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单相交流异步电机在工业洗衣机的应用

下边对上述四种电机的基本特性以及能否用作洗衣机的直驱电机做一下介绍。

1、单相交流异步电机,是目前工业洗衣机普遍采用的电机,原因很筒单,因为它的原理、构造大家已经非常了解,制作工艺已很成熟,而且,应用在洗衣机上已有几十年历史了。但由于这种电机是恒速运转,工作时通过皮带传动及减速离合器完成速度、力矩的转换,再分别完成工业洗衣机的洗涤、脱水动作。普通的滚筒洗衣机没有减速离合器,只有一级皮带作为减速兼传动。它在洗涤、脱水时的不同转速是由电机的不同极对数绕组来完成的。绕组多采用2极/l2极或2极/l6极。这样可以使洗涤转速大约在40-60r/min,脱水转速大约在400-600r/min。当人们想进一步提高脱水转速时,也大多选用改变电机的转差率来改变电机绕组电压,达到脱水转速可调的目的。可是这种方法存在,调速范围小、稳定性差等不足。

由单相交流异步电机驱动的工业洗衣机.其弱点或不足之处逐渐被人们所看清:

(1)洗衣机的驱动系统结构复杂,工作效率低、转速不稳定,启动电流大、故障率比较高、控制精度低;

(2)在结构设置上,洗衣机的电机轴与滚筒的几何中心轴不可能同轴(需要皮带减速),处于偏置状态,而正是这种“偏置”适成了洗衣机在工作时会出现振动,难以平衡的问题。所以,迫使我们不得不增加培植,以抑制整机工作时的振动载噪音;

(3)电机的固有结构及外特性决定了这种电机的单位体积功率偏小、起动力矩偏弱、过载能力不足、可控性较差;同时它实现直接驱动比较困难.难以实现驱动系统的最佳化;

因此说,单相交流电机的固有结构及性能已在某种程度上制约了洗衣机的进一步发展,如难以实现多种洗涤转速设计、电机及洗衣机多种自我保护功能、频曦启动等,所以亟需开发出一种适于洗衣机工作的新型电机。

2、单相串励电机的引入,起源于欧美等生产厂家。欧美地区住房宽裕,人们一般将洗衣机安放在离卧室较远的地方。不太在乎噪音,而更关心的是脱水转速。单相串励电机正好可以满足这方面的要求,这种电机一般由电刷换向器、励磁绕组和电枢绕组串接而成,定子由定子铁心和励磁绕组等部件组成,转子由电枢铁心、电枢绕组和换向器组成;由于励磁绕组与电枢绕组是串接的,通电后电枢电流与励磁磁场所产生的电磁力矩就可以带动负载旋转。单相串励电机转速高、体积小、起动转矩大,经常用在电钻等电动工具上。将这种电机装配在工业洗衣机上,洗涤或脱水时只需通过调整电压就可以实现电机转速的调整,并且,调节范围也比较宽。在国外有的滚筒洗衣机装配了这种电机其脱水转速可达达1000r/min以上。但它也有明显不足的地方:最明显的就是工作时噪声突出,尤其是转速越高,噪声越大,这也是由于这种电机的自身结构所决定的。

除此以外,由于这种电机采用的是机械式换向。因此,电磁干扰在所难免,被电刷短接元件中的电流急剧变化和产生的火花,会产生非常的电磁干扰,在高速脱水时尤为明显;电刷与换向器摩擦摄耗也会影响电机的寿命。基于此,这种电机要实现直接驱动也比较困难。

3、开关磁组电机,英文为Switched Reluctance,它的构造比较特殊:定子的凸极是由硅钢片叠加而成,在凸极上绕有昧中绕组.把径向相对的两个绕组串联就构成一个两极磁极.叫做“一相”;转子的凸极也是由硅钢片叠加而成。没有永磁材料,目前应用比较多的是四相结构(8/6磁对数)。这种电机遵循“磁阻最小原理”,即磁通总是沿着磁阻最小的路径闭合,而具有一定形状的铁心总要移动到最小磁阻位处;当我们对定子某一相绕组励磁时,产生的磁场就会使转子旋转到转子极轴线与定子极轴线重合的位置上;如果依次给定子绕组通电,就会使转子根据励磁的顺序方向不同而旋转。但这种电机必须与控制器一同使用,形成一套对应的系统。这一电机系统近年来发展较快,尤其是在欧、美等国家。

开关磁阻电机在工业洗衣机 www.tzwasher.com.cn上的应用,也主要基于以下两个方面的考虑:

( 1)由于结构的相对筒单,且又是间接驱动方式.(指励磁线圈对电机转子,不需电刷换向)。电机的驱动特性可以比拟现有的异步电机绒单相串励电机;

(2)可用于对负载的直接驱动。但这种电机的结构也有其不足之处,这就是转矩脉动大。虽然增加相数可能会减小转矩脉动,但是会带来控制复杂、成本增加等新的问题,这就造成工作时电机产生的噪音比较大,因此.不利于洗衣机的静音化。虽然可以通过优化控制技术以及完善电机的制造技术加以改善.但这一完善过程需要相当的时间,工艺验证和经验积累。

4、永磁无刷直流电机比较而言技术相对成热。这种电机一般由电机本体、驱动电路、位置传感器三部分组成,电机不配驱动系统难以单独工作。这种电机的本体与普通电机相似,但用于产生励磁磁通的转子构成存在较大的区别:它是由固定在磁极上的永久磁铁与用作磁通上路径的磁轭组成,没有励磁绕组。因此,这种电机最明显的优点就是无励磁损耗,效率高。驱动电路一般是由功率罗辑开关单元和位,传感器信号处理单元组成;前者作为控制电路的核心,其功能是将电源的功率按照一定的逻辑关系分配给定子上的各相绕组.使其产生的磁场,与转动中转子磁场在空间始终保持一定的关系,以便能连续转动;后者即位置传感器信号处理单元负责将采集到的信号进行分析处理,然后提供给功率逻辑开关单元去控制绕组的通电与断电.进而控制了电机的运转。

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