洗衣机动力直驱装置的制作方法

专利名称：洗衣机动力直驱装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种洗衣机动力直驱装置，更具体地说是一种用电机与其内置式的电磁离合器、失电制动器进行一体化设计，来直接驱动洗衣机波轮或同时驱动洗衣机波轮与脱水桶，完成洗涤全过程的洗衣机动力直驱装置。此装置特别适用于全自动套桶洗衣机的直接驱动。
常规全自动套桶洗衣机的结构见


图1套桶由同轴的内、外两个桶组成。外桶是固定的，用来盛装洗涤液，称为盛水桶。内桶侧壁上开有许多小孔，用来盛放衣物，根据洗涤要求的不同，可以固定也可以旋转，在洗涤或漂洗时固定不动，配合波轮完成洗涤或漂洗功能，在脱水时随波轮一起旋转，便成为甩干衣物的离心式脱水桶，一般称为洗涤桶或脱水桶。波轮是洗涤系统中的主要部件，它安装在洗涤桶的底部，波轮的上表面有几条凸筋，在动力驱动装置的驱动下，以低速做正、反向转动，形成涡流、心形水流，带动洗涤桶中的衣物和洗涤液上下翻滚，在洗涤液的化学作用、冲刷作用以及衣物与桶壁、波轮等摩擦作用下，使衣物洗净。洗衣过程主要包括洗涤、漂洗、脱水三个过程，全自动洗衣机的这三个过程之间的相互转换是自动连续完成的。洗涤或漂洗时，只有波轮低速正、反向旋转而脱水桶不动；脱水时，脱水桶与波轮同步高速运转。
以上洗衣过程都是在洗衣机动力驱动装置的驱动下完成的，下面结合图2对常规全自动套桶洗衣机的动力驱动装置进行分析。波轮式全自动套桶洗衣机的动力驱动装置主要由额定转速为1320rpm的异步电机、离合器以及联接二者的皮带传动三个部分所组成。由于洗涤、漂洗时波轮的转速较慢，而脱水时脱水桶的转速较快，所以离合器一般都采用机械式行星轮减速离合器，简称减速离合器。电机与减速离合器是分轴并列地安装在盛水桶底部的，电机下面的小皮带轮、离合器下面的大皮带轮通过第一级皮带减速传动，把电机的动力传递给大皮带轮，并得到约750rpm的转速。当洗衣机处于洗涤或漂洗状态时，再经减速离合器减速后，使波轮得到约175rpm的低转速，此时洗涤(脱水)桶不动。当洗衣机处于脱水状态时，减速离合器输出未经减速的750rpm的转速，驱动脱水桶和波轮同步高速旋转。
减速离合器是动力驱动装置中的关键部件，下面结合图3、图4对其结构及工作原理进行仔细分析。减速离合器的洗涤轴分成两段，上面一段为洗涤被动轴，下面一段为洗涤主动轴。洗涤主动轴的下端固定着离合套及大皮带轮，上端为齿轮，插入行星齿轮减速器内作恒量齿轮。洗涤被动轴下端通过花键与传动架固定，上端安装波轮。减速离合器的脱水轴也分为上、下两部分，上半部分与洗涤被动轴为同心套轴结构。这一部分的中间套着扭簧，下端内部安装着行星齿轮减速器，而外部兼做刹车毂。脱水轴的下半部分较短，上端用螺栓与上半部分固定，而下端与离合套相接触。洗涤主动轴套装在它的中间。抱簧套在脱水轴与离合套相接触的部位。行星减速器由洗涤主动轴上端(恒星齿轮)、传动架、行星齿轮及内齿轮等组成。内齿轮与脱水轴固定联接。
洗衣机处于洗涤或漂洗状态时，排水电磁阀断电关闭。因它的衔铁释放而使拨叉复位，固定在拨叉下端的棘爪将棘轮拨过一个角度，抱簧下端因嵌在棘轮内壁的小孔内而被拨松。这样便使脱水轴下部与离合套(洗涤主动轴)不能啮合。由于此时脱水轴已被扭簧与刹车带制动，即内齿轮固定不动，所以当洗涤主动轴(恒星齿轮)顺时针转动时，行星齿轮一边作逆时针自转，同时绕恒星齿轮顺时针公转，从而带动传动架和洗涤被动轴作顺时针旋转。但主动轴转动约4.3周，被动轴才转动一周。同理，当洗涤主动轴逆时针高速转动时，被动轴也作逆时针低速转动。
洗衣机处于脱水状态时，排水电磁阀通电开启。衔铁在带动阀门开启的同时，还使刹车带放松刹车盘，并使拨叉带动棘爪放松棘轮。当离合套(洗涤主动轴)作顺时针高速转动时，正好使抱簧旋紧，从而将脱水轴与离合套啮合。这时因内齿轮也随脱水轴高速转动，所以行星齿轮绕恒星齿轮公转的转速与恒星齿轮、内齿轮的转速是相同的。即洗涤主动轴、脱水轴(脱水桶)及洗涤被动轴(波轮)作同步高速运转，而且因这种顺时针转动正好是扭簧被拨松的方向，所以扭簧对脱水轴无制动作用。
通过上面的分析可以看出，常规的全自动套桶洗衣机的动力驱动装置主要存在以下几方面的问题1.采用异步电机，不易正反向频繁起动，起动扭矩小、洗涤时间长，而且起动电流大对电网有电磁干扰，另外异步电机不便低成本、有效的调速控制，无法实现宽范围的洗涤速度来适应不同衣物对洗涤速度的要求，脱水速度低，离心力小，衣物脱水不充分；2.电机与减速离合器在脱水过程中只能做单方向的高速旋转，对整个驱动装置的寿命有影响；3.电机输出轴与洗涤轴、脱水轴是分轴并列设立的，脱水桶不平衡，虽用平衡块加以平衡，也很难达到均衡，波轮与脱水桶旋转时容易产生振动和噪声；4.第一级皮带减速传动效率低、故障率高、寿命有限，并且传动时有噪声，洗涤时皮带易打滑，波轮正、反向转过的角度不相等，衣物易缠绕，脱水速度低，衣物脱水不充分；5.减速离合器结构复杂、故障率高、生产成本高，安装维修不方便，增大用户使用成本，效率低，机械噪声大；6.脱水时，衣物在脱水桶内摆放不均匀造成不平衡时，由于电机只能进行单方向的转动，进行自动平衡的时间长，有时还无法平衡；7.排水电磁阀发生故障或损坏时，无法实现洗涤、漂洗、脱水过程之间的自动转换以及脱水桶的制动；8.采用二级减速传动，整个装置效率低。
上述附
图1-附图4摘自有关家电书籍。
鉴于上述，本实用新型的目的是提供一种可克服上述缺陷的洗衣机动力直驱装置。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种洗衣机动力直驱装置，其特征在于它包括一个用于产生驱动力的盘式调速电机；一个用于将所述电机的驱动力直接传递到洗衣机波轮上的洗涤轴，该洗涤轴也是电机输出轴，其与所述电机的转子固定；一个用于将所述电机的驱动力传递到脱水桶上的空心状脱水轴，其旋转支承于所述洗涤轴上；一个用于有选择地将所述电机的驱动力传递给洗涤轴或同时传递给洗涤轴与脱水轴的电机内置式电磁离合器，其分别与所述洗涤轴和脱水轴固定；一个用于对脱水桶进行制动的电机内置式失电制动器，其与脱水轴固定。
在本实用新型的实施措施中盘式调速电机为开关磁阻调速电机、永磁直流无刷调速电机、交流变频调速异步电机、双速异步电机之一，其结构为内转子、外定子型，或外转子、内定子型。
洗涤轴是阶梯状的电机输出轴，其轴端为方形并有固定波轮用的螺纹孔。
空心状脱水轴是一个薄壁的空心轴，其通过含油轴承同轴旋转地支撑在洗涤轴上，其上端带有固定脱水桶用的螺纹。
电机内置式电磁离合器由固定在电机上端凹形空腔盖内的磁轭组件、固定在洗涤轴上的电磁离合器转子、固定在脱水轴上的衔铁组件三部分所组成。
磁轭组件由截面为U字形环状磁轭和用环氧树脂固封在磁轭中的环状电磁线圈所组成。
电磁离合器转子为“T”字形中空的回转体，在其端面有腰形断磁槽，中心孔处有一固定脱水轴用的轴承孔。
电机内置式失电制动器由固定在脱水轴上的衔铁组件及固定在上轴承室端面的制动付所组成。
衔铁组件由环形衔铁、起制动与复位作用的花瓣形碟状弹簧、开有花瓣形凹槽的环状摩擦付通过螺栓联接而成，碟状弹簧由套置在脱水轴上起定位作用的上、下定位套筒固定在脱水轴上。
以下结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。
图1是现有洗衣机的结构示意图；图2是现有洗衣机中动力驱动装置示意图；图3、4为现有洗衣机的减速离合器结构示意图；图5是本实用新型的结构示意图；图6为离合器转子结构图；图7为图6的俯视图；图8为花瓣形碟状复位制动弹簧结构图；图9为图8的俯视图；
图10为环状制动付结构
图11为
图10中A-A向剖视图。
请参阅图5。本实用新型包括一个用于产生驱动力的盘式调速电机；一个用于将电机的驱动力直接传递到洗衣机波轮上的洗涤轴，该洗涤轴也是电机输出轴，其与电机的转子固定；一个用于将电机的驱动力传递到脱水桶上的空心状脱水轴，其旋转支承于洗涤轴上；一个用于有选择地将电机的驱动力传递给洗涤轴或同时传递给洗涤轴与脱水轴的电机内置式电磁离合器，其分别与洗涤轴和脱水轴固定；一个用于对脱水桶进行制动的电机内置式失电制动器，其与脱水轴固定。其中盘式调速电机可为开关磁阻调速电机、永磁直流无刷调速电机、交流变频调速异步电机、双速异步电机之一。图5所示为一内定子、外转子型开关磁阻调速电机(亦可采用内转子、外定子型)，它由固定在洗衣机盛水桶底部的电机上端盖9、固定在上端盖9上的定子14、位置传感器16、绕在定子14上的绕组线圈15、固定在电机下端盖18上的阶梯状的输出轴2，紧配合地固定在电机下端盖18上的电机转子13、以及固定在电机下端盖上18的传感器光栅17组成。
电机的转子13紧配合地固定在电机下端盖18内，形成转子组件，并通过平键25及锁紧螺母26紧固在电机的输出轴2的下端；定子14上绕有绕组15并紧固在电机上端盖9上，形成定子组件并通过轴承24旋转地支承在洗涤轴2的中段。
洗涤轴2即为电机输出轴2，其轴端为方形并有固定波轮用的螺纹孔。
空心状脱水轴19是一个薄壁的空心轴，其下端外部通过轴承12、上端内部通过含油轴承1同轴旋转地支撑在洗涤轴2上，其上端带有固定脱水桶用的螺纹。
电机上端盖9上制成凹形空腔，电机内置式电磁离合器由装在此凹形空腔中的电磁离合器转子10、磁轭组件11、衔铁组件所组成。其中转子10为图6、图7所示的“T”字形中空的回转体，在其端面有腰形断磁槽，中心孔处有一固定空心状脱水轴用的轴承孔，其下端紧配合地固定在洗涤轴2的中段，其上端通过轴承12旋转地支承在脱水轴19的下端。磁轭组件11由截面为U字形环状磁轭和用环氧树脂固封在磁轭中的环状电磁线圈所组成，其与转子10同轴有间隙地通过螺栓23固定在凹形空腔的底部。
电机内置式失电制动器由衔铁组件及固定在上轴承室端面的制动付5组成。
上述衔铁组件由环形衔铁7、起制动与复位作用的花瓣形碟状弹簧22、开有花瓣形凹槽的环状摩擦付6通过螺栓4联接而成，碟状弹簧22由套置在脱水轴19上起定位作用的上定位套筒3、下定位套筒8固定在脱水轴19的中段。其中图8、图9所示的花瓣形碟状弹簧22放在
图10、
图11所示开有花瓣形凹槽的环状摩擦付6内。这样，衔铁组件在碟簧22的弹力及电磁离合器的电磁吸力作用下，可作轴向的上下移动，从而分别与固定在上轴承室端面的制动付5、电磁离合器转子10形成上下摩擦付，来传递扭矩。
电磁离合器通电时，衔铁组件被电磁力吸向电磁离合器转子，形成一对摩擦付，把电机的驱动力传递给脱水轴；电磁离合器断电时，衔铁组件在碟簧的弹力作用下压向固定在上轴承室端面的制动付，形成一对摩擦付，对脱水轴进行制动。上轴承室径向通过轴承21旋转地支承在脱水轴19上，并轴向固定在电机的上端盖9上，其上端部装有起着密封作用的密封圈20，下端面固定制动付5。
本实用新型装置用于组成洗衣机时，洗衣机的波轮通过洗涤轴端的螺纹孔与洗涤轴2联接，洗衣机的脱水桶通过脱水轴19上的螺纹与脱水轴联接。
下面说明本实用新型的工作原理。
洗涤、漂洗过程开关磁阻调速电机在额定转速下具有恒转矩的特性，在额定转速以上呈现恒功率的特性。根据洗涤衣物不同的要求，开关磁阻调速电机在控制器的控制下产生不同的转速。洗涤、漂洗过程中洗衣机工作在低速恒转矩区，其动力通过电机输出轴即洗涤轴2传出，安装在脱水桶底部的波轮在电机输出轴2的驱动下，产生正、反向的旋转运动，此时，电磁离合器断电不吸合，衔铁组件与电磁离合器转子10相脱离，在碟簧22的弹力作用下压向固定在上轴承室端面的制动付5，产生制动摩擦力矩，即脱水桶在固定于脱水轴19上的失电制动器的作用下静止不动，波轮形成正、反向水流，完成洗涤、漂洗过程。
在洗涤过程完成后，排水阀门打开，排出盛水桶内的洗涤液，排空后，电磁离合器通电，衔铁组件在电磁离合器电磁吸力的作用下，克服制动弹簧22的弹力脱离制动付而与电磁离合器转子10吸合，衔铁组件在摩擦力矩的作用下，带动固定在其上的脱水轴19随着固定在电机输出轴上的电磁离合器转子10及洗涤轴2一同旋转，于是，固定在脱水轴19上的脱水桶与波轮随着电机作同步高速旋转，完成脱水过程。
当脱水过程结束后，电磁离合器断电，衔铁组件在失电制动器的作用下脱离电磁离合器转子，压向固定在上轴承室端面的制动付5，产生制动摩擦力矩，使脱水桶逐渐停下。
在整个洗衣过程中，洗涤速度的变化是在开关磁阻调速电机的作用下产生的。
通过上述关于洗衣机动力直驱装置的结构与工作原理的介绍，不难看出本实用新型与常规洗衣机的动力驱动装置相比具有以下优点1.由于采用了调速电机，尤其是使用了开关磁阻调速电机，使得整个动力直驱装置可以正反向地、大扭矩地频繁起停，而且起动电流小，因为缩短了正、反向之间停止的时间，从而减少了洗涤时间。
2.避免了因电机输出轴与洗涤轴、脱水轴的分轴并列的安置，所造成的脱水桶、盛水桶的不平衡现象，大大减小了波轮与脱水桶旋转时所产生的振动与噪声。
3.取消了第一级皮带减速传动，降低了故障率，提高了效率和寿命。避免了因皮带打滑所造成的波轮正、反向转过的角度不等而使衣物易缠绕的现象，提高了脱水速度，使衣物脱水更干净。
4.取消了减速离合器，降低了成本和故障率，提高了效率，降低了机械噪声和维修费用。
5.由于开关磁阻调速电机具有30-300rpm的转速范围内恒转矩，可以满足不同衣物对洗涤速度的不同要求，脱水速度可高达2000rpm，离心力大，使衣物脱水更干净，可对洗衣机进行智能模糊控制。
6.采用的电磁离合器、失电制动器可根据洗涤的要求正、反向传递动力，在脱水时可以快速正、反向抖动，使衣物很快地在脱水桶内摆放均匀，缩短衣物的平衡时间，提高整个装置的寿命，减少因脱水不平衡所造成的噪声。
7.由于洗涤、漂洗、脱水三个过程之间的转换是靠电磁离合器、失电制动器的控制来实现的，避免了因排水电磁阀的故障而造成洗涤过程无法转换的现象。
8.把原有的二级减速传动变为一级无级调速传动，提高了整个驱动装置的效率。
9.由于采用盘式调速电机以及内置式电磁离合器、失电制动器的结构，大大缩短了驱动装置的轴向尺寸，降低了洗衣机的重心与高度，提高了洗衣机的可靠性、平衡性，减少了振动和噪声。
在参见本实用新型的优选实施例以及本实用新型的具体附图和说明的同时，本领域的普通技术人员应该懂得，在不脱离本实用新型的各项权利要求所限定的本实用新型的范围及精神实质的情况下，可对本实用新型作各种形式上及细节上的变化，但这意味着这些变化都在本实用新型的专利保护范围内。
上述
图1-图4中的标号说明如下27-安全开关28-盖板 29-控制面部30-水位控制器31-注水电磁阀 32-进水接头 33-压力软管34-贮气室35-铁支架 36-电动机37-减速离合器 38-平衡块39-排水电磁阀 40-排水管41-溢水管 42-吊杆43-洗涤桶 44-盛水桶45-平衡环 46-脱水孔47-波轮48-铁制圆盘 49-洗涤轴 50-脱水轴51-行星齿轮减速器 52-大皮带轮 53-三角皮带54-小皮带轮55-调节螺钉56-离合杆57-棘爪58-制动杠杆59-档套60-棘轮 61-刹车带 62-圆抱簧63-制动扭簧64-离合扭簧 65-离合套 66-洗涤主动轴67-紧固螺母68-方丝离合弹簧 69-外轴套 70-离合器壳体71-挡油盘 72-集油圈73-离合器端盖 74-大水封75-脱水轴水封 76-轴挡圈77-小水封 78-洗涤被动轴79-上脱水轴与刹车盘80-含油轴承 81-行星齿轮固定架 82-行星齿轮83-固定架底座 84-内齿轮85-下脱水轴与含油轴承
权利要求1.一种洗衣机动力直驱装置，其特征在于它包括盘式调速电机、洗涤轴、空心状脱水轴、电机内置式电磁离合器、电机内置式失电制动器，其中所述洗涤轴是电机输出轴，其与所述电机的转子固定；所述脱水轴旋转支承于所述洗涤轴上；所述电机内置式电磁离合器分别与所述洗涤轴和脱水轴固定；所述电机内置式失电制动器与所述脱水轴固定。
2.如权利要求1所述的洗衣机动力直驱装置，其特征在于所述盘式调速电机为开关磁阻调速电机、永磁直流无刷调速电机、交流变频调速异步电机、双速异步电机之一，其结构为内转子、外定子型，或外转子、内定子型。
3.如权利要求1所述的洗衣机动力直驱装置，其特征在于所述洗涤轴是一个阶梯状的电机输出轴，其轴端为方形并有固定波轮用的螺纹孔。
4.如权利要求1或3所述的洗衣机动力直驱装置，其特征在于所述空心状脱水轴是一个薄壁的空心轴，其通过含油轴承同轴旋转地支撑在所述洗涤轴上，其上端带有固定脱水桶用的螺纹。
5.如权利要求1所述的洗衣机动力直驱装置，其特征在于所述电机内置式电磁离合器由固定在电机上端凹形空腔盖内的磁轭组件、固定在所述洗涤轴上的电磁离合器转子、固定在所述脱水轴上的衔铁组件三部分所组成。
6.如权利要求5所述的洗衣机动力直驱装置，其特征在于所述磁轭组件包括截面为U字形的环状磁轭和环状电磁线圈，电磁线圈用环氧树脂固封在磁轭中。
7.如权利要求5所述的洗衣机动力直驱装置，其特征在于所述电磁离合器转子为“T”字形中空的回转体，在其端面有腰形断磁槽，中心孔处有一固定所述空心状脱水轴用的轴承孔。
8.如权利要求1所述的洗衣机动力直驱装置，其特征在于所述电机内置式失电制动器包括衔铁组件和制动付，衔铁组件固定在所述脱水轴上，制动付固定在上轴承室端面。
9.如权利要求5或8所述的洗衣机动力直驱装置，其特征在于所述衔铁组件由环形衔铁、花瓣形碟状弹簧、开有花瓣形凹槽的环状摩擦付经螺栓联接而成，碟状弹簧由套置在所述脱水轴上的上、下定位套筒固定在所述脱水轴上。
专利摘要洗衣机动力直驱装置包括:盘式调速电机;洗涤轴暨电机输出轴;旋转支承于洗涤轴上的脱水轴;电机内置式电磁离合器,其分别与洗涤轴和脱水轴固定;电机内置式失电制动器,其与脱水轴固定。电机动力经电磁离合器的切换直接驱动洗涤轴或同时传递给洗涤轴与脱水轴。本装置取消了常规洗衣机上的减速机构,简化了原有的动力驱动装置,使调速电机的调速作用及机械特性得到充分体现,其轴向尺寸小、重心与高度低、减小了机械振动与噪声,降低了故障率,简化了生产与装配工艺,可提高洗衣机的可靠性、平衡性、稳定性。
文档编号D06F37/30GK2441829SQ00243009
公开日2001年8月8日 申请日期2000年7月12日 优先权日2000年7月12日
发明者于道德, 赵雷, 宋玉林 申请人:北京东方渴望科技发展有限公司