CN110117889B - 一种电磁离合一体式电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁离合一体式电机，涉及洗衣机领域。传统的离合器电机零部件数量多，各部分之间的一体集成度低，可靠性较差，制造成本高。本发明包括电机组件、离合组件和传动组件，传动组件包括输入轴套、减速传动系、脱水轴和洗涤轴，离合组件包括通电线圈、上离合套、下离合套和带复位弹簧的离合复位装置，通电线圈通电后离合复位装置带动下离合套上移，下离合套与上离合套通过端面齿啮合，复位弹簧压缩，通电线圈断电时，在复位弹簧的回弹下，下离合套向下移动与上离合套脱离。方便地实现了电磁离合功能，省去了一般电机‑离合器常用的皮带轮装置，及常规减速离合器的制动机构，集成化程度高，能够有效地降低整机的设计制造成本。

Description

一种电磁离合一体式电机

技术领域

本发明涉及洗衣机及电机领域，尤其涉及一种电磁离合一体式电机。

背景技术

目前，随着人们生活水平的提高，洗衣机已经普及使用。洗衣机在洗涤衣物和对衣物进行脱水时，传统的波轮洗衣机主要利用靠电机带动减速器、离合器部件，进而带动波轮转动洗涤衣物、以及带动脱水桶转动对衣物进行脱水。现有的洗衣机动力及传动系统一般采用传统的电机-皮带轮-减速离合器分体式结构，占用空间较大，结构不紧凑；而且传统减速离合器中的离合单元多为方丝弹簧、棘轮、棘爪、刹车杆等，选用套有方丝弹簧的这种离合单元，寿命短、耐用性差、离合工作不可靠，若经过长时间洗涤，脱水过程中，往往因离合器启动扭矩过大而造成方丝弹簧折断等原因，都会影响洗衣机的使用寿命。

在技术不断的发展中，也出现了一些新型的减速离合器及电机-减速器-离合器一体式电机。但大部分的技术革新今限于在传统的减速离合器上进行特定的修改，如CN104878564 B中的陈述，笔者只是针对离合部分及离合操纵部分的创新，虽然亦已一体式电机的形式进行了部分创新，但是除了离合部分，只是针对电机及减速离合器的简单功能叠加，没有对重要部分减速传动链作出实质性的改进；如CN 104631031 B 中的陈述，笔者对离合部分创新性较高，但是分体轴承的应用一是成本较高，二是分体轴承的内圈的滑动会导致轴承的失效概率增大，而且笔者对传统的行星齿轮传动并没有作出突出性的改进；行星齿轮传动固有其自己的优势，传动平稳，传统比大，但是由于恒星轮跟制动轮的结合，无可避免的增加了整机成本；如CN 107287829 A中，制动组件中包括刹车盘等装置，零件数量多，制造成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种电磁离合一体式电机，以提升一体化集成度，降低成本为目的。为此，本发明采取以下技术方案。

一种电磁离合一体式电机，包括电机组件、离合组件、传动组件和壳体，所述的电机组件包括设输入轴的转子、定子，所述的传动组件包括输入轴套、减速传动系、脱水轴、洗涤轴，所述的离合组件设于电机组件内腔中，包括设于定子上的通电线圈、上离合套、下离合套和离合复位装置，所述的下离合套可上下滑动地连接于输入轴上，所述的输入轴上端与减速传动系啮合连接，所述的上离合套与输入轴套紧配，所述的输入轴套可转动地连接外套于输入轴，所述的输入轴套与减速传动系连接，所述的减速传动系与洗涤轴和脱水轴连接，所述的脱水轴可转动地连接外套于洗涤轴；所述的离合复位装置的下端与下离合套连接，上端连接固定于定子内腔上端面，离合复位装置上设有弹性复位件，通电线圈通电后使离合复位装置带动下离合套上移，下离合套与上离合套通过端面齿啮合，此时，弹性复位件压缩，通电线圈断电时，在弹性复位件的回弹力下，下离合套向下移动脱离与上离合套的端面啮合。

洗涤状态时，通电线圈不通电，转子的动力经花键传递到输入轴，输入轴通过减速传动系，动力由高速运转经减速后输出为低速运转传递到洗涤轴，此时由于输入轴套不运转，脱水轴不动作；

脱水状态时，通电线圈通电，通过离合复位装置带动下离合套上移，上离合套端面齿与下离合套端面齿啮合，转子的动力传递分两部分：1.转子动力经输入轴传递到下离合套，下离合套通过与上离合套的啮合，传递到输入轴套，带动整个减速传动系做高速运转，同时，由于脱水轴与减速传动系固定连接，故脱水状态下，脱水轴做单向高速旋转；2.转子动力经输入轴传递给洗涤轴，与脱水轴做同向高速旋转；

改变直流无刷电机的控制方式，当脱水快要完成时，降低转子转速，同时上离合套与下离合套脱离，依靠负载将脱水桶制动；

省去了一般电机-离合器常用的皮带轮装置，及常规减速离合器的制动机构，操控性好，具有较高的可靠性及传动效率，集成化程度高，整体结构更加紧凑，能够有效地降低整机的设计制造成本。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。

作为优选技术手段：

所述的离合复位装置包括导向轴、拨板及所述的弹性复位件，通电线圈通电时，拨板被吸上移，拨板的一端插入下离合套外侧面所设的侧向环形槽内，另一端设有竖向贯穿孔，导向轴竖向设于贯穿孔内，导向轴与贯穿孔之间为滑动配合，导向轴的上端连接固定于定子内腔上端面；所述的弹性复位件为复位弹簧，外套于导向轴上，并位于拨板和定子内腔上端面之间。通过通电线圈吸引拨板上移，带动下离合套上移实现与上离合套的端面啮合，断电时，在复位弹簧的回弹作用下，拨板下移，使下离合套脱离与上离合套的啮合，方便地实现了离合功能。

所述的导向轴的上端通过螺纹拧紧于定子内腔上端面的螺纹孔内，并通过锁紧螺母锁紧。实现了导向轴与定子之间的连接固定，连接固定牢固，拆卸维修方便。

所述的复位弹簧的下端固定在拨板上，上端不固定。相对于两端都固定的情况，一端固定可有效降低离合复位装置的精度要求，相对于两端都不固定，在断电后，复位弹簧在上下剩余空间内不会往复串动。

所述的下离合套与输入轴之间通过花键形成滑动配合。可有效地防止发生周向转动。

所述的上离合套与输入轴套通过花键紧密配合。通过花键紧配，上离合套与输入轴套之间力的传递稳定可靠，结构稳定性高，不会发生周向滑转。

所述的输入轴通过花键与转子连接，并通过防松螺母紧固。转子与输入轴之间力的传递稳定可靠，结构稳定性高，能适应高速旋转。

所述的减速传动系为二级减速传动链，包括双联齿轮，双联齿轮包括位于上部的小齿轮、位于下部的直径大于小齿轮的大齿轮，所述的小齿轮与洗涤轴下部的输出齿轮啮合，输出齿轮与洗涤轴之间通过花键连接，所述的大齿轮与输入轴上部的轴端齿啮合，双联齿轮的芯轴通过上行星架和下行星架分别与脱水轴和输入轴套连接。实现了输入轴套、减速传动系、洗涤轴的动力传动连接，有效实现了二级减速传动结构。

所述的输入轴套的上端设有与下行星架相配的托盘，所述的托盘与下行星架压铆连接，所述的下行星架与芯轴紧配合；所述的上行星架与脱水轴为一体结构。压铆连接，连接牢固，防止竖向脱离，上行星架与脱水轴的一体结构，使结构牢固可靠，能够承受脱水轴高速启动旋转时的较大转矩。

所述的转子与输入轴连接处的花键为一体式塑封；所述的上离合套和下离合套均为一次注塑成型。一体式塑封与一次注塑成型，结构牢固，制造方便。

所述的输入轴套与输入轴之间通过含油轴承可转动连接；所述的脱水轴与洗涤轴之间通过含油轴承可转动连接。结构简单，成本低，润滑好。

所述的输入轴套和脱水轴的上下两端均设有轴承台肩，轴承台肩与含油轴承之间过盈配合。方便实现含油轴承的嵌配安装。

所述的壳体包括上壳体和与上壳体的下端连接的下壳体，所述的上壳体的腔内顶部设有轴承室，轴承室内压装有第一滚动轴承，所述的下壳体的下端内侧与定子的上端外侧过盈配合连接，所述的定子的上端中心孔内压装有第二滚动轴承，所述的脱水轴连接于第一滚动轴承的中心孔内并向上穿过上壳体，所述的输入轴套连接于第二滚动轴承的中心孔内。壳体结构可有效保护内部零件，并且通过第一滚动轴承实现壳体与传动组件之间的可转动连接，通过第二滚动轴承实现定子与传动组件的的可转动连接，可靠性好。

所述的上壳体与下壳体的连接部位设有与洗衣机的相关结构做可拆卸连接的连接结构。方便地实现与洗衣机的连接固定，便于拆卸维护。

所述的脱水轴上位于上壳体的上端设有脱水轴密封，所述的脱水轴的上端设有法兰盘以与洗衣机内筒连接；所述的洗涤轴的上部位于法兰盘的上面设有洗涤轴密封，洗涤轴的上端与洗衣机波轮连接。方便实现与洗衣机内筒和洗衣机波轮连接，连接密封性好。

所述的离合复位装置 数量为2-4套，环绕均布。离合动作时平衡性好。

有益效果：省去了一般电机-离合器常用的皮带轮装置，及常规减速离合器的制动机构，操控性好，具有较高的可靠性及传动效率，集成化程度高，整体结构更加紧凑，能够有效地降低整机的设计制造成本。

附图说明

图1是本发明剖面结构示意图。

图2是本发明通电线圈在定子上的位置示意图。

图中：1-防松螺母；2-输入轴；3-转子；4-定子；5-第二滚动轴承；6-下壳体；7-上壳体；8-第一滚动轴承；9-脱水轴密封；10-法兰盘；11-洗涤轴密封；12-含油轴承；13-洗涤轴，14-脱水轴，15-双联齿轮；16-输入轴套；17-锁紧螺母；18-导向轴；19-复位弹簧；20-拨板；21-上离合套；22-下离合套；23-下行星架； 24-输出齿轮；25-芯轴；26-通电线圈；1401-上行星架。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

如图1-2所示，一种电磁离合一体式电机，包括电机组件、离合组件、传动组件和壳体，电机组件包括设输入轴2的转子3、定子4，传动组件包括输入轴套16、减速传动系、脱水轴14、洗涤轴13，离合组件设于电机组件内腔中，包括设于定子4上的通电线圈26、上离合套21、下离合套22和离合复位装置，下离合套22可上下滑动地连接于输入轴2上，输入轴2上端与减速传动系啮合连接，上离合套21与输入轴套16紧配，输入轴套16可转动地连接外套于输入轴2，输入轴套16与减速传动系连接，减速传动系与洗涤轴13和脱水轴14连接，脱水轴14可转动地连接外套于洗涤轴13；离合复位装置的下端与下离合套22连接，上端连接固定于定子4内腔上端面，离合复位装置上设有弹性复位件，通电线圈26通电后使离合复位装置带动下离合套22上移，下离合套22与上离合套21通过端面齿啮合，此时，弹性复位件压缩，通电线圈26断电时，在弹性复位件的回弹力下，下离合套22向下移动脱离与上离合套21的端面啮合。

为了实现离合功能，离合复位装置包括导向轴18、拨板20及弹性复位件，通电线圈26通电时，拨板20被吸上移，拨板20的一端插入下离合套22外侧面所设的侧向环形槽内，另一端设有竖向贯穿孔，导向轴18竖向设于贯穿孔内，导向轴18与贯穿孔之间为滑动配合，导向轴18的上端连接固定于定子4内腔上端面；弹性复位件为复位弹簧19，外套于导向轴18上，并位于拨板20和定子4内腔上端面之间。通过通电线圈26吸引拨板20上移，带动下离合套22上移实现与上离合套21的端面啮合，断电时，在复位弹簧19的回弹作用下，拨板20下移，使下离合套22脱离与上离合套21的啮合，方便地实现了离合功能。

为了实现导向轴18与定子4之间的连接固定，导向轴18的上端通过螺纹拧紧于定子4内腔上端面的螺纹孔内，并通过锁紧螺母17锁紧。实现了导向轴18与定子4之间的连接固定，连接固定牢固，拆卸维修方便。

为了使复位弹簧19稳定性好，复位弹簧19的下端固定在拨板20上，上端不固定。相对于两端都固定的情况，一端固定可有效降低离合复位装置的精度要求，相对于两端都不固定，在断电后，复位弹簧19在上下剩余空间内不会往复串动，稳定性好。

为了防止发生周向转动，下离合套22与输入轴2之间通过花键形成滑动配合。可有效地防止发生周向转动。

为了使力的传递稳定可靠，上离合套21与输入轴套16通过花键紧密配合。通过花键紧配，上离合套21与输入轴套16之间力的传递稳定可靠，结构稳定性高，不会发生周向滑转。

为了实现高速旋转时的结构稳定性，输入轴2通过花键与转子3连接，并通过防松螺母1紧固。转子3与输入轴2之间力的传递稳定可靠，结构稳定性高，能适应高速旋转。

为了有效实现减速传动，减速传动系为二级减速传动链，包括双联齿轮15，双联齿轮15包括位于上部的小齿轮、位于下部的直径大于小齿轮的大齿轮，小齿轮与洗涤轴13下部的输出齿轮24啮合，输出齿轮24与洗涤轴13之间通过花键连接，大齿轮与输入轴2上部的轴端齿啮合，双联齿轮15的芯轴25通过上行星架1401和下行星架23分别与脱水轴14和输入轴套16连接。实现了输入轴套16、减速传动系、洗涤轴13的动力传动连接，有效实现了二级减速传动结构。

为了适应高速旋转时的较大转矩，输入轴套16的上端设有与下行星架23相配的托盘，托盘与下行星架23压铆连接，下行星架23与芯轴25紧配合；上行星架1401与脱水轴14为一体结构。压铆连接，连接牢固，防止竖向脱离和侧向甩出，上行星架1401与脱水轴14的一体结构，使结构牢固可靠，能够承受脱水轴14高速启动旋转时的较大转矩。

为了获得较好地性价比，转子3与输入轴2连接处的花键为一体式塑封；上离合套21和下离合套22均为一次注塑成型。一体式塑封与一次注塑成型，结构牢固，制造方便，性价比高。

为了实现稳定可靠的低成本转动连接，输入轴套16与输入轴2之间通过含油轴承12可转动连接；脱水轴14与洗涤轴13之间通过含油轴承12可转动连接。结构简单，稳定可靠，成本低，润滑好。

为了实现含油轴承12的嵌配安装，输入轴套16和脱水轴14的上下两端均设有轴承台肩，轴承台肩与含油轴承12之间过盈配合。方便实现含油轴承12的嵌配安装。

为了保护内部零件并且实现传动组件的稳定可转动连接，壳体包括上壳体7和与上壳体7的下端连接的下壳体6，上壳体7的腔内顶部设有轴承室，轴承室内压装有第一滚动轴承8，下壳体6的下端内侧与定子4的上端外侧过盈配合连接，定子4的上端中心孔内压装有第二滚动轴承5，脱水轴14连接于第一滚动轴承8的中心孔内并向上穿过上壳体7，输入轴套16连接于第二滚动轴承5的中心孔内。壳体结构可有效保护内部零件，并且通过第一滚动轴承8实现壳体与传动组件之间的可转动连接，通过第二滚动轴承5实现定子4与传动组件的的可转动连接，可靠性好。

为了实现与洗衣机的固定连接并且便于拆卸维护，上壳体7与下壳体6的连接部位设有与洗衣机的相关结构做可拆卸连接的连接结构。方便地实现与洗衣机的连接固定，便于拆卸维护。

为了实现与洗衣机波轮和内筒的连接，脱水轴14上位于上壳体7的上端设有脱水轴密封9，脱水轴14的上端设有法兰盘10以与洗衣机内筒连接；洗涤轴13的上部位于法兰盘10的上面设有洗涤轴密封11，洗涤轴13的上端与洗衣机波轮连接。方便实现与洗衣机内筒和洗衣机波轮连接，连接密封性好。

洗涤状态时，通电线圈26不通电，转子3的动力经花键传递到输入轴2，输入轴2动力通过减速传动系二级减速后，转为低速运转输出传递到洗涤轴24，此时，由于输入轴套16不运转，脱水轴14不动作。

脱水状态时，通电线圈26通电，通过离合复位装置带动下离合套22上移，上离合套21端面齿与下离合套端面齿啮合，转子3的动力传递分两部分：1.转子3动力经输入轴2传递到下离合套22，下离合套22通过与上离合套21的啮合，传递到输入轴套16，带动整个减速传动系做高速运转，同时，由于脱水轴14与减速传动系固定连接，故脱水状态下，脱水轴14做单向高速旋转；2.转子3动力经输入轴2传递给洗涤轴24，与脱水轴14做同向高速旋转；

改变直流无刷电机的控制方式，当脱水快要完成时，降低转子3转速，同时上离合套21与下离合套22脱离，依靠负载将脱水桶制动。

省去了一般电机-离合器常用的皮带轮装置，及常规减速离合器的制动机构，操控性好，具有较高的可靠性及传动效率，集成化程度高，整体结构更加紧凑，能够有效地降低整机的设计制造成本。

本实例中，采用2套离合复位装置，对称布置。

以上图1-2所示的一种电磁离合一体式电机是本发明的具体实施例，已经体现出本发明突出的实质性特点和显著进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

Claims (14)

1.一种电磁离合一体式电机，包括电机组件、离合组件、传动组件和壳体，所述的电机组件包括设输入轴（2）的转子（3）、定子（4），所述的传动组件包括输入轴套（16）、减速传动系、脱水轴（14）、洗涤轴（13），其特征在于：所述的离合组件设于电机组件内腔中，包括设于定子（4）上的通电线圈（26）、上离合套（21）、下离合套（22）和离合复位装置，所述的下离合套（22）可上下滑动地连接于输入轴（2）上，所述的输入轴（2）上端与减速传动系啮合连接，所述的上离合套（21）与输入轴套（16）紧配，所述的输入轴套（16）可转动地连接外套于输入轴（2），所述的输入轴套（16）与减速传动系连接，所述的减速传动系与洗涤轴（13）和脱水轴（14）连接，所述的脱水轴（14）可转动地连接外套于洗涤轴（13）；所述的离合复位装置的下端与下离合套（22）连接，上端连接固定于定子（4）内腔上端面，离合复位装置上设有弹性复位件，通电线圈（26）通电后使离合复位装置带动下离合套（22）上移，下离合套（22）与上离合套（21）通过端面齿啮合，此时，弹性复位件压缩，通电线圈（26）断电时，在弹性复位件的回弹力下，下离合套（22）向下移动脱离与上离合套（21）的端面啮合；

所述的离合复位装置包括导向轴（18）、拨板（20）及所述的弹性复位件，通电线圈（26）通电时，拨板（20）被吸上移，拨板（20）的一端插入下离合套（22）外侧面所设的侧向环形槽内，另一端设有竖向贯穿孔，导向轴（18）竖向设于贯穿孔内，导向轴（18）与贯穿孔之间为滑动配合，导向轴（18）的上端连接固定于定子（4）内腔上端面；所述的弹性复位件为复位弹簧（19），外套于导向轴（18）上，并位于拨板（20）和定子（4）内腔上端面之间；

所述的减速传动系为二级减速传动链，包括双联齿轮（15），双联齿轮（15）包括位于上部的小齿轮、位于下部的直径大于小齿轮的大齿轮，所述的小齿轮与洗涤轴（13）下部的输出齿轮（24）啮合，输出齿轮（24）与洗涤轴（13）之间通过花键连接，所述的大齿轮与输入轴（2）上部的轴端齿啮合，双联齿轮（15）的芯轴（25）通过上行星架（1401）和下行星架（23）分别与脱水轴（14）和输入轴套（16）连接。

2.根据权利要求1所述的一种电磁离合一体式电机，其特征在于：所述的导向轴（18）的上端通过螺纹拧紧于定子（4）内腔上端面的螺纹孔内，并通过锁紧螺母（17）锁紧。

3.根据权利要求1所述的一种电磁离合一体式电机，其特征在于：所述的复位弹簧（19）的下端固定在拨板（20）上，上端不固定。

4.根据权利要求1所述的一种电磁离合一体式电机，其特征在于：所述的下离合套（22）与输入轴（2）之间通过花键形成滑动配合。

5.根据权利要求1所述的一种电磁离合一体式电机，其特征在于：所述的上离合套（21）与输入轴套（16）通过花键紧密配合。

6.根据权利要求1所述的一种电磁离合一体式电机，其特征在于：所述的输入轴（2）通过花键与转子（3）连接，并通过防松螺母（1）紧固。

7.根据权利要求1所述的一种电磁离合一体式电机，其特征在于：所述的输入轴套（16）的上端设有与下行星架（23）相配的托盘，所述的托盘与下行星架（23）压铆连接，所述的下行星架（23）与芯轴（25）紧配合；所述的上行星架（1401）与脱水轴（14）为一体结构。

8.根据权利要求1所述的一种电磁离合一体式电机，其特征在于：所述的转子（3）与输入轴（2）连接处的花键为一体式塑封；所述的上离合套（21）和下离合套（22）均为一次注塑成型。

9.根据权利要求1所述的一种电磁离合一体式电机，其特征在于：所述的输入轴套（16）与输入轴（2）之间通过含油轴承（12）可转动连接；所述的脱水轴（14）与洗涤轴（13）之间通过含油轴承（12）可转动连接。

10.根据权利要求9所述的一种电磁离合一体式电机，其特征在于：所述的输入轴套（16）和脱水轴（14）的上下两端均设有轴承台肩，轴承台肩与含油轴承（12）之间过盈配合。

11.根据权利要求1所述的一种电磁离合一体式电机，其特征在于：所述的壳体包括上壳体（7）和与上壳体（7）的下端连接的下壳体（6），所述的上壳体（7）的腔内顶部设有轴承室，轴承室内压装有第一滚动轴承（8），所述的下壳体（6）的下端内侧与定子（4）的上端外侧过盈配合连接，所述的定子（4）的上端中心孔内压装有第二滚动轴承（5），所述的脱水轴（14）连接于第一滚动轴承（8）的中心孔内并向上穿过上壳体（7），所述的输入轴套（16）连接于第二滚动轴承（5）的中心孔内。

12.根据权利要求11所述的一种电磁离合一体式电机，其特征在于：所述的上壳体（7）与下壳体（6）的连接部位设有与洗衣机的相关结构做可拆卸连接的连接结构。

13.根据权利要求11所述的一种电磁离合一体式电机，其特征在于：所述的脱水轴（14）上位于上壳体（7）的上端设有脱水轴密封（9），所述的脱水轴（14）的上端设有法兰盘（10）以与洗衣机内筒连接；所述的洗涤轴（13）的上部位于法兰盘（10）的上面设有洗涤轴密封（11），洗涤轴（13）的上端与洗衣机波轮连接。

14.根据权利要求1所述的一种电磁离合一体式电机，其特征在于：所述的离合复位装置 数量为2-4套，环绕均布。