洗衣机及其控制方法

技术领域

本发明属于家用电器技术领域，具体涉及一种洗衣机及其控制方法。

背景技术

在目前的滚筒洗衣机中，一般采用电机+行星齿轮进行减速、离合、传动，行星齿轮的多级减速及传动会使得结构极为复杂，且会降低行星齿轮的传动效率，进而降低整个传动机构的效率。

在一些相关技术中，部分洗衣机未使用行星齿轮进行减速，而是采用了双电机以实现洗涤和脱水的双工况或双动力，这种技术方案无疑增加了洗衣机的成本及结构的复杂性。

发明内容

因此，本发明提供一种洗衣机及其控制方法，能够解决现有技术中洗衣机中的滚筒与波轮的差速调节通过行星齿轮组等装置配合离合装置实现，结构复杂、机械传动损耗较大、传动效率较低的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种洗衣机，包括滚筒以及波轮，还包括磁齿轮复合电机、离合装置，所述磁齿轮复合电机包括转子组件、同轴套装于所述转子组件之外的调磁环组件及同轴套装于所述调磁环组件之外的定子组件，所述转子组件具有的转子转轴的第一端与波轮转轴同轴连接，所述波轮转轴与所述波轮连接，所述波轮转轴的外侧间隙套装有滚筒转轴，所述滚筒转轴的第一端与所述滚筒连接，所述离合装置包括主体件，所述主体件上连接有第一齿轮及第二齿轮，所述主体件具有远离所述转子转轴的第一位置以及靠近所述转子转轴的第二位置，所述主体件能够被驱动围绕一支点摆动以实现其在所述第一位置与所述第二位置之间的切换，在所述第一位置，所述第一齿轮与所述调磁环组件驱动连接且所述第二齿轮与所述转子转轴分离以使所述滚筒转轴跟随所述调磁环组件旋转，在所述第二位置，所述第一齿轮与所述调磁环组件分离且所述第二齿轮与所述转子转轴驱动连接以使所述滚筒转轴跟随所述转子转轴旋转。

在一些实施方式中，所述主体件包括主杆以及连接于所述主杆的第一端的第一分支杆及第二分支杆，所述第一齿轮固定连接于所述第一分支杆的自由端上，所述第二齿轮固定连接于所述第二分支杆的自由端上，所述离合装置还包括离合底板，所述主杆的第二端铰接于所述离合底板朝向所述磁齿轮复合电机的一侧，所述离合底板具有贯通其两端的第一通孔，所述滚筒转轴同轴插装于所述第一通孔内，且所述第一通孔的孔壁与所述滚筒转轴啮合连接。

在一些实施方式中，垂直于所述离合底板朝向所述磁齿轮复合电机的侧面且经过所述离合底板的一直径的平面为第一平面，所述主体件能够被驱动在所述第一平面内沿着所述离合底板的直径方向内外摆动。

在一些实施方式中，在所述第一位置时，所述第一分支杆的中心轴线与所述转子转轴平行，在所述第二位置时，所述第二分支杆的中心轴线与所述转子转轴平行。

在一些实施方式中，所述离合底板上还设置有固定结构，所述固定结构用于在所述主体件处于所述第一位置及第二位置时对所述主体件的位置进行固定。

在一些实施方式中，所述固定结构包括相对设置的第一滑块与第二滑块，所述第一滑块与所述第二滑块关于所述第一平面对称设置且皆与所述离合底板滑动连接，且所述第一滑块与所述第二滑块能够被驱动同时朝向或者远离所述主体件运动。

在一些实施方式中，所述第一滑块与所述主体件相互接触的壁面上形成有相互配合的凹凸结构；和/或，所述第二滑块与所述主体件相互接触的壁面上形成有相互配合的凹凸结构。

在一些实施方式中，所述调磁环组件包括第一磁环端盖，所述第一磁环端盖可旋转地套装于所述转子转轴上，所述第一磁环端盖的中心孔孔壁上具有第一啮合部，所述转子转轴具有的第二啮合部，在所述第一位置，所述第一啮合部与所述第一齿轮啮合、所述第二啮合部与所述第二齿轮脱离啮合，在所述第二位置，所述第二啮合部与所述第二齿轮啮合、所述第一啮合部与所述第一齿轮脱离啮合。

本发明还提供一种洗衣机的控制方法，用于控制上述的洗衣机运行，包括如下步骤：

获取洗衣机的运行模式；

根据获取的所述运行模式控制离合装置运行实现所述滚筒转轴在高转速状态与低转速状态之间的切换。

在一些实施方式中，当所述运行模式为洗涤模式时，控制所述主体件处于所述第一位置；或者，

当所述运行模式为脱水模式时，控制所述主体件处于所述第二位置。

本发明提供的一种洗衣机及其控制方法，与现有技术中的双驱洗衣机采用行星齿轮组配合离合装置的结构相较，本发明采用磁齿轮复合电机并利用磁齿轮复合电机的转子组件与调磁环组件在运行过程中存在差速的特性，滚筒转轴与转子转轴或者调磁环组件可切换地直接驱动连接，实现了滚筒与波轮两者的差速旋转或者同步高转速旋转的设计目的，结构简单利于装配，有效降低了动力传输过程中的机械损耗，提高洗衣机的能效比，而与现有技术中的双电机驱动的结构相较，本发明的结构能够节省产品制造成本；本发明中的离合装置的离合控制通过对可以摆动的主体件的位置切换实现，位置切换机构简单；同时，需要说明的是，磁齿轮复合电机具有低速大力矩的特点，能够保证滚筒以及波轮具有足够的旋转动力。

附图说明

图1为本发明实施例的洗衣机的部分部件的结构示意图(部分结构分解)；

图2为图1中的离合装置的局部放大图(结构分解)；

图3为图1中的磁齿轮复合电机的轴断面示意图(不含电机外壳等部件)；

图4为图1中的转子转轴的立体结构示意图；

图5为图1中的第一磁环端盖的立体结构示意图；

图6为图1中的滚筒转轴的立体结构示意图；

图7为图1中的波轮转轴的立体结构示意图；

图8为图1中的离合底板的立体结构示意图；

图9为本发明的洗衣机处于洗涤模式下时离合装置的状态示意图(主体件处于第一位置)；

图10为本发明的洗衣机处于脱水模式下时离合装置的状态示意图(主体件处于第二位置)。

附图标记表示为：

111、转子转轴；1111、第二啮合部；1112、第七啮合部；112、转子铁芯；114、转子磁钢；121、第一磁环端盖；1211、第一啮合部；123、调制环；1231、调制极片；1232、调制凹槽；1233、调制磁桥；131、定子铁芯；132、定子磁钢；133、定子绕组；2、离合装置；21、主体件；211、主杆；212、第一分支杆；213、第二分支杆；221、第一齿轮；222、第二齿轮；23、离合底板；231、第一通孔；2311、第五啮合部；24、平键；25、安装轴；26、铰链；31、波轮转轴；311、第八啮合部；32、滚筒转轴；321、第六啮合部；41、电机外壳；42、电机后端盖；43、电机前端盖。

具体实施方式

结合参见图1至图10所示，根据本发明的实施例，提供一种洗衣机，包括滚筒以及波轮(图中皆未示出)，还包括磁齿轮复合电机(图中未标引)、离合装置2(图中未标引)，磁齿轮复合电机包括转子组件(图中未标引)、同轴套装于转子组件之外的调磁环组件(图中未标引)及同轴套装于调磁环组件之外的定子组件(图中未标引)，能够理解的是，根据磁齿轮复合电机的工作特性，该技术方案中的定子组件与洗衣机的固定结构(例如洗衣机的外桶)固定连接，如此，在定子组件被控制通电后，转子组件以及调磁环组件将同向旋转，且转子组件的转速高于调磁环组件的转速，转子组件具有的转子转轴111的第一端与波轮转轴31同轴连接，波轮转轴31与波轮连接，波轮转轴31的外侧间隙套装有滚筒转轴32，滚筒转轴32的第一端与滚筒连接，离合装置2包括主体件21，主体件21上连接有第一齿轮221及第二齿轮222，主体件21具有远离转子转轴111的第一位置以及靠近转子转轴111的第二位置，主体件21能够被驱动围绕一支点摆动以实现其在第一位置与第二位置之间的切换，在第一位置，第一齿轮221与调磁环组件驱动连接且第二齿轮222与转子转轴111分离以使滚筒转轴32跟随调磁环组件旋转，在第二位置，第一齿轮221与调磁环组件分离且第二齿轮222与转子转轴111驱动连接以使滚筒转轴32跟随转子转轴111旋转，如此滚筒转轴32具有为转子转轴111驱动旋转的高转速状态(具体与洗衣机的脱水模式相对应)以及为调磁环组件驱动旋转的低转速状态(具体与洗衣机的洗涤模式相对应)，通过主体件21的位置切换实现滚筒转轴32在高转速状态与低转速状态之间的切换。

该技术方案中，与现有技术中的双驱洗衣机采用行星齿轮组配合离合装置2的结构相较，本发明采用磁齿轮复合电机并利用磁齿轮复合电机的转子组件与调磁环组件在运行过程中存在差速的特性，滚筒转轴与转子转轴或者调磁环组件可切换地直接驱动连接，实现了滚筒与波轮两者的差速旋转或者同步高转速旋转的设计目的，结构简单利于装配，有效降低了动力传输过程中的机械损耗，提高洗衣机的能效比，而与现有技术中的双电机驱动的结构相较，本发明的结构能够节省产品制造成本；更为重要的是，本发明中的离合装置2的离合控制通过对可以摆动的主体件21的位置切换实现，位置切换机构简单。同时，需要说明的是，磁齿轮复合电机具有低速大力矩的特点，能够保证滚筒以及波轮具有足够的旋转动力。

结合参见图1及图2所示，磁齿轮复合电机包括电机外壳41以及分别连接于其两端的电机后端盖42及电机前端盖43，定子组件包括过盈固定连接于电机外壳41的内壁上的定子铁芯131，定子铁芯131朝向调磁环组件一侧设有多个定子磁钢132，定子铁芯131的轭部上缠绕有定子绕组133，转子组件包括前述的转子转轴111以及套装于其外的转子铁芯112，转子铁芯112的外周壁上表贴有多个转子磁钢114，调磁环组件则处于定转子之间的气隙中，且与定子组件以及转子组件皆不接触(也即形成间隙)，调磁环组件具有调制环123，在一个具体的实施例中，调制环123包括调制极片1231、调制凹槽1232、调制磁桥1233，调制极片1231与调制凹槽1232沿周向间隔均匀设置，所有调制极片1231由圆环形调制磁桥连接，使之成为一体，调制极片1231的数量为Pm，当定子绕组通电后，在交变磁场以及各个铁芯、磁钢的共同作用下，转子组件被驱动沿着一个旋向高速旋转，而调磁环组件则被驱动沿着与转子组件旋向相同的方向低速旋转(低于转子组件的转速)。具体而言，为减小涡流损耗，转子铁芯112、调制环123、定子铁芯131均由软磁材料(如硅钢片)叠压而成。转子铁芯112与转子转轴111过盈连接，作为输出轴H，输出轴H的转速为Vh；调制环123与第一磁环端盖121采用螺钉紧固连接，作为输出轴L，输出轴L的转速为Vl，转子磁钢114的磁极对数为Pi；转子铁芯112外侧同轴安装前述调制环123；定子磁钢132的磁极对数为Po；定子绕组133产生的旋转磁场磁极对数与转子磁钢114的磁极对数相同，且Pi、Pm、Po满足Pi+Po＝Pm。定子磁钢132沿周向均匀间隔设置，所有的定子磁钢132充磁方向相同，且转子磁钢114与定子磁钢132均为径向充磁，相邻的极性相反。

具体参见图2所示，在一些实施方式中，主体件21包括主杆211以及连接于主杆211的第一端的第一分支杆212及第二分支杆213，在外观上形成大致呈Y型的结构，第一齿轮221固定连接于第一分支杆212的自由端上，第二齿轮222固定连接于第二分支杆213的自由端上，离合装置2还包括离合底板23，主杆211的第二端铰接于离合底板23朝向磁齿轮复合电机的一侧，离合底板23具有贯通其两端的第一通孔231，滚筒转轴32同轴插装于第一通孔231内，且第一通孔231的孔壁与滚筒转轴32啮合连接，具体而言，在第一通孔231的孔壁上构造第五啮合部2311，而在滚筒转轴32上则对应构造第六啮合部321，第五啮合部2311与第六啮合部321两者始终啮合，保证离合底板23与滚筒转轴32两者始终同步旋转，而采用啮合的连接方式则能够便于两者的组装生产。第一齿轮221及第二齿轮222，可以一体化成型于第一分支杆212及第二分支杆213的自由端，在一个如图2所示的具体实施例中，两个齿轮分别通过安装轴25、平键24与相应的分支杆固定连接，具体而言，在第一分支杆212及第二分支杆213分别的自由端处皆构造有相应的盲孔，前述的安装轴25插装于盲孔中，齿轮则套装于安装轴25的外侧，且安装轴与齿轮之间的套装配合位置通过平键24形成周向位移的限制，如此实现齿轮与主体件21之间的可拆卸连接，例如齿轮的后期维护更换。主杆211的第二端通过铰链26与离合底板23形成铰接，具体而言，铰链26可以包括与离合底板23固定连接的两个相对间隔设置的支座，主杆211为断面为矩形的杆件，其插装于两个支座之间的间隙内，并通过相应的转轴销与两个支座可枢转地连接，如此能够理解的是，主体件21仅具有沿着两个支座之间的间隙所引导的方向左右摆动的自由度，使主体件21的位置切换变的可控且稳定可靠。具体而言，主体件21的摆动可以通过电动推杆执行，电动推杆固定连接于离合底板23上，其推杆的自由端与主体件21之间铰接连接，铰接点与前述支座的铰接点之间形成偏心距，从而实现推杆的直线往复运动转化为主体件21的摆动的目的，结构简单且紧凑。在一个优选的实施例中，第一分支杆212与第二分支杆213关于主杆211左右对称。

定义垂直于离合底板23朝向磁齿轮复合电机的侧面且经过离合底板23的一直径的平面为第一平面，主体件21能够被驱动在第一平面内沿着离合底板23的直径方向内外摆动，此时主体件21的摆动路径实际上处于转子转轴111以及第一磁环端盖的一个直径方向上，位置切换路径最短。结合参见图9及图10所示，在第一位置时，第一分支杆212的中心轴线与转子转轴111平行，在第二位置时，第二分支杆213的中心轴线与转子转轴111平行，如此能够保证在相应的位置处，滚筒转轴32跟随相应的调制环123或者转子转轴111的顺畅且平稳旋转，且该状态下，齿轮与相应的位置啮合更加可靠，保证动力的可靠传递。

为了进一步提升旋转动力传递的平稳可靠性，离合底板23上还设置有固定结构(图中未示出)，固定结构用于在主体件21处于第一位置及第二位置时对主体件21的位置进行固定，防止在旋转过程中齿轮与相应的部件脱离啮合连接。在一个具体的实施例中，固定结构包括相对设置的第一滑块(图中未示出)与第二滑块(图中未示出)，第一滑块与第二滑块关于前述的第一平面对称设置且皆与离合底板23滑动连接(离合底板23上具有相应T形滑槽，防止滑块从槽中脱出，T形滑槽在图中未示出)，且第一滑块与第二滑块能够被驱动同时朝向或者远离主体件21运动，具体而言，第一滑块与第二滑块的滑动可以采用两个各自对应驱动的回转电机实现，回转电机的转轴自由端与滑块之间螺纹连接，从而可以实现将回转电机的回转运动转化为滑块的直线往复运动。能够理解的是，第一滑块与第二滑块相向靠近运行能够对主体件21的主杆211的相对两个侧面形成有效夹持，使主体件21稳定处于第一位置及第二位置，而第一滑块与第二滑块相背远离运行能够接触对主体件21的夹持，此时保证主体件21在第一位置与第二位置之间的顺畅切换。

在一个较优的实施例中，第一滑块与主体件21相互接触的壁面上形成有相互配合的凹凸结构；和/或，第二滑块与主体件21相互接触的壁面上形成有相互配合的凹凸结构，前述的凹凸结构使第一滑块与第二滑块分别与主体件21之间的夹持更加可靠，防止主体件21在第一位置或者第二位置时由于啮合部件的径向力作用导致的位置变动，且能够减小对前述电动推杆的施力，有效防止电动推杆损坏。

结合参见图1及图5所示，调磁环组件包括第一磁环端盖121，第一磁环端盖121可旋转地套装于转子转轴111上，其与调制环123固定连接为一体，参见图5所示，第一磁环端盖121的中心孔孔壁上具有第一啮合部1211，转子转轴111具有的第二啮合部1111，在第一位置，第一啮合部1211与第一齿轮221啮合、第二啮合部1111与第二齿轮222脱离啮合，在第二位置，第二啮合部1111与第二齿轮222啮合、第一啮合部1211与第一齿轮221脱离啮合。通过第一啮合部1211、第二啮合部1111与第一齿轮221及第二齿轮222之间的啮合与否实现两者之间的顺畅切换。调磁环组件还包括连接于调制环123的第二端的第二磁环端盖(图中未示出)，第二磁环端盖可旋转地(通过相应的轴承)套装于转子转轴111上，且与第一磁环端盖121共同形成对调制环123的夹持，通过第一磁环端盖121以及第二磁环端盖能够对调制环123的轴向位置形成可靠限定，调磁环组件的结构更加稳定可靠。

前述的转子转轴111的第一端与波轮转轴31之间例如可以通过第七啮合部1112与第八啮合部311啮合等可拆卸地方式可靠连接。

前述的第一啮合部1211、第二啮合部1111、第五啮合部2311、第六啮合部321、第七啮合部1112与第八啮合部311皆采用花键齿的结构即可，其具有较大的力矩传递能力。

根据本发明的实施例，还提供一种洗衣机的控制方法，用于控制上述的洗衣机运行，包括如下步骤：

获取洗衣机的运行模式；

根据获取的运行模式控制离合装置2运行实现滚筒转轴32在高转速状态与低转速状态之间的切换。

具体而言，当运行模式为洗涤模式时，控制主体件21处于第一位置，此时，根据前述的结构，滚筒转轴32与第一磁环端盖121啮合，滚筒转轴32跟随调磁环组件低速旋转，而波轮转轴31则跟随转子转轴111高速旋转，且波轮转轴31与滚筒转轴32两者的旋向相同，也即滚筒与波轮两者差速旋转，衣物被搅动洗涤，增加衣物之间的摩擦力，从而提高洗净比；或者，当运行模式为脱水模式时，控制主体件21处于第二位置，此时，根据前述的结构，滚筒转轴32与转子转轴111啮合，滚筒转轴32以及波轮转轴31皆跟随转子转轴111高速旋转，且波轮转轴31与滚筒转轴32两者的旋向相同，保证脱水效果。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各方式的有利技术特征可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。