永磁电机在家用电器中的应用.doc

洗衣机电机的现状及发展趋势许化展(版权所有,转载必究)随着当今经济的飞速发展，如何节约能源成了一个世界性的话题。因此，对越来越普及的洗衣机来说，如何提高所使用的电动机的效率也显得越来越重要。同时，随着人们消费水平和生活质量的不断提高，环保、智能型洗衣机的需求也越来越大，这对作为洗衣机主动力的电动机的要求也越来越高。当前国内市场上流行的洗衣机主要有两种：波轮式和滚筒式全自动洗衣机。无论哪种洗衣机，其基本原理都是通过电动机驱动洗衣桶（滚筒）的转动从而产生水流，再由水流及洗衣桶（滚筒）产生的力来洗涤衣物，不同的电动机转速决定了不同的洗衣桶（滚筒）转速，也就是决定了洗涤的质量以及洗衣机的运行状态如噪音、振动等。由此可见，电动机的性能如何对洗衣机的性能有决定性的影响。现在波轮机上使用的电动机以单相感应电机为主，少数用无刷电机，滚筒机上以串激电机为主，另外有的用变频电机、无刷电机、开关磁阻电机等。总的来说，可以将其分为两大类：定速电动机和变速电动机，下面对以上电动机做一些简单介绍。一、定速电动机定速电动机基本上都是电容运转单相异步电动机，属于感应电动机，可以分为单速电动机和双速电动机两类。1、单速电动机：它的定子上有空间上相互垂直的2相绕组，其中一相通过移相电容连接到电源上，转子由铁心和鼠笼组成，定子和转子之间没有电路上的直接联系，通过定子绕组通电后产生的旋转磁场在转子鼠笼中感应出感应电流而产生电磁力。它具有感应电动机结构简单、成本的优点，其运行性能也不错，但起动性能稍差、无法调速。这类电动机大都用于波轮洗衣机上。2、双速电动机：其原理同单速电动机一样，不同的是此类电动机的定子上有2套极数不同的绕组用来产生不同的转速，按照绕组结构的不同又可以分为分离绕组和共享绕组2类。（1）分离绕组双速电动机：定子上有2套完全独立的不同极数的绕组，如2极/6极、2极/16极、4极/6极等。由感应电动机的特点知道，转子鼠笼会自动形成与定子磁场极数相同的极数，因此通过给不同极数的定子绕组供电变可以方便得到不同的电机转速以适应不同的要求，如2极或4极用于甩干，6极、16极用于洗涤，由此给客户更多的选择。此类电机的性能特点同单速电动机，但因为其定子上需要2套绕组，所以它的体积比单速电动机大，成本也高。（2）共享绕组双速电动机：艾默生电机发明了一种共享绕组的双速电动机，是对分离绕组双速电动机的进一步改进，其特点是通过改变连接方式可以使定子绕组为2种不同的极数所公用。比如说已经大批量生产的4极/6极双速电动机，其定子绕组既可以用作4极，通过改变连接又可以用作6极。因为此类电机的定子绕组是2种极数共享的，所以它的体积要比普通的分离绕组双速电动机小得多，也就是说在同样的体积下可以得到更大的输出功率，从而可以更好的满足客户的需求。双速电动机目前主要用于波轮洗衣机，也有部分用于滚筒洗衣机。二、变速电动机 随着科学技术和生活水平的提高，不同材质的衣物也越来越多，这就对洗衣机提出了更高的要求，比如根据不同的衣物如何选择不同的洗衣机转速，使得衣物既能洗干净又能磨损少，而且还要省电、省水、噪音低？这就要求洗衣机电动机能根据不同的要求提供不同的转速，很显然这一要求单速电动机不能满足，只能由变速电动机来解决。常用的变速电动机有串激电动机、变频感应电动机、永磁无刷电动机和开关磁阻电动机几种。1、串激电动机：其原理和基本结构就是一台直流串激电动机，因为供给其交流电时也能工作，所以又叫通用电动机或交直流两用电动机。它的定子绕组一般是2极的集中绕组，转子上有线绕的分布绕组，并且带有换向器和炭刷改变流入转子的电流方向。另外，转子换向器端装有一测速发电机，用来检测和控制电动机的转速。串激电机具有很好的控制性能，其机械特性和调节特性均是平行的直线，这是 感应电动机所无法达到的。此外，串激电动机还具有起动力矩大、效率高、调速方便、动态性能好等优点。但是，串激电机的缺点是结构复杂，转子电流需要换向器和电刷来进行机械式换向，它们之间的滑动摩擦产生了机械磨损、噪音、火花以及电磁干扰，使得电动机可靠性降低、寿命短，虽然随着技术的发展和制造工艺的提高，可靠性和寿命方面有了很大的提高，但噪音、火花和电磁干扰仍然存在。其控制电路简单，成本较别的变速电动机低。此类电动机主要用在滚筒洗衣机上，其甩干时电动机的最高转速可以达到每分钟16000转。2、变频感应电动机：此类电动机一般是三相感应异步电动机，通过控制电路改变其转速。感应电动机的转速，在电动机极数已定的情况下只能通过控制电路改变电动机的供电电源频率来得到不同的电动机转速，现在比较常用的是变压变频控制方式，性能更好的矢量控制和直接转矩控制也在发展中，而且以后会占的比例越来越大。变频电动机具有异步电动机的结构优点，又能达到串激电动机的调速范围，而且电机的效率比普通感应电动机和串激电动机高、噪音低，但由于控制电路价格较高，因而总的成本较高。此类电动机主要用在滚筒洗衣机上，其甩干时电动机的最高转速可以达到每分钟18000转。3、永磁无刷电动机：无刷电动机是近几年飞速发展起来的一种电动机，按照其反电势和供电电流的波形不同可以分为直流无刷电动机和交流无刷电动机2种。此类电动机由电机本体、位置传感器和控制器构成，定子一般是三相对称的分数槽绕组，转子表面由永磁体构成以提供励磁场，位置传感器一般是霍尔元件，随着控制技术的提高，无位置传感器的无刷电动机也越来越多。洗衣机中用的无刷电动机通常都是外转子式，既可以驱动波轮洗衣机也可以驱动滚筒洗衣机，而且近几年发展起来的直接驱动滚筒洗衣机都用无刷电动机作为动力。由于其转子为永磁体，而且运行在同步状态，没有转子损耗，所以无刷电动机的效率最高，噪音最低，艾默生电机的无刷电动机最高效率可以达到90%，但由于控制器的成本较高，其总的成本也较高。4、开关磁阻电动机：这也是近些年发展起来的一种新型电动机，此类电动机也由电机本体、位置传感器和控制器构成，但其定子、转子都是凸极结构，而且定子上是集中绕组，转子只是由铁心构成，在转子上既无绕组又无永磁体，只是靠直轴、交轴间的磁阻变化产生力矩。所以它的结构更加简单、坚固，成本也较低廉，而且更能适用于高转速、环境恶劣的场合，但同样由于定转子的双凸极结构而使得开关磁阻电动机的力矩波动比较大、噪音较高。开关磁阻电动机目前只有少量用在滚筒洗衣机上，随着控制技术的发展，它的应用前景还有很大的发展