变频家电用永磁无刷直流电动机的新结构新工艺

王庆凯 刘军 夏立德 孙超

摘要：随着社会的不断发展，人们的生活水平得到了大幅度的提升，对于家电的生产要求也不断提高。现阶段变频家电在生产过程中，采用永磁无刷直流电动机，能够直接影响变频家电的整体性能，所以对于永磁无刷直流电动机的结构和材料进行研究，具有重要意义。本文通过对永磁无刷直流电动机的结构设计和制造工艺等方面进行分析，帮助提升变频家电的生产品质，促使电动机的技术得到进一步发展，被应用在更加广阔的技术领域。

关键词：变频家电生产;永磁无刷直流电动机;结构设计

引言：

近年来，激烈的市场竞争局势下，让家用电器消费市场产生了不断变革，家电正处于重要的转型阶段。自从1917年国外出现的有刷直流电动机，开启了电动机在生活中应用的新时代，电动机的技术就在不断的发展和变革。在1955年有美国首次提出了无刷直流电机的生产技术理念，对后来的电子技术的发展起到了重要的基础作用。而我国的永磁无刷直流电动机的研发还处于对新技术的发展阶段，正在经历由过去比较常见的交流变频电器，变为目前大受市场欢迎的直流变频电器的生产方向转变。这样的转变，已经形成了一种明显的市场趋势。也就是说将过去的家电生产中所运用到的技术手段进行了改革和优化，朝着更加智能化方向前进。例如以空调、冰箱、洗衣机为代表的日常家用电器的使用上，就能够明显看出采用了直流变频电动机，能够更具优势性能，不仅能够节约能源，产生较高的工作效率，还能够降低噪音，让家用电器在使用过程中更具舒适性等优势特点。所以本文针对电动机进行研究，分析永磁无刷直流电动机的结构设计和材料优化，能够带来什么样的改变，帮助家电生产行业提供建议和改进策略，促进行业的进一步优化和发展。

1、多种不同的电动机结构

在家电生产过程中，直流电动机包括了铁氧体永磁和稀土永磁不同中俄李的电动机结构，其中SPM是较为普及的永磁转子结构，在很多家用电器中，都得到了应用。包括在空调的加工中，使用的就是变频压缩机，而这种构造的初期就设有四极转子，由于在电动机工作时，转子会由于旋转产生离心力，所以在住宅上特别设置了不锈钢套管，帮助降低和减缓离心力带来的损耗问题。虽然能够针对性的解决问题，但是安装了这一套管，也增加了一些其他的干扰因素，例如工作过程中使电机的气隙增大，导致生产成本的增加，以及让电动机的损耗加大，工作效率降低。带来了一些列的不良影响，所以在分析研究过程中，还要进一步解决这些问题，帮助提升电动机的整体性能。

对于电动机的研究力度逐渐加大，国内外都投入了大量的精力，日本的相关专家和学者就此提出了一些观点，在家用电器的生产过程中，对永磁无刷直流电动机的转子结构进行探究，筛选出了能够有效提升电动机工作效率的转子结构。

例如对日本三菱、松下、东芝等几个品牌的空调进行拆卸，了解到变频空调压缩机中的构造，主要进行分析。

三菱品牌的电动机中采用的转子结构是有八个永磁体构成，所以被称为8V结构。主要表现为一下几方面特征：（1）针对铁心的自身特性，相比于传统的加工模式，采用8V结构，可以有效降低损耗情况。（2）采用8V结构设计，可以减少漏磁现象，达到了电动机所需的刚度与强度。也有效地改善了转子高速旋转时产生的离心力，让电动机的运行更加的安全和平稳。（3）采用8V结构设计，可以增强气隙的磁密度，让机构更具聚磁效果。（4）采用这种转子结构，可以充分的发挥出它的自身优势，让磁阻转矩合成更多的转矩，从而提升电动机的整体性能。经过分析可得，IPM转子结构的电动机具有更高的使用性能，同时可以产生更高的工作效率。

对于日本东芝和大金品牌进行分析，可以发现它们采用的结构设计也是嵌入式永磁转子，这两个品牌的生产技术更具工艺性，能够在新技术的应用下，获得较高的工作效率，直接说明了直流变频的优势特点，相比于过去家用电器中所采用的交流变频技术，这样的新技术具有更加高效节能的特点。

2、分数槽技术设计应用

随着家用电器的生产技术不断提升，分数槽技术也被广泛的应用在家电的制造上。以变频洗衣机为例进行分析，它所采用的就是分数槽的技术。包括日本东芝品牌的多个系列洗衣机型号，都是采用了这种全新的转子结构，让分数槽技术在家电中应用后，有效地提升了洗衣机的能效。并凸显出了以下几方面技术优势。（1）分数槽技术在无刷直流电动机中，能够让槽满率得到较大幅度的提升，促使电动机的整体使用性能得到增强。而这一技术只需使用较少的零部件，所以在生产和制造过程中，具有更加便捷和简单的特点。零部件的减少，也让产品的生产成本降低，更有利于厂商实现更高的经济效益。（2）采用分数槽技术，能够提高绕组的短距和长距，让电动机的繞组系数发生变化。（3）新技术的应用，可以在线圈节距上得以显现，减少材料的用量，起到节约成本的作用。（4）使用专用的机械设备，让新技术代替传统生产工艺，能够使电动机的工作效率得到显著的提高。（5）通过新技术的应用，对多项操作流程进行了优化，促使电动机的整个运作流程更加先进，得到整体的性能提高。（6）采用全新的加工技术，可以对电动机工作时的震动减少，有利于减轻噪音问题。综上所述，对于分数槽技术的实际应用，可以有效地起到对于电动机的使用性能调节的作用，让电动机经过轻量化的设计，使用改良后的结构，减少生产材料、降低加工成本，让电动机的性能得到大幅度的提升，从而提高电动机的市场竞争力。

3、采用新结构新工艺对电动机的影响

在对永磁无刷直流电动机进行研究时，发现采用全新的结构设计和新工艺进行生产，可以利用分数槽设计，让转子提供更加高效节能的运行模式。由于转子结构存在着差异性，所以对于外转子的工作情况和内转子的工作情况，需要针对性的提出解决方式。例如，以日本松下电器品牌为例，对电动机进行研究，可以发现这一品牌推出的变频家电产品，在定子铁心结构上采用了创新型的优化设计，可以将定子铁心划分为12个组成部分，根据实际的需要分割，让铁心在运行中，相比于传统的铁心更具性能优势。经过这样的技术分割，让电动机的电路板实现了自动化的管理，能够在加工生产时减少材料的使用，还可以提高产品的生产效率，有效地提高厂商的经济效益。此外，对于技术改良后的电动机性能来说，也得到了较大的提升。经过技术测试，得出改良后的满槽率，相比于没有改良前的技术加工要提升了1.5倍水平。再配合对于其它零部件的调整，可以实现在原基础上的工作效率上升9%，不仅可以节约材料成本，还能够有效解决噪声问题。

通过一系列的研究可以发现，采用分割型新结构和新工艺，能够对永磁无刷直流电动机产生重要的影响，不仅能够提高生产效率，还可以显著的节约成本，能够实现机械生产的自动化。随之日本多家家用电器的生产厂商，都对生产技术进行的革新，并且带动了整个产业的进一步发展。而我国在永磁无刷直流电动机的研究中，也在持续发力，不断投入研发精力，让电动机的结构和材料得到不断的优化，从而实现电动机的整体性能大幅度提升，并且实现变频家电生产的技术跨越。

4、结束语

永磁无刷直流电动机是基于传统技术发展而来，想要提升电动机的实际性能，就需要针对电动机内部的结构和材料进行深入研究，对此，国内外众多专家和学者展开了研究，在原有基础上，经过技术的不断优化和升级，对内部转子和定子的构成和材料展开了多次试验分析，得出改变内部结构，能够显著的提升电动机整体性能。未来的发展趋势，也是朝着更加智能化、自动化的前进方向。信息技术的迅猛发展，也可以有效地利用到电动机的生产加工过程中，让家用电器的生产不仅节约成本，还能够更具性能优势，同时兼具多种技术特点，朝着智能化方向持续稳定的健康发展。本文通过对永磁无刷直流电动机新工艺和新结构进行研究，对电动机的性能进行了探究，希望可以帮助永磁无刷直流电动机的生产和研发贡献出一份力量。

参考文献：

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[6]谭建成 无刷直流电动机分数槽绕组参数的研究 2009 年第四届中国小电机技术研讨会论文集.上海