洗衣機驅動裝置的發(fā)展趨勢及研發(fā)策略

摘 要：洗衣機驅動裝置是洗衣機的核心驅動部件，洗衣機驅動無刷化和采用直接驅動技術已成為當今國際上的發(fā)展趨勢和方向。文章介紹了我國洗衣機驅動裝置產業(yè)背景和現(xiàn)狀，歸納了產業(yè)發(fā)展趨勢，提出三星機電公司的研發(fā)策略。

關鍵詞：洗衣機驅動裝置 趨勢 研發(fā)策略 發(fā)展

中圖分類號：F719 文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2013）07-288-02

一、產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著人們消費水平和生活質量的不斷提高，對洗衣機環(huán)保、節(jié)能、智能化的要求也越來越高，這對洗衣機驅動裝置也提出越來越高的要求。當前國內市場上流行的洗衣機主要有兩種：波輪式和滾筒式全自動洗衣機?，F(xiàn)有波輪式洗衣機的驅動裝置常采用單向異步電機與減速離合器并排平行安裝，通過傳動帶傳遞動力，實現(xiàn)洗滌和脫水功能。該種波輪式洗衣機的驅動裝置結構不夠緊湊、傳動帶摩損使傳遞扭矩不穩(wěn)定，減速離合器的行星齒輪減速器和靠摩擦力實現(xiàn)洗滌和脫水功能轉換的方絲彈簧離合機構，在工作時都會產生較大噪聲?，F(xiàn)有驅動裝置存在效率低，噪音和振動大、傳矩不穩(wěn)定的缺點。另一方面，波輪式全自動洗衣機洗滌時衣物容易纏繞，高檔織物易磨損變形。目前市場上的滾筒式全自動洗衣機的驅動裝置一般采用串激電動機，與雙速單相異步電動機驅動相比提高了脫水轉速，衣物脫水后的含水率降低。其無極調速特性使用戶可以根據不同的衣物選擇不同的脫水轉速。但由于串激電動機采用的是有刷結構，系統(tǒng)的可靠性降低了。同時在脫水時電刷與換向器的機械摩擦噪聲較大，效率也較低。

二、產業(yè)發(fā)展趨勢

隨著對洗衣機節(jié)水節(jié)電和靜音方面的要求越來越高，變頻洗衣機越來越受到市場的認可。變頻洗衣機驅動裝置能對水流和洗滌時間進行智能控制，在節(jié)水、節(jié)電、提高洗凈度方面優(yōu)勢很明顯。洗衣機做到節(jié)水節(jié)電，高潔凈、靜音的關鍵是對洗衣機離合器的結構改進及采用無刷直流電機進行控制與直接驅動，使輸出的扭矩在高低速時都較大且變速范圍寬。新西蘭的Fisher Paykel公司在上世紀80年代末推出世界上第一代采用永磁無刷直流電動機直接驅動的攪拌式洗衣機。90年代初日本三菱公司推出8kg直接驅動洗衣機。洗衣機驅動無刷化和采用直接驅動技術已成為當今國際上的發(fā)展趨勢和方向。所謂直驅就是在動力驅動裝置中取消了皮帶傳動機構，由電機直接驅動洗衣機波輪和脫水桶。采用直驅裝置的變頻洗衣機由于具有轉矩大、效率高、節(jié)水節(jié)電、洗凈度高、靜音性好等諸多優(yōu)點，以日本東芝、夏普、日立、松下等為代表的日本家電企業(yè)就采用這兩種技術開發(fā)直接驅動變頻洗衣機。日本東芝此種新型洗衣機在中國申請了多項專利，對其專有技術進行保護。韓國的三星電子、LG電子公司也陸續(xù)推出了直驅式變頻洗衣機。時至今日，日本的變頻洗衣技術已經相當成熟，除了繼續(xù)在電機及控制技術上不斷完善之外，日本的變頻洗衣機主要在操作人性化、美觀化、安全性方面投入了很大的精力。韓國三星、LG緊隨日本之后，也在高檔洗衣機上應用了直接驅動的變頻技術。

三、市場前景

近幾年來，國外洗衣機生產廠家紛紛推出新型洗衣機。這些新型洗衣機的特色有：（1）采用無刷直流電機等新型電機，達到無級變速和高速洗滌；（2）采用離心瀑布水流和仿手搓水流等新水流；（3）多功能、大容量、能耗省、噪音低，洗滌效果好。在國外市場的推動下，國內著名的洗衣機廠家紛紛仿效，如：海爾集團、小天鵝、金羚、蘇州三星、上海夏普等廠也正在策劃推出直驅式變頻洗衣機?，F(xiàn)有采用皮帶輪傳動的波輪洗衣機也正逐漸被改進采用同軸驅動無刷變頻電機。

四、三星機電公司技術實力

浙江三星機電股份有限公司是國際知名洗衣機離合器專業(yè)生產企業(yè)，是國家火炬計劃重點高新技術企業(yè)。公司占地面積6.2萬平方米，建筑面積4.3萬多平方米，擁有專業(yè)技術人員188人，高中級職稱的技術人員26人，裝備國際上先進的洗衣機離合器自動化生產線和串激電機生產線。

公司具備年產800萬臺洗衣機離合器的產能，是國際同行中規(guī)模最大的專業(yè)洗衣機離合器制造企業(yè)，產品市場占有率居國內同行業(yè)第一名。洗衣機離合器獲“浙江名牌產品”稱號，“SXJD”榮獲“浙江省著名商標”稱號。由于公司的洗衣機離合器在穩(wěn)定性、可靠性相比與其他競爭對手更有優(yōu)勢，在國內市場已經獲得廣泛認可，并進入跨國公司的全球采購體系。公司已經成為韓國三星和日本夏普全球洗衣機廠離合器的獨家供應商，獲“韓國三星全球戰(zhàn)略供應商代表交流會”供應商最高獎——相生協(xié)力獎。

自2001年以來，公司一直保持著快速、健康發(fā)展勢頭。公司從2000年開始建立企業(yè)技術中心，2002年公司技術中心被浙江省經貿委評為“省級企業(yè)技術中心”，2006年三星機電傳動設備研發(fā)中心被浙江省科技廳認定為“省級高新技術研發(fā)中心”。公司在發(fā)展過程中，深知僅僅依靠自身的知識和技術積累在同行中獲得特殊的競爭力和持續(xù)發(fā)展的資本是不夠的。因此，公司一直十分重視與科研院所、高校及其它相關企事業(yè)單位的技術合作。2009年公司與哈爾濱工業(yè)大學合作建立了浙江省博士后科研工作站。一站兩中心的建立，使公司具備了較強的新產品開發(fā)能力。公司重視主導產品知識產權及核心技術的研發(fā)，每年投入技術開發(fā)的費用占銷售收入的3%以上，近年取得國家專利21項，5個產品列入國家重點新產品和國家火炬計劃計劃項目。

五、三星機電公司的研發(fā)策略

國內對直驅變頻技術在洗衣機上的應用起步較晚。這一方面是由于技術門檻的限制，另一方面是變頻洗衣機成本較高。隨著直驅變頻技術的成熟與發(fā)展，產品成本會逐步降低。消費者一旦從變頻洗衣機中獲益，會改變消費觀念越來越接受變頻洗衣機，從而促進變頻產品的普及。在國家政策的引導下，環(huán)保節(jié)能成為家電行業(yè)的最重要的發(fā)展趨勢。對于三星機電公司來說，如何占領技術制高點、實現(xiàn)變頻技術在洗衣機產業(yè)的普及是擺在面前的核心課題。通過變頻洗衣機驅動裝置的開發(fā)，能使三星機電公司從單純的洗衣機離合器供應商轉型為系統(tǒng)集成供應商，提高公司產品的技術含量和在行業(yè)中的話語權，提高三星機電企業(yè)的核心競爭力。

按照三星機電公司“致力機電行業(yè)，突出三星品牌，打造以洗衣機配件為特色的中國一流、全球知名的制造業(yè)企業(yè)”的發(fā)展理念，制定了公司的研發(fā)策略。通過對環(huán)境、問題、機遇、技術發(fā)展趨勢的分析，明確多種技術發(fā)展的先后次序，預測行業(yè)未來技術發(fā)展趨勢，為企業(yè)及整個行業(yè)的技術投資提供依據。三星機電公司對洗衣機行業(yè)未來5～10年面臨的經濟形勢以及機遇和挑戰(zhàn)的分析后認為，洗衣機驅動裝置將向產品個性化、功能多樣化、控制智能化、振動和噪聲低量化方向發(fā)展，對節(jié)能節(jié)水的需求將迅速增長。為在洗衣機的變頻直驅技術領域建立國際競爭力，公司對市場和社會需求、產業(yè)目標及方向、技術瓶頸和研發(fā)需求進行了分析，結合自身的技術現(xiàn)狀、優(yōu)勢特點，制定了適合三星機電公司實際的研發(fā)策略。

方向1：DDM波輪洗衣機驅動裝置的研發(fā)制造。

傳統(tǒng)異步電機驅動、皮帶輪傳動的波輪洗衣機被DDM洗衣機驅動裝置同軸安裝，無刷直流電機直接驅動替代的趨勢明顯。近年，洗衣機行業(yè)內采用該方案將成為波輪洗衣機的主流。采用DDM無刷直流電機驅動減速離合器實現(xiàn)洗滌和脫水功能，該方案技術難度相對較小，技術切換的成本較低，采用該方案相比于皮帶輪傳動，成本不會提高很多，但對洗衣機的洗滌性能會有較大的提高。正因為如此國內主要洗衣機生產廠家都瞄準了這一市場，海爾、小天鵝、夏普等知名企業(yè)都推出了自己的DDM變頻洗衣機新品。洗衣機變頻驅動的關鍵在于電機控制與驅動技術，目前國內洗衣機離合器與洗衣機電機均分別由不同廠家生產，各自送到洗衣機廠后組裝。由于裝配的同軸度及傳動精度高，聯(lián)接結構比較復雜，洗衣機整機廠對變頻直驅部件的裝配難以達到精密度與穩(wěn)定性。業(yè)內主流廠家一直希望能有將該變頻洗衣機直驅裝置的電機與離合器一體化組裝后交付洗衣機廠裝機。這對國內洗衣機配件供應商的集成制造能力提出非常高的要求。目前國內知名洗衣機廠商基本采用日本三洋、韓國阿莫泰克的無刷電機，但一般洗衣機電機廠缺乏離合器制造經驗，難以解決接口處理問題；大部分離合器制造公司又難以解決無刷電機制造難題。三星機電公司有豐富的洗衣機離合器制造經驗，對無刷電機制造也有一定的基礎，加上與哈爾濱工業(yè)大學的技術合作，共同開發(fā)無刷直流電機及驅動器，變頻直驅裝置的電機、驅動器、離合器均由三星機電公司生產和組裝到位，極大簡化了洗衣機廠的裝配工藝，具有較大的優(yōu)勢，且能整個主動占領該產品市場。通過加強技術集成能力和改進制造工藝，實現(xiàn)DDM洗衣機驅動裝置向數(shù)控化、大容量、低噪音、多功能方向發(fā)展，能保持企業(yè)在洗衣機離合器領域的市場優(yōu)勢和贏利能力，實現(xiàn)洗衣機離合器的數(shù)控化和智能化。

方向2：變頻洗衣機DD直驅裝置及其控制系統(tǒng)的研發(fā)。

市場上現(xiàn)有的變頻洗衣機驅動裝置一般采用兩種方案。其中一種采用DD無刷直流電機直接驅動洗衣機實現(xiàn)洗滌和脫水功能，DD無刷直流電機基本上參考新西蘭FP、日本東芝、松下、三菱等產品基礎上進行設計的，業(yè)界尚缺乏可達到商業(yè)應用層次的成套成熟技術，特別是在電機控制器領域。在電機控制器的技術穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾等方面存在問題，一些研究多停留在理論層次或實驗室臺面上；電機設計制造領域又面臨著諸多國外專利技術的困擾，DD直驅裝置技術成本較高，僅被應用于一些高端產品上，國內市場目前容量還不是很大；DD直驅裝置適應全球低碳經濟的可持續(xù)發(fā)展方向，屬于電機行業(yè)前沿技術，對三星機電公司創(chuàng)建自主知識產權，開拓市場具有重大意義。預計會在3～5年后成為市場主流產品。

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（作者單位：浙江三星機電股份有限公司 浙江溫州 325401）

（責編：李雪）