WO2015167255A1 - 세탁기 구동장치 및 이를 구비한 세탁기 - Google Patents

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WO2015167255A1
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김병수
고형환
김학록
이세기
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Definitions

  • the inner rotor includes a first magnet disposed at an inner surface of the stator with a predetermined gap, a first back yoke disposed on a rear surface of the first magnet, and an inner rotor support to which the first magnet and the first back yoke are fixed. It may include.
  • the outer rotor includes a second magnet disposed at a predetermined gap on an outer surface of the stator, a second back yoke disposed on a rear surface of the second magnet, and an outer rotor support to which the second magnet and the second back yoke are fixed. It includes, the inner surface of the outer rotor support is formed with a first connecting portion connected to the outer surface of the outer shaft, the first connecting portion may be configured to prevent the separation is disposed on the upper surface of the first bearing.
  • the washing machine of the present invention can drive the pulsator and the washing tank independently, so that a twin force and a single force may be implemented to form various water flow patterns.
  • the washing machine of the present invention can improve the performance of the washing machine by connecting the outer rotor to the washing tank, and the inner rotor to the pulsator to rotate the washing tank requiring a large starting torque of the outer rotor having a large torque.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the washing machine driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a sectional view in the radial direction of the washing machine motor according to an embodiment of the present invention.
  • the first bearing 26 is installed in the bearing support 67 integrally formed on the stator support 68 of the stator 60, and the second bearing 28 is installed in the bearing housing 10.
  • the washing machine motor may implement a large-capacity washing machine because the outer rotor 50 having a large torque is connected to the washing tub 120 requiring a large torque.
  • stator support 270 is provided with a protection unit that prevents the rotating inner rotor 40 from interfering with other components.
  • 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.

Abstract

본 발명의 세탁기 구동장치는 더블 스테이터에 의해 독립적으로 제어 가능한 인너 로터와 아우터 로터를 구비하고, 선택적으로 인너 로터 출력과 아우터 로터 출력을 발생하는 더블 로터-더블 스테이터 방식의 구동모터, 상기 인너 로터 출력을 제1입력으로 전달하는 제1인너 샤프트, 상기 제1인너 샤프트의 외주에 회전 가능하게 결합되며, 상기 아우터 로터 출력을 제2입력으로 전달하는 제1아우터 샤프트, 상기 제1인너 샤프트를 통하여 선기어에 제1입력이 인가될 때 캐리어로부터 발생되는 변속 출력의 변속비가 상기 제1아우터 샤프트를 통하여 링기어로 인가되는 제2입력에 의해 제어되는 유성기어장치, 및 외주부가 상기 더블 스테이터에 지지되며 상기 인너 로터를 보호하기 위한 보호유닛을 포함하며, 그 결과 로터와 다른 부품 사이의 간섭을 방지할 수 있고 이에 따라 모터에 근접한 위치에 다른 부품을 설치할 수 있어 공간 활용도를 향상시킬 수 있다.

Description

세탁기 구동장치 및 이를 구비한 세탁기
본 발명은 인너 로터와 아우터 로터가 독립적으로 구동되는 세탁기 구동장치 및 이를 구비한 세탁기에 관한 것이다.
종래의 세탁기는 한국 등록특허공보 10-0548310(2006년01월24일)에 개시된 바와 같이, 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 포함하여 구성된다.
이와 같은 종래의 세탁기는 선기어, 링기어, 유성기어 및 캐리어로 구성된 유성기어 셋트가 구비되어, 구동모터의 회전력을 감속하여 펄세이터로 전달하고, 클러치 스프링이 작동되어 펄세이터와 내조로 선택적으로 동력을 전달하여 세탁행정에서는 펄세이터만 회전시키며 탈수행정에서는 펄세이터와 내조를 동시에 회전시킨다.
하지만, 종래의 세탁기는 펄세이터와 내조를 선택적으로 회전시키기 위해 유성기어 장치와 클러치 등을 필요로 하여 구성이 복잡하고, 제조비용이 증가하는 문제가 있다.
또한, 종래의 세탁기는 구동모터와 외조 사이에 유성기어 장치 및 클러치가 설치되므로 세탁기의 높이방향으로 차지하는 공간이 많아지고, 이에 따라 세탁기의 높이가 높아지거나, 세탁기의 높이가 동일할 경우 내조의 높이를 줄여야 되므로 세탁용량이 작아지는 문제가 있다.
또한, 종래의 세탁기는 펄세이터와 내조가 동일한 방향으로만 회전시킬 수 있는 구조로서, 펄세이터와 내조를 서로 반대방향으로 회전시킬 수 없는 등 세탁기의 성능 개선에 한계가 있다고 하는 문제가 있다.
또한, 종래의 구동모터는 로터가 외부로 노출된 상태로 배치되기 때문에 다른 부품과의 간섭이 발생될 우려가 있고, 이에 따라 구동모터와 다른 부품 사이가 간섭을 피할 수 있는 충분한 간격을 유지해야 되므로 공간 활용도가 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 인너 로터와 아우터 로터를 각각 독립적으로 구동할 수 있고, 인너 로터와 아우터 로터 중 어느 하나에 유성기어 장치를 구비하여, 인너 로터와 아우터 로터 중 어느 하나의 회전속도를 변속할 수 있어 토크 변환을 가능하게 할 수 있는 세탁기 구동장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 펄세이터와 세탁조를 각각 독립적으로 구동할 수 있어 쌍동력 및 단동력 구현이 가능하여 다양한 수류 패턴을 형성할 수 있는 세탁기 구동장치 및 이를 구비한 세탁기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 스테이터에 로터를 보호하는 프로텍터가 구비되어 회전되는 로터를 보호함으로써, 로터와 다른 부품 사이의 간섭을 방지할 수 있고 이에 따라 모터에 근접한 위치에 다른 부품을 설치할 수 있어 공간 활용도를 향상시킬 수 있는 세탁기 구동장치 및 이를 구비한 세탁기를 제공하는 것이다.
본 발명의 세탁기 구동장치는 더블 스테이터에 의해 독립적으로 제어 가능한 인너 로터와 아우터 로터를 구비하고, 선택적으로 인너 로터 출력과 아우터 로터 출력을 발생하는 더블 로터-더블 스테이터 방식의 구동모터; 상기 인너 로터 출력을 제1입력으로 전달하는 제1인너 샤프트; 상기 제1인너 샤프트의 외주에 회전 가능하게 결합되며, 상기 아우터 로터 출력을 제2입력으로 전달하는 제1아우터 샤프트; 상기 제1인너 샤프트를 통하여 선기어에 제1입력이 인가될 때 캐리어로부터 발생되는 변속 출력의 변속비가 상기 제1아우터 샤프트를 통하여 링기어로 인가되는 제2입력에 의해 제어되는 유성기어장치; 및 외주부가 상기 더블 스테이터에 지지되며 상기 인너 로터를 보호하기 위한 보호유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 아우터 로터는 제1아우터 샤프트와 연결되고, 상기 인너 로터는 제1인너 샤프트와 연결되며, 상기 제1인너 샤프트는 상기 제1아우터 샤프트의 내부에 회전 가능하게 설치될 수 있다.
상기 아우터 로터는 제1아우터 샤프트와 연결되고, 상기 인너 로터는 제1인너 샤프트와 연결되며, 상기 제1인너 샤프트는 상기 제1아우터 샤프트의 내부에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 또한, 구동장치는 상기 유성기어 장치의 링기어에 연결되는 제2아우터 샤프트; 및 상기 유성기어 장치의 캐리어에 연결되는 제2인너 샤프트를 더 포함할 수 있다.
상기 유성기어 장치는 상기 제1아우터 샤프트와 제2아우터 샤프트 사이를 연결하는 링기어; 상기 제1인너 샤프트에 연결되는 선기어; 상기 선기어의 외면 및 링기어의 내면에 기어 물림되는 다수의 유성기어; 및 상기 다수의 유성기어가 회전 가능하게 지지되고 제2인너 샤프트에 연결되는 캐리어를 포함할 수 있다.
상기 제1아우터 샤프트는 제1베어링에 의해 양방향으로 회전 가능하게 지지되고, 제2아우터 샤프트는 제2베어링에 의해 양방향으로 회전 가능하게 지지되며, 상기 제1베어링은 스테이터 지지체에 고정되고, 상기 제2베어링은 베어링 하우징에 설치될 수 있다.
상기 인너 로터는 상기 스테이터의 내면에 일정 갭을 두고 배치되는 제1마그넷과, 상기 제1마그넷의 배면에 배치되는 제1백요크와, 상기 제1마그넷 및 제1백요크가 고정되는 인너 로터 지지체를 포함할 수 있다.
상기 아우터 로터는 상기 스테이터의 외면에 일정 갭을 두고 배치되는 제2마그넷과, 상기 제2마그넷의 배면에 배치되는 제2백요크와, 상기 제2마그넷 및 제2백요크가 고정되는 아우터 로터 지지체를 포함하고, 상기 아우터 로터 지지체의 내면에는 아우터 샤프트의 외면에 연결되는 제1연결부가 형성되고, 상기 제1연결부는 상기 제1베어링의 상면에 배치되어 이탈되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
상기 링기어에 인가되는 제2입력의 RPM은 선기어에 인가되는 제1입력의 RPM보다 작게 설정되고, 상기 캐리어의 출력은 제1입력의 RPM에서 감속이 발생할 수 있다. 이 경우, 상기 제1입력은 고속, 저토크 특성을 가지며, 상기 캐리어 출력은 저속, 고토크 특성을 가지며, 상기 세탁기의 세탁 또는 헹굼 행정에 이용될 수 있다.
또한, 상기 제1입력과 제2입력의 회전방향과 RPM이 동일한 경우 상기 링기어의 출력은 변속이 발생하지 않는다. 상기 제1 및 제2 입력은 각각 고속, 저토크 특성을 가지며, 상기 링기어 출력은 고속, 저토크 특성을 가지며, 상기 세탁기의 탈수 행정에 이용될 수 있다.
상기 더블 스테이터는 다수의 스테이터 코어에 인너 로터와 아우터 로터를 구동하기 위한 제1 및 제2 코일이 권선된 스테이터 코어 조립체; 및 상기 스테이터 코어 조립체와 일체로 형성되며 외주부가 외조에 고정되고 내주부에 상기 제1아우터 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 스테이터 지지체를 포함할 수 있다.
상기 스테이터 지지체는 스테이터 코어가 설치되는 코어 고정부와, 상기 코어 고정부의 내측방향으로 연장되어 제1베어링을 고정하는 베어링 고정부와, 상기 스테이터 고정부에서 외측방향으로 연장되고 원통 형태로 형성되어 아우터 로터를 보호하는 커버부와, 상기 커버부에서 외측방향으로 연장되어 외조에 고정되는 외조 고정부를 포함할 수 있다.
상기 보호유닛은 상기 인너 로터의 하면을 덮어주도록 위치되고, 그 가장자리가 상기 스테이터 지지체에 고정되는 보호커버일 수 있다.
상기 보호유닛은 스테이터 지지체의 코어 고정부에서 연장되어 상기 인너 로터의 외면을 감싸는 프로텍터일 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 세탁기 구동장치는 인너 로터와 아우터 로터를 각각 독립적으로 구동할 수 있고, 인너 로터와 아우터 로터 중 어느 하나에 유성기어 장치를 구비하여, 인너로터와 아우터 로터 중 어느 하나의 회전속도를 변속하여 토크 변환을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 모터는 스테이터에 보호유닛이 구비되어 회전되는 로터를 보호함으로써, 로터와 다른 부품 사이의 간섭을 방지할 수 있고 이에 따라 모터에 근접한 위치에 다른 부품을 설치할 수 있어 공간 활용도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 세탁기는 펄세이터와 세탁조를 각각 독립적으로 구동할 수 있어 쌍동력 및 단동력 구현이 가능하여 다양한 수류 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 세탁기는 아우터 로터를 세탁조와 연결하고, 인너 로터를 펄세이터와 연결하여 토크가 큰 아우터 로터가 큰 기동 토크가 요구되는 세탁조를 회전시킴으로써, 세탁기의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기 구동장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유성기어 장치의 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세탁기 구동장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기 모터의 직경방향 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시에예에 따른 스테이터의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어의 단면도이다.
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.
도 1은 본 발명에 따른 세탁기의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 세탁기 구동장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 세탁기는 외형을 이루는 케이스(100)와, 케이스(100)의 내부에 배치되어 세탁수를 수용하는 외조(110)와, 외조(110)의 내부에 회전 가능하게 배치되어 세탁과 탈수를 수행하는 세탁조(120)와, 세탁조(120) 내부에 회전 가능하게 배치되어 세탁 수류를 형성하는 펄세이터(130)와, 상기 세탁조(120)와 외조(110)의 하부에 설치되어 세탁 행정, 헹굼 행정, 풀림 행정 및 탈수 행정 등에 필요한 구동력을 세탁조(120)와 펄세이터(130)에 동시에 또는 선택적으로 제공하는 세탁기 구동장치(140)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 상기 세탁기 구동장치(140)는 외조(110)의 하부에 장착되고 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)로부터 고속, 저토크의 쌍동력을 발생하는 더블 로터-더블 스테이터 방식의 구동모터와, 상기 펄세이터(130)와 세탁조(120)를 회전 구동시키도록 상기 구동모터의 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)에 의해 제공되는 고속, 저토크의 제1 및 제2 입력을 받아서 세탁 행정 및 헹굼 행정에서 요구되는 저속, 고토크 특성을 만족시키는 제1출력과, 탈수 행정에서 요구되는 고속, 저토크 특성을 만족시키는 제2출력을 제공하도록 선택적으로 변속(토크 변환)시키는 토크변환장치인 유성기어 장치(70)를 포함한다.
우선, 유성기어 장치(70)는 구동모터와, 펄세이터(130)와 세탁조(120) 사이에 설치되며, 구동모터의 인너 로터(40)의 출력을 제1인너 샤프트(30)를 통하여 선기어(74)로 전달받고, 아우터 로터(50)의 출력을 제1아우터 샤프트(20)를 통하여 링기어(72)로 전달받는다.
그 후, 제1인너 샤프트(30)로 입력된 고속, 저토크의 제1입력은 유성기어 장치(70)의 선기어(74)와 유성기어(78)를 거치면서 변속(토크 변환)된 후 캐리어(76) 출력으로 제2인너 샤프트(32)에 전달되며, 제1아우터 샤프트(20)를 통하여 링기어(72)로 전달받은 고속, 저토크의 제2입력은 변속(토크 변환) 없이 제2아우터 샤프트(22)에 전달된다. 유성기어 장치(70)의 구조와 동작에 대하여는 이후에 상세하게 설명한다.
상기 구동모터는 외측에 제1코일(66)이 감겨지고, 내측에 제2코일(68)이 감겨지는 스테이터(60)와, 스테이터(60)의 외면에 공극을 두고 배치되어 제1코일(66)과 상호 작용하는 아우터 로터(50)와, 스테이터(60)의 내면에 공극을 두고 배치되어 제2코일(68)과 상호 작용하는 인너 로터(40)를 포함한다.
아우터 로터(50)는 아우터 샤프트(20,22)와 연결되고, 인너 로터(40)는 인너 샤프트(30,32)와 연결되며, 아우터 샤프트(20,22)는 중공 형태로 형성되고, 인너 샤프트(30,32)는 아우터 샤프트(20,22)의 내부에 회전 가능하게 배치된다.
아우터 샤프트(20,22)는 인너 샤프트(30,32)가 통과하도록 원통 형태로 형성되고, 일단이 아우터 로터(50)의 일측에 연결되고 타단이 유성기어 장치(70)의 링기어(72)의 일측에 연결되는 제1아우터 샤프트(20)와, 유성기어 장치(70)의 링기어(72)의 타측에 연결되는 제2아우터 샤프트(22)를 포함한다.
그리고, 인너 샤프트(30,32)는 인너 로터(40)에 연결되고 유성기어 장치(70)의 선 기어(74)에 연결되는 제1인너 샤프트(30)와, 유성기어 장치(70)의 캐리어(76)에 연결되는 제2인너 샤프트(32)를 포함한다.
유성기어 장치(70)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1아우터 샤프트(20)와 제2아우터 샤프트(22) 사이를 연결하는 링기어(72)와, 제1인너 샤프트(30)에 일체로 연결되는 선기어(74)와, 선기어(74)의 외면 및 링기어(72)의 내면에 기어 물림되는 다수의 유성기어(78)와, 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.
그리고, 제1인너 샤프트(30)는 선기어(74)와 일체로 형성되고, 제2인너 샤프트(32)는 캐리어(76)가 스플라인 결합, 세레이션 결합 등에 의해 연결되고, 캐리어(76)는 다수의 유성기어(78)의 중앙에 구비된 회전축이 회전 가능하게 지지되어 제1인너 샤프트(30)의 회전속도가 감속되어 제2인너 샤프트(32)로 전달된다.
이와 같이, 인너 샤프트(30,32)는 유성기어 장치(70)에 의해 연결되어 인너 로터(40)의 회전속도가 감속되어 펄세이터(130)로 전달되므로 펄세이터(130)의 토크를 증대시킬 수 있고, 이에 따라 대용량 세탁기에 적용이 가능하다.
제1인너 샤프트(30)의 외주면과 제1아우터 샤프트(20)의 내주면 사이에는 원통 형태의 제1슬리브 베어링(80)이 설치되어 제1인너 샤프트(30)를 회전 가능하게 지지한다.
그리고, 제2아우터 샤프트(22)의 외주면과 제2인너 샤프트(32)의 내주면 사이에는 제2슬리브 베어링(82)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, 제1인너 샤프트(30)의 하단에는 인너 로터(40)의 인너 로터 지지체(46)가 이탈되는 것을 방지하는 고정너트(36)가 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 양방향으로 회전 가능하게 지지한다.
제1베어링(26)은 스테이터(60)의 스테이터 지지체(68)에 일체로 형성되는 베어링 지지부(67)에 설치되고, 제2베어링(28)은 베어링 하우징(10)에 설치된다.
베어링 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)의 외측방향으로 연장되어 외조(110)에 고정되는 외조 고정부(16)를 포함한다.
인너 로터(40)는 스테이터(60)의 내면에 일정 갭을 두고 배치되는 제1마그넷(42)과, 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.
그리고, 인너 로터 지지체(46)의 내면에는 인너 로터 지지체(46)를 인너 샤프트(30,32)에 연결하기 위한 금속판(48)이 인서트 몰딩에 의해 일체로 형성된다.
그리고, 인너 로터 지지체(46)의 내면에는 금속판(48) 대신에 BMC(Bulk Molding Compound) 재질이 사용되거나 분말 소결한 평판이 사용될 수 있다.
여기에서, 인너 로터 지지체(46)는 열경화성 수지, 예를 들어 폴리에스터와 같은 BMC(Bulk Molding Compound) 몰딩재로 몰딩하여 제1마그넷(42), 제1백요크(44) 및 금속판(48)과 일체로 형성된다.
따라서, 인너 로터(40)가 회전되면 인너 샤프트(30,32)가 회전되고, 인너 샤프트(30,32)에 연결된 펄세이터(130)가 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 배치되는 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.
아우터 로터 지지체(56)는 그 내면이 제1아우터 샤프트(20)의 제1연결부(90)에 연결되어 제1아우터 샤프트(20)와 같이 회전되고, 그 외면에는 제2마그넷(52) 및 제2백요크(54)이 고정된다.
따라서, 아우터 로터(50)가 회전되면 아우터 샤프트(20,22)가 회전되고 아우터 샤프트(20,22)와 연결된 세탁조(120)가 회전된다.
아우터 로터(50)는 인너 로터(40)에 비해 토크가 크다. 그리고, 세탁조(120)를 회전시키기 위해서는 펄세이터(130)에 비해 큰 토크를 필요로 한다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 세탁기 모터는 토크가 큰 아우터 로터(50)가 큰 토크를 필요로 하는 세탁조(120)와 연결되므로 대용량 세탁기를 구현할 수 있다.
스테이터(60)는 환형으로 조립된 복수의 스테이터 코어(62)와, 각 스테이터 코어(62)의 외주면에 감싸지는 비자성체인 보빈(64)과, 스테이터 코어(62)의 일측에 감겨지는 제1코일(66)과, 스테이터 코어(62)의 타측에 감겨지는 제2코일(68)과, 스테이터 코어(62)가 환형으로 배열되고 외조(110)에 고정되는 스테이터 지지체(270)를 포함한다.
본 발명의 스테이터(60)는 스테이터 코어(62)의 일측에 감겨지는 제1코일(66)과 스테이터 코어(62)의 타측에 감겨지는 제2코일(68)에 선택적으로 또는 동시에 구동신호를 인가함에 의해 이에 대향하는 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)를 선택적으로 또는 동시에 구동할 수 있는 더블 스테이터를 형성한다.
스테이터 지지체(270)는 금형에 원주방향으로 복수의 스테이터 코어(62)를 일정 간격을 두고 배열한 후 인서트 몰딩에 의해 스테이터 코어(62)와 일체로 형성된다.
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.
스테이터 지지체(270)는 인서트 몰딩에 의해 스테이터 코어(62)와 일체로 형성되는 구조 이외에, 스테이터 코어(62)와 별도로 제조된 후 스테이터 지지체(270)와 볼트 체결되는 구조도 적용이 가능하다.
스테이터 지지체(270)는 스테이터 코어(62)가 설치되는 코어 고정부(272)와, 코어 고정부(272)의 내측방향으로 연장되어 제1베어링(26)을 고정하는 베어링 고정부(67)와, 코어 고정부(272)에서 외측방향으로 연장되고 원통 형태로 형성되어 아우터 코어(50)를 보호하는 커버부(274)와, 커버부(274)에서 외측방향으로 연장되어 외조(110)에 고정되는 외조 고정부(276)를 포함한다.
이와 같이, 스테이터 지지체(270)에 커버부(274)가 형성되어 아우터 로터(50)의 외면과 일정 갭을 두고 배치됨으로써, 아우터 로터(50)를 보호하기 위한 별도의 모터 커버가 불필요하여 부품수를 줄일 수 있고, 아우터 로터(50)를 보호함으로써, 아우터 로터(50)가 다른 부품과 간섭이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 스테이터 지지체(270)에는 회전되는 인너 로터(40)가 다른 부품과 간섭되는 것을 방지하는 보호 유닛이 구비된다.
일 실시예에 따른 보호 유닛은 인너 로터(40)의 하면에 덮어지고, 스테이터 지지체(270)의 하면에 결합되는 보호커버(400)이다.
보호커버(400)는 인너 로터(40)의 형상에 맞게 형성되는 원판 형태이고, 스테이터 지지체(270)의 코어 고정부(272)의 하면에 볼트 체결홈(402)이 형성되며, 보호커버(400)의 가장자리가 볼트 체결홈(402)에 체결된다.
보호커버(400)의 가장자리에는 직각으로 절곡된 절곡부(404)가 형성되고, 이 절곡부(404)는 스테이터 지지체의 볼트 체결홈(402)이 형성되는 돌출부(406) 외면에 접촉된다.
이와 같이, 스테이터 지지체(270)에 보호커버(400)를 구비하여 인너 로터(40)를 보호함으로써, 인너 로터(40)와 다른 부품 사이의 간섭을 피할 수 있고, 이에 따라 모터와 다른 부품 사이의 간섭 방지를 위해 간격을 둘 필요가 없어 공간 활용도를 향상시킬 수 있다.
도 4는 제2실시예에 따른 모터로서, 스테이터 지지체의 구조가 제1실시예와 다른 구조를 갖는다.
제2실시예에 따른 스테이터 지지체(500)는 스테이터 코어(62)가 설치되는 코어 고정부(502)와, 코어 고정부(502)의 내측방향으로 연장되어 제1베어링(26)을 고정하는 베어링 고정부(504)와, 코어 고정부(502)에서 외측방향으로 연장되고 원통 형태로 형성되어 아우터 로터(50)를 보호하는 커버부(506)와, 커버부(506)에서 외측방향으로 연장되어 외조(110)에 고정되는 외조 고정부(508)와, 코어 고정부(502)의 하면에서 연장되는 보호펜스를 포함한다.
제2실시예에 따른 보호펜스는 스테이터 지지체(500)의 코어 고정부(502)에서 일체로 연장되는 원통 형태로 형성되거나 둘레방향으로 일정 간격으로 두고 배열되어 인너 로터의 외면에 감싸지게 위치되는 프로텍터(510)를 포함한다.
프로텍터(510)는 스테이터 지지체(500)의 코어 고정부(502)에서 일정 높이로 연장되는 원형 형태이거나 돌기 형태로 돌출되게 형성되고 둘레방향으로 일정 간격으로 배열되는 구조를 가질 수 있다.
이외에, 프로텍터(510)는 스테이터 지지체(500)의 하면에서 일체로 연장되고 인너 로터(40)의 외면을 감싸는 어떠한 구조도 적용이 가능하다.
이와 같이, 프로텍터(510)는 스테이터 지지체의 하면에서 일체로 연장되고 인너 로터(40)의 외면을 감싸도록 배치되어 인너 로터(40)가 다른 부품과 간섭되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 제2실시예에 따른 스테이터 지지체(500)에는 프로텍터(510)가 일체로 형성되어 인너 로터(40)를 보호하는 보호커버를 별도로 구비할 필요가 없어 부품수를 줄일 수 있다.
스테이터 코어(62)는 도 5 내지 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 제1구동신호가 인가되고, 제2코일(68)에는 제2구동신호가 인가되기 때문에, 제1코일(66)로만 구동신호가 인가되면 인너 로터(40)만 회전되고, 제2코일(68)로만 구동신호가 인가되면 아우터 로터(50)만 회전되고, 제1코일(66)과 제2코일(68)에 동시에 구동신호가 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.
스테이터 코어들(62) 사이는 자기회로를 형성할 수 있도록 상호 직접 연결된 구조를 가져야된다. 따라서, 결합부(320,322)는 스테이터 코어들(62) 사이가 서로 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 코어들(62)이 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.
이와 같은 본 발명의 세탁기 모터는 인너 로터(40)와 제1코일(66)이 감겨지는 스테이터(60)의 일측 간에 제1자기 회로(L1)를 형성하고, 아우터 로터(50)와 제2코일(68)이 감겨지는 스테이터(60)의 타측 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.
이와 같이, 구성되는 본 발명에 따른 세탁기 모터의 작용을 다음에서 설명한다.
본 발명의 더블 스테이터를 형성하는 스테이터(60)는 제1코일(66)과 제2코일(68)에 선택적으로 또는 동시에 인가되는 구동신호에 의해 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)를 선택적으로 또는 동시에 구동할 수 있다.
유성기어 장치(70)와 연결된 제1 및 제2 아우터 샤프트(20,22)는 외측은 제1 및 제2 베어링(26,28)에 의해, 내측은 슬리브 베어링(80,82)에 의해 양방향으로 회전 가능하게 지지되어 있다.
본 발명의 유성기어 장치(70)는 상기와 같이 양방향으로 회전 가능한 상태로 지지되어 있기 때문에 유성기어 장치(70)는 제1인너 샤프트(30)를 통하여 선기어(74)에 제1입력이 인가될 때 캐리어(76)로부터 발생되는 변속 출력의 변속비는 상기 제1아우터 샤프트(20)를 통하여 링기어(72)로 인가되는 제2입력에 의해 제어될 수 있다.
상기 링기어(72)에 인가되는 제2입력의 RPM은 선기어(74)에 인가되는 제1입력의 RPM보다 작게 설정되는 경우, 상기 캐리어(76)의 출력은 제1입력의 RPM에서 감속이 발생한다.
즉, 상기 제1입력은 고속, 저토크 특성을 가질 때, 상기 캐리어(76) 출력은 저속, 고토크 특성을 가지며, 상기 세탁기의 세탁 또는 헹굼 행정에 이용될 수 있다.
또한, 상기 제2입력의 회전방향이 제1입력의 반대방향이고, 상기 제2입력의 RPM이 제1입력의 1/4일 때, 상기 캐리어(76)로부터 제1입력의 RPM에서 최대로 감속된 출력이 발생하게 된다.
더욱이, 상기 제1입력과 제2입력의 회전방향과 RPM이 동일한 경우 상기 링기어(72)의 출력은 변속이 발생하지 않는다.
즉, 상기 제1 및 제2 입력이 각각 고속, 저토크 특성을 가지는 경우, 상기 링기어(72) 출력은 고속, 저토크 특성을 가지며, 상기 세탁기의 탈수 행정에 이용될 수 있다.
먼저, 세탁시 펄세이터(130)만 구동시킬 경우, 제1코일(66)로 구동신호가 인가되면 인너 로터(40)가 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 회전된다.
이와 같이, 유성기어 장치(70)에 의해 펄세이터(130)의 회전속도는 감속되고 토크는 증가되므로 대용량 세탁기에 적용이 가능하다.
그리고, 세탁조(120)만 회전시킬 경우, 제1코일(68)로 구동신호가 인가되면 자기회로(L2)에 의해 아우터 로터(50)가 회전되면서 아우터 로터(50)와 연결된 아우터 샤프트(20,22)가 회전되면서 세탁조(120)를 회전시킨다.
이때, 세탁조(120)는 토크가 큰 아우터 로터(50)의 회전력이 전달되므로 큰 토크를 필요로 하는 세탁조(120)를 회전시키기 용이하다. 따라서, 세탁기의 용량을 키울 수 있고, 대용량 세탁기를 구현할 수 있다.
그리고, 탈수 및 헹굼시 펄세이터(130)와 탈수조(120)를 동시에 회전시킬 경우, 제1코일(66)과 제2코일(68)에 동시에 구동신호가 인가된다. 그러면 자기회로(L1)에 의해 인너 로터(40)가 회전되고 인너 로터(40)와 연결된 인너 샤프트(30,32)가 회전되면서 펄세이터(130)를 회전시킨다. 그리고, 자기회로(L2)에 의해 아우터 로터(50)가 회전되면서 아우터 로터(50)와 연결된 아우터 샤프트(20,22)이 회전되면서 세탁조(120)를 회전시킨다.
그리고, 풀림 행정이나 세탁물의 엉킴 등을 제거하기 위해 펄세이터(130)와 세탁조(120)를 서로 반대로 회전시킬 경우, 제1코일(66)과 제2코일(68)에 동시에 구동신호가 인가되고, 제1코일로 인가되는 제1구동신호 및 제2코일로 인가되는 제2구동신호가 각각 독립적으로 제어되어 인너 로터(40)와 아우터 로터(50)가 서로 반대방향으로 회전되면서 펄세이터(130)와 세탁조(120)가 서로 반대방향으로 회전킬 수 있다.
그리고, 다양한 세탁수류를 형성할 수 있도록 펄세이터(130)와 세탁조(120)를 시간차를 두고 회전시킬 수 있어 다양한 세탁 수류를 형성할 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.

Claims (15)

  1. 더블 스테이터에 의해 독립적으로 제어 가능한 인너 로터와 아우터 로터를 구비하고, 선택적으로 인너 로터 출력과 아우터 로터 출력을 발생하는 더블 로터-더블 스테이터 방식의 구동모터;
    상기 인너 로터 출력을 제1입력으로 전달하는 제1인너 샤프트;
    상기 제1인너 샤프트의 외주에 회전 가능하게 결합되며, 상기 아우터 로터 출력을 제2입력으로 전달하는 제1아우터 샤프트;
    상기 제1인너 샤프트를 통하여 선기어에 제1입력이 인가될 때 캐리어로부터 발생되는 변속 출력의 변속비가 상기 제1아우터 샤프트를 통하여 링기어로 인가되는 제2입력에 의해 제어되는 유성기어장치; 및
    외주부가 상기 더블 스테이터에 지지되며 상기 인너 로터를 보호하기 위한 보호유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아우터 로터는 제1아우터 샤프트와 연결되고, 상기 인너 로터는 제1인너 샤프트와 연결되며, 상기 제1인너 샤프트는 상기 제1아우터 샤프트의 내부에 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유성기어 장치의 링기어에 연결되는 제2아우터 샤프트; 및
    상기 유성기어 장치의 캐리어에 연결되는 제2인너 샤프트를 더 포함하는 세탁기 구동장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유성기어 장치는
    상기 제1아우터 샤프트와 제2아우터 샤프트 사이를 연결하는 링기어;
    상기 제1인너 샤프트에 연결되는 선기어;
    상기 선기어의 외면 및 링기어의 내면에 기어 물림되는 다수의 유성기어; 및
    상기 다수의 유성기어가 회전 가능하게 지지되고 제2인너 샤프트에 연결되는 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1아우터 샤프트는 제1베어링에 의해 양방향으로 회전 가능하게 지지되고, 제2아우터 샤프트는 제2베어링에 의해 양방향으로 회전 가능하게 지지되며,
    상기 제1베어링은 스테이터 지지체에 고정되고, 상기 제2베어링은 베어링 하우징에 설치되는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 링기어에 인가되는 제2입력의 RPM은 선기어에 인가되는 제1입력의 RPM보다 작게 설정되고, 상기 캐리어의 출력은 제1입력의 RPM에서 감속이 발생하는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1입력은 고속, 저토크 특성을 가지며,
    상기 캐리어 출력은 저속, 고토크 특성을 가지며, 상기 세탁기의 세탁 또는 헹굼 행정에 이용되는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1입력과 제2입력의 회전방향과 RPM이 동일한 경우 상기 링기어의 출력은 변속이 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 입력은 각각 고속, 저토크 특성을 가지며,
    상기 링기어 출력은 고속, 저토크 특성을 가지며, 상기 세탁기의 탈수 행정에 이용되는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 더블 스테이터는
    다수의 스테이터 코어에 인너 로터와 아우터 로터를 구동하기 위한 제1 및 제2 코일이 권선된 스테이터 코어 조립체; 및
    상기 스테이터 코어 조립체와 일체로 형성되며 외주부가 외조에 고정되고 내주부에 상기 제1아우터 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 스테이터 지지체를 포함하며,
    상기 스테이터 지지체는 스테이터 코어가 설치되는 코어 고정부;
    상기 코어 고정부의 내측방향으로 연장되어 제1베어링을 고정하는 베어링 고정부;
    상기 스테이터 고정부에서 외측방향으로 연장되고 원통 형태로 형성되어 아우터 로터를 보호하는 커버부; 및
    상기 커버부에서 외측방향으로 연장되어 외조에 고정되는 외조 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보호유닛은 상기 인너 로터의 하면을 덮어주도록 위치되고, 그 가장자리가 상기 스테이터 지지체에 고정되는 보호커버인 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 스테이터 지지체의 코어 고정부에는 볼트 체결홀이 형성되고, 상기 보호커버는 상기 볼트 체결홀에 볼트 체결되는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 보호유닛은 스테이터 지지체의 코어 고정부에서 연장되어 상기 인너 로터의 외면을 감싸는 프로텍터인 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 프로텍터는 원통 형태로 형성되거나, 돌기 형태로 일정 간격으로 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
  15. 세탁수를 수용하는 외조;
    상기 외조의 내부에 회전 가능하게 배치되어 세탁과 탈수를 수행하는 세탁조;
    상기 세탁조 내부에 회전 가능하게 배치되어 세탁 수류를 형성하는 펄세이터;
    상기 세탁조와 펄세이터를 동시에 또는 선택적으로 구동시키는 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 따른 세탁기 구동장치를 포함하는 세탁기.
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