WO2015005752A1 - 세탁기 구동장치 및 이를 구비한 세탁기와 그의 제어방법 - Google Patents

세탁기 구동장치 및 이를 구비한 세탁기와 그의 제어방법 Download PDF

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WO2015005752A1
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washing
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washing machine
shaft
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안연수
유수엽
송덕현
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Amotech Co Ltd
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Amotech Co Ltd
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    • D06F37/30—Driving arrangements 
    • D06F37/40—Driving arrangements  for driving the receptacle and an agitator or impeller, e.g. alternatively
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • D06F34/00—Details of control systems for washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F34/08—Control circuits or arrangements thereof
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D06F2103/00—Parameters monitored or detected for the control of domestic laundry washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F2103/24—Spin speed; Drum movements

Definitions

  • the present invention relates to a washing machine driving apparatus capable of forming various washing water streams by allowing the washing tank and the pulsator to be driven separately, a washing machine having the same, and a control method thereof.
  • a rotating tank is rotatably provided as a washing tank and a dehydrating tank in an outer tank, and a stirring body (pulsator) is rotatably installed at the bottom of the rotating tank. Since the stirring body and the rotating tank are rotated by one drive motor, when the washing operation is executed, the rotation of the driving motor is transmitted to the stirring body while the rotating tank is braked to stop, and the forward and reverse rotation driving at a relatively low speed is performed. When performing, it is configured to release the braking of the rotating tank to transmit the rotating tank and the stirring body without slowing down the rotation of the driving motor, thereby driving both of them.
  • Patent Document 1 Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2003-0077682
  • Patent Document 2 Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2003-0077682
  • a dehydration shaft that is rotatably supported by the shaft support bearing case to transmit rotational power to the dehydration tank
  • washing shaft that transmits rotational power to the pulsator
  • a BLDC motor that rotates the rotor as the stator is energized.
  • It includes a clutch mechanism that can switch the power transmission path of the motor to the washing shaft or dewatering shaft in response to the stroke or dehydration stroke.
  • Patent Document 1 the step of inverting the BLDC motor left and right for the restraint of the coupling before performing the step of raising the coupling to the washing mode position by turning on the clutch motor after completion of the water supply for washing.
  • the serration of the inner circumferential surface of the coupling is subjected to the surface pressure acting in opposite directions from the serration of the lower end of the dehydration shaft and the serration of the inner connector of the inner connector by staggering the dehydration shaft and the inner connector engaged with the coupling.
  • Such a conventional fully automatic washing machine has a problem in that a clutch motor is provided so that power can be selectively transmitted to the washing shaft and the dewatering shaft so that the dewatering tank and the pulsator cannot be driven independently and thus various water flows cannot be formed.
  • Patent Document 1 since the washing stroke of the low speed and high torque characteristics and the dehydration stroke of the high speed and low torque characteristics are to be performed using a single drive motor, there is a problem that the motor design optimized for any one stroke cannot be achieved. . As a result, a motor optimized for a slightly washing stroke is designed and the dehydration stroke is subjected to so-called weak field control to solve the high-speed rotation problem during the dehydration stroke, but the control is complicated.
  • Patent Document 1 in order to solve the problem that high torque is required in the washing stroke and weak field control is required in the dehydration stroke, Korean Patent Publication No. 10-0548310 having a planetary gear set and a clutch mechanism (patent Document 2) has been proposed.
  • the washing machine disclosed in Patent Literature 2 includes an outer case forming an outer shape, an outer tub supported inside the outer case to accommodate washing water therein, and an inner tub for washing and dehydrating combined use that is rotatably housed in the outer tub;
  • a pulsator Pulsator
  • a pulsator is installed so as to rotate relative to the inner tank to form a washing water flow, a drive motor for generating a driving force for rotating the inner tank and the pulsator, and receives the driving force of the drive motor to the inner tank
  • the carrier supporting the planetary gear so as to rotate and revolve, and the rotation of the inner tank and the pulsator during washing or dehydration. It includes a clutch spring for controlling.
  • Washing machine of Patent Document 2 is equipped with a planetary gear set consisting of a sun gear, a ring gear, a planetary gear and a carrier, to reduce the rotational force of the drive motor to transfer to the pulsator and the inner tank, the clutch spring is activated to selectively select the pulsator and inner tank It transmits power to the pulsator when washing, and rotates the pulsator and inner tank at the same time when dewatering.
  • a planetary gear set consisting of a sun gear, a ring gear, a planetary gear and a carrier
  • a washing machine having a planetary gear set is a structure in which the pulsator and the inner tank can rotate only in the same direction because the planetary gear set is supported by the one-way bearing, and the pulsator and the inner tank are opposite to each other.
  • the dehydration combined washing machine disclosed in Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-1999-0076570 includes an outer box, an outer tank elastically supported by a plurality of elastic hanging mechanisms in the outer box, A rotating tank that serves as a washing tank and a dewatering tank rotatably disposed in the outer tank; A stirring body installed in the rotating tank, a washing motor installed to directly drive the stirring body and controlled at a variable speed, and a dehydration motor controlled at a variable speed installed to directly drive the rotating tank, the rotor of the washing motor being stirred
  • the lower end of the rotary shaft of the sieve is rotatably attached to the stirring body, and the rotor of the dewatering motor is characterized in that the rotation is attached to the rotary tank integrally with the lower end of the rotary shaft of the rotating tub.
  • the washing motor has a low speed high torque motor characteristic
  • the dehydration motor has a high speed low torque motor characteristic than the washing motor
  • the washing motor is an outer rotor type and is configured with a larger diameter than the dehydration motor
  • the dehydration motor The inner rotor is configured so that the washing motor is on the outside and the dewatering motor is on the inside.
  • the washing motor is of an outer rotor type and configured to have a larger diameter than the dewatering motor, but there is a problem in that the driving torque is insufficient to process a large amount of laundry of a large capacity washing machine.
  • the washing machine of Document 3 rotates the washing motor at a predetermined rotational speed in a state in which the dehydration motor is set to DC braking mode in the washing process to fix the rotating tub, or rotates the washing motor forward.
  • the rotating tank resists the load by loads such as the amount of laundry and the quantity of water, and almost stops without rotating in the opposite direction, thereby preventing idling.
  • the washing machine of the document 3 is driven in spite of the heavy weight of the rotating tank and the load of the large amount of laundry and the amount of water contained therein, even though the starting torque of the rotating tank is larger than the starting torque of the stirring body.
  • the stirring body is driven by a washing motor having a larger diameter than the dewatering motor and disposed outside and having a low speed high torque motor characteristic in an outer rotor type.
  • the structure is proposed, there is a problem that can not implement a strong washing water flow by driving the stirring body and the rotating tank in the opposite direction to each other.
  • the washing machine of the document 3 discloses a structure capable of independently driving the stirring body and the rotating tub by using the two driving motors, but it is not proposed to make various types of washing water flow using the same.
  • An object of the present invention is to adopt the washing machine motor of the double rotor-double stator structure to drive the pulsator and the washing tank independently, while the rotational force of the rotor applied to the pulsator is converted into torque to transmit high torque starting of the pulsator.
  • the present invention provides a washing machine driving device suitable for a large-capacity washing machine and a washing machine having the same.
  • Another object of the present invention is to drive the pulsator and the washing tank independently, and to set the planetary gear device in a rotatable state in both directions to implement the bi-force and uni-force power to form a variety of water flow pattern in the washing administration It is to provide a washing machine and a control method thereof.
  • Still another object of the present invention is to adopt a washing machine motor of a double rotor-double stator structure to independently drive a pulsator and a washing tank, and to output the outer rotor having a high torque characteristic to a washing tank requiring a larger starting torque.
  • the present invention provides a washing machine driving device capable of driving and driving a pulsator requiring a relatively small starting torque to an output of an inner rotor, and a washing machine having the same.
  • Another object of the present invention is to drive the washing tank to the output of the outer rotor having a high torque characteristics, and the pulsator and the washing tank can be driven independently using a washing machine motor that can drive the pulsator to the output of the inner rotor pair
  • the present invention provides a washing machine and a control method thereof capable of realizing power and single power to form various powerful water flow patterns during a washing operation.
  • Still another object of the present invention is to control the rotational direction and the rotational speed of the pulsator and the washing tank independently to form a variety of types of washing water flow can improve the degree of cleaning, improve the foaming performance, tangling It is possible to prevent and rhythm washing, and to provide a control method of a washing machine that can adjust the flow intensity.
  • Another object of the present invention when driving the pulsator and the washing tank in the opposite direction in the washing or rinsing process, first start the larger starting torque in the pulsator and the washing tank to rotate in one direction, and then the starting torque is smaller in the same direction.
  • the present invention provides a control method of a washing machine that realizes driving in opposite directions between a pulsator and a washing tank by rotating and then rotating the reverse of a large starting torque.
  • the present invention is an outer shaft having one end connected to the washing tank; An inner shaft having one end connected to the pulsator; A planetary gear device installed in the pulsator and the washing tank through the outer shaft and the inner shaft to reduce the rotational speed transmitted through the inner shaft; First and second bearings respectively installed on the outer shaft to rotatably support the planetary gear device in both directions; And a washing machine motor applying rotational force to the outer shaft and the inner shaft, respectively, wherein the washing machine motor comprises: an outer rotor connected to the outer shaft; An inner rotor connected to the inner shaft; And a double stator having first and second coils to independently drive the outer rotor and the inner rotor, wherein the output of the pulsator is accelerated or decelerated according to the rotational direction of the outer rotor. It provides a driving device.
  • the washing machine driving apparatus may further include a control device for independently applying the first driving signal and the second driving signal to the first coil and the second coil, and the control device may include a first driving applied to the first coil.
  • the rotational speed of the pulsator may be controlled by detecting the rotational speed of the ring gear of the planetary gear device.
  • the inner shaft includes a first inner shaft connected to the inner rotor and a second inner shaft connected to a pulsator
  • the outer shaft is connected to the first outer shaft connected to the outer rotor and the washing tank. It may include a second outer shaft.
  • the planetary gear device includes a ring gear connecting between the first outer shaft and the second outer shaft, a sun gear connected to the first inner shaft, an outer gear of the sun gear and an inner gear of the ring gear;
  • the planetary gear may include a carrier rotatably supported and connected to the second inner shaft.
  • the pulsator and the washing tank are driven in opposite directions in the washing or rinsing process, the pulsator and the washing tank are started with a large starting torque first to rotate in one direction, and then the small starting torque is rotated in the same direction. Subsequently, the reverse rotation of the larger starting torque can realize driving of the pulsator and the washing tank in opposite directions.
  • the present invention is an outer shaft having one end connected to the washing tank; An inner shaft having one end connected to the pulsator; A planetary gear device installed in the pulsator and the washing tank through the outer shaft and the inner shaft to reduce the rotational speed transmitted through the inner shaft; First and second bearings respectively installed on the outer shaft to rotatably support the planetary gear device in both directions; And a washing machine motor applying rotational force to the outer shaft and the inner shaft, respectively, wherein the washing machine motor comprises: an inner rotor connected to the outer shaft; An outer rotor connected to the inner shaft; And a double stator for independently rotating and rotating the outer rotor and the inner rotor, and the output of the pulsator provides a washing machine driving device, wherein the output is accelerated or decelerated according to the rotational direction of the inner rotor.
  • the washing machine driving device drives the pulsator and the washing tank in the same direction in a washing or rinsing process
  • the pulsator and the washing tank are started with a larger starting torque first to rotate in one direction, and then the starting torque is smaller in the same direction. Can be rotated.
  • the present invention provides a washing tank connected by an outer shaft; A pulsator connected by an inner shaft; A planetary gear device installed in the pulsator and the washing tank through the outer shaft and the inner shaft to reduce the rotational speed transmitted through the inner shaft; First and second bearings respectively installed on the outer shaft to rotatably support the planetary gear device in both directions; And a washing machine motor having a double rotor-double stator structure for applying rotational force to the outer shaft and the inner shaft, respectively, wherein the output of the pulsator is accelerated or decelerated according to the rotation direction of the outer rotor or the inner rotor of the washing machine motor. It provides a washing machine characterized in that.
  • the washing machine motor includes an outer rotor connected to the outer shaft; An inner rotor connected to the inner shaft; And a double stator for independently rotating and driving the outer rotor and the inner rotor.
  • the washing machine motor includes an inner rotor connected to the outer shaft; An outer rotor connected to the inner shaft; And a double stator for independently rotating and driving the outer rotor and the inner rotor.
  • the present invention provides a washing tub connected by an outer shaft, a pulsator connected by an inner shaft, and a washing machine motor having a double rotor-double stator structure for applying rotational force to the outer shaft and the inner shaft, respectively.
  • the washing machine comprising a washing stroke, a rinsing stroke and a control method of the washing machine including a dehydration stroke
  • the washing stroke comprises the step of forming a washing stream using the pulsator and the washing tank, the pulsator of the
  • the output provides a control method of the washing machine, characterized in that the acceleration or deceleration is made according to the rotation direction of the outer rotor or the inner rotor of the washing machine motor.
  • the pulsator and the washing tank may be driven at different directions and at different speeds, thereby forming a strong water stream in a pattern form.
  • the step of forming the washing water stream may form a strong water flow to increase the degree of cleaning by driving the pulsator and the washing tank in different directions and the same speed, the rhythm flow by driving the pulsator and the washing tank at a variable speed Can be formed.
  • the forming of the washing water stream may drive the pulsator to form a rising and falling rotational water stream, and driving the pulsator and the washing tank at the same direction and at different speeds to form a vortex that prevents laundry damage. Can be.
  • the forming of the washing water stream may drive the washing tub to form a tangle preventing water stream.
  • the forming of the washing water stream may include rotating the pulsator in one direction by rotating the inner rotor in one direction; Rotating the washing tub in one direction by rotating the outer rotor in one direction when the pulsator is rotated at a predetermined speed; And rotating the pulsator in the opposite direction by rotating the inner rotor in the opposite direction while the washing tub is being rotated in one direction, wherein starting torque is first generated in a rotational direction for rotating the washing tub. You can rotate a large pulsator.
  • the starting torque of the pulsator and the washing tank is first started first, and then the driving torque is rotated in one direction. Can be rotated.
  • the washing machine includes a planetary gear device installed in the pulsator and the washing tank through the outer shaft and the inner shaft to reduce the rotation speed transmitted through the inner shaft; And first and second bearings respectively installed on the outer shaft to rotatably support the planetary gear device in both directions, and when the outer rotor is initially loaded, the rotation force of the outer rotor is applied to the pulsator. Starting current may be lowered by being transmitted to the washing tank by the planetary gear device.
  • the present invention comprises the steps of rotating the pulsator in one direction by rotating the inner rotor in one direction; Rotating the washing tub in one direction by rotating the outer rotor in one direction when the pulsator is rotated at a predetermined speed; And rotating the pulsator in the opposite direction by rotating the inner rotor in the opposite direction while the washing tub is being rotated in one direction, wherein starting torque is first generated in a rotational direction for rotating the washing tub. It provides a control method of a washing machine, characterized in that for rotating a large pulsator.
  • the washing machine motor of the double rotor-double stator structure can be used to independently drive the pulsator and the washing tank, thereby eliminating the existing clutch mechanism, thereby simplifying the structure, and providing the pulsator.
  • the rotational force of the applied rotor is capable of realizing high torque starting of the pulsator by converting and transmitting torque, thereby providing a washing machine motor suitable for a large capacity washing machine and a washing machine having the same.
  • the pulsator and the washing tank can be driven independently, and the planetary gear device can be set in a rotatable state in both directions, thereby enabling twin and single power to form various water flow patterns during washing administration. have.
  • the washing machine motor of the double rotor-double stator structure when used to independently drive the pulsator and the washing tank, the washing tank requiring a larger starting torque is driven at the output of the outer rotor having the high torque characteristic.
  • the pulsator which requires a relatively small starting torque, is driven at the output of the inner rotor, the pulsator and the washing tank can be driven in opposite directions in the washing or rinsing process, thereby forming various water flow patterns.
  • the present invention can independently drive the pulsator and the washing tank by using a washing machine motor capable of driving the washing tank to the output of the outer rotor having a high torque characteristics and the pulsator to the output of the inner rotor, so that the power and the step It is possible to realize the power can form a variety of powerful water flow patterns in the washing administration.
  • the present invention can control the rotation direction and the rotational speed of the pulsator and the washing tank independently to form a variety of types of washing water flow to improve the degree of cleaning, improve the loosening performance, and prevent tangling and Rhythm washing is possible, and the intensity of water flow can be adjusted.
  • the pulsator and the washing tank are driven in opposite directions in the washing or rinsing process
  • the pulsator and the washing tank are started with a large starting torque first to rotate in one direction, and then the small starting torque is rotated in the same direction.
  • the reverse rotation of the large starting torque enables the pulsator and the washing tank to be driven in opposite directions.
  • the driving method using the inertia force is applied, the starting is smoothly performed.
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view of a washing machine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an axial cross-sectional view of the washing machine motor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an enlarged cross-sectional view of the washing machine motor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG 4 is an enlarged cross-sectional view of the planetary gear device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is a sectional view in the radial direction of the washing machine motor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the stator core assembly constituting the stator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a split core constituting the stator core according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an axial sectional view of a washing machine motor according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block circuit diagram of a washing machine control apparatus according to the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an overall washing machine control method according to the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a washing operation in detail in FIG. 10.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a rinsing stroke in detail in FIG. 10.
  • FIG. 13 is a flow chart illustrating a method for forming mutually opposite bidirectional washing water flow using the inertial force control according to the present invention.
  • FIG. 14 is a flow chart showing a method of forming a mutual co-directional bidirectional washing water flow using the inertial force control according to the present invention.
  • 15 is a flow chart illustrating a method of forming mutually opposite bidirectional washing water flow according to the present invention.
  • 16 is a flowchart illustrating a method of forming a single-force (pulsator) laundry stream using inertial force control according to the present invention.
  • Figure 1 is an axial sectional view of the washing machine according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an axial sectional view of the washing machine motor according to the first embodiment of the present invention.
  • a washing machine includes a case 100 forming an external shape, an outer tub 110 disposed inside the case 100 to accommodate washing water, and A washing tank 120 rotatably disposed in the outer tub 110 to perform washing and dehydration, a pulsator 130 rotatably disposed at the bottom of the washing tub 120 to form a stream of laundry; A washing machine motor 140 is installed below the washing tank 120 to drive the washing tank 120 and the pulsator 130 simultaneously or selectively.
  • the washing machine motor 140 includes an outer rotor 50 connected to the outer shafts 20 and 22, an inner rotor 40 connected to the inner shafts 30 and 32, and an inner rotor. It includes a stator 60 disposed with a gap between the 40 and the outer rotor 50 to drive the inner rotor 40 and the outer rotor 50 to rotate.
  • the washing machine motor 140 has outer shafts 20 and 22 connected to the washing tub 120, and inner shafts 30 rotatably disposed in the outer shafts 20 and 22 and connected to the pulsator 130. 32, the rotational force is transmitted to the washing tank 120 and the pulsator 130.
  • One of the inner shafts 30 and 32 and the outer shafts 20 and 22 may increase torque by reducing the rotation speed.
  • the planetary gear device 70 is installed on the inner shafts 30 and 32 to reduce the rotational speed of the inner shafts 30 and 32 to increase the torque, and then increase the torque to the pulsator 130. To pass).
  • the outer shafts 20 and 22 are formed in a cylindrical shape so that the inner shafts 30 and 32 pass through, the first outer shaft 20 connected to the outer rotor 50, and the second connected to the washing tank 120. And an outer shaft 22.
  • the inner shafts 30 and 32 include a first inner shaft 30 connected to the inner rotor 40 and a second inner shaft 32 connected to the pulsator 130.
  • the planetary gear device 70 includes a ring gear 72 connecting the first outer shaft 20 and the second outer shaft 22, and the first inner shaft ( 30 is integrally connected to the sun gear 74, the outer gear of the sun gear 74 and the inner surface of the ring gear 72, a plurality of planetary gears 78, and the plurality of planetary gears 78 And a carrier 76 rotatably supported and connected to the second inner shaft 32.
  • the first outer shaft 20 and the second outer shaft 22 are connected by a ring gear 72 such that the rotation speed of the first outer shaft 20 is maintained as it is. 22). Therefore, the rotation speeds of the first outer shaft 20 and the second outer shaft 22 are the same.
  • first inner shaft 30 is integrally formed with the sun gear 74 in the planetary gear device 70, and the second inner shaft 32 is connected to the carrier 76 by spline coupling or the like, and the carrier ( 76 is rotatably supported at the center of the planetary gear 78.
  • the rotation speed of the first inner shaft 30 is decelerated while passing through the sun gear 74, the plurality of planetary gears 78, and the carrier 76, and the torque is increased to be transmitted to the second inner shaft 32.
  • the inner shafts 30 and 32 are connected to each other through the planetary gear device 70 so that the rotation speed of the inner rotor 40 is reduced and transmitted to the pulsator 130, thereby increasing the torque of the pulsator 130. It is possible to apply to a large-capacity washing machine that requires high torque driving.
  • a cylindrical first sleeve bearing 80 and a second sleeve bearing 82 are installed between the outer circumferential surface of the first inner shaft 30 and the inner circumferential surface of the first outer shaft 20 to form the first inner shaft 30. Support rotatably.
  • the third sleeve bearing 84 and the fourth sleeve bearing 86 are installed on upper and lower inner surfaces of the second outer shaft 22 to rotatably support the second inner shaft 32.
  • the outer surface of the first outer shaft 20 is formed with a first connecting portion 90 to which the outer rotor support 56 of the outer rotor 50 is connected, and the inner rotor 40 at the lower end of the first inner shaft 30.
  • the inner rotor support 46 of the second connecting portion 92 is formed.
  • the first connector 90 and the second connector 92 may have a structure that is serration-coupled or spline-coupled by protrusions formed on outer surfaces of the first outer shaft 20 and the first inner shaft 30. It may have a structure in which key grooves are formed to mutually key.
  • first fixing nut 34 is screwed to the lower end of the first outer shaft 20 to prevent the outer rotor support 56 from being separated from the first outer shaft 20, and the first inner shaft (
  • the second fixing nut 36 is screwed to the lower end of the 30 to prevent the inner rotor support 46 of the inner rotor 40 from being separated.
  • a third connection portion 94 is formed on the upper outer surface of the second outer shaft 22 to connect the washing tub 120, and a fourth connection portion is connected to the pulsator 130 on the upper outer surface of the second inner shaft 32. 96 is formed.
  • the third connector 94 and the fourth connector 96 may have a structure that is serration-coupled or spline-coupled by protrusions formed on outer surfaces of the second outer shaft 22 and the second inner shaft 32. It may have a structure in which key grooves are formed to mutually key.
  • a first seal 220 is installed between the second outer shaft 22 and the second inner shaft 32 to prevent the washing water from leaking, and is washed between the second outer shaft 22 and the bearing housing 10.
  • a second seal 210 is mounted to prevent leakage of water.
  • the first bearing 26 is disposed on the outer surface of the first outer shaft 20, and the second bearing 28 is disposed on the outer surface of the second outer shaft 22 to rotate the outer shafts 20 and 22. Support.
  • the first bearing 26 is installed in the first bearing housing 102, and the second bearing 28 is installed in the second bearing housing 10.
  • the first bearing housing 102 is formed of a metal material, and extends outwardly from the first bearing seat 104 and the first bearing seat 104 on which the first bearing 26 is seated to form a cylindrical shape.
  • the cover part 106 is disposed to be wrapped with a predetermined gap on the outer surface of the planetary gear device 70 to protect the planetary gear device, and extends outward from the upper end of the cover part 106 to form a disc and stator ( 60) and the flat plate portion 108 to which the outer tub 110 is fixed.
  • the flat plate 108 is fastened and fixed to the second bearing housing 10 by a plurality of bolts 250 in the circumferential direction.
  • the second bearing housing 10 is formed of a metal material, and extends outwardly from the second bearing seat 12 and the second bearing seat 12 on which the second bearing 28 is seated.
  • the flat plate 18 is fastened to the flat plate 108 of the first bearing housing 102 by the bolt 250, and is fixed to the stator support 270 and the outer tub 110 by the bolt 260.
  • the ring gear 72 of the planetary gear device 70 is inserted and connected between the first outer shaft 20 and the second outer shaft 22 to support the first outer shaft 20.
  • the first bearing 26 and the second bearing 28 supporting the second outer shaft 22 are constituted by bearings capable of bidirectional rotation.
  • the planetary gear device 70 is set in a state capable of bidirectional rotation, and this structure is rotated in one direction only for maintaining the fixed state of the planetary gear device in the conventional fully automatic washing machine or for dehydrating stroke. It has a support structure different from that of the support structure.
  • the washing tank 120 and the pulsator (by the washing machine motor 140 of the bi-force structure composed of a double rotor-double stator) It is possible to form laundry streams in various ways while rotating 130) simultaneously or selectively and in the same and opposite directions.
  • washing machine motor 140 of a twin-force structure composed of a double rotor-double stator will be described in detail with reference to FIGS. 2, 3, and 5.
  • the washing machine motor 140 includes an outer rotor 50, an inner rotor 40, and a stator 60, and the stator 60 selectively / independently includes the outer rotor 50 and the inner rotor 40.
  • An outer stator and an inner stator are provided for driving.
  • the outer stator and the inner stator are illustrated as being integrally formed. However, the outer stator and the inner stator may have a separate structure.
  • the inner rotor 40 is disposed with a predetermined gap on the inner surface of the stator 60, and a plurality of first magnets 42 in which N poles and S poles are alternately disposed.
  • An inner rotor support 46 formed integrally with the first magnet 42 and the first back yoke 44 by insert molding, and the first back yoke 44 disposed on the rear surface of the first magnet 42. It includes.
  • the inner rotor support 46 is formed integrally with the first magnet 42 and the first back yoke 44 by molding with a thermosetting resin, for example, a bulk molding compound (BMC) molding material such as polyester. . Therefore, the inner rotor 40 can have waterproof performance and can shorten the manufacturing process.
  • a thermosetting resin for example, a bulk molding compound (BMC) molding material such as polyester.
  • the inner rotor support 46 has an inner end thereof connected to the second connecting portion 92 of the first inner shaft 30, and an outer surface of the outer end thereof has a first magnet 42 and a first back yoke 44. It is fixed, and the planetary gear device 70 is accommodated inside to form an approximately cup shape so as to implement a compact structure.
  • the pulsator 130 may be sufficiently rotated by the torque of the inner rotor 40 because the rotation torque is not large.
  • the outer rotor 50 is disposed on the outer surface of the stator 60 with a plurality of second magnets 52 and N and S poles alternately arranged on the rear surface of the second magnet 52.
  • the second back yoke 54 is disposed, and the outer rotor support 56 integrally formed with the second magnet 52 and the second back yoke 54 by insert molding.
  • the outer rotor support 56 is formed integrally with the second magnet 52 and the second back yoke 54 by molding with a thermosetting resin, for example, a BMC (Bulk Molding Compound) molding material such as polyester. .
  • a thermosetting resin for example, a BMC (Bulk Molding Compound) molding material such as polyester.
  • the outer rotor 50 can have waterproof performance and can shorten the manufacturing process.
  • the outer rotor support 56 has an inner end connected to the first connecting portion 90 of the first outer shaft 20 to rotate like the first outer shaft 20, and the second magnet 52 on the inner surface of the outer end. And the second back yoke 54 is fixed, the inner side of the planetary gear device 70 is accommodated to form a cup shape so as to implement a compact structure and the outer side forms a cup shape inverted to accommodate the stator 60, have.
  • the stator 60 includes a plurality of stator cores 62 assembled in an annular shape, a non-magnetic bobbin 64 wrapped around the outer circumferential surface of each of the plurality of stator cores 62, and a stator.
  • the first coil 66 wound on one side (ie, the inner side) of the core 62, the second coil 68 wound on the other side (ie, the outer side) of the stator core 62, and the plurality of stator cores ( 62 includes a stator support 270 in which the outer periphery is fixed to the outer tub 110.
  • the stator support 270 is formed integrally with the stator core 62 by insert molding after arranging the plurality of stator cores 62 in the circumferential direction at regular intervals.
  • the stator support 270 has a through hole formed at the center thereof so that the inner rotor 40 and the planetary gear device 70 are disposed. 10) is fixed to the outer tub 110 by bolts 260 together.
  • the stator support 270 is molded by an insert molding method by molding with a thermosetting resin, for example, a BMC (Bulk Molding Compound) molding material such as polyester. It is arranged integrally at regular intervals.
  • a thermosetting resin for example, a BMC (Bulk Molding Compound) molding material such as polyester. It is arranged integrally at regular intervals.
  • stator support 270 is manufactured separately from the stator core 62 using a resin or metal material and then bolted to the stator support 270. This is possible.
  • the stator 60 according to the present invention may be configured by assembling a plurality of stator core assemblies 62a formed by using a plurality of split cores in an annular shape, as shown in FIG. 5. And may be configured using an integrated stator core.
  • one divided core may be used for each tooth, or several teeth, for example, three teeth may be manufactured as one divided tooth and assembled.
  • three teeth may be manufactured as one divided tooth and assembled.
  • winding three coils consecutively for one phase of U, V, W is made of three teeth as one split tooth. It is also preferable.
  • the stator core 62 is formed on the opposite side of the first teeth portion 310 and the first teeth portion 310 on which the first coils 66 are wound.
  • the inner rotor 40 rotates when power is applied only to the first coil 66.
  • the power is applied only to the second coil 68, only the outer rotor 50 is rotated.
  • the power is applied to the first coil 66 and the second coil 68 simultaneously, the inner rotor 40 and the outer rotor ( 50 is rotated at the same time.
  • the through hole 332 is formed in the center of the partition 314 so that the first magnetic circuit formed by the first coil 66 and the second magnetic circuit formed by the second coil 68 interfere with each other. It serves to prevent.
  • the through hole 332 may be formed long in the lateral direction of the partition 314 in the form of a slot in addition to the circular.
  • the first flange portion 316 disposed to face the first magnet 44 is formed at the end of the first tooth portion 310, and the second magnet 54 is formed at the end of the second tooth portion 312.
  • a second flange portion 318 is disposed to face the formation.
  • the first flange 316 and the second flange portion 318 are inward and at a predetermined curvature so as to correspond to the first magnet 42 of the inner rotor 40 and the second magnet 52 of the outer rotor 50, respectively. It forms an outwardly curved surface. Therefore, since the roundness of the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the stator core 62 is increased, the magnetic gap is constant while the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the stator 60 are close to each other while the first magnet 42 and the second magnet 52 are close to each other. Can be maintained.
  • the coupling parts 320 and 322 have a structure directly connected to allow the stator cores 62 to be energized with each other.
  • the coupling parts 320 and 322 are formed such that the coupling protrusion 322 protrudes on one side of the partition 314, and the coupling groove 320 into which the coupling protrusion 322 is fitted to the other side of the partition 314. ) Is formed, and when the coupling protrusion 322 is fitted into the coupling groove 320 to assemble, the stator cores 62 are radially arranged and have a structure directly connected to each other.
  • the coupling portion forms pinholes at both ends of the partition portion of the stator core, and connects the pin member between the pinholes of the two stator cores while connecting the cores to each other to connect the stator cores. It is also possible to apply the structure, and a method of caulking using a caulking member in a state in which the stator cores are in contact with each other.
  • the first tooth part 310 on which the first coil 66 is wound forms an inner stator
  • the second coil 68 is formed on the opposite side of the first tooth part 310.
  • the wound second tooth portion 312 forms an outer stator to form a double stator.
  • the washing machine motor 140 of the present invention forms a first magnetic circuit L1 between one side of the stator 60 on which the inner rotor 40 and the first coil 66 are wound (that is, the inner stator), Since the second magnetic circuit L2 is formed between the outer rotor 50 and the other side of the stator 60 on which the second coil 68 is wound (that is, the outer stator), a pair of magnetic circuits independent of each other are formed.
  • the inner rotor 40 and the outer rotor 50 may be driven separately, respectively.
  • the first magnetic circuit L1 may include the first magnet 42 of the N pole, the first tooth portion 310 on which the first coil 66 is wound, the inner portion of the partition 314, and the N pole. Via the first magnet 42 and the inner rotor support 46 of the S pole adjacent to the first magnet 42.
  • the second magnetic circuit L2 is divided into a second tooth portion 312 facing the second magnet 52 of the N pole, the second magnet 52 of the N pole, and the second coil 68 wound thereon. Via the outer portion of the portion 314, the second magnet 54 of the S pole, and the outer rotor support 56.
  • the output of the inner rotor 40 of the washing machine motor 140 is transmitted to the inner shafts 30 and 32, and the output of the outer rotor 50 is the outer shafts 20 and 22.
  • the high torque generated from the large diameter outer rotor 50 is transmitted to the washing tank 120 through the outer shafts 20 and 22, and the inner rotor 50 of the small diameter is rotated.
  • the low torque output generated from the NW is torque converted while passing through the inner shafts 30 and 32 and the planetary gear device 70 so that the output of the high torque is transmitted to the pulsator 130, so that a relatively high torque drive is required.
  • the driving of the washing tank 120 can be made smoothly. Therefore, in the present invention, it is possible to form various washing and rinsing water streams utilizing not only the pulsator 130 but also the washing tank 120 at the time of washing and rinsing.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a washing machine motor according to a second embodiment of the present invention.
  • the washing machine motor includes outer shafts 20 and 22 connected to the washing tub 120 and inner shafts rotatably disposed in the outer shafts 20 and 22 and connected to the pulsator 130.
  • 30 and 32 an inner rotor 40 connected to the outer shafts 20 and 22, an outer rotor 50 connected to the inner shafts 30 and 32, and an inner A stator 60 is disposed between the rotor 40 and the outer rotor 50 so as to independently drive the inner rotor 40 and the outer rotor 50 to rotate independently, and are installed on the inner shafts 30 and 32.
  • the washing machine motor 140 according to the first embodiment includes the pulsator 130 and the inner rotor ( 40 is connected to the planetary gear device 70, the washing tank 120 and the outer rotor 50 is connected by the planetary gear device 70, the washing machine motor 140a according to the second embodiment
  • the washing tank 120 and the inner rotor 40 are connected by the planetary gear device 70, and the pulsator 130 and the outer rotor 50 are connected by the planetary gear device 70.
  • the shape of the inner rotor support 46 and the outer rotor support 56 of the example and the connection portion of the inner end are different from each other in the second embodiment.
  • the washing machine driving method by the washing machine motor 140a according to the second embodiment is the same as the washing machine driving method according to the first embodiment described above, except that the washing machine driving method according to the first embodiment is the inner rotor 40.
  • the rotational force of the transfer to the pulsator 130, the rotational force of the outer rotor 50 is transmitted to the washing tank 120, the washing machine driving method according to the second embodiment the rotational force of the outer rotor is transmitted to the pulsator, There is a difference in that the rotational force of the inner rotor is transmitted to the washing tank.
  • FIG. 9 is a block circuit diagram of a washing machine control apparatus according to the present invention
  • Figure 10 is a flow chart showing the overall washing machine control method according to the invention
  • Figure 11 is a flow chart showing the washing operation in detail in Figure 10
  • Figure 12 10 is a flowchart showing the rinsing stroke in detail.
  • the washing machine control apparatus includes a first driver 530 generating a first driving signal applied to the first coil 66 and a second driving applied to the second coil 68.
  • a second driver 540 for generating a signal, the first driver 530, the second driver 540 and a control unit 500 for controlling the entire washing machine.
  • the control unit 500 acts as a system controller to control the entire washing machine simultaneously with the control of the first and second drivers 530 and 540 as described above, or according to the washing course set by the user from the system controller of the washing machine body. After receiving the determined washing control signal may be configured as a driver-specific control device for applying a separate control signal to the first and second drivers (530, 540) based on this.
  • the control unit 500 may be configured as a signal processing device such as a microcomputer or a microprocessor.
  • the washing machine motor 140 is made of a twin-force structure consisting of a double rotor-double stator, for example, the motor control is made by U, V, W three-phase drive system.
  • the first and second coils 66 and 68 of the stator 60 also consist of U, V, and W three-phase coils, respectively.
  • the first coil 66 wound around the inner tooth 310 forms an inner stator
  • the second coil 68 wound around the outer tooth 312 forms an outer stator.
  • the inner rotor 40 rotated by the inner stator and the inner stator forms an inner motor
  • the outer rotor 50 rotated by the outer stator and the outer stator forms an outer motor
  • the inner motor The motor structure is designed so that the and outer motors are controlled by BLDC, respectively, and the six-step driving control is performed in the first and second drivers 530 and 540, for example.
  • the first and second drivers 530 and 540 each include an inverter including three pairs of switching transistors connected in a totem pole structure, and the three-phase output of each inverter is connected to the first and second coils 66 and 68. It is applied to U, V, W three-phase coils.
  • the control unit 500 detects the rotational positions of the inner rotor 40 and the outer rotor 50 from the first and second rotor position sensors 510 and 520, each of which is formed of a Hall sensor, for example.
  • the first and second drivers 530 and 540 may output U, V, and W three-phase outputs of the first and second coils 66 and 68.
  • V, W is applied to the three-phase coil to drive the inner rotor 40 and the outer rotor 50 in rotation.
  • the control unit 500 holds programs of various washing courses, and all washing courses basically include a washing stroke S11, a rinsing stroke S12, and a dehydrating stroke S13, as shown in FIG. 10. Also, each stroke includes a water supply stroke and a drainage stroke before and after, and at least one of the washing stroke (S11), the rinsing stroke (S12), and the dehydrating stroke (S13) is repeatedly performed according to the washing course.
  • the washing stroke S11 is based on a weight sensing stroke S21 for sensing the weight of the laundry put into the washing tub 120 and a weight of the laundry detected according to the weight sensing stroke S21.
  • Water supply administration (S22) that performs water supply, after the water supply is completed, to solve the kinks in the laundry flow administration (S23), the laundry water flow administration (S23) to operate the laundry water to perform the washing of the laundry
  • the rinsing stroke (S12) is a water supply stroke (S31) for performing a water supply for rinsing, as shown in Figure 12, after the water supply is completed, a rinse water flow stroke (S32) for operating the rinse water flow to perform the rinse of the laundry ), A rinse dehydration stroke (S34) to complete the forbidden water stroke (S33), the rinsing stroke (S12) and dehydration of the laundry to complete the loosening of the laundry in the rinse water flow stroke (S32). ).
  • the washing machine uses the washing machine motor 140 configured as the double rotor-double stator, and uses the first and second drivers 530 and 540 to generate U, V, and W three-phase outputs. It is applied to U, V, W three-phase coils of the coils 66 and 68 to drive the inner rotor 40 and the outer rotor 50 to rotate, and the rotational force of the inner rotor 40 and the outer rotor 50 to the inner shaft.
  • the pulsator 130 and the washing tank 120 are independently applied to the pulsator 130 and the washing tank 120 through the 30, 32, the outer shafts 20, 22, and the planetary gear device 70, respectively.
  • the planetary gear device 70 since the planetary gear device 70 is supported by the first and second bearings capable of bidirectional rotation, the planetary gear device 70 controls the rotation direction and the rotation speed of the pulsator 130 and the washing tank 120 to form various water flows. can do.
  • a driving signal is applied to the first coil 66 by the first driver 510.
  • the inner rotor 40 is rotated in the forward direction, that is, the clockwise direction CW by the magnetic circuit L1
  • the inner shafts 30 and 32 connected to the inner rotor 40 are rotated to watch the pulsator 130.
  • Rotate in the direction CW In this case, the rotational force of the first inner shaft 30 is transmitted to the second inner shaft 32 through the sun gear 74, the planetary gear 78, and the carrier 76 of the planetary gear device 70 to maintain the rotational speed. Torque is increased with deceleration to rotate the pulsator 130.
  • the reduction ratio of the planetary gear device 70 may be set to 5: 1, for example.
  • the planetary gear device 70 since the planetary gear device 70 is not in a constrained state, when more than a certain amount of laundry is put into the washing tank 120, the load is applied to the pulsator 130 and connected to the pulsator 130.
  • the carrier 76 acts as a brake. Then, when the rotational force of the inner rotor 40 is input to the sun gear 74, the rotational force is output to the ring gear 72 so that the washing tub 120 and the outer rotor 50 connected to the ring gear 72 are inner rotor ( In the opposite direction to the rotation direction of 40), that is, counterclockwise (CCW).
  • the ring gear 72 of the planetary gear device 70 is the outer shaft ( 20, 22 and the washing tub 120 is connected to the brake, so that the rotational force of the inner rotor 40 is input to the sun gear 74 and output to the carrier 76.
  • the pulsator 130 connected to the carrier 76 is rotated.
  • the rotational force of the inner rotor 40 is transmitted to the pulsator 130 so that the pulsator 130 is rotated.
  • the washing tank 120 In the washing of the fully automatic washing machine, when the pulsator 130 rotates, the washing tank 120 must be fixed or reversely rotated to generate a rising and falling stream to maximize the efficiency of the washing.
  • the present invention is a structure that does not have a restraint, such as a clutch to the planetary gear device 70, if the washing tank 120 is mounted to the outer rotor 50 of the motor, the washing tank 120 to the rotation of the pulsator 130. Piggybacking and rotating. However, the piggybacking rotation of the washing tank 120 forms a vortex that hinders the rising and falling water flow, so that only one side of the washing is performed, thereby reducing the washing efficiency.
  • the washing tank 120 has a larger and heavier structure than the pulsator 130 and utilizes that the stopping inertia is large, utilizing the stopping inertia according to the control flow shown in FIG. Stop the rotation of the pulsator 130 before rotation to prevent vortex generation to increase the washing efficiency.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating a method of forming a single-force (pulsator) laundry stream using inertial force control according to the present invention.
  • FIG. 16 may be used to form a washing water stream capable of energy saving when the washing water amount is not large.
  • the inner rotor is one of the well-known starting methods, such as a ramp-up start to sequentially rotate the inner rotor 40 to a predetermined RPM, and a sequential start method of gradually increasing the RPM over time.
  • the pulsator 130 is started in the forward direction, that is, the clockwise direction CW (S101).
  • the pulsator 130 After the start of the pulsator 130, the pulsator 130 is rotated in the forward direction CW (S102), and then the preset time for rotating the pulsator 130 in the forward direction CW, that is, the motor on time (ON) TIME) has passed (S103).
  • step S106 the process proceeds to step S106 of stopping the inner rotor 40, that is, the motor, and when the motor ON time has not elapsed, the washing tank 120.
  • Measuring the piggybacking rotational speed of the washing tank 120 determines whether the piggybacking rotational speed exceeds, for example, 50 RPM (S104).
  • step S106 the process proceeds to step S106 of stopping the motor.
  • step S102 the washing tank 120.
  • the pulsator 130 is rotated in the forward direction (CW) until the piggybacking rotational speed of) exceeds 50 RPM.
  • step S115 it is determined whether the washing time has ended when the preset stop time has elapsed (S115). When the washing time is over, the washing process is terminated and the process proceeds to a subsequent processing stroke. Proceeding to step S101, the above procedure is repeated.
  • the single-power (pulsator) washing water flow is applied when the laundry is relatively small, and in the present invention, only the pulsator 130 is quickly driven to form a washing water flow to sense the piggybacking rotation of the washing tub 120.
  • Sensor sensing or time control when reaching a certain RPM, stops the forward rotation of the pulsator 130 and proceeds the reverse rotation until the predetermined time elapses to form a rising and falling rotating water flow If it is, the swinging of the washing tank can be suppressed.
  • the washing efficiency is prevented by performing a control to prevent the vortex rotation of the washing tank to prevent vortex generation.
  • the pulsator 130 and the washing tank 120 are driven in different directions and at the same speed, a strong water flow can be formed to improve the degree of cleaning, and thus, the pulsator 130 and the washing tank 120 can be used in a washing mode requiring strong cleaning.
  • the inner rotor 40 is rotated in the forward direction, and the outer rotor 50 is rotated in the reverse direction, thereby rotating the pulsator 130 in the forward direction and the washing tank 120 in the reverse direction (S81). .
  • step S83 of stopping the inner and outer rotors 40 and 50, that is, the motor, and stops the motor, after which the preset stop time has elapsed. It is determined whether or not (S84).
  • Steps S85 to S88 are performed in opposition to steps S81 to S84 described above.
  • step S88 if the preset stop time has elapsed, it is determined whether the washing time has ended (S89). If the washing time is over, the washing process is terminated and the process proceeds to a subsequent processing stroke, and the washing time is not finished. If no, go to step S81 and repeat the above procedure.
  • the pulsator 130 and the washing tank 120 are driven in different directions and at the same speed, a strong water flow may be formed, and the pulsator 130 and the washing tank 120 may be in different directions and different. When driven at speed, it is possible to form strong water flow in various patterns.
  • the rotational speed of the pulsator 130 and the washing tank 120 by changing the rotational speed of the pulsator 130 and the washing tank 120, it is possible to form a rhythm water flow, as a result it is possible to implement the rhythm washing. That is, when the rotational speeds of the pulsator 130 and the washing tank 120 are controlled to be sharply variable, it is possible to prevent damage to the laundry while forming a strong stream and a rhythm stream.
  • the rotational speed of the pulsator 130 and the washing tank 120 is controlled by the control unit 500 and applied to the first and second coils 66 and 68 by controlling the first driver 530 and the second driver 540. It is possible to achieve by varying the voltage magnitude and the current amount of the first drive signal and the second drive signal to be.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a method of forming mutually opposite bidirectional washing water streams using inertial force control according to the present invention, and using a pulsator having a large driving torque.
  • the washing tank 120 is rotated in the forward direction CW by rotating the outer rotor 50 in the forward direction CW. It is easily started in the forward direction CW (S42).
  • the washing tank 120 may be easily started. have.
  • the pulsator 130 is rotated in the reverse direction by rotating the inner rotor 40 in the reverse direction (S43). As a result, a strong stream of water can be formed to increase the degree of cleaning.
  • the washing tank 120 when the washing tank 120 is first rotated in the rotation direction using the pulsator 130 having a good starting torque, the starting torque of the washing tank 120 requiring a large starting torque due to the laundry is compensated for. By doing so, it is possible to easily start the washing tank 120, it is possible to lower the starting current (Starting Current), thereby reducing the power consumption.
  • Startting Current the starting current
  • step S45 the process proceeds to the step S45 of stopping the inner and outer rotors 40 and 50, that is, the motor, to stop the motor, and then the preset stop time has elapsed. It is determined whether or not (S46).
  • the pulsator 130 is rotated in the forward direction by rotating the inner rotor 40 in the forward direction CW (S49).
  • step S51 the inner and outer rotors 40 and 50, that is, the motor are stopped, stops the motor, and then a preset stop time has elapsed. It is determined whether or not (S52).
  • the washing tank 120 can be easily started according to the inertia force of the laundry and wash water.
  • the pulsator 130 by rotating the washing tank 120 and the pulsator 130 with a time difference by rotating the washing tank 120 in one direction by using the inertia force of the laundry and the washing water, the pulsator 130 is rotated. It proposes a method of forming a mutually opposite bidirectional washing water flow to rotate in a reverse direction, from which deformation can be made.
  • the washing tank 120 and the pulsator 130 are rotated in the same direction at the same time, and then the inner rotor has reached a preset RPM.
  • the pulsator 130 can be easily started in the opposite direction (CCW), thereby forming mutually opposite bidirectional washing water flow.
  • the washing tank 120 and the pulsator 130 are rotated in the same direction at the same time, and then the washing tank 120 is reached in a preset RPM.
  • the outer rotor 50 for driving the inner rotor 40 to rotate in the opposite direction to rotate the pulsator 130 in the reverse direction (CCW) to form a mutually opposite bidirectional washing water flow.
  • FIG. 14 is a flow chart showing a method of forming a mutual co-directional bidirectional washing water flow using the inertial force control according to the present invention.
  • the washing tank 120 is rotated in the forward direction CW by rotating the outer rotor 50 in the forward direction CW. It starts in the forward direction CW (S62).
  • the washing tank 120 may be easily started. have.
  • both the washing tank 120 and the pulsator 130 maintains the rotation state in the forward direction CW (S63).
  • step S65 the inner and outer rotors 40 and 50, that is, the motor are stopped, and the motor is stopped, after which the preset stop time has elapsed. It is determined whether or not (S66).
  • washing tank 120 and the pulsator 130 maintain the state of being rotated in the reverse direction (CCW) (S69).
  • step S71 of stopping the inner and outer rotors 40 and 50, that is, the motor, to stop the motor, and then the preset stop time has elapsed. It is determined whether or not (S72).
  • the washing tank 120 is easily moved in one direction by using the inertia force of the laundry and the washing water by the time difference driving in which the pulsator 130 is first rotated in the rotation direction to rotate the washing tank 120. It proposes a method of forming a mutually co-directional bidirectional washing water flow to rotate, from which various modifications can be made.
  • the pulsator 130 and the washing tank 120 are soft star in the same direction and at the same speed, and the left and right inverted, and the vortex formation is detected so that the rotation of the pulsator 130 and the washing tank 120 is soft. Start to form a vertical down stream and a vertical upward stream, and maintain rotational force to generate a vortex to form a soft stream.
  • This soft water flow can be solved by, for example, washing the laundry gently by washing the wool, for example, by providing a short on time and a long off type.
  • the above-mentioned soft water flow forming method uses the vortex detection function to switch the vortex to reverse rotation to generate vertical water flow, thereby controlling the washing and rinsing water flow to prevent damage to the laundry, and to wash the contaminants of the laundry even on the soft water flow. And rinsing power can be expected.
  • the water flow forming method may drive the pulsator 130 and the washing tank 120 in the same direction and at different speeds to form a vortex to prevent laundry damage.
  • the dual rhythm water flow can be pursued less energy consumption if the pulsator 130 and the washing tank 120 to control the rotation RPM in the constant speed control of the conventional washing machine to control the energy saving required .
  • you use a stream of water, such as strong-> medium-> weak-> medium-> medium-> strong when you wash, you can expect the degree of cleaning and rinsing with less energy.
  • the soft water flow control method is a washing water flow method in which the pulsator 130 rotates faster or slower than the washing tank 120 when the pulsator 130 and the washing tank 120 rotates in the forward direction.
  • the present invention can be applied to the water flow control method in which the pulsator 130 and the washing tank 120 is accelerated in the forward direction by the normal start method, not the soft start, so that the pulsator and the washing tank rotate in the same manner. have.
  • the washing water flow forming method of the present invention is useful for the washing method of micro laundry, and uses a soft start of a motor.
  • a water flow control method in which the pulsator 130 and the washing tub 120 are soft-started at the same speed and rotated for a long time when the pulsator 130 and the washing tub 120 rotate in the reverse direction, and the motor of a small amount of laundry is started. Reduces current and prevents damage to guns
  • the ring gear 72 of the planetary gear device 70 Since it is connected to the outer shafts 20 and 22 and the washing tank 120, the brake acts. Accordingly, the rotational force of the inner rotor 40 is input to the sun gear 74 and output to the carrier 76. Thus, the pulsator 130 connected to the carrier 76 is rotated.
  • the rotational force of the inner rotor 40 is transmitted to the pulsator 130 so that the pulsator 130 is rotated.
  • the control unit 500 is installed at one side of the outer rotor 50 or the ring gear 72 and according to a signal applied from the first rotor position sensor 510 for detecting the RPM of the outer rotor 50.
  • the rotation and the rotation direction of the rotor 50 are determined.
  • the output of the pulsator 130 is accelerated or decelerated according to the rotational force direction of the outer rotor 50. That is, when the rotation direction of the outer rotor 50 is the same direction as the rotation direction of the inner rotor 40, the output of the pulsator 130 is decelerated, and the rotation direction of the outer rotor 50 is the inner rotor. Acceleration of the output of the pulsator 130 occurs in the opposite direction to the rotational direction of 40.
  • the outer rotor 50 is rotated in the reverse direction (CCW). If the RPM of the outer rotor 50 is greater than or equal to the set value, the electromagnetic brake is used or the outer rotor 50 is turned off. Rotate in the forward direction to adjust the RPM of the outer rotor.
  • the outer rotor 50 acts as a brake so that the rotational force of the inner rotor 40 is transmitted to the pulsator 130 and the pulsator 130 is rotated to perform the washing process.
  • the control unit 500 detects the RPM of the outer rotor 50 according to a signal applied from the first rotor position sensor 510, and is installed at one side of the inner rotor 40 to prevent the inner rotor 40.
  • the RPM of the inner rotor 40 is detected according to the signal applied from the second rotor position sensor 520 that detects the RPM to increase the rotational speed of the inner rotor 40 according to the RPM of the outer rotor 50.
  • the pulsator is stopped to rotate the pulsator 130 in the reverse direction. That is, when the brake action such as the electromagnetic brake of the outer rotor 50 is released, the rotational force of the inner rotor 40 is transmitted to the washing tank 120 so that the washing tank 120 is rotated in the reverse direction and the pulsator 130 is stopped. In this state, when the inner rotor 40 is stopped, the inner rotor 40 is stopped in a state where the load is less, and thus the inner rotor can be stopped with a relatively low power.
  • the inner rotor 40 is rotated in the reverse direction (CCW) to rotate the pulsator 130 in the reverse direction.
  • the inner rotor 40 when the inner rotor 40 is initially started, when the laundry is put into the washing tank 120 and the load is applied to the pulsator 130, the rotational force of the inner rotor 40 is the washing tank. Since the inner rotor 40 is started at an almost no load state, the starting current may be lowered, and thus power consumption may be reduced.
  • the washing machine of the present invention when the inner rotor 40 is stopped, the electromagnetic brake of the outer rotor 50 is released, the inner rotor 40 is stopped in the state in which the pulsator 130 is stopped first, so the inertia moment Since the inner rotor 40 is stopped in a small state, the end current can be reduced, and thus power consumption can be reduced.
  • the washing method using the washing machine motor 140 according to the first embodiment has been described, but the present invention relates to the washing method using the washing machine motor 140a according to the second embodiment shown in FIG. The same can be applied to.
  • the washing machine motors 140 and 140a include the planetary gear device 70 and the structure in which the output of the inner rotor 40 is decelerated and transmitted to the pulsator 130 is described.
  • the washing water flow forming method of the present invention can be applied to the structure in which most of the planetary gear device 70 is removed from the washing machine motors 140 and 140a.
  • the present invention is applied to a washing machine and its control, in particular a fully automatic washing machine, which allows the washing tank and the pulsator to be driven separately to form various washing water streams.

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Abstract

본 발명은 세탁조와 펄세이터가 각각 별도로 구동되도록 하여 다양한 세탁 수류를 형성할 수 있는 세탁기 구동장치 및 이를 구비한 세탁기와 그의 제어방법에 관한 것으로, 상기 세탁기 구동장치는 세탁조에 연결되는 아우터 샤프트; 펄세이터에 연결되는 인너 샤프트; 상기 인너 샤프트를 통하여 전달된 회전속도를 감속하는 유성기어 장치; 상기 유성기어 장치를 양방향으로 회전가능하게 지지하는 제1 및 제2 베어링; 및 상기 아우터 샤프트와 인너 샤프트에 각각 회전력을 인가하는 세탁기 모터를 포함한다. 상기 세탁기 모터는 아우터 로터; 인너 로터; 및 상기 아우터 로터와 인너 로터를 독립적으로 회전 구동하는 더블 스테이터를 포함하고, 상기 펄세이터의 출력은 아우터 로터의 회전 방향에 따라 가속 또는 감속이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

세탁기 구동장치 및 이를 구비한 세탁기와 그의 제어방법
본 발명은 세탁조와 펄세이터가 각각 별도로 구동되도록 하여 다양한 세탁 수류를 형성할 수 있는 세탁기 구동장치 및 이를 구비한 세탁기와 그의 제어방법에 관한 것이다.
종래의 탈수 겸용 전자동 세탁기는 외조 내에 세탁조 겸 탈수조로서 회전조가 회전 가능하게 설치되어 있고, 또한 이 회전조 내의 바닥부에 교반체(펄세이터)가 회전 가능하게 설치되어 있다. 상기 교반체 및 회전조는 한 개의 구동모터에 의해 회전 구동되므로, 세탁 운전을 실행할 때는 회전조를 제동 정지시킨 상태에서 구동모터의 회전을 교반체에 전달하여 비교적 저속으로 정역회전 구동하고, 탈수 운전을 실행할 때는 회전조의 제동을 해제하여 구동모터의 회전을 감속하지 않고 회전조 및 교반체에 전달하여 양자를 회전 구동하도록 구성되어 있다.
이와 같은 회전 전달 경로의 전환을 위해 모터에서 회전조 및 교반체까지의 회전력 전달경로 중에 클러치 구조나 감속기구가 필요하다. 이 때문에 구성이 상당히 복잡해져서 제조성 및 조립성이 떨어지고, 결과적으로 제조비용이 높아지는 문제점이 있다. 또한, 클러치 기구의 제작 정밀도나 경시적 열화에 의해 제어회로 전달 경로 전환 동작이 잘 진행되지 않아 전환 신뢰성이 불안정한 경우도 있다.
더욱이, 세탁운전에서 탈수운전으로의 이행시에 클러치 기구의 전환 동작음이 발생하거나 감속기구에서 동작음이 발생하는 잡음의 문제도 있고, 또한 클러치기구의 전환 동작에 시간이 걸려 세탁 소요 시간이 길어지는 문제도 있었다.
이러한 종래의 전자동 세탁기가 한국 공개특허공보 제10-2003-0077682호(특허문헌 1)에 제안되어 있으며, 외조 내에 회전가능하게 설치되는 탈수조와, 탈수조 내에 설치되고 탈수조와는 독립하여 회전가능한 펄세이터와, 축지지베어링 케이스에 회전자재하게 지지되어 탈수조에 회전동력을 전달하는 탈수축과, 펄세이터에 회전동력을 전달하는 세탁축과, 스테이터에 통전됨에 따라 로터가 회전하는 BLDC모터와, 세탁행정 또는 탈수행정에 대응하여 모터의 동력전달경로를 세탁축 또는 탈수축으로 절환가능한 클러치 기구를 포함하고 있다.
상기 특허문헌 1에서는 세탁을 위한 급수 완료 후 클러치모터를 온(on)시켜 커플링을 세탁모드 위치로 상승시키는 단계를 수행하기 전에 상기 커플링의 구속해지를 위해 BLDC모터를 좌·우 반전시키는 단계를 수행하여, 상기 커플링과 맞물리는 탈수축과 인너 커넥터의 엇갈림에 의해 상기 커플링 내주면의 세레이션이 탈수축 하단부의 세레이션 및 인너 커넥터 상단부의 세레이션으로부터 서로 반대방향으로 작용하는 면압을 받음으로써 클러치모터의 구동시 커플링의 상승이 구속되는 현상이 방지되도록 하는 전자동 세탁기의 제어방법이 개시되어 있다.
이와 같은 종래의 전자동 세탁기는 클러치 모터가 구비되어 세탁축과 탈수축에 선택적으로 동력이 전달되도록 하여 탈수조와 펄세이터를 독립적으로 구동시킬 수 없어 다양한 수류를 형성할 수 없는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 1에서는 단일의 구동모터를 사용하여 저속, 고토크 특성의 세탁 행정과 고속, 저토크 특성의 탈수 행정을 수행하여야 하므로, 어느 하나의 행정에 최적화된 모터 설계가 이루어질 수 없는 문제가 있다. 그 결과 약간 세탁 행정에 최적화된 모터를 설계하고 탈수 행정에서는 소위 약계자 제어를 실시하여 탈수 행정시의 고속 회전 문제를 해결하고 있으나, 제어가 복잡해지는 문제가 있다.
특허문헌 1에서 세탁 행정시에 고 토크가 요구되는 문제와 탈수 행정시에 약계자 제어가 요구되는 문제를 해결하고자, 유성기어 셋트와 클러치 기구를 구비한 한국 등록특허공보 제10-0548310호(특허문헌 2)가 제안되었다.
특허문헌 2에 개시된 세탁기는 외형을 이루는 아웃케이스와, 상기 아웃케이스의 내부에 지지되어 내부에 세탁수를 수용하는 외조와, 상기 외조의 내부에 회전 가능하게 수용되는 세탁과 탈수 겸용의 내조와, 상기 내조의 내부에 상대회전 가능하게 설치되어 세탁수류를 형성하는 펄세이터(Pulsator)와, 상기 내조 및 펄세이터를 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동모터와, 상기 구동모터의 구동력을 전달받아 내조를 회전시키는 내조회전축과, 상기 구동모터의 구동력을 전달받아 펄세이터를 회전시키는 펄세이터회전축과, 구동모터에 연결되고 펄세이터 회전축에 연결되는 선기어, 선기어와 링기어에 동시에 맞물리는 복수의 유성기어와, 유성기어를 자전 및 공전 가능하게 지지하는 캐리어와, 세탁시 또는 탈수시 상기 내조와 펄세이터의 회전을 제어하기 위한 클러치 스프링을 포함하고 있다.
특허문헌 2의 세탁기는 선기어, 링기어, 유성기어 및 캐리어로 구성된 유성기어 셋트가 구비되어, 구동모터의 회전력을 감속하여 펄세이터 및 내조로 전달하고, 클러치 스프링이 작동되어 펄세이터와 내조로 선택적으로 동력을 전달하여 세탁시에는 펄세이터만 회전시키고 탈수시에는 펄세이터와 내조를 동시에 회전시킨다.
하지만, 특허문헌 2와 같이 유성기어셋트를 구비하는 세탁기는 유성기어셋트가 일방향 베어링에 의해 지지되고 있기 때문에 펄세이터와 내조가 동일한 방향으로만 회전시킬 수 있는 구조로서, 펄세이터와 내조를 서로 반대방향으로 회전시킬 수 없고, 단일의 구동모터를 채용하고 있고 쌍동력 구현이 불가능한 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 한국 공개특허공보 제10-1999-0076570호(특허문헌 3)에 개시된 탈수 겸용 세탁기는 외부상자, 상기 외부상자 내에 복수의 탄성 매달림 기구를 통해 탄성 지지된 외부조, 상기 외부조 내에 회전 가능하게 배치된 세탁조 및 탈수조를 겸하는 회전조; 상기 회전조 내에 설치된 교반체, 상기 교반체를 직접 구동하도록 설치되어 가변속 제어되는 세탁모터, 및 상기 회전조를 직접 구동하도록 설치되어 가변속 제어되는 탈수모터를 구비하며, 상기 세탁모터의 로터가 상기 교반체의 회전축의 하단부에서 상기 교반체와 일체로 회전 가능하게 부착되고, 상기 탈수모터의 로터가 상기 회전조의 회전축의 하단부에서 상기 회전조와 일체로 회전 가능하게 부착되어 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.
상기 특허문헌 3에서 세탁모터는 저속 고토크 모터 특성을 가지고, 탈수모터는 세탁모터보다 고속 저토크 모터 특성을 가지도록, 상기 세탁모터는 아우터 로터형으로 탈수 모터보다 대직경으로 구성되고, 탈수모터는 이너 로터형으로 구성되어 세탁모터가 외측, 탈수모터가 내측 관계가 되도록 구성되어 있다.
상기 문헌 3의 세탁기는 세탁모터가 아우터 로터형으로 탈수 모터보다 대직경으로 구성되어 있으나, 대용량 세탁기의 대용량 세탁물을 처리하기에는 구동토크가 부족한 문제가 있다.
또한, 상기 문헌 3의 세탁기는 세탁공정시에 탈수모터를 직류 여자하여 브레이크 제동 모드로 설정하여 회전조를 고정시킨 상태에서 세탁모터만을 미리 정해진 회전속도로 정역회전시키거나, 또는 세탁모터를 정회전하고 탈수모터를 역회전시킴에 의해 회전조가 세탁물량과 수량(水量) 등의 부하에 의해 부하에 저항하여 반대방향으로 회전하는 것 없이 거의 정지상태가 되어 공회전 방지를 도모하고 있다.
더욱이, 상기 문헌 3의 세탁기는 고중량의 회전조와 그 내부에 수용된 대용량의 세탁물량과 수량(水量) 등의 부하를 고려하면 회전조의 기동토크가 교반체의 기동토크보다 더 크게 작용함에도 불구하고 2 구동모터를 사용하여 교반체와 회전조를 서로 반대방향으로 구동시킬 때, 아우터 로터형으로 탈수 모터보다 대직경으로 구성되고 외측에 배치되어 저속 고토크 모터 특성을 가지는 세탁모터에 의해 교반체를 구동하는 구조를 제안하고 있어, 교반체와 회전조를 상호 역방향으로 구동시킴에 의해 강한 세탁수류를 구현할 수 없는 문제가 있다.
따라서, 상기 문헌 3의 세탁기는 2 구동모터를 사용하여 교반체와 회전조를 독립적으로 구동시킬 수 있는 구조를 개시하고 있으나, 이를 이용한 다양한 방식의 세탁수류를 만드는 것은 제안되지 않고 있다.
본 발명의 목적은 더블 로터-더블 스테이터 구조의 세탁기 모터를 채용하여 펄세이터와 세탁조를 각각 독립적으로 구동하면서, 펄세이터에 인가되는 로터의 회전력은 토크 변환하여 전달함에 의해 펄세이터의 고 토크 기동을 구현할 수 있어 대용량 세탁기에 적합한 세탁기 구동장치 및 이를 구비한 세탁기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 펄세이터와 세탁조를 각각 독립적으로 구동할 수 있으며, 유성기어장치를 양방향으로 회전 가능한 상태로 설정하여 쌍동력 및 단동력 구현이 가능하여 세탁행정시에 다양한 수류 패턴을 형성할 수 있는 세탁기 및 그의 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 더블 로터-더블 스테이터 구조의 세탁기 모터를 채용하여 펄세이터와 세탁조를 각각 독립적으로 구동할 때, 더 큰 기동토크가 요구되는 세탁조를 고토크 특성을 가지는 아우터 로터의 출력으로 구동하고 상대적으로 작은 기동토크가 요구되는 펄세이터를 인너 로터의 출력으로 구동할 수 있는 세탁기 구동장치 및 이를 구비한 세탁기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 고토크 특성을 가지는 아우터 로터의 출력으로 세탁조를 구동하고 인너 로터의 출력으로 펄세이터를 구동할 수 있는 세탁기 모터를 사용하여 펄세이터와 세탁조를 각각 독립적으로 구동할 수 있어 쌍동력 및 단동력 구현이 가능하여 세탁행정시에 다양하고 강력한 수류 패턴을 형성할 수 있는 세탁기 및 그의 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 펄세이터와 세탁조의 회전방향 및 회전속도를 각각 독립적으로 제어하여 다양한 형태의 세탁 수류를 형성할 수 있어 세정도를 향상시키고, 포 풀림 성능을 향상시킬 수 있으며, 포 엉킴 방지 및 리듬 세탁이 가능하고, 수류 강도를 조절할 수 있는 세탁기의 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 세탁 또는 헹굼 공정에서 펄세이터와 세탁조를 서로 반대 방향으로 구동할 때 펄세이터와 세탁조 중에 기동 토크가 큰 것을 먼저 기동시켜서 일방향으로 회전구동한 후 기동토크가 작은 것을 동일방향으로 회전시키고 이어서 기동 토크가 큰 것을 역회전시킴에 의해 펄세이터와 세탁조의 서로 반대 방향 구동을 실현하는 세탁기의 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제1특징에 따르면, 본 발명은 세탁조에 일단이 연결되는 아우터 샤프트; 펄세이터에 일단이 연결되는 인너 샤프트; 상기 펄세이터 및 세탁조에 상기 아우터 샤프트와 인너 샤프트를 통하여 설치되어 인너 샤프트를 통하여 전달된 회전속도를 감속하는 유성기어 장치; 상기 아우터 샤프트에 각각 설치되어 상기 유성기어 장치를 양방향으로 회전가능하게 지지하는 제1 및 제2 베어링; 및 상기 아우터 샤프트와 인너 샤프트에 각각 회전력을 인가하는 세탁기 모터를 포함하며, 상기 세탁기 모터는 상기 아우터 샤프트에 연결되는 아우터 로터; 상기 인너 샤프트에 연결되는 인너 로터; 및 상기 아우터 로터와 인너 로터를 독립적으로 회전 구동하도록 제1 및 제 코일을 구비하는 더블 스테이터를 포함하고, 상기 펄세이터의 출력은 아우터 로터의 회전 방향에 따라 가속 또는 감속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치를 제공한다.
상기 아우터 로터의 회전 방향이 인너 로터의 회전방향과 동일한 방향일 때 펄세이터의 출력은 감속이 발생하고, 상기 아우터 로터의 회전 방향이 인너 로터의 회전방향과 반대 방향일 때 펄세이터의 출력은 가속이 발생할 수 있다.
또한, 상기 세탁기 구동장치는 제1코일 및 제2코일로 제1구동신호 및 제2구동신호를 독립적으로 인가하는 제어장치를 더 포함하고, 상기 제어장치는 상기 제1코일로 인가되는 제1구동신호를 제어하는 제1드라이버와, 상기 제2코일로 인가되는 제2구동신호를 제어하는 제2드라이버와, 상기 제1드라이버 및 제2드라이버를 제어하는 제어유닛을 포함하며, 상기 제어장치는 상기 유성기어 장치의 링기어의 회전 속도를 감지하여 펄세이터의 회전 속도를 제어할 수 있다.
이 경우, 상기 인너 샤프트는 상기 인너 로터와 연결되는 제1인너 샤프트와 펄세이터와 연결되는 제2인너 샤프트로 포함하고, 상기 아우터 샤프트는 상기 아우터 로터와 연결되는 제1아우터 샤프트와 상기 세탁조와 연결되는 제2아우터 샤프트를 포함할 수 있다.
상기 유성기어 장치는 제1아우터 샤프트와 제2아우터 샤프트 사이를 연결하는 링기어와, 상기 제1인너 샤프트에 연결되는 선기어와, 상기 선기어의 외면 및 링기어의 내면에 기어 물림되는 유성기어와, 상기 유성기어가 회전 가능하게 지지되고 제2인너 샤프트에 연결되는 캐리어를 포함할 수 있다.
또한, 세탁 또는 헹굼 공정에서 상기 펄세이터와 세탁조를 서로 반대 방향으로 구동할 때 펄세이터와 세탁조 중에 기동 토크가 큰 것을 먼저 기동시켜서 일방향으로 회전구동한 후 기동토크가 작은 것을 동일방향으로 회전시키고, 이어서 기동 토크가 큰 것을 역회전시킴에 의해 펄세이터와 세탁조의 서로 반대 방향 구동을 실현할 수 있다.
더욱이, 세탁 또는 헹굼 공정에서 상기 펄세이터와 세탁조를 서로 동일한 방향으로 구동할 때 펄세이터와 세탁조 중에 기동 토크가 큰 것을 먼저 기동시켜서 일방향으로 회전구동한 후 기동토크가 작은 것을 동일방향으로 회전시킬 수 있다.
본 발명의 제2특징에 따르면, 본 발명은 세탁조에 일단이 연결되는 아우터 샤프트; 펄세이터에 일단이 연결되는 인너 샤프트; 상기 펄세이터 및 세탁조에 상기 아우터 샤프트와 인너 샤프트를 통하여 설치되어 인너 샤프트를 통하여 전달된 회전속도를 감속하는 유성기어 장치; 상기 아우터 샤프트에 각각 설치되어 상기 유성기어 장치를 양방향으로 회전가능하게 지지하는 제1 및 제2 베어링; 및 상기 아우터 샤프트와 인너 샤프트에 각각 회전력을 인가하는 세탁기 모터를 포함하며, 상기 세탁기 모터는 상기 아우터 샤프트에 연결되는 인너 로터; 상기 인너 샤프트에 연결되는 아우터 로터; 및 상기 아우터 로터와 인너 로터를 독립적으로 회전 구동하는 더블 스테이터를 포함하고, 상기 펄세이터의 출력은 인너 로터의 회전 방향에 따라 가속 또는 감속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치를 제공한다.
상기 세탁기 구동장치는 세탁 또는 헹굼 공정에서 상기 펄세이터와 세탁조를 서로 동일한 방향으로 구동할 때 펄세이터와 세탁조 중에 기동 토크가 큰 것을 먼저 기동시켜서 일방향으로 회전구동한 후 기동토크가 작은 것을 동일방향으로 회전시킬 수 있다.
본 발명의 제3특징에 따르면, 본 발명은 아우터 샤프트에 의해 연결되는 세탁조; 인너 샤프트에 의해 연결되는 펄세이터; 상기 펄세이터 및 세탁조에 상기 아우터 샤프트와 인너 샤프트를 통하여 설치되어 인너 샤프트를 통하여 전달된 회전속도를 감속하는 유성기어 장치; 상기 아우터 샤프트에 각각 설치되어 상기 유성기어 장치를 양방향으로 회전가능하게 지지하는 제1 및 제2 베어링; 및 상기 아우터 샤프트와 인너 샤프트에 각각 회전력을 인가하는 더블 로터-더블 스테이터 구조의 세탁기 모터를 포함하며, 상기 펄세이터의 출력은 세탁기 모터의 아우터 로터 또는 인너 로터의 회전 방향에 따라 가속 또는 감속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 세탁기를 제공한다.
상기 세탁기 모터는 상기 아우터 샤프트에 연결되는 아우터 로터; 상기 인너 샤프트에 연결되는 인너 로터; 및 상기 아우터 로터와 인너 로터를 독립적으로 회전 구동하는 더블 스테이터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 세탁기 모터는 상기 아우터 샤프트에 연결되는 인너 로터; 상기 인너 샤프트에 연결되는 아우터 로터; 및 상기 아우터 로터와 인너 로터를 독립적으로 회전 구동하는 더블 스테이터를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 아우터 로터의 회전 방향이 인너 로터의 회전방향과 동일한 방향일 때 펄세이터의 출력은 감속이 발생하고, 상기 아우터 로터의 회전 방향이 인너 로터의 회전방향과 반대 방향일 때 펄세이터의 출력은 가속이 발생할 수 있다.
본 발명의 제4특징에 따르면, 본 발명은 아우터 샤프트에 의해 연결되는 세탁조, 인너 샤프트에 의해 연결되는 펄세이터 및 상기 아우터 샤프트와 인너 샤프트에 각각 회전력을 인가하는 더블 로터-더블 스테이터 구조의 세탁기 모터를 포함하는 세탁기에서, 세탁행정, 헹굼행정 및 탈수행정을 포함하는 세탁기의 제어방법에 있어서, 상기 세탁행정은 상기 펄세이터와 세탁조를 사용하여 세탁 수류를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 펄세이터의 출력은 세탁기 모터의 아우터 로터 또는 인너 로터의 회전 방향에 따라 가속 또는 감속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법을 제공한다.
상기 세탁 수류를 형성하는 단계는 펄세이터와 세탁조를 서로 다른 방향 및 다른 속도로 구동하여, 패턴 형태의 강한 수류를 형성할 수 있다.
또한, 상기 세탁 수류를 형성하는 단계는 상기 펄세이터와 세탁조를 서로 다른 방향 및 동일한 속도로 구동하여 세정도를 높이는 강한 수류를 형성할 수 있으며, 상기 펄세이터와 세탁조를 가변적 속도로 구동하여 리듬 수류를 형성할 수 있다.
또한, 상기 세탁 수류를 형성하는 단계는 상기 펄세이터를 구동하여 상승 및 하강 회전 수류를 형성할 수 있으며, 상기 펄세이터와 세탁조를 같은 방향 및 다른 속도로 구동하여 세탁물 손상을 방지하는 와류를 형성할 수 있다.
상기 세탁 수류를 형성하는 단계는 상기 세탁조를 구동하여 포 엉킴 방지 수류를 형성할 수 있다.
상기 세탁 수류를 형성하는 단계는 상기 인너 로터를 일방향으로 회전시켜서 펄세이터를 일방향으로 회전시키는 단계; 상기 펄세이터가 미리 설정된 속도로 회전이 이루어질 때 아우터 로터를 일방향으로 회전시켜서 세탁조를 일방향으로 회전시키는 단계; 및 상기 세탁조가 일방향으로 회전되고 있는 상태에서, 상기 인너 로터를 반대방향으로 회전시킴에 의해 펄세이터를 반대방향으로 회전시키는 단계를 포함하며, 상기 세탁조를 회전시키고자 하는 회전방향으로 먼저 기동 토크가 큰 펄세이터를 회전시킬 수 있다.
또한, 상기 세탁 수류를 형성하는 단계는 상기 펄세이터와 세탁조를 서로 동일한 방향으로 구동할 때 펄세이터와 세탁조 중에 기동 토크가 큰 것을 먼저 기동시켜서 일방향으로 회전구동한 후 기동토크가 작은 것을 동일방향으로 회전시킬 수 있다.
상기 세탁기는 상기 펄세이터 및 세탁조에 상기 아우터 샤프트와 인너 샤프트를 통하여 설치되어 인너 샤프트를 통하여 전달된 회전속도를 감속하는 유성기어 장치; 및 상기 아우터 샤프트에 각각 설치되어 상기 유성기어 장치를 양방향으로 회전가능하게 지지하는 제1 및 제2 베어링을 더 포함하며, 상기 아우터 로터 초기 기동시 상기 펄세이터에 부하가 걸리면 상기 아우터 로터의 회전력이 상기 유성기어 장치에 의해 상기 세탁조로 전달되도록 하여 스타팅 커런트(Starting Current)를 낮출 수 있다.
본 발명의 제4특징에 따르면, 본 발명은 인너 로터를 일방향으로 회전시켜서 펄세이터를 일방향으로 회전시키는 단계; 상기 펄세이터가 미리 설정된 속도로 회전이 이루어질 때 아우터 로터를 일방향으로 회전시켜서 세탁조를 일방향으로 회전시키는 단계; 및 상기 세탁조가 일방향으로 회전되고 있는 상태에서, 상기 인너 로터를 반대방향으로 회전시킴에 의해 펄세이터를 반대방향으로 회전시키는 단계를 포함하며, 상기 세탁조를 회전시키고자 하는 회전방향으로 먼저 기동 토크가 큰 펄세이터를 회전시키는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법을 제공한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 더블 로터-더블 스테이터 구조의 세탁기 모터를 채용하여 펄세이터와 세탁조를 각각 독립적으로 구동할 수 있어 기존의 클러치 기구를 없앨 수 있어 구조를 단순화할 수 있고, 펄세이터에 인가되는 로터의 회전력은 토크 변환하여 전달함에 의해 펄세이터의 고 토크 기동을 구현할 수 있어 대용량 세탁기에 적합한 세탁기 모터 및 이를 구비한 세탁기를 제공한다.
또한, 본 발명에서는 펄세이터와 세탁조를 각각 독립적으로 구동할 수 있으며, 유성기어장치를 양방향으로 회전 가능한 상태로 설정하여 쌍동력 및 단동력 구현이 가능하여 세탁행정시에 다양한 수류 패턴을 형성할 수 있다.
더욱이, 본 발명에서는 더블 로터-더블 스테이터 구조의 세탁기 모터를 채용하여 펄세이터와 세탁조를 각각 독립적으로 구동할 때, 더 큰 기동토크가 요구되는 세탁조를 고토크 특성을 가지는 아우터 로터의 출력으로 구동하고 상대적으로 작은 기동토크가 요구되는 펄세이터를 인너 로터의 출력으로 구동함에 따라 세탁 또는 헹굼 공정에서 펄세이터와 세탁조를 서로 반대 방향으로 구동할 수 있어, 다양한 수류패턴을 형성할 수 있다.
본 발명은 고토크 특성을 가지는 아우터 로터의 출력으로 세탁조를 구동하고 인너 로터의 출력으로 펄세이터를 구동할 수 있는 세탁기 모터를 사용하여 펄세이터와 세탁조를 각각 독립적으로 구동할 수 있어 쌍동력 및 단동력 구현이 가능하여 세탁행정시에 다양하고 강력한 수류 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 펄세이터와 세탁조의 회전방향 및 회전속도를 각각 독립적으로 제어하여 다양한 형태의 세탁 수류를 형성할 수 있어 세정도를 향상시키고, 포 풀림 성능을 향상시킬 수 있으며, 포 엉킴 방지 및 리듬 세탁이 가능하고, 수류 강도를 조절할 수 있다.
본 발명은 세탁 또는 헹굼 공정에서 펄세이터와 세탁조를 서로 반대 방향으로 구동할 때 펄세이터와 세탁조 중에 기동 토크가 큰 것을 먼저 기동시켜서 일방향으로 회전구동한 후 기동토크가 작은 것을 동일방향으로 회전시키고 이어서 기동 토크가 큰 것을 역회전시킴에 의해 펄세이터와 세탁조의 서로 반대 방향 구동을 실현할 수 있으며, 이러한 관성력을 이용한 구동방법을 적용하면 기동을 원활하게 이루어지게 된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 세탁기의 축방향 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 세탁기 모터의 축방향 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 세탁기 모터의 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 유성기어 장치의 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 세탁기 모터의 직경방향 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터를 구성하는 스테이터 코어 어셈블리의 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어를 구성하는 분할 코어의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 세탁기 모터의 축방향 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 세탁기 제어장치의 블럭 회로도이다.
도 10은 본 발명에 따른 전체적인 세탁기 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 11은 도 10에서 세탁행정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 12는 도 10에서 헹굼행정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 13은 본 발명에 따른 관성력 제어를 이용한 상호 반대방향 쌍동력 세탁수류를 형성하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 14는 본 발명에 따른 관성력 제어를 이용한 상호 동일방향 쌍동력 세탁수류를 형성하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 15는 본 발명에 따른 상호 반대방향 쌍동력 세탁수류를 형성하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 16은 본 발명에 따른 관성력 제어를 이용한 단동력(펄세이터) 세탁수류를 형성하는 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
첨부된 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 세탁기의 축방향 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 세탁기 모터의 축방향 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 세탁기는 외형을 이루는 케이스(100)와, 케이스(100)의 내부에 배치되어 세탁수를 수용하는 외조(110)와, 상기 외조(110)의 내부에 회전 가능하게 배치되어 세탁과 탈수를 수행하는 세탁조(120)와, 상기 세탁조(120)의 바닥부에 회전 가능하게 배치되어 세탁 수류를 형성하는 펄세이터(130)와, 상기 세탁조(120)의 하부에 설치되어 세탁조(120)와 펄세이터(130)를 동시에 또는 선택적으로 구동시키는 세탁기 모터(140)를 포함한다.
세탁기 모터(140)는 도 2에 도시된 바와 같이, 아우터 샤프트(20,22)와 연결되는 아우터 로터(50)와, 인너 샤프트(30,32)와 연결되는 인너 로터(40)와, 인너 로터(40)와 아우터 로터(50) 사이에 공극을 두고 배치되어 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)를 회전 구동시키는 스테이터(60)를 포함한다.
세탁기 모터(140)는 세탁조(120)와 연결되는 아우터 샤프트(20,22)와, 아우터 샤프트(20,22)의 내부에 회전 가능하게 배치되고 펄세이터(130)와 연결되는 인너 샤프트(30,32)를 통하여 회전력을 세탁조(120)와 펄세이터(130)에 전달한다.
상기 인너 샤프트(30,32)와 아우터 샤프트(20,22) 중 어느 하나는 회전속도를 감속하여 토크를 증가시킬 수 있다.
상기 제1실시예에서는 인너 샤프트(30,32)에 유성기어 장치(70)가 설치되어 인너 샤프트(30,32)의 회전속도를 감속하여 토크를 증대시킨 후, 증대된 토크를 펄세이터(130)에 전달한다.
아우터 샤프트(20,22)는 인너 샤프트(30,32)가 통과하도록 원통 형태로 형성되고, 아우터 로터(50)에 연결되는 제1아우터 샤프트(20)와, 세탁조(120)에 연결되는 제2아우터 샤프트(22)를 포함한다.
그리고, 인너 샤프트(30,32)는 인너 로터(40)에 연결되는 제1인너 샤프트(30)와, 펄세이터(130)에 연결되는 제2인너 샤프트(32)를 포함한다.
유성기어 장치(70)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1아우터 샤프트(20)와 제2아우터 샤프트(22) 사이를 연결하는 링기어(72)와, 상기 제1인너 샤프트(30)에 일체로 연결되는 선기어(74)와, 상기 선기어(74)의 외면 및 링기어(72)의 내면에 기어 물림되는 다수의 유성기어(78)와, 상기 다수의 유성기어(78)가 회전 가능하게 지지되고 제2인너 샤프트(32)에 연결되는 캐리어(76)를 포함한다.
이러한 유성기어 장치(70)는 제1아우터 샤프트(20)와 제2아우터 샤프트(22)가 링기어(72)에 의해 연결되어 제1아우터 샤프트(20)의 회전속도가 그대로 제2아우터 샤프트(22)로 전달된다. 따라서, 제1아우터 샤프트(20)와 제2아우터 샤프트(22)의 회전속도는 동일하다.
또한, 유성기어 장치(70) 내부에는 제1인너 샤프트(30)가 선기어(74)와 일체로 형성되고, 제2인너 샤프트(32)는 캐리어(76)가 스플라인 결합 등에 의해 연결되고, 캐리어(76)는 유성기어(78)의 중앙에 회전 가능하게 지지되어 있다. 그 결과, 제1인너 샤프트(30)의 회전속도가 선기어(74), 다수의 유성기어(78), 캐리어(76)를 거치면서 감속되고 토크는 증대되어 제2인너 샤프트(32)로 전달된다.
이와 같이, 인너 샤프트(30,32)는 유성기어 장치(70)를 통하여 상호 연결되어 인너 로터(40)의 회전속도가 감속되어 펄세이터(130)로 전달되므로 펄세이터(130)의 토크를 증대시킬 수 있고, 이에 따라 고토크 구동이 요구되는 대용량 세탁기에 적용이 가능하다.
제1인너 샤프트(30)의 외주면과 제1아우터 샤프트(20)의 내주면 사이에는 원통 형태의 제1슬리브 베어링(80) 및 제2슬리브 베어링(82)이 설치되어 제1인너 샤프트(30)를 회전 가능하게 지지한다.
그리고, 제2아우터 샤프트(22)의 상단 및 하단 내면에는 제3슬리브 베어링(84) 및 제4슬리브 베어링(86)이 설치되어 제2인너 샤프트(32)를 회전 가능하게 지지한다.
제1아우터 샤프트(20)의 외면에는 아우터 로터(50)의 아우터 로터 지지체(56)가 연결되는 제1연결부(90)가 형성되고, 제1인너 샤프트(30)의 하단에는 인너 로터(40)의 인너 로터 지지체(46)가 연결되는 제2연결부(92)가 형성된다.
제1연결부(90) 및 제2연결부(92)는 제1아우터 샤프트(20) 및 제1인너 샤프트(30)의 외면에 형성된 돌기에 의해 세레이션(Serration) 결합되거나 스플라인 결합되는 구조를 가질 수 있고, 키홈을 형성하여 상호 키 결합되는 구조를 가질 수 있다.
여기에서, 제1아우터 샤프트(20)의 하단에는 아우터 로터 지지체(56)가 제1아우터 샤프트(20)에서 이탈되는 것을 방지하는 제1고정너트(34)가 나사 체결되고, 제1인너 샤프트(30)의 하단에는 인너 로터(40)의 인너 로터 지지체(46)가 이탈되는 것을 방지하는 제2고정너트(36)가 나사 체결된다.
제2아우터 샤프트(22)의 상단 외면에는 세탁조(120)가 연결되는 제3연결부(94)가 형성되고, 제2인너 샤프트(32)의 상단 외면에는 펄세이터(130)가 연결되는 제4연결부(96)가 형성된다.
제3연결부(94) 및 제4연결부(96)는 제2아우터 샤프트(22) 및 제2인너 샤프트(32)의 외면에 형성된 돌기에 의해 세레이션(Serration) 결합되거나 스플라인 결합되는 구조를 가질 수 있고, 키홈을 형성하여 상호 키 결합되는 구조를 가질 수 있다.
제2아우터 샤프트(22)와 제2인너 샤프트(32) 사이에는 세탁수가 누수되는 것을 방지하는 제1시일(220)이 장착되고, 제2아우터 샤프트(22)와 베어링 하우징(10) 사이에는 세탁수가 누수되는 것을 방지하는 제2시일(210)이 장착된다.
제1아우터 샤프트(20)의 외면에는 제1베어링(26)이 배치되고, 제2아우터 샤프트(22)의 외면에는 제2베어링(28)이 배치되어, 아우터 샤프트(20,22)를 회전 가능하게 지지한다.
제1베어링(26)은 제1베어링 하우징(102)에 설치되고, 제2베어링(28)은 제2베어링 하우징(10)에 설치된다.
제1베어링 하우징(102)은 금속재질로 형성되고, 제1베어링(26)이 안착되는 제1베어링 안착부(104)와, 제1베어링 안착부(104)에서 외측방향으로 연장되어 원통형태를 이루고 유성기어 장치(70)의 외면에 일정 갭을 두고 감싸지게 배치되어 유성기어 장치를 보호하는 커버부(106)와, 커버부(106)의 상단에서 외측방향으로 연장되어 원판 형태를 이루고 스테이터(60) 및 외조(110)가 고정되는 평판부(108)를 포함한다.
평판부(108)는 원주방향으로 제2베어링 하우징(10)에 복수의 볼트(250)로 체결되어 고정된다.
제2베어링 하우징(10)은 금속재질로 형성되고, 제2베어링(28)이 안착되는 제2베어링 안착부(12)와, 제2베어링 안착부(12)에서 외측방향으로 연장되어 제2시일(210)이 고정되는 제2시일 고정부(14)와, 제2시일 고정부(14)에서 하측방향으로 절곡되어 원통 형태를 이루는 연결부(16)와, 연결부(16)의 하단에서 외측방향으로 연장되어 외조(110)에 고정되는 평판부(18)를 포함한다.
평판부(18)는 볼트(250)에 의해 제1베어링 하우징(102)의 평판부(108)와 체결되고, 볼트(260)에 의해 스테이터 지지체(270) 및 외조(110)에 고정된다.
이 경우, 본 발명에서는 제1아우터 샤프트(20)와 제2아우터 샤프트(22) 사이에 유성기어 장치(70)의 링기어(72)가 삽입되어 연결되고, 제1아우터 샤프트(20)를 지지하는 제1베어링(26)과, 제2아우터 샤프트(22)를 지지하는 제2베어링(28)은 양방향 회전이 가능한 베어링으로 구성되어 있다.
그 결과, 본 발명에서는 유성기어 장치(70)가 양방향 회전이 가능한 상태로 설정되어 있으며, 이러한 구조는 종래의 전자동세탁기에서 유성기어장치가 고정된 상태를 유지하거나 또는 탈수행정을 위해 일방향으로만 회전되는 지지구조와 다른 지지구조를 갖는다.
본 발명에서는 후술하는 바와 같이 유성기어 장치(70)가 양방향 회전이 가능한 상태로 설정되어 있기 때문에 더블 로터-더블 스테이터로 구성된 쌍동력 구조의 세탁기 모터(140)에 의해 세탁조(120)와 펄세이터(130)를 동시에 또는 선택적으로, 그리고 동일방향 및 상호 반대방향으로 회전시키면서 다양한 방식의 세탁 수류를 형성하는 것이 가능하게 된다.
이하에 더블 로터-더블 스테이터로 구성된 쌍동력 구조의 세탁기 모터(140)를 도 2, 도 3 및 도 5를 참고하여 상세하게 설명한다.
세탁기 모터(140)는 아우터 로터(50)와, 인너 로터(40)와, 스테이터(60)를 포함하고 있으며, 스테이터(60)는 아우터 로터(50)와 인너 로터(40)를 선택적/독립적으로 구동할 수 있도록 아우터 스테이터와 인너 스테이터를 구비하고 있다. 이하에 후술하는 실시예 설명에서는 아우터 스테이터와 인너 스테이터를 일체형으로 구성한 것을 예시하고 있으나, 분리된 구조로 이루어지는 것도 가능하다.
우선, 인너 로터(40)는 도 5에 도시된 바와 같이, 스테이터(60)의 내면에 일정 갭을 두고 배치되며, N극 및 S극이 교대로 배치되는 다수의 제1마그넷(42)과, 상기 제1마그넷(42)의 배면에 배치되는 제1백요크(44)와, 인서트 몰딩에 의해 제1마그넷(42) 및 제1백요크(44)와 일체로 형성되는 인너 로터 지지체(46)를 포함한다.
여기에서, 인너 로터 지지체(46)는 열경화성 수지, 예를 들어 폴리에스터와 같은 BMC(Bulk Molding Compound) 몰딩재로 몰딩하여 제1마그넷(42) 및 제1백요크(44)와 일체로 형성된다. 따라서, 인너 로터(40)는 방수 성능을 가질 수 있고, 제조 공정을 단축할 수 있다.
인너 로터 지지체(46)는 그 내측 단부가 제1인너 샤프트(30)의 제2연결부(92)에 연결되고, 그 외측 단부의 외면에는 제1마그넷(42) 및 제1백요크(44)가 고정되며, 내측에 유성기어 장치(70)가 수용되어 콤팩트한 구조를 구현할 수 있도록 대략 컵 형상을 이루고 있다.
따라서, 인너 로터(40)가 회전되면 인너 샤프트(30,32)가 회전되고, 유성기어 장치(70)를 통하여 인너 샤프트(30,32)에 연결된 펄세이터(130)가 감속되어 회전된다.
여기에서, 펄세이터(130)는 회전토크가 크지 않기 때문에 인너 로터(40)의 토크에 의해 충분히 회전될 수 있다.
그리고, 아우터 로터(50)는 스테이터(60)의 외면에 일정 갭을 두고 배치되며 N극 및 S극이 교대로 배치되는 다수의 제2마그넷(52)과, 제2마그넷(52)의 배면에 배치되는 제2백요크(54)와, 인서트 몰딩에 의해 제2마그넷(52) 및 제2백요크(54)와 일체로 형성되는 아우터 로터 지지체(56)을 포함한다.
여기에서, 아우터 로터 지지체(56)는 열경화성 수지, 예를 들어 폴리에스터와 같은 BMC(Bulk Molding Compound) 몰딩재로 몰딩하여 제2마그넷(52) 및 제2백요크(54)와 일체로 형성된다. 따라서, 아우터 로터(50)는 방수 성능을 가질 수 있고, 제조 공정을 단축할 수 있다.
아우터 로터 지지체(56)는 내측 단부가 제1아우터 샤프트(20)의 제1연결부(90)에 연결되어 제1아우터 샤프트(20)와 같이 회전되고, 외측 단부의 내면에 제2마그넷(52) 및 제2백요크(54)이 고정되며, 내측은 유성기어 장치(70)가 수용되어 콤팩트한 구조를 구현할 수 있도록 대략 컵 형상을 이루고 외측은 스테이터(60)를 수용하도록 반전된 컵 형상을 이루고 있다.
따라서, 아우터 로터(50)가 회전되면 아우터 샤프트(20,22)가 회전되고 유성기어 장치(70)의 링기어(72)를 통하여 아우터 샤프트(20,22)와 연결된 세탁조(120)가 감속 없이 회전된다.
스테이터(60)는 도 5에 도시된 바와 같이, 환형상으로 조립되는 다수의 스테이터 코어(62)와, 다수의 스테이터 코어(62) 각각의 외주면에 감싸지는 비자성체인 보빈(64)과, 스테이터 코어(62)의 일측(즉, 내측)에 감겨지는 제1코일(66)과, 스테이터 코어(62)의 타측(즉, 외측)에 감겨지는 제2코일(68)과, 다수의 스테이터 코어(62)가 환형으로 배열되고 외주부가 외조(110)에 고정되는 스테이터 지지체(270)를 포함한다.
스테이터 지지체(270)는 금형에 원주방향으로 다수의 스테이터 코어(62)를 일정 간격을 두고 배열한 후 인서트 몰딩에 의해 스테이터 코어(62)와 일체로 형성된다. 스테이터 지지체(270)는 중앙부에 인너 로터(40)와 유성기어 장치(70)가 배치되도록 관통구멍이 형성되고, 외주부는 2단 절곡되어 아우터 로터(50)를 둘러싸면서 선단부가 제2베어링 하우징(10)과 함께 볼트(260)에 의해 외조(110)에 고정된다.
즉, 열경화성 수지, 예를 들어 폴리에스터와 같은 BMC(Bulk Molding Compound) 몰딩재로 몰딩하여 스테이터 지지체(270)을 인서트 몰딩 방식으로 성형하고, 이때 금형에 복수의 스테이터 코어(62)를 원주방향으로 일정 간격을 두고 배열하여 일체로 형성된다.
또한, 스테이터 지지체(270)는 인서트 몰딩에 의해 스테이터 코어와 일체로 형성되는 구조 이외에, 수지 또는 금속재를 사용하여 스테이터 코어(62)와 별도로 제조된 후 스테이터 지지체(270)와 볼트 체결되는 구조도 적용이 가능하다.
본 발명에 따른 스테이터(60)는 도 6에 도시된 바와 같이 다수의 분할 코어를 사용하여 구성되는 다수의 스테이터 코어 어셈블리(62a)를 도 5에 도시된 바와 같이, 환형상으로 조립하여 구성될 수 있으며, 일체형 스테이터 코어를 사용하여 구성될 수 있다.
도 5에 도시된 실시예에서는 각각의 티스마다 한개씩 분할 코어를 사용하여 구성하거나, 몇개의 티스, 예를 들어, 3개 티스를 하나의 분할 티스로 제작하여 이를 조립하는 것도 가능하다. 특히, U, V, W 3상 구동방식의 BLDC 모터에서는 U, V, W의 어느 한상(phase)에 대하여 3개 티스에 연속하여 코일을 권선하는 경우에는 3개 티스를 하나의 분할 티스로 제작하는 것도 바람직하다.
상기 스테이터 코어(62)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1코일(66)이 감겨지는 제1티스부(310)와, 제1티스부(310)의 반대쪽에 형성되어 제2코일(68)이 감겨지는 제2티스부(312)와, 제1티스부(310)와 제2티스부(312) 사이를 구획하는 구획부(314)와, 구획부(314)의 측방향 양쪽 끝부분에 형성되어 코어들(62) 사이를 상호 연결하는 결합부(320,322)를 포함한다.
여기에서, 제1코일(66)로는 제1전원이 인가되고, 제2코일(68)에는 제2전원이 인가되기 때문에, 제1코일(66)로만 전원이 인가되면 인너 로터(40)만 회전되고, 제2코일(68)로만 전원이 인가되면 아우터 로터(50)만 회전되고, 제1코일(66)과 제2코일(68)에 동시에 전원이 인가되면 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)가 동시에 회전된다.
구획부(314)의 중앙에는 관통홀(332)이 형성되어 제1코일(66)에 의해 형성되는 제1자기 회로와 제2코일(68)에 의해 형성되는 제2자기 회로가 서로 간섭되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 관통홀(332)은 원형 이외에 슬롯 형태로 구획부(314)의 측방향으로 길게 형성되는 것도 가능하다.
제1티스부(310)의 끝부분에는 제1마그넷(44)과 마주보게 배치되는 제1플랜지부(316)가 형성되고, 제2티스부(312)의 끝부분에는 제2마그넷(54)과 마주보게 배치되는 제2플랜지부(318)가 형성된다.
제1플랜지(316)와 제2플랜지부(318)는 인너 로터(40)의 제1마그넷(42)과, 아우터 로터(50)의 제2마그넷(52)에 각각 대응하도록 소정 곡률로 내향 및 외향 곡면을 이루고 있다. 따라서, 스테이터 코어(62)의 내주면 및 외주면의 진원도가 높아지므로 스테이터(60)의 내주면 및 외주면과 제1마그넷(42) 및 제2마그넷(52)과의 사이가 근접되면서도 일정한 자기갭(gap)을 유지할 수 있다.
다수의 스테이터 코어(62) 사이는 자기회로를 형성할 수 있도록 상호 직접 연결된 구조를 가져야된다. 따라서, 결합부(320,322)는 스테이터 코어(62) 사이가 서로 통전될 수 있도록 직접 연결된 구조를 갖는다.
이러한 결합부(320,322)는 일 예로, 구획부(314)의 일측에 결합돌기(322)가 돌출되게 형성되고, 구획부(314)의 타측에 결합돌기(322)가 끼움 결합되는 결합홈(320)이 형성되어, 결합돌기(322)를 결합홈(320)에 끼워 조립하면 스테이터 코어(62)가 방사상으로 배열되고, 상호 직접 연결된 구조를 갖게 된다.
그리고, 결합부는 이러한 구조 이외에, 스테이터 코어의 구획부 양쪽 끝부분에 핀홀을 형성하고, 코어들 사이를 상호 접촉시킨 상태에서 핀 부재를 두 스테이터 코어의 핀홀 사이에 끼움 결합하여 스테이터 코어들 사이를 연결하는 구조도 적용이 가능하고, 스테이터 코어들 사이를 상호 접촉시킨 상태에서 코킹부재를 이용하여 코킹하는 방법도 적용이 가능하다.
본 발명에 따른 스테이터(60)는 제1코일(66)이 감겨지는 제1티스부(310)가 인너 스테이터를 형성하고, 제1티스부(310)의 반대쪽에 형성되어 제2코일(68)이 감겨지는 제2티스부(312)가 아우터 스테이터를 형성하여, 더블 스테이터를 구성한다.
이와 같은 본 발명의 세탁기 모터(140)는 인너 로터(40)와 제1코일(66)이 감겨지는 스테이터(60)의 일측(즉, 인너 스테이터) 간에 제1자기 회로(L1)를 형성하고, 아우터 로터(50)와 제2코일(68)이 감겨지는 스테이터(60)의 타측(즉, 아우터 스테이터) 간에 제2자기 회로(L2)를 형성하여 각각 서로 독립적인 한 쌍의 자기 회로를 형성하므로 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)가 각각 별도로 구동될 수 있다.
구체적으로, 제1자기회로(L1)는 N극의 제1마그넷(42), 제1코일(66)이 감겨지는 제1티스부(310), 구획부(314)의 내측부분, N극의 제1마그넷(42)에 인접한 S극의 제1마그넷(42) 및 인너 로터 지지체(46)를 경유한다.
그리고, 제2자기회로(L2)는 N극의 제2마그넷(52), N극의 제2마그넷(52)에 대향하고 제2코일(68)이 감겨지는 제2티스부(312), 구획부(314)의 외측부분, S극의 제2마그넷(54), 아우터 로터 지지체(56)를 경유한다.
상기한 제1실시예에서는 세탁기 모터(140)의 인너 로터(40)의 출력이 인너 샤프트(30,32)에 전달되고, 아우터 로터(Outor Rotor)(50)의 출력이 아우터 샤프트(20,22)에 전달되는 구조를 가지고 있다.
이러한 모터 구조에서는 대직경의 아우터 로터(Outor Rotor)(50)로부터 발생된 고토크가 아우터 샤프트(20,22)를 통하여 세탁조(120)에 전달되고, 소직경의 인너 로터(Inner Rotor)(50)로부터 발생된 저토크 출력은 인너 샤프트(30,32)와 유성기어 장치(70)를 통과하면서 토크 변환되어 고토크의 출력이 펄세이터(130)에 전달됨에 따라, 상대적으로 고토크 구동이 요구되는 세탁조(120)의 구동이 원활하게 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 세탁 및 헹굼 행정시에 펄세이터(130) 뿐 아니라 세탁조(120)도 동시에 활용한 다양한 세탁 및 헹굼 수류를 형성할 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 세탁기 모터의 단면도이다.
제2실시예에 따른 세탁기 모터는 세탁조(120)와 연결되는 아우터 샤프트(20,22)와, 아우터 샤프트(20,22)의 내부에 회전 가능하게 배치되고 펄세이터(130)와 연결되는 인너 샤프트(30,32)와, 아우터 샤프트(20,22)와 연결되는 인너 로터(Inner Rotor)(40)와, 인너 샤프트(30,32)와 연결되는 아우터 로터(Outer Rotor)(50)와, 인너로터(40)와 아우터 로터(50) 사이에 공극을 두고 배치되어 인너로터(40)와 아우터 로터(50)를 각각 독립적으로 회전 구동시키는 스테이터(60)와, 인너 샤프트(30,32)에 설치되어 인너 샤프트(30,32)의 회전속도를 감속하여 토크를 증대시키는 유성기어 장치(70)를 포함한다.
제2실시예에 따른 세탁기 모터(140a)와 상기한 제1실시예에 따른 세탁기 모터(140)를 비교하면, 제1실시예에 따른 세탁기 모터(140)에서는 펄세이터(130)와 인너 로터(40)가 유성기어 장치(70)에 의해 연결되고, 세탁조(120)와 아우터 로터(50)가 유성기어 장치(70)에 의해 연결되는 구조이고, 제2실시예에 따른 세탁기 모터(140a)는 세탁조(120)와 인너 로터(40)가 유성기어 장치(70)에 의해 연결되고, 펄세이터(130)와 아우터 로터(50)가 유성기어 장치(70)에 의해 연결되는 구조로서, 제1실시예의 인너 로터 지지체(46)와 아우터 로터 지지체(56)의 형상과 내측단부의 연결부가 제2실시예와 서로 상이하다.
이와 같은 제2실시예에 따른 세탁기 모터(140a)에 의한 세탁기 구동방법은 위에서 설명한 제1실시예에 따른 세탁기 구동방법과 동일하고, 다만 제1실시예에 따른 세탁기 구동방법은 인너 로터(40)의 회전력이 펄세이터(130)로 전달되고, 아우터 로터(50)의 회전력이 세탁조(120)로 전달되는 것이나, 제2실시예에 따른 세탁기 구동방법은 아우터 로터의 회전력이 펄세이터로 전달되고, 인너 로터의 회전력이 세탁조로 전달된다는 점에서 차이가 있다.
이하에 본 발명에 따른 세탁기의 제어방법을 도 9 내지 도 16을 참고하여 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 세탁기 제어장치의 블럭 회로도이고, 도 10은 본 발명에 따른 전체적인 세탁기 제어방법을 나타낸 순서도이며, 도 11은 도 10에서 세탁행정을 상세하게 나타낸 순서도이고, 도 12는 도 10에서 헹굼행정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 9를 참고하면, 본 발명에 따른 세탁기 제어장치는 제1코일(66)로 인가되는 제1구동신호를 발생하는 제1드라이버(530)와, 제2코일(68)로 인가되는 제2구동신호를 발생하는 제2드라이버(540)와, 상기 제1드라이버(530), 제2드라이버(540) 및 세탁기 전체를 제어하는 제어유닛(500)을 포함한다.
상기 제어유닛(500)은 상기와 같이 제1 및 제2 드라이버(530,540)에 대한 제어와 동시에 세탁기 전체를 제어하도록 시스템 제어부 역할을 하거나, 또는 세탁기 본체의 시스템 제어부로부터 사용자가 설정한 세탁코스에 따라 결정되는 세탁 제어신호를 수신한 후 이에 기초하여 제1 및 제2 드라이버(530,540)에 개별적인 제어신호를 인가하는 드라이버 전용의 제어장치로 구성할 수 있다. 상기 제어유닛(500)은 마이콤이나 마이크로프로세서와 같은 신호처리장치로 구성될 수 있다.
본 발명에서는 세탁기 모터(140)가 더블 로터-더블 스테이터로 구성된 쌍동력 구조로 이루어진 것이고, 예를 들어, U, V, W 3상 구동방식으로 모터 제어가 이루어진다. 따라서, 스테이터(60)의 제1 및 제2 코일(66,68)도 각각 U, V, W 3상 코일로 구성된다. 인너 티스(310)에 권선된 제1코일(66)은 인너 스테이터를 형성하고, 아우터 티스(312)에 권선된 제2코일(68)은 아우터 스테이터를 형성한다.
그 결과, 인너 스테이터와 인너 스테이터에 의해 회전이 이루어지는 인너 로터(40)는 인너 모터를 형성하고, 아우터 스테이터와 아우터 스테이터에 의해 회전이 이루어지는 아우터 로터(50)는 아우터 모터를 형성하며, 상기 인너 모터와 아우터 모터는 각각 BLDC 방식으로 제어가 이루어지도록 모터 구조가 설계되고 제1 및 제2 드라이버(530,540)에서는 예를 들어, 6-스텝 방식의 구동 제어가 이루어진다.
상기 제1 및 제2 드라이버(530,540)는 각각 토템폴 구조로 접속된 3쌍의 스위칭 트랜지스터로 구성되는 인버터로 이루어지며, 각각의 인버터의 3상 출력은 제1 및 제2 코일(66,68)의 U, V, W 3상 코일로 인가된다.
제어유닛(500)은 각각 예를 들어, 홀 센서(Hall sensor)로 이루어진 제1 및 제2 로터 위치 감지센서(510,520)로부터 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)의 회전위치를 검출하여 PWM 방식의 제어신호를 제1 및 제2 드라이버(530,540)로 인가하면, 제1 및 제2 드라이버(530,540)는 U, V, W 3상 출력을 제1 및 제2 코일(66,68)의 U, V, W 3상 코일로 인가하여 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)를 회전 구동한다.
제어유닛(500)은 각종 세탁코스의 프로그램을 보유하고 있으며, 모든 세탁코스는 기본적으로 도 10에 도시된 바와 같이, 세탁행정(S11), 헹굼행정(S12), 탈수행정(S13)을 포함하고 있으며, 또한 각 행정에는 급수행정과 배수행정이 전후로 포함되어 있으며, 세탁코스에 따라 세탁행정(S11), 헹굼행정(S12), 탈수행정(S13) 중 적어도 하나를 다수회 반복하여 수행한다.
세탁행정(S11)은 도 11에 도시된 바와 같이, 세탁조(120)에 투입되는 세탁물의 무게를 감지하는 무게 감지 행정(S21), 무게 감지 행정(S21)에 따라 감지된 세탁물의 무게에 기초하여 급수를 실시하는 급수행정(S22), 급수가 완료된 후, 세탁물의 세탁을 수행하기 위해 세탁 수류를 운영하는 세탁 수류 행정(S23), 세탁 수류 행정(S23)에서 세탁물이 뭉쳐서 꼬여 있는 것을 풀어주기 위해 포풀림 수류를 운영하는 포풀림 수류 행정(S24), 세탁행정(S11)을 완료하고 세탁물을 탈수하기 위한 세탁 탈수 행정(S25)을 포함한다.
또한, 헹굼행정(S12)은 도 12에 도시된 바와 같이, 헹굼에 필요한 급수를 행하는 급수행정(S31), 급수가 완료된 후, 세탁물의 행굼을 수행하기 위해 행굼 수류를 운영하는 행굼 수류 행정(S32), 행굼 수류 행정(S32)에서 세탁물이 뭉쳐서 꼬여 있는 것을 풀어주기 위해 포풀림 수류를 운영하는 포풀림 수류 행정(S33), 행굼행정(S12)을 완료하고 세탁물을 탈수하기 위한 헹굼 탈수 행정(S34)을 포함한다.
이하에는 상기한 세탁 수류 행정(S23)과 행굼 수류 행정(S32)에 적용할 수 있는 세탁 수류를 형성하는 방법을 도 13 내지 도 16을 참고하여 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명에 따른 세탁기는 더블 로터-더블 스테이터로 구성된 세탁기 모터(140)를 사용하며, 제1 및 제2 드라이버(530,540)를 사용하여 U, V, W 3상 출력을 제1 및 제2 코일(66,68)의 U, V, W 3상 코일로 인가하여 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)를 회전 구동시키고, 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)의 회전력을 인너 샤프트(30,32)와 아우터 샤프트(20,22) 및 유성기어 장치(70)를 통하여 펄세이터(130)와 세탁조(120)에 인가함에 따라 펄세이터(130)와 세탁조(120)를 각각 독립적으로 구동하며, 또한 유성기어 장치(70)는 양방향 회전이 가능한 제1 및 제2 베어링에 의해 지지되어 있기 때문에 펄세이터(130) 및 세탁조(120)의 회전방향과 회전속도를 제어하여 다양한 수류를 형성할 수 있다.
먼저, 펄세이터(130)만 회전 구동할 경우 제1드라이버(510)에 의해 제1코일(66)로 구동신호가 인가된다. 그러면, 자기회로(L1)에 의해 인너 로터(40)가 순방향, 즉 시계 방향(CW)으로 회전되면서 인너 로터(40)와 연결된 인너 샤프트(30,32)이 회전되면서 펄세이터(130)를 시계 방향(CW)으로 회전시킨다. 이 경우, 제1인너 샤프트(30)의 회전력은 유성기어 장치(70)의 선기어(74), 유성기어(78) 및 캐리어(76)를 통하여 제2인너 샤프트(32)로 전달되면서 회전속도의 감속과 함께 토크의 증대가 이루어져서 펄세이터(130)를 회전시킨다.
상기 유성기어 장치(70)의 감속비는 예를 들어, 5:1로 설정될 수 있다.
이 경우, 본 발명에서는 유성기어 장치(70)가 구속된 상태에 있지 않기 때문에 세탁조(120) 내부에 일정량 이상의 세탁물이 투입된 경우 펄세이터(130)에 부하가 걸리게 되고, 펄세이터(130)와 연결된 캐리어(76)가 브레이크로 작용하게 된다. 그러면, 인너 로터(40)의 회전력이 선 기어(74)로 입력될 때 회전력이 링 기어(72)로 출력되어 링 기어(72)와 연결된 세탁조(120) 및 아우터 로터(50)가 인너 로터(40)의 회전방향과 반대인 역방향, 즉 반시계 방향(CCW)으로 회전하게 된다.
한편, 세탁조(120) 내부에 세탁물이 없거나 세탁물이 설정치 이하로 적을 경우(펄세이터(130)에 부하가 없거나 부하가 적을 경우), 유성기어 장치(70)의 링 기어(72)가 아우터 샤프트(20,22) 및 세탁조(120)에 연결된 상태이므로 브레이크 작용을 하게 되고, 이에 따라 인너 로터(40)의 회전력이 선 기어(74)로 입력되고 캐리어(76)로 출력된다. 따라서, 캐리어(76)에 연결된 펄세이터(130)가 회전된다.
즉, 세탁조(120) 내부에 세탁물이 없거나 세탁물이 설정치 이하로 적을 경우 인너 로터(40)의 회전력이 펄세이터(130)로 전달되어 펄세이터(130)가 회전된다.
이와 같이, 펄세이터(130)만 회전 구동하면 수직 상승 및 하강 회전 수류를 형성시킬 수 있고, 주로 일반적인 세탁모드에서 사용되고 있다.
전자동 세탁기의 세탁에 있어서는 펄세이터(130)가 회전할 때 세탁조(120)가 고정 또는 역회전되어야 상승 및 하강 수류가 생성되어 세탁의 효율을 극대화시킬 수 있다. 그러나, 본 발명은 유성기어 장치(70)에 대하여 클러치와 같은 구속물이 없는 구조로서 세탁조(120)가 모터의 아우터 로터(50)에 취부된다면 세탁조(120)는 펄세이터(130)의 회전에 편승하여 회전하게 된다. 그러나 이러한 세탁조(120)의 편승 회전은 상승 및 하강 수류를 방해하는 와류를 형성하게 되어 일측면만 세탁이 이루어지게 되므로 세탁의 효율을 떨어트린다.
본 발명에서는 세탁조(120)가 펄세이터(130)에 비하여 크고 무거운 구조를 가지고 있어 정지관성이 크다는 점을 활용하여 도 16에 도시된 제어 플로우에 따라 정지관성을 활용하여 세탁조(120)가 편승하여 회전하기 이전에 펄세이터(130)의 회전을 멈추어 와류 생성을 막아 세탁효율을 높인다.
도 16은 본 발명에 따른 관성력 제어를 이용한 단동력(펄세이터) 세탁수류를 형성하는 방법을 나타낸 순서도이다. 도 16은 세탁수량이 많지 않은 경우에 에너지 세이빙이 가능한 세탁수류를 형성할 때 이용될 수 있다.
도 16을 참고하면, 먼저 인너 로터(40)를 미리 설정된 RPM으로 회전시키기 위하여 램프업(ramp-up) 기동, 시간에 따라 서서히 RPM을 높이는 순차적인 기동방법 등의 주지된 기동방법 중 하나로 인너 로터(40)를 회전시킴에 의해 펄세이터(130)를 순방향, 즉 시계 방향(CW)으로 기동시킨다(S101).
펄세이터(130)의 기동 후, 펄세이터(130)를 순방향(CW)으로 회전시키며(S102), 이어서 펄세이터(130)를 순방향(CW)으로 회전시키는 미리 설정된 시간, 즉 모터 온타임(ON TIME)이 경과하였는 지를 판단한다(S103).
판단결과 모터 온타임(ON TIME)이 경과한 경우는 인너 로터(40), 즉 모터를 정지시키는 단계(S106)로 진행하고, 모터 온타임(ON TIME)이 경과화지 않은 경우는 세탁조(120)의 편승 회전 속도를 측정하여 세탁조(120)의 편승 회전 속도가 예를 들어, 50RPM을 초과하는 지를 판단한다(S104).
판단결과 세탁조(120)의 편승 회전 속도가 50RPM을 초과하는 경우는 모터를 정지시키는 단계(S106)로 진행하고, 편승 회전 속도가 50RPM을 초과하지 않은 경우는 단계(S102)로 진행하여 세탁조(120)의 편승 회전 속도가 50RPM을 초과할 때 까지 펄세이터(130)를 순방향(CW)으로 회전시킨다.
상기와 같이, 세탁조(120)의 편승 회전 속도가 50RPM을 초과하거나 모터 온타임(ON TIME)이 경과한 경우는 모터를 정지시키고(S106), 미리 설정된 정지시간이 경과하였는 지를 판단하고(S107), 미리 설정된 모터 정지시간이 경과한 경우 펄세이터(130)를 역방향, 즉 반시계 방향(CCW)으로 회전시키기 위한 절차를 상기한 순방향 회전과 반대로 단계(S108 내지 S113)를 진행한다.
그 후, 세탁조(120)의 역방향 편승 회전 속도가 50RPM을 초과하거나 모터 온타임(ON TIME)이 경과한 경우는 모터를 정지시키고(S113), 미리 설정된 모터 정지시간이 경과하였는 지를 판단한다(S114).
판단결과, 미리 설정된 정지시간이 경과한 경우 세탁시간이 종료되었는 지를 판단하고(S115), 세탁시간이 종료된 경우는 세탁 행정을 종료하고 후속 처리 행정으로 진행하며, 세탁시간이 종료되지 않은 경우는 단계(S101)로 진행하여 상기 절차를 반복한다.
상기한 바와 같이, 단동력(펄세이터) 세탁수류는 세탁물이 비교적 적은 경우에 적용되며, 본 발명에서는 펄세이터(130)만 빠르게 구동하여 세탁수류를 형성할 때 세탁조(120)의 편승 회전을 감지하여(센서 감지 또는 시간 제어), 어느 정도의 RPM에 도달하면, 펄세이터(130)의 순방향 회전을 멈추고 역방향 회전을 진행하는 것을 미리 설정된 시간이 경과할 때 까지 반복하면서 상승 및 하강 회전 수류를 형성하면 세탁조의 편승 회전을 억제할 수 있다. 본 발명에서는 세탁조의 편승 회전을 방지하여 와류 생성을 막아주는 제어를 실시함에 따라 세탁효율을 높인다.
한편, 세탁조(120)만 구동하는 경우, 제2드라이버(540)에 의해 제2코일(68)로 구동신호를 인가하여, 아우터 로터(50)가 회전되면서 아우터 로터(50)와 연결된 아우터 샤프트(20,22)와 유성기어 장치(70)의 링기어(72)를 회전시켜 세탁조(120)를 회전시킨다.
이와 같이, 세탁조(120)만 구동될 경우 포 엉킴 방지 수류를 형성시킬 수 있다.
이하에 도 15를 참고하여 본 발명에 따른 상호 반대방향 쌍동력 세탁수류를 형성하는 방법을 설명한다.
펄세이터(130)와 세탁조(120)를 서로 다른 방향 및 동일한 속도로 구동시킬 경우, 강한 수류를 형성할 수 있어 세정도를 향상시킬 수 있으므로 강한 세정도를 필요로 하는 세탁 모드에 사용될 수 있다.
그리고, 펄세이터(130)와 세탁조(120)를 서로 다른 방향 및 다른 속도로 구동시킬 경우, 여러 가지 패턴의 강한 수류를 형성할 수 있어 다양한 세탁 모드를 구현할 수 있다.
도 15를 참고하면, 먼저 인너 로터(40)를 순방향으로 회전시키고, 아우터 로터(50)를 역방향으로 회전시킴에 의해 펄세이터(130)를 순방향, 세탁조(120)를 역방향으로 회전시킨다(S81).
그 후, 펄세이터(130)의 순방향(CW) 회전과 세탁조(120)의 역방향 회전시키는 미리 설정된 시간, 즉 모터 온타임(ON TIME)이 경과하였는 지를 판단한다(S82).
판단결과 모터 온타임(ON TIME)이 경과한 경우는 인너 및 아우터 로터(40,50), 즉 모터를 정지시키는 단계(S83)로 진행하여, 모터를 정지시키고, 그 후 미리 설정된 정지시간이 경과하였는 지를 판단한다(S84).
판단결과, 미리 설정된 모터 정지시간이 경과한 경우 펄세이터(130)를 역방향, 즉 반시계 방향(CCW)으로 회전시키고, 세탁조(120)를 순방향, 즉 시계 방향(CW)으로 회전시키기 위한 절차를 상기한 단계(S81) 내지 단계(S84)와 반대로 단계(S85 내지 S88)를 진행한다.
단계(S88)에서, 미리 설정된 정지시간이 경과한 경우 세탁시간이 종료되었는 지를 판단하고(S89), 세탁시간이 종료된 경우는 세탁 행정을 종료하고 후속 처리 행정으로 진행하며, 세탁시간이 종료되지 않은 경우는 단계(S81)로 진행하여 상기 절차를 반복한다.
상기와 같이, 펄세이터(130)와 세탁조(120)를 서로 다른 방향 및 동일한 속도로 구동시킬 경우, 강한 수류를 형성할 수 있고, 펄세이터(130)와 세탁조(120)를 서로 다른 방향 및 다른 속도로 구동시킬 경우, 여러 가지 패턴의 강한 수류를 형성할 수 있다.
특히, 펄세이터(130)와 세탁조(120)를 서로 다른 방향 및 다른 속도로 구동시킬 경우, 펄세이터에 의한 강한 수직 상승/하강 수류와 세탁조에 의한 와류가 생성되어 세정도 향상과 헹굼 성능 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 펄세이터(130)와 세탁조(120)의 회전 속도를 가변시킴에 의해 리듬 수류를 형성할 수 있고, 그 결과 리듬 세탁을 구현할 수 있다. 즉, 펄세이터(130)와 세탁조(120)의 회전 속도가 급격하게 가변되도록 제어할 경우, 강한 수류 및 리듬 수류를 형성하면서 세탁물의 손상을 방지할 수 있다.
펄세이터(130)와 세탁조(120)의 회전 속도 가변은 제어유닛(500)에서 제1드라이버(530) 및 제2드라이버(540)를 제어하여 제1 및 제2 코일(66,68)로 인가되는 제1구동신호 및 제2구동신호의 전압 크기 및 전류량을 가변시킴에 의해 달성할 수 있다.
펄세이터(130)와 세탁조(120)의 회전 속도가 완만하게 가변되도록 제어할 경우 부드러운 리듬 수류를 형성할 수 있고 세탁물의 손상을 방지한다.
도 13은 본 발명에 따른 관성력 제어를 이용한 상호 반대방향 쌍동력 세탁수류를 형성하는 방법을 나타낸 순서도로서, 구동 토크가 큰 펄세이터를 이용하는 방법이다.
도 13을 참고하면, 먼저 인너 로터(40)를 순방향(CW)으로 회전시킴에 의해 인너 로터의 회전력이 유성기어 장치(70)를 거치면서 토크 변환되어 펄세이터(130)를 순방향, 즉 시계 방향(CW)으로 기동시킨다(S41).
그 후, 펄세이터(130)가 순방향(CW)으로 회전하여 미리 설정된 RPM에 도달한 상태에서 아우터 로터(50)를 순방향(CW)으로 회전시킴에 의해 큰 기동 토크가 요구되는 세탁조(120)를 순방향(CW)으로 쉽게 기동시킨다(S42).
즉, 기동 토크가 좋은 펄세이터(130)를, 세탁조(120)를 회전시키고자 하는 회전방향으로 먼저 회전시킨 후, 시간차를 두고 세탁조(120)를 회전시키면 세탁조(120)의 기동이 쉽게 이루어질 수 있다.
이어서, 세탁조(120)가 순방향(CW)으로 회전되고 있는 상태에서, 인너 로터(40)를 역방향으로 회전시킴에 의해 펄세이터(130)를 역방향으로 회전시킨다(S43). 그 결과 세정도를 높일 수 있는 강한 수류를 형성하게 된다.
상기와 같이, 기동 토크가 좋은 펄세이터(130)를 이용하여 세탁조(120)를 회전시키고자 하는 회전방향으로 먼저 회전시키면, 세탁물로 인하여 큰 기동토크가 요구되는 세탁조(120)의 기동 토크를 보완함에 의해 세탁조(120)의 기동이 쉽게 이루어질 수 있어, 스타팅 커런트(Starting Current)를 낮출 수 있고, 이에 따라 소비전력을 감소시킬 수 있다.
그 후, 세탁조(120)의 순방향(CW) 회전과 펄세이터(130)의 역방향 회전시키는 미리 설정된 시간, 즉 모터 온타임(ON TIME)이 경과하였는 지를 판단한다(S44).
판단결과 모터 온타임(ON TIME)이 경과한 경우는 인너 및 아우터 로터(40,50), 즉 모터를 정지시키는 단계(S45)로 진행하여, 모터를 정지시키고, 그 후 미리 설정된 정지시간이 경과하였는 지를 판단한다(S46).
판단결과, 미리 설정된 모터 정지시간이 경과한 경우 인너 로터(40)를 역방향(CCW)으로 회전시킴에 의해 인너 로터의 회전력이 유성기어 장치(70)를 거치면서 토크 변환되어 펄세이터(130)를 역방향, 즉 반시계 방향(CCW)으로 기동시킨다(S47).
그 후, 펄세이터(130)가 역방향(CCW)으로 회전하여 미리 설정된 RPM에 도달한 상태에서 아우터 로터(50)를 역방향(CCW)으로 회전시키면 세탁조(120)를 역방향(CCW)으로 쉽게 기동시키게 된다(S48).
이어서, 세탁조(120)가 역방향(CCW)으로 회전되고 있는 상태에서, 인너 로터(40)를 순방향(CW)으로 회전시킴에 의해 펄세이터(130)를 순방향으로 회전시킨다(S49).
그 후, 세탁조(120)의 역방향(CCW) 회전과 펄세이터(130)의 순방향(CW) 회전시키는 미리 설정된 시간, 즉 모터 온타임(ON TIME)이 경과하였는 지를 판단한다(S50).
판단결과 모터 온타임(ON TIME)이 경과한 경우는 인너 및 아우터 로터(40,50), 즉 모터를 정지시키는 단계(S51)로 진행하여, 모터를 정지시키고, 그 후 미리 설정된 정지시간이 경과하였는 지를 판단한다(S52).
판단결과, 미리 설정된 모터 정지시간이 경과한 경우, 세탁시간이 종료되었는 지를 판단하여, 세탁시간이 종료된 경우는 세탁 행정을 종료하고 후속 처리 행정으로 진행하며, 세탁시간이 종료되지 않은 경우는 단계(S41)로 진행하여 상기 절차를 반복한다.
상기한 바와같이, 본 발명에서는 기동 토크가 좋은 펄세이터(130)를, 세탁조(120)를 회전시키고자 하는 회전방향으로 먼저 회전시킨 후, 시간차를 두고 세탁조(120)를 회전시키면 세탁조 내부의 세탁물과 세탁수는 이미 펄세이터의 회전에 따라 회전되고 있는 상태이므로 세탁조(120)는 세탁물과 세탁수의 관성력에 따라 기동이 쉽게 이루어질 수 있다.
상기한 실시예에서는 시간차를 두고 세탁조(120)와 펄세이터(130)를 회전시킴에 의해 세탁물과 세탁수의 관성력을 이용하여 세탁조(120)를 일방향으로 회전 기동시킨 후, 펄세이터(130)를 역방향으로 회전시키는 상호 반대방향 쌍동력 세탁수류를 형성하는 방법을 제안하고 있으나, 이로부터 변형이 이루어질 수 있다.
예를 들어, 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)를 동일방향으로 회전시켜서 세탁조(120)와 펄세이터(130)를 동시에 동일 방향으로 회전시킨 후, 미리 설정된 RPM에 도달한 상태에서 인너 로터(40)를 반대방향으로 회전시킴에 의해 펄세이터(130)를 반대방향(CCW)으로 쉽게 기동시키게 되어, 상호 반대방향 쌍동력 세탁수류를 형성할 수 있다.
또한, 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)를 동일방향으로 회전시켜서 세탁조(120)와 펄세이터(130)를 동시에 동일 방향으로 회전시킨 후, 미리 설정된 RPM에 도달한 상태에서 세탁조(120)를 구동시키는 아우터 로터(50)를 정지시키고 인너 로터(40)를 반대방향으로 회전시켜서 펄세이터(130)를 역방향(CCW)으로 회전시켜서 상호 반대방향 쌍동력 세탁수류를 형성할 수 있다.
도 14는 본 발명에 따른 관성력 제어를 이용한 상호 동일방향 쌍동력 세탁수류를 형성하는 방법을 나타낸 순서도이다.
먼저 인너 로터(40)를 순방향(CW)으로 회전시킴에 의해 인너 로터의 회전력이 유성기어 장치(70)를 거치면서 토크 변환되어 펄세이터(130)를 순방향, 즉 시계 방향(CW)으로 기동시킨다(S61).
그 후, 펄세이터(130)가 순방향(CW)으로 회전하여 미리 설정된 RPM에 도달한 상태에서 아우터 로터(50)를 순방향(CW)으로 회전시킴에 의해 큰 기동 토크가 요구되는 세탁조(120)를 순방향(CW)으로 기동시킨다(S62).
즉, 기동 토크가 좋은 펄세이터(130)를, 세탁조(120)를 회전시키고자 하는 회전방향으로 먼저 회전시킨 후, 시간차를 두고 세탁조(120)를 회전시키면 세탁조(120)의 기동이 쉽게 이루어질 수 있다.
그 후, 세탁조(120)와 펄세이터(130)는 모두 순방향(CW)으로 회전 상태를 유지한다(S63).
그 후, 세탁조(120)와 펄세이터(130)의 순방향(CW) 회전이 미리 설정된 시간, 즉 모터 온타임(ON TIME)이 경과하였는 지를 판단한다(S64).
판단결과 모터 온타임(ON TIME)이 경과한 경우는 인너 및 아우터 로터(40,50), 즉 모터를 정지시키는 단계(S65)로 진행하여, 모터를 정지시키고, 그 후 미리 설정된 정지시간이 경과하였는 지를 판단한다(S66).
판단결과, 미리 설정된 모터 정지시간이 경과한 경우 인너 로터(40)를 역방향(CCW)으로 회전시킴에 의해 인너 로터의 회전력이 유성기어 장치(70)를 거치면서 토크 변환되어 펄세이터(130)를 역방향, 즉 반시계 방향(CCW)으로 기동시킨다(S67).
그 후, 펄세이터(130)가 역방향(CCW)으로 회전하여 미리 설정된 RPM에 도달한 상태에서 아우터 로터(50)를 역방향(CCW)으로 회전시키면 세탁조(120)를 역방향(CCW)으로 쉽게 기동시키게 된다(S68).
이어서, 세탁조(120)와 펄세이터(130)가 역방향(CCW)으로 회전되고 있는 상태를 유지한다(S69).
그 후, 세탁조(120)와 펄세이터(130)의 역방향(CCW) 회전이 미리 설정된 시간, 즉 모터 온타임(ON TIME)이 경과하였는 지를 판단한다(S70).
판단결과 모터 온타임(ON TIME)이 경과한 경우는 인너 및 아우터 로터(40,50), 즉 모터를 정지시키는 단계(S71)로 진행하여, 모터를 정지시키고, 그 후 미리 설정된 정지시간이 경과하였는 지를 판단한다(S72).
판단결과, 미리 설정된 모터 정지시간이 경과한 경우, 세탁시간이 종료되었는 지를 판단하여, 세탁시간이 종료된 경우는 세탁 행정을 종료하고 후속 처리 행정으로 진행하며, 세탁시간이 종료되지 않은 경우는 단계(S61)로 진행하여 상기 절차를 반복한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 펄세이터(130)를 세탁조(120)를 회전시키고자 하는 회전방향으로 먼저 회전시키는 시간차 구동에 의해 세탁물과 세탁수의 관성력을 이용하여 세탁조(120)를 일방향으로 쉽게 회전시키는 상호 동일방향 쌍동력 세탁수류를 형성하는 방법을 제안하며, 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
예를 들어, 펄세이터(130)와 세탁조(120)가 동일 방향 및 동일 속도로 소프트 스타를 하고 좌우 반전을 하며, 와류 형성을 감지하여 펄세이터(130)와 세탁조(120)의 회전 반전을 소프트하게 스타트하여, 수직 하강 수류 및 수직 상승 수류를 형성하고 회전력을 유지하여 와류를 생성시켜서 소프트한 수류를 형성한다.
이러한 소프트 수류는 예를 들어, 울세탁과 같이 세탁물을 살살 흔들어서 세탁을 실시할 때 적용하며, 예를 들어, 온 타임은 짧게 주고, 오프 타입은 길게 주는 방식으로 해결할 수 있다.
상기한 소프트한 수류 형성방법은 와류 감지 기능을 사용하여 와류를 반대 회전으로 전환하여 수직 수류를 발생시킴에 의해 세탁 및 헹굼 수류를 조절하여 세탁물의 손상을 방지하며 세탁물의 오염물을 소프트 수류상에서도 세정도 및 헹굼력을 기대할 수 있다.
또한, 상기 수류 형성방법은 펄세이터(130)와 세탁조(120)를 같은 방향 및 다른 속도로 구동하여 세탁물 손상을 방지하는 와류를 형성할 수 있다.
상기 소프트 수류와 유사하나 각각 세탁조와 펄세이터 각각을 제어하여 같은 방향으로 서로 다른 회전력을 생성하면, 상부 와류와 하부 와류의 회전차에 의해 세탁물의 비틀림 현상이 발생하여 세정도 향상 및 헹굼향상을 기대한 수류를 기대 할 수 있다.
더욱이, 상기 쌍동력을 이용한 수류 형성 중 모터 기동토크 조절과 회전유지 구간의 펄세이터(130)와 세탁조(120)를 가변 속도로 구동하면 듀얼 리듬 수류를 형성할 수 있다.
상기한 듀얼 리듬 수류는 에너지 세이빙이 필요한 인증을 위해 펄세이터(130)와 세탁조(120)를 기존의 세탁기의 일정 SPEED 제어에서 회전RPM을 가변하며 제어를 하게 되면 보다 적은 에너지 소모를 추구할 수 있다. 또한 지속적인 강수류 보다 세정시 강->중->약->강->중->약->강 등과 같이 수류를 혼용하면 보다 적은 에너지로 세정도 및 헹굼도를 기대할 수 있다.
또한, 상기 소프트 수류 제어 방법은 펄세이터(130)와 세탁조(120)가 순방향으로 회전시 펄세이터(130)가 세탁조(120)보다 빠르거나 느리게 회전하는 세탁 수류방법이다.
본 발명은 세탁수류방법으로서, 소프트 스타트가 아닌 일반 스타트 방식으로 펄세이터(130)와 세탁조(120)가 순방향으로 빠른 가속을 실시하여 펄세이터와 세탁조가 동일하게 회전하는 수류 제어 방법을 적용할 수 있다.
본 발명의 세탁수류 형성방법은 극소 세탁물의 세정방법에 유용하며, 모터의 소프트 스타트를 사용한다. 펄세이터(130)와 세탁조(120)가 역방향으로 회전시 펄세이터(130)와 세탁조(120)가 동일 속도로 소프트 스타트하고 회전 시간을 길게 하여 회전하는 수류 제어 방법으로서, 소량 세탁물의 모터의 기동 전류를 감소시키고 포의 손상을 방지한다.
이하에 본 발명에 따른 상호 반대방향 쌍동력 세탁수류를 형성하는 방법에서 부하에 따른 동작방법을 설명한다.
인너 로터를 순방향(CW)으로 회전시킨다. 즉, 제1코일(66)로 구동신호가 인가되면 인너 로터(40)가 순방향(CW)으로 회전되고, 인너 로터(40)에 연결된 제1인너 샤프트(30)가 회전된다. 그리고, 제1인너 샤프트(30)와 연결된 유성기어 장치(70)에 의해 회전속도가 감속되어 제2인너 샤프트(32)로 전달되고, 제2인너 샤프트(32)에 연결된 펄세이터(130)가 순방향(CW)으로 회전된다.
이때, 세탁조(120) 내부에 세탁물이 없거나 세탁물이 설정치 이하로 적을 경우(펄세이터(130)에 영향을 미치는 부하가 없거나 부하가 적을 경우), 유성기어 장치(70)의 링기어(72)가 아우터 샤프트(20,22) 및 세탁조(120)에 연결된 상태이므로 브레이크 작용을 하게 되고, 이에 따라 인너 로터(40)의 회전력이 선 기어(74)로 입력되고 캐리어(76)로 출력된다. 따라서, 캐리어(76)에 연결된 펄세이터(130)가 회전된다.
즉, 세탁조(120) 내부에 세탁물이 없거나 세탁물이 설정치 이하로 적을 경우 인너 로터(40)의 회전력이 펄세이터(130)로 전달되어 펄세이터(130)가 회전된다.
한편, 세탁조(120) 내부에 일정량 이상의 세탁물이 투입된 경우 펄세이터(130)에 부하가 걸리게 되고, 펄세이터(130)와 연결된 캐리어(76)가 브레이크로 작용하게 된다. 그러면, 인너 로터(40)의 회전력이 선 기어(74)로 입력되고 링 기어(72)로 출력되어 링 기어(72)와 연결된 세탁조(120) 및 아우터 로터(50)가 역방향(CCW)으로 회전하게 된다.
본 발명에서는, 펄세이터(130)의 순방향 출력(RPM)을 제어하기 위하여 아우터 로터(50)의 회전 및 회전방향을 판단한다. 즉, 아우터 로터(50) 또는 링기어(72)의 일측에 설치되어 아우터 로터(50)의 RPM을 감지하는 제1 로터 위치 감지센서(510)로부터 인가되는 신호에 따라 제어유닛(500)은 아우터 로터(50)의 회전 및 회전방향을 판단한다.
상기 펄세이터(130)의 출력은 아우터 로터(50)의 회전력 방향에 따라 가속 또는 감속이 이루어진다. 즉, 상기 아우터 로터(50)의 회전 방향이 인너 로터(40)의 회전방향과 동일한 방향일 때 펄세이터(130)의 출력은 감속이 발생하고, 상기 아우터 로터(50)의 회전 방향이 인너 로터(40)의 회전방향과 반대 방향일 때 펄세이터(130)의 출력은 가속이 발생하게 된다.
여기에서, 아우터 로터(50)의 RPM이 설정치 이하이면 아우터 로터(50)를 역방향(CCW)으로 회전시키고, 아우터 로터(50)의 RPM이 설정치 이상이면 전자 브레이크를 사용하거나 아우터 로터(50)를 순방향(CW)으로 회전시켜 아우터 로터의 RPM을 조절한다.
그러면, 아우터 로터(50)가 브레이크로 작용하게 되어 인너 로터(40)의 회전력이 펄세이터(130)로 전달되고 펄세이터(130)가 회전되면서 세탁공정을 수행한다.
그리고, 인너 로터(40)의 RPM을 조절한다. 즉, 제1 로터위치 감지센서(510)로부터 인가되는 신호에 따라 제어유닛(500)은 아우터 로터(50)의 RPM을 감지하고, 인너 로터(40)의 일측에 설치되어 인너 로터(40)의 RPM을 감지하는 제2 로터 위치 감지센서(520)로부터 인가되는 신호에 따라 인너 로터(40)의 RPM을 감지하여 아우터 로터(50)의 RPM에 따라 인너 로터(40)의 회전속도를 증가시킨다.
한편, 펄세이터(130)를 역방향으로 회전시키기 위해서 펄세이터를 정지시킨다. 즉, 아우터 로터(50)의 전자 브레이크 등의 브레이크 작용을 풀면 인너 로터(40)의 회전력이 세탁조(120)로 전달되어 세탁조(120)가 역방향으로 회전되고 펄세이터(130)는 정지된다. 이러한 상태에서 인너 로터(40)가 정지하면 부하가 적게 걸린 상태에서 인너 로터(40)가 정지되므로 비교적 적은 전력으로 인너 로터를 정지시킬 수 있다.
그리고, 인너 로터(40)를 역방향(CCW)으로 회전시켜 펄세이터(130)를 역방향으로 회전시킨다.
이후 공정은 위에서 설명한 순서대로 재진행되면서 펄세이터(130)가 설정된 시간동안 역방향으로 회전되고, 다시 정지된 후 설정된 시간 동안 정방향으로 회전되는 것을 반복하여 세탁 행정을 수행한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 세탁기는 인너 로터(40)를 초기 기동할 때 세탁조(120) 내부로 세탁물이 투입되어 펄세이터(130)에 부하가 걸린 상태일 경우 인너 로터(40)의 회전력이 세탁조(120)로 전달되어 인너 로터(40)가 거의 무부하 상태에서 기동되기 때문에 스타팅 커런트(Starting Current)를 낮출 수 있고, 이에 따라 소비전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 세탁기는 인너 로터(40)를 정지할 때 아우터 로터(50)의 전자 브레이크가 풀린 상태로 되어 펄세이터(130)가 먼저 정지된 상태에서 인너 로터(40)가 정지되므로 관성 모멘트가 작아진 상태에서 인너 로터(40)가 정지되므로 앤드 커런트(End Current)를 낮출 수 있고, 이에 따라 소비전력을 감소시킬 수 있다.
상기한 실시예 설명에서는 제1실시예에 따른 세탁기 모터(140)를 이용하는 세탁방법에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 도 8에 도시된 제2실시예에 따른 세탁기 모터(140a)를 이용하는 세탁방법에 대하여도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 상기한 실시예 설명에서는 세탁기 모터(140,140a)가 유성기어 장치(70)를 구비하고 인너 로터(40)의 출력을 감속하여 펄세이터(130)에 전달하는 구조를 채용하고 있으나, 상기한 본 발명의 세탁 수류 형성방법은 대부분 세탁기 모터(140,140a)에서 유성기어 장치(70)를 배제한 구조에도 동일하게 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 세탁조와 펄세이터가 각각 별도로 구동되도록 하여 다양한 세탁 수류를 형성할 수 있는 세탁기 및 그의 제어, 특히 전자동 세탁기에 적용된다.

Claims (28)

  1. 세탁조에 일단이 연결되는 아우터 샤프트;
    펄세이터에 일단이 연결되는 인너 샤프트;
    상기 펄세이터 및 세탁조에 상기 아우터 샤프트와 인너 샤프트를 통하여 설치되어 인너 샤프트를 통하여 전달된 회전속도를 감속하는 유성기어 장치;
    상기 아우터 샤프트에 각각 설치되어 상기 유성기어 장치를 양방향으로 회전가능하게 지지하는 제1 및 제2 베어링; 및
    상기 아우터 샤프트와 인너 샤프트에 각각 회전력을 인가하는 세탁기 모터를 포함하며,
    상기 세탁기 모터는
    상기 아우터 샤프트에 연결되는 아우터 로터;
    상기 인너 샤프트에 연결되는 인너 로터; 및
    상기 아우터 로터와 인너 로터를 독립적으로 회전 구동하도록 제1 및 제 코일을 구비하는 더블 스테이터를 포함하고,
    상기 펄세이터의 출력은 아우터 로터의 회전 방향에 따라 가속 또는 감속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아우터 로터의 회전 방향이 인너 로터의 회전방향과 동일한 방향일 때 펄세이터의 출력은 감속이 발생하고,
    상기 아우터 로터의 회전 방향이 인너 로터의 회전방향과 반대 방향일 때 펄세이터의 출력은 가속이 발생하는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1코일 및 제2코일로 제1구동신호 및 제2구동신호를 독립적으로 인가하는 제어장치를 더 포함하고,
    상기 제어장치는 상기 제1코일로 인가되는 제1구동신호를 제어하는 제1드라이버와, 상기 제2코일로 인가되는 제2구동신호를 제어하는 제2드라이버와, 상기 제1드라이버 및 제2드라이버를 제어하는 제어유닛을 포함하며,
    상기 제어장치는 상기 유성기어 장치의 링기어의 회전 속도를 감지하여 펄세이터의 회전 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인너 샤프트는 상기 인너 로터와 연결되는 제1인너 샤프트와 펄세이터와 연결되는 제2인너 샤프트로 포함하고,
    상기 아우터 샤프트는 상기 아우터 로터와 연결되는 제1아우터 샤프트와 상기 세탁조와 연결되는 제2아우터 샤프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유성기어 장치는 제1아우터 샤프트와 제2아우터 샤프트 사이를 연결하는 링기어와, 상기 제1인너 샤프트에 연결되는 선기어와, 상기 선기어의 외면 및 링기어의 내면에 기어 물림되는 유성기어와, 상기 유성기어가 회전 가능하게 지지되고 제2인너 샤프트에 연결되는 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    세탁 또는 헹굼 공정에서 상기 펄세이터와 세탁조를 서로 반대 방향으로 구동할 때 펄세이터와 세탁조 중에 기동 토크가 큰 것을 먼저 기동시켜서 일방향으로 회전구동한 후 기동토크가 작은 것을 동일방향으로 회전시키고, 이어서 기동 토크가 큰 것을 역회전시킴에 의해 펄세이터와 세탁조의 서로 반대 방향 구동을 실현하는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  7. 제1항에 있어서,
    세탁 또는 헹굼 공정에서 상기 펄세이터와 세탁조를 서로 동일한 방향으로 구동할 때 펄세이터와 세탁조 중에 기동 토크가 큰 것을 먼저 기동시켜서 일방향으로 회전구동한 후 기동토크가 작은 것을 동일방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  8. 세탁조에 일단이 연결되는 아우터 샤프트;
    펄세이터에 일단이 연결되는 인너 샤프트;
    상기 펄세이터 및 세탁조에 상기 아우터 샤프트와 인너 샤프트를 통하여 설치되어 인너 샤프트를 통하여 전달된 회전속도를 감속하는 유성기어 장치;
    상기 아우터 샤프트에 각각 설치되어 상기 유성기어 장치를 양방향으로 회전가능하게 지지하는 제1 및 제2 베어링; 및
    상기 아우터 샤프트와 인너 샤프트에 각각 회전력을 인가하는 세탁기 모터를 포함하며,
    상기 세탁기 모터는
    상기 아우터 샤프트에 연결되는 인너 로터;
    상기 인너 샤프트에 연결되는 아우터 로터; 및
    상기 아우터 로터와 인너 로터를 독립적으로 회전 구동하는 더블 스테이터를 포함하고,
    상기 펄세이터의 출력은 인너 로터의 회전 방향에 따라 가속 또는 감속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  9. 제8항에 있어서,
    세탁 또는 헹굼 공정에서 상기 펄세이터와 세탁조를 서로 동일한 방향으로 구동할 때 펄세이터와 세탁조 중에 기동 토크가 큰 것을 먼저 기동시켜서 일방향으로 회전구동한 후 기동토크가 작은 것을 동일방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  10. 아우터 샤프트에 의해 연결되는 세탁조;
    인너 샤프트에 의해 연결되는 펄세이터;
    상기 펄세이터 및 세탁조에 상기 아우터 샤프트와 인너 샤프트를 통하여 설치되어 인너 샤프트를 통하여 전달된 회전속도를 감속하는 유성기어 장치;
    상기 아우터 샤프트에 각각 설치되어 상기 유성기어 장치를 양방향으로 회전가능하게 지지하는 제1 및 제2 베어링; 및
    상기 아우터 샤프트와 인너 샤프트에 각각 회전력을 인가하는 더블 로터-더블 스테이터 구조의 세탁기 모터를 포함하며,
    상기 펄세이터의 출력은 세탁기 모터의 아우터 로터 또는 인너 로터의 회전 방향에 따라 가속 또는 감속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 인너 샤프트는 상기 인너 로터와 연결되는 제1인너 샤프트와 펄세이터와 연결되는 제2인너 샤프트로 포함하고,
    상기 아우터 샤프트는 상기 아우터 로터와 연결되는 제1아우터 샤프트와 상기 세탁조와 연결되는 제2아우터 샤프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 유성기어 장치는 제1아우터 샤프트와 제2아우터 샤프트 사이를 연결하는 링기어와, 상기 제1인너 샤프트에 연결되는 선기어와, 상기 선기어의 외면 및 링기어의 내면에 기어 물림되는 유성기어와, 상기 유성기어가 회전 가능하게 지지되고 제2인너 샤프트에 연결되는 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  13. 제10항에 있어서,
    세탁 또는 헹굼 공정에서 상기 펄세이터와 세탁조를 서로 반대 방향으로 구동할 때 펄세이터와 세탁조 중에 기동 토크가 큰 것을 먼저 기동시켜서 일방향으로 회전구동한 후 기동토크가 작은 것을 동일방향으로 회전시키고, 이어서 기동 토크가 큰 것을 역회전시킴에 의해 펄세이터와 세탁조의 서로 반대 방향 구동을 실현하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  14. 제10항에 있어서,
    세탁 또는 헹굼 공정에서 상기 펄세이터와 세탁조를 서로 동일한 방향으로 구동할 때 펄세이터와 세탁조 중에 기동 토크가 큰 것을 먼저 기동시켜서 일방향으로 회전구동한 후 기동토크가 작은 것을 동일방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 세탁기 모터는
    상기 아우터 샤프트에 연결되는 아우터 로터;
    상기 인너 샤프트에 연결되는 인너 로터; 및
    상기 아우터 로터와 인너 로터를 독립적으로 회전 구동하는 더블 스테이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 세탁기 모터는
    상기 아우터 샤프트에 연결되는 인너 로터;
    상기 인너 샤프트에 연결되는 아우터 로터; 및
    상기 아우터 로터와 인너 로터를 독립적으로 회전 구동하는 더블 스테이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 아우터 로터의 회전 방향이 인너 로터의 회전방향과 동일한 방향일 때 펄세이터의 출력은 감속이 발생하고,
    상기 아우터 로터의 회전 방향이 인너 로터의 회전방향과 반대 방향일 때 펄세이터의 출력은 가속이 발생하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  18. 아우터 샤프트에 의해 연결되는 세탁조, 인너 샤프트에 의해 연결되는 펄세이터 및 상기 아우터 샤프트와 인너 샤프트에 각각 회전력을 인가하는 더블 로터-더블 스테이터 구조의 세탁기 모터를 포함하는 세탁기에서, 세탁행정, 헹굼행정 및 탈수행정을 포함하는 세탁기의 제어방법에 있어서,
    상기 세탁행정은 상기 펄세이터와 세탁조를 사용하여 세탁 수류를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 펄세이터의 출력은 세탁기 모터의 아우터 로터 또는 인너 로터의 회전 방향에 따라 가속 또는 감속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 세탁 수류를 형성하는 단계는 펄세이터와 세탁조를 서로 다른 방향 및 다른 속도로 구동하여, 패턴 형태의 강한 수류를 형성하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 세탁 수류를 형성하는 단계는 상기 펄세이터와 세탁조를 서로 다른 방향 및 동일한 속도로 구동하여 세정도를 높이는 강한 수류를 형성하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 세탁 수류를 형성하는 단계는 상기 펄세이터와 세탁조를 가변적 속도로 구동하여 리듬 수류를 형성하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 세탁 수류를 형성하는 단계는 상기 펄세이터를 구동하여 상승 및 하강 회전 수류를 형성하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 세탁 수류를 형성하는 단계는 상기 펄세이터와 세탁조를 같은 방향 및 다른 속도로 구동하여 세탁물 손상을 방지하는 와류를 형성하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 세탁 수류를 형성하는 단계는 상기 세탁조를 구동하여 포 엉킴 방지 수류를 형성하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 세탁 수류를 형성하는 단계는
    상기 인너 로터를 일방향으로 회전시켜서 펄세이터를 일방향으로 회전시키는 단계;
    상기 펄세이터가 미리 설정된 속도로 회전이 이루어질 때 아우터 로터를 일방향으로 회전시켜서 세탁조를 일방향으로 회전시키는 단계; 및
    상기 세탁조가 일방향으로 회전되고 있는 상태에서, 상기 인너 로터를 반대방향으로 회전시킴에 의해 펄세이터를 반대방향으로 회전시키는 단계를 포함하며,
    상기 세탁조를 회전시키고자 하는 회전방향으로 먼저 기동 토크가 큰 펄세이터를 회전시키는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
  26. 제18항에 있어서,
    상기 세탁 수류를 형성하는 단계는 상기 펄세이터와 세탁조를 서로 동일한 방향으로 구동할 때 펄세이터와 세탁조 중에 기동 토크가 큰 것을 먼저 기동시켜서 일방향으로 회전구동한 후 기동토크가 작은 것을 동일방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 세탁기는 상기 펄세이터 및 세탁조에 상기 아우터 샤프트와 인너 샤프트를 통하여 설치되어 인너 샤프트를 통하여 전달된 회전속도를 감속하는 유성기어 장치; 및 상기 아우터 샤프트에 각각 설치되어 상기 유성기어 장치를 양방향으로 회전가능하게 지지하는 제1 및 제2 베어링을 더 포함하며,
    상기 아우터 로터 초기 기동시 상기 펄세이터에 부하가 걸리면 상기 아우터 로터의 회전력이 상기 유성기어 장치에 의해 상기 세탁조로 전달되도록 하여 스타팅 커런트(Starting Current)를 낮추는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
  28. 인너 로터를 일방향으로 회전시켜서 펄세이터를 일방향으로 회전시키는 단계;
    상기 펄세이터가 미리 설정된 속도로 회전이 이루어질 때 아우터 로터를 일방향으로 회전시켜서 세탁조를 일방향으로 회전시키는 단계; 및
    상기 세탁조가 일방향으로 회전되고 있는 상태에서, 상기 인너 로터를 반대방향으로 회전시킴에 의해 펄세이터를 반대방향으로 회전시키는 단계를 포함하며,
    상기 세탁조를 회전시키고자 하는 회전방향으로 먼저 기동 토크가 큰 펄세이터를 회전시키는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
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