 전환부의 전환 동작에 기초하여 자극이 반전하지 않는 복수의 고정 자석을 가지는 세탁기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 복수의 전환 자석의 일부 및 모든 자극을 반전시키도록 상기 자극수 전환부의 전환 동작을 제어하는 세탁기.
6. 제4항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 복수의 전환 자석 모두를 임의의 자속량으로 착자시키도록 상기 자극수 전환부의 전환 동작을 제어하는 세탁기.
7. 제3항에 있어서,
   상기 자극수 전환부는,
   상기 제1 로터 및 상기 제2 로터에 대한 공통 자로를 가지고, 상기 자로 부분에 권회된 코일에 자화 전류가 공급될 때, 상기 제1 로터 및 상기 제2 로터 중 적어도 하나의 자극을 반전시켜 자극수를 전환하는 세탁기.
8. 제3항에 있어서,
   상기 자극수 전환부는,
   상기 스테이터의 티스이며,
   상기 티스에 권회된 코일에 자화 전류를 공급했을 때, 자화되는 상기 티스 간에 있어서 상기 전환 자석을 가지는 로터의 자석을 지나는 자기 저항은 상기 전환 자석을 가지는 로터와는 반대측의 로터의 자석을 지나지 않는 에어 갭 근방의 자기 저항보다도 큰 세탁기.
9. 제3항에 있어서,
   상기 자극수 전환부는,
   상기 스테이터의 티스이며,
   상기 티스에 권회된 코일에 자화 전류를 공급했을 때, 자화되는 상기 티스 간에 있어서 상기 전환 자석을 가지는 로터와는 반대측의 로터 자석을 지나는 자기 저항은 상기 전환 자석을 가지는 로터와는 반대측의 로터의 자석을 지나지 않는 에어 갭 근방의 자기 저항보다도 큰 세탁기.
10. 제3항에 있어서,
    상기 제1 로터는,
    상기 스테이터의 직경 방향 내측에 배치된 이너 로터이고,
    상기 제2 로터는,
    상기 스테이터의 직경 방향 외측에 배치된 아우터 로터인 세탁기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 아우터 로터는,
    상기 자극수 전환부의 전환 동작에 기초하여 자극이 반전하는 복수의 전환 자석을 가지고,
    상기 이너 로터는,
    상기 자극수 전환부의 전환 동작에 기초하여 자극이 반전하지 않는 복수의 고정 자석을 가지는 세탁기.
12. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 회전 모드는,
    상기 제1로터 및 상기 제2로터를 반대 방향으로 구동시키는 제1회전 모드와, 상기 제1로터 및 상기 제2로터를 동일 방향으로 구동시키는 제2회전 모드를 포함하는 세탁기.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    세탁 행정 시에 상기 탈수조 및 상기 펄세이터를 상기 제1회전 모드로 구동시키는 세탁기.
14. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    탈수 행정 시에 상기 탈수조 및 상기 펄세이터를 상기 제2회전 모드로 구동시키는 세탁기.
15. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1로터 및 상기 제2로터를 회전수가 다른 적어도 2개의 회전 모드로 구동시키는 세탁기.
16. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1로터 및 상기 제2로터의 회전수가 소정 회전수보다 큰 고속 회전 모드 시에는, 상기 제1로터 및 상기 제2로터를 상기 제2회전 모드로 구동시키는 세탁기.
17. 제1항에 있어서,
    상기 제1로터 및 상기 제2로터는,
    보자력이 다른 2종류 이상의 자석으로 구성된 세탁기.
18. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터는,
    둘레 방향으로 간격을 두고 배치되고, 직경 방향을 따라 연장되는 복수의 티스를 가지는 세탁기.

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