[發明專利]雙轉子永磁電機及洗衣機

有效

• 申請號: 201310278665.4
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103346655A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 沈建新;羅文;郝鶴;金孟加;王利利
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K1/12;H02K1/27;D06F37/30;D06F23/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及電機技術領域，尤其涉及一種雙轉子永磁電機以及帶有該雙轉子永磁電機的洗衣機。

背景技術

洗衣機是人們日常生活中必不可少的家用電器，其耗電量，振動噪音大小是衡量洗衣機品質的一個重要標準。目前國內常用的單筒全自動洗衣機基本分為波輪洗衣機和滾筒洗衣機兩種，其基本工作模式主要分為洗滌和甩干兩種。通常洗滌工況下，波輪（波輪洗衣機）或滾筒（滾筒洗衣機）轉速較低，為100～200r/min，而脫水工況下，脫水筒或滾筒的轉速較高，通常在1000r/min。傳統的洗衣機驅動多采用一臺電機，通過皮帶輪、減速箱、和離合器達到洗滌時低速大扭矩，脫水時高速旋轉的目的。然而這種方式在達到洗滌和脫水的效果的同時也會帶來噪聲大、機身震動、浪費能源及因磨損而容易出現故障等缺點。

此外，目前市場上出現的采用普通無刷直流電機直接驅動的洗衣機省去了皮帶輪和傳輸帶，電機可直接工作在寬轉速功率范圍，大大降低了噪聲，提高了傳動效率。但由于電機特性的限制，雖然普通的無刷直流電機可以實現滿足洗衣機工況的較大轉速范圍內的功率輸出，但是，電機同時運行在低速大扭矩和高速兩種工況下，很難保證每種工況下，電機都處于最佳的工作狀態，因此，無刷直流電機在洗衣機應用領域，相對其在其它應用領域而言，電機在全工況范圍內，整體性能較低。

因此，如何使電機在最佳工作狀態下即能輸出低速大扭矩，又能輸出高速驅動成為研究的重點。

雙轉子永磁電機具有體積小、重量輕等優點，例如申請號為200410075764.3的中國發明專利申請公開一種雙轉子永磁電機，雙轉子共用一個定子，定子由定子鐵心和定子繞組構成，但該技術中內外兩個轉子都是通過定子產生的磁場來驅動，內外轉子轉速受限，無法同時實現洗衣機在洗滌和脫水兩種工況下采用不同轉速的功能。

發明內容

本發明基于磁場調制原理，提供一種同時實現高速小扭矩和低速大扭矩的雙轉子永磁電機及使用該雙轉子永磁電機的洗衣機，該雙轉子永磁電機具備雙功率輸出端口，外轉子和內轉子可按一定比例關系旋轉，通過電機的合理設計以滿足洗衣機洗滌和脫水的不同工況需求。

一種雙轉子永磁電機，包括從內向外依次布置的內轉子、定子和外轉子，所述內轉子和外轉子均為永磁體轉子，所述定子包括磁調制環以及繞置在該磁調制環上的定子繞組。

本發明雙轉子永磁電機中改變了現有雙轉子永磁電機的定子結構，采用了可傳導磁場的磁調制環，工作時定子繞組通過產生磁場驅動內轉子，內轉子轉動后也會產生變化的磁場，該變化的磁場通過磁調制環傳遞并施加至外轉子，使外轉子開始轉動，這樣可以避免內外轉子的轉速同時受定子影響，通過調節內外轉子的極對數關系，可以得到適宜的外轉子轉速。

本發明雙轉子永磁電機具備了磁場調制式磁性齒輪的特點，比如，內外轉子以一定的傳動比轉動，輸送較高的轉矩密度等。也就是說，實現了電機在工作時既能輸出低速大扭矩又能輸出高速小扭矩的技術要求。

所述磁調制環帶有沿周向均勻分布的若干調磁齒，相鄰調磁齒之間為齒槽，所述定子繞組布置在對應的齒槽中。

就磁調制環本身的的材質和結構而言可以采用現有技術，磁調制環內緣具有較薄的軛部，也僅僅是為了連接各個調磁齒。

所述內轉子的極對數與所述定子繞組的極對數相同；所述外轉子的極對數與內轉子的極對數之和等于調磁齒的齒數。

內轉子的極數與所述定子繞組的極數相同可以保證定子繞組通電后產生的磁場與轉子匹配，能夠對應的驅動內轉子，而外轉子的極對數與內轉子的極對數之和等于調磁齒的齒數可以使內轉子恰好相應的驅動外轉子。

另外由磁場調制式磁性齒輪的工作原理可知，當磁調制環極數（定子繞組的極對數）與內轉子極對數相同時，外轉子與內轉子極對數之比等于其轉速的反比。也就是說，內磁轉子的極對數可以按內外轉子轉速的需要進行設計，即可實現內外轉子按一定的傳動比轉動。

所述外轉子的極對數不同于內轉子的極對數。這樣在定子繞組通電后產生的磁場無法有效的驅動外轉子，一方面定子產生的磁場僅有很小一部分會影響至外轉子，另一方面通過極對數的不同設置，進一步保證了外轉子主要靠內轉子驅動，而非靠定子驅動。

本發明還提供了一種帶有所述雙轉子永磁電機的波輪洗衣機。

一種波輪洗衣機，包括脫水桶、波輪和離合器，還包括如所述的雙轉子永磁電機，所述雙轉子永磁電機的內轉子通過所述離合器驅動脫水桶，雙轉子永磁電機的外轉子通過所述離合器驅動波輪。