CN204258536U - 双转子直驱电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双转子直驱电机，包括两个转子、一个定子及一齿轮变速箱，一转子与齿轮变速箱的动力输入端连接，另一转子与齿轮变速箱的壳体连接。所述的齿轮变速箱包括壳体、设于壳体内的齿轮机构、输入轴和输出轴，壳体与齿轮机构相对独立转动，所述的输出轴与齿轮变速箱内齿轮机构的输出端连接，输入轴一端与一转子连接，另一端与齿轮变速箱内齿轮机构的输入端连接。本实用新型双转子直驱电机具有节约能耗、输出稳定、传动效率高的特点。

Description

双转子直驱电机

技术领域

本实用新型涉及一种驱动装置，尤其是一种具有齿轮变速箱的双转子直驱电机。

背景技术

传统的波轮洗衣机其波轮和内桶的转动是电机通过皮带轮带动皮带把动力传给减速离合器，减速离合器通过其内部的齿轮结构，把电机的高转速转化成洗衣机不同洗涤过程中需要的较低转速，同时根据不同的洗涤方式，减速离合器使用不同的齿轮结构，传递给波轮不同的转动方向和转动形式。

这种结构中，由于减速离合器和电机横向排列在外桶底部，使得整个系统结构比较庞大。另一方面，减速离合器位于外桶的中心部位，电机偏离中心部位的位置，外桶底部整个结构的中心偏离外桶的中心孔。在洗衣机工作过程中，电机带动减速离合器工作的同时，本身转动过程中相对外桶中心产生一力矩，增加了整个系统的不稳定性，洗衣机在洗涤过程中产生的噪音和振动都比较大。

为了降低洗衣机工作过程中产生的噪音和振动现象，现有很多洗衣机采用直驱电机，去掉皮带轮皮带装置，减速离合器直接纵向的安装连接在电机上，这样外桶底部结构的重心基本在外桶的旋转中心孔的位置。这种结构，提高了电机的传动效率和稳定性，同时降低了运行过程中的噪音。

但是在现有更改直驱电机后的结构中，由于直驱电机转速大，通常减速离合器都装有中间齿轮结构。由于结构比较庞大，使得整个系统在纵向上高度比较大。因此整个噪音效果和振动效果还不是太理想。

申请号为00120729.6的中国专利公开了一种洗衣机动力直驱装置包括：盘式调速电机；洗涤轴暨电机输出轴；旋转支承于洗涤轴上的脱水轴；电机内置式电磁离合器，其分别与洗涤轴和脱水轴固定；电机内置式失电制动器，其与脱水轴固定。电机动力经电磁离合器的切换直接驱动洗涤轴和同时传递给洗涤轴与脱水轴。该结构采用的电机内置式电磁离合器结构复杂、成本高且使用寿命较短。

申请号为00120729.6的中国专利公开了一种新型直驱离合的洗衣机，它采用电机直接驱动，波轮轴直接与电机输出轴固联，在电机的输出轴上套装有旋转轴套，旋转轴套与洗涤筒固定连接并同步转动；还设置有浮动式离合机构，它有两个工作状态：即脱水状态下，浮动式离合机构下落并与电机的输出轴和旋转轴套共同啮合连接，以实现输出轴和旋转轴套同步转动并带动洗涤筒旋转。洗涤状态下，浮动式离合机构上浮并与电机的输出轴处于脱离连接的状态；本洗衣机离合装置虽然相对结构简单，制作工艺简单，成本低，但是对于洗衣机洗涤时水量要求较高，若水位较低，则很难将浮动式离合机构升起，即使水位高，由于衣物洗涤翻动时也同样能压住浮动式离合机构。

申请人之前申请的申请号为201320560102.X的一种全自动洗衣机，包括外桶、内桶、波轮及驱动装置，所述的驱动装置包括至少两个转子和至少一个定子，其中一转子与内桶轴连接，还有一转子与波轮轴连接；所述的驱动装置为变频直驱电机，所述的转子、定子、内桶轴及波轮轴同轴设置，内桶轴中空，波轮轴设于内桶轴中；所述的洗衣机洗涤时波轮与内桶同向转动，或者互为反向转动，或者波轮、内桶之一转动，脱水时波轮与内桶同向同速转动。

但是，经过多次实验发现，其还存在如下缺陷：由于直驱电机驱动转子最佳工作范围为600-800转/分钟的转速，此时能耗相对较少，若控制转子以低速转动反而能耗较高，需要消耗额外的能耗以控制该低转速，比使用高转速消耗能耗高很多，而上述结构采用双转子分别直接驱动波轮和内桶转动的方案，在洗涤时，内桶和波轮的转速较低，一般为100-150转/分钟，若同时维持两个转子在洗涤和漂洗时的低转速，则需要较高的额外能耗，由于洗涤过程，在影响衣物洗净比的因素中，控制波轮搅动衣物和水流的转速占了很大的比例，双转子若一起维持两个低转速，则需要更多的能耗。

另外，由于洗涤过程控制波轮转速的变化较多，转子变速直接作用在波轮轴和波轮上，转速变化生硬，没有缓冲，导致衣物缠绕，影响洗涤效果且对转子和波轮轴的损耗较大。

有鉴于此特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种全新驱动的双转子直驱电机，利用一转子通过齿轮变速箱减速输出，以节约该转子在低速直接输出时的能耗。

为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：一种双转子直驱电机，包括两个转子、一个定子及一齿轮变速箱，一转子与齿轮变速箱的动力输入端连接，另一转子与齿轮变速箱的壳体连接。

进一步的，所述的齿轮变速箱包括壳体、设于壳体内的齿轮机构、输入轴和输出轴，壳体与齿轮机构相对独立转动，输出轴与齿轮变速箱内齿轮机构的输出端连接，输入轴一端与一转子连接，另一端与齿轮变速箱内齿轮机构的输入端连接。

进一步的，所述的定子为一中心下凹的盘形结构，由内向外依次包括中心的轴承座、第一转子安装部、定子绕组、第二转子安装部及位于外缘的安装座，齿轮变速箱位于定子的中心下凹处，轴承座位于齿轮变速箱的下方，中心设有供输入轴穿过的通孔，第一转子安装部位于齿轮变速箱壳体周壁的外侧。

进一步的，所述的第一转子安装部为开口向下的凹槽，第二转子安装部为开口向上的凹槽，两个转子为内转子和外转子，外转子设于第二转子安装部，外转子的承载件位于定子的上方，与定子的形状匹配，中心具有一容纳齿轮变速箱的凹腔，与齿轮变速箱壳体连接，内转子设于第一转子安装部，内转子的承载件位于定子的下方，与输入轴连接。

或者，所述的第一转子安装部为开口向上的凹槽，第二转子安装部为开口向下的凹槽，两个转子为内转子和外转子，内转子设于第一转子安装部，内转子的承载件位于定子的上方，与定子的形状匹配，中心具有一容纳齿轮变速箱的凹腔，与齿轮变速箱壳体连接，外转子设于第二转子安装部，外转子的承载件位于定子的下方，与输入轴连接。

上述方案的替换方案为：所述的定子为一盘形结构，齿轮变速箱位于定子的中间凹形空腔内，两个转子均为外转子，分别位于齿轮变速箱的上方和下方，上方转子与齿轮变速箱壳体连接，下方转子与齿轮变速箱的输入轴连接。

进一步的，所述与输入轴连接的转子下方设有保护盖，保护盖与定子固定连接。

进一步的，所述的齿轮机构包括太阳齿轮、内齿圈及分别与太阳齿轮和内齿圈啮合的行星齿轮，太阳齿轮安装于输入轴上，行星齿轮安装于行星轮架上，行星轮架与输出轴连接，内齿圈下端设有下端盖，下端盖直接或间接与定子连接。

或者，所述的齿轮机构包括中心齿轮、内齿圈及分别与中心齿轮和内齿圈啮合的传动齿轮，中心齿轮安装于输入轴上，内齿圈与输出轴连接，传动齿轮通过齿轮轴安装于下端盖上，下端盖直接或间接与定子连接。

或者，所述的齿轮机构包括输入齿轮、输出齿轮、及分别与输入齿轮和输出齿轮啮合的传动齿轮，输入齿轮安装于输入轴上，输出齿轮安装于输出轴上，传动齿轮为双联齿轮，包括上齿轮和下齿轮，上齿轮与输出齿轮啮合，下齿轮与输入齿轮啮合，传动齿轮通过齿轮轴安装在下端盖上，下端盖直接或间接与定子连接。

进一步的，所述的齿轮变速箱还包括一套设在输入轴外部的输入轴套，下端盖与输入轴套上端连接，输入轴套下端与定子连接。

进一步的，所述的齿轮变速箱减速比为1/10-1/2，优选的为1/6-1/4。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。

本实用新型所述的双转子直驱电机，其中一转子上使用齿轮变速箱减速，相对于现有的采用一个输入动力两个输出的减速分配方式，提高了传动效率和稳定性。另外，具有降低能耗的效果，经过长时间的检测发现，直驱电机两个转子在本身参数范围内以最佳工作范围的转速工作时能耗最低，若同时控制两个转子分别低转速转动，则消耗的电能最高，在以高于最佳工作范围的转速运行相同的时间，其能耗也比低转速运行时的能耗低，本实用新型利用齿轮变速箱的减速维持其中一转子在其最佳运行的转速范围内，能够节约20％-40％的能耗。

附图说明

图1至图4分别是本实用新型双转子直驱电机不同结构示意图；

图5至图7分别是本实用新型齿轮变速箱不同结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1至图4所示，本实用新型所述的双转子直驱电机，包括两个转子1、2、一个定子3及一齿轮变速箱4，所述的齿轮变速箱4包括壳体40、设于壳体40内的齿轮机构5、输入轴6和输出轴7，壳体40与齿轮机构5相对独立转动，所述直驱电机的输出轴7与齿轮变速箱4内齿轮机构5的输出端连接，输入轴6一端与一转子1连接，另一端与齿轮变速箱4内齿轮机构5的输入端连接，另一转子2与齿轮变速箱的壳体40连接。所述与输入轴6连接的转子1下方设有保护盖8，保护盖8与定子3固定连接。所述的齿轮变速箱4的减速比为1/10-1/2。

实施例一

如图1所示，本实施例双转子直驱电机的定子3为一盘形结构，齿轮变速箱4位于定子3的中间凹形空腔内，两个转子1、2均为外转子，分别位于齿轮变速箱4的上方和下方，上方转子2与齿轮变速箱壳体40连接，下方转子1与齿轮变速箱的输入轴6连接，定子3的安装部30由上方转子2与下方转子1之间伸出至外部。

实施例二

如图2和图3所示，本实施例双转子直驱电机的定子3为一中心下凹的盘形结构，由内向外依次包括中心的轴承座31、第一转子安装部32、定子绕组33、第二转子安装部34及位于外缘的安装座35，齿轮变速箱4位于定子3的中心下凹处，轴承座31位于齿轮变速箱4的下方，中心设有供输入轴6穿过的通孔310，第一转子安装部32位于齿轮变速箱壳体40周壁的外侧。

第一转子安装部32为开口向下的凹槽，第二转子安装部34为开口向上的凹槽，两个转子为内转子1和外转子2，外转子2设于第二转子安装部34，外转子的承载件20位于定子3的上方，与定子3的形状匹配，中心具有一容纳齿轮变速箱4的凹腔，与齿轮变速箱壳体40连接，优选为键连接，内转子1设于第一转子安装部32，内转子的承载件10位于定子3的下方，与输入轴6连接。

实施例三

如图4所示，本实施例与上述实施例二的区别在于，所述的第一转子安装部32为开口向上的凹槽，第二转子安装部34为开口向下的凹槽，内转子2与齿轮变速箱壳体40连接，外转子1与输入轴6连接，内转子2设于第一转子安装部32，内转子的承载件20位于定子3的上方，与定子3的形状匹配，中心具有一容纳齿轮变速箱4的凹腔，外转子1设于第二转子安装部34，外转子的承载件10位于定子3的下方。

实施例四

如图2至5所示，本实施例齿轮变速箱4中的齿轮机构5包括太阳齿轮51、内齿圈52及分别与太阳齿轮51和内齿圈52啮合的行星齿轮53，太阳齿轮51安装于输入轴6上，行星齿轮53为多个，安装于行星轮架54上，行星轮架54与输出轴7连接，内齿圈52下端设有下端盖55，下端盖55直接与定子3上表面连接(参阅图2)；或者，齿轮变速箱4还设有一套在输入轴6外部的输入轴套9，输入轴套9上端与下端盖55连接，下端在定子轴承座31的通孔310内与定子3花键连接(参阅图3)。

上述齿轮变速箱4以减速比1/5为例，结合实施例二，控制内转子1以600转/分钟的速度正转，输入轴6正转，带动太阳齿轮51正转，经行星齿轮53、行星轮架54减速后，输出轴7以120转/分钟的速度正转，此时，若控制外转子2以100转/分钟的速度反向转动，则壳体40和输出轴7互为反向转动；或者，控制外转子2以80转/分钟的速度带动壳体40同向转动，使得壳体40和输出轴7同向不同速转动；再或者，控制内转子1以外转子2五倍的速度与外转子2同向转动，此时壳体40和输出轴7同向同速转动。

实施例五

如图6所示，本实施例齿轮变速箱4中的齿轮机构5包括中心齿轮56、内齿圈52及分别与中心齿轮56和内齿圈52啮合的传动齿轮57，中心齿轮56安装于输入轴6上，内齿圈52与输出轴7连接，传动齿轮57通过齿轮轴安装于下端盖55上，下端盖55直接与定子3上表面连接(参阅图2)；或者，与输入轴套9连接，输入轴套9与定子3连接(参阅图3)。

该齿轮变速箱4以减速比1/6为例，结合实施例一，参阅图1，控制外转子1以600转/分钟的速度正转，输入轴6正转，带动中心齿轮56正转，经传动齿轮57、内齿圈52减速后，输出轴7以100转/分钟的速度反转，此时，若控制外转子2以100转/分钟的速度带动壳体40同向转动，则壳体40和输出轴7互为反向转动；或者，控制外转子2以80转/分钟的速度带动壳体40反向转动，使得壳体40和输出轴7同向不同速转动；再或者，控制外转子1以外转子2五倍的速度与外转子2互为反向转动，此时壳体40和输出轴7同向同速转动。

实施例六

如图7所示，本实施例齿轮变速箱4中的齿轮机构5包括输入齿轮58、输出齿轮59、及分别与输入齿轮58和输出齿轮59啮合的传动齿轮50，输入齿轮58安装于输入轴6上，输出齿轮59安装于输出轴7上，传动齿轮50为双联齿轮，包括上齿轮501和下齿轮502，上齿轮501与输出齿轮59啮合，下齿轮502与输入齿轮58啮合，传动齿轮50通过齿轮轴安装在下端盖55上，下端盖55直接与定子3上表面连接(参阅图2)；或者，下端盖55通过输入轴套9与定子3花键连接(参阅图3)。

本实施例的齿轮机构以减速比1/4为例，结合实施例三，参阅图4，控制外转子1以600转/分钟的速度正转，输入轴6正转，带动输入齿轮58正转，经传动齿轮50、输出齿轮59减速后，输出轴7以120转/分钟的速度正转，此时，若控制内转子2以90转/分钟的速度反向带动壳体40转动，则形成壳体40和输出轴7互为反向转动；或者，控制内转子2以80转/分钟的速度带动壳体40同向转动，使得壳体40和输出轴7同向不同速转动；再或者，控制外转子1以内转子2五倍的速度与内转子2同向同速转动。

本实用新型齿轮变速箱中的齿轮机构并不局限实施例四至实施例五中的结构，其它能实现输出减速的齿轮传动结构均适用于本实用新型；本实用新型两转子的结构也不局限于实施例中的结构。

上述实施方案仅仅是对本实用新型的优选实施例进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种双转子直驱电机，包括两个转子和一个定子，其特征在于：还包括一齿轮变速箱，一转子与齿轮变速箱的动力输入端连接，另一转子与齿轮变速箱的壳体连接，所述的齿轮变速箱包括壳体、设于壳体内的齿轮机构、输入轴和输出轴，壳体与齿轮机构相对独立转动，所述的输出轴与齿轮变速箱内齿轮机构的输出端连接，输入轴一端与一转子连接，另一端与齿轮变速箱内齿轮机构的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的双转子直驱电机，其特征在于：所述的定子为一中心下凹的盘形结构，由内向外依次包括中心的轴承座、第一转子安装部、定子绕组、第二转子安装部及位于外缘的安装座，齿轮变速箱位于定子的中心下凹处，轴承座位于齿轮变速箱的下方，中心设有供输入轴穿过的通孔，第一转子安装部位于齿轮变速箱壳体周壁的外侧。

3.根据权利要求2所述的双转子直驱电机，其特征在于：所述的第一转子安装部为开口向下的凹槽，第二转子安装部为开口向上的凹槽，两个转子为内转子和外转子，外转子设于第二转子安装部，外转子的承载件位于定子的上方，与定子的形状匹配，中心具有一容纳齿轮变速箱的凹腔，与齿轮变速箱壳体连接，内转子设于第一转子安装部，内转子的承载件位于定子的下方，与输入轴连接。

4.根据权利要求2所述的双转子直驱电机，其特征在于：所述的第一转子安装部为开口向上的凹槽，第二转子安装部为开口向下的凹槽，两个转子为内转子和外转子，内转子设于第一转子安装部，内转子的承载件位于定子的上方，与定子的形状匹配，中心具有一容纳齿轮变速箱的凹腔，与齿轮变速箱壳体连接，外转子设于第二转子安装部，外转子的承载件位于定子的下方，与输入轴连接。

5.根据权利要求1所述的双转子直驱电机，其特征在于：所述的定子为一盘形结构，齿轮变速箱位于定子的中间凹形空腔内，两个转子均为外转子，分别位于齿轮变速箱的上方和下方，上方转子与齿轮变速箱壳体连接，下方转子与齿轮变速箱的输入轴连接。

6.根据权利要求3或4或5所述的双转子直驱电机，其特征在于：所述与输入轴连接的转子下方设有保护盖，保护盖与定子固定连接。

7.根据权利要求1-5任一所述的双转子直驱电机，其特征在于：所述的齿轮机构包括太阳齿轮、内齿圈及分别与太阳齿轮和内齿圈啮合的行星齿轮，太阳齿轮安装于输入轴上，行星齿轮安装于行星轮架上，行星轮架与输出轴连接，内齿圈下端设有下端盖，下端盖直接或间接与定子连接。

8.根据权利要求1-5任一所述的双转子直驱电机，其特征在于：所述的齿轮机构包括 中心齿轮、内齿圈及分别与中心齿轮和内齿圈啮合的传动齿轮，中心齿轮安装于输入轴上，内齿圈与输出轴连接，传动齿轮通过齿轮轴安装于下端盖上，下端盖直接或间接与定子连接。

9.根据权利要求1-5任一所述的双转子直驱电机，其特征在于：所述的齿轮机构包括输入齿轮、输出齿轮、及分别与输入齿轮和输出齿轮啮合的传动齿轮，输入齿轮安装于输入轴上，输出齿轮安装于输出轴上，传动齿轮为双联齿轮，包括上齿轮和下齿轮，上齿轮与输出齿轮啮合，下齿轮与输入齿轮啮合，传动齿轮通过齿轮轴安装在下端盖上，下端盖直接或间接与定子连接。