一种使用单相变极双速电机的洗衣机的制作方法

本发明涉及一种洗涤机械，特别涉及一种使用单相变极双速电机的洗衣机。

背景技术：

现有的全自动洗衣机、其洗涤和脱水都是由同一台电机来提供动力的。由于洗涤和脱水时的转速相差很多、要使洗衣机能顺利的工作，要么就是通过皮带轮减速、并结合减速离合器来实现；要么就是该电机具有与洗衣机相匹配的双速功能；由于洗衣机洗衣时和脱水时的转速相差实在太悬殊，只有采用变频器与变频电机配套使用的方式、这种双速方式才能实现。

现有的全自动洗衣机，为了减少衣物的缠绕打结，洗涤和漂洗时电机必须不停的正、反转。由于洗涤和漂洗时、脱水轴必须与洗衣轴分离和被制动，不能旋转；而当脱水时、脱水轴又必须是被释放并且与洗衣轴连接在一起、同步转动。要做到这一点，必须能做到无论电机是正转还是反转，都能可靠的带动洗衣轴转动、又要同时能与脱水轴合上、或者是能分离开并且同时能被锁定。

在使用普通的单相电机的情况下为了能达到这一目的，现有的波轮洗衣机是通过用同一个方条弹簧钢丝绕成的螺旋弹簧、对两个互相分离的空心轴抱紧力的不同来实现的。其中一个空心轴与皮带轮相连，同步旋转；另一个空心轴与制动盘相连，同步转动。

因为在弹簧与空心轴之间涂有润滑脂，洗涤和漂洗时，由于弹簧的一端受棘轮的限制、随着电机的转向的变化，弹簧对两个空心轴的抱紧力总有一个松一些，一个紧一些，松的一端产生打滑，传递的转动力矩小，同时制动盘被制动，小力矩无法带动脱水轴旋转。当到了脱水阶段时，制动盘和棘轮都同时释放，两个空心轴都同时被弹簧抱紧，不打滑、连成一体，由于有一个空心轴是与皮带轮连接在一起的，因此脱水轴就与皮带轮同步旋转，进行脱水了。

这就存在很大的不确定性：当润滑脂过多时可能传递的力矩不够，仍然会打滑，转速会减低；当润滑脂过少时、又会因为磨察发热抱紧，造成与制动器发生干涉的现象。

这种离合方式、既造成能量的浪费，有时还会出现不该动的时候会动；不该停时也会停的情况。

专利号为201310158737.3的立轴式洗衣机、由于洗涤轴的转速比现有洗衣机的快得多，而且是单向连续高速地运转，如果使用这样的结构，上述情况就更容易发生。为此提供了一个新的离合器方案。该方案利用制动瓦合上进行制动时、同时推动离合器松开的方式，分离的效果是比较好的。但是结构较为复杂，制造成本较高；安装较麻烦。

针对以上的不足提出了专利申请号为201610027052.7“一种洗衣桶驱动系统”，以及201610027028.的“一种立轴式洗衣机”两项专利申请。

其中专利申请号为201610027052.7的方案、采用驱动拨干取代了驱动凸轮，大大的降低了滚轮的转速，减少了磨损，提高了使用寿命，同时安装也更方便；

专利申请号为201610027028.的方案采用单向轴承作为离合器，可以大为简化整个驱动系统，只要用一套变频器与变频电机就可以实现洗涤和脱水两种速度的变换。效果是不错的。美中不足的是变频器与变频电机的价格较高。提高了生产成本，控制系统也稍微复杂一些。

技术实现要素：

针对以上方案的不足，提出了新的方案：

考虑到该洗衣机的洗衣轴转速可以达到400转/分以上，正好是脱水轴转速的一半左右，并且可以单向高速地连续运转。因此可用一台单相变极双速电机、取代变频器与变频电机的组合。这样结构更简单，成本更低。电机低速正向转动时用于洗涤和漂洗，高速反向转动时用于脱水。

本发明由环形十字节，叉形悬挂支架，盛水桶，支承机架，驱动拨杆，脱水轴，洗衣桶，洗衣轴，制动盘，动力传输机构等组成，其中的动力传输机构，是使用单相变极单相双速电机、通过皮带轮减速并结合单向离合器(又称单向轴承)组成的一种驱动方式。

经过一段时间的研究试验，一款2/4极单相变极双速电机已经试制出来，使用效果相当的理想。控制系统也很简单。只用一个双向开关即可达目的。

其中的单向离合器，安装于制动盘里。它可以实现令脱水轴在一个转向能与洗衣轴合上，转向相反时又能脱离开的目的。

盛水桶安装于支承机架的橡胶垫上，通过螺钉与支承机架连接固定。

脱水轴是空心轴，从底部伸进到盛水桶里面，能绕自身轴线旋转，通过橡胶密封环与盛水桶密封，防止漏水；脱水轴的一端设有制动盘，制动盘上安装有制动瓦；制动盘下面的盘腔用于安装单向离合器，使脱水轴可选择性地与洗衣轴连接、同步转动。

叉形悬挂支架安装在盛水桶内、固定于脱水轴的上端，与脱水轴同步转动。

环形十字节设有四个轴套，四个轴套均匀分布于同一圆周上。其中相对的两个轴套具有同一轴线，且两对轴套的轴线、既可以在同一平面上互相垂直；也可以是在空间上互相垂直。其中一对同轴线的轴套、通过销轴、连接于叉形悬挂支架端口处的两轴承中，环形十字节本身能绕其轴线摆动；环形十字节另一对同轴线轴套、通过销轴与洗衣桶的两轴承连接，洗衣桶能绕其轴线摆动。

洗衣轴穿过脱水轴中心孔伸进盛水桶内，通过骨架橡胶密封胶圈与脱水轴密封，防止漏水。能与脱水轴作相对旋转。它上端连接驱动拨杆，下端通过皮带轮与双速电机相连，由单向变极双速电机提供动力。

驱动拨杆的外形类似琵琶状，其中大的一端是平衡块；在杆状的端部设有一个斜孔，该斜孔的轴线与洗衣轴的轴线相交，形成适当的倾角；且该孔与驱动拨杆的旋转中心有适当的距离。

洗衣桶的底部中央外伸一条摆动轴，其轴线与洗衣桶的轴线重合；摆动轴的上端与洗衣桶底部焊接构成一个整体，下端用于安装骨架橡胶滚轮。

骨架橡胶滚轮通过调节螺母和止推垫圈、安装于洗衣桶摆动轴的下端；骨架橡胶滚轮内设有青铜石墨轴承，能绕摆动轴的轴线灵活的转动；骨架橡胶滚轮伸进驱动拨杆的斜孔里，通过驱动拨杆的驱动、带动洗衣桶运动，绕洗衣轴的轴线依次摆动。

附图说明

下面通过附图和实施例对本发明的特征部分作进一步的说明；对于非特征部分只作简单的描述。

附图1、附图2和附图3是采用单相变极双速电机、通过皮带轮传动，采用固定支承机架方式、采用外购商品单向离合器的一个实施例。

参看附图1：

1)环形十字节，2)叉形悬挂支架，3)盛水桶，4)支承机架，5)单相变极双速电机，

6)从动皮带轮，7)轴承过度套，8)滚珠轴承，9)单向离合器，

参看附图2：

10)制动盘，11)排水电磁铁，12)制动臂，13)排水阀，14)循环水泵，

参看附图3：

15)洗衣桶，16)驱动拨干，17)洗衣轴，18)脱水轴。

下面对附图中各零部件作进一步的说明：

环形十字节<1>的基体是用长方形截面的不锈钢管弯制、并密封焊接而成的空心圆环，管内灌充有适量的饱和盐水，构成平衡环。环上设有盐水的灌注口，通过螺塞和密封垫圈密封。

在环的上面焊接有四个轴套，各轴套均匀分布于同一圆周上，组成两组同轴线的轴套。两组轴套的轴线互相垂直，且与圆环的轴线垂直并相交。

各轴套有部分衔进到不锈钢管中，以利于焊接固定，并起节流作用。

每个轴套上都有一个罗纹孔，作为紧定销轴之用。各轴套与圆环密封焊接，防止漏水。其中一组同轴线轴套、通过销轴与叉形悬挂支架<2>连接，十字节本身能绕该销轴轴线摆动。另一组同轴线轴套、通过销轴与洗衣桶<15>的骨架橡胶轴承连接，洗衣桶<15>能绕该销轴轴线摆动。

叉形悬挂支架<2>是用不锈钢薄板、经冲压成型的u字形构件，横截面也呈u字形。在叉形悬挂支架<2>上面的两端部、分别焊接一个用于安装骨架橡胶轴承的安装套，两轴承安装套具有同一轴线。

在该轴承安装套上安装的骨架橡胶轴承，是由两个碗形的骨架橡胶密封圈、套装于同一个青铜石墨轴承上而构成。与骨架橡胶滚轮的结构相同。

底部中央处铆接有一个与脱水轴(18)配装的方形孔接头，该方形孔的轴线与两轴承安装套的轴线垂直并且相交；在方形孔的上端面、设有一个保险垫圈的锁定孔，叉形悬挂支架<2>本身通过紧定螺帽和保险垫圈、固定安装于脱水轴(18)之上，与脱水轴(18)同步转动。

盛水桶(3)是用不锈钢薄板冲压焊接而成、带有大圆角的方形桶；同时兼作机箱外壳之用。桶底设于桶内的半腰处；其下的裙部用于屏蔽支承机架(4)。在桶体内部后侧面的两个相邻圆角处、设有两个上下贯通的月芽形管状通道，用于安装输水管以及电气线路等设施。

底部中央设有脱水轴(18)的安装孔，通过骨架橡胶密封圈与脱水轴(18)连接，脱水轴(18)能灵活地转动；在底部的一角设有一个排水孔，通过波纹管与循环水泵(14)相联接，由排水阀(13)决定洗涤液是输送到上面的喷嘴用于再循环、或者直接排进到下水道去。

支承机架(4)的上部为近似一个工字形的框架，由槽型钢材焊接而成。通过螺栓与下面的支脚连接在一起；支脚通过螺栓固定在底部的方框上；在方框四个角的下面安装有四个橡胶垫脚。在上面近似工字形框架的四角处配装有橡胶垫、盛水桶(3)的底部压装于橡胶垫上，通过螺钉与支承机架(4)底部的方框相连。近似工字形的框架中部的上、下两面分别安装有一个轴承安装套板，两安装套板分别用于安装滚珠轴承(8)。在下面的轴承安装套板平面上设有一个立柱，用于安装制动盘(10)的锁定臂(12)；通过电磁铁(11)控制该锁定臂(12)、即可以控制制动盘(10)的转动，从而实现控制脱水轴(18)的转动。

单相变极双速电机<5>是2/4极的单绕组单相变极双速电机，通过皮带轮与洗衣轴(17)相连；单相变极双速电机<5>在低速正向转动时用于洗涤和漂洗；高速反向转动时用于脱水。

从动皮带轮(6)是同步皮带轮，通过同步皮带与单相变极双速电机(5)上的同步皮带轮相连；在从动皮带轮(6)的中央、沿轴线方向设有一个与洗衣轴(17)相匹配的切边园孔；在该切边园孔的一侧设有一个盲孔，用于锁定防松垫圈；通过防松垫圈和压紧螺帽与洗衣轴(17)固定连接，一起转动。

轴承过度套(7)是一个中间带台阶的空心轴，沿轴线方向设有一个同轴线的、与洗衣轴(17)相匹配的切边园孔；单向离合器(9)的内套安装在轴承过渡套(7)的外圆柱面上半部，下半部圆柱面用于安装滚珠轴承(8)，通过轴承过度套(7)可以使脱水轴(18)选择性地与洗衣轴(17)相联接。

滚珠轴承(8)是外购商品。

单向离合器(9)是外购商品，它把制动盘(10)和轴承过度套(7)相互连接在一起，使轴承过度套(7)能选择性地向制动盘(10)传递力矩。

参看附图2：

制动盘(10)是一端带有方形孔的圆盘，该方形孔与脱水轴(18)的一端通过精密铸造连成一体，圆盘的外圆柱面是制动面，安装有制动瓦；单向离合器(9)安装于制动盘(10)另一端的盘状孔里。

电磁铁(11)是外购商品。

制动臂(12)是一个槽形的摆臂，在其中的一端设有一个长方形的孔，用于锁定制动盘(10)上的制动瓦；另一端连接于电磁铁(11)的拉杆上。在制动臂(12)的中间有一个回转孔，当电磁铁(11)吸合时，通过拉杆拉动排水阀(13)打开的同时、也带动制动臂(12)摆动离开、释放制动瓦，从而释放脱水轴(18)；当排水到一定程度时，控制系统启动单相变极双速电机(5)进入高速反向旋转状态，单向离合器(9)使脱水轴(18)与洗衣轴(17)连接在一起，高速旋转，进行脱水。

排水阀(13)是一个三通阀，其中一个接口连接循环水泵(14)，第二个接口通过不锈钢波纹管与循环水喷头相连，第三个接口通过塑料波纹管通向下水道。

循环水泵(14)是普通的离心水泵。

参看附图3：

洗衣桶<15>是用不锈钢薄板通过冲压、胀形等工艺成型的桶形构件。桶口焊接有一密封的空心圆环，通过螺塞和密封胶圈密封。环内灌装有适量的饱和盐水，构成平衡环。桶的外周边突出一系列纵向的加强筋。在外周边的中部焊接有截面为u字形的环形加强环。在该环形加强环的圆周上，设有一对同轴线的骨架橡胶轴承安装套，两轴承安装套的轴线与洗衣桶<15>本身的轴线垂直并且相交。两骨架橡胶轴承分别安装于两个安装套里，通过销轴、与环形十字节<1>相应的一对同轴线轴套连接，使洗衣桶<15>本身能绕其轴线摆动。在桶壁各加强筋的槽底处，分别加工有一行排水孔。

洗衣桶<15>底部内侧、加工有四条互相垂直的加强筋，在加强筋的交汇处有一冲压出的圆盘、通过该圆盘用定位套把摆动轴定位并焊接于洗衣桶(15)的底部；该摆动轴的轴线与洗衣桶(15)本身的轴线重合；在该摆动轴上安装有骨架橡胶滚轮，该骨架橡胶滚轮能绕摆动轴的轴线转动。在桶内底部中央、焊接有一空心不锈钢立柱。

驱动拨干(16)是一个琵琶形的不锈钢铸件；其中大的一端是平衡块，通过中间的花键轴孔安装于洗衣轴(17)之上；在该花键轴孔的上端面设有一个盲孔，用于锁定保险垫圈；通过该花键轴孔、用压紧螺帽以及保险垫圈和洗衣轴<17>作固定连接，同步转动。在杆状的端部处设有一个斜孔，该斜孔的轴线与花键轴孔的轴线相交，并且形成一个倾角，该斜孔与驱动拨杆(16)本身的旋转中心线有适当的距离；在该斜孔的外套壁与平衡块之间连接有两条加强筋。

洗衣轴<17>是两端都带有螺纹，其中一端螺纹的后面设有花键，另一端螺纹的后面设有一段切边圆柱的主轴；中间的光轴部分、安装于脱水轴<18>的空心轴孔中，通过青铜石墨轴承、能与脱水轴<18>作相对旋转。通过密封胶圈与脱水轴<18>密封，防止漏水。洗衣轴<17>上面的花键轴头、用于与驱动拨干<16>相应的轴孔配装。通过螺母和保险垫圈，与驱动拨干<16>紧固在一起，同步转动。轴承过度套(7)和从动皮带轮(6)依次安装于下面的切边圆柱上，通过防松螺帽紧固在一起，同步转动。

脱水轴<18>是一根空心轴。洗衣轴<17>穿过该空心轴孔、伸进盛水桶<3>里面。上端四周边、铣切去部分圆弧面，形成四方形的柱状体。在剩下的圆弧面上加工有螺纹，作为紧定螺母把叉形悬挂支架<2>固定安装于该处之用。下面的轴端部，四周边亦铣切去部分圆弧面，形成四方形的柱状体，该轴端与制动盘(10)的基体通过精密铸造的方式紧固在一起。

具体的实施方式

下面通过实施例对本发明的安装关系、及动作过程作进一步的说明：

参看附图1，首先组装支承机架(4)：把近似工字形的框架用螺栓与支脚连接在一起；再把支脚通过螺栓固定在方框上；在方框四个角的下面分别装上橡胶垫脚，组成一个完整的支承机架(4)

分别用两个碗状的骨架橡胶密封圈、相向地套装于同一个青铜石墨轴承上，组成各个整体的骨架橡胶轴承。

再把装配好的骨架橡胶轴承安装在叉形悬挂支架<2>的相应安装套孔内。然后把环形十字节<1>通过销轴与叉形悬挂支架<2>连接在一起；并用紧定螺钉把销轴紧固；使环形十字节<1>能灵活地绕该销轴的轴线摆动。

把骨架橡胶轴承安装于洗衣桶(15)的两个安装套孔内。在洗衣桶(15)上部的平衡环内灌注适量的饱和盐水，并用螺塞和密封垫圈紧固密封。

同样、再把两个碗状的骨架橡胶密封圈套装于同一个青铜石墨轴承上，构成一个整体的骨架橡胶滚轮；然后用档圈和调节螺帽把骨架橡胶滚轮、定位于洗衣桶(15)底部摆动轴的相应位置上，令骨架橡胶滚轮能灵活地转动；再用铁丝穿进摆动轴的锁定孔里，把调节螺帽锁定。

把两个青铜石墨轴承以及骨架橡胶密封圈、分别安装于脱水轴(18)端部的相应孔腔内。

把制动瓦套装于制动盘(10)的制动面上；把单向离合器(9)装进制动盘(10)的安装套孔里；在制动盘(10)的上面放上隔离套，再把滚珠轴承(8)安装于上支承座板的相应位置，并让脱水轴(18)上端套进该滚珠轴承(8)的孔中。

把骨架橡胶密封圈从上面套装进脱水轴(18)上，让骨架橡胶密封圈下面的裙部压装于上支承座板的圆环中，再把上支承座板用螺钉固定于近似工字形框架的上侧。

把轴承过渡套(7)的下端装进滚珠轴承(8)的内孔里，把滚珠轴承(8)安装于下支承座板的相应位置；把洗衣轴(17)从上面装进轴承过渡套(7)的切边圆孔里，再把从动皮带轮(6)从下面套装于洗衣轴(17)、紧挨着轴承过渡套(7)的位置，并在洗衣轴(17)下端的螺纹处用防松垫圈和紧定螺帽紧固和锁定。

把止动摆臂和制动弹簧安装于下支承座板的立柱上，加上档圈，穿好防脱铁丝，并把止动摆臂上的制动弹簧脚定位于适当的位置。

把洗衣轴(17)的上端装进脱水轴(18)的青铜石墨轴承孔中，让轴承过渡套(7)安装于单向离合器(9)的内孔里，用螺钉把下支承座板固定于近似工字形框架的下侧。

把排水电磁铁(11)、排水阀(13)和循环水泵(14)分别安装于近似工字形框架的相应位置。

把单相变极双速电机(5)安装于支承机架(4)的相应位置，并在皮带轮上挂上传动皮带，调整好皮带的松紧，用螺栓把双速电机(5)固定。

在支承机架(4)上面的四角装上橡胶垫，把盛水桶(3)压装于支承机架的橡胶垫上，令脱水轴(18)与洗衣轴(17)的组合件整体伸进盛水桶(3)底部中间的安装孔，让该安装孔的环状内表面压装进骨架橡胶密封圈的外表面，防止漏水，并用螺钉把盛水桶(3)固定于支承机架(4)底部的方框上。

把叉形悬挂支架<2>与环形十字节<1>组成的组合件、一起放进盛水桶(3)内，让叉形悬挂支架<2>上的方形安装孔、套装于脱水轴(18)上端的方形柱状体位置，再通过保险垫圈和压紧螺帽固定。并用保险垫圈把压紧螺帽锁定。使上述组合件与脱水轴(18)联成一体。

把驱动拨杆(16)套装于洗衣轴(17)上的花键位置，加上保险垫圈，用压紧螺帽紧固；并把压紧螺帽锁定。

把洗衣桶(15)放进盛水桶(3)里，让洗衣桶(15)桶底摆动轴上的骨架橡胶滚轮插进驱动拨杆(16)的斜孔中。再把销轴从洗衣桶(15)的内部、分别插进两骨架橡胶轴承的孔里，并调整洗衣桶(15)的位置，令骨架橡胶轴承孔与环形十字节<1>上相应的轴套的轴线相一致，好让销轴能顺利伸进该轴套的孔中。调整好销轴的位置和方向，再在两轴套上用紧定螺钉紧定，并用防松螺帽锁紧。

把安装了控制系统和操作面板，以及自来水接头的塑料上盖盖上，并用自攻螺钉与盛水桶(3)连接固定；把各个相关的控制电路连接上；用电源线把单相变极双速电机(5)与控制系统联接好。

用波纹塑料管把盛水桶(3)底部的排水孔与循环水泵(14)的进水口连接起来。

把循环水泵(14)的出水口与排水阀(13)的进水口用不锈钢波纹管连接起来。

把排水阀(13)的循环水出口与循环水喷头用不锈钢波纹管连接起来。

把排水阀(13)的排水口与排水塑料波纹管连接起来。

这时整个洗衣机已装配完毕。

当进行洗涤时，放进需要洗涤的衣物和洗涤剂，在控制面板上选择好洗涤的方式，按下启动按钮，自来水电磁阀打开、开始放水；当自来水达到一定量时，传感器起作用，单相变极双速电机(5)通电、开始低速正转，通过皮带和皮带轮的传动带动洗衣轴(17)转动，从而驱动拨杆(16)亦同步转动，带动骨架橡胶滚轮绕洗衣轴(17)的轴线运动；因而通过摆动轴带动洗衣桶(15)运动。

这时由于制动弹簧的作用，制动臂(12)把制动瓦锁定，从而把制动盘(10)制动。因此安装在脱水轴(18)上的叉形悬挂支架<2>也被制动；又因为单向离合器这时是处于分离的状态，没有传输力矩给脱水轴(18)，所以它不会旋转。因为有环形十字节<1>的存在，逼使洗衣桶(15)绕洗衣轴(17)的轴线依次摆动。达到洗涤和漂洗衣物的目的。

当洗涤到一定的时间，控制系统给排水电磁铁(11)通电吸合，拉动排水阀(13)打开，洗涤液开始排出到下水道去；同时自来水电磁阀也通电打开，喷头开始改为喷下自来水，进入漂洗阶段。

由于单相变极双速电机(5)是在低速正转，单向离合器(9)处于离开的状态，没有动力传输给制动盘(10)，尽管制动臂(12)被释放，脱水轴(18)也不会转动。

当漂洗进行到一定的时间，控制系统对双速电机(5)和自来水电磁阀同时停止供电，进入脱水阶段。

当排水到一定的时间，控制系统对单相变极双速电机(5)进行反转向供电，单相变极双速电机(5)开始反向旋转。单向离合器(9)起作用合上，对制动盘(10)传输动力；由于制动盘(10)没有被制动，所以洗衣轴(17)能与脱水轴(18)连接起来一同转动，高速运行，进行脱水。当脱水到一定的时间，控制系统对双速电机(5)停止供电，洗衣桶(15)开始慢慢减速，当速度减低到一定之时、排水电磁铁停止通电，电磁铁吸力消失，在弹簧力的作用下，排水阀(13)关闭；同时制动摆臂(12)也在弹簧力的作用下复位，把制动盘(10)锁定，洗衣桶(15)立刻停下来，这时衣物即可以一件一件的从洗衣桶(15)中取出来。至此整个洗涤过程即完成。

在上述实施例中，由于洗衣桶的运动方式、与专利号为201310158737.3的立轴式洗衣机的运动方式完全相同，洗涤的效果也一样。

通过专利申请号为201610027052.7、一种洗衣桶的驱动方式，以及专利申请号为201610027028.3、一种立轴式洗衣机两项申请，给专利号为201310158737.3的发明简化了驱动结构；减低骨架橡胶滚轮的转速；从而减少青铜石墨轴承的磨损；提高了整机的使用寿命。

本发明是在上述两项申请的基础上，对201310158373.7、立轴式洗衣机专利的进一步完善。通过本发明可以使该发明的传动结构以及控制系统变得更为简单，可以省去变频器、不必使用变频电机，使生产成本变得更低。如果该双速电机采用双绕组、并采用更多电极的方式，还可以省去皮带轮和皮带传动，使用单相变极双速电机(5)与洗衣轴(17)直接连接的方式。