CN104979977B - 一种用于滚筒洗衣机的直驱电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于滚筒洗衣机的直驱电机，包括相互配合的外定子、内定子及安装在外定子和内定子之间的转子，所述外定子、内定子及转子为同轴设置，所述外定子、内定子和转子共同构成完整的磁回路；在洗衣机洗涤状态下，所述外定子和内定子同时通电提供洗衣机所需要的扭矩，在脱水状态下，所述外定子或内定子单独通电提供洗衣机所需要的扭矩。本发明由两个定子和转子构成，使电机可以在轴向长度上进行缩小，提高电机的功率密度和电机的工作效率，方便滚筒洗衣机整机的布局设计；与传统直驱电机相比，该电动机具有非常明显的功率密度大、运行效率更高等优点。

Description

一种用于滚筒洗衣机的直驱电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种用于滚筒洗衣机的直驱电机。

背景技术

随着经济社会的日益发展和生活水平的逐渐提高，人们对洗衣机节能环保的要求越来越高。采用直驱电机的滚筒洗衣机，因省去了传统洗衣机中皮带轮、离合器等故障率较高的零部件，具有结构简单可靠、调速性能优越、高效率低噪声等优点，越来越受到消费者的青睐。

当前滚筒洗衣机用传统直驱电机大都为采用外转子盘式结构的单定子永磁电机，这种电机转子的损耗大大低于感应电机鼠笼转子，因此效率本可以远高于感应电机。但由于整机为了追求低振动噪音和提高可靠性的需要，取消了皮带轮、减速离合器等零部件，电动机与洗衣机内桶同轴连接，这就要求直驱的工作转速的范围非常宽，通常为从洗涤的约50rpm到脱水的1000rpm以上，大大超出了电机效率特性曲线中的高效工作区域。设计人员为了平衡两种工况下的工作特性需求，只能牺牲效率指标。于是造成了这种电机在低转速洗涤工况下，电机的端电压偏小，偏大的电流引起定子绕组热损耗也偏大；在高转速脱水工况下，又由于电机早早的进入了弱磁区域，大部分电流都用来削弱主磁场了，过大的弱磁电流必然带来定子绕组损耗偏大。综合下来，以致于采用当前直驱电机的滚筒洗衣机的工作效率只是略高于采用感应电机的工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运行效率高、功率密度大的滚筒洗衣机用直驱电机。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括相互配合的外定子、内定子及安装在外定子和内定子之间的转子，所述外定子、内定子及转子为同轴设置，所述外定子、内定子和转子共同构成完整的磁回路；在洗衣机洗涤状态下，所述外定子和内定子同时通电提供洗衣机所需要的扭矩，在脱水状态下，所述内定子或外定子单独通电提供洗衣机所需要的扭矩。

进一步的，所述转子包括支架和永磁体，所述支架为外径与外定子内径相匹配的圆形板体，该圆形板体的中心设有用于安装洗衣机内桶法兰轴的轴孔，位于轴孔外侧的圆形板体上设有多个沿圆心均匀分布的开孔，所述圆形板体的边缘设有多个沿其侧面垂直向上延伸的立柱，所述立柱沿圆形板体的圆周方向呈均匀分布，且相邻立柱之间的距离与永磁体的宽度相匹配，所述永磁体固定于相邻立柱之间。

进一步的，所述永磁体的两侧分别设有用于安装立柱的U形沟槽。

进一步的，所述永磁体与立柱之间通过注塑密封加固。

进一步的，所述外定子包括外定子铁芯及固定在外定子铁芯上下两侧的外定子哈弗绝缘件，所述外定子哈弗绝缘件的内侧具有与所述外定子铁芯的外铁芯齿相匹配的内绝缘卡槽。

进一步的，所述内定子包括内定子铁芯和固定在内定子铁芯上下两侧的内定子哈弗绝缘件，所述内定子哈弗绝缘件的内侧的具有与所述内定子铁芯的内铁芯齿相匹配的外绝缘卡槽。

进一步的，所述支架的材质为非导磁金属或者合金材料。

由上述技术方案可知，本发明的直驱电机由两个定子和转子构成，使电机可以在轴向长度上进行缩小，提高电机的功率密度，方便滚筒洗衣机整机的布局设计。当洗衣机工作在洗涤工况时，内外定子绕组同时接通驱动电源供电，电机在更小的电流下即可输出所需的扭矩；当洗衣机工作在脱水工况时，只需单独接通外定子或内定子绕组供电，电机在无需弱磁扩速的情况下即可达到脱水所需转速，此时输出小扭矩特性。与传统直驱电机相比，该电动机具有非常明显的功率密度大、运行效率更高等优点。由于洗涤状态时可以只输入比单定子电机更小电流，绕组发热损耗更小，洗涤时的效率更高；而在脱水状态时，完全省去了弱磁电流带来的绕组发热。所以在洗衣机的工作周期内，大大提高了电机的效率。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明外定子结构示意图；

图3是本发明外定子的爆炸图；

图4是本发明内定子结构示意图；

图5是本发明内定子中内定子铁心一侧哈弗绝缘件的结构示意图；

图6是本发明转子结构示意图；

图7是本发明转子支架的结构示意图；

图8是本发明永磁体示意图；

图9是本发明的磁路拓扑结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1～图9所示，本实施例的用于滚筒洗衣机的直驱电机，包括相互配合的外定子1、内定子2及安装在外定子1和内定子之间的转子3，外定子1、内定子2及转子3为同轴设置，外定子1包括外定子铁芯11及固定在外定子铁芯11上下两侧的外定子哈弗绝缘件12，位于外定子铁芯11上下两侧的外定子哈弗绝缘件12的内侧分别具有与外定子铁芯11的外铁芯齿111相匹配的内绝缘卡槽121，外定子1两侧的内绝缘卡槽121相互匹配能够包裹外铁芯齿111的上下左右四周，使外铁芯齿111的四周与外部绝缘，只有其铁芯齿111的端部裸露在外面。内定子2包括内定子铁芯21和固定在内定子铁芯21上下两侧的内定子哈弗绝缘件22，内定子哈弗绝缘件22的内侧的具有与内定子铁芯21的内铁芯齿211相匹配的外绝缘卡槽221，如图4、5所示，其内定子哈弗绝缘件22和内定子铁芯21的配合方式与外定子1的相同。电机工作时，均需转子3与内定子2、外定子1之间保持一定的气隙，本发明的外定子1的齿部、轭部、内气隙与内定子2的齿不、轭部共同构成一个完整的磁回路，如图9所示。

本实施例中，外定子1的外侧具有有沿其侧面径向向外延伸的固定板14，该固定板14为四个，且均匀分布在外定子1的边缘处，内定子2的内侧设有沿其侧面径向向内延伸的凸起21，该凸起21和固定板14相对设置，在固定板14和凸起21上分别设有用于与洗衣机相固定的安装孔4。

如图6、图7所示，转子3包括支架31和永磁体32，该支架31的材质为非导磁金属或者合金材料。支架31为外径与外定子1内径相匹配的圆形板体，该圆形板体的中心设有用于安装洗衣机内桶法兰轴的轴孔311，位于轴孔311外侧的圆形板体上设有多个沿圆心均匀分布的开孔312，该开孔312可以为圆形、方形、三角形或其他形状。在圆形板体的边缘设有多个沿其侧面垂直上延伸的立柱33，该立柱33沿圆形板体的圆周方向呈均匀分布，且相邻立柱33之间的距离与永磁体32的宽度相匹配，永磁体32固定于相邻立柱33之间，如图8所示，为了方便安装固定，该永磁体32的两侧分别设有用于安装立柱33的U形沟槽321，永磁体32通过两侧的沟槽与立柱33相固定，固定后的立柱33和永磁体32之间通过注塑进行密封加固。

外定子1具有比内定子2更大的槽尺寸，每个转子铁芯12上绕更多匝数的线圈，外定子1具有比内定子2更大的转矩系数。也就是说当两个定子通以同样大小的电流时，外定子1可以输出比内定子2更大转矩。外定子1与内定子2分别通过安装孔22固定在滚筒洗衣机的外桶后侧的凸面上，其中间是通过轴孔311与洗衣机上的内桶法兰轴相连接。

当洗衣机在洗涤状态时，需要电机具有低转速大扭矩的输出特性，此时把外定子1和内定子2同时接通电流源供电，以提供洗衣机所需要的扭矩；当洗衣机进入脱水状态时，随着洗衣机内桶转速的升高，洗衣机对扭矩的需要越来越小，此时只对内定子2绕组供电，内定子2较少的绕组匝数可以确保电机在高转速状态下依然无需进行弱磁扩速，所以通入较小的电流即可输出洗衣机内桶脱水所需的扭矩。洗衣机在脱水状态时，也可以由外定子1单独通电向洗衣机提供所需的扭矩，根据不同机型对电动机输出力矩的要求而定，本实施案例在洗衣机脱水状态下，采用内定子2提供洗衣机所需的扭矩。

由于洗涤状态时可以只输入比单定子电机更小电流，绕组发热损耗更小，洗涤时的效率更高；而在脱水状态时，完全省去了弱磁电流带来的绕组发热。所以在洗衣机的工作周期内，大大提高了电机的效率。同时由于采用双层定子的结构，电机可以在轴向长度上设计的更小，电机的功率密度更大，也更便于滚筒洗衣机整机布局设计。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于滚筒洗衣机的直驱电机，其特征在于：包括相互配合的外定子（1）、内定子（2）及安装在外定子（1）和内定子之间的转子（3），所述外定子（1）、内定子（2）及转子（3）为同轴设置，所述外定子（1）、内定子（2）和转子（3）共同构成完整的磁回路；在洗衣机洗涤状态下，所述外定子（1）和内定子（2）同时通电提供洗衣机所需要的扭矩，在脱水状态下，所述外定子（1）或内定子（2）单独通电提供洗衣机所需要的扭矩；所述转子（3）包括支架（31）和永磁体（32），所述支架（31）为外径与外定子（1）内径相匹配的圆形板体，该圆形板体的中心设有用于安装洗衣机内桶法兰轴的轴孔（311），位于轴孔（311）外侧的圆形板体上设有多个沿圆心均匀分布的开孔（312），所述圆形板体的边缘设有多个沿其侧面垂直向上延伸的立柱（33），所述立柱（33）沿圆形板体的圆周方向呈均匀分布，且相邻立柱（33）之间的距离与永磁体（32）的宽度相匹配，所述永磁体（32）固定于相邻立柱（33）之间；所述外定子（1）包括外定子铁芯（11）及固定在外定子铁芯（11）上下两侧的外定子哈弗绝缘件（12），所述外定子哈弗绝缘件（12）的内侧具有与所述外定子铁芯（11）的外铁芯齿（111）相匹配的内绝缘卡槽（121）, 所述内定子（2）包括内定子铁芯（21）和固定在内定子铁芯（21）上下两侧的内定子哈弗绝缘件（22），所述内定子哈弗绝缘件（22）的内侧的具有与所述内定子铁芯（21）的内铁芯齿（211）相匹配的外绝缘卡槽（221）。

2.根据权利要求1所述的用于滚筒洗衣机的直驱电机，其特征在于：所述永磁体（32）的两侧分别设有用于安装立柱（33）的U形沟槽（321）。

3.根据权利要求2所述的用于滚筒洗衣机的直驱电机，其特征在于：所述永磁体（32）与立柱（33）之间通过注塑密封加固。

4.根据权利要求2所述的用于滚筒洗衣机的直驱电机，其特征在于：所述支架（31）的材质为非导磁金属或者合金材料。