CN101608393A - 一种家用离心式脱水机 - Google Patents
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Abstract
一种家用离心式脱水机，包括开口向上且绕一垂直轴旋转的脱水桶和驱动该脱水桶的电动机；所述脱水桶由电动机直接传动，直径为350mm以内，额定转速不低于1000～1700r/min；或者所述脱水桶由电动机间接传动，直径为450mm以内，额定转速不低于700～1100r/min；所述电动机长径比为0.6以内，鼠笼转子斜槽为定子齿1齿以内，定子包括铁芯和绕组，所述铁芯为8齿；每齿各绕一线圈元件，各线圈元件连接为二相4极。该设计相对于传统设计，可以经济而有效地改善启动过程的震动问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种家用离心式脱水机，尤其涉及其脱水桶的机械特征与电动机电磁结构的传动配合，在国际专利分类表中，分类属于D06F49/04。
背景技术
家用离心式脱水机包括由电动机直接传动脱水桶的单独的离心式脱水机以及经皮带或/和减速离合机构间接传动洗涤兼脱水桶的全自动洗衣机，是早已大众化的家用电器，业界一直在努力降低其成本或/和改善其性能，尤其是对其难以采取比较经济而又有效的机械或电气的减震措施的情况下，改善其启动过程的震动问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提出一种家用离心式脱水机，其相对于传统设计，可以经济而有效地改善启动过程的震动问题。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，一种家用离心式脱水机，包括开口向上且绕一垂直轴旋转的脱水桶和驱动该脱水桶的电动机；且：
——脱水桶由电动机直接传动，直径为350mm以内，额定转速为1000～1700r/min；或者脱水桶由电动机间接传动，直径为450mm以内，额定转速为700～1100r/min；
——电动机长径比为0.6以内，鼠笼转子斜槽为定子齿1齿以内，定子包括铁芯和绕组，所述铁芯为8齿；每齿各绕一线圈元件，各线圈元件连接为二相4极。
交流电动机传统设计尽可能采用分布绕组而排斥集中绕组，主要是集中绕组虽然结构简单却谐波严重。本设计巧妙地化害为利和利其所利，对于由电动机直接或间接传动所述直径和转速的脱水桶，在其谐振频率所在100～400r/min区间，利用2相4极电动机机械特性在此区间因采用集中绕组和转子斜槽较少使3次谐波增强而更突出的极大值，大幅度增加转矩，从而提高脱水桶此时的加速度以迅速越过共振区间，改善其启动过程共振抖动的情况。同时集中绕组在长径比较少时因端部缩短使电阻显著减少可抵消其绕组系数偏低对铁芯利用率的影响，以至在离心式脱水机额定运行点仍可保持电动机的性能，且相比分布绕组明显简化工艺，可更经济且方便地利用价格较低和成品率较高的内、外绕线机直接在铁芯上进行机械化绕线，尤其集中绕组的端部较短而非常省铜以至降低成本。
进一步设计所述定子铁芯冲片为方形4角倒有圆弧的外形和所述电动机绕组二相中的一相与电容器并联后与另一相串联再接往单相电源。前者充分利用冲片开料且增大***质量，使谐振区间更接近电动机3次谐波的峰值点，后者相比传统电路有更强的3次谐波效应，均有利于进一步改善脱水通启动过程的抖动情况。
最好进一步设计所述电动机折算到主相的转子电阻为主相绕组电阻的1.5倍以内和所述内鼠笼转子槽数为13以内。该限制进一步有利于谐波效应出现在低速区以提高越过共振区所需力矩和避免出现于高速区以影响额定连续运行时的性能。
实验表明，该设计无需增加成本，且明显减轻启动过程的震动和降低漆包线用量。
附图说明
图1是本发明实施例离心式脱水机结构主视图；
图2是本发明实施例离心式脱水机定子冲片示意图；
图3是本发明实施例离心式脱水机绕组展开图；
图4是本发明实施例离心式脱水机特性对照图。
具体实施方式
实施例离心式脱水机是在典型的家用离心式脱水机产品结构基础上改进而成，如图1所示。该结构包括：传统的经弹性支架9固定于箱体10内底部且轴伸向上的电动机2和连接于该电动机输出轴8且具有上开盖的脱水桶1，然而设计脱水桶1直径为300mm或略小和额定转速为1250r/m或略高；电动机2为内转子电动机，包括定子3和具有11或13个闭口槽且斜约1.3个转子槽(斜槽数可视实验所得综合性能的情况适当调整，但不要多于1个定子齿)的鼠笼转子4；定子3包括具有8个齿的铁芯5，每齿各绕一具有绝缘框架的线圈元件6。
铁芯5方边108mm，厚度22mm(若脱水桶功率增大，可适当增加叠厚，但不要超过60mm)，冲片外周为方形圆角，中心圆孔沿圆周形成齿高和齿宽相等的8个齿，其中4个齿位于方形圆角冲片的4直线段的对称轴，另4个齿位于4角圆弧段的对称轴，见图2。此外，如不需要可逆运转，也可以为齿高和齿宽不相等的8个齿，或需要可逆运转时使各齿以图2为基础旋转移动22.5°分布。如图2冲片也可以把各齿的齿尖相邻原为分离改为相连，齿根与轭部原为一体改为分离，以便对定子铁芯先沿外圆周往各齿部套入线圈元件或采用外绕线机直接绕线后再使齿部与轭部接合为整体，可避免使用价昂的内绕线机且绕线效率较高。
绕组结构和接线见图3：顺序排列序号为1～8的8个齿，每1个齿以内绕线机直接绕1个线圈元件；主相绕组m1-m2由位于铁芯5冲片4直线段(见图2)的对称轴上序号为1、3、5、7(见图3)共4个齿上的4个线圈元件按4极串联组成；副相绕组a1-a2由位于铁芯5冲片4角圆弧段(见图2)的对称轴上序号为2、4、6、8(见图3)共4个齿上的4个线圈元件按4极串联组成。副相绕组a1-a2并联电容器后与主相m1-m2串联接往220V交流电源。当然，也可采用常规的副相绕组a1-a2串联电容器后与主相绕组m1-m2并联接往电源的方式，但其传动脱水桶的启动过程震动的改善情况不如前者。
在上述设计的基础上，按照离心式脱水机的额定电压、脱水桶的额定转速和负载情况，对电动机进行电磁设计，例如定子内外径、叠厚、齿型和绕组匝数以及鼠笼转子的槽形和端环等参数的计算和调整，包括使电动机折算到主相的转子电阻不大于主相绕组电阻(本发明实施例产品电动机折算到主相的转子电阻与主相绕组电阻大致相等，均约为80欧姆)，可参考《微特电机设计程序》(上海微特电机研究所主编，上海科学技术出版社1983年7月第1版)等。
该离心式脱水机的其它设计，按照国家标准GB4288《家用电动洗衣机》和GB4706.26《家用和类似用途电器的安全离心式脱水机的特殊要求》。
图4中，曲线B是该离心式脱水机的脱水桶的机械特性，C是该离心式脱水机电动机的机械特性，A是传统离心式脱水机电动机的机械特性。可见在脱水桶谐振区域转速100～400r/min范围，由于3次谐波的作用，该离心式脱水机电动机的转矩比传统离心式脱水机电动机的转矩有大幅度的提高，因而产生较高的加速度，使脱水桶的旋转迅速越过谐振区域，还来不及过分摆动，已进入更高转速，直至稳定，从而减轻了启动过程的震动，尤其是避免由于过分摆动而碰及箱体(俗称“打桶”)的噪声和其它损害。在更高转速，鼠笼转子设计为11或13槽，使危害最大的5次齿谐波对电动机机械特性的不良影响得到改善。
全自动波轮式或搅拌式洗衣机的洗涤兼脱水桶由上述电磁结构的电动机经皮带或/和减速离合机构间接传动，可设计其直径为430mm或略小和额定转速为750r/min或略高。
Claims (5)
1、一种家用离心式脱水机，包括开口向上且绕一垂直轴旋转的脱水桶和驱动该脱水桶的电动机；其特征在于：
——所述脱水桶由电动机直接传动，直径为350mm以内，额定转速不低于1000～1700r/min；或者所述脱水桶由电动机间接传动，直径为450mm以内，额定转速不低于700～1100r/min；
——所述电动机长径比为0.6以内，鼠笼转子斜槽为定子齿1齿以内，定子包括铁芯和绕组，所述铁芯为8齿；每齿各绕一线圈元件，各线圈元件连接为二相4极。
2、按照权利要求1所述离心式脱水机，其特征在于：所述定子铁芯冲片为方形4角倒有圆弧的方圆外形，所述8齿等齿宽均布。
3、按照权利要求1或权利要求2所述离心式脱水机，其特征在于：所述电动机绕组二相中的一相与电容器并联后与另一相串联再接往单相电源。
4、按照权利要求1或权利要求2所述离心式脱水机，其特征在于：所述电动机折算到主相的转子电阻为主相绕组电阻的1.5倍以内。
5、按照权利要求4所述离心式脱水机，其特征在于：所述鼠笼转子槽数为13以内。
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