洗衣機電機的現狀及發展趨勢

隨著社會的發展，洗衣機電機不斷向高功率密度、節能、環保（低噪聲）、智能化等方面發展，這也決定了變速電機將會成為主流電機。尤其是變頻電機和無刷電機，由于具有結構可靠、控制方便、效率高、噪聲低等優點，將會受到越來越多的用戶的青睞。 

隨著當今經濟的飛速發展，能源節約成了一個世界性的話題。因此，對越來越普及的洗衣機來說，如何提高所使用電機的效率就顯得越來越重要。同時，隨著人們消費水平和生活質量的不斷提高，環保、智能型洗衣機的需求量也越來越大，電機作為洗衣機的主動力，其性能必須不斷完善。目前國內市場上流行的洗衣機主要有兩種：波輪式和滾筒式洗衣機。無論哪種洗衣機，其基本原理都是通過電機驅動波輪或者滾筒轉動從而產生水流，再由水流及波輪、滾筒產生力來洗滌衣物，電機的性能在很大程度上決定了洗衣機的運行狀態，也就是決定了洗滌、甩干的質量以及噪聲、振動大小等。 

現在波輪洗衣機上使用的電機以單相感應電機為主，少數用變頻電機和無刷電機，滾筒洗衣機則以串激電機為主，此外還有變頻電機、無刷電機、開關磁阻電機等?？偟膩碚f，可以將其分為兩大類：定速電機和變速電機，下面對以上電機做一些簡單介紹。 

一、定速電機 

定速電機基本上都是電容運轉單相異步電機，屬于感應電機，可以分為單速電機和雙速電機兩類。 

1.單速電機：定子上有空間上相互垂直的二相繞組，其中一相通過移相電容連接到電源上，轉子由鐵心和鼠籠組成，定子和轉子之間沒有電路上的直接聯系，定子繞組通電后產生旋轉磁場，旋轉磁場又在轉子鼠籠中感應出感應電流，二者相互作用產生電磁力。它具有感應電機結構簡單、成本低的優點，運行性能也不錯，但起動性能稍差、無法調速。單速電機主要用于波輪洗衣機上。 

2.雙速電機：原理同單速電機一樣，不同的是此類電機的定子上有兩套極數不同的繞組用來產生不同的轉速，按照繞組結構的不同又可以分為分離繞組和共享繞組兩類。 

（1）分離繞組雙速電機：定子上有兩套完全獨立的不同極數的繞組，如2極/6極、2極/16極、4極/6極等。由感應電機的特點知道，轉子鼠籠會自動形成與定子旋轉磁場相同的極數，因此通過給不同極數的定子繞組供電便可得到不同的電機轉速，用來適應不同的要求，如2極或4極用于甩干，6極、16極用于洗滌等等，由此給客戶更多的選擇。此類電機的性能特點同單速電機相比，因為其定子上需要兩套繞組，所以體積比單速電機大，成本也高。 

（2）共享繞組雙速電機：這是艾默生電機發明的，是對分離繞組雙速電機的進一步改進，其特點是通過改變連接方式可以使同一定子繞組為兩種不同的極數所共用。比如說已經大批量生產的4極/6極雙速電機，其定子繞組既可以用作4極，通過改變連接又可以用作6極，而且4極與6極都可分別用于洗滌和甩干。因為此類電機的定子繞組是兩種極數共享的，所以它的體積要比普通的分離繞組雙速電機小得多，也就是說在同樣的體積下可以得到更大的輸出功率，從而可以更好地滿足客戶的需求。 

雙速電機目前主要用于波輪洗衣機，也有部分用于滾筒洗衣機，但用于滾筒洗衣機時不能獲得很高的甩干轉速。

二、變速電機 

隨著科學技術和生活水平的提高，不同材質的衣物越來越多，對洗衣機的要求也越來越高，比如根據不同的衣物選擇合適的洗滌方式，使得衣物既能洗干凈又能磨損少，而且還要省電、省水、噪聲低。這就要求洗衣機電機能根據不同的需要提供不同的轉速和轉矩，很顯然單速電機不能滿足這一要求，只能由變速電機來解決。常用的變速電機有串激電機、變頻感應電機、永磁無刷電機和開關磁阻電機幾種。 

1.串激電機：其原理和基本結構就是一臺直流串激電機，因為供給其交流電時也能工作，所以又叫通用電機或交直流兩用電機。它的定子繞組一般是2極的集中繞組，轉子上有線繞的分布繞組，并且帶有換向器和炭刷用來改變流入轉子的電流方向。串激電機具有很好的控制性能，其機械特性和調節特性基本是平行的直線，這是感應電機無法達到的。此外，串激電機還具有起動力矩大、效率較高、調速方便、動態性能好等優點。但是，串激電機的缺點是結構復雜，轉子電流需要經過換向器和電刷來進行機械式換向，換向器和電刷間的滑動摩擦容易產生機械磨損、噪聲、火花以及電磁干擾，使得電機可靠性降低、壽命變短，雖然隨著科學技術的發展和制造工藝的提高，可靠性和壽命方面有了很大的提高，但噪聲、火花和電磁干擾仍然存在。由于控制電路簡單，串激電機成本較其他變速電機低。 

串激電機主要用在滾筒洗衣機上，其甩干時電機的最高轉速可以達到每分鐘16000轉。 

2.變頻感應電機：近兩年發展起來的變頻感應電機是由電機和控制器兩部分組成。眾所周知，感應電機在電機極數已定的情況下只能通過控制電路改變電機的供電電源頻率來得到不同的電機轉速?，F在比較常用的是變頻控制方式，性能更好的矢量控制和直接轉矩控制也在發展中，而且以后比例會越來越大。變頻電機具有異步電機的結構優點，又能達到串激電機的調速范圍，而且效率比普通感應電機和串激電機高、噪聲低。但是由于控制電路價格較高，因而總的成本較高。隨著電力電子技術和控制理論的快速發展，控制器的價格下降很快，變頻感應電機將會逐步替代串激電機，比如現在艾默生電機生產的變頻感應電機已經大批量應用于GE小天鵝的滾筒洗衣機上。 

變頻感應電機主要用在滾筒洗衣機上，其甩干時電機的最高轉速可以達到每分鐘18000轉，而且還可以再高。 

3.永磁無刷電機：無刷電機也是近幾年飛速發展起來的一種電機，按照其反電勢和供電電流的波形不同可以分為直流無刷電機和交流無刷電機兩種，無刷電機由電機本體、位置傳感器和控制器構成。電機本體的定子一般是三相對稱的分數槽繞組，轉子表面由永磁體構成以提供勵磁場，位置傳感器一般是霍爾元件，隨著控制技術的提高，無位置傳感器的無刷電機也越來越多。洗衣機中用的無刷電機通常都是外轉子式，由于其轉子為永磁體，而且運行在同步狀態，沒有轉子損耗，所以無刷電機的效率高，噪聲低。艾默生電機的無刷電機最高效率可以達到90%，不過由于控制器的成本較高，其總的成本也較高。但同變頻電機一樣，隨著控制器價格的下降，無刷電機將會逐步替代感應電機和串激電機。 

無刷電機既可以驅動波輪洗衣機也可以驅動滾筒洗衣機，尤其近幾年發展起來的直接驅動的滾筒洗衣機都使用了無刷電機。 

4.開關磁阻電機：這是近些年發展起來的一種新型電機，由電機本體、位置傳感器和控制器構成，但其定子、轉子都是凸極結構，而且定子上是集中繞組，轉子只是由鐵心構成，在轉子上既無繞組又無永磁體，只是靠直軸、交軸間的磁阻變化產生力矩。所以它的結構更加簡單、堅固，成本也較低廉，而且更能適用于高轉速、環境惡劣的場合。但同樣由于定轉子的雙凸極結構而使得開關磁阻電機的力矩波動比較大、噪聲較高。 

開關磁阻電機目前只有少量用在滾筒洗衣機上，隨著控制技術和計算方法的發展，它將具有更廣闊的應用前景。 

綜上所述，隨著社會的發展，洗衣機電機不斷向高功率密度、節能、環保（低噪聲）、智能化等方面發展，這也決定了變速電機將會成為主流電機。尤其是變頻電機和無刷電機，由于具有結構可靠、控制方便、效率高、噪聲低等優點，將會受到越來越多的用戶的青睞。