KR20190063197A - 세탁기 - Google Patents

세탁기 Download PDF

Info

Publication number
KR20190063197A
KR20190063197A KR1020170162106A KR20170162106A KR20190063197A KR 20190063197 A KR20190063197 A KR 20190063197A KR 1020170162106 A KR1020170162106 A KR 1020170162106A KR 20170162106 A KR20170162106 A KR 20170162106A KR 20190063197 A KR20190063197 A KR 20190063197A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coil
washing
shaft
motor
turns
Prior art date
Application number
KR1020170162106A
Other languages
English (en)
Inventor
홍대훈
박성윤
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020170162106A priority Critical patent/KR20190063197A/ko
Priority to CN201880076842.1A priority patent/CN111406135A/zh
Priority to PCT/KR2018/014992 priority patent/WO2019107985A1/ko
Priority to US16/768,110 priority patent/US11208751B2/en
Publication of KR20190063197A publication Critical patent/KR20190063197A/ko

Links

Images

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06FLAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F37/00Details specific to washing machines covered by groups D06F21/00 - D06F25/00
    • D06F37/30Driving arrangements 
    • D06F37/304Arrangements or adaptations of electric motors
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06FLAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F23/00Washing machines with receptacles, e.g. perforated, having a rotary movement, e.g. oscillatory movement, the receptacle serving both for washing and for centrifugally separating water from the laundry 
    • D06F23/04Washing machines with receptacles, e.g. perforated, having a rotary movement, e.g. oscillatory movement, the receptacle serving both for washing and for centrifugally separating water from the laundry  and rotating or oscillating about a vertical axis
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06FLAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F37/00Details specific to washing machines covered by groups D06F21/00 - D06F25/00
    • D06F37/30Driving arrangements 
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06FLAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F37/00Details specific to washing machines covered by groups D06F21/00 - D06F25/00
    • D06F37/30Driving arrangements 
    • D06F37/40Driving arrangements  for driving the receptacle and an agitator or impeller, e.g. alternatively
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14Stator cores with salient poles
    • H02K1/146Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Main Body Construction Of Washing Machines And Laundry Dryers (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 세탁기는, 유성 기어에 의한 구동 모터와 펄세이터의 회전 속도비는 3.8:1이고, 스테이터 코어의 적층 높이는 13.5mm ~ 14.5mm이며, 코일의 턴 수는 100 이상 140 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

세탁기{Washing machine}
본 발명은 세탁기에 관한 것이다.
일반적으로 세탁기는 세탁수가 담기는 외조와, 외조 내에 회전 가능하게 구비되어 의류 등(이하, '세탁포'라고 함)을 수용하는 드럼을 포함하고, 드럼이 회전함에 따라 세탁포의 세탁 및 탈수가 이루어진다.
세탁기는, 드럼의 회전 중심이 수직하게 형성되고 세탁포를 상측에서 투입 가능하게 설계된 탑 로딩 방식(top loading type)과, 드럼의 회전 중심이 수평하게 또는 후단으로 갈수록 낮아지는 방향으로 경사지게 형성되고, 세탁포를 전방에서 투입 가능하게 설계된 프론트 로딩 방식(front loading type)으로 구분할 수 있다.
상기 탑 로딩 방식의 세탁기는 크게 교반식(agitator type)과 와류식(pulsator type)으로 구분될 수 있고, 상기 교반식은 드럼의 중앙에 솟은 세탁봉을 회전시켜 세탁을 하고, 상기 와류식은 드럼의 하부에 형성된 원판 모양의 펄세이터 또는 드럼을 회전시켜 세탁을 한다.
상기 프론트 로딩 방식은 통상 드럼 세탁기라고 칭하며, 드럼의 내주면에 리프터가 구비되어, 드럼이 회전함에 따라 리프터가 세탁포를 들어올렸다가 낙하시킴으로써 세탁을 수행한다.
한국공개특허 제10-2004-0071430호(2004년08월12일)(이하 선행 기술이라 함)에는 탑 로딩 방식의 전자동 세탁기가 개시된다.
상기 선행기술에 제시된 세탁기에는, 구동력을 제공하는 구동모터와, 외조를 회전시키기 위한 탈수축과, 펄세이터를 구동시키기 위한 세탁축과, 상기 탈수축 및 세탁축을 선택적으로 구동시키기 위한 커플러를 포함하는 구동부가 구비된다.
상기 커플러는 상기 구동모터에서 발생하는 회전력을 세탁시에는 상기 펄세이터로 전달하고, 탈수시에는 상기 펄세이터 및 외조로 동시에 전달한다. 즉, 상기 세탁축은 상기 구동모터에 항상 결합되고, 상기 탈수축은 상기 구동모터에 선택적으로 결합된다. 이를 위하여, 상기 커플러는 상기 탈수축에 치합되어 상하 이동이 가능하며, 외주면에 상기 구동모터의 로터와 치합될 수 있는 치면을 구비한다. 이에 따라, 상기 커플러가 상승시에는 상기 탈수축과 상기 로터 사이의 결합을 해제하고, 하강시에는 상기 로터와 치합하여 상기 탈수축에 로터의 회전력을 전달한다.
한편, 구동 모터의 회전축과 세탁축을 연결하는 부분에 유성 기어가 장착됨으로써, 세탁 모드에서 펄세이터를 구동하기 위한 구동 모터의 토크가 감소되는 장점이 있다. 즉, 유성 기어가 없는 세탁기에 비하여, 상대적으로 적은 토크를 가지는 구동 모터를 적용하더라도 펄세이터 구동에 불편함이 없다. 따라서, 구동 모터의 크기, 구체적으로는 로터와 스테이터 코어의 적층 높이와 로터의 높이를 감소시켜서 모터의 슬림화가 가능한 장점이 있다.
구체적으로, 유성 기어의 감속비 3.8:1(구동 모터 3.8회전에 펄세이터 1회전) 조건에서 스테이터 코어의 적층 높이를 27mm에서 14mm로 감소하여, 구동 모터의 최대 토크는 약 30.4Nm에 도달하였다.
그러나, 에너지 코스 하프 로드(half load)(10.5kg) 기준 최소 33.5Nm의 토크가 필요한 직경 27인치 드럼을 가지는 탑로드 타입 세탁기에 적용할 경우, 구동 모터가 요구되는 토크에 도달하지 못하는 문제가 발생한다. 그러면, 세탁 구간에서 실제 구동모터의 운전 패턴이 지령치를 충분히 추종하지 못하여 세탁 성능을 저하시키는 문제를 초래할 수 있다.
따라서, 유성 기어의 감속비, 모터의 사이즈, 및 스테이터 코어의 적층 높이를 그대로 두고, 구동 모터의 구동 토크를 증가시키기 위한 모터 설계 조건의 변경이 요구되었다.
선행 기술 : 한국공개특허 제10-2004-0071430호(2004년08월12일)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 세탁기는, 상면이 개구되고, 외형을 이루는 캐비닛; 상기 캐비닛의 상면을 덮고, 내측에 세탁물 투입구가 형성되는 탑커버; 상기 세탁물 투입구를 개폐하도록 상기 탑커버에 결합되는 도어; 상기 캐비닛의 하단에 결합되어 상기 캐비닛을 지지하는 베이스; 상기 캐비닛 내부에 수용되고, 내부에 세탁수가 채워지는 외조; 상기 외조의 내부에 수용되고, 세탁포가 투입되는 내조; 상기 내조의 바닥부에 장착되어 세탁수 및 세탁포를 강제 유동시키는 펄세이터; 상기 외조의 바닥부에 장착되어 상기 펄세이터와 상기 내조에 회전력을 제공하는 구동부를 포함하고, 상기 구동부는, 상기 외조의 바닥에 고정되는 스테이터와, 상기 스테이터의 외측에서 회전하는 로터를 포함하는 구동 모터; 상기 구동 모터의 회전력을 상기 펄세이터로 전달하는 세탁축과, 상기 구동 모터의 회전력을 상기 내조로 전달하는 탈수축을 포함하는 축부; 및 상기 축부의 어느 지점에 개재되어, 상기 세탁축의 회전 속도를 감소시키고 토크를 증가시키는 유성 기어를 포함하고, 상기 스테이터는, 요크와, 상기 요크의 외측 가장자리에서 방사상 연장되며 원주 방향으로 이격 배치되는 다수의 폴로 이루어지는 철판이 다수회 적층되어 이루어지는 스테이터 코어; 상기 스테이터 코어를 덮는 인슐레이터; 및 상기 인슐레이터로 덮인 상기 폴의 외주면에 권선되는 코일을 포함하고, 상기 유성 기어에 의한 상기 구동 모터와 상기 펄세이터의 회전 속도비는 3.8:1이고, 상기 스테이터 코어의 적층 높이는 13.5mm ~ 14.5mm이며, 상기 코일의 턴 수는 100 이상 140 이하인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 세탁기에 의하면, 유성 기어의 감속비, 구동 모터의 사이즈, 및 스테이터 코어의 적층 높이를 변경하지 않고, 코일의 선경과 코일의 권취 횟수(이하 '턴수'라 함)를 적절히 변경함으로써, 모터의 구동 토크값이 증가하는 효과를 얻을 수 있었다.
상세히, 코일의 턴수를 증가시키기 위해서는 주어진 슬롯 필(slot fill) 조건하에 코일의 선경을 감소시켜야 하며, 코일의 선경이 감소하면 저항이 상승하여 모터 효율 저하와 모터 온도상승을 유발할 수 있다. 그러나, 본 발명의 경우, 유성 기어를 적용하여 모터의 토크 값을 낮추었기 때문에, 입력 전류값이 낮아져서 큰 문제는 없음이 확인되었다.
한편, 코일의 턴수가 높아지면 모터의 역기전력이 증가하고, 모터의 역기전력이 증가함에 따라 토크 상수가 커져서 동일 전류량 공급 조건에서 모터의 토크값이 증가하는 장점이 있다. 그러나, 역기전력이 높아지면, 탈수 모드에서 모터의 회전수를 높이기 위하여 수행되는 약계자 제어의 진입 시점이 빨라진다.
그리고, 코일의 턴수가 과도하게 높아져서 세탁 모드에서 약계자 제어가 수행되면 모터 전류가 감소되어 구동 모터의 토크가 감소되고, 그 결과 세탁 성능을 저하시키는 역효과를 불러올 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 역효과가 발생하지 않도록, 코일의 선경과 턴수를 적절한 범위 내에서 조절함으로써, 모터의 토크가 증가하는 결과를 얻을 수 있었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구동부가 외조에 설치된 모습을 보인 사시도.
도 3은 상기 구동부를 보인 사시도.
도 4는 상기 구동부의 측면도.
도 5는 상기 구동부의 분해 사시도.
도 6은 상기 구동부의 종단면도.
도 7은 상기 구동부에서 구동모터가 제거된 모습을 보인 사시도.
도 8은 상기 구동부의 로터를 보인 사시도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 탈수 모드에서 구동부를 보여주는 종단면도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 스토퍼의 저면 사시도.
도 11은 클러치 레버가 결합된 클러치 스토퍼의 저면 사시도.
도 12는 도 11에 도시된 클러치 스토퍼의 저면도.
도 13은 클러치 레버가 결합된 클러치 스토퍼의 평면 사시도.
도 14는 최대 토크, 발전 제동 전류, 및 모터 효율을 고려하여, 스테이터 코어의 적층 높이 대비 코일의 적정 턴수를 추출하기 위한 일명 중첩 등고선 그래프.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 세탁기에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 세탁기(1)는, 외관을 형성하는 케이스(10), 상기 케이스(10)의 상단에 배치되는 탑 커버(11) 및 상기 케이스(10)의 하단에 배치되는 베이스(12)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(10)는 내부공간을 갖는 사각형상으로 형성되고, 상단 및 하단이 개방된다. 상기 케이스(10)의 내부에는 세탁에 필요한 다양한 장치들이 구비될 수 있다.
상기 탑 커버(11)는 상기 케이스(10)의 개방된 상단에 배치되며, 세탁물이 투입될 수 있는 세탁물 투입구(미도시)를 형성한다. 또한, 상기 탑 커버(11)의 상측에는 상기 세탁물 투입구를 개폐할 수 있는 도어(13)가 제공된다. 예를 들어, 상기 도어(13)는 사용자에 의하여 회동 가능하게 제공될 수 있다.
상기 베이스(12)는 상기 케이스(10)의 개방된 하단을 차폐하도록 배치된다. 상기 베이스(12)의 저면에는 하나 또는 다수의 레그(14)가 배치되어, 상기 베이스(12)를 바닥면과 이격시킨다. 그리고, 상기 레그(14)를 회전시켜, 상기 세탁기(1)의 수평을 조절할 수도 있다. 그리고, 상기 베이스(12)에는 본 발명의 실시예에 따른 비산 방지 리브(300)가 구비될 수 있고, 상기 비산 방지 리브(300)에 대한 구체적인 내용은 아래에서 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
또한, 상기 세탁기(1)에는, 상기 세탁기(1)를 제어할 수 있는 각종 장치들로 구성된 컨트롤패널(15)이 제공된다. 상기 컨트롤패널(15)은 상기 탑 커버(11)의 상면에 제공될 수 있다.
상기 컨트롤패널(15)에는, 사용자가 상기 세탁기(1)를 조작할 수 있도록 마련된 각종 입력부 및 사용자에게 상기 세탁기(1)의 상태를 보여줄 수 있는 디스플레이부가 구비될 수 있다. 또한, 상기 컨트롤패널(15)에는 상기 입력부에 의해 입력된 신호에 따라 상기 세탁기(1)의 구성을 제어하도록 각종 PCB(미도시) 등이 배치될 수 있다.
상기 케이스(10), 상기 탑커버(11) 및 상기 베이스(12)에 의해 형성된 상기 세탁기(1)의 내부공간에는, 원통 형상의 외조(20) 및 내조(30)가 설치된다. 상기 내조(30)는, 상기 외조(20)의 내측에 수용되도록, 상기 외조(20)보다 작은 직경을 가진다.
상기 외조(20)에는, 세탁포의 세탁을 위한 세탁수가 채워진다. 상기 외조(20)는 원통형으로 형성되며, 상면에 세탁포가 출입될 수 있는 개구부(21)가 형성될 수 있다.
상기 외조(20)는 지지부재(22)에 의해 상기 케이스(10)의 내부에서 상기 베이스(12)로부터 상측으로 소정 간격 이격된 상태로 설치될 수 있다. 예를 들어, 상기 지지부재(22)의 상단이 상기 케이스(10)의 상부에 지지되고, 하단이 상기 외조(20)의 하부와 결합될 수 있다. 또한, 상기 지지부재(22)의 하단에는 상기 외조(20) 및 상기 내조(30)에서 발생하는 진동을 흡수하는 댐퍼(24)가 구비될 수 있다.
상기 댐퍼(24)는 탄성 변형을 통하여 상기 내조(30) 또는 후술할 구동부(100)에서 발생하여 상기 외조(20)로 전달되는 진동을 흡수하는 스프링을 포함할 수 있다.
상기 내조(30)는 세탁포의 세탁, 헹굼, 탈수를 위하여 후술될 구동부(100)에 의해서 회전하는 세탁조로 정의될 수 있다. 상기 내조(30)는 상기 외조(20)의 내부에 수용될 수 있으며, 상기 내조(30)의 외면이 상기 외조(2)의 내면과 일정 거리 이격되어 위치된다.
상기 내조(30)의 측면부에는 세탁수가 유출입되는 복수 개의 세탁공(32)이 형성된다. 따라서, 상기 외조(20)로 공급되는 세탁수는 상기 복수 개의 세탁공(32)을 통하여 상기 내조(30)에 채워질 수 있다.
또한, 상기 내조(30)의 내주면에는 세탁수에 포함된 보푸라기를 포함하는 각종 이물질을 포집하기 위한 위한 필터유닛(34)이 구비될 수 있다. 상기 필터유닛(34)은 상기 내조(30)의 원주 방향으로 복수 개가 설치될 수 있다.
한편, 상기 세탁기(1)의 내부에는 외부 급수원과 연결되어 상기 외조(20) 및 상기 내조(30) 내로 세탁수를 공급하는 급수유로가 제공된다. 상기 급수유로에는 상기 급수유로를 개폐하는 급수밸브가 구비된다. 상기 급수밸브는 급수되는 물의 종류에 따라 복수로 구비될 수 있다. 일 예로, 상기 급수밸브는 온수밸브와 냉수밸브를 포함할 수 있다.
또한, 상기 세탁기(1)의 내부에는 상기 외조(20) 및 상기 내조(30)에서 세탁기(1)의 외부로 세탁수를 배수하는 배수유로(45)가 제공된다. 상기 배수유로(45)에는 상기 배수유로(45)를 개폐하는 배수밸브(46)가 구비된다. 또한, 상기 배수유로(45)에는 상기 배수유로(45)로 배수되는 세탁수를 외부로 펌핑하기 위한 배수펌프(47)가 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 내조(30)의 바닥에는 세탁을 위한 수류를 형성하는 펄세이터(50)가 회전 가능하게 구비된다.
또한, 상기 세탁기(1)의 내부에는 상기 내조(30) 또는 상기 펄세이터(50)를 회전시키기 위한 동력을 제공하는 구동부(100)가 구비된다. 상기 구동부(100)는, 상기 내조(30)을 회전시키기 위한 탈수축과, 상기 펄세이터(50)를 회전시키기 위한 세탁축을 포함하며, 상기 탈수축 및 상기 세탁축을 선택적으로 회전시킨다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구동부가 설치된 외조의 저면 사시도이고, 도 3은 상기 구동부의 사시도이며, 도 4는 상기 구동부의 측면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구동부(100)는 상기 외조(20)의 하부에 배치된다. 상기 구동부(100)는 상기 펄세이터(50)를 회전시키거나, 상기 펄세이터(50)와 상기 내조(20)를 함께 회전시키기 위한 동력을 제공하는 수단으로 이해될 수 있다.
상기 구동부(100)는, 상기 펄세이터(50)로 동력을 전달하는 세탁축(110)과, 상기 내조(30)로 회전동력을 전달하는 탈수축(120)과, 상기 세탁축(110)과 탈수축(120)을 지지하는 베어링 하우징(130), 및 상기 베어링 하우징(130)의 하부에 배치되어 상기 세탁축(110) 또는 상기 탈수축(120)으로 구동력을 제공하는 구동모터(180,190)를 포함할 수 있다.
이하에서는, 상기 구동부(100)에 대하여 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 상기 구동부의 분해 사시도이고, 도 6은 상기 구동부의 종단면도이고, 도 7은 상기 구동부에서 구동모터가 제거된 모습을 보인 사시도이고, 도 8은 상기 구동부의 로터를 보인 사시도이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 상기 구동부(100)는, 앞서 설명된 바와 같이, 세탁축(110), 탈수축(120), 베어링 하우징(130) 및 구동모터(180,190)를 포함한다.
상세히, 상기 세탁축(110)은, 상부 세탁축(111)과, 상기 상부 세탁축(111)의 하부에 위치되는 하부 세탁축(115)을 포함한다. 그리고 상기 탈수축(120)은, 상부 탈수축(121)과, 상기 상부 탈수축(121)의 하부에 위치되는 하부 탈수축(125)을 포함한다.
상기 상부 세탁축(111)은, 상기 상부 탈수축(120)의 중심을 관통하여 상기 내조(30)의 내부로 돌출되고, 상기 내조(30)의 내부로 돌출된 상기 상부 세탁축(111)의 일 단부는 상기 펄세이터(50)에 결합된다. 그리고 상기 상부 세탁축(111)의 타 단부는 하부로 연장되어, 상기 베어링 하우징(130)의 내부에 배치된 유성기어모듈(140)에 연결된다.
상기 상부 세탁축(111)은 상기 내조(30)의 바닥부에 고정되어 상기 내조(30)와 한 몸으로 회전한다.
상기 하부 세탁축(115)은, 상기 상부 세탁축(111)으로부터 하측으로 이격되어 배치된다. 상기 하부 세탁축(115)의 하단부는 상기 구동모터의 로터(190)에 결합되고, 상단부는 상기 유성기어모듈(140)에 연결된다. 즉, 상기 유성기어모듈(140)은 상기 상부 세탁축(111)의 하단과 상기 하부 세탁축(115)의 상단을 연결한다.
상기 상부 탈수축(121)의 내부에 상기 상부 세탁축(111)이 관통 삽입되고, 상기 상부 탈수축(121)과 상기 상부 세탁축(111)은 동심을 이룬다. 상기 상부 탈수축(121)의 일 단부는 상기 내조(30)에 결합되어 상기 내조(30)에 회전력을 전달하고, 타 단부는 상기 유성기어모듈(140)에 연결된다.
상기 하부 탈수축(125)은, 상기 상부 탈수축(121)으로부터 하측으로 이격되어 배치된다. 상기 하부 탈수축(125)의 내부에 상기 하부 세탁축(115)이 관통 삽입되고, 상기 하부 탈수축(125)과 하부 세탁축(115)은 동심을 이룬다. 상기 하부 탈수축(125)은 상단부가 상기 유성기어모듈(140)에 연결되고, 하단부가 후술될 커플러(150)에 의해 상기 로터(190)와 결합되어 회전력을 전달받는다. 이때, 상기 하부 탈수축(125)의 외주면에는 상기 커플러(150)와의 치합을 위한 치면(serration)이 형성된다. 따라서, 상기 커플러(150)는 상기 하부 탈수축(125)을 따라 상하로 이동 가능하도록 설치된다.
상술한 본 발명의 구성에 의하여, 상기 구동모터에서 발생된 회전력은, 상기 유성기어모듈(140)을 통해 감속되어 상기 상부 세탁축(111) 및/또는 상기 상부 탈수축(121)에 전달된다. 따라서, 상기 펄세이터(50) 또는 상기 내조(30)가 비교적 높은 토크로 회전되어 구동모터의 효율적인 운용이 가능하고, 결과적으로 구동모터의 슬림화가 이루어질 수 있다.
상기 베어링 하우징(130)은, 상기 세탁축(110)과 상기 탈수축(120)을 지지하며, 내부에 복수의 기어를 포함한 유성기어모듈(140)을 수용한다. 상기 베어링 하우징(130)은 상기 외조(20)의 하측에 배치된다. 상기 베어링 하우징(130)은 상기 외조(20)의 저면에 체결부재에 의해서 고정될 수 있다. 상기 베어링 하우징(130)의 상면 가장자리에는 상기 체결부재가 관통하기 위한 다수의 체결홀들(131)이 형성될 수 있고, 상기 다수의 체결홀들(131)은 상기 하우징(130)의 원주 방향으로 이격 배치될 수 있다. 그리고, 상기 체결홀(131)을 관통하는 상기 체결부재는 상기 외조(20)의 저면에 삽입 고정된다.
상기 베어링 하우징(130)은 상기 유성기어모듈(140)을 수용하는 내부공간을 형성한다. 상세히, 상기 베어링 하우징(130)은, 내부 중앙에 상기 유성기어모듈(140)이 수용되는 하우징 케이스(130a)와, 상기 하우징 케이스(130a)의 개구된 상면을 덮는 하우징 커버(130b)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 다수의 체결홀들(131)은, 상기 하우징 커버(130b)의 외측 가장자리에 배치될 수 있다.
또한, 상기 베어링 하우징(130)의 하부에는, 클러치 스토퍼(160)가 체결부재에 의하여 결합될 수 있다. 구체적으로, 상기 하우징 케이스(130a)의 저면에 상기 체결부재가 삽입되기 위한 다수의 체결홀들(133)이 형성될 수 있다. 상기 체결부재가 상기 클러치 스토퍼(160)를 관통하여 상기 체결홀(133)에 삽입됨으로써, 상기 클러치 스토퍼(160)가 상기 베어링 하우징(130)의 저면에 장착될 수 있다.
상기 다수의 체결홀(133)은 3개로 이루어질 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 서로 동일한 간격으로 배치될 수 있다.
한편, 상기 베어링 하우징(130)의 상면 중심, 즉 상기 하우징 커버(130b)의 중심부에는, 상기 상부 세탁축(111) 및 상기 상부 탈수축(121)이 관통 삽입된다.
상세히, 상기 하우징 커버(130b)의 중심부에는 베어링 삽입을 위한 슬리브(130c)가 연장 형성될 수 있고, 상기 상부 탈수축(121)은 상기 슬리브(130c)를 관통하여 상기 유성기어 모듈(140)에 연결된다. 그리고, 상기 상부 탈수축(121)의 외주면과 상기 슬리브(130c) 사이에는 상부축 지지베어링(103)이 개재되어, 상기 상부 탈수축(121)이 회전 가능하게 지지된다. 상기 상부축 지지베어링(103)에 의하여, 상기 상부 탈수축(121)이 회전할 때, 상기 상부 탈수축(121)과 상기 슬리브(130c) 간에 마찰력이 발생하는 것을 방지한다.
또한, 상기 베어링 하우징(130)의 저면 중심, 즉 상기 하우징 케이스(130a)의 바닥부 중심에는, 상기 하부 세탁축(115) 및 상기 하부 탈수축(125)이 관통 삽입된다. 그리고, 상기 하우징 케이스(130a)의 바닥부 중심에도 슬리브(130d)가 연장 형성되고, 상기 하부 탈수축(125)은 상기 슬리브(130d)를 관통하여 상기 유성기어모듈(140)에 연결된다. 그리고, 상기 슬리브(130d)와 상기 상기 하부 탈수축(125) 사이에는 하부축 지지베어링(105)이 제공되어, 상기 하부 탈수축(125)이 회전 가능하게 지지된다.
상기 구동모터는, 상기 베어링 하우징(130)의 하방에 배치된다. 상기 구동모터는 인가된 전원에 의하여 자력을 발생시키는 스테이터(180)와, 상기 스테이터(180)와의 상호 작용을 통해 유도 기전력에 의하여 회전하는 로터(190)를 포함한다.
상세히, 상기 스테이터(180)는, 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어의 상면과 하면을 덮는 인슐레이터(184)와, 상기 스테이터 코어에 감기는 코일(182)을 포함할 수 있다.
상기 스테이터 코어는, 원형의 띠 형상으로 이루어지는 요크부(181)와, 상기 요크부(181)의 외측 가장자리에서 방사상 연장되고, 원주 방향으로 이격 배치되는 다수의 폴(183)을 포함한다.
상기 코일(182)은 상기 인슐레이터(184)에 의하여 덮여 있는 상기 폴(183)의 외주면에 다수회 감기는 형태로 제공되어, 상기 코일(182)과 상기 마그네틱 코어의 직접 접촉이 방지된다.
상기 스테이터 코어는, 요크부(181)와 폴(183)로 이루어지는 얇은 철판이 다수의 층으로 적층되어 이루어진다. 그리고, 상기 스테이터 코어의 적층 높이와 상기 코일(182)의 권취 회수에 의하여 구동 모터의 토크가 결정된다고 할 수 있다.
또한, 상기 인슐레이터의 내주면에는 상기 스테이터 코어의 중심 방향으로 돌출되는 체결돌출부(185)를 더 포함한다. 상기 체결돌출부(185)는 상기 스테이터(180)를 상기 베어링 하우징(130)에 체결부재로 체결시키는 부분이다.
상기 체결돌출부(185)에는 체결공(186)이 형성되고, 체결부재가 상기 체결공(186)을 관통하여 상기 베어링 하우징(130)의 저면에 삽입된다.
이때, 상기 스테이터(180)와 상기 베어링 하우징(130) 사이에는 상기 클러치 스토퍼(160)가 개재되며, 상기 체결부재는 상기 스테이터(180)와, 클러치 스토퍼(160) 및 베어링 하우징(130)을 순차적으로 관통한다.
또한, 상기 체결돌출부(185)는 상기 요크부(181)의 내주면에서 원주 방향으로 복수 개가 배치될 수 있다. 그리고 상기 복수 개의 체결돌출부(185)는 서로 동일한 간격으로 배치될 수 있다.
도 5에는, 6개의 체결돌출부(185)가 상기 요크부(181)의 내주면에 형성되는 것으로 도시되나, 본 발명에서는 6개의 체결돌출부(185) 중 3개의 체결돌출부(185)에만 체결부재가 관통 삽입된다 즉, 상기 스테이터(180)는 상기 베어링 하우징(130)에 3점 체결되어 지지된다. 이러한 3점 체결 구조에 의하면, 6점 체결 구조를 형성하는 종래의 구동부에 비하여 진동 전달량이 감소하는 장점이 있다. 구체적으로, 상기 구동모터에서 발생하는 진동이 상기 클러치 스토퍼(160)를 통해 상기 베어링 하우징(130) 쪽으로 전달될 때, 전달 매개체가 되는 상기 체결부재가 6개에서 3개로 감소하기 때문에, 진동 전달량도 감소하게 된다.
상기 로터(190)는, 상기 스테이터(180)와의 전극 차이로 인하여 회전하는 부분이다. 상기 로터(190)는 상기 스테이터(180)의 외주면을 감싸도록 배치된다. 상기 로터(190)는 일 예로, 상면이 개방된 납작한 원통 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 개방된 상면을 통해 상기 스테이터(180)가 상기 로터(190)의 내부에 놓여서 아우터 로터 타입 모터를 구성할 수 있다.
상세히, 도 8을 참조하면, 상기 로터(190)는, 외관을 형성하는 로터 프레임(191)과, 상기 로터 프레임(191)의 내측벽에 부착되는 마그네트(192)를 포함한다. 그리고 상기 로터 프레임(191)의 내측벽에는 상기 마그네트(192)가 올려져 마그네트(192)의 하단부를 지지하는 단턱(193)이 형성된다.
또한, 상기 로터(190)의 중심부에는 상기 하부 세탁축(115) 및 상기 하부 탈수축(125)과의 결합을 위한 축결합부(195)가 제공된다. 상기 축결합부(195)는, 상기 하부 세탁축(115)이 관통하기 위한 축관통공(196)이 형성된 축결합보스(197)와, 상기 축결합보스(197)의 외측에 형성되고, 커플러(150)의 치면과 치합되는 치합부(198)를 포함한다.
상기 축결합부(195)는 상기 로터(190)에 고정 결합되어 상기 로터(190)와 일체로 회전한다. 그리고 상기 축결합부(195)를 관통하는 상기 하부 세탁축(115)의 단부에는 너트(199)가 끼워져서 상기 하부 세탁축(115)이 상기 축결합부(195) 및 상기 로터(190)가 한 몸으로 회전하도록 구성된다.
한편, 상기 구동부(100)를 구성하는 상기 유성기어모듈(140)은, 상기 구동모터에서 발생된 회전력을 감속시켜 상기 펄세이터(50)로 전달되는 토크를 증가시키는 수단이다.
상세히, 상기 유성기어모듈(140)은, 유성기어 케이스(145)와, 상기 유성기어 케이스(145) 내부에 수용되는 태양 기어(144)와, 상기 태양 기어(144)의 외주면에 맞물리는 다수의 유성 기어(142) 및 상기 다수의 유성 기어(142)를 지지하는 캐리어(141)를 포함한다.
더욱 상세히, 상기 캐리어(141)에는 유성 기어가 끼워지기 위한 다수의 기어축(143)이 원주 방향으로 배치되고, 상기 유성기어(142)의 중심부에는 상기 기어축(143)이 관통하는 관통홀이 형성된다. 이러한 구조에 의하여, 상기 캐리어(141)는 상기 다수의 유성기어(142)를 지지함과 동시에, 상기 유성 기어(142)와 함께 자전이 가능하다. 그리고 상기 다수의 유성기어(142)의 중심에는 태양 기어(144)가 배치되고, 상기 태양 기어(144)에 상기 유성기어(142)가 맞물려 회전한다. 이와 동시에, 상기 다수의 유성기어(142)는 상기 유성기어 케이스(145)의 내주면에 형성된 치면과 치합되어 회전한다.
그리고, 상기 유성기어 케이스(145)의 저면에는 상기 하부 탈수축(125)의 상단부가 고정되어, 상기 하부 탈수축(125)과 상기 유성기어 케이스(145)는 한 몸으로 회전한다. 도시된 바와 같이, 상기 하부 탈수축(125)은, 상기 하부 세탁축(115)이 관통하는 원통 형상의 축부(125a)와, 상기 축부(125a)의 상단에서 상기 축부(125a)와 직교하는 방향, 즉 수평 방향으로 연장되는 원형의 지지부(125b)로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 지지부(125b)는 상기 유성기어 케이스(145)의 저면을 형성하여, 상기 태양 기어(144)와 유성 기어들(142)을 지지한다. 그리고, 상기 유성기어 케이스(145)의 상단은 상기 상부 탈수축(121)과 한 몸으로 연결된다. 그리고, 상기 캐리어(141)의 상부에는 라운드 처리된 팔각형의 홈이 형성되어 상기 상부 세탁축(111)의 하단부와 형합될 수 있다. 따라서, 상기 캐리어(141)는 상기 상부 세탁축(111)과 한 몸으로 회전한다.
그리고 상기 하부 세탁축(115)의 상단부에는, 상기 태양기어(144)가 연결된다. 세탁 모드에서, 상기 구동모터에서 발생한 회전력은, 상기 하부 세탁축(115)을 거쳐, 태양기어(144), 유성기어(142), 캐리어(141) 및 상부 세탁축(111) 순으로 전달된다. 그리고, 상기 구동 모터에서 발생한 회전력은 유성기어모듈(140)에 의하여 회전 속도는 감소하되 토크는 증가하는 형태로 변환되어 상기 상부 세탁축(111)으로 전달된다.
또한, 상기 구동부(100)는 상기 커플러(150)를 더 포함한다. 상기 커플러(150)는 상기 하부 탈수축(125)의 외주면에 결합되어, 상기 하부 탈수축(125)을 따라 수직 방향(상하 방향)으로 이동할 수 있다. 상기 커플러(150)는 상기 하부 탈수축(125)을 따라 수직이동하여 상기 로터(190)의 회전에 의한 회전력을 상기 하부 탈수축(125)과 상기 하부 세탁축(115)에 선택적으로 전달하는 역할을 한다.
상세히, 상기 커플러(150)는, 상면 및 하면에 치면을 구비한 원통형 몸체(151)를 포함한다. 상기 몸체(151)의 중심에는 상기 하부 탈수축(125)이 관통하기 위한 관통공(미도시)이 형성된다. 그리고 상기 관통공의 내주면에는, 상기 하부 탈수축(125)의 외주면과 치합되는 치면이 형성된다.
상기 커플러(150)는, 상기 관통공의 내주면에 형성된 치면이 상기 하부 탈수축(125)의 외주면에 형성된 치면과 결합된 상태에서, 상기 하부 탈수축(125)을 따라 하강하여, 상기 커플러(150)의 하면에 형성된 치면이 상기 로터(190)의 치합부(198)에 결합된다. 그리고, 상기 커플러(150)가 상승하면, 상기 로터(190)의 치합부(198)와 상기 커플러(150)의 하면에 형성된 치면이 분리된다.
상기 몸체(151)의 상단부에는 상기 몸체(151)의 반경방향으로 확장된 플랜지부(152)가 형성된다. 그리고 상기 플랜지부(152)의 상면 가장자리에는 스톱 기어(153)가 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 또한, 상기 몸체(151)의 하단부 가장자리에는, 상기 축결합부(195)의 치합부(198)와 치합되는 커넥팅 기어(155)가 원주방향을 따라 형성된다.
그리고 상기 커플러(150)의 상부면과 상기 하부축 지지베어링(105)의 사이에는, 세탁 모드에서 탈수 모드로 전환될 때 상기 커플러(150)를 하측으로 밀어주는 압축스프링(미도시)이 제공된다.
또한, 상기 구동부(100)는, 세탁행정 또는 탈수행정에 대응하여 구동모터의 동력전달 경로를 상기 세탁축(110) 또는 상기 탈수축(120)으로 절환하는 클러치 기구(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 클러치 기구(170)는 클러치 모터의 작동에 의하여, 상기 커플러(150)를 상기 상승위치로 승강시키는 기능을 한다.
상세히, 상기 클러치 기구(170)는, 상기 외조(20)의 하부에 설치되는 클러치 모터(미도시)와, 상기 클러치 모터의 구동축에 결합되는 캠(미도시)과, 상기 베어링 하우징(130)의 내부에 고정되는 레버 가이드(171)와, 상기 클러치 모터의 온(On)/오프(OFF)시, 상기 레버 가이드(171)의 안내를 받아 직선 왕복 운동하는 레버(172)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 클러치 기구(170)는, 상기 클러치 모터의 캠과 레버(172) 사이에 설치되어, 상기 클러치 모터의 구동에 따라 상기 레버(172)를 상기 클러치 모터 측으로 당기는 작용을 하는 커넥팅 로드(173)와, 상기 레버 가이드(171)에 일단부가 고정되고, 상기 레버(172)에 타단부가 고정되어 상기 레버(172)에 복귀력을 부여하는 리턴 스프링(미도시)을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 클러치 기구(170)는, 상기 클러치 모터가 온 되면 상기 레버(172)의 경사면을 타고 하강하는 가동자(174)와, 상기 가동자(174) 내부의 안내홈을 따라 상하 운동하는 플런저(175)와, 상기 플런저(175)외 외주면에 제공되는 완충 스프링(176)을 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 플런저(175)의 하단부에는, 상기 커플러(150)를 실질적으로 지지하기 위한 클러치 레버(177)가 구비된다. 상기 클러치 레버(177)는 일단부가 상기 플런저(175)에 결합되고, 타단부가 상기 커플러(150)에 접촉하여 상기 커플러(150)를 승강시키는 기능을 한다.
상세히, 상기 클러치 레버(177)는, 상기 플런저(175)의 단부에 결합되는 연결부(177a)와, 상기 연결부(177a)에서 상기 커플러(150)를 향하여 연장되는 지지부(177b), 및 상기 연결부(177a)의 양 측면 가장자리에서 연장되어 상기 클러치 레버(177)의 회전 중심이 되는 고정핀(177c)을 포함할 수 있다. 상기 고정핀(177c)은 힌지축으로 정의될 수 있다.
상기 연결부(177a)는, 일단부가 상기 플런저(175)의 단부에 연결되고, 타단부에는 상기 지지부(177b)가 형성된다. 상기 연결부(177a)와 지지부(177b)는 수평하게 형성될 수 있다. 상기 고정핀(177c)은 상기 연결부(177a)를 가로 방향으로 관통하며, 후술될 클러치 스토퍼(160)에 결합된다. 즉, 상기 지지부(177b)는 상기 클러치 스토퍼(160)에 상기 고정핀(177c)에 의해서 힌지 결합되어, 일정량 회전 가능하게 설치된다.
상기 지지부(177b)는, 상기 연결부(177a)의 단부에서 상기 커플러(150)를 향하여 돌출되어 상기 커플러(150)를 승강시키는 기능을 한다. 상기 지지부(177b)는 세탁모드로의 절환시 상기 커플러(150)를 상승 위치로 가압하는 기능을 한다.
상기 지지부(177b)는 상기 연결부(177a)의 단부에서 상기 커플러(150)를 향하여 양 쪽으로 나뉘어져서 연장되어, 상기 지지부(177b)와 상기 연결부(177a)가 ‘Y’자 형상을 이룬다. 그리고 연장된 상기 지지부(177b)의 두 단부는 상기 커플러(150)의 가장자리를 감싸도록 배치될 수 있다.
일 예로, 상기 지지부(177b)의 적어도 일부분은, 상기 커플러(150)의 몸체(151) 외주면을 감쌀 수 있다. 그리고 상기 지지부(177b)의 상면 일부는 상기 커플러(150)의 플랜지부(151) 하면과 접촉될 수 있다. 이때, 상기 지지부(177b)는 상기 커플러(150)의 외주면에 걸어지는 형태로 배치될 수 있고, 또는 상기 커플러(150)의 외주면 일부에 고정될 수도 있다. 즉, 상기 지지부(177b)가 상기 커플러(150)에 접촉되는 방법은 본 발명의 실시예에서 제시되는 방법 외에도 다양한 방법이 제안 가능함을 밝혀둔다.
또한, 상기 구동부(100)는, 상기 클러치 레버(177)의 회전량을 제한하는 클러치 스토퍼(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 클러치 스토퍼(160)는, 상기 커플러(150)가 상기 로터(190)와의 결합이 해제된 후에 상기 커플러(150)가 회전하여 상기 클러치 모터, 상기 세탁축(110) 또는 상기 탈수축(120)에 충격이 가지 않도록 상기 커플러(150)의 이동을 억제하는 기능을 한다.
상기 클러치 스토퍼(160)는 상기 베어링 하우징(130)의 저면에 체결부재에 의해서 고정된다.
또한, 상기 클러치 스토퍼(160)에는 상기 클러치 레버(177)가 회전 가능하도록 힌지 결합된다. 상기 클러치 스토퍼(160)는 상기 클러치 레버(177)가 상기 커플러(150)를 안정적으로 승강시키거나 하강시키도록 가이드 한다.
이하에서는 상기 구동부의 작동에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 도 6을 참조하여 세탁행정(또는 세탁 모드)에 따른 구동부의 작동을 설명하도록 한다. 상기 세탁기(1)에 세탁 명령이 입력되면, 상기 클러치 기구(170)의 클러치 모터가 온 된다. 상기 클러치 모터가 온 되면, 상기 커넥팅 로드(173)가 상기 클러치 모터 측으로 당겨져서 상기 레버(172)가 함께 당겨진다.
상기 레버(172)가 상기 클러치 모터 측으로 당겨지면, 상기 가동자(174)가 상기 레버(172)의 경사면을 타고 하강한다. 이때, 상기 가동자(174)와 함께 상기 플런저(175)가 하강하면, 상기 플런저(175)의 미는 힘에 의해 상기 클러치 레버(177)가 상방으로 회전한다.
이때, 상기 클러치 레버(177)가 상방으로 이동됨에 따라, 상기 클러치 레버(177)가 상기 커플러(150)를 상방으로 밀어주어, 상기 커플러(150)가 상기 하부 탈수축(125)을 따라 상승한다. 그러면, 상기 커플러(150)는 상기 로터(190)와의 결합이 해제되고 상기 하부 탈수축(125)과의 결합이 이루어진다. 이 경우, 상기 커플러(150)가 상기 로터(190)를 벗어나게 되어 상기 로터(190)의 회전시 상기 세탁축(110)만 회전하게 된다.
즉, 세탁 모드에서는, 상기 커플러(150)의 내주면에 형성된 치면이 상기 하부 탈수축(125) 외주면의 치면에만 맞물린 상태이고, 상기 하부 세탁축(115)에 맞물린 치합부(198)의 치면과는 맞물리지 않은 상태이기 때문에, 상기 로터(190)의 회전력은 상기 세탁축(110)을 통해 상기 펄세이터(50)로만 전달된다.
상세히, 세탁 모드에서 로터(190)의 회전력 전달과정을 살펴보면, 상기 로터(190)에 의한 회전력은, 상기 로터(190)의 축결합보스(197), 상기 축결합보스(197)에 결합된 하부 세탁축(115), 태양 기어(144), 유성기어(142), 캐리어(141) 및 상부 세탁축(111)으로 순차적으로 전달된다.
한편, 탈수행정(또는 탈수 모드)에 따른 구동부의 작동에 대하여 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 탈수 모드에서 구동부를 보여주는 종단면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 세탁기(1)에 탈수 명령이 입력되면, 상기 클러치 기구(170)의 클러치 모터가 오프 된다. 상기 클러치 모터가 오프 되면, 클러치 모터 측으로 당겨졌던 상기 커넥팅 로드(173)가 원위치로 복귀되고, 상기 가동자(174)가 상기 레버(172)의 경사면을 타고 상승한다. 이때, 상기 가동자(174)와 함께 상기 플런저(175)가 상승하면, 상기 클러치 레버(177)가 하방으로 회전한다.
이때, 상기 클러치 레버(177)가 하방으로 이동됨에 따라, 상기 커플러(150)는 자중 및 압축 스프링의 미는 힘에 의해 하강한다. 상기 커플러(150)가 상기 하부 탈수축(125)을 따라 완전히 하강하면, 상기 커플러(150)의 하부에 형성된 커넥팅 기어(155)가 상기 로터(190)의 치합부(198)에 맞물리게 된다.
다시 말해, 상기 커플러(150)가 완전히 하강하면, 상기 커플러(150)는 상기 로터(190)와의 결합이 이루어지고 상기 하부 탈수축(125)과도 결합된 상태가 된다. 이 경우, 상기 커플러(150)는 상기 로터(190)에서 발생된 회전력을 상기 하부 세탁축(115) 및 상기 하부 탈수축(125)에 동시에 전달하게 되므로, 상기 세탁축(110) 및 상기 탈수축(120)의 고속회전이 이루어져 탈수가 진행된다.
또한, 상기 세탁축(110)과 탈수축(120)이 한 몸으로 회전하기 때문에, 상기 유성 기어 모듈(140) 내부에 태양 기어(144)가 상기 하부 세탁축(115)과 회전할 때, 상기 유성 기어(142)는 자전하지 않고 상기 태양 기어(144)에 맞물린 상태에서 상기 태양 기어(144) 주위를 공전한다. 따라서, 상기 세탁축(110)과 탈수축(120)이 동일한 회전 속도로 회전하게 된다.
이하에서는 상기 클러치 스토퍼에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 스토퍼의 저면 사시도이고, 도 11은 클러치 레버가 결합된 클러치 스토퍼의 저면 사시도이고, 도 12는 도 11에 도시된 클러치 스토퍼의 저면도이고, 도 13은 클러치 레버가 결합된 클러치 스토퍼의 평면 사시도이다.
앞서 설명된 바와 같이, 상기 클러치 스토퍼(160)는 상기 베어링 하우징(130)의 하측에 배치되고, 상기 클러치 스토퍼(160)의 하측에는 상기 스테이터(180)를 포함한 구동모터가 배치된다. 즉, 도 10 내지 도 12에 도시된 클러치 스토퍼는, 상하로 뒤집혀진 모습을 보여주는 사시도로서, 세탁기에 장착될 때에는 도 13의 상태로 베어링 하우징(130)의 저면에 장착된다.
상기 클러치 스토퍼(160)는, 상기 베어링 하우징(130)과 상기 스테이터(180) 사이에 설치되어, 상기 스테이터(180)의 회전에 따른 진동이 상기 베어링 하우징(130) 측으로 전달되는 것을 줄이기 위한 댐퍼 역할을 할 수 있다. 상기 클러치 스토퍼(160)는 플라스틱 수지 재질로 형성되며 일체로 사출 성형될 수 있다.
도 10 내지 도 13을 참조하면, 상기 클러치 스토퍼(160)는 내측에 개구(161a)가 형성된 베이스부(161)를 포함한다. 상기 개구(161a)는 상기 베어링 하우징(130)의 하부로부터 연장되는 상기 하부 탈수축(125)이 통과하는 홀로서 이해될 수 있다. 일 예로, 상기 개구(161a)는 원형으로 형성될 수 있으나, 비원형 또는 다각형으로 형성될 수도 있다.
상기 베이스부(161)는 원반 형상으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 베이스부(161)의 외경은 상기 스테이터(180)의 내경보다 작게 형성될 수 있다.
상기 베이스부(161)의 내측 가장자리에는 연장부(161b)가 슬리브 형태로 도면상에서 상측으로 연장되며, 베어링 하우징(130)에 장착되면 하향 연장되는 형태가 된다. 그리고 상기 베이스부(161) 저면(도면상에서 상면)에는 다수의 보강부(161c)가 방사상 연장되고, 상기 보강부(161c)는 상기 개구(161a)의 원주 방향으로 복수 개가 이격되어 배치될 수 있다. 그리고, 상기 보강부(161c)는 상기 연장부(161b)의 외주면과 상기 베이스부(161)의 저면을 연결하여, 상기 베이스부(161)의 강도를 향상시키고, 응력을 분산하는 기능을 한다.
또한, 상기 베이스부(161)의 외측 가장자리에는 다수의 메인 플랜지(161d)와 다수의 더미 플랜지(dummy flange)(161e)가 돌출 형성될 수 있다. 상기 다수의 메인 플랜지(161d)와 다수의 더미 플랜지(161e)는 상기 베이스부(161)의 원주 방향으로 교번하여 이격 배치될 수 있다. 그리고, 일례로 3개의 메인 플랜지(161d)와 3개의 더미 플랜지(161e)가 제공될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 베이스부(161)의 내측 가장자리에는 다수의 인너 플랜지(161f)가 연장 형성될 수 있다.
상기 메인 플랜지(161d)의 저면에는, 상기 베어링 하우징(130)에 고정되기 위한 체결 보스(162)가 연장 형성된다. 그리고, 상기 상기 스테이터(180)를 관통한 체결부재가 상기 체결 보스(162)를 관통하여 상기 베어링 하우징(130)에 체결되어, 상기 베어링 하우징(130), 클러치 스토퍼(160) 및 스테이터(180)가 함께 고정된다.
상기 체결 보스(162)가 상기 베이스부(161)의 저면으로부터 소정 길이 연장됨으로써, 상기 스테이터(180)가 상기 체결 보스(162)의 단부에만 접촉하여 진동 전달을 최소화할 수 있다. 그리고, 상기 베이스부(161)의 상면이 상기 베어링 하우징(130)의 저면에 접촉되는 접촉 면적을 최소화하기 위하여, 상기 체결 보스(162)의 상면에 해당하는 상기 베이스부(161)의 상면에 슬리브가 약 1mm정도 돌출되도록 할 수 있다. 그리고, 상기 체결부재가 상기 슬리브를 관통하여 상기 베어링 하우징(130)의 저면에 고정되도록 할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 클러치 스토퍼(160)와 베어링 하우징(130)이 접촉하는 접촉면적이 최소화됨으로써, 구동모터에서 발생하는 진동이 상기 클러치 스토퍼(160)를 통해 상기 베어링 하우징(130) 측으로 전달되는 것이 최소화될 수 있다.
종래의 스테이터는 클러치 스토퍼에 6점 체결되어 지지되는 반면, 본 발명의 스테이터(180)는 상기 클러치 스토퍼(160)에 3점 체결되어 지지된다. 즉, 본 발명의 경우, 스테이터(180)에서 발생하는 진동이 클러치 스토퍼(160)로 전달되는 부분이 적게 되므로 소음이 대폭 저감되는 장점이 있다.
또한, 종래의 경우, 스테이터가 클러치 스토퍼의 베이스면에 직접 접촉되어 체결되는 구조인 반면, 본 발명의 경우, 스테이터(180)가 베이스부(161)에서 소정 높이 돌출된 체결 보스(162)에 체결되므로, 스테이터(180)에서 발생하는 진동이 클러치 스토퍼(160)에 직접 전달되는 것이 방지되므로, 결과적으로 진동소음이 줄어드는 장점이 있다.
또한, 본 발명에서 상기 체결 보스(162)에는 체결부재의 체결력을 향상시키기 위한 슬리브관(sleeve pipe)(163)이 삽입된다. 상기 슬리브관(163)은 인서트 사출에 의하여 상기 체결 보스(162) 내부에 삽입될 수 있다.
상기 슬리브관(163)은 내부가 비어있는 원통형으로 마련되며, 금속 재질로 형성된다. 상기 슬리브관(163)은 실질적으로 체결부재에 의해 관통되는 부분이다. 상기 슬리브관(163)은 상기 체결 보스(162)의 관통공에 삽입되어, 상기 체결 보스(162)의 강도를 향상시키고 체결부재의 체결력을 향상시킨다. 즉, 상기 체결 보스(162)를 관통한 체결부재를 적정 수준 이상으로 조여서 체결력을 높이더라도, 상기 체결 보스(162)가 파손되는 현상을 방지할 수 있다.
더욱 상세히, 상기 체결 보스(162)는 플라스틱 재질로 형성된다. 이 경우, 상기 체결 보스(162)는 온도변화에 따른 플라스틱 팽창 또는 수축으로 인하여, 체결 보스(162)의 강도 및 체결부재의 체결력이 저하될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 플라스틱 재질의 온도 변화로 인해 발생할 수 있는 강도 저하 및 체결력 저하를 방지하기 위하여, 금속 재질의 슬리브관을 적용하여, 체결력이 일정하게 유지되도록 할 수 있다.
또한, 상기 베이스부(161)에는, 상대 구조물(예: 스테이터, 베어링 하우징 등) 간의 위치 정렬을 용이하게 하기 위한 복수의 가이드부(164)가 제공된다. 상기 가이드부(164)는 상기 클러치 스토퍼(160)와, 상기 베어링 하우징(130) 및/또는 상기 스테이터(180) 간의 조립(체결)을 위한 위치 정렬을 안내하는 구조물로써 이해될 수 있다.
상세히, 상기 가이드부(164)는, 상기 베이스부(161)의 저면에서 연장되는 하부 가이드부(164a)와, 상기 베이스부(161)의 상면에서 연장되는 상부 가이드부(164b)를 포함할 수 있다.
상기 하부 가이드부(164a)는, 상기 메인 플랜지(161d)의 저면에 형성될 수 있고, 상기 체결 보스(162)의 측방에 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 하부 가이드부(164a)는 상기 체결 보스(162)와 연결되도록 인접한 위치에 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 하부 가이드부(164a)가 상기 클러치 스토퍼(160)와 상기 스테이터(180) 간의 조립을 위한 위치 정렬이 용이하게 이루어질 수 있다. 이를 위해서는, 상기 스테이터(180)의 내측 가장자리에 상기 하부 가이드부(164a)가 삽입되기 위한 홀 또는 홈이 형성된다. .
상기 상부 가이드부(164b)는, 상기 더미 플랜지(161e)의 상면에서 연장 형성될 수 있다. 따라서, 상기 상부 가이드부(164b)는 상기 클러치 스토퍼(160)와 상기 베어링 하우징(130) 간의 조립을 위한 정위치를 용이하게 알려줄 수 있다.
본 발명의 베어링 하우징(130) 뿐만 아니라 종래의 베어링 하우징의 저면에는 6개의 체결홀(133)이 형성되어 있고, 본 발명의 스테이터(180) 뿐만 아니라 종래의 스테이터의 내측 가장자리에도 6개의 체결 돌출부(185)가 돌출 형성되어 있다. 그리고, 각각의 체결 돌출부(185)에는 체결공(186)이 형성된다.
상기 체결공(186)을 관통하는 체결부재는 상기 체결 보스(162)를 관통하여 상기 베어링 하우징(130)의 바닥에 형성된 체결홀(133)에 삽입된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 클러치 스토퍼(160)는, 종래의 클러치 스토퍼의 구조와 달리, 3개의 체결 보스(162) 만이 상기 스테이터(180)와 베어링 하우징(130)을 연결하는 연결부로 기능하고, 3개의 상부 가이드부(164b)는 나머지 3개의 체결홀(133)을 차폐하는 차폐 수단으로 기능한다.
즉, 세 개의 상부 가이드부(164b)는 상기 6개의 체결홀들(133) 중 세 개의 체결홀(133)에 삽입되도록 함으로써, 클러치 스토퍼(160)의 위치 정렬을 용이하게 할 수 있다. 결국, 상기 스테이터(180)는 상기 베어링 하우징(130)의 저면에 3점 지지된다고 할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 상부 가이드부(164b)가 상기 베어링 하우징(130)의 저면에 형성된 체결홀(133)에 삽입됨으로써, 조립자가 혼동하여 상기 스테이터(180)의 내측 가장자리에 형성된 6개의 관통공들(185) 중 상기 체결 보스(162)에 대응하는 관통공들 이외의 관통공에 체결부재를 삽입하더라도, 체결부재가 상기 더미 플랜지(161e)에 막혀서 더이상 삽입되지 않으므로, 오조립을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 인너 플랜지(161f)의 상면에는, 보조 결합부(166)가 더 형성될 수 있다. 그리고, 상기 클러치 스토퍼(160)가 상기 베어링 하우징(130)의 저면에 결합될 때, 상기 보조 결합부(166)에 대응하는 상기 베어링 하우징(130)의 저면에는 체결홀이 형성될 수 있다. 그리고, 체결부재가 상기 보조 결합부(166)를 관통하여 상기 베어링 하우징(130)에 삽입됨으로써, 상기 클러치 스토퍼(160)는 상기 베어링 하우징(130)의 저면에 6점 지지된다. 따라서, 저면에 상기 스테이터(180)가 결합된 상기 클러치 스토퍼(160)가 상기 베어링 하우징(130)의 저면에 안정적으로 결합 및 지지될 수 있다.
상기 보조 결합부(166)도 상기 인너 플랜지(161f)의 상면으로부터 약 1mm정도 돌출되도록 하여, 상기 베이스부(161)의 상면과 상기 베어링 하우징(130)의 저면과의 접촉면적을 최소화하도록 할 수 있다.
또한, 상기 베이스부(161)의 저면(도 10에서 상면)에는, 상기 클러치 레버(177)가 안착되는 안착부(167)가 더 형성된다. 상기 안착부(167)는 상기 커플러(150)를 승강시키는 클러치 레버(177)가 위치하도록 소정의 폭을 가지도록 형성된다.
상기 안착부(167)의 좌측 및 우측 가장자리에는, 상기 클러치 레버(177)가 회전 가능하게 결합되는 힌지 결합부(168)가 형성된다. 상세히, 상기 힌지 결합부(168)는 상기 안착부(167)의 양 측단부에서 하측으로 더 연장되어 형성된다. 그리고 상기 힌지 결합부(168)의 단부에는, 상기 클러치 레버(177)의 고정핀(177c)이 안착되는 안착홈(168a)과 상기 고정핀(177c)이 인입되는 힌지홀(168b)이 형성된다.
또한, 상기 안착부(167)에는 상기 클러치 레버(177)의 회전량(회전각도)을 일정하게 유지시키기 위한 하나 또는 다수의 스토퍼 리브(169)가 돌출 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 한 쌍의 스토퍼 리브(169)가 돌출되는 것을 예로 들어 설명한다. 상기 스토퍼 리브(169)는 실질적으로 상기 클러치 레버(177)를 구성하는 연결부(177a)의 상면에 접촉되는 구성이다. 즉, 상기 스토퍼 리브(169)의 저면은, 상기 연결부(177a)의 상면과 적어도 일부분 접촉된다.
상기 스토퍼 리브(169)의 단부는, 상기 클러치 스토퍼(160)의 중심 방향으로 갈수록 상향 경사지게 형성될 수 있다. 즉, 상기 스토퍼 리브(169)는 바깥쪽에서 안쪽으로 갈수록 상향 경사지는 경사면을 가지도록 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 구동부(100)는, 감속비가 3.8대1(모터 3.8회전할 때 펄세이터 1회전)인 유성 기어를 적용함으로써, 구동 모터의 토크를 낮추어도 세탁 성능이 유지되도록 하였다. 즉, 성능이 낮은 구동 모터를 적용할 수 있으므로 세탁기의 제조 비용을 절감할 수 있게 되었다.
그리고, 구동 모터로 전류를 공급하기 위하여 기존 15암페어 아피엠(IPM : Intelligent Power Module)을 5암페어 아이피엠으로 제원을 낮추어 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.
유성 기어의 기어 감속비를 3.8대 1로 설정하고, 스테이터 코어의 적층 높이를 14mm로 설정하였을 때, 구동모터의 최대 토크는 30.4Nm이고, 이는 내조의 직경이 27인치인 세탁기에서 요구하는 최소 토크인 33.5Nm를 만족시키지 못하여, 세탁 성능을 저하시킬 수 있다.
그리하여, 유성 기어의 기어 감속비와 구동 모터의 직경과 슬롯 필(slot fill)을 포함한 사이즈는 그대로 유지하고, 스테이터 코어의 적층 높이를 13.5mm ~ 14.5mm 범위 내(바람직하게는 14mm)로 설정하는 조건 하에서 구동 모터의 토크를 증가시키기 위해서는 토크 상수의 조정이 필요하다.
여기서, 상기 슬롯 필은, 인접하는 폴 사이에 정의되는 권취 공간의 면적 대비 권취된 코일의 면적 비율(%)을 의미한다. 상기 인접하는 두 개의 폴 사이에 형성되는 권취 공간은 두 개의 폴에 각각 권취되는 코일에 의하여 채워진다.
그리고, 두 개의 폴에 각각 권취되는 코일은 상호 간섭되지 않아야 할 뿐 아니라, 권취 로봇이 상기 폴에 코일을 권취하기 위해서는 상기 권취 로봇이 상기 권취 공간 내부로 자유롭게 이동할 수 있는 최소한의 공간이 확보되어야 한다. 따라서, 상기 슬롯 필을 무한정 늘일 수는 없으며, 상기 슬롯 필은 최대 42%를 넘지 않아야 하며, 바람직하게는 33%일 수 있다.
구동 모터의 토크 값(Nm)은, 토크 상수(KT)와 공급 전류(I)의 곱으로 정의되고, 공급 전류는 아이피엠(IPM : Intelligent Power Module, 지능형 전력 모듈)이라고 하는 부품을 통하여 구동 모터로 공급되는 전류로서, 모터의 토크에 영향을 주는 토크 전류와 모터의 회전수에 영향을 주는 약계자 전류의 합으로 정의된다.
본 발명의 경우, 유성 기어 모듈이 적용됨으로써, 구동 모터의 토크를 낮출 수 있어서, 공급 전류량이 낮아지게 되었고, 그 결과 아이피엠의 용량도 15암페어 아피엠(구동 모터로 공급할 수 있는 최대 전류가 15암페어인 것을 의미)에서 5암페어 아이피엠으로 제원을 낮출 수 있게 되었다. 그러나, 안전을 위하여 상기 5암페어 아이피엠은 3암페어를 공급하도록 정격 용량을 제한하였다.
한편, 상기 구동 모터의 토크를 증가하기 위해서는, 상술하였듯이, 토크 상수를 증가시키는 것이 필요하며, 이를 위해서는 구동 모터의 역기전력을 증가시켜야 한다. 즉, 모터의 역기전력이 상승하면 모터의 토크 상수가 증가하고, 그 결과 모터의 토크값이 증가하게 된다.
모터의 역기전력을 높이는 방법으로서, 상기와 같은 제한된 조건하에서는 코일의 선경을 줄이면서 코일의 권취 회수(또는 턴수)를 늘이는 것이 제안 가능하다.
여기서, 코일의 선경을 과도하게 감소할 경우, 저항값이 증가하면서 코일 온도가 높아지게 되고, 그 결과 모터의 효율이 떨어질 뿐만 아니라 화재의 위험성도 있기 때문에 코일의 선경 감소에 제한이 따른다.
뿐만 아니라, 코일의 턴수를 증가하는데에도 역시 제한이 따른다.
첫째, 상기 구동 모터의 슬롯 필이 정해져 있기 때문에, 코일의 턴수를 무한정 늘일 수는 없는 1차적인 제한이 따른다.
둘째, 코일의 턴수가 늘어남에 따라 역기전력이 커지고, 그 결과 토크 상수가 증가하는 반면, 모터의 회전수를 높이기 위하여 약계자 전류를 공급하여 제어하는 약계자 제어의 진입 시점이 빨라지게 된다.
약계자 제어는, 세탁 모드에서의 모터의 회전 속도보다 높은 속도로 증가하기 위하여 자력이 약한 전류를 공급하는 전류 제어로서, 탈수 모드에서 구동 모터의 고속 회전을 유도하기 위하여 수행된다. 상기 아이피엠으로부터 구동 모터로 공급되는 전류는 모터의 토크 전류와 약계자 전류의 합으로 정의되고, 상기 공급 전류값은 고정되어 있다.
일반적으로 세탁 모드에서는 구동 모터가 약 500rpm으로 회전하고, 탈수 모드에서는 700rpm 이상으로 회전한다. 그리고, 구동 모터의 회전 속도가 대략 600rpm일 때부터 약계자 제어가 시작된다. 그런데, 모터의 역기전력이 높아지면 상기 약계자 제어의 진입 시점이 빨라지게 된다. 즉 약계자 제어가 시작되는 모터의 회전수값이 낮아지게 된다.
만일, 약계자 제어의 진입 시점이 세탁 모드에서의 회전 속도까지 낮아지면, 세탁 모드에서도 약계자 제어가 수행된다. 그리고, 상기 아이피엠에서 공급되는 전류량은 고정되어 있으므로, 약계자 제어를 위한 약계자 전류가 공급되면, 반대 급부로서 토크 전류 값이 감소하게 되고, 그 결과 모터의 회전 속도는 증가하는 반면 모터의 토크값이 감소하게 된다.
세탁 모드에서 모터의 토크값이 감소하면 펄세이터의 토크값이 감소하는 것을 의미하며, 이는 곧 세탁 성능의 저하를 초래하는 것이 된다. 이러한 이유로 인하여, 약계자 제어의 진입 시점을 최대한 늦추어서 약계자 제어는 탈수 모드에서만 수행되도록 할 필요가 있다. 따라서, 코일의 턴수 증가에도 제한이 있으며 이를 적절히 조절하여 최적의 코일 턴수와 선경을 결정하는 것이 중요하다고 하겠다.
도 14는 최대 토크, 발전 제동 전류, 및 모터 효율을 고려하여, 스테이터 코어의 적층 높이 대비 코일의 적정 턴수를 추출하기 위한 일명 중첩 등고선 그래프이다.
도 14의 중첩 등고선 그래프는, 스테이터 코어의 적층 범위를 13.5mm ~ 14.5mm로 한정한 상태에서, 모터 효율, 발전 제동 전류 값, 및 최대 토크 값의 변화를 보여준다.
상세히, 그래프의 x축은 스테이터 코어의 적층 높이(mm)이고, y축은 코일의 턴수(회)이다. 그리고, 곡선 S1과 S2는 발전제동 전류값을 나타내며, S1에서 S2로 갈수록 발전제동 전류값이 증가하는 것을 의미한다.
여기서, 상기 발전제동 전류는, 모터가 정지할 때 발생하는 역전류로서 상기 아이피엠으로 역류하는 전류를 의미한다. 상기 발전 제동 전류값이 아이피엠의 정격 공급 전류 또는 최대 공급 전류값을 초과하면 아이피엠이 소손되는 현상이 발생한다. 따라서, 상기 발전 제동 전류값이 낮을 수록 안전한 모터라고 할 수 있다.
또한, 곡선 E1과 E2는 모터의 효율을 나타내며, E1에서 E2로 갈수록 효율이 증가하는 것을 의미한다.
또한, 곡선 T1과 T2는 모터의 최대 토크를 의미하며, T1에서 T2로 갈수록 최대 토크값이 증가하는 것을 의미한다.
여기서, 스테이터의 적층 높이와 코일의 턴수가 만나는 점이, 상기 곡선 E1,T1,S2,T2에 의하여 형성되는 영역 내에 있는 것이 좋다.
예컨대, 스테이터 코어의 적층 높이와 코일의 턴수가 만나는 점이 곡선 E1의 좌측으로 가면 모터 효율이 떨어지게 되고, 곡선 T1의 좌측으로 가면 모터의 최대 토크값이 과도하게 떨어지는 단점이 있다.
또한, 곡선 T2의 우측으로 가더라도 모터의 최대 토크값이 불필요하게 증가하게 되고, 곡선 S2의 하측으로 가면 발전 제동 전류가 과도하게 증가하는 단점이 있다.
이러한 이유로 인하여, 상기 스테이터의 적층 높이와 코일의 턴수가 만나는 점은 상기 곡선 E1,T1,S2,T2에 의하여 형성되는 영역 내에 있는 것이 좋다고 하겠다.
여기서, 스테이터 코어의 적층 높이가 13.5mm일 때 최적의 코일 턴수는 100회이고, 100회를 초과하면 모터 효율이 떨어지게 된다.
그리고, 스테이터 코어의 적층 높이가 14.5mm일 때 최적의 코일 턴수는 100회이고, 100회를 초과하면 발전제동 전류가 감소하고 토크가 증가하는 반면, 모터 효율이 떨어지게 된다.
그리고, 스테이터 코어의 적층 높이가 14mm일 때 코일의 턴수 변경 범위가 가장 넓은 것을 확인할 수 있다. 따라서, 스테이터 코어의 적층 높이는 14mm로 고정한 상태에서 상기 코일의 턴수를 조절하는 것이 바람직하다고 하겠다.
상기 스테이터 코어의 적층 높이가 14mm인 조건 하에서, 상기 코일의 최소 턴수는 80회, 최대 턴수는 140회가 적절하다. 코일의 최소 턴수가 80회 미만으로 될 경우, 모터 효율은 증가하지만, 충분한 역기전력이 발생하지 못하여 모터의 최대 토크 값이 떨어질 뿐만 아니라 발전 제동 전류값도 증가하게 된다. 무엇보다 27인치 세탁기에서 요구하는 토크를 내기 위해서는, 스테이터 코어의 적층 높이 14mm 하에서 상기 코일의 최소 턴수는 100회 이상으로 설정하는 것이 좋다.
또한, 상기 스테이터 코어의 적층 높이가 14mm인 조건 하에서, 상기 코일의 최대 턴수는 140회 이하가 적절하다, 그 이유는, 코일의 최대 턴수가 140회를 초과하면 최대 토크가 증가하고 발전 제동 저류값이 감소하지만, 무엇보다 슬롯 필 조건을 만족하지 못하는 한계가 있고 모터의 효율도 떨어지는 단점이 있기 때문이다.
또한, 상기 스테이터 코어의 적층 높이가 14mm인 조건 하에서는, 상기 중첩 등고선 그래프와 상기 슬롯 필 조건을 함께 고려하였을 때, 상기 코일의 최대 턴수가 120회인 것이 가장 적절한 것으로 확인된다.
상기 코일의 턴수가 120회 일 때 상기 코일의 선경은 0.75φ가 적절하고 이때의 슬롯필은 33%이다.
그리고, 상기 코일의 턴수가 140회일 때 상기 코일의 선경은 0.70φ가 적절하고, 이때의 슬롯 필은 42프로이다.
그리고, 상기 코일의 턴수가 100회일 때 상기 코일의 선경은 0.90φ가 적절하고, 이때의 슬롯 필은 39.6%이다. 여기서, 상기 코일의 턴수가 120회일 때의 슬롯 필이 100회일 때의 슬롯필보다 작은 이유는 선경이 더 작기 때문이라고 하겠다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유성 기어의 감속비가 3.8대 1이고, 스테이터 코어의 적층 높이가 14mm이고, 코일의 턴수가 120회이며, 코일의 선경이 0.75φ인 조건 하에서, 모터의 최대 토크는 약 37.62Nm로 측정되었고, 이는 27인치 탑로드 세탁기에서 요구하는 33.5Nm를 초과하는 것으로 확인되었다.
이와 같이, 코일의 턴수와 선경을 적절히 조절함으로써, 모터의 사이즈를 변경하지 않고 모터의 최대 토크를 높일 수 있음이 확인되었다.

Claims (9)

  1. 상면이 개구되고, 외형을 이루는 캐비닛;
    상기 캐비닛의 상면을 덮고, 내측에 세탁물 투입구가 형성되는 탑커버;
    상기 세탁물 투입구를 개폐하도록 상기 탑커버에 결합되는 도어;
    상기 캐비닛의 하단에 결합되어 상기 캐비닛을 지지하는 베이스;
    상기 캐비닛 내부에 수용되고, 내부에 세탁수가 채워지는 외조;
    상기 외조의 내부에 수용되고, 세탁포가 투입되는 내조;
    상기 내조의 바닥부에 장착되어 세탁수 및 세탁포를 강제 유동시키는 펄세이터;
    상기 외조의 바닥부에 장착되어 상기 펄세이터와 상기 내조에 회전력을 제공하는 구동부를 포함하고,
    상기 구동부는,
    상기 외조의 바닥에 고정되는 스테이터와, 상기 스테이터의 외측에서 회전하는 로터를 포함하는 구동 모터;
    상기 구동 모터의 회전력을 상기 펄세이터로 전달하는 세탁축과, 상기 구동 모터의 회전력을 상기 내조로 전달하는 탈수축을 포함하는 축부; 및
    상기 축부의 어느 지점에 개재되어, 상기 세탁축의 회전 속도를 감소시키고 토크를 증가시키는 유성 기어를 포함하고,
    상기 스테이터는,
    요크와, 상기 요크의 외측 가장자리에서 방사상 연장되며 원주 방향으로 이격 배치되는 다수의 폴로 이루어지는 철판이 다수회 적층되어 이루어지는 스테이터 코어;
    상기 스테이터 코어를 덮는 인슐레이터; 및
    상기 인슐레이터로 덮인 상기 폴의 외주면에 권선되는 코일을 포함하고,
    상기 유성 기어에 의한 상기 구동 모터와 상기 펄세이터의 회전 속도비는 3.8:1이고,
    상기 스테이터 코어의 적층 높이는 13.5mm ~ 14.5mm이며,
    상기 코일의 턴 수는 100 이상 140 이하인 것을 특징으로 하는 세탁기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이터 코어의 적층 높이는 14mm인 것을 특징으로 하는 세탁기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 코일의 턴수는 100회일 때, 코일의 선경은 0.90φ이며, 슬롯필은 39.6%인 것을 특징으로 하는 세탁기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 코일의 턴수는 120회일 때, 코일의 선경은 0.75φ이며, 슬롯필은 33.0%인 것을 특징으로 하는 세탁기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 코일의 턴수는 140회일 때, 코일의 선경은 0.70φ이며, 슬롯필은 42.0%인 것을 특징으로 하는 세탁기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이터 코어의 슬롯필은 33% 이상 42% 이하인 것을 특징으로 하는 세탁기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일의 턴수가 증가함에 따라 상기 코일의 선경은 감소하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 모터로 전류를 공급하는 아이피엠은 최대 공급 전류값이 5암페어인 것을 특징으로 하는 세탁기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 모터로 전류를 공급하는 아이피엠의 정격 공급 전류값이 3암페어로 제한되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
KR1020170162106A 2017-11-29 2017-11-29 세탁기 KR20190063197A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170162106A KR20190063197A (ko) 2017-11-29 2017-11-29 세탁기
CN201880076842.1A CN111406135A (zh) 2017-11-29 2018-11-29 洗衣机
PCT/KR2018/014992 WO2019107985A1 (ko) 2017-11-29 2018-11-29 세탁기
US16/768,110 US11208751B2 (en) 2017-11-29 2018-11-29 Washing machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170162106A KR20190063197A (ko) 2017-11-29 2017-11-29 세탁기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190063197A true KR20190063197A (ko) 2019-06-07

Family

ID=66664520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170162106A KR20190063197A (ko) 2017-11-29 2017-11-29 세탁기

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11208751B2 (ko)
KR (1) KR20190063197A (ko)
CN (1) CN111406135A (ko)
WO (1) WO2019107985A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023132542A1 (ko) * 2022-01-10 2023-07-13 삼성전자 주식회사 구동 장치 및 이를 포함하는 의류 처리 장치

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102480296B1 (ko) * 2020-12-24 2022-12-23 엘지전자 주식회사 의류처리장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040071430A (ko) 2003-02-06 2004-08-12 엘지전자 주식회사 전자동 세탁기

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3105300C2 (de) * 1981-02-13 1983-10-20 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Elektrischer Zweimotorenantrieb, insbesondere zum Antrieb eines Waschautomaten
CN86206562U (zh) * 1986-12-02 1987-11-11 周宜乃 低功耗高转矩洗衣机电动机
JP2002330561A (ja) 2001-04-27 2002-11-15 Toyo Denso Co Ltd 回転電機のステータコア
KR20050064926A (ko) 2003-12-24 2005-06-29 엘지전자 주식회사 전자동 세탁기의 스테이터 체결구조
JPWO2007029562A1 (ja) * 2005-09-07 2009-03-19 株式会社ミツバ 電動パワーステアリング装置用モータ
JP5259241B2 (ja) * 2008-04-23 2013-08-07 株式会社東芝 モータ制御装置,モータ駆動システム,洗濯機,空調機,永久磁石モータの着磁量変更方法
KR101228043B1 (ko) * 2011-06-08 2013-01-30 주식회사 아모텍 직결식 세탁기의 구동장치
KR101880091B1 (ko) 2011-08-12 2018-07-20 삼성전자주식회사 세탁기용 구동장치와 이를 구비한 세탁기
KR101414646B1 (ko) * 2012-01-02 2014-07-03 엘지전자 주식회사 비엘디씨 아우터 타입 모터
KR20170052724A (ko) 2015-11-03 2017-05-15 주식회사 아모텍 세탁기의 구동장치, 그 제어방법 및 이를 구비한 세탁기
KR101939204B1 (ko) 2016-05-20 2019-01-16 주식회사 아모텍 세탁기 구동장치와 이를 구비한 세탁기 및 세탁기 구동방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040071430A (ko) 2003-02-06 2004-08-12 엘지전자 주식회사 전자동 세탁기

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023132542A1 (ko) * 2022-01-10 2023-07-13 삼성전자 주식회사 구동 장치 및 이를 포함하는 의류 처리 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US11208751B2 (en) 2021-12-28
CN111406135A (zh) 2020-07-10
US20200318277A1 (en) 2020-10-08
WO2019107985A1 (ko) 2019-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101368243B1 (ko) 세탁기용 모터, 세탁기 모터 제조방법 및 이를 구비한 세탁기
AU2018271319B2 (en) Washing machine
KR20190089616A (ko) 세탁기
AU2005203418A1 (en) Motor, method for manufacturing field magnet assembly of the same, and washing machine with the same
JP2006517125A (ja) 洗濯機
CN109837702B (zh) 洗衣机
KR20190063197A (ko) 세탁기
KR20190039018A (ko) 세탁기
US5934107A (en) Clothes washing machine having an impact damper
US20200131686A1 (en) Washing machine
US12018424B2 (en) Washing machine
CN113005723B (zh) 洗衣机用驱动装置
KR101576146B1 (ko) 세탁기의 구동장치 및 이를 구비한 세탁기
US5873269A (en) Power system of washing machine
KR101015241B1 (ko) 세탁기
KR102476293B1 (ko) 세탁기
KR100898164B1 (ko) 전자동 세탁기 및 그 모터
JP3037244B2 (ja) 洗濯機用モータ
KR102443565B1 (ko) 세탁기
KR100942576B1 (ko) 전자동 세탁기의 구동장치 및 그 모터
KR102339982B1 (ko) 세탁기
KR101015244B1 (ko) 세탁기
KR100629740B1 (ko) 전자동 세탁기
KR100629743B1 (ko) 전자동 세탁기
KR100917910B1 (ko) 전자동 세탁기 및 그 모터

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right