洗衣机电机的现状及发展趋势

随着社会的发展，洗衣机电机不断向高功率密度、节能、环保（低噪声）、智能化等方面发展，这也决定了变速电机将会成为主流电机。尤其是变频电机和无刷电机，由于具有结构可靠、控制方便、效率高、噪声低等优点，将会受到越来越多的用户的青睐。 

随着当今经济的飞速发展，能源节约成了一个世界性的话题。因此，对越来越普及的洗衣机来说，如何提高所使用电机的效率就显得越来越重要。同时，随着人们消费水平和生活质量的不断提高，环保、智能型洗衣机的需求量也越来越大，电机作为洗衣机的主动力，其性能必须不断完善。目前国内市场上流行的洗衣机主要有两种：波轮式和滚筒式洗衣机。无论哪种洗衣机，其基本原理都是通过电机驱动波轮或者滚筒转动从而产生水流，再由水流及波轮、滚筒产生力来洗涤衣物，电机的性能在很大程度上决定了洗衣机的运行状态，也就是决定了洗涤、甩干的质量以及噪声、振动大小等。 

现在波轮洗衣机上使用的电机以单相感应电机为主，少数用变频电机和无刷电机，滚筒洗衣机则以串激电机为主，此外还有变频电机、无刷电机、开关磁阻电机等。总的来说，可以将其分为两大类：定速电机和变速电机，下面对以上电机做一些简单介绍。 

一、定速电机 

定速电机基本上都是电容运转单相异步电机，属于感应电机，可以分为单速电机和双速电机两类。 

1.单速电机：定子上有空间上相互垂直的二相绕组，其中一相通过移相电容连接到电源上，转子由铁心和鼠笼组成，定子和转子之间没有电路上的直接联系，定子绕组通电后产生旋转磁场，旋转磁场又在转子鼠笼中感应出感应电流，二者相互作用产生电磁力。它具有感应电机结构简单、成本低的优点，运行性能也不错，但起动性能稍差、无法调速。单速电机主要用于波轮洗衣机上。 

2.双速电机：原理同单速电机一样，不同的是此类电机的定子上有两套极数不同的绕组用来产生不同的转速，按照绕组结构的不同又可以分为分离绕组和共享绕组两类。 

（1）分离绕组双速电机：定子上有两套完全独立的不同极数的绕组，如2极/6极、2极/16极、4极/6极等。由感应电机的特点知道，转子鼠笼会自动形成与定子旋转磁场相同的极数，因此通过给不同极数的定子绕组供电便可得到不同的电机转速，用来适应不同的要求，如2极或4极用于甩干，6极、16极用于洗涤等等，由此给客户更多的选择。此类电机的性能特点同单速电机相比，因为其定子上需要两套绕组，所以体积比单速电机大，成本也高。 

（2）共享绕组双速电机：这是艾默生电机发明的，是对分离绕组双速电机的进一步改进，其特点是通过改变连接方式可以使同一定子绕组为两种不同的极数所共用。比如说已经大批量生产的4极/6极双速电机，其定子绕组既可以用作4极，通过改变连接又可以用作6极，而且4极与6极都可分别用于洗涤和甩干。因为此类电机的定子绕组是两种极数共享的，所以它的体积要比普通的分离绕组双速电机小得多，也就是说在同样的体积下可以得到更大的输出功率，从而可以更好地满足客户的需求。 

双速电机目前主要用于波轮洗衣机，也有部分用于滚筒洗衣机，但用于滚筒洗衣机时不能获得很高的甩干转速。

二、变速电机 

随着科学技术和生活水平的提高，不同材质的衣物越来越多，对洗衣机的要求也越来越高，比如根据不同的衣物选择合适的洗涤方式，使得衣物既能洗干净又能磨损少，而且还要省电、省水、噪声低。这就要求洗衣机电机能根据不同的需要提供不同的转速和转矩，很显然单速电机不能满足这一要求，只能由变速电机来解决。常用的变速电机有串激电机、变频感应电机、永磁无刷电机和开关磁阻电机几种。 

1.串激电机：其原理和基本结构就是一台直流串激电机，因为供给其交流电时也能工作，所以又叫通用电机或交直流两用电机。它的定子绕组一般是2极的集中绕组，转子上有线绕的分布绕组，并且带有换向器和炭刷用来改变流入转子的电流方向。串激电机具有很好的控制性能，其机械特性和调节特性基本是平行的直线，这是感应电机无法达到的。此外，串激电机还具有起动力矩大、效率较高、调速方便、动态性能好等优点。但是，串激电机的缺点是结构复杂，转子电流需要经过换向器和电刷来进行机械式换向，换向器和电刷间的滑动摩擦容易产生机械磨损、噪声、火花以及电磁干扰，使得电机可靠性降低、寿命变短，虽然随着科学技术的发展和制造工艺的提高，可靠性和寿命方面有了很大的提高，但噪声、火花和电磁干扰仍然存在。由于控制电路简单，串激电机成本较其他变速电机低。 

串激电机主要用在滚筒洗衣机上，其甩干时电机的最高转速可以达到每分钟16000转。 

2.变频感应电机：近两年发展起来的变频感应电机是由电机和控制器两部分组成。众所周知，感应电机在电机极数已定的情况下只能通过控制电路改变电机的供电电源频率来得到不同的电机转速。现在比较常用的是变频控制方式，性能更好的矢量控制和直接转矩控制也在发展中，而且以后比例会越来越大。变频电机具有异步电机的结构优点，又能达到串激电机的调速范围，而且效率比普通感应电机和串激电机高、噪声低。但是由于控制电路价格较高，因而总的成本较高。随着电力电子技术和控制理论的快速发展，控制器的价格下降很快，变频感应电机将会逐步替代串激电机，比如现在艾默生电机生产的变频感应电机已经大批量应用于GE小天鹅的滚筒洗衣机上。 

变频感应电机主要用在滚筒洗衣机上，其甩干时电机的最高转速可以达到每分钟18000转，而且还可以再高。 

3.永磁无刷电机：无刷电机也是近几年飞速发展起来的一种电机，按照其反电势和供电电流的波形不同可以分为直流无刷电机和交流无刷电机两种，无刷电机由电机本体、位置传感器和控制器构成。电机本体的定子一般是三相对称的分数槽绕组，转子表面由永磁体构成以提供励磁场，位置传感器一般是霍尔元件，随着控制技术的提高，无位置传感器的无刷电机也越来越多。洗衣机中用的无刷电机通常都是外转子式，由于其转子为永磁体，而且运行在同步状态，没有转子损耗，所以无刷电机的效率高，噪声低。艾默生电机的无刷电机最高效率可以达到90%，不过由于控制器的成本较高，其总的成本也较高。但同变频电机一样，随着控制器价格的下降，无刷电机将会逐步替代感应电机和串激电机。 

无刷电机既可以驱动波轮洗衣机也可以驱动滚筒洗衣机，尤其近几年发展起来的直接驱动的滚筒洗衣机都使用了无刷电机。 

4.开关磁阻电机：这是近些年发展起来的一种新型电机，由电机本体、位置传感器和控制器构成，但其定子、转子都是凸极结构，而且定子上是集中绕组，转子只是由铁心构成，在转子上既无绕组又无永磁体，只是靠直轴、交轴间的磁阻变化产生力矩。所以它的结构更加简单、坚固，成本也较低廉，而且更能适用于高转速、环境恶劣的场合。但同样由于定转子的双凸极结构而使得开关磁阻电机的力矩波动比较大、噪声较高。 

开关磁阻电机目前只有少量用在滚筒洗衣机上，随着控制技术和计算方法的发展，它将具有更广阔的应用前景。 

综上所述，随着社会的发展，洗衣机电机不断向高功率密度、节能、环保（低噪声）、智能化等方面发展，这也决定了变速电机将会成为主流电机。尤其是变频电机和无刷电机，由于具有结构可靠、控制方便、效率高、噪声低等优点，将会受到越来越多的用户的青睐。