永磁電機(jī)在家用電器中的應(yīng)用.doc

洗衣機(jī)電機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢許化展(版權(quán)所有,轉(zhuǎn)載必究)隨著當(dāng)今經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，如何節(jié)約能源成了一個世界性的話題。因此，對越來越普及的洗衣機(jī)來說，如何提高所使用的電動機(jī)的效率也顯得越來越重要。同時，隨著人們消費水平和生活質(zhì)量的不斷提高，環(huán)保、智能型洗衣機(jī)的需求也越來越大，這對作為洗衣機(jī)主動力的電動機(jī)的要求也越來越高。當(dāng)前國內(nèi)市場上流行的洗衣機(jī)主要有兩種：波輪式和滾筒式全自動洗衣機(jī)。無論哪種洗衣機(jī)，其基本原理都是通過電動機(jī)驅(qū)動洗衣桶（滾筒）的轉(zhuǎn)動從而產(chǎn)生水流，再由水流及洗衣桶（滾筒）產(chǎn)生的力來洗滌衣物，不同的電動機(jī)轉(zhuǎn)速決定了不同的洗衣桶（滾筒）轉(zhuǎn)速，也就是決定了洗滌的質(zhì)量以及洗衣機(jī)的運行狀態(tài)如噪音、振動等。由此可見，電動機(jī)的性能如何對洗衣機(jī)的性能有決定性的影響?，F(xiàn)在波輪機(jī)上使用的電動機(jī)以單相感應(yīng)電機(jī)為主，少數(shù)用無刷電機(jī)，滾筒機(jī)上以串激電機(jī)為主，另外有的用變頻電機(jī)、無刷電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等。總的來說，可以將其分為兩大類：定速電動機(jī)和變速電動機(jī)，下面對以上電動機(jī)做一些簡單介紹。一、定速電動機(jī)定速電動機(jī)基本上都是電容運轉(zhuǎn)單相異步電動機(jī)，屬于感應(yīng)電動機(jī)，可以分為單速電動機(jī)和雙速電動機(jī)兩類。1、單速電動機(jī)：它的定子上有空間上相互垂直的2相繞組，其中一相通過移相電容連接到電源上，轉(zhuǎn)子由鐵心和鼠籠組成，定子和轉(zhuǎn)子之間沒有電路上的直接聯(lián)系，通過定子繞組通電后產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子鼠籠中感應(yīng)出感應(yīng)電流而產(chǎn)生電磁力。它具有感應(yīng)電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本的優(yōu)點，其運行性能也不錯，但起動性能稍差、無法調(diào)速。這類電動機(jī)大都用于波輪洗衣機(jī)上。2、雙速電動機(jī)：其原理同單速電動機(jī)一樣，不同的是此類電動機(jī)的定子上有2套極數(shù)不同的繞組用來產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速，按照繞組結(jié)構(gòu)的不同又可以分為分離繞組和共享繞組2類。（1）分離繞組雙速電動機(jī)：定子上有2套完全獨立的不同極數(shù)的繞組，如2極/6極、2極/16極、4極/6極等。由感應(yīng)電動機(jī)的特點知道，轉(zhuǎn)子鼠籠會自動形成與定子磁場極數(shù)相同的極數(shù)，因此通過給不同極數(shù)的定子繞組供電變可以方便得到不同的電機(jī)轉(zhuǎn)速以適應(yīng)不同的要求，如2極或4極用于甩干，6極、16極用于洗滌，由此給客戶更多的選擇。此類電機(jī)的性能特點同單速電動機(jī)，但因為其定子上需要2套繞組，所以它的體積比單速電動機(jī)大，成本也高。（2）共享繞組雙速電動機(jī)：艾默生電機(jī)發(fā)明了一種共享繞組的雙速電動機(jī)，是對分離繞組雙速電動機(jī)的進(jìn)一步改進(jìn)，其特點是通過改變連接方式可以使定子繞組為2種不同的極數(shù)所公用。比如說已經(jīng)大批量生產(chǎn)的4極/6極雙速電動機(jī)，其定子繞組既可以用作4極，通過改變連接又可以用作6極。因為此類電機(jī)的定子繞組是2種極數(shù)共享的，所以它的體積要比普通的分離繞組雙速電動機(jī)小得多，也就是說在同樣的體積下可以得到更大的輸出功率，從而可以更好的滿足客戶的需求。雙速電動機(jī)目前主要用于波輪洗衣機(jī)，也有部分用于滾筒洗衣機(jī)。二、變速電動機(jī) 隨著科學(xué)技術(shù)和生活水平的提高，不同材質(zhì)的衣物也越來越多，這就對洗衣機(jī)提出了更高的要求，比如根據(jù)不同的衣物如何選擇不同的洗衣機(jī)轉(zhuǎn)速，使得衣物既能洗干凈又能磨損少，而且還要省電、省水、噪音低？這就要求洗衣機(jī)電動機(jī)能根據(jù)不同的要求提供不同的轉(zhuǎn)速，很顯然這一要求單速電動機(jī)不能滿足，只能由變速電動機(jī)來解決。常用的變速電動機(jī)有串激電動機(jī)、變頻感應(yīng)電動機(jī)、永磁無刷電動機(jī)和開關(guān)磁阻電動機(jī)幾種。1、串激電動機(jī)：其原理和基本結(jié)構(gòu)就是一臺直流串激電動機(jī)，因為供給其交流電時也能工作，所以又叫通用電動機(jī)或交直流兩用電動機(jī)。它的定子繞組一般是2極的集中繞組，轉(zhuǎn)子上有線繞的分布繞組，并且?guī)в袚Q向器和炭刷改變流入轉(zhuǎn)子的電流方向。另外，轉(zhuǎn)子換向器端裝有一測速發(fā)電機(jī)，用來檢測和控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。串激電機(jī)具有很好的控制性能，其機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性均是平行的直線，這是 感應(yīng)電動機(jī)所無法達(dá)到的。此外，串激電動機(jī)還具有起動力矩大、效率高、調(diào)速方便、動態(tài)性能好等優(yōu)點。但是，串激電機(jī)的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)子電流需要換向器和電刷來進(jìn)行機(jī)械式換向，它們之間的滑動摩擦產(chǎn)生了機(jī)械磨損、噪音、火花以及電磁干擾，使得電動機(jī)可靠性降低、壽命短，雖然隨著技術(shù)的發(fā)展和制造工藝的提高，可靠性和壽命方面有了很大的提高，但噪音、火花和電磁干擾仍然存在。其控制電路簡單，成本較別的變速電動機(jī)低。此類電動機(jī)主要用在滾筒洗衣機(jī)上，其甩干時電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速可以達(dá)到每分鐘16000轉(zhuǎn)。2、變頻感應(yīng)電動機(jī)：此類電動機(jī)一般是三相感應(yīng)異步電動機(jī)，通過控制電路改變其轉(zhuǎn)速。感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，在電動機(jī)極數(shù)已定的情況下只能通過控制電路改變電動機(jī)的供電電源頻率來得到不同的電動機(jī)轉(zhuǎn)速，現(xiàn)在比較常用的是變壓變頻控制方式，性能更好的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制也在發(fā)展中，而且以后會占的比例越來越大。變頻電動機(jī)具有異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)點，又能達(dá)到串激電動機(jī)的調(diào)速范圍，而且電機(jī)的效率比普通感應(yīng)電動機(jī)和串激電動機(jī)高、噪音低，但由于控制電路價格較高，因而總的成本較高。此類電動機(jī)主要用在滾筒洗衣機(jī)上，其甩干時電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速可以達(dá)到每分鐘18000轉(zhuǎn)。3、永磁無刷電動機(jī)：無刷電動機(jī)是近幾年飛速發(fā)展起來的一種電動機(jī)，按照其反電勢和供電電流的波形不同可以分為直流無刷電動機(jī)和交流無刷電動機(jī)2種。此類電動機(jī)由電機(jī)本體、位置傳感器和控制器構(gòu)成，定子一般是三相對稱的分?jǐn)?shù)槽繞組，轉(zhuǎn)子表面由永磁體構(gòu)成以提供勵磁場，位置傳感器一般是霍爾元件，隨著控制技術(shù)的提高，無位置傳感器的無刷電動機(jī)也越來越多。洗衣機(jī)中用的無刷電動機(jī)通常都是外轉(zhuǎn)子式，既可以驅(qū)動波輪洗衣機(jī)也可以驅(qū)動滾筒洗衣機(jī)，而且近幾年發(fā)展起來的直接驅(qū)動滾筒洗衣機(jī)都用無刷電動機(jī)作為動力。由于其轉(zhuǎn)子為永磁體，而且運行在同步狀態(tài)，沒有轉(zhuǎn)子損耗，所以無刷電動機(jī)的效率最高，噪音最低，艾默生電機(jī)的無刷電動機(jī)最高效率可以達(dá)到90%，但由于控制器的成本較高，其總的成本也較高。4、開關(guān)磁阻電動機(jī)：這也是近些年發(fā)展起來的一種新型電動機(jī)，此類電動機(jī)也由電機(jī)本體、位置傳感器和控制器構(gòu)成，但其定子、轉(zhuǎn)子都是凸極結(jié)構(gòu)，而且定子上是集中繞組，轉(zhuǎn)子只是由鐵心構(gòu)成，在轉(zhuǎn)子上既無繞組又無永磁體，只是靠直軸、交軸間的磁阻變化產(chǎn)生力矩。所以它的結(jié)構(gòu)更加簡單、堅固，成本也較低廉，而且更能適用于高轉(zhuǎn)速、環(huán)境惡劣的場合，但同樣由于定轉(zhuǎn)子的雙凸極結(jié)構(gòu)而使得開關(guān)磁阻電動機(jī)的力矩波動比較大、噪音較高。開關(guān)磁阻電動機(jī)目前只有少量用在滾筒洗衣機(jī)上，隨著控制技術(shù)的發(fā)展，它的應(yīng)用前景還有很大的發(fā)展