WO2018021871A1 - 세탁기 - Google Patents

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WO2018021871A1
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drum
pulsator
laundry
rotor
shaft
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PCT/KR2017/008159
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이케다이즈미
시마카게카츠유키
나카가와유키노리
나가사키야스마사
와타나베히로시
이다투카사
요시다키요노부
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삼성전자주식회사
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    • D06F37/30—Driving arrangements 
    • D06F37/40—Driving arrangements  for driving the receptacle and an agitator or impeller, e.g. alternatively

Definitions

  • the present invention relates to a washing machine.
  • Household washing machines can be largely divided into a top loading washing machine and a front loading washing machine (drum washing machine).
  • a top-loading washing machine uses a drum disposed in a vertically arranged water tank to accommodate laundry and a sufficient amount of washing water, and the laundry is washed by a stream of water generated by stirring the washing water with a pulsator (stirring blade). It is configured to wash.
  • This washing method can be referred to as a "suck up” method.
  • the drum type washing machine is configured to wash laundry through a mechanical action in which a drum in a horizontally arranged tank accommodates laundry and a small amount of washing water and the drum is rotated to lift and drop the laundry. (These washing methods can be referred to as "tap sucking" methods.) Therefore, the drum type washing machine can easily reduce the amount of washing water because the amount of the washing water is not so important as compared to the top-loading washing machine. .
  • drum washing machines in Europe and the United States are generally performed in a smaller quantity (water quantity, apparently, the amount of laundry immersed in the wash water) than Japanese drum washing machines. Is getting.
  • the magnitude of the mechanical action of the drum type washing machine is due to the drop of laundry, and since it is almost determined by the inner diameter of the drum (usually set by the specifications of the washing machine), it is not easy to reinforce it. It is also conceivable to increase the frequency of drop by increasing the number of revolutions of the drum, but even in this case, if the number of revolutions increases, the laundry will not stick to the drum and will not fall.
  • Patent Documents 1 and 2 are examples of the drum type washing machine which was devised in order to improve the laundry fluidity
  • liquidity of the top loading type washing machine is proposed.
  • the drum type washing machines of patent documents 1 and 2 consist of a main drum and the sub drum which has a peripheral wall shorter than a main drum, and is provided so that a sub drum may overlap inside the main drum.
  • the washing machine provided with the motor which rotates a rotating tank and a stirring body about the same rotating shaft through the shaft of a double shaft structure is disclosed by patent document 3, for example.
  • the washing machine is provided with a motor (dual motor) in which an inner rotor and an outer rotor are disposed inside and outside one stator.
  • a dual shaft structure (double shaft) for connecting to the inner rotor and the outer rotor is used.
  • the said double shaft is comprised from the hollow outer shaft connected to the rotating tank, and the inner shaft rotatably inserted in the outer shaft, and connected to the stirring body.
  • the inner shaft is fixed to the outer rotor, and the outer shaft is fixed to the inner rotor.
  • the drum type laundry dryer of patent document 4 is equipped with the drum motor which drives a drum rotationally as a motor with a large power consumption, and the compressor motor used for air drying. Then, the voltage supplied to each of the drum motor inverter and the compressor motor inverter is boosted in accordance with the situation so that these motors can be stably controlled.
  • Patent Document 1 US2013 / 0111676 A1
  • Patent document 2 Japanese Patent Publication No. 2014-530741
  • Patent document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 11-276777
  • Patent document 4 Japanese Patent No. 5097072
  • the force causing the rotation in the longitudinal axis direction is the laundry at the bottom side in the middle part of the front and rear direction of the drum in which the boundary between the main drum and the sub drum is located among the laundry collected at the lower side in the drum. Because it only works, laundry located on the front or rear part of the drum or laundry thereon tends to stay.
  • Patent Documents 1 and 2 provide a plurality of lifters (stirring blades) extending in the front-rear direction on the inner circumferential wall of the main drum or the sub-drum to promote the flow. It may cause damage or bite. Therefore, both lifters need to be spaced apart to some extent, and there is a limit to the acceleration of rotation in the longitudinal axis direction by the lifters. Therefore, the tendency for the laundry to stay easily remains.
  • the object of the present invention is to adopt a mechanism of the new mechanism, a compact washing machine that can impart a strong mechanical action and large fluidity to the laundry, but can improve the washing force and shorten the washing time, even with a relatively simple structure. To provide.
  • the present invention relates to a washing machine.
  • the washing machine is installed in a housing having an inlet through which laundry is put in and out, a drum installed in a water tank installed inside the housing, the drum being rotatably accommodated with the inlet facing the opening, and rotatably at the bottom of the drum.
  • a pulsator having a projecting portion extending in a radial direction, a drive device for driving the drum and the pulsator, and a control device for controlling the drive device, wherein the control device controls the drive device during washing. And rotate the pulsator and the drum relatively.
  • the mechanical force of the protrusion of the relatively rotating drum and the pulsator can be synthesized to act on the laundry.
  • the rotation speed of the drum is set high and the laundry is slightly fixed by centrifugal force
  • the pulsator is rotated relatively to the drum, the laundry will be fixed to the drum a little so that the protrusions will knock the laundry to the mechanical force. To pass.
  • the laundry to which the mechanical force is transmitted is separated from the drum and collides with the rotating pulsator and is pushed forward while being subjected to mechanical force again. At that time, the laundry moves while attracting the surrounding laundry. As a result, the conventional tapping sucking action and the frictional action caused by the movement of the laundry can be obtained. By mixing laundry, laundry stains can be reduced.
  • the laundry to which the mechanical force is transmitted is pushed upward while being subjected to mechanical force by colliding with the rotating pulsator from the drum. At that time, the laundry moves while attracting the surrounding laundry. Thereby, even if the action of the conventional casting machine sucking is not obtained, a taping action in the drum type washing machine and a friction action due to the movement of the laundry can be obtained.
  • the mixing of laundry can also reduce laundry stains.
  • the washing machine of the present invention it is possible to improve the washing power and to shorten the washing time.
  • 1 is a schematic cross-sectional view of a washing machine of the embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. 1.
  • 3A is an exploded perspective view of a main part of the washing machine.
  • FIG. 3B is an explanatory view of the assembly of the part enclosed by the double-dot chain line in FIG.
  • 3C is a partial cross-sectional view showing a preferred example of a washing machine.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of a pulsator.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line I-I in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a schematic side view of a pulsator.
  • FIG. 7 is a view for explaining a washing method.
  • FIG. 8 is a view for explaining a washing method.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing another form of the pulsator.
  • FIG. 10 is a block diagram showing main parts of the functions of the controller.
  • FIG. 11 is a plan sectional view illustrating the configuration of a motor.
  • the state of the pole number of an outer rotor is 32 poles.
  • 12 is a circuit diagram showing the configuration of an inverter.
  • Fig. 13 is a plan sectional view showing a moving path of magnetic flux.
  • FIG. 14 is a plan sectional view illustrating the configuration of a motor. The state in which the number of poles of an outer rotor is 16 poles is shown.
  • 15 is a plan sectional view showing a moving path of magnetic flux.
  • FIG. 19 is a plan sectional view showing the configuration of a motor according to Modification Example 1.
  • FIG. The state of the pole number of an outer rotor is 32 poles.
  • 20 is a plan sectional view illustrating the configuration of a motor. The state in which the number of poles of an outer rotor is 16 poles is shown.
  • FIG. 21 is a plan sectional view illustrating a configuration of a motor according to Modification Example 2.
  • FIG. 22 is a plan sectional view illustrating the configuration of a motor according to Modification Example 3.
  • FIG. 22 is a plan sectional view illustrating the configuration of a motor according to Modification Example 3.
  • Fig. 25 is an exploded perspective view showing the installation structure of a retaining ring for the outer shaft.
  • FIG. 27 is a schematic perspective view of the fixture.
  • FIG. 28 is a schematic cross-sectional view showing a main part of a motor in a washing machine of an application example.
  • 29 is a block diagram showing a power supply circuit in a washing machine of an application example.
  • 30 is a diagram for explaining the timing of generation of magnetizing current in the washing machine of the application example.
  • the washing machine 1 is composed of a housing 10, a water tank 20, a drum 30, a pulsator 40, a motor 50, a driving device, a controller 60, a control device, and the like.
  • each step of dehydration is automatically performed according to the set program (full automatic).
  • the motor 50 is devised so that an appropriate performance according to each treatment of the washing machine 1 can be exhibited in a compact size.
  • the housing 10 has a rectangular box shape having an upper surface portion 10a, a lower surface portion 10b, a pair of left and right side portions 10c, a front surface portion 10d, and a rear surface portion 10e.
  • a circular inlet 12 is opened and closed by the door 11. Laundry is put in and out through this inlet 12.
  • the operation part 13 in which a switch etc. are arrange
  • the water tank 20 is a bottomed cylindrical container having an opening 20a having a diameter smaller than the inner diameter at one end thereof, and the opening 20a is directed toward the inlet 12, and the center line thereof is approximately horizontal in the front and rear directions. In a state arranged horizontally so as to extend in, it is provided inside the housing (10). When washing or rinsing, washing water or rinsing water collects in the lower part of the water tank 20.
  • the drum 30 is a bottomed cylindrical container having an opening 30a at one end and a bottom at the other end, and is accommodated in the water tank 20 with the opening 30a facing forward. .
  • the opening part 30a has an inner diameter smaller than the body part (part of the wrapper 33 mentioned later) of the drum 30.
  • the drum 30 is rotatable about a rotating shaft J extending in the front-rear direction. In the state where laundry is accommodated in the drum 30, each stroke such as washing, rinsing, and dehydration is performed.
  • the pulsator 40 is a disk-shaped member having a substantially conical front surface with a low head top, and a projection 45 extending radially on the front surface thereof.
  • the pulsator 40 provided is disposed at the bottom of the drum 30.
  • the pulsator 40 is rotatable about the rotating shaft J independently of the drum 30.
  • the double shaft 70 including the inner shaft 71 and the outer shaft 72 is installed in a state penetrating the bottom surface of the water tank 20 about the rotation shaft J.
  • the outer shaft 72 is a cylindrical shaft whose axis length is shorter than that of the inner shaft 71.
  • the inner shaft 71 is rotatably axially supported inside the outer shaft 72 through the inner bearing 73.
  • the outer shaft 72 is rotatably supported by the bearing housing 23a of the water tank 20 via the outer bearing 74.
  • the drum 30 is connected to and supported by the upper end of the outer shaft 72, and the pulsator 40 is connected to and supported by the upper end of the inner shaft 71.
  • These outer shafts 72 and inner shafts 71 are connected to a motor 50 arranged on the rear side of the water tank 20.
  • the motor 50 drives each of the outer shaft 72 and the inner shaft 71 independently.
  • the controller 60 is composed of hardware such as a CPU or a memory and software such as a control program.
  • the controller 60 controls the washing machine 1 comprehensively, and washes, rinses, dehydrates, etc. according to the instructions input from the operation unit 13. Each stroke of the car is operated automatically.
  • the drum 30 includes an annular drum front 31 having an opening 30a formed therein, an annular drum bag 32 facing back and forth with the drum front 31, and these drums. It is comprised by the wrapper 33 of the cylindrical shape which connects the front 31 and the drum bag 32. As shown in FIG. 3A, the drum 30 includes an annular drum front 31 having an opening 30a formed therein, an annular drum bag 32 facing back and forth with the drum front 31, and these drums. It is comprised by the wrapper 33 of the cylindrical shape which connects the front 31 and the drum bag 32. As shown in FIG.
  • the wrapper 33 is formed with a plurality of water passages 33a penetrating in and out, and the wash water collected in the water tank 20 flows into the drum 30 through these water passages 33a.
  • Each water passage hole 33a has a substantially burring shape, and protrudes in a spherical shape on the inner surface side of the drum 30.
  • the water passage hole 33a is not limited to the wrapper 33 but may be formed in the drum front 31, the drum bag 32, or the pulsator 40.
  • the drum front 31 and the wrapper 33 are integrally or detachably connected by pressure fastening, screwing, or the like.
  • the wrapper 33 and the drum bag 32 are also integrally or detachably connected by pressure fastening, screwing, or the like.
  • the drum 30 is fixed to the outer shaft 72 via a disk-shaped flange shaft 34 (flange member) attached to the bottom thereof.
  • the flange shaft 34 and the outer shaft 72 emphasize the work efficiency at the time of assembly, may be integrated by press-fitting the outer shaft 72 into the flange shaft 34, and the flange shaft 34 May be formed integrally by insert molding the outer shaft 72.
  • the drum 30 When assembling and integrating the flange shaft 34 in the drum 30, it is preferable to fasten and fix it with a screw or the like on the outer circumferential side of the wrapper 33 to facilitate assembly.
  • the drum 30 is composed of a plurality of parts, it is preferable to sandwich the bent portion of the drum bag 32 between the wrapper 33 and the flange shaft 34 to be fastened together.
  • the drum bag 32 is first fixed to the flange shaft 34 to be assembled, and then the wrapper 33 and the flange shaft 34 may be engaged.
  • the assembly of the drum 30 and the flange shaft 34 is thus comprised.
  • the detail is shown to FIG. 3B.
  • the wrapper 33 and the drum bag 32 are generally formed by bending or pressing a metal plate. Therefore, by installing and integrating an annular drum front 31 and a drum bag 32 at the front inner edge portion and the rear inner edge portion of the cylindrical wrapper 33, the strength and rigidity of the drum 30 are structurally achieved. To secure.
  • the drum bag 32 also has a cylindrical outer fitting portion 32a and an annular flange portion 32b projecting inwardly from the front end portion of the outer fitting portion 32a.
  • the back side opening part 32d which is opened is comprised.
  • the outer diameter of the outer fitting portion 32a is approximately the same as the inner diameter of the wrapper 33, and the wrapper 33 is fitted to the outer fitting portion 32a.
  • the inner diameter of the outer fitting portion 32a is approximately equal to the outer diameter of the outer end surface of the flange shaft 34, and the outer fitting portion 32a is fitted to the outer end surface of the flange shaft 34.
  • the inner end face (cylindrical portion) of the bulge portion 32c is slightly larger than the outer diameter of the pulsator 40 and faces the outer circumferential portion of the pulsator 40 with a slight gap.
  • the outer insertion hole 33b is formed in a plurality of places at the rear end of the wrapper 33.
  • a plurality of inner insertion holes 32e are also formed in the outer fitting portion 32a so as to overlap each of these outer insertion holes 33b.
  • the fastening hole 34a which overlaps with these outer side insertion hole 33b and the inner side insertion hole 32e is formed also in the several places of the outer end surface of the flange shaft 34. As shown in FIG.
  • the drum bag 32 When assembling the wrapper 33, the drum bag 32 and the flange shaft 34, as shown in FIG. 3B, the drum bag 32 is first fitted so that the outer fitting portion 32a is fitted to the outer peripheral end face. It is fitted to the flange shaft 34 and fixed. Thereafter, the rear end of the wrapper 33 is fitted into the outer fitting portion 32a, and the fasteners are formed in each of the outer insertion hole 33b, the inner insertion hole 32e, and the fastening hole 34a which overlap each other. The member T is fastened from the radially outer side. By doing so, the wrapper 33, the drum bag 32, and the flange shaft 34 are engaged and integrated.
  • the flange shaft 34 which is excellent in strength and rigidity is made into the large diameter which becomes substantially equal to the diameter of the wrapper 33 (namely, the drum 30), and the wrapper 33 and the diameter together with the drum bag 32 When integrally fastened together from the outside, the strength and rigidity of the drum 30 are improved, and even the drum 30 which rotates in the lateral direction and shakes can be stably supported.
  • the diameter of the flange shaft is sufficiently smaller than the diameter of the drum, and the drum is generally fastened to the flange shaft from the direction in which the rotating shaft extends through the drum bag.
  • the drum bag 32 and the flange shaft 34 may be fastened by screws or the like from the front of the wrapper 33, not from the outer circumferential side of the wrapper 33. good.
  • a serration is provided at the connection portion between the flange shaft 34 and the outer shaft 72.
  • a rotation preventing structure composed of uneven fitting by a key, a key groove, or the like, to restrict rotation in the rotational direction.
  • the inner bearing 73 may use a ball bearing or a sliding bearing.
  • the inner bearing 73 is press-fitted to either one of the outer shaft 72 and the inner shaft 71, and the other of the outer shaft 72 and the inner shaft 71 is an inner bearing ( 73 is a loose fit.
  • One end of each end of the outer shaft 72 and the inner shaft 71 has a stepped portion having a size different from the outer diameter of the main shaft portion by forming a flange, mounting a snap ring, etc.
  • the bearing 73 is fixed in contact with it.
  • a washer or the like may be inserted between the outer shaft 72, the inner shaft 71 and the inner bearing 73.
  • each end of the outer shaft 72 and the inner shaft 71 may be fixed by a snap ring or the like for preventing displacement or slipping out during transportation or assembly. You may install a washer etc. also on this side.
  • a seal member is mounted at the end of the water tank 20 side of the double shaft 70 to prevent infiltration of washing water into the inside of the double shaft 70 and leakage of water to the outside of the water tank 20 through the double shaft 70. (Waterproof structure).
  • the water tank 20 is comprised from two or more components. Although the water tank 20 may be divided
  • the tank 20 is comprised. It is necessary to provide the seal structure which prevents leakage at the junction part of the water tank 20.
  • An opening 20a is formed at the front end of the tab front 22.
  • the bearing housing 23a is attached to the rear end of the tab bag 23.
  • the tab bag 23 and the bearing housing 23a are made of different materials.
  • the tab bag 23 and the bearing housing 23a may be configured as separate parts and the bearing housing 23a may be fixed to the tab bag 23 with a bolt or the like.
  • the bearing housing 23a and the tab back 23 are insert molding.
  • the tab back 23 and the bearing housing 23a may be made of the same material and may be formed integrally.
  • the bearing housing 23a can also be formed combining metal plates, such as an iron plate and stainless steel, in this washing machine 1, the bearing housing 23a (made of aluminum die-cast) and the tab back 23 (made of resin) are insert-molded. It is comprised integrally by.
  • the bearing housing 23a has the shaft support part 24 which supports the outer shaft 72 through the outer bearing 74. As shown in FIG.
  • the bearing housing 23a may also be composed of two or more parts.
  • the outer shaft 72 is axially supported through two or more outer bearings 74 axially spaced apart from the bearing housing 23a. These outer bearings 74 are press-fit into either one of the outer shaft 72 and the bearing housing 23a, and the other of the outer shaft 72 and the bearing housing 23a is the outer bearing 74. ) Is a loose fit.
  • the outer shaft 72 Since the front of the tab back 23 is released, the outer shaft 72 has a cylindrical shape formed in the center of the bearing housing 23a from the front of the tab back 23 even though the outer shaft 72 is integrated with the flange shaft 34. It can be inserted into the shaft support 24 of the. When the outer shaft 72 is separate from the flange shaft 34, the outer shaft 72 may be inserted into the shaft support 24 from the rear of the tab back 23.
  • the outer shaft 72 When the outer shaft 72 is loosely fitted to the outer bearing 74, the outer shaft 72 has the same outer diameter over the entire length, or the outer diameter on the insertion start side is larger than the outer diameter on the insertion end side. It must be small.
  • the shaft support 24 when the outer bearing 74 press-fitted to the outer shaft 72 becomes a loose fit to the shaft support 24, the shaft support 24 is at least the same inner diameter as the outer bearing 74 and is inserted.
  • the inner diameter side of the start side position must be larger than the inner diameter on the insertion end side.
  • the bearing housing 23a consists of two or more components, it is not limited to this.
  • the front outer bearing 74 has a larger size than the rear outer bearing 74 so that the tab back 23 can be inserted from the front side and axially supported stably.
  • the pulsator 40 has the boss part 41 located in the center, and the disc part 42 located in the circumference
  • the boss portion 41 and the disc portion 42 are preferably composed of two or more parts having different materials.
  • the disc part 42 and the boss part 41 are made of the same material, they fall in strength. That is, a metal having excellent strength such as aluminum or stainless steel increases the weight of the pulsator 40 and thus increases the inertia force and increases energy loss, so that it is difficult to employ the resin. It may cause.
  • the boss portion 41 in a minimum size with a strength member such as stainless steel, and the disc portion 42 is made of lightweight resin or the like.
  • the boss portion 41 is fixed to the disc portion 42 by press fitting, insert molding, or the like.
  • the front surface of the disc portion 42 may be in a state of resin or the like, but may be covered with a thin plate such as stainless steel for appearance or prevention of chipping.
  • the disc part 42 may be formed with a stainless steel plate.
  • the thickness of the resin is required to be about 3 to 5 mm in order to secure a constant strength, but the stainless steel sheet can be configured to have a sheet thickness of about 1 mm. By doing so, the capacity can be further increased.
  • the boss portion 41 is inserted into the protruding end of the inner shaft 71 so that the boss portion 41 can be pulled out by the uneven fitting, and is prevented from being pulled out by the bolt or nut.
  • a protective cap 43 (protective part) is attached to the top of the boss portion 41 to prevent damage to the laundry due to the fastening portion.
  • a labyrinth structure is used which surrounds the end of the pulsator 40 at a small interval in order to prevent pulling of laundry.
  • the labyrinth structure is generally formed of a drum bag 32 and a pulsator 40. Therefore, the outer diameter of the pulsator 40 is preferably less than 100% of the inner diameter of the drum 30 and preferably 60% or more.
  • the function of the pulsator 40 such as stirring, can be properly exhibited inside the drum 30.
  • the outer diameter of the pulsator 40 is smaller than the inner diameter of the opening part 30a.
  • the pulsator 40 can be inserted into the drum 30 through the opening 30a, so that the pulsator 40 can be assembled to the drum 30 after the drum 30 is assembled. This becomes simpler.
  • the parts can be easily replaced, and the cost of the user can be reduced.
  • the pulsator 40 when the outer diameter of the pulsator 40 is larger than the opening part 30a, the pulsator 40 is put into the drum 30 from behind. In this case, the pulsator 40 needs to be inserted into the drum 30 before the wrapper 33 and the drum bag 32 are integrated by pressure tightening, welding, or the like, but the manufacturing process becomes complicated. Not realistic.
  • the pulsator 40 is fixed to the inner shaft 71 via the flange shaft 34 in the step before the wrapper 33 and the drum bag 32 are integrated, or the wrapper 33 and the drum bag 32 are fixed. It is preferable to make it possible to separate by screwing.
  • the labyrinth structure is composed of three or more components in which the flange bag 34 is added to the drum bag 32 and the pulsator 40, so that the drum bag 32 and the wrapper 33 are integrated before the pulsator ( 40) can be assembled. That is, by forming the wall covering the outer side of the pulsator 40 with the drum bag 32, and forming the wall covering the back surface side and the inner side of the pulsator 40 with the flange shaft 34 or other components, Implementation is possible.
  • the wall covering the rear surface side and the inner side of the pulsator 40 is preferably constituted by the flange shaft 34.
  • the outer wall of the pulsator 40 may be constituted not by the drum bag 32 but by the flange shaft 34 or the like, but in this case, a gap is formed in the vicinity of the inner surface of the drum 30 to which the laundry can contact.
  • the drum bag 32 is preferable because of the possibility of damaging it.
  • a bulge is formed at the outer circumferential portion of the pulsator 40 (the edge portion of the inclined surface portion 44 to be described later) and the portion constituting the rear opening 32d of the drum 30 so as to be smoothly connected without causing a large step.
  • a convex part 32c is formed.
  • the outer circumferential front end portion of the inclined surface portion 44 and the front end portion of the bulging portion 32c are disposed at approximately the same position in the direction in which the rotation shaft J extends.
  • annular rib 34c which protrudes concentrically is formed in the outer peripheral part of the flange shaft 34 front surface.
  • annular recess 37 concave in concentric shape with a diameter substantially the same as that of the annular rib 34c is formed on the rear surface of the outer peripheral portion of the pulsator 40.
  • the wall which covers the outer side of the pulsator 40 by the inner end surface of the bulging part 32c which is the inner peripheral part of the drum bag 32 is comprised, and the front surface of the annular rib 34c and the flange shaft 34 was comprised.
  • the wall which covers the back surface side and the inner side of the pulsator 40 is comprised by this, and each of the pulsator 40 drum bag 32 and the flange shaft 34 has a complicated micro clearance (labyrinth ( labyrinth) structure (R) is configured to close.
  • the inner shaft 71 and the outer shaft 72 are connected to a motor 50 that is a drive device.
  • the motor 50 may be any of the following types, and may be comprised combining them.
  • the motor 50 of the washing machine 1 of this embodiment is a type 1.
  • an inner rotor 52 and an outer rotor 53 are disposed inside and outside one stator 51 (dual motor), respectively.
  • the inner rotor 52 is connected to the outer shaft 72
  • the outer rotor 53 is connected to the inner shaft 71.
  • Two rotors 52 and 53 are driven and controlled by one inverter.
  • the motor 50 will be described later in more detail.
  • one stator it is a motor having a double stator structure having two stators arranged in front and back, and having inner and outer rotors disposed inside and outside of the double stator structure, respectively.
  • This motor is as if two functionally independent motors were arranged side by side around the rotary shaft J.
  • FIG. In this motor, two rotors are individually driven and controlled by two inverters.
  • the rotor of the front motor close to the tab back 23 is connected to the outer shaft 72, and the rotor of the rear motor is connected to the inner shaft 71. In the case of this motor, the drive is controlled individually.
  • each of the drum 30 and the pulsator 40 is rotationally driven by each motor through a power transmission mechanism including a shaft, a pulley, and an endless belt.
  • this type also uses two ordinary motors (a first motor and a second motor).
  • the second motor is an inner rotor type motor of a direct drive type having a rotor that rotates about the rotating shaft J inside the stator.
  • a pulley for rotating around the rotational shaft J is provided outside the stator of the second motor, and an endless belt is provided in tension in the pulley (power transmission mechanism).
  • the first motor is connected to the pulley via its power transmission mechanism.
  • the pulsator 40 is driven by the first motor through the power transmission mechanism, and the drum is driven by the second motor.
  • the motors are preferably fixed directly to them, but may be fixed indirectly through a bracket or the like.
  • the vibration may be fixed through a bush having elasticity such as rubber or resin. It is preferable to fasten this fixing using a bolt or a nut, and a washer to widen the range of axial force, a spring washer to prevent loosening, a wave washer, or the like may be interposed between these fasteners (members).
  • the double shaft 70 has an inner shaft 71 and an outer shaft 72, and the rotary shaft J is formed on a cylindrical shaft support 24 provided at the center of the bearing housing 23a of the water tank 20.
  • the shaft centers are installed to coincide.
  • the inner shaft 71 is an elongated cylindrical shaft member
  • the outer shaft 72 is an elongated cylindrical shaft member having an inner diameter shorter than the inner shaft 71 and larger than an outer diameter of the inner shaft 71. to be.
  • a pair of inner bearings 73 and 73 are vertically spaced apart from the inside of the outer shaft 72.
  • the inner bearing 73 may use a ball bearing or a sliding bearing.
  • the inner shaft 71 is inserted into the outer shaft 72 and is rotatably supported by these inner bearings 73 and 73.
  • These inner bearings 73 are press-fitted to either one of the outer shaft 72 and the inner shaft 71 to be fixed, and the other of the outer shaft 72 and the inner shaft 71 has an inner portion. It is loose fit to the bearing 73.
  • the front end of the inner shaft 71 protrudes from the front end of the outer shaft 72, and the rear end of the inner shaft 71 protrudes from the rear end of the outer shaft 72.
  • the front face of the pulsator 40 has a mildly inclined surface portion 44 inclined gently downward from the central boss portion 41 toward the outer circumference portion, and a plurality of protrusions ( 45) is installed.
  • the mildly inclined surface portion 44 constitutes a disk-shaped base portion that extends to the front surface of the pulsator 40, and each of the protrusions 45 protrudes from the surface of the base portion.
  • the mildly inclined surface portion 44 preferably has small unevenness, and is formed substantially flat.
  • Each projecting part 45 extends radially from the boss part 41, and is arrange
  • the protrusions 45 of the pulsator 40 are three, but the number of the protrusions 45 is preferably two to eight, and more preferably two or three in terms of obtaining good results. 9 shows an example in which a pulsator having two protrusions 45 is preferable. In the case of two projections 45, the projections 45 are arranged to extend in opposite directions from the central boss portion 41 toward the outer peripheral portion.
  • Small projections smaller than the projections 45 may be provided at portions between the projections 45 in the mildly sloped surface portion 44 at equal intervals. These small protrusions achieve the effect of rubbing the laundry.
  • the center part near the boss part 41 of the protrusion part 45 has a contact frequency less than the rated capacity (for example, 60% of the drum 30 capacity
  • the outer peripheral side portion of the protruding portion 45 has a larger projecting amount from the mildly inclined surface portion 44 than the inner peripheral side portion.
  • the torque required for rotation of the pulsator 40 also increases by that much.
  • the drum 30 and the pulsator 40 rotate in the reverse direction, since the force of the protrusion 45 acts in a direction to cancel the rotation of the drum 30 through the laundry, the drum 30 rotates. Also increases the required torque. Therefore, it is not preferable that the amount of protrusion of the outer peripheral side portion of the protrusion 45 is excessively large.
  • each of the protrusions 45 has a shape that swells from the lightly inclined surface portion 44 and extends in a straight line in the radial direction from the central boss portion 41, and has an inverted "U” shape to inverted “V". It has a cross section in the shape of a child.
  • a plurality of substantially flat inclined surfaces 45a are formed at both side portions in the circumferential direction in the outer circumferential side portion of each protrusion 45.
  • the inclination angle (theta) of the inclined surface 45a be 15 degrees or more. As the inclination angle ⁇ becomes larger, the rotational resistance of the pulsator 40 also decreases, thereby reducing power consumption.
  • the first inclined surface 45a1 having a relatively large inclination angle ⁇ 1 is formed on the top side of the protrusion 45, and the second inclined surface ⁇ having a small inclination angle ⁇ 2 relatively smaller on the bottom side of the protrusion 45. 45a2).
  • the edge of the outer circumference of the pulsator 40 is disposed to face the inner circumferential surface of the drum 30 with a predetermined gap 200, and the gap 200 contacts the laundry to effect mechanical action. It is preferable to provide the acting surface 201 to be provided.
  • the laundry enters the gap 200 so that the working surfaces 201 in three directions adjacent to each other (specifically, the gap The laundry may contact the inner circumferential surface of the drum 30 facing the 200, the bottom surface of the drum 30, and the protruding end surface on the outer circumferential side of the protrusion 45, thereby effectively imparting a mechanical action to the laundry.
  • the size of the gap 200 and the amount of protrusion from the lightly sloped surface portion 44 of the protrusions 45 may be set so as to prevent laundry from entering the gaps 200. It is set to satisfy.
  • the size of the gap 200 in the radial direction is ⁇ R (unit: mm), and the edge of the outer periphery of the protrusion 45 (the edge of the outer periphery: the radius is divided into two parts).
  • H unit: mm
  • H / ⁇ R is less than 0.1
  • H / ⁇ R is larger than 1.0
  • the protrusion amount of the protruding end portion of the protrusion 45 is larger than the width of the gap 200
  • the gap 200 becomes excessively deep, so the possibility of handing over laundry increases rapidly.
  • the pulsator 40 was substantially conical, there may be a recessed part. It may have a concave vessel shape such as a pulsator of a top-loading washing machine. In this case, however, it is preferable that the outer circumferential portion of the disc portion 42 is located behind the boss portion 41. When the outer peripheral part of the disc part 42 protrudes forward, this will wash
  • washing machine 1 does not employ "swiping", so that the rotational directions of the drum 30 and the pulsator 40 are opposed to each other so that each mechanical force can be synthesized and effectively applied to the laundry.
  • the rotation speed of the drum 30 at the time of washing is set higher than that of the conventional drum washing machine so that the laundry C adheres to the inner circumferential surface of the drum 30 by centrifugal force. For example, 50 rpm to 80 rpm).
  • the pulsator 40 is rotated in the direction opposite to the rotation direction of the drum 30, as shown by the arrow shown in FIG.
  • the laundry C1 collides with the pulsator 40 which rotates at the same time and is pushed forward while being subjected to mechanical force again (C2 in FIG. 7).
  • the laundry C1 removed from the drum 30 by the pulsator 40 moves forward while attracting the laundry around it. Thereby, the effect similar to the conventional "swiping" can be ensured, and the effect
  • the laundry can be reduced in complexity by performing a complicated and three-dimensional flow of the laundry. Since the mechanical force per unit time applied to the laundry is also increased, the washing force and the washing time can be shortened.
  • the rotational speed of the drum 30 may be a rotational speed at which centrifugal force hardly acts on laundry such as 30 rpm.
  • the rotation speed of the pulsator 40 is excessively low, the mechanical force is not transmitted to the laundry, and the laundry cannot be sufficiently moved. Therefore, in this case, the pulsator 40 needs some rotation speed, for example, it is preferable to rotate it at the rotation speed of 60 rpm or more.
  • the drum 30 and the pulsator 40 are rotated at the same rotational speed in the same direction.
  • the drum 30 and the pulsator 40 are rotated in the same direction, and the pulsator 40 is rotated at a higher rotational speed than the drum 30.
  • the drum 30 is rotated while the rotation of the pulsator 40 is stopped.
  • the pulsator 40 is rotated in the state which stopped rotation of the drum 30 by control.
  • the drum 30 and the pulsator 40 are rotated in opposite directions, and the pulsator 40 is rotated at a higher rotational speed than the drum 30.
  • the drum 30 and the pulsator 40 are rotated at the same rotational speed in opposite directions.
  • an operation in which the convection effect by the pulsator 40 is applied to the operation of the pattern 1 is performed. That is, when the pulsator 40 rotates faster with respect to the laundry rotated in the drum 30, the action of pushing or attracting the laundry occurs. The laundry pushed by the pulsator 40 or the drawn laundry is accelerated and climbs on the laundry staying in front of it to enter the middle portion of the drum 30 in the vertical direction. By repeating this operation continuously, the laundry in the rear is pushed forward, and with it, the laundry in front moves backward. As a result, the laundry flows while circulating the inside of the drum 30 in the front-rear direction, thereby reducing washing stains.
  • the pulsator 40 In the operation of the pattern 4, the pulsator 40 is kept in a stopped state (in the operation of the pattern 3, the pulsator 40 can inertia rotate). Since the pulsator 40 is stopped, the pulsator 40 will be inverted relative to the rotating drum 30. Thus, the effect of unwinding the laundry or a little but tapping the laundry can be obtained.
  • the drum 30 rotates the pulsator 40 in a state capable of inertia, so that the water tank 20 is filled with sufficient water so that the water flows like a vertical washing machine. It can generate
  • the drum 30 is kept in a stopped state.
  • the operation of the pattern 7 performs the most effective operation for embodying the cleaning mechanism described above.
  • the action of the pulsator 40 is lowered than in the operation of the pattern 7, so this pattern is suitable when the mechanical force acting on the laundry is weakened.
  • cleaning is normally set to less than 50 rpm in order to prevent laundry from adhering to the drum 30. Therefore, the wash water collected in the water tank 20 tends to be stagnant, and there is a problem that it is difficult to continuously circulate the wash water into the drum 30.
  • washing water can be continuously circulated and supplied to the inside of the drum 30 without installing a pump or the like. That is, the drum 30 is rotated at a rotation speed of 60 rpm or more during washing. By doing so, the washing water starts to be ejected from the gap portion between the water tank 20 and the drum 30 in the front, and the washing water flows into the drum 30. By doing so, the washing water can be continuously and uniformly circulated while supplying sufficient mechanical force and flow to the laundry, thereby ensuring high washing power and not causing an increase in running cost.
  • this washing machine 1 by rotating the drum 30 at a rotation speed of 60 rpm or more, the washing water can be stirred and foamed in the narrow gap portion between the water tank 20 and the drum 30.
  • the foamed wash water is pumped up (ie pumped) as described above and continuously circulated and supplied into the drum 30. In this way, in the washing machine 1, the foamed washing water can be circulated and supplied continuously without providing a special device.
  • circulation supply and washing foaming of wash water may be performed by rotation of the pulsator 40 instead of the drum 30.
  • the drum 30 or the pulsator 40 may be provided with an uneven structure or a stirring blade.
  • a structure called a "lifter” which protrudes to the inner peripheral surface of the drum 30 is usually provided.
  • the lifter has a function of efficiently lifting the laundry in accordance with the rotation of the drum 30 and dropping it from a high position, and is important for increasing the mechanical force by tapping and sucking.
  • a lifter is not required in order for the laundry to adhere to the inner circumferential surface of the drum 30 by centrifugal force. Even if a lifter is provided, the amount of protrusion can be reduced. On the contrary, if there is a large lifter, it is preferable that the lifter is small because there is a risk of damaging the laundry when the laundry is caught on both the lifter and the protrusion 45 of the pulsator 40.
  • the elimination or miniaturization of the lifter can reduce the member cost and increase the volume of the drum 30.
  • the lifter may be replaced with a simple protrusion formed on the inner circumferential surface of the drum 30.
  • the controller 60 of this washing machine 1 has a weight determination unit 61, a fabric type determination unit 62, a capacity determination unit 63, an operation condition determination unit 64, and the like, as shown in FIG. It is provided.
  • the weight determination unit 61 determines the weight of the laundry put into the drum 30. For example, after the laundry is put into the drum 30, the weight 30 is moved in the same direction or in the drum 30. The weight of the laundry is detected by rotating in the opposite direction. The rotation speed may be constant or may be changed.
  • the capacity determining unit 63 rotates the drum 30 and the pulsator 40 in the opposite direction to the weight determination, and rotates again. By doing so, the capacity determining unit 63 determines the capacity ratio of the laundry to the amount of the drum 30 based on the difference from the weight detection.
  • the fabric type determination unit 62 introduces a predetermined amount of water into the water tank 20, and absorbs the water into the laundry introduced into the drum 30 for a predetermined time.
  • the fabric type determination unit 62 stores the absorption data for each fabric type, and changes the water level in the water tank 20 at that time (difference between the water level at the time of introduction and the water level after a predetermined time) and the absorption data. Determine the type.
  • the detection of the water level may be performed based on the water pressure in the water tank 20, and the water level at the time of introduction may be calculated from the amount of water introduced.
  • the driving condition determination unit 64 determines the rotation direction or the rotation speed of each of the drum 30 and the pulsator 40 based on at least one of these determination results. These determinations may be performed not only at the start of the washing stroke but also at the washing stroke. Of course, it can also be performed at the time of the rinsing stroke.
  • washing process is divided into “washing”, “rinse”, and “dehydration” strokes.
  • a dewatering stroke There may be a dewatering stroke called intermediate dehydration between the washing stroke and the rinsing stroke and between successive rinsing strokes when there are two or more rinsing strokes.
  • Torque is required to rotate the drum 30 and the pulsator 40, but the magnitude of the required torque is different in the washing or rinsing stroke and the dehydrating stroke. In general, a large torque is required for washing or a rinsing stroke, and a large torque is not required for a dehydration stroke.
  • the energization to the motor 50 which drives the pulsator 40 may be stopped, and the pulsator 40 may rotate only the drum 30, while inertia rotation is performed.
  • the pulsator 40 may rotate only the drum 30, while inertia rotation is performed.
  • the magnetization rate of the motor 50 which drives the drum 30 may be changed. By doing so, even if the drum 30 and the pulsator 40 are rotated simultaneously, power consumption can be suppressed. For example, after the laundry reaches a stable state (a state in which the drum 30 rotates at a rotational speed of about 60 rpm to 120 rpm) at the start of the dehydration stroke or during the dewatering stroke, the potato of the motor 50 is removed. By lowering the magnetization rate, it is possible to reduce the power consumption during high rotation.
  • the washing machine 1 does not require a drum having a large-scale structure as in the conventional washing machine, the amount of the drum 30 can be increased, and manufacturing cost and running cost can be suppressed.
  • the washing machine 1 arranges a sub drum in the main drum like a conventional washing machine, and does not need to provide a predetermined gap between the drum and the sub drum. In the washing machine 1, rather, laundry is put into such a gap, and the washing performance is improved. As a result, the drum capacity can be increased, and a compact washing machine capable of meeting the recent increase in capacity required can be realized.
  • the washing machine 1 combines the two-dimensional movement of the laundry obtained by switching the rotational speed or the rotational direction of the main drum and the sub-drum as in the conventional washing machine, and the three-dimensional flow of the laundry by combining the movements of the entire drum. Rather than embodying this, it is possible to obtain a three-dimensional flow of laundry simply by rotating the drum 30 and the pulsator 40 at different speeds. Preferably, the three-dimensional flow of the laundry can be obtained only by rotating in the reverse direction. More preferably, by rotating the pulsator 40 faster than the drum 30, a larger three-dimensional laundry flow can be obtained.
  • the protrusion 45 of the pulsator 40 also functions as a so-called lifter. Therefore, in the washing machine 1, a lifter on the inner circumferential surface of the drum 30 is not essential as in the conventional washing machine.
  • the centrifugal force can be used when rotating at a high speed, and thus the same effects as those for the laundry located at the boundary between the main drum and the sub drum are generated.
  • the laundry is attached to the drum and cannot impart mechanical force.
  • the sub drum larger than the pulsator 40 has a large inertia force, and not only requires a high torque but also a torque for lifting the laundry from each drum.
  • a torque for canceling the opposing force generated at the boundary between the main drum and the sub drum is also required, and a high output motor is required.
  • the washing machine 1 the power required to lift the laundry to the pulsator 40 hardly occurs, and the inertia force is small, so that power consumption can be suppressed.
  • the motor 50 can also be downsized, and the contents of the drum 30 can also be increased.
  • the motor 50 has a flat cylindrical appearance having a diameter smaller than that of the water tank 20, and is attached to the bearing housing 23a of the water tank 20 so that the rotating shaft J passes through the center thereof. Attached.
  • the motor 50 includes an outer rotor 53 (second rotor), an inner rotor 52 (first rotor), an inner shaft 71, an outer shaft 72, a stator 51, and the like. It consists of.
  • outer rotor 53 and the inner rotor 52 are connected to the pulsator 40 or the drum 30 without interposing a clutch or a decelerator, and are configured to directly drive them. have.
  • These two rotors 52 and 53 are drive controlled by one inverter.
  • Each of the outer rotor 53 and the inner rotor 52 share the coil 163 of the stator 51, and can independently rotate and drive by supplying current to the coil 163. It is.
  • the ratio of the rotation speed of both rotors is for example 1: 1, 1: -2 and This is a fixed value.
  • the rotation of each rotation in the same direction and the opposite direction is performed by magnetization, and the ratio of the rotation speed is different in each of the same direction and the opposite direction.
  • the outer rotor 53 is a cylindrical member having a flat bottom, a bottom wall portion 121 having a center portion opened, and a rotor yoke 122 installed upright around the bottom wall portion 121; And a plurality of outer magnets 124 made of an arc-shaped permanent magnet.
  • the bottom wall 121 and the rotor yoke 122 are formed by pressing an iron plate so as to function as a back yoke.
  • the outer rotor 53 is a consequent rotor, and the sixteen outer magnets 124 are arranged such that the S poles are arranged at intervals in the circumferential direction, and the rotor yoke ( 122) is fixed to the inner surface.
  • the number of poles of the outer rotor 53 can be switched between 16 poles and 32 poles by inverting the poles of the outer magnet 124.
  • the inner rotor 52 is a flat cylindrical member having an outer diameter smaller than that of the outer rotor 53, and has an inner support wall portion 131 with an open central portion, and an inner side installed around the inner support wall portion 131.
  • a peripheral wall portion 132 and a plurality of inner magnets 134 made of a rectangular plate-shaped permanent magnet are included.
  • the inner rotor 52 is a spoke-shaped rotor, and the 32 inner magnets 134 are arranged to be radially arranged at intervals in the circumferential direction, and are installed and fixed to the inner peripheral wall 132. It is.
  • the rotor core 133 is disposed in the circumferential direction between the inner magnets 134.
  • the inner shaft 71 is a cylindrical shaft member, and is rotatably supported by the bearing housing 23a via an inner bearing 73, an outer shaft 72, and an outer bearing 74.
  • the lower end of the inner shaft 71 is connected to the outer rotor 53.
  • the upper end of the inner shaft 71 is connected to the pulsator 40.
  • the outer shaft 72 is a cylindrical shaft member that is shorter than the inner shaft 71 and has an inner diameter larger than the outer diameter of the inner shaft 71, and has upper and lower inner bearings 73 and 73, inner shaft 71, and It is rotatably supported by the bearing housing 23a via the outer bearing 74.
  • the lower end of the outer shaft 72 is supported by the shaft support 24.
  • the upper end of the outer shaft 72 is connected to the flange shaft 34 of the drum 30.
  • the stator 51 is formed of an annular member having an outer diameter smaller than the inner diameter of the outer rotor 53 and larger than the outer diameter of the inner rotor 52. As shown in FIG. 11, the stator 51 is provided in the state in which several teeth 161, the teeth 163, etc. were embedded in resin.
  • the stator 51 of the present embodiment is provided with 24 I-shaped teeth 161 and coils 163.
  • the teeth 161 are thin plate-shaped iron members having an I-shaped longitudinal section, and are arranged in an independent state around the stator 51 so that each is radially arranged at equal intervals. Side ends of the inner circumferential side and the outer circumferential side of the tooth 161 protrude in a flange shape in the circumferential direction from both corners thereof.
  • the coil 163 is formed for each of the teeth 161 by winding three wires covered with the insulating material in a predetermined order and configuration with the insulating material interposed therebetween.
  • the group of teeth 161 in which the coil 163 is formed is embedded in the thermosetting resin by mold molding in the state which exposed only each diameter side end surface, and is fixed by fixed arrangement in the insulated state.
  • the stator 51, the inner rotor 52, and the outer rotor 53 are assembled so as to face 124 with a slight gap.
  • the position sensor 164 is disposed between adjacent teeth 161.
  • the position sensor 164 is arrange
  • one three-phase inverter 118 is connected to the motor 50.
  • this motor 50 when the coil 163 of the stator 51 is energized, different poles are simultaneously generated on the outer side and the inner side of the tooth 161, and the outer side is caused by the rotor magnetic field. (outer)
  • the rotor 53 and the inner rotor 52 rotate each independently.
  • the outer rotor 53 and the inner rotor 52 are shared by the stator 51, and the outer rotor 53 and the inner rotor 52 are shared by one inverter 118. ) Can be driven to rotate in a plurality of rotation modes.
  • Fig. 11 is a plan sectional view showing the main part of the motor, showing a state of 45 degrees for the machine angle.
  • the outer magnet 124 is all comprised by the switching magnet 125 (, ⁇ ).
  • the inner magnets 134 are all composed of fixed magnets 135.
  • the switching magnet 125 is a magnet in which the polarity of the magnet is reversed when the magnetizing current is supplied to the coil 163 serving as the magnetic pole number switching unit.
  • the fixed magnet 135 is a magnet whose polarity does not reverse even when the magnetizing current is supplied to the coil 163. It is not necessary to depend on the magnitude
  • invert “ and “ not invert " refer to the polarity of the entire magnet, and may be determined as a total magnetic flux even if some of the reverse poles exist.
  • the number of poles St of the stator 51 is 24 poles
  • the number of poles of the inner rotor 52 is 32 poles
  • the number of poles of the outer rotor 53 is 32 poles.
  • Is St: m 3: 4.
  • the outer rotor 53 can be switched to 32 or 16 poles by switching the number of poles by magnetization.
  • the outer magnet 124 is arrange
  • the rotor yoke 122 of the outer rotor 53 between the outer magnet 124 of the adjacent S-pole becomes N pole
  • the number of poles of the outer rotor 53 is 32 poles.
  • the magnetoresistance between the rotor yoke 122 and the tooth 161 becomes approximately equal because the N pole portion of the rotor yoke 122 does not have a salient pole structure.
  • the magnetic flux from the N pole portion of the rotor yoke 122 passes through the inner rotor 52 side through the teeth 161, and the outer magnet 124 through the other teeth 161. ), And return to the N pole of the rotor yoke 122 through the rotor yoke 122.
  • the number of poles of the outer rotor 53 when the number of poles of the outer rotor 53 is 32 poles, the induced voltage is large because the air gap that is the gap between the rotor yoke 122 and the teeth 161 of the N pole of the outer rotor 53 is large. Becomes smaller. Therefore, when dehydration is required for high speed and low torque, the number of poles of the outer rotor 53 should be 32 poles.
  • the magnetizing current is supplied to the coil 163 to invert some of the magnetic poles of the outer magnet 124, and as shown in FIG. 14, the N poles and the S poles are alternately arranged at intervals in the circumferential direction. If so switched, the number of poles of the outer rotor 53 is 16 poles.
  • the magnetic flux from the north pole of the outer magnet 124 passes through the inner rotor 52 side through the teeth 161 and the outer magnet through the other teeth 161.
  • the S pole of the outer magnet 124 is returned to the N pole of the outer magnet 124 through the rotor yoke 122.
  • the number of poles of the outer rotor 53 when the number of poles of the outer rotor 53 is 16 poles, the induced voltage is smaller than the case where the air gap that is the gap between the outer magnet 124 of the N pole and the teeth 161 is 32 poles. Gets bigger Therefore, when washing at low speed and high torque is required, the number of poles of the outer rotor 53 should be 16 poles.
  • FIG. 11 is a 32 pole, it can be set as 16 pole by switching the magnetic pole of a 1st magnet from the bottom from S pole to N pole.
  • a magnetizing current flows to the coil 163 so that a magnetic field flows in the direction shown by the arrow of FIG. 11 to the 1st tooth 161 from the bottom and the 2nd tooth 161 from the bottom.
  • the magnetic pole of the first outer magnet 124 from the bottom can be reversed from the S pole to the N pole.
  • FIG. 14 is 16 poles, it can be set as 32 poles by switching the magnetic pole of the 1st magnet from the bottom from N pole to S pole.
  • a magnetizing current flows to the coil 163 such that the magnetic field flows in the direction indicated by the arrow in FIG. 14 from the first tooth 161 and the second tooth 161 from the bottom. Accordingly, the magnetic pole of the first outer magnet 124 from the bottom can be reversed from the N pole to the S pole.
  • the pole in front of the first outer magnet 124 from the bottom may remain, but if necessary, the outer The magnetization can be completely reversed by appropriately aligning the angle of the rotor 53 and the phase of the magnetizing current flowing through the coil 163 and performing a plurality of magnetizations.
  • the switching magnet 125 and the fixed magnet 135 consist of ferrite magnets having the same coercive force, the switching magnet ( 125) Only the stimulus switching can be performed stably.
  • the coercive force of the fixed magnet 135 larger than the coercive force of the switching magnet 125, more stable magnetization can be obtained.
  • a rare earth magnet for the fixed magnet 135 of the inner rotor 52 the torque balance between the inner rotor 52 and the outer rotor 53 can be more easily taken.
  • FIG. 16 is a diagram showing a B-H curve (magnetic hysteresis curve) when a magnet having a different coercive force is used for the fixed magnet 135 and the switching magnet 125.
  • the magnetizing current may be a pulse current and can be magnetized in a time of about several tens of milliseconds (milliseconds).
  • the voltage applied to the coil 163 is advantageously as high as possible in order to increase the magnetization current.
  • the higher the voltage the easier it is to perform the same high-speed rotation as when dewatering.
  • the efficiency of the inverter 118 is generally good.
  • the same voltage as that of magnetization is supplied to the inverter 118 at the time of magnetization and dehydration, while voltage lower than the voltage of magnetization is supplied to the inverter 118 at the time of washing. Therefore, power consumption can be reduced.
  • the switching operation of the magnetic pole number for supplying the magnetizing current to the coil 163 to invert the magnetic pole of the switching magnet 125 is controlled by the controller 60. That is, the outer rotor 53 and the inner rotor 52 are rotationally driven in a plurality of rotation modes based on the control command of the controller 60.
  • FIG. 17 shows the positions of the stator 51, the outer rotor 53, and the inner rotor 52 between six electric angles 360 ° during the rotation of the three-phase motor in six steps.
  • the principle in which the rotor 53 and the inner rotor 52 rotate is schematically illustrated.
  • the outer rotor 53 and the inner rotor 52 are 32 poles having the same number of poles, and the machine angle is 45 degrees.
  • driving current flows through the coils 163 of the U phase, the V phase, and the W phase, magnetic poles are generated in the teeth 161.
  • the magnetic poles become opposite poles on the inner rotor 52 side and the outer rotor 53 side of the tooth 161.
  • the inner rotor 52 side of the teeth 161 of the U phase and the V phase is the N pole
  • the inner rotor 52 side of the teeth 161 of the W phase is the S pole
  • the outer rotor 53 side of the U-phase and V-phase teeth 161 is the S pole
  • the outer rotor 53 side of the W-phase teeth 161 is the N pole.
  • the outer rotor 53 and the inner rotor 52 are subjected to a torque that rotates in the right direction in FIG. 17 in a state where the electric angle is shifted by 180 °.
  • the magnetic poles of the V-phase teeth 161 are reversed.
  • the V-phase teeth 161 become the S-pole while the U-phase teeth 161 of the inner rotor 52 side are the N-poles, and the outer rotor in the state where the W-phase teeth 161 are the S-poles. 53 and the inner rotor 52 move in the right direction.
  • the magnetic poles of the teeth 161 on the W phase are reversed.
  • the tooth 161 of the W phase becomes the N pole while the tooth 161 of the U phase on the inner rotor 52 side is the N pole, and the tooth 161 of the V phase is the S pole, so that the outer rotor ( 53) and the inner rotor 52 move in the right direction.
  • the magnetic poles of the teeth 161 on the U are inverted.
  • the U-shaped teeth 161 on the inner rotor 52 side become the S-pole
  • the V-shaped teeth 161 become the S-pole
  • the W-phase teeth 161 are the N-pole outer rotors ( 53) and the inner rotor 52 move in the right direction.
  • the magnetic poles of the teeth 161 on the V are reversed.
  • the teeth 161 of the V phase become the N pole while the teeth 161 of the U phase on the inner rotor 52 side become the N pole, and the outer teeth of the teeth 161 of the W phase become the N pole.
  • the rotor 53 and the inner rotor 52 move in the right direction.
  • the magnetic poles of the teeth 161 on the W phase are reversed.
  • the teeth 161 of the W phase become the S poles while the teeth 161 of the U phase on the inner rotor 52 side are the S poles, and the teeth 161 of the V phase are the N poles, and the outer rotor ( 53) and the inner rotor 52 move in the right direction.
  • this rotation mode is called synchronous rotation mode.
  • the phase of the outer rotor 53 and the inner rotor 52 may shift
  • FIG. 18 the rotation mode at the time of switching the number of magnetic poles of the outer rotor 53 is demonstrated using FIG. As shown in Fig. 18, the outer rotor 53 is 16 poles and the inner rotor 52 is 32 poles.
  • the inner rotor 52 side of the teeth 161 of the U phase and the V phase is the N pole
  • the inner rotor 52 side of the teeth 161 of the W phase is the S pole
  • the outer rotor 53 side of the teeth 161 of the U phase and the V phase is the S pole
  • the outer rotor 53 side of the teeth 161 of the W phase is the N pole.
  • the inner rotor 52 receives a force that rotates in the right direction in FIG. 18 as torque.
  • the outer rotor 53 receives a force that rotates in the left direction in FIG. 18 as torque.
  • the magnetic poles of the V-phase teeth 161 are reversed.
  • the tooth 161 of the V phase becomes the S pole while the tooth 161 of the U phase on the inner rotor 52 side becomes the N pole, and the inner rotor 52 of the W phase tooth 161 becomes the S pole.
  • the magnetic poles of the teeth 161 on the W phase are reversed.
  • the teeth 161 of the U phase on the inner rotor 52 side become the N poles while the teeth 161 of the W phase become the N poles while the teeth 161 of the N phase and the V phases of the V phase are S poles.
  • the outer rotor 53 moves in the left direction.
  • the magnetic poles of the teeth 161 on the U are inverted.
  • the U phase teeth 161 on the inner rotor 52 side become the S pole
  • the V phase teeth 161 become the S pole
  • the W phase teeth 161 become the N pole
  • the inner rotor 52 Moves in the right direction
  • the outer rotor 53 moves in the left direction.
  • the magnetic poles of the teeth 161 on the V are reversed.
  • the tooth 161 of the V phase becomes the N pole while the tooth 161 of the U phase on the inner rotor 52 side becomes the N pole, and the inner rotor 52 of the W phase tooth 161 becomes the N pole.
  • the magnetic poles of the teeth 161 on the W phase are reversed.
  • the teeth 161 of the U phase on the side of the inner rotor 52 become the S pole and the teeth 161 of the W phase become the S pole while the teeth 161 of the V phase are in the N pole.
  • the outer rotor 53 moves in the left direction. At this time, the amount of movement of the outer rotor 53 is twice that of the inner rotor 52.
  • this rotation mode is called an opposite rotation mode.
  • the rotation mode in addition to the present embodiment, different rotation ratios and the same rotation ratio of the synchronous rotation mode and the half rotation mode can be configured by the combination of the number of magnetic poles.
  • the synchronous rotation mode or the upper rotation mode also includes a rotation mode that rotates at an arbitrary rotation rate by rotating at different speeds in the same direction or in different directions, or rotates at different torques.
  • the inverter can rotate the outer rotor 53 and the inner rotor 52 in a plurality of rotation modes with one simple configuration. That is, as in the prior art, a plurality of inverters 118 required to independently drive two rotors are unnecessary, so that the size of the inverter 118 can be reduced, thereby making the product compact and reducing the cost.
  • the inner rotor 52 is a spoke-shaped rotor, and the inner magnets 132 are arranged such that the 32 inner magnets 134 are arranged radially at intervals in the circumferential direction. It is installed in and fixed.
  • the inner magnets 134 are all composed of fixed magnets 135.
  • the rotor core 133 is disposed in the circumferential direction between the inner magnets 134.
  • the outer rotor 53 is an SPM-type rotor, and the 32 outer magnets 124 are arranged such that the S pole and the N pole are alternately arranged in the circumferential direction, and fixed to the inner surface of the rotor yoke 122. It is.
  • the outer magnet 124 is composed of a switching magnet 125 and a fixed magnet 135. Specifically, the first, second, and fifth magnets from the bottom of the five outer magnets 124 shown in FIG. 19 are constituted by the switching magnets 125. And the 3rd and 4th magnets from the bottom are comprised by the stationary magnet 135. As shown in FIG. That is, two adjacent magnets are comprised by the magnet of the same function.
  • the magnetization current is supplied to the coil 163 to invert the magnetic poles of all the switching magnets 125, as shown in FIG. 20, the first and fifth switching magnets 125 from the bottom are N in the S pole. The pole is inverted, and the second switching magnet 125 inverts from the N pole to the S pole from the bottom.
  • the number of magnetic poles of the outer rotor 53 is 16 poles by switching so that the magnet jaws of two adjacent S poles and the jaws of two adjacent N poles are alternately arranged in the circumferential direction.
  • the outer rotor 53 and the inner rotor 52 are indicated by arrows in FIG. 19. Rotate clockwise on both sides. That is, it can drive rotation in synchronous rotation mode.
  • the number of the inner magnet 134 and the outer magnet 124 is only an example, and is not specifically limited to this form.
  • the outer magnet 124 is comprised by the switching magnet 125 and the fixed magnet 135, you may comprise both the switching magnet 125.
  • the number of magnetic poles can be switched by inverting only the magnetic poles of the arbitrary half of the switching magnets 125. In this way, magnetization can be switched without distinguishing between the switching magnet 125 and the fixed magnet 135.
  • the inner rotor 52 is a buried SPM type rotor, and 32 inner magnets 134 are arranged such that the S pole and the N pole are alternately arranged in the circumferential direction, and the inner peripheral wall portion 132 Buried in).
  • the inner magnets 134 are all composed of fixed magnets 135.
  • the outer rotor 53 is an SPM-type rotor, and the 32 outer magnets 124 are arranged such that the S pole and the N pole are alternately arranged in the circumferential direction, and fixed to the inner surface of the rotor yoke 122. It is.
  • the outer magnet 124 is comprised by the switching magnet 125 and the fixed magnet 135, since the arrangement is the same as that of the modification 1, description is abbreviate
  • FIG. 22 is a plan sectional view showing the motor configuration of Modification Example 3.
  • the inner rotor 52 is a buried SPM type rotor, and 32 inner magnets 134 are arranged so that the S pole and the N pole are alternately arranged in the circumferential direction, and the inner peripheral wall portion 132 Buried in).
  • the inner magnets 134 are all composed of fixed magnets 135.
  • the outer rotor 53 is a consequent rotor, and the sixteen outer magnets 124 are arranged such that the S poles are arranged at intervals in the circumferential direction, and fixed to the inner surface of the rotor yoke 122. have.
  • the outer magnets 124 are all composed of the switching magnets 125, and the magnetic poles of the outer rotor 53 are switched between 16 and 32 poles by reversing the magnetic poles of the switching magnets 125. It is possible.
  • movement of the switching magnet 125 is the same as that of embodiment, description is abbreviate
  • the inner rotor 52 is provided on the outer shaft 72 so as not to contact the outer bearing 74 and to be out of position with respect to the outer shaft 72.
  • the outer shaft 72 is the outer diameter R1 of the part 72c which the outer bearing 74 located in the drum 30 side is axially supported, and is shown in FIG. As described above, the outer diameter R2 of the portion 72d on which the outer bearing 74 (ball bearing 74) located on the side opposite to the drum 30 is axially supported is formed to have the same diameter.
  • the outer shaft 72 is not constituted by combining a plurality of members but is constituted by one member (one part).
  • FIG. 25 it is located in the front end side end part 72a located in the drum 30 side (front end side) of the outer shaft 72, and the opposite side (base end side) from the drum 30.
  • FIG. In the vicinity of the proximal end side end portion 72b, there are provided mounting portions 72e having fitting portions, each of which is subjected to serration processing on the outer circumferential surface thereof.
  • the inner rotor 52 is attached to the outer shaft 72 by inserting the shaft hole of the inner rotor 52 into the mounting portion 72e of the base end side end portion 72b.
  • the inner rotor 52 is fixed to the outer shaft 72 as shown in FIG. It is. Moreover, between the lower surface of the outer shaft 72 and the upper surface of the nut N, the washer W which functions as an anti-loosening of the nut N is clamped.
  • two groove portions 152, 153 which are concave along the circumferential direction are provided at intervals.
  • the rubber ring 175 is fitted in the groove part 153 located in the front end side. This rubber ring 175 contacts the upper end of the ball bearing 74.
  • a snap ring 181 is fitted into the groove portion 152 located on the proximal end side.
  • the snap ring 181 is a so-called C-shaped snap ring, and has a substantially C-shaped shape in plan view.
  • the snap ring 181 protrudes outward from the outer circumferential surface of the outer shaft 72 when the snap ring 181 is fitted into the groove 152 and is fixed to constitute the contact portion 80. That is, the snap ring 181 has a width larger than the depth of the groove portion 152.
  • a predetermined gap is provided between the contact portion 80 formed by the snap ring 181 and the ball bearing 74 in the axial direction.
  • the inner rotor 52 When the outer shaft 72 is inserted into the inner rotor 52, the inner rotor 52 is in contact with the contact portion 80, and the inner rotor 52 is in a state where the nut N is fastened. It is clamped between the contact portion 80 and the nut (N).
  • 26 and 27 show a modification of the mounting structure of the inner rotor to the outer shaft.
  • the outer shaft 72 is rotatably supported by the bearing housing 23a through two outer bearings 74 disposed vertically spaced apart from the shaft support 24.
  • these outer bearings 74 (outer lace 174a, outer lace) are press-fitted into the bearing housing 23a and fixed, and the outer shaft 72 is fixed to these outer bearings 74 (inner). Loose fit in lace (174b, inner lace).
  • outer bearing 74 a bearing having a larger support stability than the outer bearing 74 (rear bearing 74R) of the rear side is used as the outer bearing 74 (front bearing 74F) on the front side. . Since a load larger than that of the rear bearing 74R is applied to the front bearing 74F, the front bearing 74F can be made relatively large and stable support can be suppressed, and vibration and noise can be suppressed.
  • the front end portion of the outer shaft 72 protrudes forward from the shaft support 24 and is located inside the water tank 20.
  • the drum 30 is provided in the front end portion of the outer shaft 72 via the flange shaft 34.
  • a rotation preventing structure made of serrations, uneven fittings, and the like is provided between the front end portion of the outer shaft 72 and the flange shaft 34.
  • the outer shaft 72 and the flange shaft 34 are provided. ) Is fixed so as not to rotate.
  • the pulsator 40 is fixed to the front end of the inner shaft 71 which protruded in the drum 30 similarly to the outer shaft 72 so that the pulsator 40 can not be rotated through a rotation prevention structure.
  • the rear end portion of the outer shaft 72 projects rearward from the shaft support portion 24, and the rear end portion of the outer shaft 72 is connected to the shaft hole of the inner rotor 52.
  • the inner rotor 52 is connected to the outer shaft 72 by insertion.
  • the outer rotor 53 is connected to the inner shaft by inserting the rear end of the inner shaft 71 protruding from the rear end of the outer shaft 72 into the shaft hole of the outer rotor 53. 71).
  • the outer shaft 72 When installing the double shaft 70 to the shaft support part 24, it is performed by inserting the outer shaft 72 from the front into the shaft support part 24 to which the outer bearing 74 is fixed. Therefore, as shown in FIG. 26, the inner diameter of the front bearing 74F is larger than the inner diameter of the rear bearing 74R. Accordingly, the outer shaft 72 has a large diameter portion 172a having an outer diameter that fits (loosely fits) the front bearing 74F to the main body portion between its front end portion and the rear end portion, and the rear bearing. It has the small diameter part 172b which has an outer diameter smaller than the large diameter part 172a which fits to 74R. The large diameter part 172a is located in front of the small diameter part 172b.
  • the front end portion of the outer shaft 72 on the rear end side of insertion has a larger outer diameter than the large diameter portion 172a, and the outer shaft 72 is disposed at the boundary between the front end portion and the large diameter portion 172a.
  • An annular front-side step 172c which regulates the movement to the rear of the () is provided.
  • an annular rear step 172d for restricting the movement of the outer shaft 72 to the rear is provided at the boundary line between the large diameter portion 172a and the small diameter portion 172b.
  • the front bearing 74F contacts the front step 172c, and the rear bearing 74R contacts the rear step 172d, so that the outer shaft 72 is positioned on the shaft support 24. .
  • the rear end portion of the outer shaft 72 on the insertion tip side requires an outer diameter equal to or smaller than the outer diameter of the small diameter portion 172b
  • the rear end portion of the outer shaft 72 has a small diameter portion ( It is formed with the outer diameter smaller than 172b (it is also called the rotor connection end part 172e).
  • the outer shaft 72 is supported by the shaft support 24 so that the gap retaining ring 80a, the inner rotor 52, and the fasteners are attached to the rotor connection end 172e protruding rearward from the shaft support 24. 90, ⁇ ⁇ ⁇ is installed.
  • the rotor connection end portion 172e is provided with a mounting portion 172f that is connected to the small diameter portion 172b and has a rotation preventing structure.
  • the inner rotor 52 is mounted through the gap retaining ring 80a by inserting the shaft hole of the inner rotor 52 into the mounting portion 172f so that the shaft hole of the inner rotor 52 can be pulled out.
  • the gap retaining ring 80a is a thick metal ring having an outer diameter that contacts the inner race 174b of the rear bearing 74R and does not contact the outer lace 174a of the rear bearing 74R.
  • the male screw part 172g in which the external thread was formed in the outer periphery is provided in the protrusion end side rather than the attachment part 172f of the rotor connection end part 172e.
  • the fastener 90 is fastened and fixed to this male screw part 172g.
  • the fastener 90 is disposed around the fixed base portion 91 having a female thread portion 91a having a female thread formed therein to be fitted to the male thread portion 172g, and the female thread portion 91a. It has several fixed rod 92 (6 in this embodiment).
  • the fixed base portion 91 is formed with a plurality of rod holes 9lb extending in parallel with the female screw portion 91a at equal intervals around the female screw portion 91a, and these rod holes 9lb.
  • the stationary rod 92 is provided in this.
  • the pressing force can be applied to the inner rotor 52 from the outer side in the axial direction (the protruding end side of the rotor connecting end 172e), and the inner rotor ( 52 is pressed against the gap retaining ring 80a and fixed to the outer shaft 72.
  • the support strength can be improved, the displacement of the axial direction and the occurrence of loosening can be prevented, and vibration and noise can be suppressed.
  • the support stability is also excellent because the spaced parts around the shaft are pressed firmly. Moreover, since support points are arrange
  • the washing or rinsing stroke not only the laundry but also the washing water is accommodated in the rotating tub, and high torque is required for the motor driving the rotating tub and the stirring body.
  • high torque is not required for the motor in the dewatering stroke in which the washing water is removed, but high speed rotation is required.
  • the rotational direction and the rotational speed of the rotating tank and the stirring body may be changed in order to increase fluidity, while in the dehydrating stroke, the rotating tank and the stirring body are integrally driven at the same direction and at the same rotational speed. It is common to be.
  • the washing method is configured to face the rotational directions of the drum 30 and the pulsator 40 so that the respective mechanical forces can be synthesized and effectively applied to the laundry. Therefore, the same code
  • this washing machine 1 is mainly designed for general household use, and is connected to a rated commercial AC power supply such as 100V or 200V.
  • the washing machine 1 is supposed to be used worldwide, and the commercial power supply voltage itself may be unstable depending on the country or region in which the washing machine 1 is used. Therefore, this washing machine 1 is designed to be stably used even when such a different rated commercial AC power source or commercial AC power source is unstable.
  • the controller 60 controls magnetization of the motor 50 performed in accordance with the driving states of the drum 30 and the pulsator 40 in each stroke.
  • the stator 51 is comprised by winding the conducting wire around the stator core 51a or stator core 51a which laminated
  • the stator 51 is provided on the rear surface of the bearing housing 23a of the water tank 20.
  • the outer rotor 53 is a cylindrical member having a flat bottom, and a plurality of poles (N pole and S pole) are arranged alternately in the circumferential direction on the inner surface of the peripheral wall facing the stator 51. Rectangular plate-shaped magnets 54 are arranged at equal intervals. These magnets 54 are made of an alnico magnet or the like capable of changing the magnetization state, that is, reversibly changing the direction and the magnetization amount of the magnetic poles by magnetization (magnet correspondence magnet 54).
  • the inner rotor 52 is a flat member having an outer diameter smaller than that of the outer rotor 53, and magnetic poles (N pole and S pole) alternately in the circumferential direction on the outer surface of the peripheral wall facing the stator 51.
  • a plurality of rectangular plate-shaped magnets 55 are arranged at equal intervals so as to be arranged.
  • these magnets 55 are made of a neodymium magnet or the like having a high coercive force which cannot change the magnetization state (magnet non-corresponding magnet 55).
  • the motor 50 is provided with a power supply circuit 80 'so as to be driven by electric power supplied from an external commercial AC power source. As shown in FIG. 29, the power supply circuit 80 'is connected to a pair of electrical cables 82 and 82 having an outlet 81 at one end thereof, and electrically connected to an external commercial AC power supply through a plug. Connected. The motor 50 is supplied with electric power through this power supply circuit 80 '.
  • the power supply circuit 80 includes a rectifier circuit 83, a boost circuit 84, a capacitor 85, an inverter circuit 86, and the like arranged in series with a pair of electrical cables 82 and 82. And a predetermined composite current (mixed currents of three and six phases) controlled to the motor 50 under the control of the controller 60.
  • the rectifier circuit 83 is a general circuit composed of a bridge rectifier circuit and the like, and is disposed on the power supply side of the power supply circuit 80 '.
  • the rectifier circuit 83 rectifies a commercial AC power supply to generate a DC voltage.
  • AC phase detection means 87 is provided on the power supply side than the rectifier circuit 83 in the power supply circuit 80 '.
  • the AC phase detection means 87 detects the phase of a commercial AC power supply.
  • the booster circuit 84 is a general circuit capable of boosting the DC voltage rectified by the rectifier circuit 83, and is constituted by a reactor, a short circuit, and the like.
  • the booster circuit 84 is provided adjacent to the motor side of the rectifier circuit 83.
  • a first current detecting resistor 88 and a first current detecting means 89 are provided between the boosting circuit 84 and one electric cable 82.
  • the first current detecting means 89 detects the amount of current flowing into the boosting circuit 84 from the voltages across the first current detecting resistor 88.
  • the voltage supplied from the booster circuit 84 can be boosted, the rated output of the commercial power supply voltage is lower than the voltage required for driving the motor 50, or the commercial AC power supply is unstable. Even if it occurs below the voltage required for driving the motor 50, a constant voltage can be stably supplied to the inverter circuit 86.
  • the booster circuit 84 it is possible to adjust the output voltage to the motor uniformly with respect to other power supply voltages, so that it corresponds to the world-wide output corresponding to both rated outputs of 100V series and 200V series. ), The convenience of the washing machine 1 is improved.
  • the boosting circuit 84 can also serve as a power factor improvement circuit, the power factor can also be improved.
  • the maximum rotational speed of the motor can be increased by the boosted pressure.
  • the capacitor 85 is a general member having a power storage function, and is provided between the boosting circuit 84 and the inverter circuit 86.
  • the voltage supplied to the inverter circuit 86 by the capacitor 85 can be stabilized.
  • a voltage detecting resistor 90 'and a voltage detecting means 91' are provided adjacent to each other.
  • the voltage detecting means 91 ' detects the voltage boosted by the boosting circuit 84.
  • the inverter circuit 86 is arranged on the motor side of the power supply circuit 80 'and is connected to the stator 51 of the motor 50 via three output cables 92'.
  • Inverter circuit 86 is provided with a second current detection resistor 93 and second current detection means 94.
  • the second current detection resistor 93 is provided in the output path of any one of the output cables 92 ′, and the second current detection means 94 is formed by the second current detection means 94.
  • the current flowing to the inverter circuit 86 is detected from the voltages across the two current detection resistors 93.
  • the inverter circuit 86 adjusts the waveform of power (current) based on the control of the controller 60, and outputs a composite current to the motor 50. By this composite current, each of the outer rotor 53 and the inner rotor 52 can be driven independently.
  • the power supply circuit 80 ' is controlled by the controller 60.
  • the controller 60 includes a timer 61 'for controlling the output frequency of the boost circuit 84, a boost amount determining unit 62' for calculating the output amount of the boost circuit 84, and an output amount of the inverter circuit 86. And an inverter output deciding portion 63 ', a magnetizing control portion 64', and the like are calculated.
  • the voltage output to the motor 50 is adjusted according to the driving state of the motor 50 in each stroke such as washing, rinsing, and dehydration. It is designed to be. That is, the voltage optimum for the operation pattern in each stroke is set in advance, and the boosting amount determination section 62 'is boosted by the boosting circuit 84 so that the supply voltage becomes the set voltage whenever the operation pattern is changed in each stroke. The output amount of is determined based on the voltage value detected by the voltage detecting means 91 '.
  • the booster circuit 84 is also used as a power factor improvement circuit. That is, based on the phase of the power detected by the AC phase detection means 87, the voltage value detected by the voltage detection means 91 ', and the current value detected by the second current detection means 94, The output amount of the boost circuit 84 is determined by the boost amount determining unit 62 'so as to improve the distortion and improve the power factor.
  • the switching frequency of the boosting circuit 84 is changed by the timer 61 'according to the output amount of the boosting circuit 84 determined by the boosting amount determining unit 62'. That is, the switching frequency is changed to high or low in accordance with the magnitude change of the output amount of the boosting circuit 84 so that the output efficiency is improved.
  • magnetization of the motor 50 is performed in accordance with the driving state of the drum 30 and the pulsator 40 in each stroke by the control of the magnetizing control unit 64 '.
  • this washing machine 1 a single current is generated by one inverter circuit 86 to control the rotation of the inner rotor 52 and the outer rotor 53 of the motor 50.
  • at least one of the magnets 54 and 55 of the inner rotor 52 and the outer rotor 53 (in this washing machine 1, the magnet-corresponding magnet 54) It is necessary to change the magnetization state.
  • the magnetism-corresponding magnet 54 requires a high magnetic force.
  • high torque is not required for these rotations in the dehydration stroke, but high speed rotation is required.
  • the magnetism of the magnet-responsive magnet 54 is high, a large rotational resistance is generated at high speed rotation, resulting in energy loss, noise, and vibration. Therefore, the magnetism of the magnet-response magnet 54 is preferably lower.
  • the controller 60 magnetizes the motor 50 before the washing stroke to switch the magnetic poles of the magnet-corresponding magnet 54 so that the drum 30 and the pulsator 40 rotate in the reverse direction.
  • the processing and the process of increasing the magnetization amount of the magnetization-corresponding magnet 54 so as to obtain high torque in the outer rotor 53 are set.
  • the process of switching the magnetic poles is also performed at that time.
  • the controller 60 performs the process of switching the magnetic pole of the magnet-corresponding magnet 54 so that the drum 30 and the pulsator 40 rotate in the same direction by magnetizing the motor 50 before the dehydration stroke, or the magnet-corresponding magnet. It is set to execute a process of reducing the magnetization amount of 54.
  • a process for switching the magnetic poles is then performed, and the potato treatment is performed before the dewatering stroke.
  • the magnetizing control unit 64 ' is configured to boost the voltage in the boosting circuit 84 and ensure the magnetizing voltage.
  • the magnetizing voltage is increased based on the voltage value detected by the voltage detecting means 91 'so that a predetermined magnetizing current flows based on the current value detected by the second current detecting means 94 when magnetizing.
  • the output amount of the boost circuit 84 is determined by the boost amount determining unit 62 '.
  • the magnetization timing is controlled so that the power required for magnetization can be efficiently supplied.
  • the magnetizing current is generated in accordance with the phase of the voltage as shown by the bold solid line in FIG. 30 so that magnetization is performed at the optimum timing by the magnetizing control unit 64 '.
  • the supply of the magnetizing current is started at a timing at which the phase detected by the AC phase detection means 87 coincides with the reference phase ⁇ s, so that the second current detection means 94 is provided.
  • the output amount of the inverter circuit 86 is determined by the inverter output determiner 63 ′ so that the current detected by the power reaches the reference current value Is at the reference time ts.
  • the reference phase ⁇ s, the reference time ts, and the reference current value Is are preset in the magnetizing control unit 64 '.
  • this washing machine even if the power supply voltage is different from each other, it is possible to stably drive and control the motor 50 for rotating the drum 30 and the pulsator 40 through the double shaft 70. It can be used extensively.
  • washing machine using one dual motor 50 was illustrated in the washing machine of this application example, you may use two normal motors instead of the dual motor 50. As shown in FIG.
  • two motors having one rotor inside or outside one stator that is, an inner rotor type or an outer rotor type motor, are provided in place of the dual motor 50.
  • the dual motor is simply a dual motor. (50) may be substituted.
  • This motor is functionally equivalent to having two independent motors arranged side by side around the rotational shaft J.
  • two ordinary motors may be provided separately.
  • inverter circuit 86 instead of the inverter circuit 86, two inverter circuits are provided in parallel in the power supply circuit 80 ', and the motors are individually driven and controlled in these inverter circuits. In this case, the rotation of the drum 30 and the pulsator 40 can be controlled separately, so that magnetization control is unnecessary.
  • washing machine 1 'of this embodiment is shown.
  • This washing machine 1 ' is also a fully automatic washing machine.
  • the washing machine 1 ' has a longitudinally rectangular box-shaped housing 102, and an inlet 104 for opening and closing with a lid 103 is formed thereon. Loading and unloading of laundry is performed through this inlet 104. Behind the inlet 104, a variety of switches and display units operated by the user are provided.
  • the water tank 110, the drum 111, the motor 50, the pulsator 40, the balancer 114, the controller 115, and the like are provided in the housing 102.
  • the water tank 110 is a cylindrical container with a water storage bottom, and is suspended inside the housing 102 by a plurality of suspension devices 116 with the openings facing the upper inlet 104.
  • the inside of the water tank 110 is able to supply water through a water supply mechanism which is not shown in figure.
  • the lower part of the water tank 110 is connected to the drain pipe 117 which is controlled to be opened and closed by the valve 117a, and unnecessary water is drained to the outside of the washing machine 1 'through the drain pipe 117.
  • the drum 111 is smaller than the water tank 110, and is a cylindrical container with a bottom for storing laundry.
  • the drum 111 is accommodated in the water tank 110 with its opening rotatable about the inlet 104 and around the longitudinal axis J extending in the vertical direction.
  • the processing of the laundry is all performed inside this drum 111.
  • a plurality of drainage holes 111a are formed over the entire surface of the cylindrical wall of the drum 111 (only one part is shown in the figure).
  • the balancer 114 is provided in the opening part of the drum 111.
  • the balancer 114 is an annular member in which a plurality of balls or viscous fluids are accommodated, and adjusts the balance of the weight balance caused by the washing of the laundry during rotation of the drum 111.
  • the pulsator 40 mentioned above is provided in the bottom part of the drum 111, and the motor 50 mentioned above is provided in the bottom part of the water tank 110. As shown in FIG.
  • this washing machine 1 since washing water is made into a small amount at the time of washing, and the mechanical force of the projections of the drum 111 and the pulsator 40 can be synthesized and acted on the laundry, the conventional action of washing with suction Even if it is not obtained, the action of tapping in the drum type washing machine and the frictional action due to the movement of the laundry are obtained. By mixing the laundry can reduce the laundry stains. Therefore, the washing power can be improved and the washing time can be shortened.

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Abstract

세정력의 향상이나 세정 시간의 단축을 도모할 수 있는 콤팩트한 세탁기를 제공한다. 하우징(10)의 내부에 설치된 수조(20)에 드럼(30)이 투입구(12)가 개구부를 향하게 한 상태에서 회전 가능하게 수용되어 있다. 반경 방향으로 연장되는 돌출부(45)를 갖는 펄세이터(40)가 회전 가능하게 드럼(30)의 저부에 설치되어 있다. 세탁 시에, 제어 장치(60)가 구동 장치(50)를 제어하여 펄세이터(40)와 드럼(30)을 상대적으로 회전시킨다.

Description

세탁기
본 발명은 세탁기에 관한 것이다.
가정용 세탁기는 크게 탑 로딩(top loading) 방식의 세탁기와 프론트 로딩(front loading) 방식의 세탁기(드럼식 세탁기)로 구분될 수 있다.
일반적으로, 탑 로딩 방식의 세탁기는 세로로 배치된 수조 내에 배치된 드럼이 세탁물과 충분한 양의 세탁수를 수용하고, 수용된 세탁수를 펄세이터(교반 블레이드)로 교반시킴으로써 발생하는 수류에 의해 세탁물을 세탁하도록 구성되어 있다. (이러한 세탁 방식은 "주물러 빨기" 방식이라고 칭할 수 있다.)
최근에는 탑 로딩 방식의 세탁기에서도 세탁수의 양이 감소되기는 했으나, 그 세탁 방식의 차이로 인해 절수 측면에서는 드럼식 세탁기가 유리하다.
즉, 드럼식 세탁기는 가로로 배치된 수조 내의 드럼이 세탁물과 소량의 세탁수를 수용하고, 드럼이 회전함으로써 세탁물이 들어 올려졌다가 떨어지는 기계적 작용을 통해 세탁물을 세탁하도록 구성되어 있다. (이러한 세탁 방식은 "두드려 빨기" 방식이라고 칭할 수 있다.) 따라서, 드럼식 세탁기는 탑 로딩 방식의 세탁기와 비교하였을 때 세탁수의 양이 그다지 중요하지 않으므로 세탁수의 양을 용이하게 적게 할 수 있다.
적은 수량(水量)으로 세탁물을 세탁하는 경우, 세탁물의 유동성을 높여서 세탁물 전체에 세탁수를 균등하게 접촉시키는 것과 기계적 작용을 높이는 것이 세탁력의 향상이나 세탁 시간의 단축에 있어서 중요하다. 특히, 구미(즉, 유럽과 미국)의 드럼식 세탁기는 일본의 드럼식 세탁기보다도 적은 수량(水量, 외견상으로는 세탁수에 잠기는 세탁물이 얼마 안되는 정도)으로 행하는 것이 일반적이므로, 상술한 두 가지 작용이 보다 중요해지고 있다.
반면, 드럼식 세탁기의 기계적 작용의 크기는 세탁물의 낙차에 기인하고, 드럼의 내경(통상은 세탁기의 사양에 의해 설정된다)에 의해 거의 결정되어버리기 때문에, 그것을 강화하는 것은 용이하지 않다. 드럼의 회전수를 높여서 낙하빈도를 높이는 것도 생각할 수 있지만, 그 경우에도 회전수가 상승하면 세탁물이 드럼에 들러붙어서 낙하하지 않게 되므로 한계가 있다.
게다가 최근에는 세탁기의 대용량화에 수반하여 드럼 내에 세탁물이 대량으로 넣어지는 경향이 있다. 그 때문에, 세탁물의 낙하가 어려워져 세탁물에 기계력이 충분히 가해지지 않게 되므로, 그에 대한 대응으로서 세탁수에의 침지(浸漬) 시간을 증가시켜 세탁 성능을 확보하는, 바꾸어 말하면, 세탁 시간을 늘리는 것이 행해지고 있다.
따라서, 탑 로딩 방식의 세탁기의 세탁물 유동성의 향상을 도모할 수 있도록 궁리한 드럼식 세탁기가 제안되어 있다. (특허문헌 1, 2)
특허문헌 1, 2의 드럼식 세탁기는 메인 드럼과, 메인 드럼보다도 짧은 주위벽을 갖는 서브 드럼으로 드럼이 구성되어 있고, 메인 드럼의 내부에 서브 드럼이 겹치도록 설치되어 있다. 메인 드럼과 서브 드럼을 서로 다른 회전 속도나 회전 방향으로 회전시킴으로써, 두드려 빨기에 수반되는 횡축 방향의 회전 외에, 메인 드럼과 서브 드럼의 경계 부분에서의 회전 속도의 어긋남에 의한 종축 방향의 회전을 발생시켜 세탁물이 보다 입체적으로 유동하도록 하고 있다.
이중 축 구조의 샤프트를 통하여 동일한 회전축을 중심으로 회전조와 교반체를 회전시키는 모터를 구비한 세탁기는, 예를 들어 특허문헌 3에 개시되어 있다.
상기 세탁기에는 하나의 스테이터의 내측과 외측에 이너 로터와 아우터(outer) 로터가 배치되어 있는 모터(듀얼 모터)가 구비되어 있다. 그리고, 상기 세탁기에는 상기 이너 로터 및 상기 아우터(outer) 로터에 접속하기 위한 이중 축 구조의 샤프트(이중 샤프트)가 사용되고 있다. 상기 이중 샤프트는 회전조에 접속된 중공의 아우터(outer) 샤프트와, 아우터(outer) 샤프트에 회전 가능하게 삽입되어 교반체에 접속된 이너 샤프트로 구성되어 있다. 이너 샤프트는 아우터(outer) 로터에 고정되고, 아우터(outer) 샤프트는 이너 로터에 고정되어 있다.
큰 전력을 필요로 하는 탈수 행정이나 건조 행정 등에서 전원 전압이 저하되는 것을 방지하기 위하여 모터를 구동하는 인버터 회로에 승압 회로를 설치한 드럼식 세탁건조기가 알려져 있다. (특허문헌 4)
특허문헌 4의 드럼식 세탁건조기에는 전력 소비가 큰 모터로서 드럼을 회전 구동하는 드럼 모터와, 공기 건조에 사용되는 압축기 모터가 구비되어 있다. 그리고, 드럼 모터용 인버터 및 압축기 모터용 인버터 각각에 공급되는 전압을 상황에 따라 승압 제어함으로써 이들 모터를 안정적으로 제어할 수 있도록 하고 있다.
특허문헌 1; US2013/0111676 A1
특허문헌 2; 일본 특허 공표 제 2014-530741호 공보
특허문헌 3; 일본 특허 공개 평 11-276777호 공보
특허문헌 4; 일본 특허 제 5097072호 공보
특허문헌 1, 2의 세탁기의 경우, 종축 방향의 회전을 발생시키는 힘은 드럼 내의 하측에 모인 세탁물 중 메인 드럼과 서브 드럼의 경계 부분이 위치하는 드럼의 전후 방향 중간 부분에 있어서의 바닥쪽의 세탁물에만 작용하기 때문에, 드럼의 전방부나 후방부에 위치하는 세탁물이나 그 위에 있는 세탁물은 체류되기 쉬운 경향이 있다.
특허문헌 1, 2의 세탁기는 메인 드럼이나 서브 드럼의 내주벽에 전후 방향으로 연장되는 복수의 리프터(교반 블레이드)를 설치해서 유동을 촉진시키고는 있지만, 양쪽의 리프터가 경계 부분에 근접하면 세탁물을 손상시키거나 물고 들어가거나 할 우려가 있다. 그 때문에 양쪽 리프터는 어느 정도 이격시켜 배치할 필요가 있으며, 리프터에 의한 종축 방향의 회전 촉진에도 한계가 있다. 따라서, 세탁물이 체류되기 쉬운 경향은 여전히 남는다.
또한, 메인 드럼 외에 비교적 큰 서브 드럼도 회전 구동할 필요가 있기 때문에, 드럼의 구조나 구동 기구가 복잡해지고 대형화될 뿐만 아니라 러닝 코스트(running cost)도 높아진다.
또한, 메인 드럼 내에 서브 드럼을 배치하고 있기 때문에, 메인 드럼과 서브 드럼 사이에 소정의 간극을 설치할 필요가 있다. 그 때문에, 최근의 세탁기 대용량화에 대응하기 위해서는 드럼을 크게 할 필요가 있다. 그러나 그렇게 하면 제품 전체가 커지고, 설치 등이 곤란하며, 비용도 높아진다.
따라서, 본 발명의 목적은 새로운 메커니즘의 동작을 채용함으로써, 비교적 간소한 구조이면서도 세탁물에 강한 기계적 작용과 큰 유동성을 부여할 수 있고, 세탁력의 향상이나 세탁 시간의 단축을 도모할 수 있는 콤팩트한 세탁기를 제공하는 데 있다.
본 발명은 세탁기에 관한 것이다.
상기 세탁기는 세탁물이 출납되는 투입구를 갖는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치된 수조에, 상기 투입구에 개구부를 향하게 한 상태에서 회전 가능하게 수용된 드럼과, 회전 가능하게 상기 드럼의 저부에 설치되어 있고, 반경 방향으로 연장되는 돌출부를 갖는 펄세이터와, 상기 드럼 및 상기 펄세이터를 구동하는 구동 장치와, 상기 구동 장치를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 세탁 시에 상기 제어 장치가 상기 구동 장치를 제어해서 상기 펄세이터와 상기 드럼을 상대적으로 회전시키도록 구성되어 있다.
이 세탁기에 의하면, 예를 들어 세탁물의 일부만이 잠기도록 세탁수의 양을 적게 했을 경우에, 상대적으로 회전하는 드럼과 펄세이터의 돌출부의 기계력을 합성하여 세탁물에 작용시킬 수 있다. 즉, 드럼의 회전수를 높게 설정하고 원심력으로 세탁물이 약간 고정되도록 운전을 행한 경우에, 펄세이터가 드럼과 상대적으로 회전하게 되어 있으면 세탁물이 드럼에 약간 고정되기 때문에 돌출부가 세탁물을 두드리도록 해서 기계력을 전달한다.
또한, 펄세이터와 드럼 사이에 불필요한 간극을 설치할 필요가 없고, 오히려 그 간극으로 의류가 들어감으로써 세탁 성능의 향상을 도모하고 있다. 이로 인해, 드럼 용량의 증대도 도모하는 것이 가능해져 최근 요구되는 세탁기의 대용량화에 부응할 수 있다.
드럼식 세탁기라면, 기계력이 전달된 세탁물은 드럼으로부터 분리되어 떨어지고 회전하는 펄세이터와 충돌하여 다시 기계력을 받으면서 전방으로 밀려난다. 그 때, 상기 세탁물은 주위의 세탁물을 끌어들이면서 이동한다. 이에 의해, 종래의 두드려 빨기 작용과 세탁물의 이동에 의한 마찰 작용을 얻을 수 있다. 세탁물이 섞임으로써, 세탁 얼룩도 줄일 수 있다.
탑 로딩 방식의 세탁기라면, 기계력이 전달된 세탁물은 드럼으로부터 떨어지고 회전하는 펄세이터와 충돌하여 다시 기계력을 받으면서 상방으로 밀어올려진다. 그 때, 상기 세탁물은 주위의 세탁물을 끌어들이면서 이동한다. 이에 의해, 종래의 주물러 빨기의 작용이 얻어지지 않더라도, 드럼식 세탁기에서의 두드려 빨기 작용과 세탁물의 이동에 의한 마찰 작용을 얻을 수 있다. 세탁물이 섞어짐으로써 세탁 얼룩도 줄일 수 있다.
본 발명의 세탁기에 의하면, 세탁력의 향상이나 세탁 시간의 단축을 도모할 수 있다.
도 1은 실시예의 세탁기의 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 주요부의 확대도이다.
도 3A는 세탁기의 주요부 분해 사시도이다.
도 3B는 도 2에 있어서의 이점쇄선으로 둘러싸인 부분의 조립 설명도이다.
도 3C는 세탁기의 바람직한 예를 도시하는 부분 단면도이다.
도 4는 펄세이터의 개략 사시도이다.
도 5는 도 4에 있어서의 화살표I-I선에 따른 단면도이다.
도 6은 펄세이터의 개략적인 측면도이다.
도 7은 세탁 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 세탁 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 펄세이터의 다른 형태를 도시하는 개략도이다.
도 10은 컨트롤러의 기능 중 주요부를 도시하는 블록도이다.
도 11은 모터의 구성을 나타내는 평면 단면도이다. 아우터(outer) 로터의 자극수가 32극인 상태를 나타내고 있다.
도 12는 인버터의 구성을 도시하는 회로도이다.
도 13은 자속의 이동 경로를 나타내는 평면 단면도이다.
도 14는 모터의 구성을 나타내는 평면 단면도이다. 아우터(outer) 로터의 자극수가 16극인 상태를 나타내고 있다.
도 15는 자속의 이동 경로를 나타내는 평면 단면도이다.
도 16은 고정 자석과 전환 자석에 보자력이 다른 자석을 사용했을 경우의 B-H 곡선을 도시하는 도면이다.
도 17은 아우터(outer) 로터의 자극수가 32극일 때의 회전 모드를 설명하는 도면이다.
도 18은 아우터(outer) 로터의 자극수가 16극일 때의 회전 모드를 설명하는 도면이다.
도 19는 변형예 1에 관한 모터의 구성을 나타내는 평면 단면도이다. 아우터(outer) 로터의 자극수가 32극인 상태를 나타내고 있다.
도 20은 모터의 구성을 나타내는 평면 단면도이다. 아우터(outer) 로터의 자극수가 16극인 상태를 나타내고 있다.
도 21은 변형예 2에 관한 모터의 구성을 나타내는 평면 단면도이다.
도 22는 변형예 3에 관한 모터의 구성을 나타내는 평면 단면도이다.
도 23은 이중 샤프트의 상단부 부분을 확대해서 도시하는 종단면도이다.
도 24는 이중 샤프트의 하단부 부분을 확대해서 도시하는 종단면도이다.
도 25는 아우터(outer) 샤프트에 대한 스냅링(retaining ring)의 설치 구조를 도시하는 분해 사시도이다.
도 26은 변형예에 관한 이중 샤프트의 주요부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 27은 고정구를 도시하는 개략 사시도이다.
도 28은 응용예의 세탁기에서 모터의 주요부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 29는 응용예의 세탁기에서 전원 회로를 도시하는 블록도이다.
도 30은 응용예의 세탁기에서 착자 전류의 생성 타이밍을 설명하기 위한 도면이다.
도 31은 탑 로딩 방식의 세탁기에의 적용예를 도시하는 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 단, 이하의 설명은, 본질적으로 예시에 지나지 않으며, 본 발명, 그 적용물 혹은 그 용도를 제한하는 것이 아니다.
<세탁기의 기본적 구성>
도 1 및 도 2에, 본 실시 형태의 세탁기(1, 드럼식 세탁기)를 도시한다. 세탁기(1)는 하우징(10), 수조(20), 드럼(30), 펄세이터(40), 모터(50, 구동 장치), 컨트롤러(60, 제어 장치) 등으로 구성되어 있으며, 세탁, 헹굼, 탈수의 각 행정이 설정된 프로그램에 따라서 자동적으로 행할 수 있도록 구성되어 있다(전자동식). 특히, 이 세탁기(1)에서는 모터(50)를 고안하여 콤팩트한 사이즈로 세탁기(1)의 각 처리에 따른 적절한 성능을 발휘할 수 있도록 되어 있기 때문에 모터(50)에 대해서는 별도로 상세하게 설명한다.
하우징(10)은 상면부(10a), 하면부(10b), 좌우 한 쌍의 측면부(10c), 전방면부(10d) 및 후방면부(10e)를 갖는 직사각형 상자형상을 하고 있다. 전방면부(10d)의 대략 중앙에는 도어(11)에 의해 개폐되는 원형의 투입구(12)가 형성되어 있다. 세탁물은 이 투입구(12)을 통해서 출납된다. 전방면부(10d)의 상부에는 스위치 등이 배치된 조작부(13)가 설치되어 있고, 그 후방에 컨트롤러'가 내장되어 있다.
수조(20)는 일단부에 내경보다도 작은 직경의 개구(20a)를 갖는 바닥이 있는 원통 형상의 용기이며, 그 개구(20a)를 투입구(12)을 향하게 하고, 그 중심선이 전후의 대략 수평 방향으로 연장되도록 가로로 배치된 상태에서, 하우징(10)의 내부에 설치되어 있다. 세탁 시나 헹굼 시에는 수조(20)의 하부에 세탁수나 헹굼수가 모인다.
드럼(30)은 일단부에 개구부(30a)를 갖고, 타단부에 저부를 갖는 바닥이 있는 원통 형상의 용기이며, 그 개구부(30a)를 전방을 향하게 한 상태에서 수조(20)에 수용되어 있다. 개구부(30a)는 드럼(30)의 동체부(후술하는 래퍼(33, wrapper)의 부분)보다도 작은 내경을 갖고 있다. 드럼(30)은 전후 방향으로 연장되는 회전축(J)을 중심으로 회전 가능하게 되어 있고, 드럼(30)에 세탁물이 수용된 상태에서, 세탁, 헹굼, 탈수 등의 각 행정은 실행된다.
도 4 내지 도 6에도 상세하게 나타내는 바와 같이, 펄세이터(40)는 헤드 정상이 낮은 대략 원추형을 한 전방면을 갖는 원판 형상의 부재이며, 그 전방면에 반경 방향으로 연장되는 돌출부(45)가 설치되어 있는 펄세이터(40)는 드럼(30)의 저부에 배치되어 있다. 펄세이터(40)는 드럼(30)과 독립적으로 회전축(J)을 중심으로 회전 가능하게 되어 있다.
도 2에 상세하게 나타내는 바와 같이, 이너 샤프트(71) 및 아우터(outer) 샤프트(72)로 이루어지는 이중 샤프트(70)는 회전축(J)을 중심으로 수조(20)의 저면을 관통한 상태로 설치되어 있다. 아우터(outer) 샤프트(72)는 이너 샤프트(71)보다도 축길이가 짧은 원통 형상의 샤프트이다. 이너 샤프트(71)는 내부 베어링(73)을 통하여 아우터(outer) 샤프트(72)의 내부에 회전 가능하게 축지지되어 있다. 아우터(outer) 샤프트(72)는 외부 베어링(74)을 통하여 수조(20)의 베어링 하우징(23a)에 회전 가능하게 축지지되어 있다.
드럼(30)은 아우터(outer) 샤프트(72)의 상단부에 연결되어 지지되어 있고, 펄세이터(40)는 이너 샤프트(71)의 상단부에 연결되어 지지되어 있다. 이들 아우터(outer) 샤프트(72) 및 이너 샤프트(71)는 수조(20)의 후방측에 배치된 모터(50)에 연결되어 있다.
모터(50)는 아우터(outer) 샤프트(72) 및 이너 샤프트(71)의 각각을 독립적으로 구동한다. 컨트롤러(60)는 CPU나 메모리 등의 하드웨어와, 제어 프로그램 등의 소프트웨어로 구성되어 있고, 세탁기(1)를 종합적으로 제어하고 있으며, 조작부(13)에서 입력되는 지시에 따라 세탁, 헹굼, 탈수 등의 각 행정을 자동적으로 운전한다.
<세탁기(1)의 상세한 구성>
도 3A에 도시한 바와 같이, 드럼(30)은 개구부(30a)가 형성된 원환 형상의 드럼 프론트(31)와, 드럼 프론트(31)와 전후로 대향하는 원환 형상의 드럼 백(32)과, 이들 드럼 프론트(31)와 드럼 백(32)을 연결하는 원통 형상의 래퍼(33, wrapper)로 구성되어 있다.
래퍼(33)에는 내외로 관통하는 다수의 통수 구멍(33a)이 형성되어 있고, 수조(20)에 모인 세탁수는 이들 통수 구멍(33a)를 통해서 드럼(30)의 내부로 유입된다. 각 통수 구멍(33a)은 대략 버링(burring) 형상을 하고 있고, 드럼(30)의 내면측에 구면(球面) 모양으로 돌출되어 있다. 통수 구멍(33a)은 래퍼(33)에 한정되지 않고, 드럼 프론트(31)나 드럼 백(32) 또는 펄세이터(40)에 형성되어도 된다.
드럼 프론트(31)와 래퍼(33)는 가압 체결이나 나사 고정 등에 의해 일체로 또는 분리 가능하게 연결되어 있다. 래퍼(33)와 드럼 백(32)도 가압 체결이나 나사 고정 등에 의해 일체로 또는 분리 가능하게 연결되어 있다.
드럼(30)은 그 저부에 부착되는 원판 형상의 플랜지 샤프트(34, 플랜지 부재)를 통하여 아우터(outer) 샤프트(72)에 고정되어 있다. 플랜지 샤프트(34)와 아우터(outer) 샤프트(72)는 조립 시의 작업 효율을 중시하고, 플랜지 샤프트(34)에 아우터(outer) 샤프트(72)를 압입해서 일체화되어 있어도 좋고, 플랜지 샤프트(34)에 아우터(outer) 샤프트(72)를 인서트 성형해서 일체로 형성되어 있어도 좋다.
드럼(30)에 플랜지 샤프트(34)를 조립해서 일체화하는 경우에는 조립이 용이하게 하기 위해, 래퍼(33)의 외주측에서 나사 등으로 체결해서 고정하는 것이 바람직하다. 드럼(30)이 복수의 부품으로 구성되어 있는 경우에는 래퍼(33)와 플랜지 샤프트(34)와의 사이에 드럼 백(32)의 꺾인 부분을 끼워 넣어서 같이 체결하는 것이 바람직하다. 드럼 백(32)은 먼저 플랜지 샤프트(34)에 고정해서 조립해 두고, 그 후에 래퍼(33)와 플랜지 샤프트(34)를 결합해도 좋다.
세탁기(1)에서는 드럼(30)과 플랜지 샤프트(34)의 조립이 그렇게 구성되어 있다. 그 상세를 도 3B에 나타낸다. 래퍼(33)나 드럼 백(32)은 금속판을 굽힘 가공이나 프레스가공해서 형성되어 있는 것이 일반적이다. 그 때문에 원통 형상의 래퍼(33)의 전단부 내측 테두리부 및 후단부 내측 테두리부에 환상의 드럼 프론트(31) 및 드럼 백(32)을 설치해서 일체화함으로써 구조적으로 드럼(30)의 강도 및 강성을 확보하고 있다.
또한, 드럼 백(32)은 원통 형상의 외부 끼움부(32a)와, 외부 끼움부(32a)의 전단부 부분으로부터 내측으로 돌출되는 환상 플랜지부(32b)를 갖고 있다. 환상 플랜지부(32b)의 중심측에는 전방을 향해서 완만하게 경사지면서 팽출(膨出)되는 팽출(膨出)부(32c)가 형성되어 있고, 그 팽출부(32c)의 내측 단부면에 의해 원형으로 개구되는 후방측 개구부(32d)가 구성되어 있다.
외부 끼움부(32a)의 외경은 래퍼(33)의 내경과 대략 동일하며, 래퍼(33)는 외부 끼움부(32a)에 끼워 맞추어져 있다. 외부 끼움부(32a)의 내경은 플랜지 샤프트(34)의 외측 단부면의 외경과 대략 동일하며, 외부 끼움부(32a)는 플랜지 샤프트(34)의 외측 단부면에 끼워 맞추어져 있다. 팽출부(32c)의 내측 단부면(원통 형상의 부분)은 펄세이터(40)의 외경보다도 약간 크고, 펄세이터(40)의 외주 부분과 근소한 간극을 두고 대향한다.
래퍼(33)의 후단부의 복수 개소에는 외측 삽입 관통 구멍(33b)이 형성되어 있다. 이들 외측 삽입 관통 구멍(33b)의 각각과 겹치도록 외부 끼움부(32a)에도 복수의 내측 삽입 관통 구멍(32e)이 형성되어 있다. 또한, 플랜지 샤프트(34)의 외측 단부면의 복수 개소에도 이들 외측 삽입 관통 구멍(33b) 및 내측 삽입 관통 구멍(32e)과 겹치는 체결구멍(34a)이 형성되어 있다.
래퍼(33), 드럼 백(32) 및 플랜지 샤프트(34)의 조립 시에는 도 3B에 도시한 바와 같이, 먼저, 외부 끼움부(32a)가 외주 단부면에 끼워 맞추어지도록 드럼 백(32)이 플랜지 샤프트(34)에 끼워넣어져 고정된다. 그 후, 래퍼(33)의 후단부가 외부 끼움부(32a)에 끼워넣어지고, 서로 겹친 외측 삽입 관통 구멍(33b), 내측 삽입 관통 구멍(32e) 및 체결구멍(34a)의 각각에 체결구(부재)(T)를 직경 방향 외측으로부터 체결한다. 그렇게 함으로써, 래퍼(33), 드럼 백(32) 및 플랜지 샤프트(34)를 결합하고 일체화한다.
이와 같이, 강도 및 강성이 우수한 플랜지 샤프트(34)를 래퍼(33)(즉 드럼(30))의 직경과 대략 동일해지는 대직경으로 하고, 드럼 백(32)과 함께 래퍼(33)와, 직경 방향외측으로부터 같이 체결하여 일체화하면, 드럼(30)의 강도 및 강성이 향상되어 횡방향으로 회전하여 흔들리는 드럼(30)이라 하더라도 안정적으로 지지할 수 있다.
참고로 종래의 세탁기에서는, 탑 로딩 방식이든 드럼식이든, 플랜지 샤프트의 직경은 드럼의 직경보다도 충분히 작고, 드럼은 그 드럼 백을 통하여 회전축이 연장되는 방향으로부터 플랜지 샤프트에 체결되어 있는 것이 일반적이다.
드럼(30)이 하나의 부품으로 구성되어 있는 경우에는 래퍼(33)의 외주측으로부터가 아니라 래퍼(33)의 전방으로부터 드럼 백(32)과 플랜지 샤프트(34)를 나사 등으로 체결하여 고정해도 좋다.
플랜지 샤프트(34)와 아우터(outer) 샤프트(72)가 인서트 성형이나 압입 등에 의해 일체화 되어 있지 않은 경우, 이들 플랜지 샤프트(34)와 아우터(outer) 샤프트(72)의 연결 부위에는 세레이션(serration)이나, 키(key)와 키홈(key groove) 등에 의한 요철 끼움결합으로 이루어지는 회전 방지 구조를 설치하여, 회전 방향으로의 회전을 규제한다. 플랜지 샤프트(34)와 아우터(outer) 샤프트(72)를 빼고 꽂기 가능하게 끼움결합하여 회전 불가능 상태로 한 후, 이들을 너트 또는 볼트로 축방향으로부터 체결해서 축방향의 움직임을 규제한다.
내부 베어링(73)은 볼 베어링이나 미끄럼베어링을 이용할 수 있다. 아우터(outer) 샤프트(72) 및 이너 샤프트(71) 중 어느 한쪽에 내부 베어링(73)은 압입되어 고정되고, 아우터(outer) 샤프트(72) 및 이너 샤프트(71) 중 다른 쪽은 내부 베어링(73)에 헐거운 끼워맞춤으로 되어 있다. 아우터(outer) 샤프트(72) 및 이너 샤프트(71)의 각 단부의 한쪽은 플랜지의 형성이나 스냅링(snap ring)의 장착 등에 의해 주축부의 외경과 다른 크기의 단차 부분을 갖고, 그 단차 부분은 내부 베어링(73)에 접촉하여 고정되어 있다. 아우터(outer) 샤프트(72)나 이너 샤프트(71)와 내부 베어링(73) 사이에는, 와셔 등을 끼워 설치해도 좋다.
아우터(outer) 샤프트(72) 및 이너 샤프트(71)의 각 단부의 다른 쪽은 반송(搬送) 시나 조립 시의 위치 어긋남이나 빠짐 방지를 위하여 스냅링 등으로 고정해도 좋다. 이 쪽에도 와셔 등을 끼워 설치해도 좋다. 이중 샤프트(70)의 수조(20)측의 단부에는 이중 샤프트(70) 내부로의 세탁수의 침입이나 이중 샤프트(70)을 통한 수조(20) 외부로의 누수를 방지하기 위하여 시일 부재가 장착되어 있다(방수 구조).
수조(20)는 2개 이상의 부품으로 구성되어 있다. 수조(20)를 상하 또는 좌우 등으로 분할해서 구성해도 좋지만 가장 효과적인 것은 전후 방향의 2분할이므로, 이 세탁기(1)에서는 전후로 분할된 탭 프론트(22) 및 탭 백(23)으로 이루어지는 2개의 물품으로 수조(20)가 구성되어 있다. 수조(20)의 접합 부위에는 누수를 방지하는 시일 구조를 설치할 필요가 있다.
탭 프론트(22)의 전단부에는 개구(20a)가 형성되어 있다. 탭 백(23)의 후단부에는 베어링 하우징(23a)이 설치되어 있다. 탭 백(23)과 베어링 하우징(23a)은 서로 다른 재질로 구성되어 있다. 탭 백(23) 및 베어링 하우징(23a)은 별체의 부품으로서 구성하고 탭 백(23)에 베어링 하우징(23a)을 볼트 등으로 고정해도 좋지만, 그 경우에는 접합 부위에 시일 구조가 필요해진다.
그 때문에, 베어링 하우징(23a) 및 탭 백(23)은 인서트 성형에 의해 일체로 구성하는 것이 바람직하다. 탭 백(23)과 베어링 하우징(23a)을 동일한 소재로 구성하고 이들을 일체적으로 형성해도 좋지만, 알루미늄 다이캐스트의 경우, 중량이나 크기, 비용면에서 현실적이지 않다. 또한, 베어링 하우징(23a)은 철판이나 스테인리스 등의 금속판을 조합해서 형성할 수도 있지만, 이 세탁기(1)에서는 베어링 하우징(23a, 알루미늄 다이캐스트제) 및 탭 백(23, 수지제)은 인서트 성형에 의해 일체로 구성되어 있다.
베어링 하우징(23a)은 외부 베어링(74)을 통하여 아우터(outer) 샤프트(72)를 지지하는 축지지부(24)를 갖고 있다. 베어링 하우징(23a)도 2개 이상의 부품으로 구성해도 좋다. 아우터(outer) 샤프트(72)는 베어링 하우징(23a)에 축방향으로 이격되어 위치하는 2개 이상의 외부 베어링(74)을 통하여 축지지되어 있다. 이들 외부 베어링(74)은 아우터(outer) 샤프트(72) 및 베어링 하우징(23a) 중 어느 한쪽으로 압입되고, 아우터(outer) 샤프트(72) 및 베어링 하우징(23a) 중 다른 쪽은 외부 베어링(74)에 헐거운 끼워맞춤으로 되어 있다.
탭 백(23)의 전방은 해방되어 있기 때문에, 아우터(outer) 샤프트(72)는 플랜지 샤프트(34)와 일체화되어 있어도 탭 백(23)의 전방으로부터 베어링 하우징(23a)의 중앙에 형성된 원통 형상의 축지지부(24)에 삽입할 수 있다. 아우터(outer) 샤프트(72)가 플랜지 샤프트(34)와 별체일 경우에는, 탭 백(23)의 후방으로부터 아우터(outer) 샤프트(72)를 축지지부(24)에 삽입해도 좋다.
아우터(outer) 샤프트(72)가 외부 베어링(74)에 헐거운 끼워맞춤되는 경우, 아우터(outer) 샤프트(72)는 전체 길이에 걸쳐 동일한 외경이거나 삽입 개시측의 외경쪽이 삽입 종료측의 외경보다도 작지 않으면 안된다. 한편, 아우터(outer) 샤프트(72)에 압입된 외부 베어링(74)이 축지지부(24)에 헐거운 끼워맞춤으로 될 경우, 축지지부(24)는 적어도 외부 베어링(74)과 동일한 내경 이상이며 삽입 개시측 위치의 내경쪽이 삽입 종료측의 내경보다도 크지 않으면 안된다. 베어링 하우징(23a)을 2개 이상의 부품으로 구성할 경우에는 이에 한정되지 않는다. 또한, 탭 백(23)의 전방측으로부터 삽입하여 안정적으로 축지지할 수 있도록 후방측의 외부 베어링(74)보다도 전방측의 외부 베어링(74)쪽이 사이즈가 큰 것이 바람직하다.
도 4에 도시한 바와 같이, 펄세이터(40)는 그 중심에 위치하는 보스부(41)와, 보스부(41)의 주위에 위치하는 원판부(42)를 갖고, 도 2에 도시한 바와 같이, 그 보스부(41)가 이너 샤프트(71)의 돌출단부에 고정되어 있다. 보스부(41)와 이너 샤프트(71) 사이는 세레이션(serration)이나 키 등의 요철 끼움결합(회전 방지 구조)에 의해 회전 방향의 회전이 규제되어 있다.
강도면에서, 보스부(41)와 원판부(42)는 재질이 다른 2개 이상의 부품으로 구성하는 것이 바람직하다. 원판부(42)와 보스부(41)를 동일한 재질로 했을 경우 강도면에서 떨어진다. 즉, 알루미늄이나 스테인리스 등의 강도가 우수한 금속은 펄세이터(40)의 중량이 증가하므로 관성력이 증대되어 에너지 손실이 증대하므로 채용이 곤란하고, 수지 등을 사용한 경우에는 마모나 파괴 등에서 내구성의 저하를 초래할 우려가 있다.
따라서, 보스부(41)는 스테인리스 등의 강도 부재로 최소한의 크기로 하고, 원판부(42)는 경량인 수지 등으로 형성하는 것이 가장 효율적이다. 보스부(41)는 압입이나 인서트 성형 등에 의해 원판부(42)에 고정한다. 원판부(42)의 전방면은 수지 등의 상태라도 좋지만, 외관상 또는 깎임 등의 방지를 위하여 스테인리스 등의 박판으로 덮여 있어도 좋다.
또한, 고가이기는 하나, 원판부(42)는 스테인리스 강판으로 형성해도 좋다. 수지 등으로 원판부(42)를 형성한 경우, 일정한 강도를 확보하기 위하여 수지의 두께가 3 내지 5mm 정도 필요하나, 스테인리스 강판이라면 판 두께 1mm 정도로 구성하는 것이 가능해진다. 그렇게 함으로써 보다 한층 용량의 증대를 도모할 수 있다.
보스부(41)는 요철 끼움결합에 의해 이너 샤프트(71)의 돌출단부에 빼고 꽂기 가능하게 삽입되고, 볼트 또는 너트에 의한 체결에 의해 빠짐 방지되어 있다. 그 체결 부위에 의한 세탁물의 손상을 방지하기 위하여 보스부(41)의 정상부에 보호 캡(43, 보호 부품)이 장착되어 있다. 펄세이터(40)와 드럼(30)의 간극에는 세탁물의 끌려들어감 등을 방지하기 위하여 펄세이터(40)의 단부를 미소 간격을 두고 둘러싸는 래비린스(labyrinth) 구조가 사용되고 있다. 래비린스 구조는, 일반적으로는, 드럼 백(32)과 펄세이터(40)로 형성되어 있다. 따라서, 펄세이터(40)의 외경은 드럼(30) 내경의 100% 미만이며 60% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
펄세이터(40)의 외경이 드럼(30) 내경의 60% 이상이면 교반 등의 펄세이터(40)의 기능을 드럼(30)의 내부에서 적절하게 발휘시킬 수 있다.
특히, 펄세이터(40)의 외경은 개구부(30a)의 내경보다도 작게 하는 것이 바람직하다. 그렇게 하면 개구부(30a)를 통해서 펄세이터(40)를 드럼(30)의 내부에 넣을 수 있으므로 드럼(30)을 조립한 후에 펄세이터(40)를 드럼(30)에 조립하는 것이 가능해져 제조 작업이 간단해진다. 또한, 사용자가 장기간 사용해서 펄세이터(40)에 문제가 발생한 경우 그 부품 교환이 용이해지며 그 때 사용자가 부담하는 비용도 저감할 수 있다.
한편, 펄세이터(40)의 외경이 개구부(30a)보다도 큰 경우에는 후방으로부터 펄세이터(40)를 드럼(30)에 넣게 된다. 그 경우, 래퍼(33)와 드럼 백(32)이 가압 체결이나 용접 등에 의해 일체화하는 작업 전에 드럼(30)의 내부에 펄세이터(40)를 삽입해 둘 필요가 있지만, 제조 공정이 번잡해지므로 현실적이지 않다.
따라서, 래퍼(33)와 드럼 백(32)이 일체화되기 전의 단계에서 펄세이터(40)를 플랜지 샤프트(34)를 통하여 이너 샤프트(71)에 고정하거나, 래퍼(33)와 드럼 백(32)을 나사 고정 등에 의해 분리 가능하게 해 두는 것이 바람직하다.
한편, 래비린스 구조를 드럼 백(32) 및 펄세이터(40)에 플랜지 샤프트(34)를 더한 3개 이상의 부품으로 구성함으로써, 드럼 백(32)과 래퍼(33)를 일체화한 후에 펄세이터(40)를 조립하는 것이 가능해진다. 즉, 드럼 백(32)으로 펄세이터(40)의 외측을 덮는 벽을 구성하고, 플랜지 샤프트(34)나 다른 부품으로 펄세이터(40)의 이면(裏側)측과 내측을 덮는 벽을 구성함으로써 실시가 가능하다.
다만, 부품수의 증가를 피하기 위하여 펄세이터(40)의 이면(裏側)측과 내측을 덮는 벽은 플랜지 샤프트(34)로 구성하는 것이 바람직하다. 펄세이터(40)의 외측 벽은 드럼 백(32)이 아니라 플랜지 샤프트(34) 등으로 구성하는 것도 가능하지만, 그 경우, 세탁물이 접촉할 수 있는 드럼(30)의 내면 부근에 간극이 생겨서 세탁물을 손상시킬 가능성이 있으므로 드럼 백(32)이 바람직하다.
이 세탁기(1)에서는 래비린스 구조가 그렇게 구성되어 있다. 도 3C에 그 래비린스 구조의 일례를 구체적으로 나타낸다.
펄세이터(40)의 외주 부분(후술하는 경사면부(44)의 테두리 부분)과 큰 단차를 발생하지 않고 원활하게 이어지도록 드럼(30)의 후방측 개구부(32d)를 구성하고 있는 부분에는 팽출(膨出)부(32c)가 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 회전축(J)이 연장되는 방향에 있어서 경사면부(44)의 외주 전단부 부분과 팽출부(32c)의 전단부 부분이 대략 동일한 위치에 배치되어 있다.
그리고, 플랜지 샤프트(34) 전방면의 외주 부분에는 동심원 형상으로 돌출하는 환상 리브(34c)가 형성되어 있다. 한편, 펄세이터(40)의 외주 부분의 이면에는 환상 리브(34c)와 대략 동일한 직경으로 동심원 형상으로 오목한 환상 오목부(37)가 형성되어 있다. 플랜지 샤프트(34)에 결합된 이중 샤프트(70)에 펄세이터(40)를 부착함으로써 환상 리브(34c)는 비접촉 상태에서 환상 오목부(37)에 수용된다.
그에 따라 드럼 백(32)의 내주 부분인 팽출부(32c)의 내측 단부면에 의해 펄세이터(40)의 외측을 덮는 벽이 구성되고, 환상 리브(34c) 및 플랜지 샤프트(34)의 전방면에 의해 펄세이터(40)의 이면(裏側)측과 내측을 덮는 벽이 구성되고, 펄세이터(40) 드럼 백(32) 및 플랜지 샤프트(34)의 각각이 복잡한 형상의 미소 간극(래비린스(labyrinth) 구조(R))을 두고 근접하도록 구성되어 있다.
이러한 래비린스 구조(R)를 설치함으로써 플랜지 샤프트(34)의 외경을 펄세이터(40)의 외경보다도 크게 한 경우라도, 펄세이터(40)와 드럼(30)과의 사이에 세탁물이 말려 들어가는 것이나 펄세이터(40)와 플랜지 샤프트(34) 사이에 이물질이 침입하는 것을 방지할 수 있다.
<모터(50)>
이너 샤프트(71) 및 아우터(outer) 샤프트(72)는 구동 장치인 모터(50)에 접속된다. 모터(50)는 다음 중 어느 타입이어도 되며, 또한 이들을 조합해서 구성해도 좋다. 참고로, 본 실시 형태의 세탁기(1)의 모터(50)는 타입 1이다.
(타입1)
타입 1의 모터(50)에서는 하나의 스테이터(51)의 내측과 외측에 각각 이너 로터(52) 및 아우터(outer) 로터(53)가 배치되어 있다(듀얼 모터). 이너 로터(52)는 아우터(outer) 샤프트(72)에 접속되고, 아우터(outer) 로터(53)는 이너 샤프트(71)에 접속되어 있다. 2개의 로터(52, 53)를 하나의 인버터로 구동 제어한다. 모터(50)에 대해서는, 별도로 더욱 상세히 후술한다.
(타입2)
타입 1과 같은 듀얼 모터이며, 2개의 로터(52, 53)를 2개의 인버터로 구동 제어한다. 이 모터의 경우, 로터(52, 53)의 각각이 개별적으로 인버터로 구동 제어될 수 있으므로, 회전수의 비(比)는 조정 가능하고, 각 로터(52, 53)의 회전수는 자유롭게 제어될 수 있다.
(타입3)
하나의 스테이터가 아니라, 2개의 스테이터를 표리 관계로 배치한 내외 2층의 더블 스테이터 구조로 하고, 그 더블 스테이터 구조의 내측과 외측에 각각 이너 로터 및 아우터(outer) 로터를 배치한 모터이다. 이 모터는, 기능적으로는 독립한 2개의 모터를 회전축(J)의 주위에 나란히 배치한 것과 같다. 이 모터의 경우, 2개의 로터를 2개의 인버터에 의해 개별적으로 구동 제어한다.
(타입4)
2개의 모터를 회전축(J)이 연장되는 방향으로 배열해서 배치하고, 일체화시킨 모터이다. 탭 백(23)에 가까운 전방측 모터의 로터가 아우터(outer) 샤프트(72)에 접속되고, 후방측 모터의 로터가 이너 샤프트(71)에 접속된다. 이 모터의 경우 개별적으로 구동 제어된다.
(타입5)
통상의 모터이며, 2개 사용된다. 다만, 상술한 다이렉트 드라이브 형식의 모터와 달리, 샤프트, 풀리 및 무단(無端)부 벨트를 포함하는 동력 전달 기구를 통하여 각 모터로 드럼(30) 및 펄세이터(40)의 각각을 회전 구동한다.
(타입6)
본 타입도 타입 5와 마찬가지로 통상의 모터(제1 모터 및 제2 모터)가 2개 사용된다. 다만, 제2 모터는 회전축(J)을 중심으로 회전하는 로터를 스테이터의 내측에 갖는 다이렉트 드라이브 형식의 이너 로터형 모터이다. 제2 모터의 스테이터 외측에 회전축(J)을 중심으로 회전하는 풀리가 설치되어 있고, 이 풀리에 무단부 벨트가 팽팽하게 설치되어 있다(동력 전달 기구). 제1 모터는 그 동력 전달 기구를 통하여 풀리에 연결되어 있다. 펄세이터(40)는 동력 전달 기구를 통하여 제1 모터에 의해 구동되고, 드럼은 제2 모터에 의해 구동된다.
이들 모터를 탭 백(23)이나 베어링 하우징(23a)에 설치할 경우에는 모터는 이들에 대하여 직접 고정하는 것이 바람직하지만, 브래킷 등을 통하여 간접적으로 고정해도 좋다. 모터에 기인하는 진동이 탭 백(23) 등에 전달되는 것을 차단하는 목적으로 고무나 수지 등의 탄성을 갖는 부시 등을 통하여 고정해도 좋다. 이 고정은 볼트나 너트를 사용해서 체결하는 것이 바람직하고, 축력이 미치는 범위를 넓히는 와셔나, 풀림을 방지하는 스프링 와셔, 웨이브 와셔 등을 이들 체결구(부재) 사이에 개재(介在 )시켜도 좋다.
<이중 샤프트(70)>
이중 샤프트(70)는 이너 샤프트(71) 및 아우터(outer) 샤프트(72)를 갖고, 수조(20)의 베어링 하우징(23a) 중심에 설치된 원통 형상의 축지지부(24)에 회전축(J)과 축 중심이 일치하도록 설치되어 있다.
이너 샤프트(71)는 가늘고 긴 원기둥 형상의 축 부재이며, 아우터(outer) 샤프트(72)는 이너 샤프트(71)보다도 짧고 이너 샤프트(71)의 외경보다도 큰 내경을 갖는 가늘고 긴 원통 형상의 축 부재이다. 아우터(outer) 샤프트(72)의 내부에 상하로 이격된 한 쌍의 내부 베어링(73, 73)이 설치되어 있다. 내부 베어링(73)은 볼 베어링이나 미끄럼베어링을 이용할 수 있다. 이너 샤프트(71)는 아우터(outer) 샤프트(72)에 삽입되어 있고, 이들 내부 베어링(73, 73)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.
이들 내부 베어링(73)은 아우터(outer) 샤프트(72) 및 이너 샤프트(71) 중 어느 한쪽으로 압입되어 고정되어 있고, 아우터(outer) 샤프트(72) 및 이너 샤프트(71) 중 다른 쪽이 내부 베어링(73)에 헐거운 끼워맞춤으로 되어 있다.
이너 샤프트(71)의 전단부는 아우터(outer) 샤프트(72)의 전단부로부터 돌출되고, 이너 샤프트(71)의 후단부는 아우터(outer) 샤프트(72)의 후단부로부터 돌출되어 있다.
<펄세이터(40)>
도 4, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 펄세이터(40)의 전방면에는 중앙의 보스부(41)로부터 외주부를 향해서 완만하게 하향 경사진 완경사면부(44)와, 복수의 돌출부(45)가 설치되어 있다. 완경사면부(44)는 펄세이터(40)의 전면(前面)에 펼쳐지는 원판 형상의 기초부를 구성하고 있고, 각 돌출부(45)는 그 기초부의 표면으로부터 솟아오르듯이 하여 돌출되어 있다. 완경사면부(44)는 회전 시의 저항을 저감시키기 위하여 요철은 적은 것이 바람직하고, 대략 평탄하게 형성되어 있다. 각 돌출부(45)는 보스부(41)로부터 반경 방향으로 연장되어 있고, 둘레 방향으로 등간격으로 방사상으로 배치되어 있다. 불균등하게 돌출부(45)를 배치하면 그 반력이 균일해지지 않게 되므로, 이상 진동 등의 원인이 된다.
이 펄세이터(40)의 돌출부(45)는 3개이지만, 돌출부(45)의 수는 2 내지 8개가 바람직하고, 양호한 결과가 얻어지고 있다는 점에서 2개 또는 3개가 보다 바람직하다. 돌출부(45)가 2개인 펄세이터가 바람직한 일례를 도 9에 나타낸다. 돌출부(45)가 2개인 경우, 각 돌출부(45)는 중앙의 보스부(41)로부터 외주부를 향해서 서로 역방향으로 연장되도록 배치된다.
돌출부(45)의 개수가 많아지면 세탁물이 돌출부(45)의 사이에 들어가기 어려워져서 돌출부(45)로 세탁물을 두드리거나 떼어내거나 하는 효과가 저감되고, 세탁물의 유동성도 감소한다. 그 때문에, 세탁력이 저하되고 소비 전력도 증가한다.
완경사면부(44)에 있어서의 이들 돌출부(45) 사이의 부분에는 돌출부(45)보다도 작은 소 돌기를 등간격(等間隔)으로 설치해도 좋다. 이들 소 돌기에 의해 세탁물을 비비는 효과가 얻어진다.
돌출부(45) 중 보스부(41) 근방의 중심측 부분은 세탁물의 정격 용량(예를 들어, 드럼(30) 용량의 60%) 이하에서는 접촉 빈도가 적어서 그다지 효과는 얻어지지 않는다. 따라서, 돌출부(45)의 중심측 부분의 완경사면부(44)로부터의 돌출량은 작은 편이 바람직하다.
한편, 돌출부(45)의 외주측 부분에서는 그 외측 테두리에 접근할수록 세탁물의 박리 성능에 대한 영향도도 높아진다. 따라서, 돌출부(45)의 외주측 부분은 내주측 부분보다도 완경사면부(44)로부터의 돌출량은 큰 편이 바람직하다.
다만, 완경사면부(44)로부터의 돌출부(45)의 돌출량을 크게 하면 그만큼 펄세이터(40)의 회전에 필요한 토크도 증대한다. 또한, 드럼(30)과 펄세이터(40)가 역방향으로 회전하는 경우에는 세탁물을 통하여 드럼(30)의 회전을 상쇄하는 방향으로 돌출부(45)의 힘이 작용하기 때문에, 드럼(30)의 회전에 필요한 토크도 증대한다. 따라서, 돌출부(45)의 외주측 부분의 돌출량이 과도하게 큰 것은 바람직하지 않다.
돌출부(45)의 형상도 중요하다. 각 돌출부(45)는 완경사면부(44)로부터 팽출(膨出)되어 중앙의 보스부(41)로부터 반경 방향으로 직선 형상으로 연장된 형상을 하고 있고, 역"U"자 형상 내지 역"V"자 형상의 횡단면을 갖고 있다. 각 돌출부(45)의 외주측 부분에 있어서의 둘레 방향에 향하는 양측부에는 대략 평탄한 복수의 경사면(45a)이 형성되어 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 돌출부(45)의 횡단면 방향으로부터 경사면(45a)를 본 경우에, 회전축(J)에 대한 경사면(45a)의 경사각(θ)이 작으면(회전축(J)과 대략 평행) 세탁물이 경사면(45a)에 정면으로 충돌하므로 세탁물의 상태에 따라서는 펄세이터(40)가 잠겨 회전 불가능 혹은 구동에 저항해서 세탁물과 같이 회전하는 상태로 될 가능성이 있다. 또한, 소음의 증가나 이상 진동을 초래할 가능성도 있다.
따라서, 경사면(45a)의 경사각(θ)은 15° 이상으로 하는 것이 바람직하다. 경사각(θ)이 커질수록 펄세이터(40)의 회전 저항도 감소하기 때문에 소비 전력도 저감된다.
한편, 경사각(θ)은 커질수록 세탁물이 걸리기 어려워지므로 세탁물을 두드리거나 떼어내거나 하는 능력은 저하된다. 그 때문에 경사면(45a)의 경사각(θ)은 20° 이하인 것이 바람직하다.
특히 밸런스를 고려하면, 각 돌출부(45)의 외주측 부분의 각 측부에 경사각(θ)이 다른 2개의 경사면(45a)을 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 돌출부(45)의 정상측에 상대적으로 큰 경사각(θ1)의 제1 경사면(45a1)을 형성하고, 돌출부(45)의 바닥측에 상대적으로 작은 경사각(θ2)의 제2 경사면(45a2)을 형성한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 펄세이터(40)의 외주의 가장자리는 드럼(30)의 내주면과 일정한 간극(200)을 두고 대향해서 배치되고, 그 간극(200)에 세탁물에 접촉해서 기계적 작용을 부여하는 작용면(201)을 설치하는 것이 바람직하다.
그렇게 하면, 세탁 시에 드럼(30)과 펄세이터(40)가 서로 역방향으로 회전한 경우에 그 간극(200)에 세탁물이 들어감으로써 서로 근접한 3 방향의 작용면(201)(구체적으로는, 간극(200)에 면하는 드럼(30)의 내주면, 드럼(30)의 저면 및 돌출부(45)의 외주측의 돌출단부면)에 세탁물이 접촉하여 세탁물에 효과적으로 기계적 작용을 부여할 수 있다.
그러나, 이와 같은 간극(200)을 설치한 경우 드럼(30)에 대량의 세탁물이 수용되었을 때에는 간극(200)의 형태에 따라서는 간극(200)에 세탁물이 물려들어가 세탁물의 손상이나 과부하를 초래할 우려가 있다. 그 때문에 이 세탁기(1)에서는 간극(200)에 세탁물이 물려들어가는 것을 방지할 수 있도록 간극(200)의 직경 방향의 크기와 돌출부(45)의 완경사면부(44)로부터의 돌출량이 소정의 조건을 만족하도록 설정되어 있다.
구체적으로는, 도 2에 도시한 바와 같이 간극(200)의 직경 방향의 크기를 ΔR(단위:mm)로 하고, 돌출부(45)의 외주의 가장자리부(외주의 가장자리 측 부분: 반경을 이등분한 것의 외주측 부분)에 있어서의 완경사면부(44)로부터의 최대 돌출량을 H(단위:mm)로 했을 때에, 0.1≤H/ΔR≤1.0의 식을 만족하도록 설정되어 있다.
H/ΔR이 0.1보다 작은, 더욱 구체적으로, 돌출부(45)의 돌출단부의 돌출량이 간극(200) 폭의 절반보다도 작으면, 간극(200)이 과도하게 얕아지므로 세탁물에 효과적으로 기계적 작용을 부여하는 것이 어렵다. 한편, H/ΔR이 1.0보다 큰, 즉, 돌출부(45)의 돌출단부의 돌출량이 간극(200) 폭보다도 크면, 간극(200)이 과도하게 깊어지므로 세탁물 물려들어갈 가능성이 급증한다.
그에 대하여, 이러한 관계식을 만족하도록 간극을 형성함으로써 대량의 세탁물이 드럼(30)에 수용된 경우에도 세탁물의 물림을 방지하면서 작용면(201)으로 세탁물에 기계적 작용을 부여할 수 있고, 세정수가 소량이어도 세탁물의 유동을 효과적으로 발생시킬 수 있다.
(펄세이터(40)의 변형예)
펄세이터(40)는 대략 원추 형상이었으나 오목한 부분이 있어도 된다. 탑 로딩 방식의 세탁기의 펄세이터와 같이 전방이 오목한 그릇 형상이어도 좋다. 단 이 경우, 보스부(41)보다 원판부(42)의 외주부는 후방에 위치하고 있는 것이 바람직하다. 이것은, 원판부(42)의 외주부가 전방으로 튀어나와 있으면, 그 부분에 세탁물이 덮치고, 펄세이터의 대형화에 의한 관성력뿐만 아니라 세탁물의 중량이 펄세이터에 가해져서 펄세이터를 구동하는 모터(50)의 토크가 증대해버리기 때문이다.
<세탁 방식>
종래의 드럼식 세탁기에서는 드럼이 회전함으로써 세탁물이 들어 올려졌다가 떨어지는 기계적 작용으로 세탁물을 세탁하는 소위 "두드려 빨기"라고 하는 세탁 방식이 채용되어 있다. 그 기계력은 드럼의 직경으로 거의 결정되므로 기계력의 강화는 어렵다.
기계력을 증대시키기 위하여 회전수를 올리면 세탁물이 드럼에 붙어 낙하하지 않게 되므로 "두드려 빨기"가 불가능해져 기계력이 저감되는 결과로 된다. 따라서, 기계력을 증대하기 위해서는 드럼의 반전을 급격하게 반복하는 등의 방법밖에 없지만 기계력이 증대되어도 근소할뿐만 아니라 큰 에너지 손실을 초래해버린다.
그에 대하여, 이 세탁기(1)에서는 "두드려 빨기"를 채용하지 않고, 드럼(30)과 펄세이터(40)의 회전 방향을 대향시킴으로써 각각의 기계력을 합성시켜 세탁물에 효과적으로 부여할 수 있도록 하고 있다.
구체적으로는, 도 7에 도시한 바와 같이 세탁 시에서의 드럼(30)의 회전수는 드럼(30)의 내주면에 세탁물(C)이 원심력으로 부착되도록 종래의 드럼식 세탁기보다도 충분히 높게 설정되어 있다(예를 들어, 50rpm 내지 80rpm). 그리고, 도 8에 가는 화살표로 나타낸 바와 같이 펄세이터(40)를 드럼(30)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전시킨다.
이때, 세탁물(C)은 드럼(30)의 내주면에 부착되어 있기 때문에 펄세이터(40)의 돌출부(45)가 세탁물(C)에 충돌하여 세탁물(C)을 두드리는 듯이 하여 세탁물(C)에 펄세이터(40)의 기계력이 전달된다. 세탁물(C)은 또한, 돌출부(45)로 두드려지지 않아도 두드려진 충격으로 드럼(30)으로부터 분리되어 떨어지거나, 돌출부(45)에 의해 직접 드럼(30)으로부터 떼어지거나 한다(도 7, 도 8에 있어서의 C1).
세탁물(C1)은 동시에 회전하는 펄세이터(40)와 충돌하고 다시 기계력을 받으면서 전방에 밀려난다(도 7에 있어서의 C2). 펄세이터(40)에 의해 드럼(30)으로부터 떼어내어진 세탁물(C1)은 그 주위의 세탁물을 끌어들이면서 전방으로 이동한다. 이에 의해, 종래의 "두드려 빨기"와 마찬가지의 작용을 확보할 수 있고, 세탁물의 이동에 의해 세탁물끼리가 비벼지는 작용도 얻을 수 있다.
세탁물(C2)이 드럼(30)의 전방으로 밀려나기 때문에 드럼(30)의 전방에 있는 세탁물은 드럼(30)의 내주면을 따라서 드럼(30)의 후방으로 이동한다(도 7에 있어서의 C3로부터 C). 따라서, 드럼(30)의 내부에는 드럼(30)의 내주면을 따라서 회전하면서 전후 방향으로 세탁물이 순환하는 유동이 형성된다.
이와 같이, 세탁물에 펄세이터(40)의 기계력이 전달됨과 함께 세탁물이 복잡하고 입체적인 유동을 행함으로써 세탁 얼룩을 줄일 수 있다. 세탁물에 부여하는 단위 시간당의 기계력도 증대하므로 세탁력의 향상이나 세탁 시간의 단축을 실현할 수 있다.
드럼(30)의 회전수는 30rpm 등 세탁물에 원심력이 작용하기 어려운 회전수라도 좋다. 이 경우, 종래의 "두드려 빨기" 작용 외에 펄세이터(40)로 세탁물을 전방으로 밀어내서 이동시키는 작용을 얻을 수 있다. 다만, 펄세이터(40)의 회전수가 과도하게 낮으면, 그 기계력이 세탁물에 전달되지 않아 세탁물을 충분히 이동시킬 수 없다. 따라서, 이 경우에는, 펄세이터(40)는 어느 정도의 회전수가 필요하며, 예를 들어 60rpm 이상의 회전수로 회전시키는 것이 바람직하다.
또한, 펄세이터(40)보다 드럼(30)의 회전을 빨리하면 세탁물의 회전 모멘트가 펄세이터(40)의 회전 모멘트보다 커지기 때문에 펄세이터(40)가 세탁물의 힘에 지게 되어 적절한 유동이 얻어지지 않을 우려가 있다. 그에 대하여, 드럼(30)보다 펄세이터(40)의 회전을 빠르게 함으로써 세탁물에 펄세이터(40)의 기계력을 안정적으로 전달할 수 있고, 양호한 삼차원적 유동을 얻을 수 있다.
이 세탁기(1)에서는 세탁 행정 시에 다음과 같은 패턴의 운전이 가능하게 되어 있다.
(패턴1)
드럼(30)과 펄세이터(40)를 동일한 방향으로 동일한 회전수로 회전시킨다.
(패턴2)
드럼(30)과 펄세이터(40)를 동일한 방향으로 회전시키고, 펄세이터(40)를 드럼(30)보다도 높은 회전수로 회전시킨다.
(패턴3)
펄세이터(40)를 구동하는 모터(50)에의 통전(通電)을 정지하고, 펄세이터(40)에 동력을 전달하지 않는 상태에서 드럼(30)을 회전시킨다.
(패턴4)
제어에 의해 펄세이터(40)의 회전을 정지한 상태에서 드럼(30)을 회전시킨다.
(패턴5)
드럼(30)을 구동하는 모터(50)에의 통전(通電)을 정지하고, 드럼(30)에 동력을 전달하지 않는 상태에서 펄세이터(40)를 회전시킨다.
(패턴6)
제어에 의해 드럼(30)의 회전을 정지한 상태에서 펄세이터(40)를 회전시킨다.
(패턴7)
드럼(30)과 펄세이터(40)를 서로 반대 방향으로 회전시키고, 펄세이터(40)를 드럼(30)보다도 높은 회전수로 회전시킨다.
(패턴8)
드럼(30)과 펄세이터(40)를 서로 반대 방향으로 동일한 회전수로 회전시킨다.
패턴1의 운전에서는 종래의 드럼식 세탁기와 마찬가지의 동작이 행해진다.
패턴2의 운전에서는 패턴1의 동작에 펄세이터(40)에 의한 대류(流) 효과가 부여된 동작이 행해진다. 즉, 드럼(30)에서 회전되는 세탁물에 대하여 펄세이터(40)가 보다 빨리 회전함으로써 세탁물을 밀어내는 작용이나 끌어들이는 작용이 발생한다. 펄세이터(40)에 의해 밀린 세탁물이나 끌어들여진 세탁물은 가속되어 그 전방에 머무르는 세탁물 위에 올라타 드럼(30)의 상하 방향 중간부로 들어간다. 이러한 동작이 연속적으로 반복됨으로써, 후방의 세탁물은 전방으로 밀려나고, 그것에 수반하여, 전방의 세탁물은 후방으로 이동한다. 그 결과, 세탁물은 드럼(30)의 내부를 전후 방향으로 순환하면서 유동하고, 세탁 얼룩을 줄일 수 있다.
패턴3의 운전에서는 두드려 빨기에 필요한 기계력은 모두 드럼(30)으로부터 얻어지기 때문에 종래의 드럼식 세탁기와 거의 마찬가지의 동작이 행해진다. 이 운전에서는 펄세이터(40)의 동력이 커트되기 때문에 세정력을 유지하면서 소비 전력을 저감할 수 있다.
패턴4의 운전에서는 펄세이터(40)는 정지한 상태로 유지된다(패턴3의 운전에서는, 펄세이터(40)는 타성(惰性) 회전 가능). 펄세이터(40)는 정지하고 있기 때문에 회전하는 드럼(30)에 대하여 펄세이터(40)는 상대적으로 반전된 상태로 된다. 따라서, 세탁물을 푸는 효과나, 약간이지만 세탁물을 두드리는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
패턴5의 운전은 패턴3의 운전과는 반대로 드럼(30)은 타성(惰性) 회전 가능한 상태에서 펄세이터(40)를 회전시키므로, 수조(20)에 충분한 물을 채움으로써 종형 세탁기와 같이 수류를 발생시켜서 "주물러 빨기"를 행할 수 있다. 예를 들어, 세탁물이 섬세한(delicate) 의류인 경우에 이 패턴5의 운전을 행함으로써 세탁물의 손상이나 형태가 무너지는 것을 줄일 수 있다.
패턴6의 운전에서는 드럼(30)이 타성(惰性) 회전 가능한 패턴5의 운전과 달리, 드럼(30)은 정지한 상태로 유지된다.
패턴7의 운전은 상술한 세정 기구를 구현화하는 데에 가장 효과적인 동작을 행한다. 패턴8의 운전에서는 패턴7의 운전보다도 펄세이터(40)의 작용이 저하되므로 세탁물에 작용하는 기계력을 약하게 하고 싶을 경우에 이 패턴은 적합하다.
"두드려 빨기"를 행하는 종래의 드럼식 세탁기에서는 세탁물이 드럼(30)에 부착되지 않도록 하기 위하여, 통상, 세탁 시의 드럼(30)의 회전수는 50rpm 미만으로 설정되어 있다. 그 때문에 수조(20)에 모이는 세탁수가 정체되기 쉬워 드럼(30)의 내부에 세탁수를 계속적으로 순환 공급하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.
그 때문에 펌프 등을 설치하여 수조(20)에 모이는 세탁수를 드럼(30)의 내부에 계속적으로 순환 공급할 수 있도록 한 기종이 있지만, 구조가 복잡해질 뿐만 아니라 러닝 코스트(running cost)의 증대를 초래한다. 또한, 펌프를 사용하지 않고 세탁 시에 드럼(30)의 회전으로 세탁수를 드럼(30)의 내부로 펌프 업(pump up, 즉, 펌프로 퍼올리는)시키는 양수 행정을 설치한 기종도 있다. 그러나, 양수 행정 중에는 드럼(30)의 회전수를 높게 설정할 필요가 있고(예를 들어, 60rpm 내지 120rpm), 그 동안에는 세탁물이 드럼(30)에 들러 붙어 두드려 빨기를 할 수 없다. 그 때문에 양수 행정은 세탁시의 단시간에 한정되며 충분한 효과는 얻어지지 않는다.
그에 대하여 이 세탁기(1)에서는 종래의 드럼식 세탁기보다도 드럼(30)의 회전수를 높게 설정할 수 있기 때문에 펌프 등을 별도로 설치하지 않아도 세탁수를 드럼(30)의 내부에 계속적으로 순환 공급할 수 있다. 즉, 세탁 시에 드럼(30)을 60rpm 이상의 회전수로 회전시킨다. 그렇게 함으로써 전방에 있는 수조(20)와 드럼(30)의 간극 부분으로부터 세탁수가 분출되기 시작하여 드럼(30)의 내부에 세탁수가 유입된다. 그렇게 하면 세탁물에 충분한 기계력과 유동을 작용시키면서 세탁수를 균일하게 계속적으로 순환 공급할 수 있으므로 높은 세탁력을 확보할 수 있고 러닝 코스트의 증가도 초래하지 않는다.
또한, 발포(泡)한 세탁수를 드럼(30)의 내부에 계속적으로 순환 공급함으로써 세탁 효과의 향상을 도모한 기종도 있다. 그러한 기종에는 세탁수를 발포(泡)시키기 위하여 특수한 장치가 설치되어 있다.
그에 대하여 이 세탁기(1)라면 드럼(30)을 60rpm 이상의 회전수로 회전시킴으로써 수조(20)와 드럼(30) 사이의 좁은 간극 부분에서 세탁수를 교반해서 발포시킬 수 있다. 발포한 세탁수는 상술한 바와 같이 펌프 업(pump up, 즉, 펌프로 퍼올리는)되어 드럼(30) 내부에 계속적으로 순환 공급된다. 이와 같이, 이 세탁기(1)에서는 특수한 장치를 설치하지 않아도 발포한 세탁수를 계속적으로 순환 공급할 수 있다.
또한, 세탁수의 순환 공급이나 세탁 발포(泡)는 드럼(30)이 아니라 펄세이터(40)의 회전으로 행해도 좋다. 세탁수의 순환 공급이나 발포 효율을 높이기 위하여 드럼(30)이나 펄세이터(40)에 요철 구조나 교반 블레이드 등을 설치해 두어도 좋다.
종래의 드럼식 세탁기에서는, 통상, 드럼(30)의 내주면으로 돌출된 "리프터"라 칭하는 구조물이 설치되어 있다. 리프터는 드럼(30)의 회전에 따라 세탁물을 효율적으로 들어 올려서 높은 위치로부터 낙하시키는 기능을 가지며, 두드려 빨기에 의한 기계력을 증대시키는 데 있어서 중요한 것으로 되어 있다.
그러나, 이 세탁기(1)에서는 원심력으로 세탁물이 드럼(30)의 내주면에 부착되도록 하기 위하여 리프터를 필요로 하지 않는다. 리프터를 설치해도 그 돌출량은 작게 할 수 있다. 반대로, 큰 리프터가 있으면 리프터와 펄세이터(40)의 돌출부(45)의 양쪽에 세탁물이 걸렸을 경우에 세탁물을 손상시킬 우려가 있기 때문에 리프터는 작은 편이 바람직하다.
따라서, 리프터의 생략 또는 소형화에 의해 부재 비용의 저감이나 드럼(30)의 용적 확대를 도모할 수 있다. 또한, 드럼(30)의 내주면에 형성한 간이한 돌기로 리프터를 대체해도 좋다.
<운전 제어>
이 세탁기(1)의 세탁 시에 있어서 최적의 퍼포먼스를 이끌어내기 위해서는, 상황에 따라, 운전 패턴을 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 드럼(30)과 펄세이터(40)가 서로 반대 방향으로 회전할 경우에는 정격 용량 부근(付近) 등 세탁물의 용량이 많은 경우에 전력 소비가 증가해버린다. 이 경우, 드럼(30) 및 펄세이터(40)의 회전수는 높게 하는 것이 전력 소비를 억제할 수 있다.
즉, 회전 속도가 느리면 드럼(30) 내부에서의 세탁물의 치우친 변동이 커지기 때문에 높은 토크가 필요해지는 것에 대해, 회전 속도가 빠르면 세탁물이 보다 드럼(30)의 내주면에 부착되게 되어 세탁물의 치우침이 억제되고 고(高)토크가 불필요해진다. 펄세이터(40)의 회전수도 높아짐으로써 세탁물이 돌출부(45)에 걸리기 어려워져서 전력 소비가 저감된다.
한편, 세탁물의 용량이 적고 드럼(30)의 내부에 충분한 공간이 있을 경우에 드럼(30)의 회전수를 과도하게 크게 하면 원심력이 높아져 돌출부(45)에 걸리는 세탁물의 양이 감소한다. 따라서, 이 경우에는 드럼(30)의 회전수를 작게 하거나, 두드려 빨기을 행하는 등 최적의 동작 패턴을 선택할 필요가 있다.
이를 위해서는 드럼(30)에 투입된 세탁물의 중량, 세탁물의 용량(또는 드럼(30)의 잔류 용량), 세탁물의 종류(직물의 종류) 등을 세탁 행정 전에 판단할 필요가 있다. 따라서, 이 세탁기(1)의 컨트롤러(60)에는 도 10에 도시한 바와 같이 중량 판정부(61), 직물 종류 판정부(62), 용량 판정부(63), 운전 조건 결정부(64) 등이 구비되어 있다.
중량 판정부(61)는 드럼(30)의 내부에 투입된 세탁물의 중량 판정을 행하는 것으로, 예를 들어 세탁물이 드럼(30)에 투입된 후, 드럼(30) 및 펄세이터(40)를 동일한 방향 또는 반대 방향으로 회전시킴으로써 세탁물의 중량을 검지한다. 그 회전수는 일정해도 좋고 변화시켜도 좋다.
용량 판정부(63)는 드럼(30) 및 펄세이터(40)의 회전 방향을 중량 판정 시와는 반대방향으로 하여 다시 회전시킨다. 그렇게 함으로써 용량 판정부(63)는 중량 검지와의 차분(差分)에 기초하여 드럼(30)의 내용량(容量)에 대한 세탁물의 용량 비율을 판정한다.
직물 종류 판정부(62)는 수조(20)의 내부에 소정량의 물을 도입(導入)하고, 드럼(30)에 투입된 세탁물에 상기 물을 소정 시간 흡수시킨다. 직물 종류 판정부(62)는 직물 종류별 흡수 데이터를 기억하고 있어, 그때의 수조(20) 내부의 수위 변화(도입시의 수위와 소정 시간 경과 후의 수위의 차분(差分))와 흡수 데이터로부터 세탁물의 종류를 판정한다. 수위의 검지(知)는 수조(20) 내부의 수압에 기초하여 행하고, 도입(導入)시의 수위는 도입(導入)한 수량으로부터 산출해도 좋다.
운전 조건 결정부(64)는 이들 판정 결과 중 적어도 하나 이상에 기초하여 드럼(30) 및 펄세이터(40) 각각의 회전 방향이나 회전수를 결정한다. 이들 판정은 세탁 행정 개시 시뿐만 아니라, 세탁 행정 중에 행해도 좋다. 물론, 헹굼 행정 시에도 행할 수 있다.
통상, 세탁 처리는 "세탁", "헹굼", "탈수"의 각 행정으로 나뉜다.
세탁 행정과 헹굼 행정 사이, 또한, 헹굼 행정이 2회 이상 있을 경우에는 연속하는 헹굼 행정의 사이에, 중간 탈수라 칭하는 탈수 행정이 있어도 좋다. 드럼(30)이나 펄세이터(40)를 회전시키기 위해서는 토크가 필요하지만, 세탁이나 헹굼 행정과 탈수 행정에서는 필요한 토크의 크기가 다르다. 일반적으로, 큰 토크를 필요로 하는 것은 세탁이나 헹굼 행정이며, 탈수 행정에서는 큰 토크는 필요로 하지 않는다.
따라서, 탈수 시에는 펄세이터(40)를 구동하는 모터(50)에의 통전(通電)을 정지하고, 펄세이터(40)는 타성(惰性) 회전을 행하면서 드럼(30)만을 회전 시켜도 좋다. 그렇게 함으로써, 펄세이터(40)를 회전시키는 전력 소비가 없어지므로 전력 소비를 억제할 수 있다. 그러나, 이 경우, 드럼(30)과 펄세이터(40)가 다른 회전수로 회전하고 있을 때에 세탁물의 상태가 급격하게 변화하면 세탁물이 손상될 우려가 있다.
따라서, 그 대책으로서 드럼(30)을 구동하는 모터(50)의 착자율을 변화시켜도 좋다. 그렇게 함으로써 드럼(30)과 펄세이터(40)를 동시에 회전 시켜도 전력 소비를 억제할 수 있다. 예를 들어, 탈수 행정의 개시 시나, 탈수 행정 중에 있어서 세탁물이 안정된 상태(드럼(30)이 60rpm 내지 120rpm 정도의 회전수로 회전하는 상태)까지 도달하고 나서 모터(50)의 감자(減磁)를 행하고, 착자율을 떨어뜨림으로써 고(高) 회전 시의 전력 소비의 저감을 도모할 수 있다.
<세탁기(1)의 효과>
상술한 세탁기(1)의 효과를 종래의 세탁기(특허문헌1 및 2의 드럼식 세탁기)와 비교해서 설명한다.
세탁기(1)는 종래의 세탁기와 같은 대규모 구조의 드럼을 필요로 하지 않기 때문에 드럼(30)의 내용량을 크게 할 수 있고, 제조 비용이나 러닝 코스트(running cost)를 억제할 수 있다.
세탁기(1)는 종래의 세탁기와 같이 메인 드럼 내에 서브 드럼을 배치하고, 드럼과 서브 드럼 사이에 소정의 간극을 설치할 필요가 없다. 세탁기(1)에서는 오히려, 이러한 간극에 세탁물을 들어가게 함으로써 세탁 성능의 향상을 도모하고 있다. 이로 인해, 드럼 용량의 증대를 도모하는 것이 가능해지고, 최근 요망되는 대용량화에 부응할 수 있는 콤팩트한 세탁기를 실현할 수 있다.
세탁기(1)는 종래의 세탁기와 같이 메인 드럼과 서브 드럼의 회전 속도나 회전 방향을 전환해서 얻어지는 세탁물의 2차원적인 움직임과, 이들 드럼 전체의 회전에 의한 움직임을 합성해서 3차원적인 세탁물의 유동을 구현화하는 것이 아니라, 드럼(30)과 펄세이터(40)를 다른 속도로 회전시키는 것만으로 3차원적인 세탁물의 유동을 얻을 수 있다. 바람직하게는 역방향으로 회전시키는 것만으로 3차원적인 세탁물의 유동을 얻을 수 있다. 보다 바람직하게는, 드럼(30)보다 펄세이터(40)의 회전을 빠르게 함으로써, 보다 큰 3차원적인 세탁물의 유동을 얻을 수 있다.
종래의 세탁기의 메인 드럼 및 서브 드럼의 각각에서는 통상의 드럼식 세탁기의 두드려 빨기을 초과하는 기계력을 세탁물에 부여할 수는 없으므로 대폭적인 세정 효과의 향상은 기대할 수 없다. 그에 대하여, 세탁기(1)에서는 펄세이터(40)의 회전수를 드럼(30)보다도 높게 하고, 드럼(30)의 원심력과 펄세이터(40)의 기계력을 이용하면서 "세탁"을 행하므로 두드려 빨기의 효과뿐만 아니라, 펄세이터(40)의 돌출부(45)로 세탁물을 두드리는 두드려 빨기 효과, 세탁물끼리가 서로 비벼지는 비벼 빨기 효과, 세탁물이 섞어지는 것에 의한 세탁 얼룩 저감 효과를 종합적으로 이용할 수 있다.
또한, 펄세이터(40)의 돌출부(45)는 소위 리프터로서도 기능한다. 따라서, 세탁기(1)에서는 종래의 세탁기와 같이 드럼(30) 내주면의 리프터는 필수적이지 않다.
이 효과는 대용량의 세탁물을 세탁 할 때 보다 현저해진다. 즉, 종래의 세탁기에서는 세탁물의 양이 증가하면 기계력을 발휘할 수 있는 드럼 내의 잔류 용량이 부족하다. 이를 해소하기 위하여, 종래의 세탁기에서는 대신에 세탁수에의 침지 시간을 증가시키는, 즉, 세탁 시간을 늘림으로써 세탁 성능을 확보하고 있다. 그에 대하여, 세탁기(1)에서는 상기의 효과가 얻어지므로 세탁 시간의 연장을 최소한으로 억제할 수 있다.
종래의 세탁기에서도 고속으로 회전시키면 원심력을 이용할 수 있으므로 메인 드럼과 서브 드럼의 경계 부분에 위치하는 세탁물에 대하여는 이들과 마찬가지의 효과가 발생한다. 그러나, 경계 부분으로부터 떨어진 부분에서는 세탁물이 드럼에 부착되어 기계력을 부여할 수 없다.
또한, 메인 드럼과 서브 드럼의 양쪽을 구동하기 위해서는 세탁기(1)보다도 큰 힘이 필요하다. 펄세이터(40)보다도 큰 서브 드럼은 관성력이 크고, 그것만으로도 높은 토크가 필요할 뿐만 아니라, 각 드럼에서 세탁물을 들어 올리는 토크도 필요하다. 또한, 메인 드럼과 서브 드럼의 경계 부분에서 발생하는 대향력(向力)을 상쇄하는 토크도 필요해져 고(高)출력의 모터가 필요하다.
일반적으로, 모터를 고출력으로 하기 위해서는 스테이터 코어나 로터 코어의 적층 두께의 증가나, 고(高)자력 자석의 사용 등이 필요해진다. 적층 두께의 증가는 모터의 두께 증가를 수반하므로, 세탁기의 대형화나 드럼의 내용량의 삭감과 같은 폐해가 발생한다. 어느 쪽이든 제조 비용이나 러닝 코스트의 증가는 피할 수 없다.
그에 대하여, 세탁기(1)에서는 펄세이터(40)에 세탁물을 들어 올리는 데에 필요한 힘은 거의 발생하지 않고, 또한 관성력도 작기 때문에 전력 소비를 억제할 수 있다. 모터(50)도 소형화할 수 있고, 드럼(30)의 내용량도 크게 할 수 있다.
<모터의 상세>
도 2에 도시한 바와 같이, 모터(50)는 직경이 수조(20)보다도 작은 편평한 원기둥 형상의 외관을 갖고, 회전축(J)이 그 중심을 지나도록 수조(20)의 베어링 하우징(23a)에 부착되어 있다. 모터(50)는 아우터(outer) 로터(53)(제2 로터), 이너 로터(52)(제1 로터), 이너 샤프트(71), 아우터(outer) 샤프트(72), 스테이터(51) 등으로 구성되어 있다.
그리고, 아우터(outer) 로터(53) 및 이너 로터(52)가 클러치나 가감속기 등을 개재(介在) 하지 않고 펄세이터(40)가나 드럼(30)에 연결되어 있어서, 이들을 직접 구동하도록 구성되어 있다.
이들 2개의 로터(52, 53)는 하나의 인버터로 구동 제어되고 있다. 아우터(outer) 로터(53) 및 이너 로터(52)의 각각은 스테이터(51)의 코일(163)을 공용(共用)하고 있고, 코일(163)에 전류를 공급함으로써 독립적으로 회전 구동할 수 있도록 되어 있다. 이 모터(50)의 경우, 2개의 로터(52, 53)가 동일 방향으로 회전할 때와 역방향으로 회전할 때, 양쪽 로터의 회전수의 비는 예를 들어 1:1, 1:-2과 같이 고정된 값으로 된다. 동일 방향과 반대 방향의 각각의 회전의 전환은 착자(着磁)에 의해 행해지고, 동일 방향과 반대 방향의 각각에 있어서 회전수의 비는 상이하다.
아우터(outer) 로터(53)는 편평한 바닥이 있는 원통 형상의 부재이며, 중심 부분이 개구된 저벽부(121)와, 저벽부(121)의 주변에 세워 설치된 로터 요크(122, rotor yoke)와, 원호 형상의 영구 자석으로 이루어지는 복수의 아우터(outer) 마그네트(124)를 갖고 있다. 저벽부(121) 및 로터 요크(122)는 백 요크로서 기능하도록 철판을 프레스 가공하여 형성되어 있다.
본 실시 형태에서는 아우터(outer) 로터(53)는 컨시퀀트(consequent)형 로터이며, 16개의 아우터(outer) 마그네트(124)가 둘레 방향으로 간격을 두고 S극이 배열되도록 배치되고, 로터 요크(122)의 내면에 고정되어 있다. 또한, 상세에 대해서는 후술하지만, 아우터(outer) 마그네트(124)의 자극을 반전시킴으로써, 아우터(outer) 로터(53)의 자극수를 16극과 32극 사이에서 전환 가능하게 되어 있다.
이너 로터(52)는 아우터(outer) 로터(53)보다도 외경이 작은 편평한 원통 형상의 부재이며, 중심 부분이 개구된 내측 지지벽부(131)와, 내측 지지벽부(131)의 주위에 세워 설치된 내측 주위벽부(132)와, 직사각형 판 형상의 영구 자석으로 이루어지는 복수의 이너 마그네트(134)를 갖고 있다.
본 실시 형태에서는 이너 로터(52)는 스포크(spoke)형의 로터이며, 32개의 이너 마그네트(134)가 둘레 방향으로 간격을 두고 방사상으로 배열되도록 배치되고, 내측 주위벽부(132)에 설치되어 고정되어 있다. 이너 마그네트(134)의 사이에는 로터 코어(133)가 둘레 방향으로 배치되어 있다.
이너 샤프트(71)는 원기둥 형상의 축 부재이며, 내부 베어링(73), 아우터(outer) 샤프트(72) 및 외부 베어링(74)을 통하여 베어링 하우징(23a)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 이너 샤프트(71)의 하단부는 아우터(outer) 로터(53)에 연결되어 있다. 이너 샤프트(71)의 상단부는 펄세이터(40)에 연결되어 있다.
아우터(outer) 샤프트(72)는 이너 샤프트(71)보다도 짧고 이너 샤프트(71)의 외경보다도 큰 내경을 갖는 원통 형상의 축 부재이며, 상하의 내부 베어링(73, 73), 이너 샤프트(71) 및 외부 베어링(74)을 통하여 베어링 하우징(23a)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 아우터(outer) 샤프트(72)의 하단부는 축지지부(24)에 지지되어 있다. 아우터(outer) 샤프트(72)의 상단부는 드럼(30)의 플랜지 샤프트(34)에 연결되어 있다.
스테이터(51)는 아우터(outer) 로터(53)의 내경보다도 외경이 작고 이너 로터(52)의 외경보다도 내경이 큰 원환 형상의 부재로 형성되어 있다. 스테이터(51)는 도 11에 도시한 바와 같이 복수의 티스(161, teeth)나 코일(163) 등이 수지(樹脂)에 매설(埋設)된 상태에서 구비되어 있다. 본 실시 형태의 스테이터(51)에는 24개의 I형 티스(161) 및 코일(163)이 구비되어 있다.
티스(161)는 종단면이 I자 형상을 갖는 박판 형상의 철 부재이며, 각각이 등(等)간격으로 방사상으로 배열되도록 하여 스테이터(51)의 전체 둘레에 독립한 상태로 배치되어 있다. 티스(161)의 내주측 및 외주측의 측단부는 그 양쪽 코너로부터 둘레 방향으로 플랜지 형상으로 돌출되어 있다.
티스(161)에는 절연재를 개재(介在)하여 절연재로 피복된 3개의 와이어를 소정의 순서 및 구성으로 연속해서 권회(回)함으로써 티스(161)마다 코일(163)이 형성되어 있다. 코일(163)이 형성된 일군(一群)의 티스(161)는 각 직경 측단부면만을 노출시킨 상태에서 몰드 성형에 의해 열경화성 수지에 매설되어 있고, 절연된 상태에서 일정한 배치로 고정되어 있다.
티스(161)의 이너 로터(52)측의 단부는 로터 코어(133)와 근소한 간극을 두고 대향하고, 티스(161)의 아우터(outer) 로터(53)측의 단부는 아우터(outer) 마그네트(124)와 근소한 간극을 두고 대향하도록 스테이터(51), 이너 로터(52), 아우터(outer) 로터(53)가 조립되어 있다.
인접하는 티스(161)의 사이에는 위치 센서(164)가 배치되어 있다. 위치 센서(164)는 이너 로터(52) 근방의 위치에 배치되어 있고, 이너 로터(52)의 위치를 파악하기 위한 것이다.
도 12에 도시한 바와 같이, 모터(50)에는 3상의 인버터(118)가 하나 접속되어 있다. 이 모터(50)에서는 스테이터(51)의 코일(163)에 통전되었을 때, 티스(161)의 아우터(outer)측과 이너측에는 동시에 서로 다른 극이 발생하고, 회전자계(回磁界)에 따라 아우터(outer) 로터(53)와 이너 로터(52)가 각각 독립적으로 회전한다.
이와 같이, 스테이터(51)를 아우터(outer) 로터(53)와 이너 로터(52)가 공용(共用)하고, 하나의 인버터(118)에 의해 아우터(outer) 로터(53)와 이너 로터(52)를 복수의 회전 모드로 회전 구동시킬 수 있다.
(자극수의 전환 동작)
도 11은 모터의 주요부를 나타내는 평면 단면도이며, 기계각 45°분의 상태를 나타내고 있다. 아우터(outer) 마그네트(124)는 모두 전환 자석(125, 切換磁石)으로 구성되어 있다. 이너 마그네트(134)는 모두 고정 자석(135)으로 구성되어 있다.
여기서, 전환 자석(125)이란, 자극수 전환부(切換部)로서의 코일(163)에 자화(磁化) 전류를 공급했을 때에, 그 자석의 극성이 반전하는 자석이다. 또한, 고정 자석(135)이란, 코일(163)에 자화 전류를 공급해도 그 자석의 극성이 반전하지 않는 자석이다. 후술하는 보자력(保磁力)의 크기나 자석의 종류 등에 의존할 필요는 없다. 여기서, "반전한다", "반전하지 않는다"라고 함은 자석 전체의 극성을 나타내며, 일부에 역극이 있어도 전체(total) 자속으로 판별하면 된다.
본 실시 형태에서는, 스테이터(51)의 극수(St)가 24극, 이너 로터(52)의 극수가 32극, 아우터(outer) 로터(53)의 최다 극수가 32극으로 되도록 구성되고, 그 비율은 St:m=3:4로 되어 있다. 여기서, 아우터(outer) 로터(53)는 착자(着磁)에 의해 극수를 전환함으로써 32극 또는 16극으로 전환 가능하게 되어 있다.
도 11에 도시하는 상태에서는, 아우터(outer) 마그네트(124)는 둘레 방향으로 간격을 두고 티스(161)측의 아우터(outer) 마그네트(124)의 표면이 S극으로 되도록 배치되어 있다. 아우터(outer) 마그네트(124)를 이러한 배치로 함으로써 인접하는 S극의 아우터(outer) 마그네트(124) 사이에 있어서의 아우터(outer) 로터(53)의 로터 요크(122)가 N극으로 되고, 아우터(outer) 로터(53)의 자극수가 32극으로 된다. 여기서, 로터 요크(122)의 N극 부분에 돌극(突極) 구조를 갖지 않기 때문에 로터 요크(122)와 티스(161) 사이의 자기 저항은 대략 동일해진다. 이러한 돌극 구조가 없는 컨시퀀트형 로터를 사용함으로써 진동이나 소음을 억제한 구성으로 할 수 있다.
도 13에 도시한 바와 같이, 로터 요크(122)의 N극 부분으로부터 나온 자속은 티스(161)를 통하여 이너 로터(52)측을 지나고, 다른 티스(161)를 통하여 아우터(outer) 마그네트(124)의 S극으로 들어가고, 로터 요크(122)를 지나 로터 요크(122)의 N극으로 복귀된다.
여기서, 아우터(outer) 로터(53)의 자극수가 32극인 경우에는 아우터(outer) 로터(53)의 N극의 로터 요크(122)와 티스(161)의 간극인 에어 갭이 크기 때문에 유도 전압이 작아진다. 그 때문에, 고속이며 저(低)토크가 필요한 탈수 시에는 아우터(outer) 로터(53)의 자극수를 32극으로 하는 것이 좋다.
한편, 코일(163)에 자화 전류를 공급하여 아우터(outer) 마그네트(124)의 일부 자극을 반전시키고, 도 14에 도시한 바와 같이, 둘레 방향으로 간격을 두고 N극과 S극이 교대로 배열되도록 전환하면, 아우터(outer) 로터(53)의 자극수가 16극으로 된다.
도 15에 도시한 바와 같이, 아우터(outer) 마그네트(124)의 N극으로부터 나온 자속은 티스(161)를 통하여 이너 로터(52)측을 지나고, 다른 티스(161)를 통하여 아우터(outer) 마그네트의 S극으로 들어가고, 로터 요크(122)를 통해서 아우터(outer) 마그네트(124)의 N극으로 복귀된다.
여기서, 아우터(outer) 로터(53)의 자극수가 16극인 경우에는, N극의 아우터(outer) 마그네트(124)와 티스(161)의 간극인 에어 갭이 32극인 경우에 비하여 작기 때문에 유도 전압이 커진다. 그 때문에, 저속이며 고(高)토크가 필요한 세탁 시에는, 아우터(outer) 로터(53)의 자극수를 16극으로 하는 것이 좋다.
이어서, 도 11을 사용하여, 아우터(outer) 마그네트(124)의 자극을 32극으로부터 16극으로 전환하는 방법에 대해서 설명한다. 도 11은 32극이지만, 밑에서부터 1번째 자석의 자극을 S극으로부터 N극으로 전환함으로써 16극으로 할 수 있다. 밑에서부터 1번째의 티스(161)와 밑에서부터 2번째의 티스(161)에 도 11의 화살표로 나타내는 방향으로 자계가 흐르도록 코일(163)에 자화 전류를 흘린다. 그에 따라, 밑에서부터 1번째의 아우터(outer) 마그네트(124)의 자극을 S극으로부터 N극으로 반전시킬 수 있다.
이어서, 도 14를 사용하여, 아우터(outer) 마그네트(124)의 자극을 16극으로부터 32극으로 전환하는 방법에 대해서 설명한다. 도 14는 16극이지만, 밑에서부터 1번째 자석의 자극을 N극으로부터 S극으로 전환함으로써 32극으로 할 수 있다. 밑에서부터 1번째의 티스(161)와 밑에서부터 2번째의 티스(161)에 도 14의 화살표로 나타내는 방향으로 자계가 흐르도록 코일(163)에 자화 전류를 흘린다. 그에 따라, 밑에서부터 1번째의 아우터(outer) 마그네트(124)의 자극을 N극으로부터 S극으로 반전시킬 수 있다.
또한, 도 14에 도시하는 아우터(outer) 마그네트(124)의 배치의 경우, 밑에서부터 1번째의 아우터(outer) 마그네트(124)의 앞의 극이 남는 경우가 있으나, 필요한 경우에는 아우터(outer) 로터(53)의 각도, 코일(163)에 흘리는 자화 전류의 상을 적절히 맞추어 복수 회의 자화를 행함으로써 완전하게 자화를 반전하는 것은 가능하다.
이와 같이, 착자를 위한 자속의 자로(磁路)를 적절하게 설정함으로써, 예를 들어 전환 자석(125)과 고정 자석(135)을 보자력이 동일한 페라이트(ferrite) 자석으로 구성한 경우라도, 전환 자석(125) 만의 자극 전환을 안정적으로 행할 수 있다.
또한, 전환 자석(125)과 고정 자석(135)을 보자력이 다른 2종류 이상의 자석으로 구성해도 좋다. 예를 들어, 고정 자석(135)의 보자력을 전환 자석(125)의 보자력보다도 크게 함으로써 보다 안정된 자화를 얻을 수 있다. 또한, 이너 로터(52)의 고정 자석(135)에 희토류 자석을 사용함으로써 이너 로터(52)와 아우터(outer) 로터(53)의 토크 밸런스를 보다 용이하게 취할 수 있다.
도 16은, 고정 자석(135)과 전환 자석(125)에 보자력이 다른 자석을 사용했을 경우의 B-H 곡선(자기 히스테리시스(hysteresis) 곡선)을 도시하는 도면이다. 여기서, 코일(163)에 자화 전류를 흘림으로써 +A 이상 -A 이하 및 고정 자석(135)의 보자력을 초과하지 않는 자계를 발생시키면, 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 전환 자석(125)의 자극을 반전시키는 것이 가능하다. 자화하는 전류는 펄스 전류이면 되고, 수십msec(millisecond) 정도의 시간으로 자화가 가능하다.
그런데, 전환 자석(125)을 자화하는데 있어서, 코일(163)에 인가하는 전압은 자화 전류를 크게 하기 위하여 가능한 한 높은 쪽이 유리하다. 또한, 탈수 시와 같은 고속 회전을 행하는 경우에도 전압이 높은 쪽이 행하기 쉽다. 그러나, 세탁이나 헹굼 등의 세탁 시와 같은 저속 회전이며 고토크의 경우에는 과도하게 높지 않은 쪽이 일반적으로 인버터(118)의 효율이 좋다.
따라서, 본 실시 형태에서는 자화 시 및 탈수 시에는 자화와 동일한 전압을 인버터(118)에 공급하는 한편, 세탁 시에는 자화의 전압보다 낮은 전압을 인버터(118)에 공급하도록 하고 있다. 이에 의해, 소비 전력을 저감할 수 있다.
(회전 모드에 대해서)
여기서, 코일(163)에 자화 전류를 공급하여 전환 자석(125)의 자극을 반전시키는 자극수의 전환 동작은 컨트롤러(60)에 의해 제어된다. 즉, 컨트롤러(60)의 제어 지령에 기초하여 아우터(outer) 로터(53) 및 이너 로터(52)를 복수의 회전 모드로 회전 구동시키도록 하고 있다.
도 17은 3상 모터의 회전 중의 전기각 360°의 사이의 스테이터(51), 아우터(outer) 로터(53) 및 이너 로터(52)의 위치를 6개의 스텝으로 나누어서 도시한 것이며, 아우터(outer) 로터(53) 및 이너 로터(52)가 회전하는 원리를 모식적으로 도시하고 있다.
도 17에서는 아우터(outer) 로터(53) 및 이너 로터(52)는 동일한 극수인 32극이며, 그 기계각 45°분을 나타내고 있다. U상, V상, W상의 3상의 코일(163)에 구동 전류를 흘리면, 티스(161)에 자극(磁極)이 발생한다. 그 자극은 티스(161)의 이너 로터(52)측과 아우터(outer) 로터(53)측에서 반대 극으로 된다.
도 17에 나타내는 제1 스텝에서는 U상, V상의 티스(161)의 이너 로터(52)측이 N극, W상의 티스(161)의 이너 로터(52)측이 S극으로 되어 있다. 그 때문에 U상, V상의 티스(161)의 아우터(outer) 로터(53)측이 S극, W상의 티스(161)의 아우터(outer) 로터(53)측이 N극으로 되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는 티스(161)의 이너 로터(52)측의 극에 대해서만 설명한다.
제1 스텝에서는 아우터(outer) 로터(53)와 이너 로터(52)는 전기각(電角) 180° 어긋난 상태에서 도 17의 우측 방향으로 회전하는 힘을 토크로서 받게 된다.
제2 스텝에서는 V상의 티스(161)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(52)측의 U상의 티스(161)가 N극인 상태에서 V상의 티스(161)가 S극으로 되고, W상의 티스(161)가 S극의 상태에서 아우터(outer) 로터(53) 및 이너 로터(52)가 우측 방향으로 이동한다.
제3 스텝에서는 W상의 티스(161)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(52)측의 U상의 티스(161)가 N극, V상의 티스(161)가 S극의 상태에서 W상의 티스(161)가 N극으로 되고, 아우터(outer) 로터(53) 및 이너 로터(52)가 우측 방향으로 이동한다.
제4 스텝에서는 U상의 티스(161)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(52)측의 U상의 티스(161)가 S극으로 되고, V상의 티스(161)가 S극, W상의 티스(161)가 N극의 상태에서 아우터(outer) 로터(53) 및 이너 로터(52)가 우측 방향으로 이동한다.
제5 스텝에서는 V상의 티스(161)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(52)측의 U상의 티스(161)가 S극의 상태에서 V상의 티스(161)가 N극으로 되고, W상의 티스(161)가 N극의 상태에서 아우터(outer) 로터(53) 및 이너 로터(52)가 우측 방향으로 이동한다.
제6 스텝에서는 W상의 티스(161)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(52)측의 U상의 티스(161)가 S극, V상의 티스(161)가 N극의 상태에서 W상의 티스(161)가 S극으로 되고, 아우터(outer) 로터(53) 및 이너 로터(52)가 우측 방향으로 이동한다.
이와 같이, 아우터(outer) 로터(53) 및 이너 로터(52)는 동일한 방향으로 동일 속도로 회전하게 된다. 본 실시 형태에서는 이 회전 모드를 동기 회전 모드라 칭한다. 또한, 부하나 부하 변동에 의해 아우터(outer) 로터(53) 및 이너 로터(52)의 위상이 다소 어긋나는 경우가 있으나, 도 17에 나타내는 예에서는 위상의 어긋남은 없는 것으로서 설명하고 있다.
이어서, 아우터(outer) 로터(53)의 자극수를 전환했을 경우의 회전 모드에 대해서 도 18을 사용해서 설명한다. 도 18에 도시한 바와 같이, 아우터(outer) 로터(53)는 16극이며 이너 로터(52)는 32극이다.
도 18에 나타내는 제1 스텝에서는 U상, V상의 티스(161)의 이너 로터(52)측이 N극, W상의 티스(161)의 이너 로터(52)측이 S극으로 되어 있다. 그 때문에, U상, V상의 티스(161)의 아우터(outer) 로터(53)측이 S극, W상의 티스(161)의 아우터(outer) 로터(53)측이 N극으로 되어 있다.
제1 스텝에서는 이너 로터(52)는 도 18의 우측 방향으로 회전하는 힘을 토크로서 받는다. 한편, 아우터(outer) 로터(53)는 도 18의 좌측 방향으로 회전하는 힘을 토크로서 받는다.
제2 스텝에서는 V상의 티스(161)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(52)측의 U상의 티스(161)가 N극의 상태에서 V상의 티스(161)가 S극으로 되고, W상의 티스(161)가 S극의 상태에서 이너 로터(52)가 우측 방향으로 이동하고, 아우터(outer) 로터(53)가 좌측 방향으로 이동한다.
제3 스텝에서는 W상의 티스(161)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(52)측의 U상의 티스(161)는 N극, V상의 티스(161)가 S극의 상태에서 W상의 티스(161)가 N극으로 되고, 이너 로터(52)가 우측 방향으로 이동하고, 아우터(outer) 로터(53)가 좌측 방향으로 이동한다.
제4 스텝에서는 U상의 티스(161)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(52)측의 U상의 티스(161)가 S극으로 되고, V상의 티스(161)가 S극, W상의 티스(161)가 N극인 상태로 되고, 이너 로터(52)가 우측 방향으로 이동하고, 아우터(outer) 로터(53)가 좌측 방향으로 이동한다.
제5 스텝에서는 V상의 티스(161)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(52)측의 U상의 티스(161)가 S극의 상태에서 V상의 티스(161)가 N극으로 되고, W상의 티스(161)가 N극의 상태에서 이너 로터(52)가 우측 방향으로 이동하고, 아우터(outer) 로터(53)가 좌측 방향으로 이동한다.
제6 스텝에서는 W상의 티스(161)의 자극을 반전시킨다. 이에 의해, 이너 로터(52)측의 U상의 티스(161)가 S극, V상의 티스(161)가 N극의 상태에서 W상의 티스(161)가 S극으로 되고, 이너 로터(52)가 우측 방향으로 이동하고, 아우터(outer) 로터(53)가 좌측 방향으로 이동한다. 이때, 아우터(outer) 로터(53)의 이동량은 이너 로터(52)의 2배로 되어 있다.
이와 같이, 아우터(outer) 로터(53) 및 이너 로터(52)는 서로 다른 방향으로 다른 속도로 회전하게 된다. 본 실시 형태에서는 이 회전 모드를 상반(相反) 회전 모드라 칭한다.
또한, 회전 모드로서는 본 실시 형태 이외에 자극수의 조합에 의해 동기 회전 모드, 상반 회전 모드의 다른 회전비율이나 동일한 회전비율을 구성할 수 있다. 이와 같이, 동기 회전 모드나 상반 회전 모드는 동일한 방향 또는 다른 방향으로 다른 속도로 회전시킴으로써 임의의 회전비율로 회전하거나, 다른 토크로 회전하는 회전 모드도 포함한다.
이상과 같이, 이 모터(50)에 의하면 인버터가 하나의 간단한 구성으로 아우터(outer) 로터(53) 및 이너 로터(52)를 복수의 회전 모드로 회전 동작시킬 수 있다. 즉, 종래와 같이 2개의 로터를 독립적으로 회전 구동시키는데 필요한 복수의 인버터(118)가 불필요해져 인버터(118)의 규모를 작게 하여 제품의 콤팩트화나 비용 저감을 도모할 수 있다.
(모터의 변형예 1)
도 19는 본 변형예 1의 모터 구성을 나타내는 평면 단면도이다. 이하, 상술한 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 차이점에 대해서만 설명한다.
도 19에 도시한 바와 같이, 이너 로터(52)는 스포크(spoke)형의 로터이며, 32개의 이너 마그네트(134)가 둘레 방향으로 간격을 두고 방사상으로 배열되도록 배치되고, 내측 주위벽부(132)에 설치되어 고정되어 있다. 이너 마그네트(134)는 모두 고정 자석(135)으로 구성되어 있다. 이너 마그네트(134)의 사이에는 로터 코어(133)가 둘레 방향으로 배치되어 있다.
아우터(outer) 로터(53)는 SPM형 로터이며, 32개의 아우터(outer) 마그네트(124)가 둘레 방향으로 S극과 N극이 교대로 배열되도록 배치되고, 로터 요크(122)의 내면에 고정되어 있다.
여기서, 아우터(outer) 마그네트(124)는 전환 자석(125)과 고정 자석(135)으로 구성되어 있다. 구체적으로는, 도 19에 나타내는 5개의 아우터(outer) 마그네트(124) 중 밑에서부터 1번째, 2번째, 5번째의 자석은 전환 자석(125)으로 구성되어 있다. 그리고, 밑에서부터 3번째, 4번째의 자석은 고정 자석(135)으로 구성되어 있다. 즉, 인접하는 2개의 자석이 동일 기능의 자석으로 구성되어 있다.
그리고, 코일(163)에 자화 전류를 공급하여 모든 전환 자석(125)의 자극을 반전시키면, 도 20에 도시한 바와 같이, 밑에서부터 1번째, 5번째의 전환 자석(125)이 S극에서 N극으로 반전하고, 밑에서부터 2번째의 전환 자석(125)이 N극에서 S극으로 반전한다. 이와 같이, 인접하는 2개의 S극의 자석 조(組)와 인접하는 2개의 N극의 조(組)가 둘레 방향으로 교대로 배열되도록 전환함으로써 아우터(outer) 로터(53)의 자극수가 16극으로 된다.
여기서, 아우터(outer) 로터(53)의 자극수가 32극인 경우에 코일(163)에 구동 전류를 공급하면, 도 19에 화살표로 나타낸 바와 같이 아우터(outer) 로터(53) 및 이너 로터(52)는 양쪽 모두 시계 방향으로 회전한다. 즉, 동기 회전 모드로 회전 구동시킬 수 있다.
한편, 아우터(outer) 로터(53)가 16극인 경우에 코일(163)에 구동 전류를 공급하면, 도 20에 화살표로 나타낸 바와 같이 아우터(outer) 로터(53)가 반시계 방향으로 회전하고, 이너 로터(52)가 시계 방향으로 회전한다. 즉, 상반 회전 모드로 회전 구동시킬 수 있다.
또한, 이너 마그네트(134) 및 아우터(outer) 마그네트(124)의 수는 일례에 지나지 않으며, 특별히 이 형태에 한정하는 것은 아니다. 또한, 아우터(outer) 마그네트(124)를 전환 자석(125)과 고정 자석(135)으로 구성하고 있지만, 모두 전환 자석(125)으로 구성해도 상관없다. 이 경우에는, 임의의 절반의 전환 자석(125)의 자극만을 반전시킴으로써 자극수를 전환할 수 있다. 이와 같이 하면, 전환 자석(125)과 고정 자석(135)을 구별하지 않고 착자 전환을 행할 수 있다.
(모터의 변형예 2)
도 21은 본 변형예 2의 모터 구성을 나타내는 평면 단면도이다. 도 21에 도시한 바와 같이, 이너 로터(52)는 매립식 SPM형 로터이며, 32개의 이너 마그네트(134)가 둘레 방향으로 S극과 N극이 교대로 배열되도록 배치되고, 내측 주위벽부(132)에 매립되어 있다. 이너 마그네트(134)는 모두 고정 자석(135)으로 구성되어 있다.
아우터(outer) 로터(53)는 SPM형 로터이며, 32개의 아우터(outer) 마그네트(124)가 둘레 방향으로 S극과 N극이 교대로 배열되도록 배치되고, 로터 요크(122)의 내면에 고정되어 있다. 또한, 아우터(outer) 마그네트(124)는 전환 자석(125)과 고정 자석(135)으로 구성되어 있지만, 그 배치는 변형예 1과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
(모터의 변형예 3)
도 22는 본 변형예 3의 모터 구성을 나타내는 평면 단면도이다. 도 22에 도시한 바와 같이, 이너 로터(52)는 매립식 SPM형 로터이며, 32개의 이너 마그네트(134)가 둘레 방향으로 S극과 N극이 교대로 배열되도록 배치되고, 내측 주위벽부(132)에 매립되어 있다. 이너 마그네트(134)는 모두 고정 자석(135)으로 구성되어 있다.
아우터(outer) 로터(53)는 컨시퀀트형 로터이며, 16개의 아우터(outer) 마그네트(124)가 둘레 방향으로 간격을 두고 S극이 배열되도록 배치되고, 로터 요크(122)의 내면에 고정되어 있다. 아우터(outer) 마그네트(124)는 모두 전환 자석(125)으로 구성되어 있고, 전환 자석(125)의 자극을 반전시킴으로써 아우터(outer) 로터(53)의 자극수를 16극과 32극 사이에서 전환 가능하게 되어 있다. 또한, 전환 자석(125)의 자극 반전 동작에 대해서는 실시 형태와 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
<설치 구조의 상세>
이너 로터(52)는 외부 베어링(74)에 접촉하지 않고, 그리고, 아우터(outer) 샤프트(72)에 대하여 위치가 어긋나지 않도록 아우터(outer) 샤프트(72)에 설치되어 있다.
도 23에 도시한 바와 같이, 아우터(outer) 샤프트(72)는 드럼(30)측에 위치하는 외부 베어링(74)이 축지지하고 있는 부분(72c)의 외경(R1)과, 도 24에 도시한 바와 같이 드럼(30)과는 반대측에 위치하는 외부 베어링(74)(볼 베어링(74))이 축지지하고 있는 부분(72d)의 외경(R2)이 동일한 직경으로 되도록 형성되어 있다.
아우터(outer) 샤프트(72)는 복수의 부재를 조합함으로써 구성되어 있는 것이 아니라 하나의 부재(하나의 부품)로 구성되어 있다.
도 25에 도시한 바와 같이, 아우터(outer) 샤프트(72)의 드럼(30)측(선단측)에 위치하는 선단측단부(72a) 및 드럼(30)과는 반대측(기단부측)에 위치하는 기단부 측단부(72b) 부근에는 각각 외주면에 세레이션 가공이 실시된 끼움결합 부위를 갖는 설치부(72e)가 형성되어 있다. 기단부 측단부(72b)의 설치부(72e)에 이너 로터(52)의 축 구멍이 삽입됨으로써 이너 로터(52)가 아우터(outer) 샤프트(72)에 장착되어 있다.
그리고, 아우터(outer) 샤프트(72)의 기단부 측단부(72b)에 너트(N)를 체결함으로써, 도 24에 도시한 바와 같이 아우터(outer) 샤프트(72)에 이너 로터(52)가 설치 고정되어 있다. 또한, 아우터(outer) 샤프트(72)의 하면과 너트(N)의 상면 사이에는, 너트(N)의 풀림방지로서 기능하는 와셔(W)가 끼움 지지되어 있다.
아우터(outer) 샤프트(72)의 기단부측 부분의 외주면에는 원주 방향을 따라 오목 형성된 2개의 홈부(152, 153)가 간격을 두고 설치되어 있다.
도 24에 도시한 바와 같이, 선단측에 위치하는 홈부(153)에는 고무 링(175)이 끼워넣어져 있다. 이 고무 링(175)은 볼 베어링(74)의 상단부에 접촉한다.
기단부측에 위치하는 홈부(152)에는 스냅 링(181)이 끼워 넣어져 있다. 스냅 링(181)은 소위 C형 스냅 링이며, 평면에서 볼 때 대략 C자 형상의 형상을 갖고 있다. 스냅 링(181)은 홈부(152)에 끼워 넣어져 고정되었을 때에 아우터(outer) 샤프트(72)의 외주면으로부터 외측으로 돌출되고, 접촉부(80)를 구성하고 있다. 즉, 스냅 링(181)은 홈부(152)의 깊이보다도 큰 폭을 갖고 있다.
스냅 링(181)에 의해 구성된 접촉부(80)와 볼 베어링(74) 사이에는 축방향으로 소정의 간격이 설치되어 있다.
이너 로터(52)에 아우터(outer) 샤프트(72)를 삽입했을 때에 접촉부(80)에 이너 로터(52)가 접촉하도록 구성되어 있고, 이너 로터(52)는 너트(N)가 체결된 상태에서는 접촉부(80)와 너트(N) 사이에 끼움 지지되어 있다.
(변형예)
도 26 및 도 27에 아우터(outer) 샤프트에의 이너 로터의 설치 구조의 변형예를 나타낸다.
상술한 바와 같이, 아우터(outer) 샤프트(72)는 축지지부(24)에 상하로 이격되어 배치된 2개의 외부 베어링(74)을 통하여 베어링 하우징(23a)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
본 변형예에서는 이들 외부 베어링(74)(아우터 레이스(174a, outer lace))은 베어링 하우징(23a)에 압입되어 고정되어 있고, 아우터(outer) 샤프트(72)는 이들 외부 베어링(74)(이너 레이스(174b, inner lace))에 헐거운 끼워맞춤으로 되어 있다.
이들 외부 베어링(74) 중 전방측의 외부 베어링(74)(전방 베어링(74F))은 후방측의 외부 베어링(74)(후방 베어링(74R))보다도 사이즈가 큰 지지 안정성이 우수한 베어링이 사용되고 있다. 전방 베어링(74F) 쪽이 후방 베어링(74R)보다도 큰 부하가 가해지기 때문에 전방 베어링(74F)을 상대적으로 크게 함으로써 안정된 지지를 할 수 있고, 진동이나 소음을 억제할 수 있다.
아우터(outer) 샤프트(72)의 전단부 부분은 축지지부(24)로부터 전방으로 돌출되고, 수조(20)의 내부에 위치하고 있다. 상기 아우터(outer) 샤프트(72)의 전단부 부분에 플랜지 샤프트(34)를 통하여 드럼(30)이 설치되어 있다. 아우터(outer) 샤프트(72)의 전단부 부분과 플랜지 샤프트(34) 사이에는 세레이션이나 요철 끼움결합 등으로 이루어지는 회전 방지 구조가 설치되어 있고, 아우터(outer) 샤프트(72)와 플랜지 샤프트(34)는 회전이 불가능하게 고정되어 있다.
그렇게 해서 드럼(30)의 내부로 돌출된 이너 샤프트(71)의 전단부에, 아우터(outer) 샤프트(72)와 마찬가지로, 회전 방지 구조를 통하여 펄세이터(40)가 회전 불가능하게 고정되어 있다.
한편, 아우터(outer) 샤프트(72)의 후단부 부분은 축지지부(24)로부터 후방으로 돌출되어 있고, 상기 아우터(outer) 샤프트(72)의 후단부 부분을 이너 로터(52)의 축 구멍에 삽입함으로써 이너 로터(52)가 아우터(outer) 샤프트(72)에 접속되어 있다. 또한, 아우터(outer) 샤프트(72)의 후단부로부터 돌출된 이너 샤프트(71)의 후단부를 아우터(outer) 로터(53)의 축 구멍에 삽입함으로써 아우터(outer) 로터(53)가 이너 샤프트(71)에 접속되어 있다.
이중 샤프트(70)를 축지지부(24)에 설치할 때에는 외부 베어링(74)이 고정되어 있는 축지지부(24)에 아우터(outer) 샤프트(72)를 전방으로부터 삽입함으로써 행해진다. 그 때문에 도 26에도 나타내는 바와 같이 전방 베어링(74F)의 내경은 후방 베어링(74R)의 내경 이상의 크기로 되어 있다. 그에 맞추어 아우터(outer) 샤프트(72)는 그 전단부 부분과 후단부 부분 사이의 본체 부분에 전방 베어링(74F)에 끼움결합(헐거운 끼워맞춤) 하는 외경을 갖는 대경부(172a)와, 후방 베어링(74R)에 끼움결합(헐거운 끼워맞춤)하는 대경부(172a)보다 작은 외경을 갖는 소경부(172b)를 갖고 있다. 대경부(172a)는 소경부(172b)의 전방에 이어져서 위치하고 있다.
삽입 후단부측인 아우터(outer) 샤프트(72)의 전단부 부분은 대경부(172a)보다도 큰 외경을 갖고 있으며, 그 전단부 부분과 대경부(172a)의 경계선에는 아우터(outer) 샤프트(72)의 후방으로의 이동을 규제하는 원환 형상의 전방측 단차(172c)가 설치되어 있다. 또한, 대경부(172a)와 소경부(172b)의 경계선에도 아우터(outer) 샤프트(72)의 후방으로의 이동을 규제하는 원환 형상의 후방측 단차(172d)가 설치되어 있다.
전방 베어링(74F)은 전방측 단차(172c)에 접촉하고, 후방 베어링(74R)은 후방측 단차(172d)에 접촉함으로써 아우터(outer) 샤프트(72)는 축지지부(24)에 위치 결정되어 있다.
그리고, 삽입 선단측인 아우터(outer) 샤프트(72)의 후단부 부분은 소경부(172b)의 외경 이하의 외경이 필요하기 때문에 이 아우터(outer) 샤프트(72)의 후단부 부분은 소경부(172b)보다도 작은 외경으로 형성되어 있다(로터 접속단부(172e)라고도 함). 로터 접속단부(172e)를 소경부(172b)보다도 작은 외경으로 함으로써 후방 베어링(74R)이나 전방 베어링(74F)에의 아우터(outer) 샤프트(72)의 삽입이 용이해지므로 작업성이 우수하다.
그렇게 축지지부(24)에 아우터(outer) 샤프트(72)가 지지됨으로써 축지지부(24)로부터 후방으로 돌출된 로터 접속단부(172e)에 간극 유지 링(80a), 이너 로터(52) 및 고정구(90, 固定具)가 설치되어 있다.
구체적으로는, 로터 접속단부(172e)에는 소경부(172b)에 이어져서 회전 방지 구조를 갖는 장착부(172f)가 설치되어 있다. 이 장착부(172f)에 이너 로터(52)의 축 구멍이 빼고 꽂기 가능하게 삽입됨으로써 간극 유지 링(80a)을 통하여 이너 로터(52)가 장착되어 있다.
간극 유지 링(80a)은 후방 베어링(74R)의 이너 레이스(174b, inner lace)에 접촉하고, 후방 베어링(74R)의 아우터 레이스(174a, outer lace)에는 접촉하지 않는 외경을 갖는 두꺼운 금속 링이며, 이너 로터(52)보다 먼저 장착부(172f)에 장착되어 있다. 이 간극 유지 링(80a)을 통하여 이너 로터(52)가 장착부(172f)에 장착되어 있다. 그에 따라, 이너 로터(52)는 아우터(outer) 샤프트(72)와 함께 베어링 하우징(23a)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
로터 접속단부(172e)의 장착부(172f)보다도 돌출단부측에는 외주에 수나사가 형성된 수나사부(172g)가 설치되어 있다. 이 수나사부(172g)에 고정구(90)가 체결되어 고정되어 있다.
도 27에 도시한 바와 같이, 고정구(90)는 수나사부(172g)에 끼움 결합되는 암나사가 형성된 암나사부(91a)를 갖는 고정 기초부(91)와, 암나사부(91a)의 주위에 배치되는 복수의 고정 로드(92)(본 실시예에서는 6개)를 갖고 있다. 고정 기초부(91)에는 암나사부(91a)의 둘레에 등간격(等間隔)으로 암나사부(91a)와 평행하게 연장되는 복수의 로드 구멍(9lb)이 형성되어 있고, 이들 로드 구멍(9lb)에 고정 로드(92)가 설치되어 있다.
각 고정 로드(92)의 외주에는 수나사가 형성되어 있고, 각 로드 구멍(9lb)에는 그 수나사에 끼움 결합되는 암나사가 형성되어 있다. 그에 따라, 고정 로드(92)는 회전축(J)을 따라 슬라이드 가능하게 되어 있다.
따라서, 이들 고정 로드(92)를 로드 구멍(9lb)에 비틀어 넣음으로써 축방향의 외측(로터 접속단부(172e)의 돌출단부측)으로부터 이너 로터(52)에 압착력을 가할 수 있고, 이너 로터(52)는 간극 유지 링(80a)에 압착되어 아우터(outer) 샤프트(72)에 고정되어 있다.
이너 로터(52)는 복수 개소를 단단히 눌러서 고정되어 있으므로 지지 강도의 향상을 도모할 수 있고, 축방향의 위치 어긋남이나 풀림의 발생을 방지할 수 있으며, 진동이나 소음을 억제할 수 있다. 축 주위의 이격된 개소(箇所)를 단단히 누르고 있으므로 지지 안정성도 우수하다. 또한, 지지 개소가 균등하게 배치되어 있으므로 지지 안정성이 보다 한층 우수하다.
각 고정 로드(92)의 압입량을 변경할 수 있으므로 고정밀도의 지지 밸런스를 확보할 수 있고, 풀림이 발생해도 용이하게 조정할 수 있다.
<세탁기의 응용예>
전자동식 세탁기에서는 세탁이나 헹굼, 탈수 등의 행정이 연속해서 행해진다. 전술한 특허문헌3과 같은 세탁기의 경우, 회전조와 교반체는 각 행정에서 다른 회전수나 회전 방향으로 회전되기 때문에 이들을 회전 구동하는 모터에는 그 상태에 따른 모터 출력이 요구된다.
예를 들어, 세탁이나 헹굼 행정에서는 세탁물뿐만 아니라 세탁수도 회전조에 수용되어 있기 때문에 회전조 및 교반체를 구동하는 모터에는 고토크가 요구된다. 한편, 세탁수가 제거되는 탈수 행정에서는 모터에 고토크는 요구되지 않지만, 고속 회전이 요구된다. 또한, 세탁이나 헹굼 행정에서는 유동성을 높이기 위하여 회전조와 교반체의 회전 방향이나 회전수는 변경되는 경우가 있는 데 비하여, 탈수 행정에서는 회전조와 교반체는 동일 방향, 동일 회전수로 일체적으로 회전 구동되는 것이 보통이다.
또한, 로터에 설치되어 있는 마그네트의 착자량을 변경하고 각 행정에 맞추어 모터의 출력 성능을 가변시키는 처리가 행해지는 경우, 착자 시에는 모터에 큰 착자 전류를 공급할 필요가 있다.
그 때문에, 이중 축 구조의 샤프트를 통하여 회전조와 교반체를 동시에 회전 제어하는 세탁기를 안정적으로 작동시키기 위해서는 큰 전원 전압을 공급하는 것이 바람직하지만, 일반적인 가정용 세탁기에서는 정격 출력의 상용 전원 전압이 사용되기 때문에 상한이 있다. 또한, 해외에서는 상용 전원 전압 자체가 불안정한 지역도 존재하기 때문에 전 세계에 광범위하게 세탁기를 제공하기 위해서는 그러한 지역에서도 세탁기가 안정적으로 작동할 수 있도록 할 필요가 있다.
따라서, 본 응용예의 세탁기에서는 전원 전압이 각자 다르더라도 이중 축 구조의 샤프트를 통하여 회전조와 교반체를 회전시키는 모터를 안정적으로 구동 제어할 수 있고, 전 세계의 광범위한 지역에서 사용할 수 있도록 구성되어 있다.
(본 세탁기의 기본적 구성)
도 1 등에 도시한 세탁기(1)와 마찬가지로 구성되어 있다. 세탁 방식도 도 7이나 도 8에 도시한 바와 같이 드럼(30)과 펄세이터(40)의 회전 방향을 대향시킴으로써 각각의 기계력을 합성시켜 세탁물에 효과적으로 부여할 수 있도록 하고 있다. 따라서, 동일한 구성에는 동일 부호를 사용하고 그 설명은 생략한다.
다만, 이 세탁기(1)는 주로 일반 가정용으로 설계되어 있고, 100V나 200V 등의 정격 상용 교류 전원에 접속해서 사용된다. 또한, 세탁기(1)는 전세계적인 사용이 상정되어 있고, 사용되는 나라나 지역에 따라서는 상용 전원 전압 자체가 불안정할 경우도 있다. 그 때문에 이 세탁기(1)는 그러한 상이한 정격 상용 교류 전원이나, 상용 교류 전원이 불안정할 경우라도 안정적으로 사용할 수 있도록 고안되어 있다.
컨트롤러(60)는 각 행정에서의 드럼(30) 및 펄세이터(40)의 구동 상태에 맞추어 행해지는 모터(50)의 착자를 제어한다.
도 28에 도시한 바와 같이, 스테이터(51)는 금속판을 적층해서 구성된 스테이터 코어(51a)나, 스테이터 코어(51a)에 도선을 감아서 구성되고, 둘레 방향으로 등간격(等間隔)으로 배열되는 복수의 코일(5lb) 등을 갖고 있다. 스테이터(51)는 수조(20)의 베어링 하우징(23a)의 후방면에 설치되어 있다.
아우터(outer) 로터(53)는 편평한 바닥이 있는 원통 형상의 부재이며, 스테이터(51)와 대향하고 있는 그 주위벽의 내면에는 자극(N극 및 S극)이 둘레 방향으로 교대로 배열되도록 복수의 직사각형 판 형상의 마그네트(54)가 등간격(等間隔)으로 배치되어 있다. 이들 마그네트(54)는 착자 상태의 변경이 가능한, 즉, 착자에 의해 자극의 방향이나 착자량을 가역적으로 변경할 수 있는 알니코(alnico) 자석 등으로 구성되어 있다(착자 대응 마그네트(54)).
이너 로터(52)는 아우터(outer) 로터(53)보다도 외경이 작은 편평한 부재이며, 스테이터(51)와 대향하고 있는 그 주위벽의 외면에는 자극(N극 및 S극)이 둘레 방향으로 교대로 배열되도록 복수의 직사각형 판 형상의 마그네트(55)가 등간격(等間隔)으로 배치되어 있다. 아우터(outer) 로터(53)와 달리, 이들 마그네트(55)는 착자 상태의 변경이 불가능한 높은 보자력을 갖는 네오디뮴(neodym) 자석 등으로 구성되어 있다(착자 비 대응 마그네트(55)).
(전원 회로(80'))
모터(50)에는 외부의 상용 교류 전원으로부터 공급되는 전력으로 구동할 수 있도록 전원 회로(80')가 부설되어 있다. 도 29에 도시한 바와 같이, 전원 회로(80')는 일단부에 콘센트(81)를 갖는 한 쌍의 전기 케이블(82, 82)이 접속되어 있고, 플러그를 통하여 외부의 상용 교류 전원과 전기적으로 접속된다. 모터(50)에는 이 전원 회로(80')를 통해서 전력이 공급된다.
전원 회로(80')는 한 쌍의 전기 케이블(82, 82)에 직렬로 배치된 정류(整流) 회로(83), 승압 회로(84), 캐패시터(85, capacitor), 인버터 회로(86) 등으로 구성되어 있고, 컨트롤러(60)의 제어에 따라 모터(50)에 제어된 소정의 복합 전류(3상 및 6상의 전류가 혼재)를 공급한다.
정류 회로(83)는 브리지(bridge) 정류 회로 등으로 구성된 일반적인 회로이며, 전원 회로(80')의 전원측에 배치되어 있다. 정류 회로(83)에 의해 상용(商用) 교류 전원이 정류되어 직류 전압이 생성된다. 전원 회로(80')에 있어서의 정류 회로(83)보다도 전원측에는 교류 위상 검출 수단(87)이 설치되어 있다. 교류 위상 검출 수단(87)은 상용 교류 전원의 위상을 검출한다.
승압 회로(84)는 정류 회로(83)에서 정류된 직류 전압의 승압이 가능한 일반적인 회로이며, 리액터(reactor)나 단락(短絡) 회로 등으로 구성되어 있다. 승압 회로(84)는 정류 회로(83)의 모터측에 인접해서 설치되어 있다. 승압 회로(84)와 한쪽의 전기 케이블(82) 사이에는 제1전류 검출 저항(88) 및 제 1전류 검출 수단(89)이 설치되어 있다. 제1전류 검출 수단(89)은 제1전류 검출 저항(88)의 양단의 전압으로부터 승압 회로(84)로 흐르는 전류량을 검출한다.
승압 회로(84)에서 공급되는 전압을 승압할 수 있으므로 상용 전원 전압의 정격 출력이 모터(50)의 구동에 필요한 전압을 하회(下回)하고 있는 경우나, 상용 교류 전원이 불안정(不安定)하고 모터(50)의 구동에 필요한 전압을 하회(下回)하는 것이 발생하는 경우라도, 인버터 회로(86)에 일정한 전압을 안정적으로 공급할 수 있다.
또한, 승압 회로(84)를 설치함으로써 다른 전원 전압에 대해서도 모터에의 출력 전압을 일정하게 조정할 수 있게 되므로, 100V계(系) 및 200V계(系)의 양쪽 정격 출력에 대응하는 월드 와이드(worldwide)한 대응이 가능해져 세탁기(1)의 편리성이 향상된다.
또한, 승압 회로(84)는 역률(力率) 개선 회로로도 겸용할 수 있으므로 역률(力率)의 개선도 실시할 수 있다.
또한, 모터의 최대 회전수는 공급 전압에 의해 상한치가 제한되어 있기 때문에, 승압에 의해 모터의 최대 회전수를 상승시킬 수 있다.
캐패시터(85)는 축전(蓄電) 기능을 갖는 일반적인 부재이며, 승압 회로(84)과 인버터 회로(86) 사이에 설치되어 있다. 캐패시터(85)에 의해 인버터 회로(86)에 공급되는 전압을 안정화 할 수 있다. 캐패시터(85)의 모터측에는 전압 검출 저항(90') 및 전압 검출 수단(91')이 인접해서 설치되어 있다. 전압 검출 수단(91')은 승압 회로(84)에서 승압된 전압을 검출한다.
인버터 회로(86)는 전원 회로(80')의 모터측에 배치되어 있고, 3개의 출력 케이블(92')을 통하여 모터(50)의 스테이터(51)에 접속되어 있다. 인버터 회로(86)에는 제2전류 검출 저항(93) 및 제 2전류 검출 수단(94)이 설치되어 있다. 구체적으로는, 도 7에 개념적으로 도시한 바와 같이, 제2전류 검출 저항(93)이 어느 하나의 출력 케이블(92')의 출력 경로에 설치되어 있고, 제2전류 검출 수단(94)은 제2전류 검출 저항(93)의 양단의 전압으로부터 인버터 회로(86)로 흐르는 전류를 검출한다.
인버터 회로(86)는 컨트롤러(60)의 제어에 기초하여 전력(전류)의 파형을 조정하고, 복합 전류를 모터(50)에 출력한다. 이 복합 전류에 의해 아우터(outer) 로터(53) 및 이너 로터(52)의 각각이 독립적으로 구동 가능하게 되어 있다.
전원 회로(80')는 컨트롤러(60)에 의해 제어된다. 컨트롤러(60)에는 승압 회로(84)의 출력 주파수를 제어하는 타이머(61'), 승압 회로(84)의 출력량을 연산해서 결정하는 승압량 결정부(62'), 인버터 회로(86)의 출력량을 연산해서 결정하는 인버터 출력 결정부(63') 및 착자 제어부(64') 등이 구비되어 있다.
예를 들어, 컨트롤러(60)에 의한 전원 회로(80')의 제어에 의해 세탁이나 헹굼, 탈수 등의 각 행정에서의 모터(50)의 구동 상태에 따라 모터(50)로 출력되는 전압이 조정되도록 설계되어 있다. 즉, 각 행정에서의 운전 패턴에 최적인 전압이 미리 설정되어 있고, 각 행정에서 운전 패턴이 변경될 때마다 공급 전압이 그 설정 전압으로 되도록 승압량 결정부(62')에서 승압 회로(84)의 출력량이 전압 검출 수단(91')에서 검출되는 전압값에 기초하여 결정된다.
또한, 승압 회로(84)는 역률 개선 회로로도 이용되고 있다. 즉, 교류 위상 검출 수단(87)에서 검출되는 전력의 위상과, 전압 검출 수단(91')에서 검출되는 전압값과, 제2전류 검출 수단(94)에서 검출되는 전류값에 기초하여, 전류의 왜곡을 개선하고, 역률이 향상되도록 승압량 결정부(62')에서 승압 회로(84)의 출력량이 결정된다.
또한, 출력 효율을 향상시키기 위하여, 승압량 결정부(62')에서 결정되는 승압 회로(84)의 출력량에 따라 타이머(61')에 의해 승압 회로(84)의 스위칭 주파수가 변경되도록 되어 있다. 즉, 출력 효율이 향상되도록 승압 회로(84)의 출력량의 대소의 변화에 따라 스위칭 주파수가 고저로 변경된다.
(착자)
이 세탁기(1)에서는 착자 제어부(64')의 제어에 의해 각 행정에서의 드럼(30) 및 펄세이터(40)의 구동 상태에 맞추어 모터(50)의 착자가 행해진다.
즉, 이 세탁기(1)에서는 하나의 인버터 회로(86)로 복합 전류를 생성하여 모터(50)의 이너 로터(52) 및 아우터(outer) 로터(53)의 각각의 회전을 제어하고 있기 때문에, 이 회전 방향을 독립적으로 제어하기 위해서는 이너 로터(52) 및 아우터(outer) 로터(53)의 각 마그네트(54, 55) 중 적어도 어느 한쪽(이 세탁기(1)에서는 착자 대응 마그네트(54))의 착자 상태를 변경할 필요가 있다.
예를 들어, 드럼(30)과 펄세이터(40)의 회전 방향을 동일한 방향으로부터 역방향으로, 또한, 역방향으로부터 동일한 방향으로 변경하는 경우에는 착자 대응 마그네트(54)의 자극(N극과 S극)을 전환할 필요가 있다.
또한, 세탁이나 헹굼 행정에서는 세탁물뿐만 아니라 세탁수도 드럼(30)에 수용되어 있기 때문에, 드럼(30)이나 펄세이터(40)의 회전에는 고토크가 요구된다. 그 때문에 착자 대응 마그네트(54)에는 고자력이 필요해진다. 그에 대하여, 탈수 행정에서는 이들 회전에 고토크는 요구되지 않지만, 고속 회전이 요구된다. 착자 대응 마그네트(54)의 자력이 높으면 고속 회전에서는 큰 회전 저항이 발생해서 에너지 손실이나 소음, 진동을 초래하기 때문에 착자 대응 마그네트(54)의 자력은 낮은 편이 바람직하다.
그 때문에, 이 세탁기(1)에서는 컨트롤러(60)가 세탁 행정 전에 모터(50)를 착자 함으로써 드럼(30)과 펄세이터(40)가 역방향으로 회전하도록 착자 대응 마그네트(54)의 자극을 전환하는 처리나, 아우터(outer) 로터(53)에서 고토크가 얻어지도록 착자 대응 마그네트(54)의 착자량을 증대시키는 처리를 실행하도록 설정되어 있다. 또한, 세탁 행정 중에 회전 방향을 변경하는 경우에는 그 때에도 자극을 전환하는 처리가 실행된다.
또한, 컨트롤러(60)는 탈수 행정 전에 모터(50)를 착자함으로써 드럼(30)과 펄세이터(40)가 동일 방향으로 회전하도록 착자 대응 마그네트(54)의 자극을 전환하는 처리나, 착자 대응 마그네트(54)의 착자량을 감소시키는 처리를 실행하도록 설정되어 있다. 탈수 행정 전의 헹굼 행정에서 회전 방향이 변경될 경우에는 그 때에 자극을 전환하는 처리가 실행되고, 탈수 행정 전에 감자 처리가 실행된다.
착자 시에는 펄스 형상의 큰 착자 전류를 모터(50)에 공급할 필요가 있다. 그에 대하여, 상용 전원 전압만으로는 착자 전류의 공급에 필요한 전압(착자 전압)을 확보할 수 없는 경우가 많다. 그 때문에, 이 세탁기(1)에서는 그러한 경우에 착자 제어부(64')가 승압 회로(84)에서 전압을 승압하고, 착자 전압을 확보할 수 있도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 착자 시 제2전류 검출 수단(94)에서 검출되는 전류값에 기초하여 소정의 착자 전류가 흐르도록, 또한, 전압 검출 수단(91')에서 검출되는 전압값에 기초하여 착자 전압이 일정해지도록, 승압량 결정부(62')에서 승압 회로(84)의 출력량이 결정된다.
그리고, 착자에 필요한 전력을 효율적으로 공급할 수 있도록 착자 타이밍이 제어된다.
즉, 정류 회로(83)에서 정류된 후에는 도 30에 가는 실선으로 나타낸 바와 같이 일정 주기로 연속하는 파형(전파 정류 파형)의 전압이 출력된다. 그에 대하여, 착자에서는 큰 착자 전류가 펄스 형상으로 출력되기 때문에 전압 파형과의 관계에서 착자 전류를 흘리는 타이밍에 의해 그 효율에 차가 발생한다.
따라서, 이 세탁기(1)에서는 착자 제어부(64')에 의해 최적의 타이밍으로 착자가 행해지도록 도 30에 굵은 실선으로 나타낸 바와 같이 전압의 위상에 맞추어 착자 전류의 생성이 행해진다. 구체적으로는, 도 30의 화살표로 나타낸 바와 같이, 교류 위상 검출 수단(87)에서 검출되는 위상이 기준 위상(θs)과 일치하는 타이밍에 착자 전류의 공급이 개시되어 제2전류 검출 수단(94)에서 검출되는 전류가 기준 시간(ts)에 기준 전류값(Is)에 도달하도록 인버터 출력 결정부(63')에서 인버터 회로(86)의 출력량이 결정된다. 또한, 기준 위상(θs), 기준 시간(ts) 및 기준 전류값(Is)은 착자 제어부(64')에 미리 설정되어 있다.
따라서, 이 세탁기(1)에 의하면 전원 전압이 각자 다르더라도 이중 샤프트(70)를 통하여 드럼(30)과 펄세이터(40)를 회전시키는 모터(50)를 안정적으로 구동 제어할 수 있으므로 전세계적으로 광범위하게 사용할 수 있다.
또한, 이 응용예의 세탁기에서는 하나의 듀얼 모터(50)를 사용한 세탁기를 예시했지만, 듀얼 모터(50) 대신에 통상의 모터를 2개 사용해도 좋다.
구체적으로는, 하나의 스테이터의 내측 또는 외측에 하나의 로터를 갖는 모터, 즉, 이너 로터형 또는 아우터(outer) 로터형의 모터를 듀얼 모터(50) 대신에 2개 설치한다.
예를 들어, 2개의 스테이터를 표리 관계로 배치된 내외 2층의 더블 스테이터 구조로 하고, 그 더블 스테이터 구조의 내측과 외측에 각각 이너 로터 및 아우터(outer) 로터를 배치한 모터라면 간단하게 듀얼 모터(50)를 대체할 수 있다. 이 모터는, 기능적으로는, 독립적인 2개의 모터를 회전축(J)의 주위에 나란히 배치한 것과 같다. 물론, 통상의 모터를 2개 개별적으로 설치해도 좋다.
그리고, 전원 회로(80')에는 인버터 회로(86) 대신에 2개의 인버터 회로를 병렬로 설치하고, 이들 인버터 회로에서 모터를 개별적으로 구동 제어한다. 이 경우, 드럼(30) 및 펄세이터(40)를 개별적으로 회전 제어할 수 있으므로 착자 제어가 불필요해진다. 또한, 인버터 회로가 2개로 되는 만큼 전원 회로(80')가 복잡해지지만, 보통의 모터를 사용하므로 조달이 용이한 이점이 있다.
<별도의 실시 형태>
본 실시 형태에서는 탑 로딩 방식의 세탁기에의 적용예를 나타낸다.
도 31에 본 실시 형태의 세탁기(1')를 나타낸다. 이 세탁기(1')도 마찬가지로 전자동식 세탁기이다. 세탁기(1')는 세로로 긴 직사각형 상자 형상의 하우징(102)을 갖고, 그 상부에 덮개(103)로 개폐하는 투입구(104)가 형성되어 있다. 세탁물의 출납은 이 투입구(104)를 통해서 행해진다. 투입구(104)의 후방에는 사용자가 조작하는 각종 스위치나 표시부가 설치되어 있다.
하우징(102)의 내부에는 수조(110), 드럼(111), 모터(50), 펄세이터(40), 밸런서(114), 컨트롤러(115) 등이 설치되어 있다. 수조(110)는 저수 가능한 바닥이 있는 원통 형상의 용기이며, 개구를 상방의 투입구(104)를 향하게 한 상태에서 복수의 현가장치(116)에 의해 하우징(102)의 내부에 현가되어 있다. 수조(110)의 내부에는 도시하지 않은 주수(注水) 기구를 통해서 주수(注水) 가능하게 되어 있다. 수조(110)의 하부에는 밸브(117a)로 개폐 제어되는 배수관(117)이 연결되어 있고, 불필요한 물은 이 배수관(117)을 통해서 세탁기(1')의 외부로 배수된다.
드럼(111)은 수조(110)보다도 한층 작고, 세탁물을 수용하는 바닥이 있는 원통 형상의 용기이다. 드럼(111)은 그 개구를 투입구(104)를 향하여, 연직 방향으로 연장되는 종축(J) 주위로 회전 가능한 상태에서 수조(110)에 수용되어 있다. 세탁물의 처리는 모두 이 드럼(111)의 내부에서 실행된다. 드럼(111)의 원통 형상을 한 주위벽에는 다수의 배수 구멍(111a)이 전체면에 걸쳐 형성되어 있다(도면에서는 일부만 도시).
드럼(111)의 개구부에는 밸런서(114)가 설치되어 있다. 밸런서(114)는 내부에 복수의 볼이나 점성 유체를 수용한 원환 형상의 부재이며, 드럼(111)의 회전 시에 세탁물의 치우침에 의해 발생하는 중량 밸런스의 불균형을 조정한다.
드럼(111)의 저부에는 상술한 펄세이터(40)가 설치되어 있고, 수조(110)의 저부에는 상술한 모터(50)가 설치되어 있다.
이 세탁기(1')에 있어서도, 세탁 시에 세정수를 소량으로 하고, 드럼(111)과 펄세이터(40)의 돌출부의 기계력을 합성하여 세탁물에 작용시킬 수 있으므로, 종래의 주물러 빨기의 작용이 얻어지지 않아도 드럼식 세탁기에서의 두드려 빨기의 작용과 세탁물의 이동에 의한 마찰 작용이 얻어진다. 세탁물이 섞어짐으로써 세탁 얼룩을 줄일 수 있다. 따라서, 세탁력의 향상이나 세탁 시간의 단축을 도모할 수 있다.

Claims (15)

  1. 전면에 세탁물이 출납되는 투입구를 갖는 하우징;
    상기 하우징의 내부에 마련되며 세탁수를 저수하는 수조;
    상기 수조의 내부에 회전 가능하게 마련되는 드럼;
    상기 드럼의 내부에 마련되며 상기 드럼에 대해 회전 가능하게 구성되는 펄세이터;
    상기 드럼 및 펄세이터를 회전시키는 구동 장치; 및
    상기 드럼과 상기 펄세이터가 동일한 방향 또는 상이한 방향으로 회전 가능하도록 상기 구동 장치를 제어하는 제어 장치;를 포함하는 세탁기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는 세탁 행정 시, 상기 펄세이터가 상기 드럼의 회전 방향과 상이한 방향으로 회전하도록 상기 구동 장치를 제어하는 세탁기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 장치는 세탁 행정 시, 상기 펄세이터의 회전 수가 상기 드럼의 회전 수보다 높도록 상기 구동 장치를 제어하는 세탁기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어 장치는 세탁 행정 시, 상기 세탁물이 원심력에 의해 상기 드럼의 내주면에 부착 가능한 속도로 상기 드럼이 회전하도록 상기 구동 장치를 제어하는 세탁기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동 장치는,
    스테이터;
    상기 스테이터의 내측에 배치되는 이너 로터;
    상기 스테이터의 외측에 배치되는 아우터 로터; 및
    상기 이너 로터 및 상기 아우터 로터를 제어하는 인버터;를 포함하는 세탁기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스테이터는 방사 형상으로 배열되는 복수의 I형 티스(teeth)와, 상기 복수의 티스 각각에 감겨진 복수의 코일을 포함하며,
    상기 코일에 전류가 흐를 때, 상기 티스는 상기 이너 로터에 인접한 부분의 자극(magnetic pole)과 상기 아우터 로터에 인접한 부분의 자극이 반대로 형성되는 세탁기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 이너 로터 및 상기 아우터 로터 중 적어도 하나는 착자에 의한 자극의 변화에 따라 자극수의 전환이 가능하도록 구성되는 세탁기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 드럼 및 상기 펄세이터 중 하나는 상기 이너 로터와 연결되며,
    상기 드럼 및 상기 펄세이터 중 나머지 하나는 상기 아우터 로터와 연결되는 세탁기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 구동 장치와 상기 드럼 및 상기 펄세이터를 연결하는 이중 샤프트를 더 포함하며,
    상기 이중 샤프트는,
    상기 드럼과 상기 이너 로터를 연결하며 내부에 중공이 형성되는 아우터 샤프트; 및
    상기 펄세이터와 상기 아우터 로터를 연결하며 상기 중공의 내부에 회전 가능하게 삽입되는 이너 샤프트;를 포함하는 세탁기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 펄세이터는 원판부와, 상기 원판부의 반경 방향으로 연장되는 돌출부를 포함하며,
    상기 돌출부는 상기 원판부의 중심부에서 외주측으로 갈수록 상기 원판부로부터 돌출되는 돌출량이 커지도록 형성되는 세탁기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 펄세이터는 상기 돌출부의 외주면과 상기 드럼의 내주면 사이에 간극을 형성하도록 상기 돌출부의 외주면과 상기 드럼의 내주면이 이격되도록 배치되며,
    상기 간극은 상기 세탁물과 접촉하며 상기 세탁물에 힘을 가하는 작용면을 포함하는 세탁기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 돌출부의 최대 돌출량을 H로 하고 상기 돌출부의 외주면과 상기 드럼의 내주면 사이의 거리를 △R로 하였을 때, 상기 H와 상기 △R은 다음의 식을 만족하는 세탁기.
    0.5 ≤ H/△R ≤ 1.0
  13. 제10항에 있어서,
    상기 원판부는 상기 돌출부가 배치된 일 면이 중심부에서 외주측으로 갈수록 하향 경사지는 경사면을 포함하는 세탁기.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 펄세이터는 상기 원판부의 중심부에 위치하며 회전 축이 되는 샤프트와 연결되는 보스부를 포함하며,
    상기 보스부는 상기 원판부와 상이한 재질의 재료로 구성되는 세탁기.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는 탈수 행정 시, 상기 펄세이터가 상기 드럼의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전하도록 상기 구동 장치를 제어하는 세탁기.
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