本發(fā)明涉及一種洗衣機用驅(qū)動裝置，特別涉及洗衣機的滾筒驅(qū)動裝置。

背景技術(shù)：

洗衣機的滾筒驅(qū)動裝置一般包括電機。永磁同步電機具有功率密度大、效率高、噪音低等優(yōu)點，因此廣泛應(yīng)用于洗衣機中。永磁同步電機包括轉(zhuǎn)子以及圍繞轉(zhuǎn)子的定子，轉(zhuǎn)子上設(shè)置有高質(zhì)量的永磁體磁極。然而，這種永磁同步電機的體積大且重量大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，有必要提供一種體積較小且重量較輕的洗衣機驅(qū)動裝置。

一種洗衣機用驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置包括單相外轉(zhuǎn)子無刷電機及驅(qū)動輪，所述單相外轉(zhuǎn)子無刷電機可以帶動所述驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)，所述單相外轉(zhuǎn)子無刷電機包括定子及轉(zhuǎn)子，所述定子包括定子磁芯及繞設(shè)于定子磁芯上的繞組，所述定子磁芯包括軛部、由軛部沿徑向向外延伸的若干個齒，每個齒包括齒身以及由齒身末端沿周向延伸形成的齒冠，所述轉(zhuǎn)子包括設(shè)于所述定子磁芯外圍的轉(zhuǎn)子軛部，以及設(shè)置于轉(zhuǎn)子軛部內(nèi)壁上用于形成若干個磁極的永久磁體，所述永久磁體的內(nèi)表面與齒冠的外表面相對且永久磁體的內(nèi)表面與齒冠的外表面之間形成氣隙以便轉(zhuǎn)子可相對定子旋轉(zhuǎn)，所述氣隙為非均勻氣隙。

優(yōu)選地，對應(yīng)每一磁極處的氣隙的徑向?qū)挾妊貜脑摯艠O的中間部位朝其周向兩端的方向逐漸變大，對應(yīng)每一磁極處的氣隙的徑向?qū)挾汝P(guān)于該磁極的周向中心線對稱，在電機未通電的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場穿過定子的磁通隨轉(zhuǎn)子相對定子的位置不同而變化，所述磁通的最大值大于轉(zhuǎn)子位于死點位置時的磁通，從而使得轉(zhuǎn)子在電機未通電的狀態(tài)下能夠定位于一初始位置，所述初始位置對應(yīng)所述磁通的最大值，且該初始位置偏離死點位置。

在其中一個實施例中，所述驅(qū)動裝置還包括兩級傳動機構(gòu)，所述傳動機構(gòu) 包括第一傳動帶、傳動輪以及第二傳動帶，所述第一傳動帶的兩端分別套設(shè)于所述單相外轉(zhuǎn)子無刷電機的轉(zhuǎn)軸與所述傳動輪上，以使所述單相外轉(zhuǎn)子無刷電機驅(qū)動所述傳動輪旋轉(zhuǎn)，所述第二傳動帶的兩端分別套設(shè)于所述傳動輪與所述驅(qū)動輪上，以使所述傳動輪帶動所述驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)。

在其中一個實施例中，所述單相外轉(zhuǎn)子無刷電機的轉(zhuǎn)軸與所述傳動輪的傳動比為2:1，所述傳動輪與所述驅(qū)動輪的傳動比為10:1。

在其中一個實施例中，所述單相外轉(zhuǎn)子無刷電機的外徑為90毫米，且其前后端面之間的寬度為65毫米。

在其中一個實施例中，相鄰兩個齒冠之間形成槽口，所述槽口在周向上的寬度小于或等于所述氣隙的最小徑向?qū)挾鹊?倍。

在其中一個實施例中，相鄰兩個齒冠之間形成槽口，所述槽口在周向上的寬度小于或等于所述氣隙的最小徑向?qū)挾鹊?倍。

在其中一個實施例中，所述氣隙的最大徑向?qū)挾扰c最小徑向?qū)挾鹊谋戎荡笥?.5。

在其中一個實施例中，所述齒冠的外表面位于同一圓柱面上，所述圓柱面的中心與轉(zhuǎn)子的中心共心。

在其中一個實施例中，所述永久磁極的內(nèi)表面為平面或弧面，極弧系數(shù)大于0.75。

本發(fā)明實施例的洗衣機驅(qū)動裝置，采用單相外轉(zhuǎn)子無刷電機，電機的定子磁芯采用小槽口設(shè)計，且通過對其氣隙進行優(yōu)化設(shè)置如采用對稱非均勻氣隙，因而使得該電機體積較小且重量較輕。

【附圖說明】

圖1為一實施例的驅(qū)動裝置的立體示意圖。

圖2為圖1所示驅(qū)動裝置的單相外轉(zhuǎn)子無刷電機的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2所示單相外轉(zhuǎn)子無刷電機的徑向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3所示單相外轉(zhuǎn)子無刷電機的軸向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖3虛線框中部分的放大示意圖。

圖6為圖2所示單相外轉(zhuǎn)子無刷電機中的定子磁芯的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為圖2所示單相外轉(zhuǎn)子無刷電機中的線架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為圖6所示磁芯與圖7所示線架的組裝圖。

圖9顯示了圖2所示單相外轉(zhuǎn)子無刷電機在未通電的狀態(tài)下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到死點位置時的示意圖。

圖10顯示了圖2所示單相外轉(zhuǎn)子無刷電機在未通電的狀態(tài)下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到初始位置時的示意圖。

圖11所示為本發(fā)明第二實施例的電機的磁芯。

圖12所示為本發(fā)明第三實施例的電機的磁芯。

圖13和圖14所示為本發(fā)明另一實施例的電機的轉(zhuǎn)子。

【具體實施方式】

請參閱圖1，一實施例的洗衣機(圖未示)，包括用以驅(qū)動洗衣機滾筒旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置100。驅(qū)動裝置100包括單相外轉(zhuǎn)子無刷電機90和傳動機構(gòu)。優(yōu)選地，所述傳動機構(gòu)為兩級皮帶傳動機構(gòu)，包括第一傳動帶91、傳動輪93、第二傳動帶95以及驅(qū)動輪97。第一傳動帶91的兩端分別套設(shè)于單相外轉(zhuǎn)子無刷電機90的轉(zhuǎn)軸與傳動輪93上，以使單相外轉(zhuǎn)子無刷電機90驅(qū)動傳動輪93旋轉(zhuǎn)，其傳動比優(yōu)選為2：1。具體地，一滑輪(pulley)94固定于電機轉(zhuǎn)軸21上且可隨其同步旋轉(zhuǎn)，傳動帶91套設(shè)于滑輪94和傳動輪93的一端上。第二傳動帶95的兩端分別套設(shè)于傳動輪93的另一端與驅(qū)動輪97上，以使傳動輪93帶動驅(qū)動輪97旋轉(zhuǎn)，其傳動比優(yōu)選為10：1。驅(qū)動輪97可驅(qū)動洗衣機的滾筒旋轉(zhuǎn)。由于驅(qū)動裝置100采用第一傳動帶91及第二傳動帶95實現(xiàn)了兩級傳動，實現(xiàn)了較高的傳動比，而且這種帶式傳動的穩(wěn)定性較高。可以理解的是，在其他實施例也可以根據(jù)實際需要設(shè)計成具有其他傳動比。

本發(fā)明采用了單相外轉(zhuǎn)子無刷電機90，減小了電機的體積和重量。圖2至圖4所示為單相外轉(zhuǎn)子無刷電機的一實施例。單相外轉(zhuǎn)子無刷電機包括定子10和圍繞所述定子10的轉(zhuǎn)子20。在所示的實施例中，單相外轉(zhuǎn)子無刷電機的外徑為90毫米，其前后端面之間的寬度為65毫米。應(yīng)當(dāng)理解的是，在其它實施例中， 單相外轉(zhuǎn)子無刷電機可根據(jù)實際需要具有其他合適的尺寸。

定子10包括由具有導(dǎo)磁性能的軟磁性材料制成的定子磁芯11、套設(shè)于定子磁芯11的線架13以及繞設(shè)在線架13上的繞組15。

一并參考圖3至圖6，所述定子磁芯11包括位于中心的環(huán)形部110，即定子軛部，以及由環(huán)形部110沿徑向向外延伸的多個齒，相鄰齒之間形成繞線槽。每個齒包括齒身112以及由齒身112末端沿周向延伸形成的齒冠114，相鄰兩個齒冠114之間形成繞線槽的槽口115，在一實施例中，各個槽口115在周向上的寬度一致，也即齒冠114沿周向均勻設(shè)置。在一實施例中，每個齒關(guān)于電機的通過該齒齒身中心的半徑對稱。可以理解地，根據(jù)設(shè)計需要，各槽口115大小可以不等，各齒冠的周向大小也可以不等。

環(huán)形部110大致呈空心柱狀，環(huán)形部110的中心沿軸向貫穿形成通孔111。如圖2至圖4中所示，所述定子10還包括底座16以及形成在底座16上的軸管17。底座16大致呈圓盤形，軸管17由底座16中央部位垂直延伸而出，用于固定安裝定子磁芯11于其上。具體地，該軸管17穿設(shè)在定子磁芯11的環(huán)形部110的通孔111內(nèi)。軸管17內(nèi)設(shè)置軸孔，用于可轉(zhuǎn)動地安裝轉(zhuǎn)子20的轉(zhuǎn)軸21。

齒身112自環(huán)形部110的外壁沿徑向向外延伸而出，且多個齒身112在環(huán)形部110的周向上均勻分布。每個齒身112的徑向末端設(shè)置一個齒冠114，在一實施例中，齒冠114關(guān)于電機的通過齒身112中心的半徑對稱。同時參考圖5，齒冠114的外表面117，也即背離環(huán)形部110的表面，為弧面。在一實施例中，所述齒冠114的外表面117位于同一圓柱面上，所述圓柱面的中心與轉(zhuǎn)軸21的中心同心。齒冠114的內(nèi)表面118，也即朝向環(huán)形部110的表面，大致為平面。

在一些實施例中，所述齒冠114與齒身112的連接拐角處設(shè)有切縫116。設(shè)置切縫116，可以方便齒冠114相對齒身112彎折且使定子磁芯11的齒冠114在彎折成型時不會出現(xiàn)折皺。具體地，齒冠114位于齒身112兩側(cè)的兩翼先處于沿徑向向外張開的狀態(tài)，如此可增加繞線槽的槽口115的寬度，從而方便繞組15繞線，繞線完成后，再通過工具將齒冠114的兩翼繞切縫116向內(nèi)彎折至最終位置?？梢岳斫獾?，在有些情況下，也可以只在齒冠114位于齒身112單側(cè)的翼與齒身112連接拐角處設(shè)切縫116。

如圖7至圖8所示，所述線架13包括上線架131和下線架133，所述上線架131和下線架133分別從定子磁芯11的軸向兩端罩設(shè)定子磁芯11。

所述上線架131和下線架133的形狀與結(jié)構(gòu)基本相同，依據(jù)裝設(shè)的位置不同，上線架131和下線架133相向擺放。上線架131和下線架133均包括套設(shè)所述定子磁芯11環(huán)形部110的環(huán)部130、套設(shè)所述齒身112的罩部132以及抵持所述齒冠114的內(nèi)表面118的阻擋部134。環(huán)部130大致為圓管狀，圍設(shè)在定子磁芯環(huán)形部110的外壁。環(huán)部130的軸向頂端設(shè)有呈環(huán)狀的朝內(nèi)延伸的端邊136。端邊136蓋在環(huán)形部110的頂端面上。環(huán)部130的側(cè)壁開設(shè)若干開口(未標(biāo)示)，開口處形成所述罩部132，開口供齒身112通過，罩部132則罩設(shè)在齒身112的端面以及兩個側(cè)面，相應(yīng)于齒身112的端面及側(cè)面，罩部132也具有端面及側(cè)面。齒身112的端面即齒身112的頂面和底面，齒身112的側(cè)面即與徑向方向平行的兩個面。可以理解，上線架131的罩部132罩設(shè)在齒身112的頂面和兩個側(cè)面，下線架133的罩部135罩設(shè)在齒身112的底面和兩個側(cè)面。上線架131和下線架133基本上將齒身112的側(cè)面和端面全覆蓋，以絕緣定子磁芯11與繞組15。

阻擋部134由罩部132的徑向末端沿周向翻折延伸而出，抵頂在相應(yīng)的一個齒冠114的內(nèi)表面118上。

進一步地，所述阻擋部134的軸向一端設(shè)有折邊135，所述折邊135至少部分地蓋設(shè)所述齒冠114的軸向端部的端面。具體地，上線架131上的阻擋部134的軸向頂端設(shè)有所述折邊137，上線架131上形成的折邊135至少部分地蓋設(shè)在相應(yīng)齒冠114的軸向頂端面；下線架133上的阻擋部134的軸向底端設(shè)有所述折邊135，下線架133上形成的折邊137至少部分的蓋設(shè)在相應(yīng)齒冠114的軸向底端面。

如圖2至圖4所示，所述轉(zhuǎn)子20包括穿設(shè)于所述環(huán)形部110的轉(zhuǎn)軸21，與轉(zhuǎn)軸21固定連接的轉(zhuǎn)子軛部22，以及設(shè)置在轉(zhuǎn)子軛部22內(nèi)壁上的永久磁體24用于形成多個永久磁極24。本實施例中，所述永久磁體24為分塊式磁體，每一永久磁體24形成一永久磁極24。作為可替代方案，所述永久磁體也可以做成環(huán)形磁體。在一實施例中，所述永久磁體24的內(nèi)表面241為平面，如此可以簡化永久磁體24的制造工藝；當(dāng)然所述永久磁體24的內(nèi)表面也可以為弧面。在一實 施例中，所述永久磁體24的極弧系數(shù)，即永久磁體24周向上的實際度數(shù)與360度除以轉(zhuǎn)子極數(shù)的商的比值，大于0.75，如此可改善電機的轉(zhuǎn)矩特性和提高電機的效率。

請參閱圖4，所述轉(zhuǎn)軸21可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在軸管17的軸孔內(nèi)，例如通過軸承可轉(zhuǎn)動地支撐在軸管17內(nèi)。轉(zhuǎn)子軛部22大致呈筒狀，罩設(shè)在定子磁芯11上。轉(zhuǎn)子軛部22具有與轉(zhuǎn)軸21固定連接的端板221以及由端板221延伸而出的圓環(huán)形側(cè)壁222。端板221與底座16相對，側(cè)壁222軸向端與底座16之間具有一定間隙。端板221上設(shè)有若干窗口，以供外部氣流進入對電機內(nèi)部進行冷卻。電機工作時，在永久磁極24和定子的磁場相互作用下，轉(zhuǎn)子軛部22相對定子轉(zhuǎn)動。

在一些實施例中，所述永久磁極24的數(shù)量與齒的數(shù)量相同，兩者還可以成倍數(shù)關(guān)系，如齒數(shù)是永久磁極數(shù)的2倍、3倍等。本實施例中，所述轉(zhuǎn)子20包括8個永久磁鐵分別形成8個磁極，所述定子10包括8個定子齒并在相鄰齒之間共形成8個繞線槽，從而形成一個8極8槽電機。在一實施例中，所述定子繞組電連接至外部單相交流電源，從而形成單相交流無刷電機。可以理解地，本發(fā)明的設(shè)計也可以用在單相永磁同步電機中。

如圖5所示，所述永久磁極24的內(nèi)表面241與齒冠114的外表面117相對，兩者間形成氣隙119。氣隙119的徑向?qū)挾妊赜谰么艠O24的周向變化從而形成非均勻氣隙。所述氣隙119的徑向?qū)挾扔蓪?yīng)所述永久磁極24的內(nèi)表面117的周向中間位置處朝著永久磁極24的內(nèi)表面117周向兩端逐漸變大。這樣，永久磁極24內(nèi)表面的周向中點與齒冠114外表面所在圓柱面之間的徑向長度即為氣隙119的最小徑向?qū)挾菺1；永久磁極24內(nèi)表面的周向端點與齒冠114外表面所在圓柱面之間的徑向長度即為氣隙119的最大徑向?qū)挾菺2。在一實施例中，所述氣隙119的最大徑向?qū)挾扰c最小徑向?qū)挾鹊谋戎荡笥?.5，即，G2:G1>1.5。更佳地，所述氣隙的最大徑向?qū)挾扰c最小徑向?qū)挾鹊谋戎荡笥?，即G2:G1>2。

所述槽口115的寬度D(通常指槽口115在周向上的最小寬度)大于0，小于等于所述氣隙119的最小徑向?qū)挾鹊?倍，即0≤D≤5G1。在一實施例中，槽口115的寬度D大于等于所述氣隙119的最小徑向?qū)挾龋∮诘扔谒鰵庀?19的最小徑向?qū)挾鹊?倍，即G1≤D≤3G1。

同時參閱圖9至圖10，當(dāng)電機未通電時，轉(zhuǎn)子20的永久磁體24對定子10的齒產(chǎn)生吸引力，圖9和圖10分別示出了轉(zhuǎn)子20在不同位置時的示意圖。具體地，圖9顯示了轉(zhuǎn)子20位于死點位置(即轉(zhuǎn)子的磁極中心正對定子齒冠中心位置)。圖10顯示了轉(zhuǎn)子20位于初始位置(即電機未通電或斷電的狀態(tài)下轉(zhuǎn)子停止的位置)。如圖9和圖10所示，轉(zhuǎn)子20位于死點位置時，轉(zhuǎn)子20的磁極產(chǎn)生的磁場穿過定子10的磁通為Φ1，轉(zhuǎn)子20位于初始位置時，轉(zhuǎn)子20的磁極產(chǎn)生的磁場穿過定子10的磁通為Φ2，且Φ2>Φ1，從而使得轉(zhuǎn)子20在電機未通電的狀態(tài)下能夠定位于初始位置，避開死點位置，進而避免電機通電時轉(zhuǎn)子不能起動的問題。本實施例中，轉(zhuǎn)子20在電機未通電或斷電時停在如圖10所示的初始位置。在該初始位置，定子磁芯齒身112的中心線正對相應(yīng)的兩相鄰轉(zhuǎn)子磁極24之間的中心線，該位置偏離死點位置最遠，有效避免電機通電時轉(zhuǎn)子不能起動的問題。由于實際情況下存在摩擦等其它因素，定子磁芯齒身112的中心線可能會偏離相應(yīng)兩相鄰轉(zhuǎn)子磁極24之間的中心線一定角度，如偏離正負0～30度電角度不等，但依然遠離死點位置。

本發(fā)明的上述實施例中，通過轉(zhuǎn)子磁極24自身產(chǎn)生磁場即可對轉(zhuǎn)子的初始位置進行定位并使其初始位置偏離死點位置。具有該種設(shè)置的單相永磁無刷電機其齒槽轉(zhuǎn)矩可以得到有效地抑制，從而使電機具有更高的效率和更好的性能。實驗結(jié)果驗證表明，一種根據(jù)上述思路設(shè)計的單相外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(額定轉(zhuǎn)矩1Nm，額定轉(zhuǎn)速1000rpm，定子磁芯堆疊厚度30mm)，其齒槽轉(zhuǎn)矩的峰值小于80mNm。本發(fā)明的電機，根據(jù)需要可設(shè)計成雙方向啟動，如通過配合兩個位置傳感器如霍爾傳感器和相應(yīng)的控制器可實現(xiàn)雙方向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)然也可設(shè)計成單方向啟動，這時一個位置傳感器即可。

另外，本案單相外轉(zhuǎn)子無刷電機的端板221至底座16遠離端板221的端面的距離為65毫米。

圖11所示為本發(fā)明的另一實施例的電機的磁芯40。該磁芯40與上述實施例的磁芯11的區(qū)別在于：本實施例的磁芯40由若干個單個的齒段41相互連接而成。每一齒段41包括一軛部段410、自軛部段410沿徑向向外延伸的齒身412，以及由齒身412的末端沿周向延伸的齒冠414。所述若干個齒段41沿圓周方向 排列共同構(gòu)成磁芯40。所述若干齒段41的軛部段410共同構(gòu)成呈環(huán)形的一軛部。所述軛部段410可以通過凸凹配合形成連接。本實施例中，每一軛部段410的周向一側(cè)形成一凸起415，并在周向另一側(cè)形成一凹槽417，每一軛部段410的凸起415卡扣于相鄰一軛部段410的凹槽417內(nèi)，每一軛部段410的凹槽417收容相鄰另一軛部段410的凸起415，從而將所有齒段41連接為一個整體。作為替代方案，所述軛部段410之間可以是平面接觸并利用焊接的方式固定。由于磁芯40由單個的齒段41連接而成，可以預(yù)先完成繞線，再將齒段41連接為一體，因而可以利于減小齒冠414之間的槽口尺寸，且不影響繞線。

圖12所示為本發(fā)明的另一實施例的電機的磁芯50。該磁芯50與第一實施例的磁芯11的區(qū)別在于：本實施例的磁芯50包括與軛部510一體成形的第一齒51和單獨成型的第二齒52。所述第二齒52卡扣于所述軛部510上，且所述第一齒51與第二齒52在周向上交替排列。在一實施例中，所述第二齒52插設(shè)于所述軛部510上。所述軛部510上設(shè)有若干插設(shè)槽511，所述第二齒52的徑向內(nèi)端具有與所述插設(shè)槽511形狀相匹配的插設(shè)部522。在一實施例中，所述插設(shè)槽511為燕尾槽。本實施例的磁芯50包括單個成型的第二齒52，第二齒52可以在完成繞線之后再插設(shè)于軛部510上，如此也可以便于減小齒冠之間的槽口尺寸，且不影響繞線工序。

圖13和圖14所示為本發(fā)明另一實施例的電機的轉(zhuǎn)子60。該轉(zhuǎn)子60與第一實施例的轉(zhuǎn)子20的區(qū)別在于：該轉(zhuǎn)子60還包括一封裝部65。具體地，所述轉(zhuǎn)子60通過將轉(zhuǎn)子軛部62和永久磁體64放在模具型腔內(nèi)，融入塑料封裝成型。

由于該洗衣機用驅(qū)動裝置100采用單相外轉(zhuǎn)子無刷電機90，電機90的定子磁芯11、40、50采用小槽口設(shè)計，且通過對其氣隙119進行優(yōu)化設(shè)置如采用對稱非均勻氣隙，因而使得該電機90體積較小且重量較輕。

對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，如轉(zhuǎn)子磁極除了做成上述實施例中分離形式外，還可以做成整體式，槽極數(shù)根據(jù)實際需要可以調(diào)整為2極2槽至N極N槽等，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。