WO2023158062A1 - 세탁기 - Google Patents

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WO2023158062A1
WO2023158062A1 PCT/KR2022/018102 KR2022018102W WO2023158062A1 WO 2023158062 A1 WO2023158062 A1 WO 2023158062A1 KR 2022018102 W KR2022018102 W KR 2022018102W WO 2023158062 A1 WO2023158062 A1 WO 2023158062A1
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WO
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sun gear
cooling hole
rotor
vane
washing machine
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PCT/KR2022/018102
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English (en)
French (fr)
Inventor
김연제
이동범
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삼성전자주식회사
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
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    • H02K2205/09—Machines characterised by drain passages or by venting, breathing or pressure compensating means

Definitions

  • the disclosed invention relates to a washing machine, and more particularly, to a washing machine having an improved structure to improve motor efficiency.
  • washing machines can be divided into vertical washing machines in which a rotating tub accommodating laundry rotates in a substantially vertical axis direction, and drum type washing machines in which a rotary tub rotates in a substantially horizontal or inclined axis.
  • drum-type washing machines have become mainstream. All of these washing machines are driven by motors.
  • a series of washing processes such as washing, rinsing, and spin-drying are performed by rotating a drum accommodating laundry.
  • a washing or rinsing process of rotating laundry containing a large amount of water a rotational force of high torque at a low speed is required.
  • a spin-drying process of rotating laundry to remove moisture from laundry rotational force with low torque at high speed is required.
  • a reducer and a clutch are generally used.
  • a pulley and a belt are provided between the motor and the output shaft, or a plurality of gears such as a planetary gear mechanism are provided to enable deceleration.
  • a clutch it is possible to switch the driving state.
  • One aspect of the disclosed invention provides a washing machine having a size-reduced driving device.
  • One aspect of the disclosed invention provides a washing machine having a driving device having an air-cooled cooling structure.
  • One aspect of the disclosed invention provides a washing machine having a driving device with reduced noise.
  • One aspect of the disclosed invention provides a washing machine having a highly efficient and slim driving device.
  • a washing machine includes a main body; a tub provided inside the main body; a drum rotatably provided inside the tub; and a drive device configured to rotate and drive the drum, wherein the drive device includes: a drum shaft connected to the drum; A motor including a stator and a rotor rotatable through interaction with the stator; a sun gear connected to the rotor; a carrier connected to the drum shaft; a planetary gear provided to transmit rotational force of the sun gear to the carrier; and a cooling passage through which air is sucked in and exhausted to cool the planetary gear, wherein the cooling passage includes a first cooling hole formed in the sun gear to allow outside air to flow in and a cooling passage formed in the rotor to discharge internal air. and a second cooling hole.
  • the first cooling hole includes a first vane formed in a direction opposite to the rotation direction R of the sun gear so that the outside air is introduced when the sun gear rotates.
  • the first vane is provided in a radial rib shape.
  • Radial ribs of the first vane are inclined.
  • Each of the first vanes is spaced apart from adjacent first vanes along a circumferential direction of the first cooling hole.
  • the second cooling hole includes a second vane formed in the rotation direction R of the sun gear so that the bet is discharged when the rotor rotates.
  • the first vane and the second vane are formed in opposite directions.
  • the first cooling hole and the second cooling hole are spaced apart from each other.
  • the first cooling hole is located closer to the drum shaft than the second cooling hole.
  • the air introduced through the first cooling hole is moved toward the planetary gear.
  • the rotor includes a circular bottom wall and a circumferential wall formed around the bottom wall, and the bottom wall includes the second cooling hole formed therein.
  • the sun gear includes a sun gear body provided to be coupled to a bottom wall of the rotor case, and a gear portion extending from the sun gear body to face the circumferential wall and having a gear formed on an outer circumferential surface, the sun gear body A first cooling hole is included.
  • the rotor further includes a plurality of heat dissipation holes formed in a radial direction around an outer circumference of the bottom wall, and heat dissipation blades for guiding air through the heat dissipation holes, and the second cooling hole is closer to the drum shaft than the heat dissipation hole.
  • a washing machine includes a main body; a tub provided inside the main body; a drum rotatably provided inside the tub; and a drive device configured to rotate and drive the drum, wherein the drive device includes: a drum shaft connected to the drum; A motor including a stator and a rotor rotatable through interaction with the stator; a sun gear connected to the rotor; a carrier connected to the drum shaft; a planetary gear provided to transmit rotational force of the sun gear to the carrier; a first cooling hole formed in the sun gear to allow outside air to flow into the planetary gear; a second cooling hole formed in the rotor to discharge bet; a first vane formed in the first cooling hole in a direction opposite to the rotation direction R of the sun gear; and a second vane formed in the second cooling hole in the rotation direction R of the sun gear.
  • the first vane and the second vane are provided in a radial rib shape.
  • the first vane and the second vane are formed in opposite directions.
  • the first vane and the second vane are inclined in opposite directions.
  • the first cooling hole is located closer to the drum shaft than the second cooling hole.
  • the rotor further includes a plurality of heat dissipation holes formed in a radial direction around an outer circumference of the bottom wall, and heat dissipation blades for guiding air through the heat dissipation holes, and the second cooling hole is closer to the drum shaft than the heat dissipation hole.
  • the driving device in a washing machine including a driving device provided to rotate a drum shaft of a drum, the driving device includes: a stator; a rotor rotatable through interaction with the stator; a sun gear connected to the rotor; a carrier connected to the drum shaft; a planetary gear provided to transmit rotational force of the sun gear to the carrier; a first cooling hole including a first vane disposed in a direction opposite to the rotation of the sun gear to allow outside air to flow into the planetary gear; A second cooling hole including a second vane disposed in the direction of rotation of the sun gear to discharge bets;
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a washing machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded view showing a tub and a driving device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 shows a schematic cross-section of the driving device shown in Figure 2;
  • Fig. 4 shows the sun gear and rotor parts of the driving device shown in Fig. 3;
  • FIG. 5 shows cooling passages of the rotor and sun gear shown in FIG. 3 .
  • FIG. 6 schematically shows a cooling passage and a stator portion of the driving device shown in FIG. 3 .
  • FIG. 7 shows a cooling passage and a planetary gear assembly of the driving device shown in FIG. 3 .
  • FIG. 8 shows a cooling passage by the first cooling hole and the second cooling hole of the driving device shown in FIG. 3 .
  • FIG. 9 is a view showing a first cooling hole of the sun gear shown in FIG. 8;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 9, showing a first vane provided in a first cooling hole.
  • FIG. 11 is a view showing second cooling holes of the rotor shown in FIG. 8;
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of part BB' of FIG. 11, showing a second vane provided in a second cooling hole.
  • FIG. 13 is a diagram showing the inflow and outflow of air by the first cooling hole and the second cooling hole according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 illustrates an airflow state by a first cooling hole and a second cooling hole according to an embodiment of the present invention.
  • first and second used herein may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms It is used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.
  • the term “and/or” includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a washing machine according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded view of a tub and a driving device according to an embodiment of the present invention.
  • the washing machine 1 may be a drum type washing machine.
  • the washing machine 1 is configured to automatically execute a series of washing processes including processes such as washing, rinsing, and spin-drying.
  • the washing machine 1 may include a main body 2, a tub 3, a drum 4, and a driving device 10.
  • the main body 2 is a box-shaped container composed of a panel or a frame, and constitutes the exterior of the washing machine 1.
  • a circular inlet 2a is formed on the front of the main body 2 to put in and take out laundry.
  • a door 2b having a transparent window may be installed in the inlet 2a.
  • the inlet 2a may be opened and closed by a door 2b.
  • An upper side of the main body 2 may be provided with a control unit 7 provided with a switch operated by a user.
  • a tub 3 communicating with the inlet 2a is provided inside the main body 2.
  • the tub 3 is made of a bottomed cylindrical container capable of storing water.
  • the opening of the tub 3 is connected to the inlet 2a.
  • the tub 3 is supported inside the main body 2 by a damper so as to be stabilized in a posture inclined upward toward the front of the center line J.
  • a water supply device 8 composed of a water supply pipe 8a, a water supply valve 8b, and a detergent dispenser 8c is provided above the tub 3.
  • the water supply pipe 8a may be connected to a water supply source (not shown) outside the washing machine 1.
  • the downstream end of the water supply pipe 8a is connected to a water supply port 3a formed by opening a part of the upper portion of the tub 3.
  • the water supply valve 8b and the detergent dispenser 8c are installed in the middle of the water supply pipe 8a sequentially from the upstream side of the water supply pipe 8a.
  • the detergent input device 8c is provided to receive detergent, mix the received detergent with supplied water, and input the detergent into the tub 3 .
  • a drain port 3b is provided at the bottom of the tub 3 .
  • the drain port (3b) is connected to the drain pump (9).
  • the drain pump 9 may discharge water stored in the tub 3 to the outside of the washing machine 1 through the drain pipe 9a.
  • the drum 4 is made of a cylindrical container having a smaller diameter than the tub 3, and is accommodated in the tub 3 in a state in which the center line J is aligned with the tub 3.
  • a circular opening 4a corresponding to the input port 2a is formed in front of the drum 4. Laundry can be put into the drum 4 through the input port 2a and the circular opening 4a.
  • a large number of dewatering holes 4b are formed in the drum 4.
  • a stirrer lifter 4c may be installed in the drum 4.
  • the front of the drum 4 is rotatably supported by the inlet 2a.
  • a driving device 10 may be installed at the rear of the tub 3 .
  • the driving device 10 may include a drum shaft 11, a base 13, and a motor 20.
  • the drum shaft 11 may protrude into the tub 3 through the rear portion 3c of the tub 3 and may be provided. One end of the drum shaft 11 is fixed approximately at the center of the rear part of the drum 4.
  • the rear part of the drum 4 is pivotally supported by the drum shaft 11 .
  • the driving device 10 drives the drum 4 directly. Accordingly, the drum 4 rotates around the center line J by driving the motor 20 .
  • the center line (J) may correspond to the rotation axis (J). Since the washing machine 1 is of a drum type, the rotating shaft is arranged to extend in a direction inclined or substantially horizontal with respect to the horizontal direction.
  • FIG. 3 shows a schematic cross-section of the drive device shown in FIG. 2
  • FIG. 4 shows a sun gear and rotor parts of the drive device shown in FIG. 3
  • FIG. 5 shows the rotor and sun gear shown in FIG. It shows the cooling flow path of
  • the driving device 10 may include a drum shaft 11 , a base 13 , and a motor 20 .
  • the base 13 is made of a substantially disk-shaped metal or resin member installed on the bottom of the tub 3 .
  • a cylindrical shaft insertion hole 14 extending along the center line is formed.
  • a pair of bearings 15 may be mounted at both ends of the shaft insertion hole 14 .
  • the drum shaft 11 may be made of a cylindrical metal member having a smaller diameter than the shaft insertion hole 14 .
  • the drum shaft 11 is inserted into the shaft insertion hole 14 with one end protruding from the shaft insertion hole 14 . Since the drum shaft 11 is supported on the base 13 via a pair of bearings 15, it is rotatable around a rotation axis.
  • the motor 20 may be provided to be suitable for driving the washing machine 1 . That is, in the washing machine 1, each process of washing, rinsing, and spin-drying is performed. To this end, the motor 20 requires high torque output at low speed rotation and high speed rotation output at low torque.
  • the planetary gear assembly 30 and the clutch 40 provided between the drum shaft 11 and the motor 20 are efficiently integrated to can be configured integrally.
  • the motor 20, the planetary gear assembly 30, and the clutch 40 are lined up in a line in a direction substantially perpendicular to the rotating shaft J, so that the thickness of the motor 20 can be reduced.
  • the rear end 11a of the drum shaft 11 protrudes from the bearing 15.
  • a screw hole 11d extending along the center line J is formed at the rear end 11a of the drum shaft 11 .
  • a serration extending along the center line J is formed on the outer circumferential surface of the rear end 11a of the drum shaft 11 .
  • a retainer 11c is provided in the screw hole 11d, and a bolt 11b is fastened thereto.
  • a carrier 32 to be described below may be fixed to the rear end 11a of the drum shaft 11 .
  • the motor 20 may include a rotor 21 and a stator 24 .
  • the motor 20 is a so-called outer rotor type in which the rotor 21 is located outside the stator 24.
  • the rotor 21 may include a rotor case 22 and a plurality of magnets 23 .
  • the rotor case 22 is made of a cylindrical member with a bottom arranged so that its center coincides with the axis of rotation J.
  • the rotor case 22 may include a disk-shaped bottom wall 22b in which a circular hole is opened at the center, and a cylindrical circumferential wall 22a continuously around the bottom wall 22b.
  • the bottom wall 22b may be multi-item or single-item.
  • the rotor case 22 has a shallow bottom (thin thickness), and the height of the circumferential wall 22a is smaller than the radius of the bottom wall 22b.
  • a plurality of magnets 23 may be provided.
  • Each magnet 23 is made of a rectangular permanent magnet bent in an arc shape.
  • Each magnet 23 is arranged in series in the circumferential direction and fixed to the inner surface of the circumferential wall 22a of the rotor case 22 .
  • Each magnet 23 constitutes a magnetic pole of the rotor 21 and is arranged so that the S pole and the N pole are alternately aligned.
  • a heat dissipation hole 27 for heat dissipation may be formed in an outer edge of the bottom wall 22b of the rotor case 22 .
  • the heat dissipation hole 27 may be provided to dissipate heat generated from the motor 20 .
  • a plurality of heat dissipation holes 27 may be formed.
  • the heat dissipation hole 27 may be formed to have a length in a radial direction.
  • a heat dissipation blade 27a may be provided in the heat dissipation hole 27 by bending and extending to guide air to the heat dissipation hole 27 .
  • a heat dissipation blade 27a may be provided in each heat dissipation hole 27 .
  • the bottom wall 22b of the rotor case 22 may be provided with a discharge hole (second cooling hole 221) forming a part of the cooling passage 200 for cooling the planetary gear assembly 30.
  • the discharge hole 221 may be provided to discharge high-temperature air inside the rotor case 22 .
  • the discharge hole 221 may be the second cooling hole 220 .
  • the sun gear 31 may be coupled to the center of the bottom wall 22b of the rotor case 22 .
  • the sun gear 31 may be coupled to a planetary gear assembly 30 to be described later to transmit rotational force.
  • the sun gear 31 may be provided to face the circumferential wall 22a of the rotor case 22 .
  • the sun gear 31 may be coupled to the bottom wall 22b of the rotor case 22 by the fastening member 50 .
  • a gear unit 31c where the gear 31b is formed may be provided on an outer circumferential surface of the sun gear 31 .
  • the sun gear 31 may be provided with an inflow hole (first cooling hole) 211 forming a part of the cooling passage 200 for cooling the planetary gear assembly 30 .
  • An inlet hole 211 through which outside air is introduced may be formed in the sun gear 31 to prevent a temperature rise of the planetary gear assembly 30 .
  • the inflow hole 211 may be the first cooling hole 210 . A detailed description of the sun gear 31 and the inflow hole 211 will be described later.
  • FIG. 6 schematically shows a cooling passage and a stator portion of the drive device shown in FIG. 3
  • FIG. 7 shows a cooling passage and a planetary gear assembly of the drive device shown in FIG. 3 .
  • the stator 24 is composed of a circular annular (annular) member, and has a circular annular core portion 24a and radially outward from the core portion 24a. It may include a plurality of protruding teeth portions 24b.
  • the stator 24 may be fixed to the base 13 through a fixed flange portion 24c provided inside the core portion 24a.
  • the stator 24 may be accommodated in the rotor case 22 .
  • the core portion 24a and each tooth portion 24b are formed by covering the surface of the stator core 26 made of a magnetic metal with an insulating insulator.
  • each tooth portion 24b a plurality of coils are formed on each tooth portion 24b by winding a conductive wire in a predetermined order.
  • a part of the stator core 26 is exposed at the end of each tooth portion 24b located on the outer circumferential portion of the stator 24.
  • the exposed portion of the stator core 26 faces the magnet 23 of the rotor 21 in the radial direction with a predetermined gap therebetween.
  • the plurality of coils constitute a three-phase coil group composed of U, V, and W.
  • Each of these coil groups supplies alternating current while being phased by a controller (not shown) controlling an inverter (not shown).
  • a magnetic field is formed between each coil group and the magnet of the rotor 21 . Due to the action of magnetic force, the rotor 21 rotates around the rotation axis J.
  • the planetary gear assembly 30 may connect the rotor 21 and the drum shaft 11 to rotate the drum shaft 11 .
  • the planetary gear assembly 30 is accommodated in the rotor case 22 and provided.
  • the planetary gear assembly 30 is a reduction gear using a planetary gear device, and may include a carrier 32, a sun gear 31, a plurality of planetary gears 34, and an internal gear 35.
  • the carrier 32 may include a cylindrical base portion 32a having a shallow bottom and a cylindrical shaft support portion 32b protruding from the center of the base portion 32a toward the rear thereof.
  • a plurality of shaft support portions 32c may be formed on the rear surface of the base portion 32a.
  • a serration coupled to the rear end 11a of the drum shaft 11 may be formed on an inner circumferential surface of the shaft supporting portion 32b.
  • the carrier 32 By inserting the rear end 11a of the drum shaft 11 into the shaft supporting portion 32b, the carrier 32 can be fixed to the drum shaft 11 in a non-rotatable state.
  • a sun gear 31 is supported around the shaft support via a carrier bearing 33.
  • the sun gear 31 may rotate about the rotating shaft 11 .
  • a cylindrical carrier bearing 33 is fixed inside the sun gear 31 .
  • the sun gear 31 may be slidably supported on the drum shaft 11 through the carrier bearing 33 .
  • the sun gear 31 may be supported in a sliding state on the carrier 32 fixed to the drum shaft 11 through the carrier bearing 33 .
  • the rotor case 22 is rotatable with respect to the drum shaft 11 .
  • the rotor case 22 may be coupled to the sun gear 31 through the fastening member 50 .
  • a first fastening hole 25a formed in the circumferential direction and a second fastening hole 25b spaced apart from the first fastening hole 25a in the rotor radial direction are provided in the bottom wall 22b of the rotor case 22.
  • the first fastening hole 25a may be located at a center side of the second fastening hole 25b.
  • a plurality of first fastening holes 25a may be spaced apart from each other.
  • a fixing hole 31d may be provided in the sun gear 31 so that the fastening member 50 is coupled thereto.
  • a plurality of fixing holes 31d may be formed.
  • the fixing holes 31d may be spaced apart from the sun gear 31 in the circumferential direction.
  • the fixing hole 31d may be provided to correspond to the first fastening hole 25a of the rotor case 22 .
  • the sun gear 31 may be coupled to the rotor case 22 by the fastening member 50 passing through the fixing hole 31d.
  • the fixing hole 31d of the sun gear 31 may be coupled with the first fastening hole 25a of the rotor case 22 .
  • the rotor case 22 can be made rotatable with respect to the drum shaft 11 by the sun gear 31 .
  • the internal gear 35 is made of a substantially cylindrical member having a relatively larger diameter than the sun gear 31 .
  • An internal gear portion 35a is provided on the inner circumferential surface of the internal gear 35 .
  • Gear teeth are formed along the entire circumference of the internal gear portion 35a.
  • a plurality of inner slide guides 35b made of linear protrusions extending in the direction of the rotation axis are formed along the entire circumference at regular intervals.
  • the internal gear 35 is disposed around the sun gear 31 with the axis of rotation J as the center.
  • the internal gear 35 may include a first cover 35c provided to cover at least a portion of the lower portion of the planetary gear 34 .
  • the internal gear 35 may include a second cover 35d (see FIG. 3) provided to cover at least a portion of the upper portion of the planetary gear 34.
  • the covers 35c and 35d of the internal gear 35 may extend along the radial direction. As the internal gear 35 includes the covers 35c and 35d provided to cover one surface of the planetary gear 34, the size of the motor 20 of the driving device 10 can be reduced.
  • the planetary gear 34 is rotatably supported by the carrier 32 and is disposed between the sun gear 31 and the internal gear 35 so as to mesh with them.
  • the planetary gear 34 may be provided to transmit rotational force of the sun gear 31 to the carrier 32 .
  • One side of the planetary gear 34 in the direction of the rotation axis may be covered by the carrier 32 and the opposite side may be covered by the internal gear 35 . At least a portion of a surface of the planetary gear 34 into which the planetary gear shaft 34b is inserted may be covered by the carrier 32 . In the planetary gear 34, at least a portion of a surface opposite to one surface into which the planetary gear shaft 34b is inserted may be covered by the internal gear 35. Specifically, in the planetary gear 34, at least a portion of a surface opposite to one surface into which the planetary gear shaft 34b is inserted may be covered by the covers 35c and 35d of the internal gear 35.
  • the planetary gear 34 is made of a gear member with a relatively small diameter.
  • a shaft insertion groove 34a is formed at approximately the center of each planetary gear 34 .
  • One end of the planetary gear shaft 34b inserted into the shaft insertion groove 34a may be supported by the shaft support portion 32c of the carrier 32 . That is, the planetary gear shaft 34b is rotatably coupled to one side of the planetary gear 34 and may be fixed to the carrier 32 .
  • gear teeth are formed along the entire circumference. The teeth of this gear mesh with the sun gear 31 and the internal gear 35 on both sides.
  • each planetary gear 34 rotates while turning around the sun gear 31 accordingly. Accordingly, the carrier 32 and the drum shaft 11 rotate in a reduced state.
  • a bush bearing 36 may be provided between the internal gear 35 and the sun gear 31 .
  • the bush bearing 36 may be formed in a ring shape. As the bush bearing 36 is provided between the internal gear 35 and the sun gear 31 , the internal gear 35 may be provided rotatably with respect to the sun gear 31 .
  • the clutch 40 is disposed around the planetary gear assembly 30 .
  • the clutch 40 may be accommodated in the rotor case 22 .
  • the clutch 40 may include a slider 41, locking protrusions (not shown, fixing parts) on the rotor and stator sides, and a clutch driver 43.
  • the clutch driver 43 may include a mover 43a and a stator 43b.
  • the slider 41 is made of a cylindrical member having a larger diameter than the internal gear 35.
  • outer slide guides 41a made of straight protrusions extending in the direction of the rotation axis are formed along the entire circumference at regular intervals.
  • the outer slide guide 41a is configured to engage with a plurality of inner slide guides 35b formed on the outer circumferential surface of the internal gear 35.
  • the sliders 41 are disposed around the internal gear 35 in a state where the outer slide guides 41a are engaged with the inner slide guides 35b of the internal gear 35, respectively. As a result, the slider 41 is slidable in the rotation axis direction.
  • a pair of hooking protrusions (not shown) consisting of respective hooking protrusions on the rotor and stator side are formed on the outer circumferential surface of the slider 41 .
  • These hooking protrusions are composed of a plurality of protrusions protruding in the rotational axis direction. It may be formed along the entire circumference of the outer circumferential surface of the slider 41 at regular intervals.
  • the locking protrusion on the rotor side may be provided on an annular member mounted on the rotor case 22, and the locking protrusion on the stator side may be provided on an annular member of the stator 24.
  • the locking protrusion on the rotor side and the locking protrusion on the stator side are arranged to face each other in the direction of the rotation axis, the locking protrusion on the rotor side is configured to engage with the hooking protrusion on the rotor side, and the locking protrusion on the stator side is configured to engage with the hooking protrusion on the stator side.
  • the distance between the locking protrusion on the rotor side and the locking protrusion on the stator side is set larger than the distance between the hooking protrusion on the rotor side and the hooking protrusion on the stator side. Therefore, when the rotor-side locking protrusion engages and connects with the rotor-side hooking protrusion, the stator-side locking protrusion does not engage with the stator-side hooking protrusion. When the stator-side locking protrusion engages and connects with the stator-side hooking protrusion, the rotor-side locking protrusion does not engage with the rotor-side hooking protrusion.
  • the internal gear 35 can be supported by the stator 24 through the slider 41 . Accordingly, the rotation of the rotor 21 and the sun gear 31 may be transmitted to the drum shaft 11 and the carrier 32 through the planetary gear assembly 30 .
  • the internal gear 35 may be supported by the rotor 21 through the slider 41 . Accordingly, rotation of the rotor 21 and the sun gear 31 may be transmitted to the drum shaft 11 and the carrier 32 without passing through the planetary gear assembly 30 . That is, since the rotor 21, the sun gear 31, and the internal gear 35 rotate integrally, each planetary gear 34 does not turn. Therefore, the drum shaft 11 and the carrier 32 also rotate integrally with them, so that the driving device 10 can output a rotational force of low torque at high rotation.
  • the driving device 10 includes the motor 20, the planetary gear assembly ( 30) and the clutch 40 are efficiently integrated so that they are integrally formed.
  • the efficiency of the motor can be optimized, and the compact size can be applied to the washing machine. Suitable rotational force can be output.
  • the motor 20 When the washing machine 1 operates, the motor 20 generates heat.
  • the planetary gear assembly 30 of the motor 20 may be mounted on the sun gear 31 coupled with the internal gear 35 .
  • the planetary gear 34 may be rotatably coupled to the planetary gear shaft 34b inserted into the carrier 32.
  • a plurality of planetary gears 34 may be provided. It may include a cooling passage 200 for cooling heat generated as the plurality of planetary gears engage and rotate.
  • the cooling passage 200 may be provided to dissipate heat from each component including the planetary gear assembly 30 by introducing outside air.
  • the cooling passage 200 may be provided to discharge air that has absorbed internal heat to the outside.
  • the cooling passage 200 may include a first cooling hole 210 through which outside air is introduced and a second cooling hole 220 through which inside air is discharged.
  • FIG. 8 shows a cooling passage by the first cooling hole and the second cooling hole of the drive device shown in FIG. 3, and FIG. 9 is a view showing the first cooling hole of the sun gear shown in FIG. 8, and FIG. 10 is a cross-sectional view of the portion A-A' of FIG. 9, showing the first vane provided in the first cooling hole, FIG. 11 is a view showing the second cooling hole of the rotor shown in FIG. 8, and FIG. A cross-sectional view of part B-B' of Fig. 11, showing the second vane provided in the second cooling hole.
  • the driving device 10 may include a cooling passage 200 for cooling the motor 20 , that is, the planetary gear assembly 30 .
  • the cooling passage 200 may be provided to intake and exhaust air.
  • the cooling passage 200 may be provided for cooling the motor 20 .
  • the cooling passage 200 may be provided to cool the planetary gear assembly 30 .
  • the cooling passage 200 may be provided so that outside air flows into the planetary gear assembly 30 side.
  • the cooling passage 200 may include a first cooling hole 210 formed to allow outside air to flow in.
  • the first cooling hole 210 may be formed in the sun gear 31 .
  • the first cooling hole 210 may include a first vane 310 guiding air so that outside air is introduced when the sun gear 31 rotates.
  • the sun gear 31 is formed in a disk shape and is provided to be coupled to the bottom wall 22b of the rotor case 22.
  • the sun gear body 31a extends from the sun gear body 31a and is provided to the A gear portion 31c provided to face the circumferential wall 22a may be included.
  • a gear 31b is provided on the outer circumferential surface of the gear portion 31c.
  • a carrier bearing 33 may be provided on an inner circumferential surface of the gear unit 31c of the sun gear 31 so that the rear end 11a of the drum shaft 11 can be inserted and fixed thereto.
  • the gear 31b of the sun gear 31 is provided to mesh with the planetary gear 34 of the planetary gear assembly 30.
  • the first cooling hole 210 may be provided in the sun gear 31 .
  • the first cooling hole 210 may be formed in the sun gear body 31a of the sun gear 31 .
  • the first cooling hole 210 may be formed in a circumferential direction of the sun gear body 31a.
  • the first cooling hole 210 may be formed in a ring shape in the sun gear body 31a.
  • the first cooling hole 210 may be provided to allow outside air to flow into the planetary gear assembly 30 coupled to the sun gear 31 . External air introduced through the first cooling hole 210 may move toward the planetary gear assembly 30 to form a cooling passage 200 dissipating heat from the planetary gear 34 .
  • the first cooling hole 210 is preferably formed at a position adjacent to the planetary gear 34 coupled with the sun gear 31 . In the embodiment of the present invention, the first cooling hole is shown as being located at the center of the sun gear body, but the spirit of the present invention is not limited thereto. For example, the location of the first cooling hole may be formed at a location corresponding to a planetary gear coupled to a sun gear.
  • the number of the first cooling holes 210 and the size of the first cooling holes 210 are determined by the motor 20 and It can be changed according to the size of the sun gear 31.
  • a first vane 310 may be provided in the first cooling hole 210 .
  • the first vane 310 may be provided in plurality.
  • the first vane 310 may be provided in a radial rib shape.
  • Each first vane 310 may be provided so that outside air flows in through the first cooling hole 210 .
  • Each of the first vanes 310 may be spaced apart from each other along the circumferential direction of the first cooling hole 210 .
  • Each first vane 310 may be inclined at a first angle ⁇ 1.
  • Each first vane 310 may be disposed in a direction opposite to the rotation direction R of the sun gear 31 .
  • Each of the first vanes 310 may be spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • first angle ⁇ 1 of the first vane 310 may be changed according to the size of the sun gear 31 and the first cooling hole 210 .
  • the cooling passage 200 may include a second cooling hole 220 formed to allow outside air to flow in.
  • the second cooling hole 220 may be formed in the rotor 21 .
  • the second cooling hole 220 may be provided in the rotor case 22 .
  • the second cooling hole 220 may include a second vane 320 for guiding air so that the bet is discharged when the rotor 21 rotates.
  • the rotor case 22 may include a disk-shaped bottom wall 22b in which a circular hole is opened at the center, and a cylindrical circumferential wall 22a continuously around the bottom wall 22b.
  • a heat dissipation hole 27 for heat dissipation may be formed in an outer edge of the bottom wall 22b of the rotor case 22 .
  • the heat dissipation hole 27 may be provided to dissipate heat generated from the motor 20 .
  • a plurality of heat dissipation holes 27 may be formed.
  • the heat dissipation hole 27 may be formed to have a radial length.
  • a heat radiation blade 27a for guiding air to the heat radiation hole 27 may be provided in the heat radiation hole 27 .
  • a heat dissipation blade 27a may be provided in each heat dissipation hole 27 .
  • the second cooling hole 220 may be provided on the bottom wall 22b of the rotor case 22 .
  • the second cooling hole 220 may be disposed closer to the center of the rotor case 22 than the heat dissipation hole 27 .
  • the second cooling hole 220 may be disposed at a center side of the heat dissipation hole 27 of the rotor case 22 so that air dissipated from the planetary gear assembly 30 side can be discharged.
  • the second cooling hole 220 may be formed outside the sun gear 31 fixed to the bottom wall 22b of the rotor case 22 .
  • the rotor case 22 and the sun gear 31 may be coupled through a fastening member 50 .
  • a first fastening hole 25a is provided in the bottom wall 22b of the rotor case 22 so that the fastening member 50 is coupled, and a fixing hole 31d is provided on the sun gear 31.
  • the first fastening hole 25a and the fixing hole 31d may be formed at positions corresponding to each other.
  • the second cooling hole 220 may be spaced apart from the first cooling hole 210 formed in the sun gear 31 and positioned outside.
  • a fastening member 50 for fixing the rotor case 22 and the sun gear 31 may be provided between the second cooling hole 220 and the first cooling hole 210 .
  • the second cooling hole 220 may be disposed outside the drum shaft 11 than the first cooling hole 210 .
  • the second cooling hole 220 may be formed in a circumferential direction of the rotor case 22 .
  • the second cooling hole 220 may be formed in a ring shape on the bottom wall 22b of the rotor case 22 .
  • the second cooling hole 220 may be provided so that the inner side of the planetary gear assembly 30 is discharged. Air that is dissipated from the planetary gear assembly 30 and moved may be discharged to the outside through the second cooling hole 220 . Air dissipated from the planetary gear assembly 30 side may form a cooling passage 200 through which air is discharged to the outside through the second cooling hole 220 .
  • the second cooling hole is shown as being located at the center of the rotor case, but the spirit of the present invention is not limited thereto. For example, the position of the second cooling hole can be changed.
  • the number of second cooling holes 220 and the size of the second cooling holes 220, for example, the second thickness t2 of the second cooling holes 220, the motor 20 and the sun gear 31 may change depending on the size of
  • a second vane 320 may be provided in the second cooling hole 220 .
  • a plurality of second vanes 320 may be provided.
  • the second vane 320 may be provided in a radial rib shape.
  • Each second vane 320 may be provided so that the bet is discharged through the second cooling hole 220 .
  • Each of the second vanes 320 may be spaced apart from each other along the circumferential direction of the second cooling hole 220 .
  • Each of the second vanes 320 may be inclined at a second angle ⁇ 2.
  • Each second vane 320 may be disposed in the rotation direction R of the sun gear 31 .
  • the second vane 320 may be disposed in a direction opposite to that of the first vane 310 .
  • the second angle ⁇ 2 of the second vane 320 may be changed according to the size of the sun gear 31 and the second cooling hole 220 .
  • FIG. 13 is a view showing the inflow and outflow of air by the first cooling hole and the second cooling hole according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a view showing the first cooling hole and the second cooling hole according to an embodiment of the present invention. It shows the state of air flow by the cooling hole.
  • the first cooling hole 210 When the sun gear 31 rotates, external air is introduced through the first cooling hole 210 provided in the sun gear 31 .
  • external air is introduced into the first cooling hole 210 in the flow direction M.
  • External air may move toward the internal planetary gear 34 through the first cooling hole 210 of the sun gear 31 to cool the heat generated from the planetary gear 34 .
  • the first cooling hole 210 formed in the sun gear 31 may be disposed at a position corresponding to the planetary gear 34 meshing with the sun gear 31 . Outside air may flow into the planetary gear 34 through the first cooling hole 210 . Outside air introduced through the first cooling hole 210 can cool the heat generated from the planetary gear 34, thereby improving cooling efficiency.
  • air cooled by the heat of the planetary gear 34 or air containing heat generated by the motor 20 may be discharged to the outside through the second cooling hole 220 provided in the rotor case 22 .
  • the second cooling hole 220 formed in the rotor case 22 is disposed at a position corresponding to the planetary gear assembly 30, and the air cooled by the planetary gear assembly 30 is discharged through the second cooling hole 220. It can be.
  • Such air-cooled heat dissipation does not require lubricating oil for preventing the temperature rise of the planetary gear 34 and a sealing structure for preventing leakage of the lubricating oil, so the sealing structure can be eliminated, and the size of the motor can be reduced accordingly.
  • the existing sealing structure has a thickness of about 8 to 10 mm, and the size reduction of about 8 to 10 mm can be achieved by deleting this structure, so that the efficiency of the motor can be increased and the size can be reduced.

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Abstract

세탁기가 개시된다. 세탁기는, 본체, 본체의 내부에 마련되는 터브, 터브의 내부에 회전 가능하게 마련되는 드럼 및 드럼을 회전 구동시키도록 구성되는 구동장치를 포함하고, 구동장치는, 드럼에 연결되는 드럼 샤프트, 스테이터 및 상기 스테이터와 상호 작용을 통해 회전 가능한 로터를 포함하는 모터, 상기 로터와 연결되는 선 기어, 드럼 샤프트와 연결되는 캐리어, 선 기어의 회전력을 캐리어에 전달하도록 마련되는 유성기어 및 선 기어를 냉각시키도록 공기의 흡입 및 배기가 이루어지는 냉각유로를 포함하며, 냉각 유로는, 외기가 유입되도록 선 기어에 형성되는 제1냉각홀과, 내기가 배출되도록 로터에 형성되는 제2냉각홀을 포함한다.

Description

세탁기
개시된 발명은 세탁기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터 효율을 향상시킬 수 있도록 개선된 구조를 가지는 세탁기에 관한 것이다.
현재 다양한 종류의 세탁기가 제품화되고 있다. 세탁기는 세탁물을 수용하는 회전조가 대략 세로축 방향으로 회전하는 세로형 세탁기 및 대략 가로축 내지 경사진 축 주위로 회전하는 드럼식 세탁기로 구분될 수 있다. 최근에는, 드럼식 세탁기가 주류가 되고 있다. 이러한 세탁기는 모두 모터로 구동되고 있다.
드럼식 세탁기의 경우, 세탁물을 수용한 드럼이 회전함으로써 세탁, 헹굼, 탈수 등 일련의 세탁 처리가 행해진다. 다량의 물을 포함하는 세탁물을 회전시키는 세탁이나 헹굼 공정에서는 저속에서 높은 토크의 회전력이 요구된다. 세탁물로부터 수분을 제거할 수 있도록 세탁물을 회전시키는 탈수 공정에서는 고속에서 낮은 토크의 회전력이 요구된다.
따라서, 세탁기를 구동하는 모터는 이러한 회전력에 대응할 필요가 있다. 이를 위해, 일반적으로 감속기 및 클러치가 이용되고 있다. 예를 들어, 모터와 출력축의 사이에 풀리와 벨트를 마련하거나 유성 기어 기구 등 복수의 기어를 마련하여 감속할 수 있도록 한다. 또한, 클러치를 마련함으로써 운전 상태를 전환할 수 있도록 한다.
이와 같이, 모터로 구동 대상을 간접적으로 구동하는 타입(인다이렉트 드라이브 방식)의 세탁기와 달리, 모터로 구동 대상을 직접적으로 구동하는 타입(다이렉트 드라이브 방식)의 세탁기도 있다. 이를 위해 모터에 변속기를 추가한 변속기 모터(Transmission motor)를 세탁기에 적용할 수 있다.
그러나, 변속기 모터를 사용하게 되면 모터 내부의 기어 냉각을 위해 윤활유와 차폐를 위한 기어 박스를 사용하게 되는데, 이는 전체 모터의 높이를 증가시켜 본체와 모터의 거리가 가까워져 진동 소음이 증가하는 문제가 있다.
개시된 발명의 일 측면은, 크기가 감소된 구동장치를 갖는 세탁기를 제공한다.
개시된 발명의 일 측면은, 공랭식 냉각 구조를 갖는 구동장치를 갖는 세탁기를 제공한다.
개시된 발명의 일 측면은 소음이 감소된 구동장치를 갖는 세탁기를 제공한다.
개시된 발명의 일 측면은 고효율 슬림화 구현이 가능한 구동장치를 갖는 세탁기를 제공한다.
개시된 발명의 일 측면에 의한 세탁기는, 본체; 상기 본체의 내부에 마련되는 터브; 상기 터브의 내부에 회전 가능하게 마련되는 드럼; 및 상기 드럼을 회전 구동시키도록 구성되는 구동장치;를 포함하고, 상기 구동장치는, 상기 드럼에 연결되는 드럼 샤프트; 스테이터 및 상기 스테이터와 상호 작용을 통해 회전 가능한 로터를 포함하는 모터; 상기 로터와 연결되는 선 기어; 상기 드럼 샤프트와 연결되는 캐리어; 상기 선 기어의 회전력을 상기 캐리어에 전달하도록 마련되는 유성기어; 및 상기 유성기어를 냉각시키도록 공기의 흡입 및 배기가 이루어지는 냉각유로를 포함하며, 상기 냉각 유로는, 외기가 유입되도록 상기 선 기어에 형성되는 제1냉각홀과, 내기가 배출되도록 상기 로터에 형성되는 제2냉각홀을 포함한다.
상기 제1냉각홀은, 상기 선 기어의 회전 시 상기 외기가 유입되도록 상기 선 기어의 회전 방향(R)의 반대 방향으로 형성되는 제1베인을 포함한다.
상기 제1베인은 방사형 리브 형태로 마련된다.
상기 제1베인의 방사형 리브는 경사지게 배치된다.
상기 제1베인 각각은 상기 제1냉각홀의 원주 방향을 따라 인접한 상기 제1베인과 이격되게 배치된다.
상기 제2냉각홀은, 상기 로터의 회전 시 상기 내기가 배출되도록 상기 선 기어의 회전 방향(R)으로 형성되는 제2베인을 포함한다.
상기 제1베인과 상기 제2베인은 서로 반대 방향으로 형성된다.
상기 제1냉각홀과 상기 제2냉각홀은 서로 이격되어 배치된다.
상기 제1냉각홀은 상기 제2냉각홀 보다 상기 드럼 샤프트에 가깝게 위치한다.
상기 제1냉각홀을 통해 유입된 공기는 상기 유성기어 측으로 이동된다.
상기 로터는 원형의 바닥벽과, 상기 바닥벽의 둘레에 형성되는 둘레벽을 포함하고, 상기 바닥벽은 내부에 형성된 상기 제2냉각홀을 포함한다.
상기 선 기어는, 상기 로터 케이스의 바닥벽에 결합되도록 마련되는 선 기어바디와, 상기 둘레벽과 대향하도록 상기 선 기어바디로부터 연장되며 외주면에 기어가 형성되는 기어부를 포함하고, 상기 선기어바디는 상기 제1냉각홀을 포함한다.
상기 로터는 상기 바닥벽의 외측 둘레에 반경 방향으로 형성되는 다수의 방열홀과, 상기 방열홀로 공기를 가이드하는 방열 블레이드를 더 포함하고, 상기 제2냉각홀은 상기 방열홀보다 상기 드럼 샤프트에 가깝게 위치한다.
개시된 발명의 일 측면에 의한 세탁기는, 본체; 상기 본체의 내부에 마련되는 터브; 상기 터브의 내부에 회전 가능하게 마련되는 드럼; 및 상기 드럼을 회전 구동시키도록 구성되는 구동장치;를 포함하고, 상기 구동장치는, 상기 드럼에 연결되는 드럼 샤프트; 스테이터 및 상기 스테이터와 상호 작용을 통해 회전 가능한 로터를 포함하는 모터; 상기 로터와 연결되는 선 기어; 상기 드럼 샤프트와 연결되는 캐리어; 상기 선 기어의 회전력을 상기 캐리어에 전달하도록 마련되는 유성기어; 상기 유성기어 측으로 외기가 유입되도록 상기 선 기어에 형성되는 제1냉각홀; 내기가 배출되도록 상기 로터에 형성되는 제2냉각홀; 상기 제1냉각홀에 상기 선 기어 회전 방향(R)의 반대 방향으로 형성되는 제1베인; 및 상기 제2냉각홀에 상기 선 기어의 회전 방향(R)으로 형성되는 제2베인을 포함한다.
상기 제1베인과 상기 제2베인은 방사형 리브 형태로 마련된다.
상기 제1베인과 상기 제2베인은 서로 반대 방향으로 형성된다.
상기 제1베인과 상기 제2베인은 서로 반대 방향으로 경사지게 형성된다.
상기 제1냉각홀은 상기 제2냉각홀 보다 상기 드럼 샤프트에 가깝게 위치한다.
상기 로터는 상기 바닥벽의 외측 둘레에 반경 방향으로 형성되는 다수의 방열홀과, 상기 방열홀로 공기를 가이드하는 방열 블레이드를 더 포함하고, 상기 제2냉각홀은 상기 방열홀보다 상기 드럼 샤프트에 가깝게 위치한다.
개시된 발명의 일 측면에 의한, 드럼의 드럼 샤프트를 회전시키도록 마련되는 구동장치를 포함하는 세탁기에 있어서, 상기 구동장치는, 스테이터; 상기 스테이터와 상호 작용을 통해 회전 가능한 로터; 상기 로터와 연결되는 선 기어; 상기 드럼 샤프트와 연결되는 캐리어; 상기 선 기어의 회전력을 상기 캐리어에 전달하도록 마련되는 유성기어; 상기 유성기어 측으로 외기가 유입되도록 상기 선 기어의 회전 반대 방향으로 배치되는 제1베인을 포함하는 제1냉각홀; 내기가 배출되도록 상기 선 기어의 회전 방향으로 배치되는 제2베인을 포함하는 제2냉각홀;을 포함하는 포함한다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면 윤활유를 사용하는 유냉식 방열 방식에서 누유 방지를 위해 요구되는 차폐 기어박스를 공냉 방식으로 대체함으로써, 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 모터의 효율은 높이고 크기는 줄일 수 있어 고효율 슬림화를 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 구동장치의 크기를 줄여 진동 소음을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 터브와 구동장치를 분해하여 도시한 도면이다.
도 3 은 도 2에 도시된 구동장치의 개략적인 단면을 도시한다.
도 4 는 도 3에 도시된 구동장치의 선 기어 및 로터 부분을 도시한다.
도 5 는 도 3에 도시된 로터와 선 기어의 냉각유로를 도시한다.
도 6 은 도 3에 도시된 구동장치의 냉각유로와 스테이터 부분을 개략적으로 도시한다.
도 7 은 도 3 에 도시된 구동장치의 냉각유로와 유성기어 어셈블리를 도시한다.
도 8 은 도 3에 도시된 구동장치의 제1냉각홀과 제2냉각홀에 의한 냉각 유로를 도시한다.
도 9 는 도 8에 도시된 선 기어의 제1냉각홀을 나타내는 도면이다.
도 10 은 도 9의 A - A'부분의 단면도로서, 제1냉각홀에 마련된 제1베인을 나타내는 도면이다.
도 11 은 도 8에 도시된 로터의 제2냉각홀을 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11의 B- B' 부분의 단면도로서, 제2냉각홀에 마련된 제2베인을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1냉각홀과 제2냉각홀에 의해 공기의 유입 및 배출을 나타내는 도면이다.
도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1냉각홀과 제2냉각홀에 의한 기류 상태를 도시한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다"등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
한편, 하기의 설명에서 사용된 용어 "전방", "후방", "좌측" 및 "우측"등은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 터브와 구동장치를 분해하여 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 2 에 개시된 바와 같이, 세탁기(1)는 드럼식 세탁기일 수 있다. 세탁기(1)는 세탁, 헹굼, 탈수 등의 공정으로 이루어지는 일련의 세탁 처리가 자동으로 실행되도록 구성되어 있다.
세탁기(1)는 본체(2), 터브(3), 드럼(4), 그리고 구동장치(10)를 포함할 수 있다.
본체(2)는 패널이나 프레임으로 구성된 박스 형상의 용기이며, 세탁기(1)의 외관을 구성한다. 본체(2)의 전면에는 세탁물을 넣고 꺼내기 위해 원형의 투입구(2a)가 형성된다.
투입구(2a)에 투명한 창을 가진 도어(2b)가 설치될 수 있다. 투입구(2a)는 도어(2b)에 의해 개폐될 수 있다.
본체(2)의 상측에는 사용자가 조작하는 스위치 등이 마련된 조작부(7)가 설치될 수 있다.
본체(2)의 내부에는 투입구(2a)에 연통하는 터브(3)가 설치되어 있다. 터브(3)는 바닥이 있는 원통형의 저수 가능한 용기로 이루어진다. 터브(3)의 개구는 투입구(2a)와 접속되어 있다. 터브(3)는 그 중심선(J)의 전방을 향해 위쪽으로 경사진 자세로 안정화되도록 댐퍼에 의해 본체(2) 내부에 지지되어 있다.
터브(3)의 상부에는 급수 배관(8a), 급수 밸브(8b), 세제투입장치(8c) 등으로 구성된 급수장치(8)가 마련되어 있다. 급수 배관(8a)은 세탁기(1) 외부의 급수원(미도시)에 연결될 수 있다.
급수 배관(8a)의 하류측 단부는 터브(3)의 상부 일부가 개방되어 형성되는 급수구(3a)에 연결되어 있다. 급수 밸브(8b) 및 세제투입장치(8c)는 급수 배관(8a)의 상류측으로부터 순차적으로 급수 배관(8a)의 중간에 설치되어 있다.
세제투입장치(8c)는 세제를 수용하며, 수용된 세제를 급수된 물에 혼합하여 터브(3)에 투입하도록 마련된다. 터브(3)의 하부에는 배수구(3b)가 마련된다. 배수구(3b)는 배수펌프(9)에 연결된다. 배수펌프(9)는 터브(3)에 저수되는 물을 배수관(9a)을 통해 세탁기(1) 외부로 배출할 수 있다.
드럼(4)은 터브(3) 보다 작은 직경의 원통형 용기로 이루어지며, 터브(3)와 중심선(J)을 일치시킨 상태에서 터브(3)에 수용되어 있다. 드럼(4)의 전방에는 투입구(2a)에 대응하는 원형 개구(4a)가 형성되어 있다. 세탁물을 투입구(2a) 및 원형 개구(4a)를 통해 드럼(4) 내부에 투입될 수 있다.
드럼(4)에는 다수의 탈수공(4b)이 형성되어 있다. 드럼(4)에는 교반용 리프터(4c)가 설치될 수 있다. 드럼(4)의 전방은 투입구(2a)에 회전 가능한 상태로 지지되어 있다.
터브(3)의 후방에는 구동장치(10)가 설치될 수 있다. 구동장치(10)는 드럼 샤프트(11), 베이스(13), 모터(20)를 포함할 수 있다.
드럼 샤프트(11)는 터브(3)의 후방부(3c)를 관통해서 터브(3)의 내부로 돌출되어 마련될 수 있다. 드럼 샤프트(11)의 일 단부는 드럼(4) 후방부의 대략 중심에 고정되어 있다.
드럼(4)의 후방부는 드럼 샤프트(11)에 축 지지되어 있다. 구동장치(10)는 드럼(4)을 직접적으로 구동한다. 이에 따라 드럼(4)은 모터(20)의 구동에 의해 중심선(J)의 둘레를 회전한다.
중심선(J)은 회전축(J)에 대응될 수 있다. 세탁기(1)는 드럼식이기 때문에 회전축은 수평 방향에 대하여 경사진 방향 또는 대략 수평 방향으로 연장하도록 배치된다.
도 3 은 도 2에 도시된 구동장치의 개략적인 단면을 도시하고, 도 4 는 도 3에 도시된 구동장치의 선 기어 및 로터 부분을 도시하며, 도 5 는 도 3에 도시된 로터와 선 기어의 냉각유로를 도시한다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 구동장치(10)는 드럼 샤프트(11)와, 베이스(13)와, 모터(20)를 포함할 수 있다.
베이스(13)는 터브(3)의 저부에 설치되는 대략 원반 모양의 금속이나 수지 부재로 이루어진다. 베이스(13)의 중심부에는 중심선을 따라 연장되는 원통형의 축 삽입공(14)이 형성되어 있다. 축 삽입공(14)의 양 단부에는 한 쌍의 베어링(15)이 장착될 수 있다.
드럼 샤프트(11)는 축 삽입공(14) 보다 작은 직경의 원통형 금속부재로 이루어질 수 있다. 드럼 샤프트(11)는 일 단부가 축 삽입공(14)으로부터 돌출된 상태로 축 삽입공(14)에 삽입된다. 드럼 샤프트(11)는 한 쌍의 베어링(15)을 통해 베이스(13)에 지지되기 때문에 회전축을 중심으로 회전 가능하게 되어 있다.
모터(20)는 세탁기(1)의 구동에 적합하도록 마련될 수 있다. 즉, 세탁기(1)에서는 세탁, 헹굼, 탈수의 각 공정이 수행된다. 이를 위해 모터(20)는 저속 회전에서의 높은 토크 출력과 낮은 토크이지만 고속의 회전 출력이 요구된다.
일반적으로 감속기 및 클러치를 드럼과 모터 사이에 개재시켜서 간접적으로 드럼을 회전시키는 방식(인다이렉트 드라이브 방식)이나, 모터를 인버터 제어에 의한 구동으로 직접적으로 드럼을 회전시키는 방식(다이렉트 드라이브 방식)이 채용되고 있다.
이에 대해, 본 구동장치(10)에서는 인다이렉트 드라이브 방식과 다이렉트 드라이브 방식을 효율적으로 조합시킴으로써 각 방식의 단점을 해소할 수 있도록 연구되어 있다. 즉, 본 세탁기(1)에서는 콤팩트한 사이즈이지만 세탁 용량이 크고, 저소음이며, 에너지 절약 등이 실현 가능하도록 되어 있다.
구체적으로, 출력 축긴 1개의 드럼 샤프트(11)를 회전시키는 모터(20)에서 드럼 샤프트(11)와 모터(20) 사이에 마련되는 유성기어 어셈블리(30) 및 클러치(40)를 효율적으로 통합하여 일체적으로 구성할 수 있다.
이에 따라 모터(20)와 유성기어 어셈블리(30) 및 클러치(40)가 회전축(J)에 대해 대략 수직한 방향으로 일렬로 늘어선 상태가 되어, 모터(20)의 두께를 감소시킬 수 있다.
드럼 샤프트(11)의 후단부(11a)는 베어링(15)으로부터 돌출되어 있다. 드럼 샤프트(11)의 후단부(11a)에는 중심선(J)을 따라 연장되는 나사공(11d)이 형성되어 있다. 드럼 샤프트(11)의 후단부(11a)의 외주면에는 중심선(J)을 따라 연장되는 세레이션이 형성되어 있다. 나사공(11d)에 리테이너(11c)가 마련되며, 볼트(11b)가 체결되어 있다.
이러한 구성에 따라 드럼 샤프트(11)의 후단부(11a)에는 후술하는 캐리어(32)가 고정될 수 있다.
모터(20)는 로터(21) 및 스테이터(24)를 포함할 수 있다. 모터(20)는 스테이터(24)의 외측에 로터(21)가 위치하는 소위, 아우터 로터형이다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 로터(21)는 로터 케이스(22), 복수의 자석(23)을 포함할 수 있다. 로터 케이스(22)는 중심이 회전축(J)에 일치하도록 배치되는 바닥이 있는 원통 형상을 한 부재로 이루어진다.
로터 케이스(22)는 중심이 원형의 홀이 개구된 원판 형상의 바닥벽(22b)과, 바닥벽(22b)의 주위에 연속되어 있는 원통형의 둘레벽(22a)을 포함할 수 있다.
바닥벽(22b)은 다물품이거나 단물품일 수 있다. 로터 케이스(22)는 바닥이 얕고(두께가 얇은), 바닥벽(22b)의 반경 보다 둘레벽(22a)의 높이가 더 작게 형성되어 있다.
자석(23)은 복수개로 마련될 수 있다. 각각의 자석(23)은 원호 모양으로 구부려진 장방형의 영구 자석으로 이루어진다. 각 자석(23)은 원주 방향으로 직렬로 늘어서 로터 케이스(22)의 둘레벽(22a) 내면에 고정되어 있다. 각 자석(23)은 로터(21)의 자극을 구성하여 S극과 N극이 교호로 나란하도록 배치되어 있다.
로터 케이스(22)의 바닥벽(22b) 외측 테두리에는 방열을 위한 방열홀(27)이 형성될 수 있다. 방열홀(27)은 모터(20)에서 발생되는 열을 배출하도록 마련될 수 있다. 방열홀(27)은 복수개로 형성될 수 있다. 방열홀(27)은 반경방향의 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 방열홀(27)에는 절곡 연장되어 방열홀(27)로 공기를 안내하는 방열 블레이드(27a)가 마련될 수 있다. 방열 블레이드(27a)는 각각의 방열홀(27)에 마련될 수 있다.
로터 케이스(22)의 바닥벽(22b)에는 유성기어 어셈블리(30)의 냉각을 위한 냉각유로(200) 중 일부를 형성하는 배출홀(제2냉각홀,221)이 마련될 수 있다. 배출홀(221)은 로터 케이스(22) 내부의 고온의 공기가 배출되도록 마련될 수 있다. 배출홀(221)은 제2냉각홀(220)일 수 있다.
로터 케이스(22) 및 배출홀(221)에 대한 상세한 설명은 후술한다.
선 기어(31)는 로터 케이스(22)의 바닥벽(22b)의 중심부에 결합될 수 있다. 선 기어(31)는 후술하는 유성기어 어셈블리(30)와 결합되어 회전력을 전달하도록 마련될 수 있다. 선 기어(31)는 로터 케이스(22)의 둘레벽(22a)과 대향하도록 마련될 수 있다. 선 기어(31)는 체결부재(50)에 의해 로터 케이스(22)의 바닥벽(22b)에 결합될 수 있다. 선 기어(31)의 외주면에는 기어(31b)가 형성되는 기어부(31c)가 마련될 수 있다. 선 기어(31)에는 유성기어 어셈블리(30)의 냉각을 위한 냉각유로(200) 중 일부를 형성하는 유입홀(제1냉각홀, 211)이 마련될 수 있다. 선 기어(31)에는 유성기어 어셈블리(30)의 온도 상승 방지를 위해 외기가 유입되는 유입홀(211)이 형성될 수 있다. 유입홀(211)은 제1냉각홀(210)일 수 있다. 선 기어(31) 및 유입홀(211)에 대한 상세한 설명은 후술한다.
도 6 은 도 3에 도시된 구동장치의 냉각유로와 스테이터 부분을 개략적으로 도시하고, 도 7 은 도 3 에 도시된 구동장치의 냉각유로와 유성기어 어셈블리를 도시한다. 이하에서, 상기한 설명과 중복되는 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 6 내지 도 7 에 도시된 바와 같이, 스테이터(24)는 원형 고리 모양(환상)의 부재로 이루어지고, 원형 고리 모양의 코어부(24a)와, 코어부(24a)로부터 외측을 향해 방사형으로 돌출하는 복수의 티스부(24b)를 포함할 수 있다.
스테이터(24)는 코어부(24a)의 내측에 마련된 고정 플랜지부(24c)를 통해 베이스(13)에 고정될 수 있다. 스테이터(24)는 로터 케이스(22)에 수용될 수 있다.
코어부(24a) 및 각 티스부(24b)는 자성을 갖는 금속제의 스테이터 코어(26)의 표면을 절연성의 인슐레이터로 피복하여 구성되어 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 각 티스부(24b)에는 소정의 순서로 도선을 권취함으로써 복수의 코일이 형성되어 있다. 스테이터(24)의 외주 부분에 위치하는 각 티스부(24b)의 단부에는 스테이터 코어(26)의 일부가 노출되어 있다. 이러한 스테이터 코어(26)의 노출 부분이 소정의 갭을 두고 로터(21)의 자석(23)과 직경 방향으로 대향하고 있다.
복수의 코일은 U, V 및 W로 구성된 3상 코일 그룹을 구성하고 있다. 이러한 코일 그룹은 각각 컨트롤러(미도시)가 인버터(미도시)를 제어함으로써 위상하면서 교류를 공급한다. 이렇게 함으로써 각 코일 그룹과 로터(21)의 자석 간에 자계가 형성된다. 자력의 작용으로 로터(21)는 회전축(J)을 중심으로 회전한다.
유성기어 어셈블리(30)는 드럼 샤프트(11)를 회전시키도록 로터(21)와 드럼 샤프트(11)를 연결할 수 있다. 유성기어 어셈블리(30)는 로터 케이스(22)에 수용되어 마련된다. 유성기어 어셈블리(30)는 유성기어장치를 이용한 감속기로서, 캐리어(32), 선 기어(31), 복수의 유성기어(34), 인터널 기어(35)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 유성기어는 4 개인 것을 예를 들어 도시하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 유성기어의 개수는 다양하게 마련될 수 있다.
캐리어(32)는 얕은 바닥을 갖는 원통 형상을 한 베이스부(32a)와, 베이스부(32a)의 중앙부로부터 그 뒤쪽으로 돌출된 원통형의 축 받침부(32b)를 포함할 수 있다. 베이스부(32a)의 뒷면에는 복수의 축 지지부(32c)가 형성될 수 있다.
축 받침부(32b)의 내주면에는 드럼 샤프트(11)의 후단부(11a)와 결합되는 세레이션이 형성될 수 있다. 축 받침부(32b)에 드럼 샤프트(11)의 후단부(11a)가 삽입됨으로써, 캐리어(32)는 회전 불가능한 상태로 드럼 샤프트(11)에 고정될 수 있다. 축 받침부의 주위에는 캐리어 베어링(33)을 통해 선 기어(31)가 지지되어 있다.
선 기어(31)는 회전축(11)을 중심으로 회전할 수 있다.
선 기어(31)의 내측에는 원통형의 캐리어 베어링(33)이 고정되어 있다. 선 기어(31)는 캐리어 베어링(33)을 통해 드럼 샤프트(11)에 슬라이딩 가능한 상태로 지지될 수 있다. 구체적으로 선 기어(31)는 캐리어 베어링(33)을 통해 드럼 샤프트(11)에 고정된 캐리어(32)에 슬라이딩 가능한 상태로 지지될 수 있다.
이에 따라, 로터 케이스(22)는 드럼 샤프트(11)에 대해 회전 가능하게 되어 있다. 로터 케이스(22)는 체결부재(50)를 통해 선 기어(31)에 결합될 수 있다. 로터 케이스(22)의 바닥벽(22b)에는 원주 방향으로 형성되는 제1체결홀(25a)과 제1체결홀(25a)로우터 반경 방향으로 이격되게 배치되는 제2체결홀(25b)이 마련될 수 있다. 제1체결홀(25a)은 제2체결홀(25b) 보다 중심측에 위치될 수 있다. 제1체결홀(25a)은 복수개로 서로 이격되게 배치될 수 있다.
선 기어(31)에는 체결부재(50)가 결합되도록 고정홀(31d)이 마련될 수 있다. 고정홀(31d)은 복수개로 형성될 수 있다. 고정홀(31d)은 선 기어(31)에 원주 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 고정홀(31d)은 로터 케이스(22)의 제1체결홀(25a)에 대응되게 마련될 수 있다. 선 기어(31)는 고정홀(31d)을 관통하는 체결부재(50)에 의해 로터 케이스(22)와 결합될 수 있다. 선 기어(31)의 고정홀(31d)은 로터 케이스(22)의 제1체결홀(25a)과 결합될 수 있다. 로터 케이스(22)는 선 기어(31)에 의해 드럼 샤프트(11)에 대해 회전 가능하게 될 수 있다.
인터널 기어(35)는 선 기어(31) 보다 상대적으로 큰 직경의 대략 원통형 부재로 이루어진다. 인터널 기어(35)의 내주면에는 인터널기어부(35a)가 마련되어 있다. 인터널기어부(35a)에는 기어의 톱니가 전체 둘레를 따라 형성되어 있다. 또한, 인터널 기어(35)의 외주면에는 회전축 방향으로 연장되는 직선 모양의 돌기로 이루어지는 복수의 내측 슬라이드 가이드(35b)가 일정 간격으로 전체 둘레를 따라 형성되어 있다.
인터널 기어(35)는 선 기어(31)의 주위에 회전축(J)을 중심으로 배치되어 있다. 인터널 기어(35)는 유성기어(34)의 하부의 적어도 일부분을 커버하도록 마련되는 제1커버(35c)를 포함할 수 있다. 인터널 기어(35)는 유성기어(34)의 상부의 적어도 일부분을 커버하도록 마련되는 제2커버(35d, 도 3참고)를 포함할 수 있다.
인터널 기어(35)의 커버(35c,35d)는 반경 방향을 따라 연장될 수 있다. 인터널 기어(35)가 유성기어(34)의 일 면을 커버하도록 마련되는 커버(35c,35d)를 포함함에 따라, 구동장치(10)의 모터(20)는 그 크기가 감소될 수 있다.
또한, 모터(20)의 크기가 감소됨에 따라 구동장치(10)가 터브(3)의 후방에 결합될 때, 터브(3)와 모터(20) 사이에 갭이 발생될 수 있으며, 이러한 갭에 의해 터브(3)의 진동에 의한 모터(20)의 손상이 방지될 수 있다.
유성기어(34)는 캐리어(32)에 회전 가능한 상태로 지지되어 있으며, 선 기어(31)와 인터널 기어(35)와 맞물리도록 이들 사이에 배치되어 있다. 유성기어(34)는 선 기어(31)의 회전력을 캐리어(32)에 전달하도록 마련될 수 있다.
유성기어(34)는 회전축 방향에 따른 일 측이 캐리어(32)에 의해 커버되며, 반대 측은 인터널 기어(35)에 의해 커버될 수 있다. 유성기어(34)는 유성기어 샤프트(34b)가 삽입되는 일 면의 적어도 일 부분이 캐리어(32)에 의해 커버될 수 있다. 유성기어(34)는 유성기어 샤프트(34b)가 삽입되는 일 면과 반대 면의 적어도 일 부분이 인터널 기어(35)에 의해 커버될 수 있다. 구체적으로, 유성기어(34)는 유성기어 샤프트(34b)가 삽입되는 일 면과 반대 면의 적어도 일 부분이 인터널 기어(35)의 커버(35c,35d)에 의해 커버될 수 있다.
유성기어(34)는 상대적으로 작은 직경의 기어부재로 이루어진다. 각 유성기어(34)의 대략 중심부에는 축 삽입홈(34a)이 형성되어 있다. 축 삽입홈(34a)에 삽입된 유성기어 샤프트(34b)의 일 단부가 캐리어(32)의 축 지지부(32c)에 지지될 수 있다. 즉, 유성기어 샤프트(34b)는 유성기어(34)의 일 측에 회전 가능하게 결합되며, 캐리어(32)에 고정될 수 있다. 각 유성기어(34)의 외주면에는 기어의 톱니가 전체 둘레를 따라 형성되어 있다. 이 기어의 톱니가 선 기어(31) 및 인터널 기어(35)와 양 측에서 맞물려 있다.
인터널 기어(35)가 고정된 상태(회전 불능 상태)에서 선 기어(31)가 소정의 속도로 회전하면, 그에 따라 각 유성기어(34)가 선 기어(31) 주위를 선회하면서 회전한다. 이에 따라 캐리어(32) 및 드럼 샤프트(11)는 감속된 상태로 회전한다.
인터널 기어(35)와 선 기어(31) 사이에는 부시 베어링(36)이 마련될 수 있다. 부시 베어링(36)은 링 형상으로 형성될 수 있다. 부시 베어링(36)이 인터널 기어(35)와 선 기어(31) 사이에 마련됨에 따라 인터널 기어(35)는 선 기어(31)에 대하여 회전 가능하게 마련될 수 있다.
클러치(40)는 유성기어 어셈블리(30)의 주위에 배치되어 있다. 클러치(40)는 로터 케이스(22)에 수용될 수 있다. 클러치(40)는 슬라이더(41), 로터측 및 스테이터측의 각 락킹돌기(미도시, 고정부), 및 클러치드라이버(43)를 포함할 수 있다. 클러치드라이버(43)는 가동자(43a) 및 고정자(43b)를 포함할 수 있다.
슬라이더(41)는 인터널 기어(35) 보다 큰 직경의 원통형 부재로 이루어진다. 슬라이더(41)의 내주면에는 회전축 방향으로 연장되는 직선상의 돌기로 이루어지는 외측 슬라이드 가이드(41a)가 일정한 간격으로 전체 둘레를 따라 형성되어 있다. 이러한 외측 슬라이드 가이드(41a)는 인터널 기어(35)의 외주면에 형성되는 복수의 내측 슬라이드 가이드(35b)와 맞물리도록 구성되어 있다.
슬라이더(41)는 외측 슬라이드 가이드(41a)를 각각 인터널 기어(35)의 내측 슬라이드 가이드(35b)에 각각 맞물린 상태에서 인터널 기어(35)의 주위에 배치되어 있다. 이에 따라 슬라이더(41)는 회전축 방향으로 슬라이드 가능하게 되어 있다.
슬라이더(41)의 외주면에는 로터 및 스테이터 측의 각 후킹돌기로 이루어지는 한 쌍의 후킹돌기(미도시)가 형성되어 있다. 이러한 후킹돌기는 회전 축 방향으로 돌출하는 복수의 돌기로 구성되어 있다. 슬라이더(41)의 외주면에 일정 간격으로 전체 둘레를 따라 형성될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 로터 측의 락킹돌기는 로터 케이스(22)에 장착된 환상부재에 마련되고, 스테이터 측의 락킹돌기는 스테이터(24)의 환상부재에 마련될 수 있다. 로터 측의 락킹돌기와 스테이터 측의 락킹돌기는 회전축 방향으로 마주하도록 배치되고, 로터 측의 락킹돌기는 로터측의 후킹돌기와 맞물리도록 구성되는 동시에, 스테이터 측의 락킹돌기는 스테이터 측의 후킹돌기와 맞물리도록 구성되어 있다.
또한, 로터 측의 락킹돌기와 스테이터 측의 락킹돌기 사이의 간격은 로터 측의 후킹돌기와 스테이터 측의 후킹돌기 사이의 간격보다 크게 설정되어 있다. 따라서, 로터 측의 락킹돌기가 로터 측의 후킹돌기와 맞물려 연결되는 경우에는 스테이터 측의 락킹돌기는 스테이터 측의 후킹돌기와 맞물리지 않는다. 스테이터 측의 락킹돌기가 스테이터 측의 후킹돌기와 맞물려 연결되는 경우는 로터 측의 락킹돌기는 로터 측의 후킹돌기와 맞물리지 않는다.
따라서, 스테이터 측의 락킹돌기에 스테이터 측의 후킹돌기가 맞물리는 제1모드에서는, 인터널 기어(35)가 슬라이더(41)를 통해 스테이터(24)에 지지될 수 있다. 이에 따라 로터(21) 및 선 기어(31)의 회전은 유성기어 어셈블리(30)를 통해 드럼 샤프트(11) 및 캐리어(32)로 전달될 수 있다.
또한, 로터측의 락킹돌기에 로터 측의 후킹돌기가 맞물리는 제2모드에서는 인터널 기어(35)가 슬라이더(41)를 통해 로터(21)에 지지될 수 있다. 이에 따라 로터(21) 및 선 기어(31)의 회전은 유성기어 어셈블리(30)를 통하지 않고 드럼 샤프트(11) 및 캐리어(32)로 전달될 수 있다. 즉, 로터(21), 선 기어(31) 및 인터널 기어(35)가 일체가 되어 회전하기 대문에 각 유성기어(34)는 선회하지 않는다. 따라서, 드럼 샤프트(11) 및 캐리어(32)도 이들과 일체가 되어 회전하여 구동장치(10)는 고회전에서 낮은 토크의 회전력을 출력할 수 있다.
이와 같이 구동장치(10)는 모터(20), 유성기어 어셈블리(30), 및 클러치(40)가 회전축(J)에 대해 대략 수직 방향으로 일렬로 정렬되도록 모터(20)에, 유성기어 어셈블리(30) 및 클러치(40)가 효율적으로 통합되어 이들이 일체적으로 구성되어 있다.
따라서, 클러치(40)의 전환에 의해 1개의 드럼 샤프트(11)를 통해 저회전에서 높은 토크의 회전력과 낮은 토크이지만 고회전의 회전력을 출력할 수 있다.
또한, 출력이 다른 제1 모드와 제2 모드의 두 모드에서도 모터(20)의 회전수 및 토크 값을 비교적 가까운 값으로 설정할 수 있기 때문에, 모터 효율을 최적화 할 수 있고, 컴팩트 한 사이즈로 세탁기에 적합한 회전력을 출력 할 수 있다.
세탁기(1)의 동작 시 모터(20)에서는 열이 발생하게 된다. 구체적으로 모터(20)의 유성기어 어셈블리(30)는 인터널 기어(35)와 결합된 선 기어(31)에 장착될 수 있다. 유성기어(34)는 캐리어(32)에 삽입된 유성기어 샤프트(34b)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 유성기어(34)는 복수개로 마련될 수 있다. 이러한 복수개의 유성기어들이 맞물려 회전함에 따라 발생되는 열을 냉각하기 위한 냉각유로(200)를 포함할 수 있다. 냉각유로(200)는 외기를 유입하여 유성기어 어셈블리(30)를 포함한 각 구성부품의 열이 방열되도록 마련될 수 있다. 또한, 냉각유로(200)는 내부의 열을 흡수한 공기를 외부로 배출하도록 마련될 수 있다. 냉각유로(200)는 외기가 유입되기 위한 제1냉각홀(210)과, 내기가 배출되기 위한 제2냉각홀(220)을 포함할 수 있다.
도 8 은 도 3에 도시된 구동장치의 제1냉각홀과 제2냉각홀에 의한 냉각 유로를 도시하고, 도 9 는 도 8에 도시된 선 기어의 제1냉각홀을 나타내는 도면이며, 도 10 은 도 9의 A - A'부분의 단면도로서, 제1냉각홀에 마련된 제1베인을 나타내는 도면이고, 도 11 은 도 8에 도시된 로터의 제2냉각홀을 나타내는 도면이며, 도 12는 도 11의 B - B' 부분의 단면도로서, 제2냉각홀에 마련된 제2베인을 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 12 에 도시된 바와 같이, 구동장치(10)는 모터(20) 즉, 유성기어 어셈블리(30)를 냉각하기 위한 냉각유로(200)를 포함할 수 있다.
냉각유로(200)는 공기의 흡입 및 배기가 이루어지도록 마련될 수 있다. 냉각유로(200)는 모터(20)의 냉각을 위해 마련될 수 있다. 냉각유로(200)는 유성기어 어셈블리(30)를 냉각시키도록 마련될 수 있다. 구체적으로 냉각유로(200)는 유성기어 어셈블리(30) 측으로 외기가 유입되도록 마련될 수 있다.
냉각유로(200)는 외기가 유입되도록 형성되는 제1냉각홀(210)을 포함할 수 있다. 제1냉각홀(210)은 선 기어(31)에 형성될 수 있다. 제1냉각홀(210)은 선 기어(31)의 회전 시 외기가 유입되도록 공기를 가이드하는 제1베인(310)을 포함할 수 있다.
선 기어(31)는 원판 형상으로 형성되어 로터 케이스(22)의 바닥벽(22b)에 결합되도록 마련되는 선 기어바디(31a)와, 선 기어바디(31a)로부터 연장되며 로터 케이스(22)의 둘레벽(22a)과 대향하도록 마련되는 기어부(31c)를 포함할 수 있다. 기어부(31c)의 외주면에는 기어(31b)가 마련된다.
선 기어(31)의 기어부(31c) 내주면에는 드럼 샤프트(11)의 후단부(11a)가 삽입되어 고정될 수 있도록 캐리어 베어링(33)이 마련될 수 있다. 선 기어(31)의 기어(31b)는 유성기어 어셈블리(30)의 유성기어(34)와 맞물리도록 마련된다.
제1냉각홀(210)은 선 기어(31)에 마련될 수 있다. 제1냉각홀(210)은 선 기어(31)의 선 기어바디(31a)에 형성될 수 있다. 제1냉각홀(210)은 선 기어바디(31a)의 원주 방향으로 형성될 수 있다. 제1냉각홀(210)은 선 기어바디(31a)에 링 형상으로 형성될 수 있다.
제1냉각홀(210)은 선 기어(31)와 결합되는 유성기어 어셈블리(30)로 외기가 유입되도록 마련될 수 있다. 제1냉각홀(210)을 통해 유입되는 외기는 유성기어 어셈블리(30) 측으로 이동하여 유성기어(34)를 방열하는 냉각유로(200)를 형성할 수 있다. 제1냉각홀(210)은 선 기어(31)와 결합되는 유성기어(34)에 인접한 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서 제1냉각홀은 선 기어바디의 중심 쪽에 위치되는 것을 예를 들어 도시하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 제1냉각홀의 위치는 선 기어와 결합되는 유성기어에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
또한, 제1냉각홀(210)의 개수와 제1냉각홀(210)의 크기 즉, 제1냉각홀(210)의 제1길이(l1) 또는 제1두께(t1)는 모터(20) 및 선 기어(31)의 크기에 따라 변경될 수 있다.
제1냉각홀(210)에는 제1베인(310)이 마련될 수 있다. 제1베인(310)은 복수개로 마련될 수 있다. 제1베인(310)은 방사형 리브 형태로 마련될 수 있다.
각각의 제1베인(310)은 제1냉각홀(210)을 통해 외기가 유입되도록 마련될 수 있다. 각각의 제1베인(310)은 제1냉각홀(210)의 원주 방향을 따라 이격되어 배치될 수 있다. 각각의 제1베인(310)은 제1각도(θ1)로 경사지게 형성될 수 있다. 각각의 제1베인(310)은 선 기어(31)의 회전 방향(R)의 반대 방향으로 배치될 수 있다. 각각의 제1베인(310)은 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 제1베인(310)의 제1각도(θ1)는 선 기어(31) 및 제1냉각홀(210)의 크기에 따라 변경될 수 있다.
냉각유로(200)는 외기가 유입되도록 형성되는 제2냉각홀(220)을 포함할 수 있다. 제2냉각홀(220)은 로터(21)에 형성될 수 있다. 구체적으로 제2냉각홀(220)은 로터 케이스(22)에 마련될 수 있다. 제2냉각홀(220)은 로터(21)의 회전 시 내기가 배출되도록 공기를 가이드하는 제2베인(320)을 포함할 수 있다.
로터 케이스(22)는 중심이 원형의 홀이 개구된 원판 형상의 바닥벽(22b)과, 바닥벽(22b)의 주위에 연속되어 있는 원통형의 둘레벽(22a)을 포함할 수 있다.
로터 케이스(22)의 바닥벽(22b) 외측 테두리에는 방열을 위한 방열홀(27)이 형성될 수 있다. 방열홀(27)은 모터(20)에서 발생되는 열을 배출하도록 마련될 수 있다. 방열홀(27)은 복수개로 형성될 수 있다. 방열홀(27)은 반경방향의 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 방열홀(27)에는 방열홀(27)로 공기를 안내하는 방열 블레이드(27a)가 마련될 수 있다. 방열 블레이드(27a)는 각각의 방열홀(27)에 마련될 수 있다.
제2냉각홀(220)은 로터 케이스(22)의 바닥벽(22b)에 마련될 수 있다. 제2냉각홀(220)은 방열홀(27) 보다 로터 케이스(22)의 중심 측에 배치될 수 있다.
제2냉각홀(220)은 로터 케이스(22)의 방열홀(27) 보다 중심측에 배치되어 유성기어 어셈블리(30) 측에서 방열된 공기가 배출될 수 있도록 마련될 수 있다.
제2냉각홀(220)은 로터 케이스(22)의 바닥벽(22b)에 고정되는 선 기어(31)의 외측에 형성될 수 있다. 로터 케이스(22)와 선 기어(31)는 체결부재(50)를 통해 결합될 수 있다. 체결부재(50)가 결합되도록 로터 케이스(22)의 바닥벽(22b)에는 제1체결홀(25a)이 마련되고, 선 기어(31)에는 고정홀(31d)이 마련된다. 제1체결홀(25a)과 고정홀(31d)은 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
제2냉각홀(220)은 선 기어(31)에 형성되는 제1냉각홀(210)로부터 이격되어 외측에 위치될 수 있다. 제2냉각홀(220)과 제1냉각홀(210)의 사이에는 로터 케이스(22)와 선 기어(31)를 고정하기 위한 체결부재(50)가 마련될 수 있다.
제2냉각홀(220)은 제1냉각홀(210) 보다 드럼 샤프트(11)로부터 외측에 배치될 수 있다.
제2냉각홀(220)은 로터 케이스(22)의 원주 방향으로 형성될 수 있다. 제2냉각홀(220)은 로터 케이스(22)의 바닥벽(22b)에 링 형상으로 형성될 수 있다.
제2냉각홀(220)은 유성기어 어셈블리(30)측의 내기가 배출되도록 마련될 수 있다. 유성기어 어셈블리(30) 측에서 방열되어 이동하는 공기는 제2냉각홀(220)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 유성기어 어셈블리(30) 측에서 방열되는 공기는 제2냉각홀(220)을 통해 외부로 배출되는 냉각유로(200)를 형성할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 제2냉각홀은 로터 케이스의 중심측에 위치되는 것을 예를 들어 도시하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 제2냉각홀의 위치는 변경 가능하다.
또한, 제2냉각홀(220)의 개수와 제2냉각홀(220)의 크기, 예를 들어 제2냉각홀(220)의 제2두께(t2)는 모터(20) 및 선 기어(31)의 크기에 따라 변경될 수 있다.
제2냉각홀(220)에는 제2베인(320)이 마련될 수 있다. 제2베인(320)은 복수개로 마련될 수 있다. 제2베인(320)은 방사형 리브 형태로 마련될 수 있다.
각각의 제2베인(320)은 제2냉각홀(220)을 통해 내기가 배출되도록 마련될 수 있다. 각각의 제2베인(320)은 제2냉각홀(220)의 원주 방향을 따라 이격되어 배치될 수 있다. 각각의 제2베인(320)은 제2각도(θ2)로 경사지게 형성될 수 있다. 각각의 제2베인(320)은 선 기어(31)의 회전 방향(R)으로 배치될 수 있다. 제2베인(320)은 제1베인(310)의 방향과 반대 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 제2베인(320)의 제2각도(θ2)는 선 기어(31) 및 제2냉각홀(220)의 크기에 따라 변경될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1냉각홀과 제2냉각홀에 의해 공기의 유입 및 배출을 나타내는 도면이고, 도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1냉각홀과 제2냉각홀에 의한 기류 상태를 도시한다.
도 13 내지 도 14를 참조하면, 구동장치(10)가 동작하면 드럼 샤프트(11)와, 드럼 샤프트(11)에 연결된 선 기어(31)가 회전한다.
선 기어(31)의 회전 시, 선 기어(31)에 마련된 제1냉각홀(210)을 통해 외부의 공기가 유입된다. 예를 들어, 외부의 공기는 유동 방향(M)으로 제1냉각홀(210)로 유입된다. 외부의 공기는 선 기어(31)의 제1냉각홀(210)을 통해 내부의 유성기어(34) 측으로 이동하여 유성기어(34)에서 발생되는 열을 냉각시킬 수 있다. 구체적으로, 선 기어(31)에 형성된 제1냉각홀(210)은 선 기어(31)와 맞물리는 유성기어(34)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 제1냉각홀(210)을 통해 외기는 유성기어(34) 측으로 유입될 수 있다. 제1냉각홀(210)을 통해 유입되는 외기는 유성기어(34)에서 발생되는 열을 냉각할 수 있어 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 유성기어(34)의 열을 냉각한 공기 또는 모터(20)에서 발생된 열을 포함한 공기는 로터 케이스(22)에 마련된 제2냉각홀(220)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
로터 케이스(22)에 형성된 제2냉각홀(220)은 유성기어 어셈블리(30)와 대응되는 위치에 배치되어, 유성기어 어셈블리(30)를 냉각한 공기가 제2냉각홀(220)을 통해 배출될 수 있다.
이와 같은 공냉식 방열은 유성기어(34)의 온도 상승 방지를 위한 윤활유 및 윤활유의 누유 방지를 위한 실링 구조 등이 요구되지 않아 실링 구조를 삭제할 수 있어, 그에 따른 모터 크기를 줄일 수 있다. 기존 실링 구조는 대략 8~10 mm 의 두께를 가지며 이러한 구성의 삭제로 인해 대략 8~10mm 의 크기 축소를 할 수 있어, 모터의 효율은 높이고 크기는 줄일 수 있다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 본체;
    상기 본체의 내부에 마련되는 터브;
    상기 터브의 내부에 회전 가능하게 마련되는 드럼; 및
    상기 드럼을 회전 구동시키도록 구성되는 구동장치;를 포함하고,
    상기 구동장치는,
    상기 드럼에 연결되는 드럼 샤프트;
    스테이터 및 상기 스테이터와 상호 작용을 통해 회전 가능한 로터를 포함하는 모터;
    상기 로터와 연결되는 선 기어;
    상기 드럼 샤프트와 연결되는 캐리어;
    상기 선 기어의 회전력을 상기 캐리어에 전달하도록 마련되는 유성기어; 및
    상기 유성기어를 냉각시키도록 공기의 흡입 및 배기가 이루어지는 냉각유로를 포함하며,
    상기 냉각 유로는,
    외기가 유입되도록 상기 선 기어에 형성되는 제1냉각홀과,
    내기가 배출되도록 상기 로터에 형성되는 제2냉각홀을 포함하는 세탁기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1냉각홀은,
    상기 선 기어의 회전 시 외기가 유입되도록 상기 선 기어의 회전 방향(R)의 반대 방향으로 형성되는 제1베인을 포함하는 세탁기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1베인은 방사형 리브 형태로 마련되는 세탁기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1베인은 경사지게 배치되는 세탁기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1베인은 상기 제1냉각홀의 원주 방향을 따라 이격되게 배치되는 세탁기.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2냉각홀은,
    상기 로터의 회전 시 내기가 배출되도록 상기 선 기어의 회전 방향(R)으로 형성되는 제2베인을 포함하는 세탁기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1베인과 상기 제2베인은 서로 반대 방향으로 형성되는 세탁기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1냉각홀과 상기 제2냉각홀은 서로 이격되어 배치되는 세탁기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1냉각홀은 상기 제2냉각홀 보다 상기 드럼 샤프트에 가깝게 위치하는 세탁기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1냉각홀을 통해 유입된 공기는 상기 유성기어 측으로 이동되는 세탁기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터는 원형의 바닥벽과, 상기 바닥벽의 둘레에 형성되는 둘레벽을 포함하고,
    상기 제2냉각홀은 상기 바닥벽에 배치되는 세탁기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 선 기어는,
    상기 로터 케이스의 바닥벽에 결합되도록 마련되는 선 기어바디와,
    상기 둘레벽과 대향하도록 상기 선 기어바디로부터 연장되며 외주면에 기어가 형성되는 기어부를 포함하고,
    상기 제1냉각홀은 상기 선기어바디에 배치되는 세탁기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 로터는 상기 바닥벽의 외측 둘레에 반경 방향으로 형성되는 다수의 방열홀과,
    상기 방열홀로 공기를 가이드하는 방열 블레이드를 더 포함하고,
    상기 제2냉각홀은 상기 방열홀보다 상기 드럼 샤프트에 가깝게 위치하는 세탁기.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1베인과 상기 제2베인은 방사형 리브 형태로 마련되는 세탁기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1베인과 상기 제2베인은 서로 반대 방향으로 경사지게 형성되는 세탁기.
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