CN101599681B - 用于洗衣机的皮带轮电机和驱动系统及洗衣机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于洗衣机(1)的皮带轮电机(4)，包括定子(7)和转子(6)，所述皮带轮电机(4)包括用于驱动所述转子(6)的电子电源电路(31)和用于控制所述电子电源电路(31)进而控制所述转子(6)运动的电子控制电路(32)，所述电子控制电路(32)被设置成还可以控制该洗衣机的排水电泵(19)。这种结构有利于洗衣机所要求的结构简单、经济和可靠。本发明还公开了一种洗衣机的驱动系统及洗衣机。

Description

用于洗衣机的皮带轮电机和驱动系统及洗衣机

技术领域

本发明涉及一种用于洗衣机的皮带轮电机以及一种洗衣机的驱动系统和一种洗衣机。

背景技术

众所周知，洗衣机一般都有一个箱形自支撑体，洗涤筒在这个箱形支撑体内被驱动旋转，洗涤筒为圆筒形，可以通过洗衣机的门把待洗的衣物放入到洗涤筒中以便进行洗涤。

一般情况下，皮带轮电机通过皮带/皮带轮运动耦合装置带动洗涤筒，使洗涤筒旋转。

皮带轮电机优选为具有永磁体的转子和具有与固定轴固定连接的内定子的同步电机。设置有永磁体的外转子环绕着定子，外转子和定子之间由于气隙而间隔开。所述定子设有由绕组环绕的极膨胀部(polar expansions)，该绕组在被供电时给气隙施加一个旋转的磁场；该可旋转的磁场与转子的永磁体的磁场相互作用，使转子旋转。

皮带轮电机通常由一个变换器控制，由外部电网特别是由交流电电力干线供电。

皮带轮电机通常包括电子控制电路，电子控制电路能够控制变换器的运转来控制皮带轮电机的运动。这种控制可以由一个已有的位置、扭矩或速度反馈来实现；这类反馈与本发明的目的不相关，因此将不在下文涉及。

洗衣机通常包括电子编程和指令的电路，该电子编程和指令电路通过把电信号用于皮带轮电机的电子控制电路来驱动特定的操作；该电子编程和指令电路还能接收用户通过指令装置(如：键盘，旋钮，圆形螺母或操作杆等)输入的指令。电子编程和指令电路一般包括一个储存了洗涤程序及计时功能的微处理器装置，以便根据用户所要求的具体模式控制皮带轮电机的操作。

因此，电子编程和指令电路必须经常与电子控制电路通信。而且，所提供的信息由电子编程和指令电路发送到电子控制电路，如通知警报或结束操作信号。

众所周知，洗衣机通常还包括一个排水电泵，排水电泵的任务是从洗涤筒中排出污水，并把污水排放到污水系统中。排水电泵通常设置有能够驱动叶轮的抽水电机。排水电泵的抽水电机优选为同步电机，其采用包括一个具有永磁体的内转子和绕有绕组的外定子。

现有的电泵既包括电子电源电路又包括电子控制电路，和排水电泵通常不设变换器一样，都是众所周知的。这种排水电泵结构更简单，制造更经济，但是，这样的排水电泵对于例如机械式启动需要设置特殊的机构。

排水电泵必须从电子编程和指令电路中得到指令，以便根据用户预选的洗涤程序开始或停止排水。

另外，在一些特殊设计的洗衣机里，包括其他类型的电泵，如已有的使洗涤筒内的水再循环的循环泵。

因此，洗衣机可以被看作一种网状结构，该网状结构包括一个中央单元(电子编程和指令电路)和许多外围设备，这些外围设备至少包括皮带轮电机的电子控制电路和排水电泵的电子控制电路。

因此，电子编程和指令电路必须与所有的外围元件建立点对点的连接。这样对于所需的电缆，这是个很复杂的结构；这种复杂的结构是不利于洗衣机所要求的结构简单、经济和可靠。

应该注意到，电子编程和指令电路一般设置在位于洗衣机前方上部位置的指令装置附近；然而，排水电泵经常设置在洗衣机后方底部位置，洗衣机的皮带轮电机一般与电泵的位置比较近，通常也设置在洗衣机后方底部位置。因此，通信连接所需的电缆看起来像一个星形网络，该星形网络中心在洗衣机前方上部，分支朝向洗衣机后方底部。

应该注意到，洗衣机内不仅需要通信电缆，还需要在其内部设置电源电缆。电源电缆与主电源相连接，并驱动各种电子装置，电源电缆将使得洗衣机总体的缆线体积更加庞大。

电源装置所需的电压和外部电源(如220V单相交流电)的电压相同。然而，其他电子装置(如电子控制电路及电子编程和指令电路)需要较低的电源(如12V直流电)以适用于微处理器系统，因此，该电源必须作用到所有现有电子装置，但是每一个电子装置都必须对电压进行转换、整流和稳定，以适用于对微处理器和其他分散的装置的操作，微处理器和其他分散的装置必须是绝缘的，稳定的，为其提供如12V直流电电源等。

逻辑电路的电源所需的众多电子元件，已经占用了有限的空间，如电机定子的内部空间，其内部已经有绕组和电源电路，而且，还需要另外设置热交换器来处理电源电路产生的热量，这样造成共存于同一电路板的许多电子装置结构更加复杂。

本发明所解决的技术问题是找到一个解决前面提到的缺陷的技术方案。

发明内容

形成本发明基础的技术方案的目的在于在洗衣机内尽量使用最少量的电子元件。

根据本发明的目的，其技术问题通过下述技术方案来解决，一种用于洗衣机的皮带轮电机，包括定子和转子，所述皮带轮电机包括电子电源电路和电子控制电路，所述电子电源电路用于驱动所述转子，所述电子控制电路用于控制所述电子电源电路进而控制所述转子的运动，其中，该电子控制电路被设置成还可以控制该洗衣机的排水电泵。

优选的，该皮带轮电机是具有永磁体的同步电机。

优选的，该皮带轮电机包括一个外转子和一个内定子，外转子和内定子通过气隙分隔开，该外转子由该内定子通过轴承支撑。

优选的，电子电源电路包括一个用于驱动皮带轮电机转子的主变换器和一个用于驱动电泵的副变换器。

本发明还涉及一种洗衣机的驱动系统，包括一个使衣物筒旋转的皮带轮电机和一个用于排放洗涤用水的排水电泵，所述皮带轮电机设置有电子控制电路，该电子控制电路设置成还可以控制洗衣机的所述排水电泵。

优选的，该电泵包括一个同步电机，该同步电机具有内置永磁体的转子，该同步电机与叶轮耦合。

优选的，外部电网提供的电源只用于皮带轮电机的输入端，通过所述被构造的电子控制电路的副变换器为所述电泵提供电源。这样，电泵不需要直接与外部电网相连接。

本发明还涉及一种洗衣机，包括一个容纳旋转的洗涤筒的机体，一个通过皮带/皮带轮运动耦合装置与所述洗涤筒相连接的皮带轮电机，一个用于排放洗涤用水的排水电泵和皮带轮电机的电子控制电路，所述电子控制电路被设置成还可以控制该洗衣机的所述排水电泵。

优选的，根据本发明的洗衣机包括电子编程和指令电路，该电子编程和指令电路与用户易操作的指令装置(优选为，键盘，旋钮，圆形螺母或操作杆)相连接，电子编程和指令电路可以把操作指令传送到电子控制电路中。

优选的，该洗衣机的电子编程和指令电路被设置在洗衣机的前方上部位置，使得电子编程和指令电路设置靠近指令装置；该电泵被设置在后方底部位置；皮带轮电机设置在后方底部位置，位于该电泵上方。

本发明的技术特征和优点将从以下实施例中更加清楚的体现，所给的实施例和附图仅用于说明本发明而不是限定本发明。

附图说明

图1是根据本发明的洗衣机的正面透视图；

图2是图1所示洗衣机的成角度的放大透视图；

图3是图1所示洗衣机的侧面剖视图；

图4是图1所示洗衣机的底部的正面视图；

图5是图1所示洗衣机的底部的透视图；

图6是本发明的皮带轮电机的分解图；

图7是图6所示皮带轮电机轴向剖视图；

图8是根据本发明洗衣机的电气原理图。

具体实施方式

如图1-5所示，对根据本发明的洗衣机1进行大体上描述，其包括一个如图6和图7所示的皮带轮电机；另外，洗衣机1的电气原理图如图8所示。

洗衣机1包括一个基本为箱形或平行六面体形状的自支撑体2，该自支撑体2是金属材料制成的，用来容纳洗衣机1的各种部件。

洗涤筒3被可旋转的支撑在洗衣机1里，以便其能在常规的洗涤槽内旋转。洗衣机1还包括一个皮带轮电机4和皮带/皮带轮运动耦合装置5，该皮带轮电机4用来使洗涤筒3旋转，该皮带/皮带轮运动耦合装置5用来将皮带轮电机4的运动传送到洗涤筒3。

皮带轮电机4包括一个具有永磁体16的外转子6和一个设有绕组的内定子7。

内定子7被稳固地固定在洗衣机1上，以便将内定子7可以被固定连接在自支撑体2上；内定子7包括一个固定轴14，固定轴14通过轴承12支撑外转子6。

内定子7包括极延伸部9，每个极延伸部9都由多个相应的被堆叠的叠片组成。每一个极延伸部9都有一个绕组15，该绕组15环绕着极延伸部9用来产生磁场。

在永磁体16和极延伸部9之间设有气隙17，该气隙17是一个薄的空白层，这个薄的空白层是极延伸部9产生磁场的位置，该可旋转的磁场与永磁体16的磁力相互作用使外转子6旋转。

内定子7包括用来驱动外转子6的电子电源电路31；通常，这样的电子电源电路31包括主变换器36，如包括IGBT开关或其他类型的开关，主变换器36与绕组15的输出相连，以便在气隙处产生磁场，该磁场变速旋转以向外转子6提供不同的速度。

另外，内定子7还包括电子控制电路32，用来控制电子电源路31，从而通过已有的方法和算法控制外转子6的运动。

电路31，32被固定在定子板33上，定子板33用来封闭内定子7。

外转子6被固定连接在皮带轮11上。在本实施例中，外转子6基本为圆柱形的杯状结构；在该圆柱形杯状结构的底壁的中间位置，有一个类似于圆柱形的通道，用来放置轮毂10；轮毂10与皮带轮11固定连接，可以用作轴承12的座。在本实施例中，轮毂10和皮带轮11被设置为可以在其中放置轴承12。

皮带/皮带轮运动耦合装置5包括皮带轮11和皮带18，该皮带18与皮带轮11的外侧相接触，且能使洗涤筒3旋转。

洗衣机还包括排水电泵19，该排水电泵19由同步电机20驱动，该同步电机20包括外定子22和具有永磁体的内转子21，该内转子21能够启动与内转子21相耦合的叶轮23；该叶轮23被接入到液压管路中，液压管路能够把污水排放到污水系统中。图中仅显示了该液压管路的连接件40，其构成排水电泵19的一部分。

排水电泵19的外定子22包括缠绕在极延伸部24上的绕组；这样，通过由绕组25产生的磁场与排水电泵19的内转子永磁体的磁力相互作用，使排水电泵19的内转子21旋转。

洗衣机1还包括一个供电电路29，该供电电路29包括与220V单相交流电的主电网30相连的电力电缆。

洗衣机1还包括指令装置26，指令装置26便于用户操作，该指令装置例如为供用户输入指令的键盘，旋钮，操作杆和圆形螺母。

指令装置26可以向电子编程和指令电路27(例如微处理器装置)输入，电子编程和指令电路27向前述皮带轮电机4的控制电路32发送指令信号。因此，电子编程和指令电路27能够指示控制电路32执行相对衣物圆筒运动的洗涤操作。

在本发明中，电子控制电路32还被设置成可以控制排水电泵19，特别是控制电机20。

优选地，电子电源电路31包括一个副变换器34，该副变换器34能驱动排水电泵19的转子21。

可以通过电缆35把副变换器34的输出端和排水电泵19的绕组25的输入端相连。因此，通过这种方式，绕组25产生的且由电子控制电路32控制的磁场通过副变换器34。

本实施例中示出了两个怠速开关(deactivation switch)37(或是通路晶体管)，其由控制电路32控制，以便允许或阻止电流从变换器36，34流向对应的绕组15，25。

优选的，控制电路32能够控制两个变换器，进而控制两个转子。

控制电路32是一个微处理器装置，该微处理器装置的输出端用来控制主变换器和副变换器，并且与电子编程和指令电路27相连接，以便获得用户输入的指令。

因此，电子控制电路32成为控制洗衣机1操作的主要元件，有利于结构的简化。

洗衣机1由以下部分组成：

设置在洗衣机前方上部便于用户操作的指令装置26及电子编程和指令电路27；

设置在洗衣机后方底部的电泵19；

设置在洗衣机大体后方底部位于电泵19正上方的皮带轮电机4。

应该注意到，洗衣机1不需要为电泵19设置一个专用的电力电缆，也不需要在电泵19及电子编程和指令电路27之间建立连接，该电泵更像是皮带轮电机4的附属机构。

所需电缆的减少，不仅使所需的元件减少，而且最重要的是洗衣机在生产阶段和操作上都得到了简化，这意味着发生故障的可能性降低，由此可靠性增加。

另外，采用这种方式，最大可能地降低了电子泵19中使用的昂贵的电子电源电路。

此外，为了保持尽量少使用电子控制电路(电子控制电路在电泵19中不是必须的)，电泵19必须包括绝缘器，变压器，稳压器和整流器，以将电压变到微处理器装置所需的12V(限制皮带轮电机4而不包括电泵19)。

另外，电子编程和指令电路27不再需要和电泵19相连，这使得电子编程和指令电路27和控制电路32之间的连接得到更加高效和合理的利用，否则，将是没有被充分利用。

排水电泵19可以不包括散热器，因为散热器是体积庞大且不理想的元件，仅在皮带轮电机4处设置散热器70。这样，洗衣机得到进一步的改进。

根据本发明，控制电路32执行如下三个软件程序：

第一个软件程序是根据电子编程和指令电路27给予的指令来控制洗衣机的操作；

第二个软件程序可以通过第一个软件程序启动，用于控制皮带轮电动机4，以便控制皮带轮电动机4外转子和洗涤筒3的运动；

第三个软件程序可以通过第一个软件程序启动，用来控制电泵19，以便控制电泵19的内转子21的运动，从而控制污水向总水管的排放。

第三个软件程序设置在控制电路32内，优于现有技术中需要两个电子电路，且每一个电子电路由与之对应的软件程序控制。

本发明还涉及一种洗衣机的驱动系统41，包括上述皮带轮电机4和排水电泵19。

该驱动系统41包括由主电网30输入的单一的供电输入端，而且只有皮带轮电机4与所述的外部电源30相连接。

因此，本发明不仅简单，而且本发明驱动系统可以模块化，事实上，采用这种方式，驱动系统的生产者必须既生产皮带轮电机又生产电泵19，并把皮带轮电机和电泵19提供给洗衣机的生产者，这样极大地简化了生产过程，并且增加了洗衣机电子元件之间的整体化程度。

Claims (8)

1.一种用于洗衣机(1)的皮带轮电机(4)，包括定子(7)和转子(6)，所述皮带轮电机(4)既包括用于驱动所述转子(6)的电子电源电路(31)，又包括用于控制所述电子电源电路(31)进而控制所述转子(6)运动的电子控制电路(32)，其特征在于：所述电子控制电路(32)被设置成还控制所述洗衣机的排水电泵(19)，所述电子电源电路(31)包括能驱动所述转子(6)的主变换器(36)和用于驱动所述排水电泵(19)的副变换器(34)。

2.根据权利要求1所述的皮带轮电机，其特征在于：所述皮带轮电机是具有永磁体的同步电机。

3.根据权利要求1或2所述的皮带轮电机，其特征在于：所述转子(6)是外转子。

4.一种洗衣机的驱动系统，包括：

用于驱动洗涤筒旋转的皮带轮电机(4)，其中，所述皮带轮电机(4)为权利要求1-3中任一项所述的皮带轮电机；

用于排放洗涤用水的排水电泵(19)，其可以由所述电子控制电路(32)控制；

所述皮带轮电机(4)设置有电子控制电路，所述电子控制电路被设置成还控制所述洗衣机(1)的所述排水电泵(19)。

5.根据权利要求4所述的驱动系统，其中，外部电网(30)提供的电源仅与所述皮带轮电机(4)连接。

6.一种洗衣机(1)，包括：

用于放置可旋转的洗涤筒(3)的机体(2)，

通过皮带/皮带轮运动耦合装置与所述洗涤筒(3)相连接的皮带轮电机，其中，所述皮带轮电机为权利要求1-3中任一项所述的皮带轮电机，

用于排放洗涤用水的排水电泵(19)，

用于控制皮带轮电机(4)的电子控制电路(32)，

其特征在于：所述电子控制电路还控制所述洗衣机的所述排水电泵。

7.根据权利要求6所述的洗衣机，还包括电子编程和指令电路(27)，该电路与供用户操作的指令装置(26)相连接，所述电子编程和指令电路(27)能够把操作指令传送到所述电子控制电路(32)。

8.根据权利要求7所述的洗衣机，其中：

所述电子编程和指令电路(27)被设置在前方上部位置；

所述排水电泵(19)被设置在后方底部位置；

所述皮带轮电机(4)被设置在后方底部位置，位于所述排水电泵(19)上方。

Images