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高效、节能驱动技术升级洗衣机电机:直流无刷时代到来

(2015-01-28 14:20:49)
标签:

《电器》杂志

洗衣机电机

直流无刷时代

驱动技术升级

电动洗衣机能效

本刊记者 常亮

 


产业升级、GB12021.4-2013《电动洗衣机能效水效限定值及等级》新版能效标准的实施都对洗衣机性能提出了更高要求。

作为洗衣机的“心脏”,洗衣机电机这一核心部件将朝着高性能、永磁化、无刷化、机电一体化、智能化和组合化的方向发展。为了真正满足新能效标准的技术要求,彻底解决长期以来桎梏洗衣机行业发展的核心问题,洗衣机生产企业纷纷将目光聚焦在洗衣机用DDDirect Driver)电机和BLDCBrushless Direct Current)电机上。

技术优势明显

传统的洗衣机电机主要使用感应电机、串激电机、三相交流变频电机等,此三种电机具有结构简单、运行可靠、成本较低等优点,但在静音、功率性能、调速方面存在劣势,不能完全满足洗衣机行业对高效、节能的要求。目前,洗衣机生产企业开始更多地选用直流变频电机,包括DDBLDC电机两种主要类型。其中,DD电机也可称为DD直驱电机,由于输出力矩大,可以直接与运动装置连接,省去减速器、齿轮箱、皮带等连接设备,使调速范围更宽、响应速度更快、噪声更低、效率更高。然而,受技术、成本等因素的影响,DD电机多用于高端洗衣机。依托DD电机的技术,DDM电机随之发展起来。DDM电机是安装在减速离合器上的直流无刷电机。

BLDC电机保留了直流电机良好的调速和启动特性与交流电机的工作可靠性,具有效率高、噪声小等特点,可直接替换传统洗衣机电机。然而BLDC电机需要皮带轮传动,结构较复杂,潜在故障较多。

DD电机、BLDC电机在不同类型的洗衣机上发挥不同的优势,威灵控股有限公司市场部经理刘鹏对《电器》记者描述,针对波轮洗衣机,DDBLDC电机的优势主要体现在效率方面,安装传统洗衣机电机的洗衣机效率在50%左右,安装DDBLDC电机的洗衣机的效率超过80%。而对于滚筒洗衣机,DDBLDC电机的优势体现在效率与噪声两方面,安装传统串激电机的洗衣机的效率为28%,噪声在62分贝左右;安装DD电机的洗衣机的效率为50%,噪声在53分贝左右;安装BLDC电机的产品效率超过60%,噪声为60分贝。同时,刘鹏介绍说:“洗衣机电机在亚洲与欧洲的发展方向也不相同,亚洲的日本和韩国主要以DD电机为主,而欧洲主要以BLDC电机为主。”

普尔机电制造有限公司董事长计佰强介绍,从电机匹配的洗衣机类型来看,DD电机主要用于滚筒洗衣机及部分大容量的波轮洗衣机;DDM电机主要用于波轮洗衣机,目前国内大多数直流变频波轮洗衣机都应用此类产品;BLDC电机通过皮带与减速离合器连接的方式应用于波轮洗衣机或通过大小皮带轮减速的方式应用于滚筒洗衣机。

由于DDBLDC等直流无刷电机在能耗、速度可调等方面具有优势,因此在未来低碳、智能生活中将扮演重要的角色。同时,由于通过电机驱动可进行任意速度调整(在电机有效速度范围内),直流无刷电机可通过改变洗涤、检测的模式来优化洗涤方式。

相比传统的洗衣机电机,DDBLDC电机在很多方面优势更加明显,惠而浦(中国)股份有限公司变频科技公司总经理黄秋宏表示:“DDBLDC电机的优势,首先,节能降耗,直接反映在用电量指标上;其次,静音也可以让消费者从感官直接体验到效果,并直接反映在噪声指标上;再次,洗涤精细度得到提升,变频意味着转速的组合更加丰富,并由此带来洗涤精细度的提升,直接反映在洗净比指标上。同时,这两种电机技术还影响到缠绕、含水率等多项指标,并且可以做到比传统洗衣机电机更可靠、寿命更长。总之,DDBLDC电机深刻影响了洗涤技术,可能会在很长一段时间内主导洗衣机电机的发展。”

针对DDBLDC电机两者的结构特性,三江电机有限公司总经理环一军说:“DD电机由于结构改变,需要洗衣机生产企业彻底改变传统的安装模式,成本付出较高。而BLDC电机由于结构与传统洗衣机电机没有太大区别,且效率更高,是现在和未来几年的发展方向。”

综合考虑DD电机和BLDC电机两者的优劣,某洗衣机企业负责人告诉《电器》记者,DD电机去除了皮带,需要的力矩更大,因此可能在结构设计环节增加成本。而BLDC电机可直接替换传统洗衣机电机,成本增加不多,且寿命更长。总体来说,BLDC电机在保证性能的基础上降低了成本,比DD电机更有优势,但噪声、故障率等不如DD电机。此外,他还认为,DDBLDC电机只是近几年的发展方向,未来可能会出现更高端的技术。

无锡小天鹅股份有限公司研发中心主任徐彭城说:“BLDC电机在成本上比DD电机更有优势,BLDC电机可能比DD电机更有发展前景。”

然而,各花入各眼,宁波华彩电器有限公司总工程师潘宗林对DDBLDC电机的认识与徐彭城不同。潘宗林介绍说:“尽管BLDC电机优点鲜明,但从长远的发展趋势来看,即低能耗、电机简化、故障率低等,DD电机的开发潜力更大。”

发展大潮来临

洗衣机市场竞争越来越激烈,某洗衣机电机企业负责人告诉《电器》记者,“面对如此市场环境,企业不得不通过技术升级来占领市场,DDBLDC电机的发展大潮真正来临。”

产业在线统计数据显示,2014年上半年,直流变频(DDBLDC电机)洗衣机内销量为219.5万台,同比增长8%。其中,滚筒洗衣机内销市场直流变频渗透率为29.5%,波轮洗衣机内销市场直流变频渗透率为7.3%,直流变频洗衣机在内销市场的总体渗透率为12.3%

刘鹏认为,与2014年上半年中国洗衣机内销市场负增长的情况相比,直流变频洗衣机的市场表现非常抢眼,直流变频化是中国洗衣机市场,甚至全球洗衣机市场的发展趋势,直流变频洗衣机将迎来自己的高速成长期。

采访过程中,令《电器》记者感受最深的是各电机企业对电机技术升级的期待,DDBLDC电机的出现和发展正好满足国家的要求,迎合电机企业的发展。“

目前来看,各企业正逐步提高这两种变频电机在终端市场的比例,用户也对其所带来的节能、静音十分认可。我们没有具体市场份额的数据,但感觉总体销量比2013年提升了至少50%,其中DD电机销量的提升更加明显,在惠而浦整体产能中所占比例接近40%。”

黄秋宏表示,在洗衣机电机技术变革大潮来临前,惠而浦在DD电机技术平台上,积累了非常丰富的研发、制造、工程应用经验,并形成了根据功率、扭矩、安装结构、匹配驱动特点、制作工艺等作为区隔的多产品平台。同时,惠而浦还能提供包括DTC(直接转矩控制)、无霍尔、矢量控制等新技术。

环一军表示,相比空调、冰箱用电机,洗衣机电机对功率的要求更高,因此企业更应该顺应时下洗衣机电机变革大潮,积极调整生产。三江在变频电机的基础上推出了PM电机,而BLDC电机也是三江未来的发展目标。

洗衣机整机厂各有不同的战略设想,需要面对不同地域、不同城市的客户。计佰强表示,目前,国外市场上近90%的波轮洗衣机都使用直流无刷电机,而国内受人们的接受度(由于电机需要增加驱动器而使成本上升)以及整机厂将此类产品定义为高端产品的影响,洗衣机对直流无刷电机的应用与国外相比还有一定的差距,但随着国内政策要求和消费者需求提高,DD电机和BLDC电机有很大的发展空间。

普尔机电针对客户的不同需求将产品标准化和简易化。如在波轮洗衣机的DDM电机上,已开发出512kg1420kg容量段的两款电机;在DD电机方面,将开发滚筒直驱和波轮直驱电机,以满足不同客户的需求。同时,普尔机电已完成滚筒洗衣机用外转子BLDC电机的开发,使原有的BLDC电机的噪声和振动的缺点得到大大的改善。

值得一提的是,目前普尔机电洗衣机用直流无刷电机的产能达到70万套,2014年产量可达30万套。威灵最新内部统计数据显示,传统洗衣机电机、DDBLDC电机产能占威灵总产能的比重约为20%201419月,威灵洗衣机电机的销量为1769万台,其中DDBLDC电机销量同比增长900%。面对低迷的家电产业,DDBLDC电机的爆发增长让人兴奋。

尽管徐彭城认为,BLDC电机比DD电机更有优势,但他对两者的发展趋势却并没有妄下论断。他认为,这两种电机技术并不一定代表未来的发展趋势,随着消费者认识水平的提高以及洗衣机电机技术的发展,电机技术应该有更好的发展方向。

http://s16/mw690/001wQaBazy6Px525pOTcf&690

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