CN203339913U - 双转子永磁电机及洗衣机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种双转子永磁电机及洗衣机，其中双转子永磁电机包括从内向外依次布置的内转子、定子和外转子，其特征在于，所述内转子和外转子均为永磁体转子，所述定子包括磁调制环以及绕置在该磁调制环上的定子绕组。本实用新型的双转子永磁电机基于磁场调制原理，具有双转子结构，外转子和内转子可按一定比例关系旋转，可以同时满足电机在低速和高速工况下的高性能输出。本实用新型工作时，不但实现了电机在最佳工作状态下既输出低速大扭矩又输出高速小扭矩的设计要求，省略了传统洗衣机中皮带轮、减速箱等结构，在提高了电机的传动效率的同时，克服了传统洗衣机噪声大、机身震动等缺点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种双转子永磁电机以及带有该双转子永磁电机的洗衣机。
背景技术
洗衣机是人们日常生活中必不可少的家用电器，其耗电量，振动噪音大小是衡量洗衣机品质的一个重要标准。目前国内常用的单筒全自动洗衣机基本分为波轮洗衣机和滚筒洗衣机两种，其基本工作模式主要分为洗涤和甩干两种。通常洗涤工况下，波轮（波轮洗衣机）或滚筒（滚筒洗衣机）转速较低，为100～200r/min，而脱水工况下，脱水筒或滚筒的转速较高，通常在1000r/min。传统的洗衣机驱动多采用一台电机，通过皮带轮、减速箱、和离合器达到洗涤时低速大扭矩，脱水时高速旋转的目的。然而这种方式在达到洗涤和脱水的效果的同时也会带来噪声大、机身震动、浪费能源及因磨损而容易出现故障等缺点。
此外，目前市场上出现的采用普通无刷直流电机直接驱动的洗衣机省去了皮带轮和传输带，电机可直接工作在宽转速功率范围，大大降低了噪声，提高了传动效率。但由于电机特性的限制，虽然普通的无刷直流电机可以实现满足洗衣机工况的较大转速范围内的功率输出，但是，电机同时运行在低速大扭矩和高速两种工况下，很难保证每种工况下，电机都处于最佳的工作状态，因此，无刷直流电机在洗衣机应用领域，相对其在其它应用领域而言，电机在全工况范围内，整体性能较低。
因此，如何使电机在最佳工作状态下即能输出低速大扭矩，又能输出高速驱动成为研究的重点。
双转子永磁电机具有体积小、重量轻等优点，例如申请号为200410075764.3的中国发明专利申请公开一种双转子永磁电机，双转子共用一个定子，定子由定子铁心和定子绕组构成，但该技术中内外两个转子都是通过定子产生的磁场来驱动，内外转子转速受限，无法同时实现洗衣机在洗涤和脱水两种工况下采用不同转速的功能。
实用新型内容
本实用新型基于磁场调制原理，提供一种同时实现高速小扭矩和低速大扭矩的双转子永磁电机及使用该双转子永磁电机的洗衣机，该双转子永磁电机具备双功率输出端口，外转子和内转子可按一定比例关系旋转，通过电机的合理设计以满足洗衣机洗涤和脱水的不同工况需求。
一种双转子永磁电机，包括从内向外依次布置的内转子、定子和外转子，所述内转子和外转子均为永磁体转子，所述定子包括磁调制环以及绕置在该磁调制环上的定子绕组。
本实用新型双转子永磁电机中改变了现有双转子永磁电机的定子结构，采用了可传导磁场的磁调制环，工作时定子绕组通过产生磁场驱动内转子，内转子转动后也会产生变化的磁场，该变化的磁场通过磁调制环传递并施加至外转子，使外转子开始转动，这样可以避免内外转子的转速同时受定子影响，通过调节内外转子的极对数关系，可以得到适宜的外转子转速。
本实用新型双转子永磁电机具备了磁场调制式磁性齿轮的特点，比如，内外转子以一定的传动比转动，输送较高的转矩密度等。也就是说，实现了电机在工作时既能输出低速大扭矩又能输出高速小扭矩的技术要求。
所述磁调制环带有沿周向均匀分布的若干调磁齿，相邻调磁齿之间为齿槽，所述定子绕组布置在对应的齿槽中。
就磁调制环本身的的材质和结构而言可以采用现有技术，磁调制环内缘具有较薄的轭部，也仅仅是为了连接各个调磁齿。
所述内转子的极对数与所述定子绕组的极对数相同；所述外转子的极对数与内转子的极对数之和等于调磁齿的齿数。
内转子的极数与所述定子绕组的极数相同可以保证定子绕组通电后产生的磁场与转子匹配，能够对应的驱动内转子，而外转子的极对数与内转子的极对数之和等于调磁齿的齿数可以使内转子恰好相应的驱动外转子。
另外由磁场调制式磁性齿轮的工作原理可知，当磁调制环极数（定子绕组的极对数）与内转子极对数相同时，外转子与内转子极对数之比等于其转速的反比。也就是说，内磁转子的极对数可以按内外转子转速的需要进行设计，即可实现内外转子按一定的传动比转动。
所述外转子的极对数不同于内转子的极对数。这样在定子绕组通电后产生的磁场无法有效的驱动外转子，一方面定子产生的磁场仅有很小一部分会影响至外转子，另一方面通过极对数的不同设置，进一步保证了外转子主要靠内转子驱动，而非靠定子驱动。
本实用新型还提供了一种带有所述双转子永磁电机的波轮洗衣机。
一种波轮洗衣机，包括脱水桶、波轮和离合器，还包括如所述的双转子永磁电机，所述双转子永磁电机的内转子通过所述离合器驱动脱水桶，双转子永磁电机的外转子通过所述离合器驱动波轮。
为了便于内转子和外转子的动力输出，作为优选，所述双转子永磁电机的内转子和外转子分别匹配有内转子轴和外转子轴，所述内转子轴和外转子轴通过所述离合器分别与脱水桶和波轮联动。
本实用新型双转子永磁电机适用于波轮洗衣机时，外转子轴或内转子轴通过离合器分别与波轮轴或脱水桶轴联接。当洗衣机进行洗涤时，电机的外转子轴通过离合器与洗衣机的波轮轴相联接，驱动波轮进行洗涤；当洗衣机进行脱水时，内转子轴通过离合器与洗衣机的脱水桶轴相联接，驱动脱水桶进行脱水。
本实用新型还提供了一种带有所述双转子永磁电机的滚筒洗衣机。
一种滚筒洗衣机，包括滚筒和离合器，还包括所述的双转子永磁电机，所述双转子永磁电机的内转子和外转子通过所述离合器分别驱动所述滚筒。
为了便于内转子和外转子的动力输出，作为优选，所述双转子永磁电机的内转子和外转子分别匹配有内转子轴和外转子轴，所述内转子轴和外转子轴通过所述离合器分别与所述滚筒联动。
本实用新型双转子永磁电机适用于滚筒洗衣机时，外转子轴或内转子轴通过离合器与滚筒轴相联接。当洗衣机进行洗涤时，外转子轴通过离合器与洗衣机的滚筒相联接，驱动滚筒进行洗涤；当洗衣机进行脱水时，内转子轴通过离合器与洗衣机的滚筒相联接，驱动滚筒进行脱水。
本实用新型的双转子永磁电机基于磁场调制原理，具有双转子结构，外转子和内转子可按一定比例关系旋转，可以同时满足电机在低速和高速工况下的高性能输出。本实用新型的双转子永磁电机驱动洗衣机工作时，不但实现了电机在最佳工作状态下既输出低速大扭矩又输出高速小扭矩的设计要求，而且因为省略了传统洗衣机中皮带轮、减速箱等结构，在提高了电机的传动效率的同时，克服了传统洗衣机噪声大、机身震动、浪费能源及因磨损而容易出现故障等缺点。
附图说明
图1为本实用新型实施例双转子永磁电机的横截面图；
图2为本实用新型实施例双转子永磁电机的磁场分布图；
图3为本实用新型实施例的波轮洗衣机结构示意图；
图4为本实用新型实施例的滚筒洗衣机结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型实施例一种双转子永磁电机包括从内向外依次布置的内转子、定子和外转子，即定子处在内转子和外转子之间的气隙中，而且内外转子与定子之间还分别存有气隙。
外转子冲片4和外转子永磁体1组成外转子；内转子铁轭3和内转子永磁体2组成内转子；磁调制环以及定子绕组5构成定子，磁调制环带有沿周向均匀分布的若干调磁齿6，相邻调磁齿之间为齿槽，定子绕组的各有效边布置在对应的齿槽中。图1中周向的箭头分别表示内转子和外转子的转动方向。
本实用新型实施例中双转子永磁电机通电后利用定子的调磁齿引起主磁路磁阻的变化，其中内转子永磁体的极对数Pi为2、外转子永磁体的极对数Po为25，调磁齿的齿数Z为27，满足关系Pi+Po=Z。当定子绕组通入的三相定子电流产生的旋转磁场极对数和内转子永磁体的极对数Pi相同，而旋转速度和内转子旋转速度Ni相同时，可将内转子和定子视为无定子轭部的内转子永磁无刷电机，内转子旋转速度Ni和通入的定子电流频率f满足关系Ni=60f/Pi；而外转子、内转子和调磁齿组成磁场调制型永磁齿轮，内外转子旋转速度Ni和No满足传动比关系Ni=-GNo，其中G=Po/Pi。
结合图2可知，定子产生的磁场仅有很小一部分会影响至外转子，外转子是通过内转子来驱动的。
参见图3，本实用新型实施例的一种波轮洗衣机包括外桶体11、盛水桶111、机电桶112、脱水桶12、波轮轴132、脱水桶轴131、离合器14、外转子轴151、内转子轴152、双转子永磁电机15和波轮16，其中双转子永磁电机15安装在洗衣机外桶体11内。双转子永磁电机15中，外转子与外转子轴151相联接，内转子与内转子轴152相联接。当洗衣机进行洗涤时，外转子轴151通过离合器14与洗衣机的波轮轴132相联接，驱动波轮16进行洗涤；当洗衣机进行脱水时，内转子轴152通过离合器14与洗衣机的脱水桶轴131相联接，驱动脱水桶12进行脱水。
参见图4，本实用新型实施例的一种滚筒洗衣机包括外壳21、滚筒22、省水桶23、离合器24、双转子永磁电机25、外转子轴251、内转子轴252和滚筒轴26，其中双转子永磁电机25安装在外壳21内。双转子永磁电机中，外转子与外转子轴251相联接，内转子与内转子轴252相联接。当洗衣机进行洗涤时，外转子轴251通过离合器24与洗衣机的滚筒22相联接，驱动滚筒22进行洗涤；当洗衣机进行脱水时，内转子轴252通过离合器24与洗衣机的滚筒22相联接，驱动滚筒22进行脱水。
利用本实用新型的双转子永磁电机，其内外转子的动力输出轴，可以通过离合器分别实现洗衣机的洗涤驱动和脱水驱动功能。由于电机的内外转子分别为高速转子和低速转子，因此动力输出轴不需要附加的减速机构，而是通过离合器直接与洗衣机负载相连，***效率更高；同时，可以实现电机驱动轴与洗衣机负载轴在同一轴线上，省去皮带轮，减小洗衣机振动。
Claims (8)
1.一种双转子永磁电机，包括从内向外依次布置的内转子、定子和外转子，其特征在于，所述内转子和外转子均为永磁体转子，所述定子包括磁调制环以及绕置在该磁调制环上的定子绕组。
2.如权利要求1所述的双转子永磁电机，其特征在于，所述磁调制环带有沿周向均匀分布的若干调磁齿，相邻调磁齿之间为齿槽，所述定子绕组布置在对应的齿槽中。
3.如权利要求2所述的双转子永磁电机，其特征在于，所述内转子的极对数与所述定子绕组的极对数相同；所述外转子的极对数与内转子的极对数之和等于调磁齿的齿数。
4.如权利要求3所述的双转子永磁电机，其特征在于，所述外转子的极对数不同于内转子的极对数。
5.一种波轮洗衣机，包括脱水桶、波轮和离合器，其特征在于，还包括如权利要求1～4任一项所述的双转子永磁电机，所述双转子永磁电机的内转子通过所述离合器驱动脱水桶，双转子永磁电机的外转子通过所述离合器驱动波轮。
6.如权利要求5所述的波轮洗衣机，其特征在于，所述双转子永磁电机的内转子和外转子分别匹配有内转子轴和外转子轴，所述内转子轴和外转子轴通过所述离合器分别与脱水桶和波轮联动。
7.一种滚筒洗衣机，包括滚筒和离合器，其特征在于，还包括如权利要求1～4任一项所述的双转子永磁电机，所述双转子永磁电机的内转子和外转子通过所述离合器分别驱动所述滚筒。
8.如权利要求7所述的滚筒洗衣机，其特征在于，所述双转子永磁电机的内转子和外转子分别匹配有内转子轴和外转子轴，所述内转子轴和外转子轴通过所述离合器分别与所述滚筒联动。
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Assignee: Ningguo Julong Reducer Co., Ltd. Assignor: Zhejiang University Contract record no.: 2015340000004 Denomination of utility model: Birotor permanent magnet motor and washing machine Granted publication date: 20131211 License type: Exclusive License Record date: 20150202 |
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Granted publication date: 20131211 Effective date of abandoning: 20160120 |
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| C25 | Abandonment of patent right or utility model to avoid double patenting |