CN202898810U - 具有6极36槽电动机的洗衣机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种洗衣机，包括：衣物容器；转子，所述转子为6极转子，所述转子连接到所述衣物容器，以便绕水平轴旋转所述衣物容器；定子，所述定子为36槽定子，所述定子具有内腔，所述内腔容纳与所述36槽定子处于磁耦合关系的所述6极转子。本实用新型的洗衣机具有6极36槽电动机的洗衣机，使得极槽噪音的中心频率远离1000Hz，降低人耳对此声音的敏感度，并且效率高成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及机械领域，尤其涉及具有6极36槽电动机的洗衣机。
背景技术
用于水平轴洗衣机（HAW）的电动机典型地需要宽的调速范围，以便驱动洗衣机在洗衣周期和脱水周期正常工作。为同时满足低速洗涤和高速脱水的驱动要求，滚筒洗衣机要求其驱动电动机必须有很高的调速范围，电动机的调速比通常达30:1左右。洗涤期间电动机工作于低转速大扭矩状态，电动机转速通常为400rpm-800rpm。脱水期间电动机工作于高转速小扭矩状态，通常电动机转速为14000rpm-18000rpm。很多变频感应电动机以及皮带驱动的无刷永磁电动机的调速范围为500rpm-18000rpm，如此高的调速比要求电动机至少有5倍、或更高的弱磁范围。
在定子直径等于和小于6.3英寸（160mm）的电动机范围内，申请人已经申请了专利US20080203846A1对4极36槽电动机在滚筒洗衣机中的应用进行了保护。尽管4极36槽变频感应电动机和磁钢内置式无刷永磁电动机都能满足如此宽的调速要求，但4极36槽铝线变频感应电动机的洗涤效率最高仅为45%左右。而对于4极36槽永磁电动机，由于要满足脱水时大倍数的弱磁要求，结果其洗涤效率也不是很高，基本上为50%多一点儿。至于电动机在高速时的噪音，由于齿槽效应4极电动机可产生4倍频的噪音，而脱水时电动机一般运行在15000rpm左右，此时的4倍频声音正好是人耳比较敏感的1000Hz左右。另外，对于滚筒洗衣机，现在市场批量使用的永磁电动机为稀土铜线电动机，效率高但价格昂贵，家电行业很难承担，同时随着能源的日趋紧张，高标准的洗衣机能耗标准及激励政策即将推出。为此，在家电行业人们迫切要求能够解决上述问题的高效率低成本、低噪音的电动机。
实用新型内容
为了解决以上问题，本实用新型提供了具有6极36槽电动机的洗衣机。使得由于极槽效应而产生的噪音的中心频率远离1000Hz，降低人耳对此声音的敏感度，并且效率高、成本低。
在一个实施例中，本实用新型提供了一种洗衣机，包括：衣物容器；转子，所述转子为6极转子，所述转子连接到所述衣物容器，以便绕水平轴旋转所述衣物容器；定子，所述定子为36槽定子，所述定子具有内腔，所述内腔容纳与所述36槽定子处于电磁耦合关系的所述6极转子。
在一个优选实施例中，所述转子为6极辐条式铁氧体永磁转子。
在一个优选实施例中，所述转子的铁芯和磁钢通过塑料注射构成一体结构。
在一个优选实施例中，在所述转子的两端各形成一个塑料端环，以便转子整体的平衡去重。
在一个优选实施例中，所述洗衣机还包含驱动控制器，所述驱动控制器通过所述定子驱动所述转子，以使得在脱水周期中所述转子以至少14000rpm的速度旋转，在洗衣周期中所述转子以小于600rpm的速度旋转。
在一个优选实施例中，所述定子具有至少0.63的内径与最小外径比，以便适应于弱磁比为至少5:1的弱磁调速。
在一个优选实施例中，所述转子在磁极中心部位开有槽孔，以便注入塑料以加强转子机械强度。
在一个优选实施例中，所述转子设置有用于与磁极和转子毂连接的辐条带，以实现形成磁路的转子磁极部分与传递扭矩的转子毂部分的机械连接。
在一个优选实施例中，所述转子的磁钢槽的外缘由铁芯桥梁密封，以便降低高速时的噪音。
在一个优选实施例中，所述转子的转子毂的外缘上设置有三角形齿，以便与注射的塑料结构一起承担扭矩传递。
通过采用本实用新型的具有6极36槽电动机的洗衣机，6极电动机极槽效应可产生6倍频振动与噪音，这可使极槽噪音的中心频率远离1000Hz，降低人耳对此声音的敏感度。由于感应电动机绕组不需要专门的塑料骨架，且绕线设备既便宜又普及，6极/36槽永磁电动机可以分享与感应电动机完全一样的绕组及绕线下线设备，所以6极/36槽的铁氧体铝线永磁电动机具备效率高成本低、人耳感觉噪音低的特点。
附图说明
图1为根据本实用新型的一实施例的水平轴洗衣机的框图，其具有由6极36槽电动机驱动的衣物容器；
图2为根据本实用新型的一实施例的定子的截面图；
图3为根据本实用新型的一实施例的转子的截面图；
图4为根据本实用新型的塑封转子总成的端部视图；
图5为根据本实用新型的塑封转子总成的侧向视图。
具体实施方式
在一实施例中，本实用新型提出了对6极电动机设计的优选设计，6极电动机可产生6倍频振动与噪音，这可使极槽噪音的中心频率远离1000Hz，降低人耳对此声音的敏感度。由于感应电动机绕组不需要专门的塑料骨架，且绕线设备既便宜又普及，6极/36槽永磁电动机可以分享与感应电动机完全一样的绕组绕制及下线设备，所以6极/36槽的铁氧体铝线永磁电动机具备效率高成本低的特点。
在一个实施例中，6极转子与具有大于0.63的内直径（ID）/最小外直径（mOD）比的36槽定子的组合提供了5:1或更大的弱磁范围。这种直径比也使磁通损失降低了20%。
已经发现，根据本实用新型多种实施例，大的定子内径与外径比(大于0.63)的6极、36槽电动机增加了扭矩密度、减小了工作电流。同时36槽也减小了绕组导线与槽周缘之间的热阻。结果使得电动机的散热效果更好，温度降低，并带来了对于同样的整体温升使用较少铜线或较少铝线的选择。如此，对于同样的扭矩，定子叠层的堆叠长度能得到减小，同时，保持调速范围和弱磁要求。减小的堆叠长度转化为减小的重量、减小的劳动和材料成本、减小的抵衡重量大小以及减小的运输成本。
在图1所示本实用新型一实施例中，水平轴洗衣机包含衣物容器100，其被支撑为绕水平轴H旋转。用于驱动衣物容器的电动机包含：6极转子102；36槽定子104，其具有由驱动控制器105通电的绕组。6极转子例如通过驱动轴连接到衣物容器，以便使衣物容器100绕着水平轴旋转。
定子104——其典型设计在图2中示出——被配置为具有内腔202，内腔202具有内直径204。内腔202容纳6极转子102，6极转子102关于36槽定子104的绕组磁耦合。在通电时，绕组使得转子102绕着水平轴H顺时针和/或逆时针方向以多种速度旋转，从而对衣物容器100进行搅拌和/或旋转。
定子104具有有着最小外直径208的外周缘206。最小外直径是在考虑定子外周缘的所有直径时最小的。内直径204与最小外直径208的比大于或等于0.63:1，因此，将电动机配置为以至少5:1的弱磁范围运行。可以想到，电动机可以为受控感应电动机，或为内永磁体电动机。如上所述，在一个可选实施例中，定子可具有铝绕组。
在一个实施例中，在脱水周期中，定子104由驱动控制器105通电，以便旋转转子102，从而绕水平轴H以至少14000rpm的速度驱动衣物容器100，在洗衣周期中，定子104由驱动控制器105通电，以便旋转转子102，从而以小于600rpm的速度驱动衣物容器100。这意味着驱动控制器以大约6:1的弱磁范围运行电动机。该驱动控制器具有与4极马达驱动器一样的硬件结构但驱动软体具有不同的频压曲线。
图3示出了根据本实用新型的一个实施例的转子，其包括转子毂1，磁极2，与转子毂和磁极连接的辐条带3，用于传递扭矩的三角形齿4，用于注入塑料的槽孔5，磁钢槽6和用于密封磁钢槽6的外缘的铁芯桥梁7。其中，在磁极中心部位开有槽孔5以用于注入塑料，从而加强转子机械强度，避免高速时转子解体变形。设置有与转子毂和磁极连接的辐条带3，以实现形成磁路的转子磁极部分与传递扭矩的转子毂部分的机械连接。磁钢槽6的外缘被铁芯桥梁7密封，以便降低高速时的噪音。在转子毂的外缘上设置的三角形齿4与注射的塑料结构一起承担扭矩传递。
比较2极或4极电动机，本实用新型的6极电动机定子两端的绕组包头更小，致使漆包线利用率增高。本实用新型的36槽定子绕组绕线不需要特殊的绕线机，其绕组结构与感应电动机一样，可与感应电动机通用一样的普通绕线机及工艺，降低了设备投资。
本实用新型的大外径转子与小外径转子相比，具有更高的转矩密度，因而电动机用料少成本低。对于同样的调速及弱磁范围，本实用新型的电动机具有更短的叠厚，从而导致更少的电动机重量，更少的制作人、工材料成本，更少的平衡去重，更少的物流成本。
本实用新型的辐条式内置磁钢永磁电动机是一种具有大磁钢结构的永磁同步电动机，因此电动机的效率高功率密度大。辐条式内置磁钢结构至少具有以下两个优势：1.大的凸极系数，2.高磁通。大的凸极系数可增加磁阻扭矩，对低速与高速扭矩改善都有利。同时，大尺寸的磁钢可产生大的磁通量，大的磁通量产生更大的电磁扭矩。
除非另有说明，这里介绍和示出的本实用新型的实施例的操作性能或执行顺序不是本质性的。也就是说，除非另有说明，运行可以以任何顺序进行，且本实用新型的实施例可包含除这里所公开以外的附加或较少的操作。例如，可以想到，在一操作之前、同时或之后执行或运行特定操作属于本实用新型的实施形态的范围。
在介绍本实用新型或其实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”、“所述”旨在表示存在一个或一个以上的该元件。术语“包含”、“包括”以及“具有”是包括性的，并旨在表示可能存在除所列元件以外的其它元件。
由于在不脱离本实用新型的范围的情况下可对上述构造进行多种修改，上面的说明书所包含以及附图所示的所有主题将被解释为说明性的，而不是限制性的。
以上对本实用新型的实施例进行了详细的说明，以上所述仅为本实用新型的实施例，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有多种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改或等同替换等均应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种洗衣机，包括：
衣物容器；
转子，所述转子为6极转子，所述转子连接到所述衣物容器，以便绕水平轴旋转所述衣物容器；
定子，所述定子为36槽定子，所述定子具有内腔，所述内腔容纳与所述36槽定子处于磁耦合关系的所述6极转子。
2.根据权利要求1的洗衣机，其中，所述转子为6极辐条式铁氧体永磁转子。
3.根据权利要求1的洗衣机，其中，所述转子的铁芯以及磁钢通过塑料注射构成一体结构。
4.根据权利要求1的洗衣机，其中，在所述转子的两端各形成一个塑料端环。
5.根据权利要求1的洗衣机，所述洗衣机还包含驱动控制器，所述驱动控制器通过所述定子驱动所述转子，以使得在脱水周期中所述转子以至少14000rpm的速度旋转，在洗衣周期中所述转子以小于600rpm的速度旋转。
6.根据权利要求1的洗衣机，其中，所述定子具有至少0.63的内径与最小外径比。
7.根据权利要求1的洗衣机，其中，所述转子在磁极中心部位开有槽孔。
8.根据权利要求1的洗衣机，其中，所述转子设置有用于与磁极和转子毂连接的辐条带。
9.根据权利要求1的洗衣机，其中，所述转子的磁钢槽的外缘由铁芯桥梁密封。
10.根据权利要求1的洗衣机，其中，所述转子的转子毂的外缘上设置有三角形齿。
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