洗衣机的制作方法

本实用新型涉及家用电器技术领域，尤其是涉及一种洗衣机。

背景技术：

波轮洗衣机因为洗涤时间短、洗净比高，在经历了数十年的市场考验后仍然得到广大客户的信赖。海尔等厂商提出了双动力洗衣机结构，虽然原理上能够提高洗净比，缩短洗涤时间，但由于采用了机械差速的方式进行功率分配，结构复杂、系统集成度低、功率密度小，并没有获得大规模的市场应用。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型在于提出一种洗衣机，所述洗衣机可以实现双动力洗涤，且结构紧凑、效率高、可靠性高、噪声小。

根据本实用新型的洗衣机，包括：外桶；内桶，所述内桶可旋转地设在所述外桶内；波轮，所述波轮相对所述内桶可转动地设在所述内桶的底部；驱动装置，所述驱动装置包括呈环形的磁阻转子、永磁转子和定子，所述定子、所述磁阻转子以及所述永磁转子依次内外嵌套且相互可旋转，且所述定子、所述磁阻转子以及所述永磁转子中每相邻的两个之间均以气隙间隔，所述定子包括：定子铁芯、第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组均绕制在所述定子铁芯上，且所述第一绕组和所述第二绕组相互独立，所述第一绕组和所述第二绕组分别与所述磁阻转子和所述永磁转子对应以分别独立地驱动所述磁阻转子和所述永磁转子旋转，其中，所述磁阻转子和所述永磁转子中的其中一个与所述内桶相对固定连接用于驱动所述内桶旋转，且所述磁阻转子和所述永磁转子中的另一个与所述波轮相对固定连接用于驱动所述波轮旋转。

根据本实用新型的洗衣机，采用无机械差速、无离合的方式实现了双动力洗涤与脱水，系统集成度高、能耗低、洗净比高，并且由于机械零部件的减少可靠性大大提升。此外，驱动装置采用磁阻调制效应产生驱动转矩，转矩密度高于常规永磁电机，进一步增加了系统的功率密度，降低了能耗。

在一些实施例中，所述第一绕组和所述第二绕组中的任一个为单相绕组或多相绕组，且所述第一绕组和所述第二绕组的相数相同或不同。

在一些实施例中，所述定子铁芯还包括定子机壳，所述定子机壳套设在所述定子铁芯的外侧。

在一些实施例中，所述磁阻转子包括导磁的磁阻铁芯和非导磁的间隔块，所述磁阻铁芯和所述间隔块交替布置呈环形。

在一些实施例中，所述磁阻转子还包括：非导磁的保持架，所述保持架呈两端敞开的筒状，所述保持架的周壁上形成有沿所述保持架的周向间隔布置的多个安装槽；端板，所述端板封闭所述保持架的一端，所述磁阻铁芯设在所述安装槽内且包括与所述安装槽一一对应的多个。

在一些实施例中，所述永磁转子包括：导磁的永磁铁芯和永磁体，所述永磁体包括沿所述永磁铁芯的周向间隔布置的多个，且相邻的两个永磁体的极性相反。

在一些实施例中，所述洗衣机包括第一传动轴和第二传动轴，所述第二传动轴为空心轴，所述第一传动轴设在所述第二传动轴的内侧，且所述第一传动轴的中心线和所述第二传动轴的中心线重合，其中，所述第一传动轴的一端与所述波轮相连且另一端与所述磁阻转子和所述永磁转子中位于外侧的一个相连，所述第二传动轴的一端与所述内桶相连且另一端与所述磁阻转子和所述永磁转子中位于内侧的一个相连。

在一些实施例中，所述磁阻转子包括导磁的磁阻铁芯和非导磁的间隔块，所述磁阻铁芯和所述间隔块交替布置呈环形，所述磁阻铁芯的数量为p_r，所述第一绕组与所述第二绕组的绕组跨距分别为y_1s和y_1ad并分别形成极对数为p_s和p_ad的旋转磁场，所述永磁转子形成极对数为p_f的永磁磁场，其中，p_r＝|p_s±p_f|；p_ad＝p_f≠p_s；y_1s≠y_1ad。

在一些实施例中，所述第一绕组和所述第二绕组的电流注入频率分别满足：ω_s＝p_rΩ_r-p_fΩ_f；ω_ad＝p_fΩ_f，其中ω_s和ω_ad分别为两套绕组的控制频率，Ω_r和Ω_f分别为磁阻转子与永磁转子的机械转速，所述第一绕组和所述第二绕组的电流注入相角分别满足：θ_s＝-p_rθ_r+p_fθ_f；θ_ad＝-p_fθ_f，其中θ_s和θ_ad为两套绕组的注入电流轴线的相角，θ_f和θ_r分别为永磁转子和磁阻转子与d轴对齐位置的机械角度差。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的洗衣机的爆炸图；

图2是图1中所示的洗衣机的示意图；

图3是图2中所示的内桶和波轮在洗涤过程中转动方向的示意图；

图4是图2中所示的内桶和波轮在脱水过程中转动方向的示意图；

图5是根据本实用新型实施例的洗衣机的控制装置的示意图；

图6是根据本实用新型实施例的洗衣机的控制方法的流程图。

附图标记：

洗衣机100，

外桶1，内桶2，波轮3，

驱动装置4，

定子41，定子铁芯411，第一绕组412，第二绕组413，定子机壳414，

磁阻转子42，磁阻铁芯421，保持架422，安装槽4221，间隔块4222，端板423，

永磁转子43，永磁铁芯431，永磁体432，

第一传动轴5，第二传动轴6，

控制装置7，第一功率模块71，第二功率模块72，控制器73。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考图1-图6描述根据本实用新型实施例的洗衣机100。

如图1所示，根据本实用新型第一方面实施例的洗衣机100，包括：内桶2、波轮3和驱动装置4。

具体地，波轮3设在内桶2的底部，且波轮3相对内桶2可转动；驱动装置4包括呈环形的磁阻转子42、永磁转子43和定子41，定子41、磁阻转子42以及永磁转子43依次内外嵌套，也就是说，磁阻转子42始终位于定子41和永磁转子43之间，定子41可以位于磁阻转子42内侧且永磁转子43位于磁阻转子42外侧，或定子41位于磁阻转子42外侧且永磁转子43位于磁阻转子42内侧。且定子41、磁阻转子42以及永磁转子43相互可旋转，且定子41、磁阻转子42以及永磁转子43中每相邻的两个之间均以气隙间隔，也就是说，定子41与磁阻转子42之间具有气隙间隔开，且磁阻转子42与永磁转子43也具有气隙间隔开，以保证定子41、磁阻转子42以及永磁转子43之间的旋转独立性。

定子41可以包括：定子铁芯411、第一绕组412和第二绕组413，其中，定子铁芯411由高导磁材料构成，第一绕组412和第二绕组413均绕制在定子铁芯411上，且第一绕组412和第二绕组413相互独立，也就是说，第一绕组412和第二绕组413互相之间不影响、不干涉、完全独立工作。例如，第一绕组412和第二绕组413分别由两个独立的功率模块(例如下文中所述的第一功率模块71和第二功率模块72)控制其通入的电流。

且第一绕组412和第二绕组413分别与磁阻转子42和永磁转子43对应，以分别独立地驱动磁阻转子42和永磁转子43旋转。例如，当第一绕组412与磁阻转子42对应时第二绕组413与永磁转子43对应，当第一绕组412与永磁转子43对应时第二绕组413与磁阻转子42对应。当第一绕组412和第二绕组413中通入不同的电流时，所产生的磁场可以分别作用于磁阻转子42和永磁转子43，从而驱动磁阻转子42和永磁转子43旋转，进而实现分别驱动内桶2和波轮3旋转。

其中，磁阻转子42和永磁转子43中的其中一个与内桶2相对固定连接，用于驱动内桶2旋转，且磁阻转子和永磁转子43中的另一个与波轮3相对固定连接，用于驱动波轮3旋转。例如，当磁阻转子42与内桶2固定连接驱动内桶2旋转时，永磁转子43与波轮3固定连接驱动波轮3旋转；当磁阻转子42与波轮3固定连接驱动波轮3旋转时，永磁转子43与内桶2固定连接驱动内桶2旋转。也就是说，磁组转子和永磁转子43分别用于驱动内桶2和波轮3独立旋转，由此，可以通过无离合的方式实现洗衣机100双动力洗涤与脱水，系统集成度高、能耗低、洗净比高，并且机械零部件少，可靠性高。

根据本实用新型实施例的洗衣机100，采用无机械差速、无离合的方式实现了双动力洗涤与脱水，系统集成度高、能耗低、洗净比高，并且由于机械零部件的减少可靠性大大提升。此外，驱动装置4采用磁阻调制效应产生驱动转矩，转矩密度高于常规永磁电机，进一步增加了系统的功率密度，降低了能耗。

进一步地，第一绕组412和第二绕组413中的任一个可以为单相绕组或多相绕组，且第一绕组412和第二绕组413的相数相同或不同，由此，可以根据实际需要选择第一绕组412和第二绕组413的相数，提高定子41的适用性。

有利地，当定子41位于磁阻转子42的外侧时，定子铁芯411还可以包括定子机壳414，定子机壳414套设在定子铁芯411的外侧，定子机壳414可以对定子铁芯411起到保护和绝缘的效果，从而提高驱动装置4运行过程中的安全性和可靠性。

在一些实施例中，磁阻转子42可以包括导磁的磁阻铁芯421和非导磁的间隔块4222，磁阻铁芯421和间隔块4222交替布置呈环形。由此，可以简化磁阻转子42的结构，便于加工制造。

进一步地，磁阻转子42还可以包括：非导磁的保持架422和端板423，其中，保持架422呈两端(例如图1中所示的保持架422的上端和下端)敞开的筒状，保持架422的周壁上形成有多个安装槽4221，多个安装槽4221沿保持架422的周向间隔布置，相邻的安装槽4221之间限定出非导磁的间隔块4222，由此，可以进一步简化磁阻转子42的结构，减少零件数量。有利地，端板423封闭保持架422的一端(例如图1中所示的保持架422的下端)，磁阻铁芯421设在安装槽4221内，且磁阻铁芯421可以包括与安装槽4221一一对应的多个，由此，可以方便磁阻铁芯421的安装，增强磁阻转子42的整体性，提高装配效率。

在一些实施例中，永磁转子43可以包括：导磁的永磁铁芯431和永磁体432，永磁体432可以包括多个，多个永磁体432沿永磁铁芯431的周向间隔布置，且相邻的两个永磁体432的极性相反，由此，有利于实现永磁转子43与定子41通过电磁感应实现永磁转子43的旋转。

在一些实施例中，如图1和图2所示，洗衣机100可以包括第一传动轴5和第二传动轴6，其中，第一传动轴5和第二传动轴6中的其中一个(例如第二传动轴6)可以为空心轴且另一个设在所述其中一个的内侧，且第一传动轴5的中心线和第二传动轴6的中心线重合。例如，当第二传动轴6为空心轴，第一传动轴5设在第二传动轴6的内侧，其中，第一传动轴5的一端(例如图2中所示的第一传动轴5的上端)与波轮3相连，且第一传动轴5的另一端(例如图2中所示的第一传动轴5的下端)与磁阻转子42和永磁转子43中位于外侧的一个(例如图2中所示的磁阻转子42)相连，第二传动轴6的一端(例如图2中所示的第二传动轴6的上端)与内桶2相连，且第二传动轴6的另一端(例如图2中所示的第二传动轴6的下端)与磁阻转子42和永磁转子43中位于内侧的一个(例如图2中所示的永磁转子43)相连。此时，磁阻转子42和永磁转子43分别通过第一传动轴5和第二传动轴6驱动内桶2和波轮3旋转，从而能够在不采用机械差速的前提下，通过控制的方式直接实现双动力洗涤以及脱水。

在一些实施例中，磁阻转子42可以包括高导磁的磁阻铁芯421和非导磁的间隔块4222，磁阻铁芯421和间隔块4222交替布置呈环形，磁阻铁芯421的数量为p_r，第一绕组412的绕组跨距为y_1s，且第一绕组412形成极对数为p_s的旋转磁场，第二绕组413的绕组跨距为y_1ad，且第二绕组413形成极对数为p_ad的旋转磁场，永磁转子43形成极对数为p_f的永磁磁场，其中，p_r＝|p_s±p_f|；p_ad＝p_f≠p_s；y_1s≠y_1ad。

进一步地，第一绕组412和第二绕组413的电流注入频率可以分别满足：ω_s＝p_rΩ_r-p_fΩ_f；ω_ad＝p_fΩ_f，其中ω_s和ω_ad分别为第一绕组412和第二绕组413的控制频率，Ω_r和Ω_f分别为磁阻转子42与永磁转子43的机械转速，第一绕组412和第二绕组413的电流注入相角分别满足：θ_s＝-p_rθ_r+p_fθ_f；θ_ad＝-p_fθ_f，其中θ_s和θ_ad为两套绕组的注入电流轴线的相角，θ_f和θ_r分别为永磁转子43和磁阻转子42与d轴对齐位置的机械角度差。由此，有利对于实现永磁转子43和磁阻转子42的解耦控制。

下面描述根据本实用新型上述实施例的洗衣机100的控制方法，所述控制方法包括：在洗涤模式时，波轮3与内桶2相对反向或同向但不同速旋转；在脱水模式时，波轮3与内桶2同向且同速旋转。

所述洗衣机100还可以包括控制装置7，所述控制器73包括第一功率模块71、第二功率模块72以及控制器73，其中，第一功率模块71、第二功率模块72分别与第一绕组412和第二绕组413的相数相匹配，所述控制器73通过分析与采集信号，根据洗衣步骤控制第一功率模块71和第二功率模块72对第一绕组412和第二绕组413通入合适的电流，以达到控制波轮3和内桶2转速的目的。当洗涤模式时，控制器73按照双动力洗涤模式控制驱动装置4，即产生的控制效果为磁阻转子42与永磁转子43反向旋转，进而分别带动波轮3和内桶2反向旋转，实现双动力洗涤；而脱水模式时，控制器73的控制效果为磁阻转子42与永磁转子43按照同方向同速运行，分别带动波轮3和内桶2同方向同速运行，进行甩干。

根据本实用新型的洗衣机的控制方法，通过控制的方式直接实现双动力洗涤以及脱水，进而使得整个动力系统的体积大大减小，结构紧凑，效率高。

下面将参考图1-图6描述根据本实用新型一个具体实施例的洗衣机100。

如图1、图2和图3所示，本实用新型实施例的洗衣机100包括：洗衣机100的外桶1、内桶2、波轮3、驱动装置4以及控制装置7，所述驱动装置4包括定子41、磁阻转子42、永磁转子43、第一传动轴5和第二传动轴6。

具体地，定子41包括：定子机壳414、高导磁材料构成的定子铁芯411、以及在其上绕制的第一绕组412和第二绕组413，所述第一绕组412为三相对称绕组，所述第二绕组413为两相对称绕组，如图4所示，所述控制装置7包括相互独立的第一功率模块71和第二功率模块72，第一功率模块71和第二功率模块72用于分别控制第一绕组412和第二绕组413的输入电流，第一功率模块71和第二功率模块72的控制信号由控制器73产生。

所述磁阻转子42包含高导磁材料构成的分块磁阻铁芯421、非导磁材料构成的保持架422以及磁阻转子42的端板423，在本实施例中所述第一传动轴5与磁阻转子42的端板423固定连接。所述永磁转子43包括永磁体432和高导磁材料构成的永磁铁芯431，在本实施例中第二传动轴6与永磁铁芯431固定连接，所述第二传动轴6为空心轴，且第二传动轴6与第一传动轴5同轴线布置，且第二传动轴6与洗衣机100的内桶2固定连接，而第一传动轴5与波轮3固定连接，因此，所述永磁转子43带动内桶2旋转，而磁阻转子42带动波轮3旋转。所述外桶1固定不动，所述定子机壳414固定在外桶1上。

本实用新型上述实施例的洗衣机100的控制方法如图6所示，当洗衣机100开始洗衣后，首先通过智能辨识程序获得所洗涤衣物的重量和重心，并根据用户的输入选择合适的洗衣程序，在开始洗衣后，控制器73实时的获取永磁转子43和磁阻转子42的转速和位置，并根据以下公式计算通过第一功率模块71和第二功率模块72注入第一绕组412和第二绕组413的电流的频率和相角。在本实施例中，磁阻铁芯421的数量p_r＝14，第一绕组412形成的旋转磁场的极对数p_s＝8，永磁转子43形成的永磁磁场的极对数p_f＝6，第二绕组413形成的旋转磁场的极对数p_ad＝6。

ω_s＝p_rΩ_r-p_fΩ_f

ω_ad＝p_fΩ_f

θ_s＝-p_rθ_r+p_fθ_f

θ_ad＝-p_fθ_f

其中，ω_s和ω_ad分别为第一绕组412和第二绕组413的控制频率，Ω_r和Ω_f分别为磁阻转子42与永磁转子43的机械转速，所述第一绕组412和第二绕组413的电流注入相角：θ_ad和θ_ad为第一绕组412和第二绕组413的注入电流轴线的相角，θ_f和θ_r分别为永磁转子43和磁阻转子42对齐d轴位置的机械角度差。

由于第一绕组412和第二绕组413独立控制，所述永磁转子43和所述磁阻转子42的旋转方向和位置可以实现独立控制，因为波轮3和洗衣机100的内桶2的旋转方向也可以独立控制而不必借助离合器，如图3所示，在洗涤模式下，波轮3和内桶2按照相反的旋转方向进行运动，进而实现双动力搓洗，而在脱水状态下，如图4所示，波轮3和内桶2按照相同的方向同速旋转，进而实现衣物脱水。

根据本实用新型实施例的洗衣机100，采用一种新型共轴驱动装置4的结构及其控制方法，能够在不采用机械离合器的前提下，通过对第一绕组412和第二绕组413的控制实现磁阻转子42和永磁转子43的独立控制，进而根据需要进行波轮3与内桶2反转的双动力洗涤，或波轮3与内桶2同向旋转的脱水。该系统结构紧凑、可靠性高、噪声小，全面提升现有双动力波轮洗衣机100的性能。

根据本实用新型实施例的洗衣机100，采用无机械差速、无离合的方式实现了双动力洗涤与脱水，系统集成度高、能耗低、洗净比高，并且由于机械零部件的减少可靠性大大提升；本实用新型采用磁阻调制效应产生驱动转矩，转矩密度高于常规永磁电机，进一步增加了系统的功率密度，降低了能耗。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。