CN102948049B - 双定子／双转子型电动机及利用其的洗衣机的直接连接型驱动装置 - Google Patents

双定子／双转子型电动机及利用其的洗衣机的直接连接型驱动装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及双定子／双转子型电动机及利用其的洗衣机的直接连接型驱动装置，旨在提供一种双定子／双转子型电动机及利用其的洗衣机的直接连接型驱动装置，把在背轭的内周面和外周面加装了磁铁的双转子相向地配置于内部定子及外部定子之间，从而能够形成具有针对内部及外部定子分别缩短的磁路的磁回路，提高效率。为此，本发明的双定子/双转子型电动机包括：转子，其具备加装于背轭的内周面的第1永久磁铁和加装于所述背轭的外周面的第2永久磁铁；内部定子，其与所述第1永久磁铁具有空隙并相向，产生使所述转子旋转的磁场；以及外部定子，其与所述第2永久磁铁具有空隙并相向，产生使所述转子旋转的磁场。

Description

双定子／双转子型电动机及利用其的洗衣机的直接连接型驱动装置
技术领域
本发明涉及双定子/双转子型电动机，尤其涉及一种双定子／双转子型电动机及利用其的洗衣机的直接连接型驱动装置，把在背轭的内周面与外周面加装了磁铁的双转子相向地配置于内部定子及外部定子之间，从而能够形成具有针对内部及外部定子分别缩短的磁路的磁回路，提高电动机的效率。
背景技术
根据是否存在定子铁芯对BLDC(无刷直流)电动机进行分类，一般分为具有杯(圆筒)结构的铁芯型(或径向型)与无铁芯型(或轴流型)。
铁芯型结构的BLDC电动机分为内部磁铁型和外部磁铁型，其中，内部磁铁型由在内周部形成的多个凸起上为具有电磁铁结构而进行线圈绕线的圆桶形的定子和以圆桶形永久磁铁构成的转子构成，外部磁铁型是定子在外周部形成的多个凸起上沿上下方向绕线有线圈，转子在其外部由多极磁化的圆桶形永久磁铁构成。
在以往的外部磁铁型BLDC电动机中，磁束的主通路形成在转子的永久磁铁行进，通过空隙连接到定子，再向永久磁铁和轭的方向行进的磁回路。
在内部磁铁型的情况下，被线圈缠绕的定子铁芯的多个“T形”铁芯部从外部向内侧方向凸出形成，各铁芯部的内侧终端部形成具有既定直径的圆，在其内部的空间，加装包括旋转轴的圆桶形永久磁铁，或加装在中心包括旋转轴的圆桶形轭上附着了环形永久磁铁的转子。电动机旋转的方式与外部磁铁型相同。
这种铁芯型BLDC电动机由于磁回路以轴为中心向径向对称的结构形成，轴向振动性噪声小，适合于低速旋转，相对于磁路方向，空隙所占部分极小，使用性能低的磁铁或减小磁铁的量，也能够获得较高的磁束密度，具有扭矩大、效率高的优点。
本申请人在韩国公开专利公报第2004-2349号中提供了一种BLDC电动机，为径向铁芯型，具有单一定子/双转子结构，能够以完全分割型构成定子铁芯。韩国公开专利公报第2004-2349号提出了一种结构，在定子铁芯的内侧及外侧同时配置转子，借助于内侧与外侧的永久磁铁及轭形成磁路的流动，从而能够实现定子铁芯的完全分割，能够借助于个别的线圈绕线，极大地提高定子铁芯的生产率与电动机的输出。
另外，在韩国公开专利公报第2008-30667号及第2008-666号中公开了一种结构，在单一定子/双转子结构的电动机中，线圈在个数相同的内外侧槽沟之间的轭上环形(toroidal)绕线，该结构由于无法使用高填充率(fillfactor)，因而在提高效率方面存在制约。
另一方面，以往的分割铁芯双转子型电动机能够如图1所示。图1是关于以往的分割铁芯双转子型电动机的剖面图。
图1所示的分割铁芯双转子型电动机，其分割型定子铁芯(即，分割铁芯，1)位于内侧转子(2)与外侧转子(3)之间。这种分割铁芯双转子型电动机的分割型定子铁芯(1)，在内侧转子(2)与外侧转子(3)上通过既定的磁间隙相向地形成磁回路(L0)。此时，磁回路(L0)表现为从定子铁芯(1)连接至内侧转子(2)，再从定子铁芯(1)连接至外侧转子(3)的单一通路。
一般而言，磁回路的通路越长，磁阻越增加，从而磁力的损失越大。因此，以往的分割铁芯双转子型电动机将分割型定子铁芯置于中间，形成使内侧转子(2)与外侧转子(3)循环的磁回路(L0)，因此与单一转子型结构相比，磁阻大，由此造成的磁力损失大，成为了低效率的结构。
因此，以往的分割铁芯双转子型电动机需要减小磁回路的通路，从而减小磁阻，防止磁力损失。
另一方面，在韩国公开专利公报第2008-30667号中，公开一种单一定子/双转子结构的电动机，在向内外侧凸出的锯齿上绕线有线圈的定子与双转子组合，用于减小齿槽转矩及转矩波动。
发明内容
技术课题
因此，本发明的目的在于提供一种双定子／双转子型电动机及利用其的洗衣机的直接连接型驱动装置，把在背轭的内周面与外周面上附着有磁铁的双转子相向地配置于内部定子及外部定子之间，从而能够形成具有针对内部及外部定子分别缩短的磁路的磁回路，提高效率。
另外，本发明的另一目的在于提供一种双定子／双转子型电动机及利用其的洗衣机的直接连接型驱动装置，相互不同地设定内部定子与外部定子的槽沟数，使齿槽转矩及转矩波动减小。
本发明的目的并非限定于以上提及的目的，借助于以下说明，本发明未提及的其它目的及优点将会被理解，借助于本发明的实施例，将会更加明确。另外，显而易见，本发明的目的及优点将能够借助于权利要求书中出现的装置及其组合而实现。
技术方案
为达成所述目的，本发明的双定子/双转子型电动机包括：转子，其具备加装于背轭的内周面的第1永久磁铁和加装于所述背轭的外周面的第2永久磁铁；内部定子，其与所述第1永久磁铁具有空隙并相向，产生使所述转子旋转的磁场；以及外部定子，其与所述第2永久磁铁具有空隙并相向，产生使所述转子旋转的磁场。
另外，其特征在于：所述转子配置于所述内部定子与所述外部定子之间，形成针对所述内部定子及所述外部定子分别独立的磁回路，执行双转子功能。
另外，其特征在于：所述转子的第1及第2永久磁铁由相互相同的极性的磁铁相向地配置。
另外，其特征在于：所述转子的背轭在内周与外周分别形成凸起，与相邻凸起形成通道结构的槽沟，从而所述第1及第2永久磁铁以滑动方式***所述槽沟并固定。
另外，其特征在于：所述内部定子形成向圆环形主体的外侧凸出的多个外侧齿，所述外部定子形成向圆环形主体的内侧凸出的多个内侧齿，所述外侧齿与所述内侧齿的个数及开角相异地形成，分别使齿槽转矩及转矩波动实现最小化。
另外，其特征在于：所述内部定子及所述外部定子具有分割铁芯结构。
另外，其特征在于：所述双定子/双转子型电动机适用于具有内转子(innerrotor)结构的滚筒洗衣机或全自动洗衣机。
另外，其特征在于：所述双定子/双转子型电动机适用于具有外转子(outerrotor)结构的滚筒洗衣机或全自动洗衣机。
另一方面，本发明的滚筒洗衣机的直接连接型驱动装置安装于滚筒洗衣机的外桶，用于驱动内桶，包括：转子，其具有加装于背轭的内周面的第1永久磁铁与加装于所述背轭的外周面的第2永久磁铁；定子，其具备与所述第1永久磁铁具有空隙并相向、产生使所述转子旋转的磁场的内部定子，及与所述第2永久磁铁具有空隙并相向、产生使所述转子旋转的磁场的外部定子，产生用于使所述转子旋转驱动的电磁场；旋转轴，其外周部支撑于所述转子的中央部，在前端部结合内桶；第1轴承，其能旋转地支撑所述旋转轴的一端；以及第2轴承，其安装于所述外桶，能旋转地支撑所述旋转轴的另一端。
另外，其特征在于：所述定子以在外部包围所述转子的罩结构安装于所述外桶。
另外，其特征在于：所述第1轴承加装于所述定子的中央部或所述外桶。
另外，其特征在于：所述驱动装置由所述定子配置于所述外桶的外侧、所述转子配置于所述定子的外侧的外转子结构构成。
技术效果
综上所述，本发明尽管是双转子型电动机，但通过在电动机的内部及外部形成分别独立的双重磁回路，从而减小磁回路的通路，并因而减小磁阻，使磁力的损失、减小及泄漏通量实现最小化，具有提高电动机效率的效果。
另外，本发明借助于双定子而增加转子输出扭矩，具有适合大容量的输出扭矩用的效果。
另外，本发明能够应用于全自动洗衣机，或者作为罩一体型或超薄型，应用于滚筒型洗衣机的内桶或滚筒驱动装置。
另外，本发明能够利用1套模具，通过内外侧铁芯模具，节省模具所需的时间和费用。
附图说明
图1是关于以往分割铁芯双转子型电动机的剖面图，
图2是关于本发明第1实施例的双定子/双转子型电动机的剖面图，
图3是关于本发明第2实施例的双定子/双转子型电动机的剖面图，
图4a是显示关于转子的内部定子及外部定子的齿槽转矩周期的图表，
图4b是显示关于转子的内部定子及外部定子的转矩波动周期的图表，
图5是显示把本发明的双定子/双转子型电动机的罩一体型结构应用于滚筒洗衣机的一个实施例的轴向剖面图，
图6是显示把本发明的双定子/双转子型电动机的罩一体型结构应用于滚筒洗衣机的变形实施例的轴向剖面图，
图7是显示把本发明的双定子/双转子型电动机的超薄型结构应用于滚筒洗衣机的一个实施例的轴向剖面图，
图8是显示把本发明的双定子/双转子型电动机的超薄型结构应用于滚筒洗衣机的变形实施例的轴向剖面图。
具体实施方式
通过参照附图进行的后述详细说明，上述目的、特征及优点将更加明确，因而本发明所属技术领域的技术人员将能够容易地实施本发明的技术思想。
在说明本发明的实施例之前需要指出的是，本发明的双定子/双转子型电动机体现为应用在内部及外部定子(stator)之间配置双转子(rotor)的结构的情形。
其中，双定子/双转子型电动机即使在内部及外部定子之间配置一体型转子，实际上，通过把形成针对内部及外部定子分别独立的磁回路所需的磁铁加装于转子的背轭内部及外部，也能够提供分别与内部及外部定子相向的双转子功能。就这种双定子/双转子型电动机而言，因从内部及外部定子获得的输出扭矩的合力被传递给转子，结果使得连接于转子的旋转轴的输出扭矩增大，适合于大容量电动机。
一般而言，在电动机的磁回路中，磁路越长，磁阻和泄漏通量越增加，因而造成磁力的损失越大。但是，本发明的双定子/双转子型电动机通过在内部及外部形成分别独立的磁回路，因而不仅能够作为双模式型电动机(例如，双转子式电动机)的优点，提供大容量的输出扭矩，而且能够防止作为双模式型电动机的缺点，即，磁路形成得长、磁力效率下降。
下面针对双定子/双转子型电动机，参照附图进行详细说明。
图2是关于本发明第1实施例的双定子/双转子型电动机的剖面图。
如图2所示，本发明第1实施例的双定子/双转子型电动机(100)包括转子(11a)、内部定子(21a)、外部定子(31a)，把转子(11a)配置于内部定子(21a)与外部定子(31a)之间。此时，内部定子(21a)及外部定子(31a)罩住旋转的转子(11a)，使转子(11a)旋转时发生的振动噪声减小。
另外，在转子(11a)上，在内外侧配置有内部定子(21a)及外部定子(31a)，在内外侧配置有相同极性的内部磁铁(13a)和外部磁铁(14a)。从而，第1实施例的双定子/双转子型电动机(100)与单一定子/单一转子结构的电动机相比，向转子(11a)直径方向接入的力向相互相反方向作用，实现了抵销。因此，第1实施例的双定子/双转子型电动机(100)比单一定子/单一转子型电动的振动小，能够延长支撑旋转轴(40)的轴承的寿命。
转子(11a)一端部连接于旋转轴(40)，以旋转轴(40)为中心旋转，包括：背轭(12a)，其呈圆环形；内部磁铁(13a)，其***在背轭(12a)的内周形成的内侧凸起(15a)；外部磁铁(14a)，其***在背轭(12a)的外周形成的外侧凸起(16a)。
另外，内部定子(21a)包括：圆环形的第1主体(23a)、从第1主体(23a)向外侧凸出的多个第1齿(24a)、绕线于第1齿(24a)的多个第1线圈(25a)。此时，把第1主体(23a)及第1齿(24a)统称为“内部定子铁芯(22a)”。
而且，外部定子(31a)包括：圆环形的第2主体(33a)、从第2主体(33a)向内侧凸出的多个第2齿(34a)、绕线于第2齿(34a)的多个第2线圈(35a)。此时，把第2主体(33a)及第2齿(34a)统称为“外部定子铁芯(32a)”。
特别是转子(11a)的背轭(12a)、内部定子(21a)的内部定子铁芯(22a)及外部定子(31a)的外部定子铁芯(32a)，可以使用1套铁芯模具，能够节省模具所需的时间及费用。
首先，转子(11a)在圆环形的背轭(12a)内部交替配置由磁化成N极及S极的分割片构成的多个内部磁铁(13a)，与内部定子(21a)相向，执行作为内部转子的功能，在圆环形的背轭(12a)外部交替配置由磁化成N极及S极的分割片构成的多个外部磁铁(14a)，与外部定子(31a)相向，执行作为外部转子的功能。此时，在内部磁铁(13a)与外部磁铁(14a)之间相互相向的磁铁具有相互相同极性地配置。这种内部磁铁(13a)及外部磁铁(14a)均被磁化成8极(极对数=2)。
于是，转子(11a)即使是配置于内部定子(21a)与外部定子(31a)之间的一体型转子，借助于沿内周与外周分别配置的内部磁铁(13a)与外部磁铁(14a)，执行独立的转子功能(即，内部及外部转子功能)，从而执行相对于内部定子(21a)及外部定子(31a)的双转子功能。这意味着，转子(11a)在构成上尽管是一体型转子，实际上执行双转子功能，因而把由内部定子(21a)及外部定子(31a)发生的输出扭矩之和作为旋转轴(40)的输出扭矩加以作用。
此时，以转子(11a)为基准，在电动机(100)的内部，在N极的内部磁铁(13a)、内部定子铁芯(22a)、与N极的内部磁铁(13a)相邻的S极的内部磁铁(13a)、背轭(12a)间形成内部磁回路(L1)。另外，以转子(11a)为基准，在电动机(100)的外部，在N极的第1外侧磁铁(14a)、外部定子铁芯(32a)、与N极的第1外侧磁铁(14a)相邻的S极的第1外侧磁铁(14a)、背轭(12a)间形成外部磁回路(L2)。
而且，在背轭(12a)内周与外周形成的各个内侧凸起(15a)及外侧凸起(16a)，为了容纳内部磁铁(13a)或外部磁铁(14a)而与相邻凸起形成通道结构的槽沟(slot)。另外，内侧凸起(15a)及外侧凸起(16a)由于形成于圆环形背轭(12a)的内周与外周的特征，其大小虽然相互不同，但形状均为T字形，以相同形状形成相同的个数，在背轭(12a)上，相互对应地在相同位置形成。因此，内部磁铁(13a)及外部磁铁(14a)能够以滑动方式***在背轭(12a)形成的槽沟并固定。
附加地，本发明的转子(21a)也可以取代分割片结构，把分割磁化成N极及S极的环状磁铁配置于背轭(12a)的内/外侧。
其中，内部定子铁芯(22a)是针对一体型定子铁芯(即，筒状铁芯)进行了说明，但在分割型定子铁芯(即，分割铁芯)的情况下也能够应用。即，在分割型定子铁芯的情况下，如韩国注册专利第663641号或韩国注册专利第930011号中公开的一样，在一体形成包围内部分割铁芯的绝缘用绕线筒的状态下，在绕线筒的外周缠绕线圈，组装成环形后，借助于嵌件模塑方式，以热硬化性树脂形成外侧面，获得环形的一体型定子。这是所属技术领域的技术人员能够容易理解的，因而省略对此的详细说明。另外，在采用分割型定子铁芯结构的情况下，能够实现填充率(fillfactor)的最大化和排列绕线，因而能够提高效率。
第1线圈(25a)处于在各个第1齿(24a)上缠绕了3相(U相、V相、W相)的不同线圈的状态，构成3相星形接线或3相三角形接线。这种第1线圈(25a)通电后，在与内部磁铁(13a)的关系下产生扭矩，使转子(11a)向既定方向旋转。
附加地，第1线圈(25a)的材料一般使用铜(Cu)，也可以使用比重相当于铜的1/3、价格相对低廉的铝(Al)，以便能够减小电动机的重量。一般而言，铝发生氧化问题，难以用作电动机线圈，但想要使用铝时，使用热硬化性树脂，对线圈绕线的定子铁芯组件的外部进行被覆，解决氧化问题。
同理，就外部定子铁芯(32a)而言，是对一体型定子铁芯进行的说明，但也可以应用于分割型定子铁芯的情形。
另外，第2线圈(35a)处于在各个第2齿(34a)上缠绕3相(U相、V相、W相)的不同线圈的状态，构成3相星形接线或3相三角形接线。这种第2线圈(35a)通电后，在与外部磁铁(14a)的关系下产生扭矩，使转子(11a)向既定方向旋转。
不过在图2中，为了便于说明，未具体示出第1线圈(25a)及第2线圈(35a)的缠绕状态。即，实际上，内部定子(21a)及外部定子(31a)应以3相(U相、V相、W相)的线圈缠绕的状态制作，这是不言而喻的。
图3是关于本发明第2实施例的双定子/双转子型电动机的剖面图。
图4所示的第2实施例的双定子/双转子型电动机(200)作为第1实施例的双定子/双转子型电动机(100)的变形实施例，具有第1实施例的双定子/双转子型电动机(100)的主要构成要素。
即，第2实施例的双定子/双转子型电动机(200)包括转子(11b)、内部定子(21b)、外部定子(31b)。而且，转子(11b)包括背轭(12b)、内部磁铁(13b)及外部磁铁(14b)，内部定子(21b)包括第1主体(23b)、第1齿(24b)及第1线圈(25b)，外部定子(31b)包括第2主体(33b)、第2齿(34b)及第2线圈(35b)。此时，把第1主体(23b)及第1齿(24b)统称“内部定子铁芯(22b)”，把第2主体(33b)及第2齿(34b)统称“外部定子铁芯(32a)”。对此的详细说明对应于前述第1实施例的双定子/双转子型电动机(100)的构成要素，相应构成要素的说明因重复而加以省略。
不过，第1实施例的双定子/双转子型电动机(100)在内部定子的结构方面，与第2实施例的双定子/双转子型电动机(200)相异。即，第1实施例的第1齿(24a)形成的个数比第2实施例的第1齿(24b)多2倍，第1实施例的第1齿(24a)比第2实施例的第1齿(24b)的开角窄。其中，所谓“开角”，是指通过定子的齿的两端的2条线，相对于旋转轴(40)中心构成的角度，此时并非机械角，而是显示为电角度。
特别是第1实施例的双定子/双转子型电动机(100)，通过选择相对于内部定子(21a)的第1齿(24a)与外部定子(31a)的第2齿(34a)的开角，以便使关于“转子(11a)与内部定子(21a)”或“转子(11a)与外部定子(31a)”的齿槽转矩(cogingtorque)及转矩波动(torqueripple)的相位反转，从而能够在保持高扭矩常数(平均扭矩)的同时，使整体齿槽转矩及转矩波动达到最小。此时，第1齿(24a)的开角为通过第1齿(24a)的两端的2条线相对于旋转轴(40)中心构成的角度，第2齿(34a)的开角为通过第2齿(34a)的两端的2条线相对于旋转轴(40)中心构成的角度。
具体而言，在本发明中，相对于在转子(11a)与内部定子(21a)间存在的第1齿槽转矩的相位，使在转子(11a)与外部定子(31a)间存在的第2齿槽转矩的相位反转。而且，在本发明中，相对于在转子(11a)与内部定子(21a)间存在的第1转矩波动的相位，使在转子(11a)与外部定子(31a)间存在的第2转矩波动的相位反转。例如，转子(11a)的内部定子(21a)及外部定子(31a)的齿槽转矩(参照图4a)及转矩波动(参照图4b)具有相位相对于A范围及B范围变换的变极点(极小点)，由具有极大点及极小点的正弦波形构成。
图4a是显示关于转子(11a)的内部定子(21a)及外部定子(31a)的齿槽转矩周期的图表，图4b是显示关于转子(11a)的内部定子(21a)及外部定子(31a)的转矩波动周期的图表。
其中，在使整体齿槽转矩及转矩波动实现最小化方面，尽可能在振幅小的范围内，选择相对于相位反转点的内部定子(21a)的第1齿(24a)及外部定子(31a)的第2齿(34a)的开角。而且，开角在扭矩常数(平均扭矩)高的范围内对应地选择。这是为了在提高输出扭矩的同时，减小整体齿槽转矩及转矩波动。
同理，第2实施例的双定子/双转子型电动机(200)如同选择相对于第1实施例的第1齿(24a)及第2齿(34a)的开角一样，选择相对于第2实施例的第1齿(24b)及第2齿(34b)的开角。
另一方面，第2实施例的双定子/双转子型电动机(200)如前所述，与第1实施例的双定子/双转子型电动机(100)的内部定子(21a)结构相异地体现内部定子(21b)的结构，这是为了容易变换第2实施例的转子(21b)及内部定子(21b)间的齿槽转矩与转矩波动的周期。从而，本发明的第1及第2实施例的双定子/双转子型电动机(100,200)能够整体上减小齿槽转矩及转矩波动。
另一方面，第1及第2实施例的双定子/双转子型电动机(100,200)不仅能够应用于滚筒洗衣机，在全自动洗衣机中也能够应用，但对于应用于滚筒洗衣机的情形，省略详细说明(参照后述图5至图8)。不过，第1及第2实施例的双定子/双转子型电动机(100,200)在应用于全自动洗衣机的情况下，把旋转轴的上端部连接于与滚筒洗衣机的内桶(basket)对应的内槽，把定子的支撑部位连接于与滚筒洗衣机的外桶(tub)对应的外槽。
第1及第2实施例的这种双定子/双转子型电动机(100,200)在要求高扭矩的清洗时，可以向两侧定子接入电源并驱动，在要求高速旋转的脱水时，可以向一侧定子接入电源并驱动。特别是在脱水时，通过只使一侧定子驱动，从而节省耗电，不需要弱磁(fieldweaking)控制，能够提高效率。
而且，第1及第2实施例的双定子/双转子型电动机(100,200)虽然在内部定子(21a,21b)的第1齿(24a,24b)个数方面相异，但在应用于滚筒洗衣机的直接连接型驱动装置中，可以相同地进行说明，因此，出于说明的便利，只对第1实施例的双定子/双转子型电动机(100)进行说明。
下面参照后述的图5至图8，对安装于滚筒洗衣机的外桶、用于驱动内桶的滚筒洗衣机的直接连接型驱动装置进行详细说明。
图5是显示把本发明的双定子/双转子型电动机的罩一体型结构应用于滚筒洗衣机的一个实施例的轴向剖面图。
第1及第2实施例的双定子/双转子型电动机(100,200)显示的结构是，在轴向剖面中，作为相对于内部定子(21a)及外部定子(31a)，把转子(11a)配置于电动机内侧(即，滚筒洗衣机的外桶侧)的内转子(inner-rotor)结构[或外定子(outer-stator)结构]，构成罩一体型结构，切断在内侧旋转的转子部分的噪声。
第1及第2实施例的双定子/双转子型电动机(100,200)，例如可以安装于嵌入型的中/小型滚筒洗衣机的外桶(51)背面，用于以直接连接式使位于外桶(51)内部的内桶(52)向正/反方向旋转驱动，另外，也可以应用于洗衣机之外的其它机器。如前所述，在此出于说明的便利，参照第1实施例的双定子/双转子型电动机(100)的附图标号进行说明。
下面对应用了本发明的双定子/双转子型电动机的滚筒洗衣机进行详细说明。
如图5所示，转子(11a)相对于内部定子(21a)与外部定子(31a)具有既定的磁间隙(gap)，在背轭(12a)的内外侧，多个内部磁铁(13a)、外部磁铁(14a)以圆环形配置。此时，转子(11a)借助于转子支撑体(45)进行连接，借助于转子支撑体(45)上延长的衬套支撑体(44)与衬套(43)结合，旋转力被传递给旋转轴(40)。
其中，旋转轴(40)成为能够把转子(11a)、内部定子(21a)及外部定子(31a)组装成一个的基准。因此，转子(11a)通过均一地设置内部定子(21a)与外部定子(31a)之间的磁间隙，能够防止在旋转时因磁间隙不均一而产生的振动噪声。
旋转轴(40)在转子(11a)的中心部通过渐开线花键(involuteserration)衬套(43)与转子(11a)连结，一端通过一体地安装于内侧延长部(46)的第1轴承(41)而被能旋转地支撑，另一端通过安装于外桶(51)的第2轴承(42)而被能旋转地支撑。
另外，在旋转轴(40)的前端部，结合着能旋转地支撑于洗衣机的外桶(51)内部并容纳洗涤物的内桶(52)，随着电动机(100)的工作而向正/反方向旋转驱动内桶(52)。
内部定子(21a)使内部定子铁芯(22a)一体结合于圆环形内部定子支撑体(47)，形成圆环形，外部定子(31a)使外部定子铁芯(32a)一体结合于圆环形外部定子支撑体(48)，形成圆环形。此时，内部及外部定子支撑体(47,48)向内侧延长形成内侧延长部(46)，与第1轴承(41)结合。如前所述，旋转轴(40)能旋转地支撑于第1轴承(41)。
而且，内部定子铁芯(24a)在第1线圈(25a)绕线于第1绕线筒(26a)的外周后，借助于使用热硬化性树脂以嵌件模塑方式制造的内部定子支撑体(47)形成一体，外部定子铁芯(34a)在第2线圈(35a)绕线于第2绕线筒(36a)的外周后，借助于使用热硬化性树脂以嵌件模塑方式制造的外部定子支撑体(48)形成一体。
特别是外部定子支撑体(48)，借助于外周部向前方延长形成、构成环形罩的外侧延长部(49)，固定于洗衣机的外桶(51)。于是，内部定子(21a)及外部定子(31a)一体连接的本发明的定子，无需具备另外的罩即可，因而能够实现超薄，能够实现嵌入型所需的低噪声结构。
图6是显示把本发明的双定子/双转子型电动机的罩一体型结构应用于滚筒洗衣机的变形实施例的轴向剖面图。
作为如图5所示，把转子(11a)配置于电动机内侧的内转子结构(或外定子结构)，图6所示的双定子/双转子型电动机(100)虽然是一种罩一体型结构，但却将第1轴承(41)及第2轴承(42)全部置于外桶(51)中，能旋转地支撑旋转轴(40)，去除作为定子支撑体(47,48)的延长部分的内侧延长部(46)，具有能够从外部确认转子支撑体(45)的工作状态的开放型结构。其作为外定子结构，即使转子(11a)位于内部，也能够从外部确认转子支撑体(45)的工作状态，确认转子(11a)的状态。
另一方面，关于转子(11a)、内部定子(21a)及外部定子(31a)的具体说明，由于与前述图5重复，因而只简单说明。即，转子(11a)在背轭(12a)的内外侧以圆环形配置多个内部磁铁(13a)及外部磁铁(14a)，被与旋转轴(40)连接的转子支撑体(45)支撑并进行旋转。另外，内部定子(21a)使第1线圈(25a)绕线于第1绕线筒(26a)外周的内部定子铁芯(22a)一体结合于内部定子支撑体(47)，形成圆环形，外部定子(31a)使第2线圈(35a)绕线于第2绕线筒(36a)外周的外部定子铁芯(32a)一体结合于外部定子支撑体(48)，形成圆环形。
图7是把本发明的双定子/双转子型电动机的超薄型结构应用于滚筒洗衣机的一个实施例的轴向剖面图。
第1及第2实施例的双定子/双转子型电动机(100,200)在轴向剖面中，作为相对于内部定子(21a)及外部定子(31a)，把转子(11a)配置于电动机外侧(即，滚筒洗衣机的外桶相反侧)的外转子(outer-rotor)结构[或内定子(inner-stator)结构]，可以体现超薄型结构。如前所述，在此出于说明的便利，参照第1实施例的双定子/双转子型电动机(100)的附图标号进行说明。
如图7所示，第1实施例的双定子/双转子型电动机(100)把与旋转轴(40)结合的衬套(43)和结合于外桶(51)的内侧延长部(46)配置于电动机的中心部，使电动机的轴向长度(即，厚度)缩短到最小限度，具有使转子(11a)旋转时发生的振动实现最小化的超薄型结构。即，为避免电动机厚度向轴向增加，内侧延长部(46)向内侧方向折弯1级并延长，结果，前端部同与转子(11a)的旋转轴(40)结合的衬套(43)同轴向配置。
而且，外转子方式的第1实施例的双定子/双转子型电动机(100)，在把内侧延长部(46)用螺栓连结于外桶(51)进行固定的情况下，当向电动机接入电源时，在电磁力作用下，外桶(51)可能在受力的同时，因应力而发生变形及损伤。但是，第1轴承(41)及第2轴承(42)支撑旋转轴(40)，使因施加于外桶(51)的力而发生的变形及损伤减小，防止扭曲，分散旋转时发生的负载并进行支撑。
另外，双定子/双转子型电动机(100)把第1轴承(41)配置于内侧延长部(46)，把第2轴承(42)配置于外桶(51)，从而在第1轴承(41)与第2轴承(42)间离开既定间隔，使结构稳定性提高，能够提高相对于洗衣机振动的耐久性。这意味着，可以适合低振动及低噪声结构地体现滚筒洗衣机或全自动洗衣机。
其中，关于转子(11a)、内部定子(21a)及外部定子(31a)的详细说明与前述图5及图6重复，因此省略。
图8是显示把本发明的双定子/双转子型电动机的超薄型结构应用于滚筒洗衣机的变形实施例的轴向剖面图。
图8所示的双定子/双转子型电动机(100)，作为如图7所示把转子(11a)配置于电动机外侧的外转子结构[或内定子结构]，是一种超薄型结构，使第1轴承(41)及第2轴承(42)全部位于外桶(51)上，能旋转地支撑旋转轴(40)。
另一方面，图8的双定子/双转子型电动机(100)的构成要素与前述的图7重复，因而省略详细说明，同理，关于对转子(11a)、内部定子(21a)及外部定子(31a)的说明也省略。
以上以特定的优选实施例为例，对本发明进行了图示及说明，但是，本发明并非限定于上述的实施例，在不超出本发明精神的范围内，相应发明所属技术领域的技术人员能够进行多种变更和修改。
【工业利用可能性】
本发明能够应用于全自动洗衣机，或者以罩一体型或超薄型应用于滚筒型洗衣机的内筒或滚筒驱动装置。

Claims (11)

1.一种滚筒洗衣机的直接连接型驱动装置，安装于滚筒洗衣机的外桶，用于驱动内桶，其特征在于包括：
转子，其具有加装于背轭的内周面的第1永久磁铁与加装于所述背轭的外周面的第2永久磁铁；
定子，其具备与所述第1永久磁铁具有空隙并相向、产生使所述转子旋转的磁场的内部定子，及与所述第2永久磁铁具有空隙并相向、产生使所述转子旋转的磁场的外部定子；
旋转轴，其外周部支撑于所述转子的中央部，在前端部结合内桶；
第1轴承，其能旋转地支撑所述旋转轴的一端；以及
第2轴承，其安装于所述外桶，能旋转地支撑所述旋转轴的另一端；
所述定子还包括：
内部定子支撑体，其用于支撑所述内部定子；
外部定子支撑体，其用于支撑所述外部定子；
内侧延长部，其向所述内部定子支撑体的内侧延长并与所述第1轴承结合；以及
外侧延长部，其向所述外部定子支撑体的外侧延长并固定于所述外桶；
所述定子以包围所述转子的方式固定于所述外桶，从而形成所述转子的罩。
2.根据权利要求1所述的滚筒洗衣机的直接连接型驱动装置，其特征在于：
所述第1轴承加装于所述定子的中央部或所述外桶。
3.根据权利要求1所述的滚筒洗衣机的直接连接型驱动装置，其特征在于：
所述转子的第1及第2永久磁铁由相互相同的极性的磁铁相向地配置。
4.根据权利要求3所述的滚筒洗衣机的直接连接型驱动装置，其特征在于：
所述转子的背轭在内周与外周分别形成凸起，与相邻凸起形成通道结构的槽沟，从而所述第1及第2永久磁铁以滑动方式***所述槽沟并固定。
5.根据权利要求1所述的滚筒洗衣机的直接连接型驱动装置，其特征在于：
所述内部定子形成向圆环形主体的外侧凸出的多个外侧齿，所述外部定子形成向圆环形主体的内侧凸出的多个内侧齿，所述外侧齿与所述内侧齿的个数及开角相异地形成，分别使齿槽转矩及转矩波动实现最小化。
6.根据权利要求1所述的滚筒洗衣机的直接连接型驱动装置，其特征在于：
所述内部定子及所述外部定子具有分割铁芯结构。
7.一种滚筒洗衣机的直接连接型驱动装置，安装于滚筒洗衣机的外桶，用于驱动内桶，其特征在于包括：
转子，其具有加装于背轭的内周面的第1永久磁铁与加装于所述背轭的外周面的第2永久磁铁；
定子，其具备与所述第1永久磁铁具有空隙并相向、产生使所述转子旋转的磁场的内部定子，及与所述第2永久磁铁具有空隙并相向、产生使所述转子旋转的磁场的外部定子；
旋转轴，其外周部支撑于所述转子的中央部，在前端部结合内桶；以及
第1轴承和第2轴承，该第1轴承和该第2轴承安装于所述外桶，并且能旋转地支撑所述旋转轴的两端；
所述定子还包括：
内部定子支撑体，其用于支撑所述内部定子；
外部定子支撑体，其用于支撑所述外部定子；以及
外侧延长部，其向所述外部定子支撑体的外侧延长并固定于所述外桶；
所述内部定子支撑体的中央部为开放型结构；
所述定子以包围所述转子的方式固定于所述外桶，从而形成所述转子的罩。
8.根据权利要求7所述的滚筒洗衣机的直接连接型驱动装置，其特征在于：所述转子的第1及第2永久磁铁由相互相同的极性的磁铁相向地配置。
9.根据权利要求8所述的滚筒洗衣机的直接连接型驱动装置，其特征在于：
所述转子的背轭在内周与外周分别形成凸起，与相邻凸起形成通道结构的槽沟，从而所述第1及第2永久磁铁以滑动方式***所述槽沟并固定。
10.根据权利要求7所述的滚筒洗衣机的直接连接型驱动装置，其特征在于：
所述内部定子形成向圆环形主体的外侧凸出的多个外侧齿，所述外部定子形成向圆环形主体的内侧凸出的多个内侧齿，所述外侧齿与所述内侧齿的个数及开角相异地形成，分别使齿槽转矩及转矩波动实现最小化。
11.根据权利要求7所述的滚筒洗衣机的直接连接型驱动装置，其特征在于：
所述内部定子及所述外部定子具有分割铁芯结构。
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