CN113595296A - 一种复合式双转子电机及洗衣机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合式双转子电机及洗衣机,包括定子组件(1)，定子组件(1)上分别设有两组定子绕组(2)，两组定子绕组(2)呈周向分布定子组件(1)上，每组定子绕组(2)位于定子组件(1)的部分周向区域内，两组定子绕组(2)外部均连接有电源连接端子(3)，所述定子组件(1)的内外两侧分别设有内转子(4)和外转子(5)。本发明通过将两组定子绕组呈周向绕组在定子组件上，使得本发明能够通过两组定子绕组分别对内转子和外转子进行驱动，提高对洗衣机的驱动效果，同时两组定子绕组在布置后还无需额外增加其径向上的空间，有效缩小本发明所需的空间尺寸。

Description

一种复合式双转子电机及洗衣机
技术领域
本发明涉及一种洗衣机电机，特别是一种复合式双转子电机及洗衣机。
背景技术
传统的洗衣机电机包括相互配合的定子和转子，转子的外部经转子轴连接洗衣机波轮，使得转子能够通过与定子之间的磁场斥力带动波轮转动，实现对衣物在内桶内的转动清洗。但这种内桶固定、波轮转动的驱动方式会因揉搓力度过低，造成衣物难以洗净的问题。无法满足厂家和用户的需求。
针对这一问题，目前有厂家通过在现有电机结构的基础上增加一个转子形成双转子电机，使得内桶和波轮能够分别由两个转子的驱动下形成相向转动，从而提高清洗效果。而这种双转子电机对转子的驱动方式分为两种，第一种是利用一组定子绕组同时驱动两个转子动作，但这种驱动结构由于定子绕组的极槽数固定，导致定子和转子之间的配合效果也相对有限，驱动效果较差。第二种是在定子组件的内外两侧分别设置两套不同的定子绕组，两套定子绕组分别对应内转子和外转子并实现驱动；这种结构相比第一种结构虽然能够单独控制定子和转子之间的极槽配合，但该结构实际仅是将两个电机定子进行组合，其定子绕组的接线结构、占用空间和生产成本均两倍于现有电机定子，从而也无法厂家满足对双转子电机的实际追求。因此，需要一种驱动效果好和占用空间小的洗衣机电机。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种复合式双转子电机及洗衣机。它具有驱动效果好和占用空间小的特点。
本发明的技术方案：一种复合式双转子电机，包括定子组件，定子组件上分别设有两组定子绕组，两组定子绕组呈周向分布定子组件上，每组定子绕组位于定子组件的部分周向区域内，两组定子绕组外部均连接有电源连接端子，所述定子组件的内外两侧分别设有内转子和外转子。
前述的一种复合式双转子电机中，所述定子组件上呈环形分布有若干定子齿，若干定子齿沿周向分为第一绕线部和第二绕线部，第一绕线部和第二绕线部分别连接两组定子绕组。
前述的一种复合式双转子电机中，所述电源连接端子的外部连接控制电源，控制电源通过电路控制两组定子绕组同时运行，或者控制电源通过电路切换控制两组定子绕组交替运行。
前述的一种复合式双转子电机中，所述定子组件包括定子铁芯，定子铁芯包括呈环形分布的多个铁芯齿，各铁芯齿之间相互分离，多个铁芯齿之间经连接层相互连接。
前述的一种复合式双转子电机中，所述铁芯齿的两端分别设有第一齿顶和第二齿顶，所述连接层为包塑层或定子骨架。
前述的一种复合式双转子电机中，所述定子骨架包括可拆卸连接的上定子骨架和下定子骨架，上定子骨架和下定子骨架之间形成连接定子铁芯的扣合腔；铁芯齿两端的第一齿顶和第二齿顶分别延伸至扣合腔的外侧并与扣合腔相互扣合；所述定子骨架的外侧设有包塑层。
前述的一种复合式双转子电机中，所述连接层上设有安装槽，安装槽内设有两个霍尔传感器。
洗衣机，该洗衣机包括前述的复合式双转子电机。
前述的洗衣机中，所述洗衣机为波轮式洗衣机，复合式双转子电机的内转子经内转轴连接洗衣机波轮，复合式双转子电机的外转子经外转轴连接洗衣机内桶；洗衣机波轮和洗衣机内桶在洗涤时同方向不同转速旋转，或者洗衣机波轮和洗衣机内桶在洗涤时不同方向不同转速旋转；洗衣机波轮和洗衣机内桶在脱水时同方向同转速旋转。
前述的洗衣机中，所述洗衣机为滚筒式洗衣机，复合式双转子电机的内转子和外转子均连接转轴，转轴的外部连接洗衣机外桶，洗衣机外桶在洗涤时内转子和外转子同方向同转速旋转，洗衣机外桶在脱水时内转子和外转子同方向同转速旋转。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
(1)本发明通过呈周向分布在定子组件上的两组定子绕组，且每组定子绕组位于定子组件的部分周向区域内，使得两组定子绕组能够将整个周向区域完全覆盖，形成与常规定子绕组相同的排线效果；在上述配合下，本发明能够利用两组定子绕组分别对内转子和外转子进行驱动，从而通过磁场叠加的原理提高对电机的工作效率；两组定子绕组在绕线时也可以根据需要进行极槽数的调整，使得定子组件、内转子和外转子能够形成不同的极槽配合，有效提高对电机的驱动效果；
(2)通过上述绕线结构的优化，使得两组定子绕组能够沿定子组件的周向排布，从而相比现有双定子绕组的排布结构能够有效减去其中一组定子绕组的对径向区域的占用，使得定子绕组的径向空间能够与现有单定子绕组的结构相同；
(3)通过定子铁芯和连接层的结构配合，使得定子铁芯能够从原有的环形结构改变为多个单体式的齿形结构，并利用连接层实现各铁芯齿之间的连接固定；而单体式的铁芯齿在冲压排样时则能够排列的更加紧密，从而减少冲压过程中产生的废料，提高本发明材料利用率并进一步降低其原料成本；
(4)通过对定子骨架和定子铁芯扣合结构的优化，还能够有效提高定子铁芯在扣合后的连接稳定性，从而防止定子铁芯在扣合后的松动和径向窜动；通过定子骨架外部的包塑层，一方面能够提高电机定子在成型后的刚性，另一方面还能够对定子铁芯和定子骨架之间的相对位置进行限定，从而提高定子铁芯在成型后的圆度和同心度，进一步提高本发明的驱动效果；
(5)通过设置在定子组件上的两个霍尔传感器，使得两个霍尔传感器能够分别感应内转子和外转子的磁极位置，从而提高本发明的定位精度；
所以，本发明具有驱动效果好和占用空间小的特点。
附图说明
图1是双转子电机的结构示意图；
图2是内转子和外转子的结构示意图；
图3是定子组件的结构示意图；
图4是定子骨架、定子绕组和定子铁芯的连接结构图；
图5是上定子骨架的局部结构图；
图6是下定子骨架的局部结构图；
图7是定子铁芯和扣合腔连接示意图；
图8是定子铁芯和定子骨架在内侧的连接结构图；
图9是铁芯齿的外形图；
图10是实施例2中铁芯齿的结构示意图；
图11是定子绕组的接线图；
图12是实施例1中定子铁芯的冲压排样图。
附图中的标记为：1-定子组件，2-定子绕组，3-电源连接端子，4-内转子，5-外转子，6-铁芯齿，7-连接层，8-上定子骨架，9-下定子骨架，10-扣合腔，11-霍尔传感器，601-第一齿顶，602-第二齿顶，603-第一扣合面，604-第二扣合面，801-插板，901-插槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1。一种复合式双转子电机，构成如图1-3所示，包括定子组件1，定子组件1上分别设有两组定子绕组2，两组定子绕组2呈周向分布定子组件1上，每组定子绕组2位于定子组件1的部分周向区域内，两组定子绕组2外部均连接有电源连接端子3，所述定子组件1的内外两侧分别设有内转子4和外转子5。
所述定子组件1上呈环形分布有若干定子齿，若干定子齿沿周向分为第一绕线部和第二绕线部，第一绕线部和第二绕线部分别连接两组定子绕组2，两组定子绕组2的绕线图如图11所示，图11中U1、V1和W1为其中一组定子绕组2的绕线图，U2、V2和W2为其中另一组定子绕组2的绕线图，图中箭头标记为各绕组中的电流走向。
所述电源连接端子3的外部连接控制电源，控制电源通过电路控制两组定子绕组2同时运行，或者控制电源通过电路切换控制两组定子绕组2交替运行(即第一组定子绕组2在电路导通时，第二组定子绕组2保持断开，然后第二组定子绕组2导通的同时第一组定子绕组2断开)，控制电源的电路切换频率为毫秒级。
所述定子组件1包括定子铁芯，定子铁芯包括呈环形分布的多个铁芯齿6，各铁芯齿6之间相互分离，多个铁芯齿6之间经连接层7相互连接。
所述铁芯齿6的两端分别设有第一齿顶601和第二齿顶602，铁芯齿6、第一齿顶601和第二齿顶602呈工字形相互连接，铁芯齿6、第一齿顶601和第二齿顶602之间一体冲压成型，所述连接层7为塑料材料或热固性材料，通过整体包塑将各铁芯齿6连接成一个整体并形成包塑层。
所述第一齿顶601在靠近铁芯齿6一侧设有第一扣合面603，所述第二齿顶602在靠近铁芯齿6一侧设有第二扣合面604，第一扣合面603和第二扣合面604对称设置在铁芯齿6的左右两侧；所述第一齿顶601的宽度大于第二齿顶602的宽度，所述第二齿顶602的宽度大于两侧第一扣合面201的宽度之和。
所述连接层7上设有安装槽，安装槽内设有两个霍尔传感器11，两个霍尔传感器11分别用于对内转子4和外转子5进行感应。
本发明的工作原理：本发明的定子绕组2在绕线时，每组定子绕组2分别占用定子组件1在周向上的部分定子齿。在该结构下，使得本发明呈环形排布的定子齿结构能够同时用于对两组定子绕组2的绕线，即两组定子绕组2共用一套定子齿，一方面相比现有单定子绕组的定子组件1能够不增加其径向尺寸，另一方面利用两组定子绕组2分别对内转子4和外转子5进行单独驱动的方式，使得本发明能够通过改变绕线结构调整两组定转子之间的极槽配合，从而产生不同的驱动效果。
定子组件1在加工时，通过先冲压形成分体式的铁芯齿6，再利用连接层7对各铁芯齿6进行包塑形成定子组件1，该结构使铁芯齿6能够由原有的环形结构变为工字形结构，从而使定子铁芯在冲压排样时能够有效缩短各铁芯齿6之间的间距，提高对冲压材料的利用率并减少废料的产生，达到降低成本的效果。在此基础上，通过对第一齿顶601和第二齿顶602的宽度优化，还使定子铁芯在排样时能够通过首尾交错的错位排布结构进一步缩短相邻铁芯齿6之间的排布距离，冲压排样效果如图12所示，即第一齿顶601和第二齿顶602在排样时沿纵向相互重叠，进一步提高本发明材料利用率并降低原料成本。
实施例2。一种复合式双转子电机，构成如图1-10所示，包括定子组件1，定子组件1上分别设有两组定子绕组2，两组定子绕组2呈周向分布定子组件1上，每组定子绕组2位于定子组件1的部分周向区域内，两组定子绕组2外部均连接有电源连接端子3，所述定子组件1的内外两侧分别设有内转子4和外转子5。
所述定子组件1上呈环形分布有若干定子齿，若干定子齿沿周向分为第一绕线部和第二绕线部，第一绕线部和第二绕线部分别连接两组定子绕组2。
所述电源连接端子3的外部连接控制电源，控制电源通过电路切换控制两组定子绕组2在不同时间内进行通断；两组定子绕组2的连通和断开时间呈交替布置，控制电源的电路切换频率为毫秒级。
所述定子组件1包括定子铁芯，定子铁芯包括呈环形分布的多个铁芯齿6，各铁芯齿6之间相互分离，多个铁芯齿6之间经连接层7相互连接。
所述铁芯齿6的两端分别设有第一齿顶601和第二齿顶602，铁芯齿6、第一齿顶601和第二齿顶602均为分体式结构，三者在单独冲压成型后经凹凸扣合结构相互连接。
所述连接层7为定子骨架，所述定子骨架包括可拆卸连接的上定子骨架8和下定子骨架9，上定子骨架8和下定子骨架9之间形成连接定子铁芯的扣合腔10；第一齿顶601和第二齿顶602分别延伸至扣合腔10的外侧并与扣合腔10相互扣合；所述定子骨架的外侧设有包塑层。
所述上定子骨架8和下定子骨架9上分别设有位于定子铁芯外侧的插板801和插槽901，上定子骨架8和下定子骨架9之间经插板801和插槽901相互扣合。
所述连接层7上设有安装槽，安装槽内设有两个霍尔传感器11，两个霍尔传感器11分别用于对内转子4和外转子5进行感应。
本实施例通过将第一齿顶601和第二齿顶602扣合连接铁芯齿6，使得第一齿顶601、第二齿顶602和铁芯齿6能够分别单独冲压成型，从而进一步提高各冲压件的排布紧密度，提高对冲压材料的利用率并减少冲压废料的产生。通过由上定子骨架8和下定子骨架9对定子铁芯的扣合，还能够提高定子铁芯的连接稳定性和定位效果，防止定子铁芯的窜动和脱开。通过在定子骨架外部包覆的包塑层，一方面能够提高定子组件1整体的刚性，另一方面还能够对各铁芯齿6的径向位置进行限位，从而提高定子铁芯在包塑后的圆度和同心度。
实施例3。一种波轮式洗衣机，该波轮式洗衣机包括本发明所述的双转子电机，双转子电机的内转子经内转轴连接洗衣机波轮，复合式双转子电机的外转子经外转轴连接洗衣机内桶；洗衣机波轮和洗衣机内桶在洗涤时同方向不同转速旋转，或者洗衣机波轮和洗衣机内桶在洗涤时不同方向不同转速旋转；洗衣机波轮和洗衣机内桶在脱水时同方向同转速旋转。
实施例4。一种滚筒式洗衣机，该滚筒式洗衣机包括本发明所述的双转子电机，双转子电机的内转子和外转子均连接转轴，转轴的外部连接洗衣机外桶，洗衣机外桶在洗涤时内转子和外转子同方向同转速旋转，洗衣机外桶在脱水时内转子和外转子同方向同转速旋转。
实施例3和实施例4还进一步优化本申请的双转子电机在波轮式洗衣机和滚筒式洗衣机中的应用，通过对双转子电机的结构限定，使得洗衣机能够根据不同的工况调整内转子和外转子之间的转动方向和转速，从而进一步提高洗衣机的洗涤和脱水效果。

Claims (10)

1.一种复合式双转子电机，其特征在于：包括定子组件(1)，定子组件(1)上分别设有两组定子绕组(2)，两组定子绕组(2)呈周向分布定子组件(1)上，每组定子绕组(2)位于定子组件(1)的部分周向区域内，两组定子绕组(2)外部均连接有电源连接端子(3)，所述定子组件(1)的内外两侧分别设有内转子(4)和外转子(5)。
2.根据权利要求1所述的一种复合式双转子电机，其特征在于：所述定子组件(1)上呈环形分布有若干定子齿，若干定子齿沿周向分为第一绕线部和第二绕线部，第一绕线部和第二绕线部分别连接两组定子绕组(2)。
3.根据权利要求1所述的一种复合式双转子电机，其特征在于：所述电源连接端子(3)的外部连接控制电源，控制电源通过电路控制两组定子绕组(2)同时运行，或者控制电源通过电路切换控制两组定子绕组(2)交替运行。
4.根据权利要求1所述的一种复合式双转子电机，其特征在于：所述定子组件(1)包括定子铁芯，定子铁芯包括呈环形分布的多个铁芯齿(6)，各铁芯齿(6)之间相互分离，多个铁芯齿(6)之间经连接层(7)相互连接。
5.根据权利要求4所述的一种复合式双转子电机，其特征在于：所述铁芯齿(6)的两端分别设有第一齿顶(601)和第二齿顶(602)，所述连接层(7)为包塑层或定子骨架。
6.根据权利要求5所述的一种复合式双转子电机，其特征在于：所述定子骨架包括可拆卸连接的上定子骨架(8)和下定子骨架(9)，上定子骨架(8)和下定子骨架(9)之间形成连接定子铁芯的扣合腔(10)；铁芯齿(6)两端的第一齿顶(601)和第二齿顶(602)分别延伸至扣合腔(10)的外侧并与扣合腔(10)相互扣合；所述定子骨架的外侧设有包塑层。
7.根据权利要求4所述的一种复合式双转子电机，其特征在于：所述连接层(7)上设有安装槽，安装槽内设有两个霍尔传感器(11)。
8.洗衣机，其特征在于：该洗衣机包括权利要求1-7中任一权利要求所述的复合式双转子电机。
9.根据权利要求8所述的洗衣机，其特征在于：该洗衣机为波轮式洗衣机，复合式双转子电机的内转子经内转轴连接洗衣机波轮，复合式双转子电机的外转子经外转轴连接洗衣机内桶；洗衣机波轮和洗衣机内桶在洗涤时同方向不同转速旋转，或者洗衣机波轮和洗衣机内桶在洗涤时不同方向不同转速旋转；洗衣机波轮和洗衣机内桶在脱水时同方向同转速旋转。
10.根据权利要求8所述的洗衣机，其特征在于：该洗衣机为滚筒式洗衣机，复合式双转子电机的内转子和外转子均连接转轴，转轴的外部连接洗衣机外桶，洗衣机外桶在洗涤时内转子和外转子同方向同转速旋转，洗衣机外桶在脱水时内转子和外转子同方向同转速旋转。
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