外转子电机和具有其的洗衣机的制作方法

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种外转子电机和具有所述外转子电机的洗衣机。

背景技术：

相关技术中的电机，如应用于洗衣机的直驱电机，其定子具有27个磁极且转子具有36个磁极，即转子磁极与定子磁极的比例为4：3，该种电机的齿槽转矩较大，电机在低速时的转速波动较大，导致振动和噪音较高，进而影响洗衣机的振动和噪音。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种外转子电机，该外转子电机在保证相反电动势、力矩常数和负载能力的同时，能够降低齿槽转矩、减小低速时的转速波动、降低振动和噪音。

本发明还提出一种具有所述外转子电机的洗衣机。

根据本发明的第一方面的实施例提出一种外转子电机，所述外转子电机包括：定子，所述定子包括：芯体，所述芯体包括环形部和27个磁极，所述27个磁极围绕所述环形部的周向间隔设置在所述环形部的外周面；三相绕组，所述三相绕组包括绕设于所述27个磁极的多个线圈；绝缘体，用于使所述三相绕组与所述27个磁极绝缘；转子，所述转子包括：导磁毂框架；导磁环，所述导磁环设于所述导磁毂框架且与所述导磁毂框架的至少一部分共同构成磁轭部；32个磁体，所述32个磁体设于所述磁轭部。

根据本发明实施例的外转子电机在保证相反电动势、力矩常数和负载能力的同时，能够降低齿槽转矩、减小低速时的转速波动、降低振动和噪音。

根据本发明的一些具体实施例，所述芯体的厚度为18mm～25mm。

根据本发明的一些具体示例，所述环形部的至少大部分由所述绝缘体封装。

进一步地，所述绝缘体通过对所述芯体进行部分包覆而注塑成型。

根据本发明的一些具体示例，所述环形部的内直径为120mm～220mm。

根据本发明的一些具体示例，所述环形部的内直径为190mm～210mm。

根据本发明的一些具体示例，所述环形部的环宽为4mm～14mm。

根据本发明的一些具体示例，所述环形部的环宽为7mm～11mm。

进一步地，所述芯体包括多个堆叠体，所述多个堆叠体在其端部处接合，每个堆叠体包括所述环形部的区段以及至少一个延伸的磁极部分。

进一步地，相邻的所述堆叠体通过燕尾槽接合构成所述芯体。

根据本发明的一些具体示例，所述芯体包括6个所述堆叠体，其中3个堆叠体各自具有3个径向延伸的所述磁极，另外3个堆叠体各自具有6个径向延伸的所述磁极。根据本发明的一些具体实施例，所述绝缘体包括位于所述芯体内侧的固定部，所述固定部包括多个紧固孔和多个定位孔。

根据本发明的一些具体实施例，所述导磁毂框架包括：端板部；环板部，所述环板部连接于所述端板部的周沿且沿所述端板部的周向延伸成环形，所述导磁环设于所述环板部的内周面，所述32个磁体设于所述导磁环的内周面。

进一步地，所述导磁环的外直径大于所述环板部的内直径以使所述导磁环与所述环板部过盈配合。

进一步地，所述磁体为磁钢，所述32个磁钢沿所述环板部的周向排列并贴设于所述环板部的内周面。

根据本发明的一些具体示例，所述端板部设有注塑定位孔，所述注塑定位孔为多个且沿所述端板部的周向间隔设置。

根据本发明的一些具体实施例，所述导磁毂框架和所述导磁环均为导磁金属材质件。

根据本发明的一些具体实施例，所述导磁环的厚度为1.1mm-1.9mm。

根据本发明的一些具体实施例，所述转子还包括：花键联轴器，所述花键联轴器安装于所述导磁毂框架且中心轴线与所述导磁毂框架的中心轴线重合。

根据本发明的第二方面的实施例提出一种洗衣机，所述洗衣机包括：盛水桶；旋转桶，所述旋转桶可旋转地设于所述盛水桶内；根据本发明的第一方面的实施例所述的外转子电机，所述定子与所述盛水桶相连，所述转子与所述旋转桶相连。

根据本发明实施例的洗衣机，通过利用根据本发明的第一方面的实施例所述的外转子电机，具有振动和噪音低等优点。

本发明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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的外转子电机的定子的结构示意图。

图2是根据本发明实施例的外转子电机的定子的部分结构示意图。

图3是根据本发明实施例的外转子电机的定子的部分结构剖视图。

图4是根据本发明实施例的外转子电机的定子的绕线示意图。

图5是根据本发明实施例的外转子电机的定子的芯体的结构示意图。

图6和图7是根据本发明实施例的外转子电机的转子的不同角度的结构示意图。

图8是根据本发明实施例的外转子电机的转子的导磁毂框架的局部结构示意图。

图9是根据本发明实施例的外转子电机的转子的花键联轴器的结构示意图。

图10是现有电机与根据本发明实施例的外转子电机的相反电动势的对比图。

图11是现有电机与根据本发明实施例的外转子电机的齿槽转矩的对比图。

附图标记：

定子2、

芯体100、环形部110、磁极120、

堆叠体200、区段230、磁极部分240、下冲压部分250、

紧固孔300、定位孔310、

固定部400、

转子1、

导磁毂框架10、端板部11、环板部12、注塑定位孔13、气隙检测工艺孔14、内注塑加强筋15、外注塑加强筋16、注塑连接孔17、

导磁环20、

磁体30、

花键联轴器40。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“内”、“外”、“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发明和简化描述，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发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图描述根据本发明实施例的外转子电机，该外转子电机为直驱电机。

如图1-图8所示，根据本发明实施例的外转子电机包括定子2和转子1。

定子2包括芯体100、三相绕组和绝缘体。芯体100包括环形部110和27个磁极120，27个磁极120围绕环形部110的周向间隔设置在环形部110的外周面，构成内定子。所述三相绕组包括绕设于27个磁极120的多个线圈。所述绝缘体用于使所述三相绕组与27个磁体30绝缘。

转子1包括导磁毂框架10、导磁环20和32个磁体30。导磁毂框架10和导磁环20均为导磁件，导磁环20设于导磁毂框架10，两者组成转子铁芯，导磁环20与导磁毂框架10的至少一部分共同构成磁轭部。32个磁体30设于所述磁轭部的表面，例如设置在磁轭部的内周面，形成表贴结构。其中，导磁毂框架10和导磁环20可以为导磁金属材质件。

根据本发明实施例的外转子电机，定子2设置有27个磁极120，且转子1设置有32个磁体30，将定子极数为27且转子极数为36的现有电机改进成定子极数为27且转子极数为32，现有电机与本发明的外转子电机的相反电动势对比如图9所示，现有电机与本发明的外转子电机的齿槽转矩对比如图10所示，现有电机的相反电动势rms＝338.4v、齿槽转矩t＝0.094nm，本发明的外转子电机的相反电动势rms＝338.1v、齿槽转矩t＝0.006nm，由此，根据本发明实施例的外转子电机相比现有电机，相反电动势基本无差异，电机力矩常数接近，本发明的外转子电机的负载点效率为46.93％，高于现有电机的43.79％，输出能力可满足整机输出需求，即负载能力基本相同甚至更优，与此同时，根据本发明实施例的外转子电机的齿槽转矩更小，低速时的转速波动更小，振动和噪音均有所降低。

相应地，根据本发明实施例的外转子电机，将转子磁极改进成32个后，由于极槽配合的改变，定子2的三相绕组的排线布线有所变化，绕组系数由现有电机的0.866提高到的0.915，具体绕线方式如图4所示，定子注塑模具、高冲模具不变，漆包线的线径和匝数不变，配合转子极数变化，对绕组绕线方式进行调整，由现有三针绕线变更为单针绕线。

此外，通过设置导磁环20，可以利用导磁环20与导磁毂框架10组成转子铁芯，导磁环20与导磁毂框架10的至少一部分共同构成磁轭部，能够增大转子轭部的整体厚度，满足表贴磁体30区域的厚度，转子轭部的磁路由导磁环20和导磁毂框架10共同提供，从而提供较大的磁路，保证外转子电机在工作中不易出现磁饱和现象，进而保证外转子电机的输出功率，且可以降低导磁毂框架10的材料厚度。

本发明的外转子电机应用于洗衣机等上，可有效改善电机转动的噪音和振动。

具体地，当本发明涉及的外转子电机适用于洗衣机上时，芯体100的厚度为18mm～25mm，优选为20mm。

在此基础上，环形部110的内直径为120mm～220mm；进一步地，环形部110的内直径为190mm～210mm；优选地，环形部110的内直径为202mm。

在此基础上，环形部110的环宽为4mm～14mm；进一步地，环形部110的环宽为7mm～11mm；优选地，环形部110的环宽为9mm。

当然，此尺寸区间是针对洗衣机的优化设计，但此尺寸区间绝不仅限于应用于洗衣机上，在动力模式相同的其他电气装置上均可采用。

在本发明的一些具体实施例中，环形部110的至少大部分由所述绝缘体封装，具体地，所述绝缘体通过对芯体100进行部分包覆而注塑成型，其中，磁极120的外侧面通常不被包覆。

例如，绝缘体在注塑成型后，进行绕线和端子压接，然后安装电源端子盒，电源端子盒在绝缘体上的安装端且在绝缘体注塑时一体成型。

在本发明的一些具体示例中，在定子2的横截面中，每一磁极120具有t形形状，所支撑的每一磁极120的横杆部分通过每一磁极120的主干部分与环形部110间隔开。在本发明的一些具体示例中，如图1和图2所示，所述绝缘体包括固定部400，固定部400设在定子2的中央部分，并从芯体100的内侧延伸一定距离，包含多个紧固孔300和多个定位孔310，紧固孔300用于利用螺栓连接将定子2安装到固定的装置上，定位孔310用于与固定的装置上的凸起相配，以对定子的安装进行定位。

具体的，固定部400由绝缘体过芯体100进行部分注塑包覆时一体形成，并以预设距离芯体100内侧预留由若干孔作为紧固孔300与定位孔310。紧固孔300内设有金属螺栓套，金属螺栓套作为缓冲件可减小螺栓对定子2的注塑形成的固定部400的损坏。金属螺栓套通过注塑插入的方式形成于紧固孔300内。

作为区别的，定位孔310的孔直径略小于紧固孔300的孔直径，定位孔310内无金属螺栓套，定位孔310数量少于紧固孔300，例如两个紧固孔300和一个定位孔310构成一组，且在该组成中定位孔310位于两个紧固孔300之间。

在本发明的一些具体实施例中，如图5所示，芯体100优选地采用钢叠片形成。例如，芯体100包括叠片的至少一个堆叠体200，即堆叠体200由多个叠片堆叠而成。

可选地，芯体100包括多个堆叠体200，多个堆叠体200在其端部处接合，每个堆叠体200包括环形部110的区段230以及至少一个延伸的磁极部分240，例如，每个堆叠体200包括多个磁极部分240。

其中，相邻的堆叠体200通过在邻接端部处的互锁结构连接，例如，多个堆叠体200通过位于区段230上的燕尾槽结合首位相连以构成芯体100。

可选地，芯体100包括6个堆叠体200，其中3个堆叠体200各自具有3个径向延伸的磁极120，另外3个堆叠体200各自具有6个径向延伸的磁极120，从而能够提高材料的利用率。例如，在定子2的周向上，具有3个径向延伸的磁极120的堆叠体200和具有6个径向延伸的磁极120的堆叠体200可以交替排列。

每一堆叠体200内的叠片可以通过多个铆钉或者通过将下冲压部分250互锁而紧固，在所述下冲压部分250中，每一层条带的小突起经冲压进入下一层中的凹槽内，所述凹槽通过向下冲压所述层中的小突起而形成。此外，所述叠片可通过粘合剂或以一些临时方式紧固直到塑料包覆模制处理，或所述叠片可通过多层叠片之间的被适当冲压的连接部互锁。

在本发明的一些具体实施例中，如图5所示，转子1还包括花键联轴器40，花键联轴器40用于安装电机的转轴且与转轴安装后形成周向定位，花键联轴器40安装于导磁毂框架10，花键联轴器40的中心轴线与导磁毂框架10的中心轴线重合。

花键联轴器40的具体结构的剖视图如图8所示，花键联轴器40在外侧具有凸起边沿，用于花键联轴器40在导磁毂框架10上的固定；花键联轴器40内侧具有花键用于与转轴配合连接。

在本发明的一些具体实施例中，如图5所示，导磁毂框架10包括端板部11和环板部12。

环板部12连接于端板部11的周沿，且环板部12沿端板部11的周向延伸成环形，环板部12可以垂直于端板部11设置，导磁环20设于环板部12，32个磁体30设于导磁环20。由此使转子轭部具有较大的厚度以提供足够的磁路，满足电机的大功率设计。

进一步地，如图5所示，导磁环20设于环板部12的内周面，32个磁体30设于导磁环20的内周面，从而形成外转子结构。

可选地，导磁环20采用卷圆成型，导磁环20的厚度为1.1mm-1.9mm，优选为1.5mm，以满足电磁方案设计的需要。

在本发明的一些具体实施例中，如图5所示，导磁环20的外直径大于环板部12的内直径，装配时，将导磁环20压入导磁毂框架10，使导磁环20与环板部12过盈配合，实现导磁环20与导磁毂框架10的安装，且操作方便、结构稳定可靠。

可选地，32个磁体30沿环板部12的周向排列，并分别贴设于环板部12的内周面。

在本发明的一些具体示例中，端板部11和环板部12至少包括一部分的注塑结构，该注塑结构用于加强转子的结构强度以及稳固导磁环20、磁体30、花键联轴器40的安装。注塑结构通过对装配好导磁环20、磁体30、花键联轴器40的转子进行整体包覆注塑形成。

具体的，如图7所示，端板部11设有注塑定位孔13，注塑定位孔13可以为多个，例如三个，多个注塑定位孔13沿端板部11的周向间隔设置。由此可以保证转子1的各部件在加工过程中的相对位置的精度，例如注塑后磁体30与其它零部件的相对位置，进而利于转子1的批量化生产。

进一步地，如图7所示，端板部11设有气隙检测工艺孔14，气隙检测工艺孔14可以为多个，例如九个，多个气隙检测工艺孔14沿端板部11的周向间隔设置在端板部11的外周缘处。这样在电机组装后，可以方便检测人员测量定子和转子1间的气隙。

在本发明的一些具体示例中，如图5和图6所示，端板部11具有注塑连接孔17，注塑后的端板部11的内侧表面形成内注塑加强筋15，端板部11的外侧表面形成有外注塑加强筋16，端板部11具有注塑连接孔17，内注塑加强筋15和外注塑加强筋16通过注塑连接孔17相连。由此，内注塑加强筋15和外注塑加强筋16紧密结合成一个整体，大幅提高了转子1的结构强度和可靠性。

其中，内注塑加强筋15和外注塑加强筋16中的每一个，可以包括多个径向筋条和周向筋条，多个径向筋条从端板部11的中心处向外呈辐射状设置，周向筋条沿端板部11的周向延伸成环形且与多个径向筋条的外端相连。

进一步地，如图7所示，注塑连接孔17为垂直于端板部11的径向的腰型孔，相比圆形孔，腰型孔的横截面积更大，能够使内注塑加强筋15和外注塑加强筋16的结合更加牢固。

可选地，注塑连接孔17的两个圆心之间的距离为1mm-5mm。

举例而言，注塑定位孔13、注塑连接孔17和气隙检测工艺孔14可以沿端板部11的径向由内至外排布。

下面描述根据本发明的实施例的洗衣机。

根据本发明实施例的洗衣机包括盛水桶、旋转桶和外转子电机。

所述旋转桶可旋转地设于所述盛水桶内。所述外转子电机为根据本发明上述实施例的外转子电机，所述定子与所述盛水桶相连，所述转子与所述旋转桶相连。

根据本发明实施例的洗衣机，通过利用根据本发明的上述实施例的外转子电机，具有振动和噪音低等优点。

可以理解的是，本发明所保护的外转子电机不应仅限于上述实施例中的尺寸，通过对该尺寸等比例或者近似等比例的缩放或者尺寸的相近微调，都应该视为对本专利的近似或等同。

根据本发明实施例的外转子电机和洗衣机的其他构成以及操作等对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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发明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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。