直接驅動洗衣機的無刷直流電動機的製作方法

2023-06-08 00:22:41

專利名稱：直接驅動洗衣機的無刷直流電動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直接驅動洗衣機的無刷直流電動機，具體地說是一種專用於洗衣機的外轉子三相無刷永磁直流電動機，適用於直接驅動的全自動的波輪式洗衣機和滾桶式洗衣機。
傳統洗衣機一般採用單相電容運行感應電動機作為洗衣機的驅動電機。電容運行感應電動機的運行效率很低，一般只有50％左右，又由於使用感應電動機作驅動電機時，必需使用減速齒輪和皮帶輪，因此，運行效率就更低。於是，有人改用無刷直流永磁電動機作為洗衣機的驅動電機。無刷直流永磁電動機的運行效率很高，在90％以上，通過電子電路調速控制後，可以去掉減速齒輪和皮帶輪，實現直接驅動，大大減小了噪聲。而且，系統效率有所提高。但是，由於現有技術所採用的定子大小糟結構，使該電機的加工工藝變得頗為複雜，生產成本增加了。又由於採用三個霍爾位置傳感器，又增加了生產成本，更由於齒槽配合為磁極數P=24；槽數Z=36，這種齒輪槽配合的定位力矩次數為72次，其幅值會很大，必須採用大小槽來加以彌補。槽數多(Z=36)對於減小定位力矩有利，而定位力矩是電機電磁噪聲的最重要來源，槽數越多生產工藝越複雜，生產成本將會越高。極數多(P=24)電機的鐵耗增加。
本實用新型的目的針對現有技術存在的不足，提出一種結構簡單，成本造價低，效率高的直接驅動無刷直流電動機。
本實用新型的目的是這樣實現的本實用新型主要由矽鋼片的衝片疊壓成的定子、轉子、永磁體、傳感器和塑料套組成，本實用新型發明創造的要點是，轉子1的磁極數為P=20，定子鐵心2的槽數Z=21，採用均勻齒槽結構，槽口3寬度為3.5毫米，傳感器採用兩個霍爾開關在空間按90°電角度分布。所述的霍爾傳感器是開關型的霍爾開關，所以，對安裝位置精度要求不高。只需將霍爾位置傳感器的磁敏感方向與轉子法線方向相一致，安裝在內定子支架8上，並與轉子磁鋼內圓之間保持1-2mm的氣隙，霍爾傳感器10、11布置在同一圓周上，空間夾角為1/2極距，即90°電角度。本實用新型的霍爾傳感器也可以通過安裝在定子支架9上，並與轉子磁鋼外圓之間保持1-2mm的氣隙，霍爾傳感器10、11布置在同一圓周上，空間夾角為1/2極距，即90°電角度。本實用新型具體結構轉子1為碗形，定子2為空心圓環形，定子2和轉子1同軸，定子2通過軸系安裝在轉子1碗中，永磁體5粘貼在轉子1的內壁，轉子1和軸系之間有一塑料套20，傳感器10和11安裝在支架8上，支架8裝在定子2上表面，線圈繞在定子2的槽中。每一層矽鋼片的衝片14由三個形狀完全相同的120°扇型衝片15組成，120°扇型衝片的軛部有兩個通孔16，直徑為3-5mm，兩通孔間夾角為60°，對稱分布在扇型衝片的軛部，三張扇型衝片在一個平面上構成一張圓環型定子衝片，所以，圓環定子衝片有三個拼縫，為了減小拼縫對定子鐵心磁路的影響，在對每張圓環型定子衝片進行碼片時，從最低層一張圓環型定子衝片開始，每增加一張圓環型定子衝片，都順時針或反時針錯片60°。由於對稱性，經過上述錯片迭起來的定子鐵心上仍保持有6個通孔16，再用定子鐵心上、下壓環17、18和細鐵棒穿過定子鐵心上的6個通孔，將定子鐵心鉚成一個整體。本實用新型也可以將每個扇型衝片軛部的兩個通孔改成位於軛部內圓的兩個凹槽19，槽寬約3-6m，槽深約1-2mm。將此衝片按上述方法進行60°錯片，再用定子鐵心上下壓環17、18壓緊後利用6個凹槽，將定子鐵心焊接成一個完整的定子鐵心。為了進一步簡化定子鐵心加工，解決材料利用率問題，本實用新型也可以將上述每個扇型衝片軛部的兩個通孔16或位於軛部內圓的兩個凹槽19，改成位於120°扇形衝片軛部內圓的兩個衝壓成形的盲孔21，盲孔的直徑約2-3mm，盲孔的深度為1/2衝片厚度；兩個盲孔間夾角為60°；三張扇形衝片在一個平面上構成一張圓環型定子衝片，所以，圓環型定子衝片有三個拼縫，為了減小拼縫對定子鐵芯磁路的影響，在對每張圓環形定子衝片進行碼片時，從最低層一張圓環型定子衝片開始，每加迭一張圓環型定子衝片就順時針或逆時針錯片60°角度，由於盲孔21分布的對稱性，經過錯片迭起來的定子鐵心的每張扇形衝片是自定位的，再用定子鐵心上、下壓環17、18壓緊後通過注塑將定子鐵心塑壓成一個完整的定子鐵心。本實用新型轉子殼與機械傳動軸之間增加了一個工程塑料套20，由於工程塑料串聯在轉子鋼體和機械傳動軸之間，其彈性特性大大緩衝了諧波力矩的傳遞強度。改善了洗衣機整體的自由振蕩屬性，從而使洗衣機整體的噪聲水平又有所提高。
本實用新型結構合理，性能穩定，定位力矩小，噪聲低，生產成本下降，電機出力大，具有廣泛的應用前景。


圖1為本實用新型原理結構圖。
圖2為本實用新型定子原理結構圖。
圖3為本實用新型磁鋼原理結構圖。
圖4為本實用新型磁鋼原理結構圖。
圖5為本實用新型扇型衝片原理結構圖。
圖6為本實用新型圓型衝片原理結構圖。
圖7為本實用新型圓型衝片原理結構圖。
圖8為本實用新型圓型衝片軛部定位盲孔示意圖。
圖9為本實用新型圓型衝片軛部定位盲孔示意圖。
圖10為本實用新型定子安裝示意圖。
圖11為本實用新型第二種實施例原理結構圖。
實施例利用本實用新型技術實現一種專用於直接驅動洗衣機的外轉子三相無刷直流永磁電動機。該直流永磁電動機的轉子1的磁極數P為20，定子鐵心2的槽數Z為21，槽口3的寬度為3.5mm，所使用的位置傳感器是兩個方波輸出形式的霍爾開關；兩個霍爾開關在空間相位差是90°電角度，電機採用了均勻齒槽結構，槽口寬度為3.5mm，非常適合各類洗衣機的不同直徑的導線在該尺寸槽口中穿行和繞制線圈。
權利要求1.一種直接驅動洗衣機的無刷直流電動機，包括矽鋼片的衝片疊壓成的定子、轉子、永磁體、傳感器，其特徵在於還包括塑料套[20]、塑料套[20]安裝在轉子外殼與機械傳動軸之間，轉子[1]磁極數P是20，定子鐵芯[2]的槽數Z是21；槽口[3]寬度為3.5mm，所使用的位置傳感器是兩個方波輸出型式的霍爾開關，兩個霍爾開關在空間相位差是90°電角度，磁鋼極距[13]的尺寸是28-35mm，將霍爾位置傳感器的磁敏感方向與轉子法線方向相一致，安裝在內定子支架[8]上，並與轉子磁鋼內圓之間保持1-2mm的氣隙，兩個霍爾傳感器[10]、[11]布置在同一圓周上，空間夾角為1/2極距，即90°電角度。
2．根據權利要求1所述的電動機，其特徵在於將霍爾位置傳感器的磁敏感方向與轉子法線方向相一致，安裝在定子支架[9]上，並與轉子磁鋼外圓之間保持1-2mm的氣隙。
3．根據權利要求1所述的電動機，其特徵在於當永磁體為粘接釹鐵硼磁鋼時，兩半徑差值是3-4mm；當永磁體為鐵氧體磁鋼時，兩半徑的差值是6-8mm，所述的瓦型磁鋼的內圓兩側[6]、[7]由直線或者弧線進行削角，削角部分對應的兩段直線或弧線的長度，分別為1/3內圓總弧長，削角部分對應的兩段直線或弧線分別與內圓相交，弧長或削角的徑向深度是內圓半徑R1與外圓半徑R2的差值的1/3。
4．根據權利要求1所述的電動機，其特徵在於第一層矽鋼片的衝片[14]是由三個形狀完全相同的120°扇形衝片[15]組成的，120°扇形衝片的軛部有兩個通孔[16]，直徑為3-5mm，兩通孔間夾角為60°，對稱分布在扇形衝片的軛部，三張扇形衝片在一個平面上構成一張圓環型定子衝片，在對每張圓環定子衝片進行碼片時，從最低層一張圓環型定子衝片開始，每加迭一張圓環型定子衝片就順時針或逆時針錯片60°角度，由於對稱性，經過錯片迭成的定子鐵心上仍保持有6個通孔[16]，再用定子鐵心上、下壓環[17]、[18]和細鐵棒穿過定子鐵心上的6個通孔，將定子鐵心鉚製成一個整體。
5．根據權利要求1所述的電動機，其特徵在於每一個矽鋼片的衝片[14]是由三個形狀完全相同的120°扇形衝片[15]組成的，120°扇形衝片的軛部內圓有兩個凹槽[19]，槽寬約3-6mm，槽深約1-2mm，兩凹槽間夾角為60°，三張扇形衝片在一個平面上構成一張圓環型定子衝片，在對每張圓環型定子衝片進行碼片時，從最低層一張圓環型定子衝片開始，每加迭一張圓環型定子衝片就順時針或逆時針錯片60°電角度，由於對稱性，經過錯片迭起來的定子鐵心仍保持6個凹槽[19]，再用定子鐵心上下壓環[17]、[18]壓緊後利用6個凹槽，將定子鐵心焊接成一個完整的定子鐵心。
6．根據權利要求1所述的電動機，其特徵在於每一個矽鋼片的衝片[14]是由三個形狀完全相同的120°扇形衝片[15]組成的，120°扇形衝片的軛部內圓有兩個衝壓成形的盲孔[21]，盲孔的直徑約2-3mm，盲孔的深度約為定子衝片厚度的1/2，兩個盲孔間夾角為60°，三張扇形衝片在一個平面上構成一張圓環型定子衝片，從最低層一張圓環型定子衝片開始，每加迭一張圓環型定子衝片就順時針或逆時針錯片60°電角度，由於盲孔[21]分布的對稱性，經過錯片迭起來的定子鐵心的每張扇形衝片是自定位的，再用定子鐵心上下壓環[17]、[18]壓緊後通過注塑將定子鐵心焊接成一個完整的定子鐵心。
專利摘要本實用新型涉及一種直接驅動洗衣機的無刷直流電動機,適用於直接驅動的全自動的波輪式洗衣機和滾桶式洗衣機,本實用新型轉子的磁極數為P=20,定子鐵心的槽數Z=21;採用均勻齒槽結構,槽口寬度為3.5mm;使用兩個方波霍爾位置傳感器,轉子外殼與機械傳動軸之間增加了一個工程塑料套。本實用新型定位力矩小,噪聲低,性能穩定,具有廣泛的社會效益和經濟效益。
文檔編號H02K29/08GK2464008SQ0026829
公開日2001年12月5日 申請日期2000年12月25日 優先權日2000年12月25日
發明者陸永平, 李鐵才, 李勇, 楊貴傑, 鄒繼斌, 劉彥彬, 趙輝 申請人:哈爾濱工業大學