淺論洗衣機驅(qū)動裝置的發(fā)展趨勢及研發(fā)策略
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摘 要：洗衣機驅(qū)動裝置是洗衣機的核心驅(qū)動部件，洗衣機驅(qū)動無刷化和采用直接驅(qū)動技術(shù)已成為當(dāng)今國際上的發(fā)展趨勢和方向。文章介紹了我國洗衣機驅(qū)動裝置產(chǎn)業(yè)背景和現(xiàn)狀，歸納了產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，提出三星機電公司的研發(fā)策略。
關(guān)鍵詞：洗衣機驅(qū)動裝置 趨勢 研發(fā)策略 發(fā)展。
一、產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。
隨著人們消費水平和生活質(zhì)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(qū)動裝置也提出越來越高的要求。當(dāng)前國內(nèi)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(qū)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(qū)動裝置結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換的方絲彈簧離合機構(gòu)，在工作時都會產(chǎn)生較大噪聲�，F(xiàn)有驅(qū)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(qū)動裝置一般采用串激電動機，與雙速單相異步電動機驅(qū)動相比提高了脫水轉(zhuǎn)速，衣物脫水后的含水率降低。其無極調(diào)速特性使用戶可以根據(jù)不同的衣物選擇不同的脫水轉(zhuǎn)速。但由于串激電動機采用的是有刷結(jié)構(gòu)，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(chǎn)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(qū)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(guān)鍵是對洗衣機離合器的結(jié)構(gòu)改進及采用無刷直流電機進行控制與直接驅(qū)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(qū)動的攪拌式洗衣機。90年代初日本三菱公司推出 8kg 直接驅(qū)動洗衣機。洗衣機驅(qū)動無刷化和采用直接驅(qū)動技術(shù)已成為當(dāng)今國際上的發(fā)展趨勢和方向。所謂直驅(qū)就是在動力驅(qū)動裝置中取消了皮帶傳動機構(gòu)，由電機直接驅(qū)動洗衣機波輪和脫水桶。采用直驅(qū)裝置的變頻洗衣機由于具有轉(zhuǎn)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(shù)開發(fā)直接驅(qū)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(shù)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(qū)式變頻洗衣機。時至今日，日本的變頻洗衣技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，除了繼續(xù)在電機及控制技術(shù)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(yīng)用了直接驅(qū)動的變頻技術(shù)。
三、市場前景。
近幾年來，國外洗衣機生產(chǎn)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(nèi)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(qū)式變頻洗衣機。現(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(qū)動無刷變頻電機。
四、三星機電公司技術(shù)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(chǎn)企業(yè)，是國家火炬計劃重點高新技術(shù)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(shù)人員 188人，高中級職稱的技術(shù)人員 26 人，裝備國際上先進的洗衣機離合器自動化生產(chǎn)線和串激電機生產(chǎn)線。
公司具備年產(chǎn) 800 萬臺洗衣機離合器的產(chǎn)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(chǎn)品市場占有率居國內(nèi)同行業(yè)第一名。洗衣機離合器獲“浙江名牌產(chǎn)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(nèi)市場已經(jīng)獲得廣泛認可，并進入跨國公司的全球采購體系。公司已經(jīng)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(yīng)商，獲“韓國三星全球戰(zhàn)略供應(yīng)商代表交流會”供應(yīng)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(shù)中心，2002 年公司技術(shù)中心被浙江省經(jīng)貿(mào)委評為“省級企業(yè)技術(shù)中心”，2006 年三星機電傳動設(shè)備研發(fā)中心被浙江省科技廳認定為“省級高新技術(shù)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(shù)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(guān)企事業(yè)單位的技術(shù)合作。
2009 年公司與哈爾濱工業(yè)大學(xué)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(chǎn)品開發(fā)能力。
公司重視主導(dǎo)產(chǎn)品知識產(chǎn)權(quán)及核心技術(shù)的研發(fā)，每年投入技術(shù)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(chǎn)品列入國家重點新產(chǎn)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(nèi)對直驅(qū)變頻技術(shù)在洗衣機上的應(yīng)用起步較晚。這一方面是由于技術(shù)門檻的限制，另一方面是變頻洗衣機成本較高。隨著直驅(qū)變頻技術(shù)的成熟與發(fā)展，產(chǎn)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(chǎn)品的普及。在國家政策的引導(dǎo)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(lǐng)技術(shù)制高點、實現(xiàn)變頻技術(shù)在洗衣機產(chǎn)業(yè)的普及是擺在面前的核心課題。通過變頻洗衣機驅(qū)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(yīng)商轉(zhuǎn)型為系統(tǒng)集成供應(yīng)商，提高公司產(chǎn)品的技術(shù)含量和在行業(yè)中的話語權(quán)，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(shù)發(fā)展趨勢的分析，明確多種技術(shù)發(fā)展的先后次序，預(yù)測行業(yè)未來技術(shù)發(fā)展趨勢，為企業(yè)及整個行業(yè)的技術(shù)投資提供依據(jù)。三星機電公司對洗衣機行業(yè)未來 5~10 年面臨的經(jīng)濟形勢以及機遇和挑戰(zhàn)的分析后認為，洗衣機驅(qū)動裝置將向產(chǎn)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(qū)技術(shù)領(lǐng)域建立國際競爭力，公司對市場和社會需求、產(chǎn)業(yè)目標及方向、技術(shù)瓶頸和研發(fā)需求進行了分析，結(jié)合自身的技術(shù)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(qū)動裝置的研發(fā)制造。
傳統(tǒng)異步電機驅(qū)動、皮帶輪傳動的波輪洗衣機被 DDM 洗衣機驅(qū)動裝置同軸安裝，無刷直流電機直接驅(qū)動替代的趨勢明顯。
近年，洗衣機行業(yè)內(nèi)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(qū)動減速離合器實現(xiàn)洗滌和脫水功能，該方案技術(shù)難度相對較小，技術(shù)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(nèi)主要洗衣機生產(chǎn)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(qū)動的關(guān)鍵在于電機控制與驅(qū)動技術(shù)，目前國內(nèi)洗衣機離合器與洗衣機電機均分別由不同廠家生產(chǎn)，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(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，洗衣機整機廠對變頻直驅(qū)部件的裝配難以達到精密度與穩(wěn)定性。業(yè)內(nèi)主流廠家一直希望能有將該變頻洗衣機直驅(qū)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(nèi)洗衣機配件供應(yīng)商的集成制造能力提出非常高的要求。目前國內(nèi)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(jīng)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(jīng)驗，對無刷電機制造也有一定的基礎(chǔ)，加上與哈爾濱工業(yè)大學(xué)的技術(shù)合作，共同開發(fā)無刷直流電機及驅(qū)動器，變頻直驅(qū)裝置的電機、驅(qū)動器、離合器均由三星機電公司生產(chǎn)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(lǐng)該產(chǎn)品市場。通過加強技術(shù)集成能力和改進制造工藝，實現(xiàn) DDM 洗衣機驅(qū)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(lǐng)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(qū)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(qū)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(qū)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 F&P、日本東芝、松下、三菱等產(chǎn)品基礎(chǔ)上進行設(shè)計的，業(yè)界尚缺乏可達到商業(yè)應(yīng)用層次的成套成熟技術(shù)，特別是在電機控制器領(lǐng)域。在電機控制器的技術(shù)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?qū)嶒炇遗_面上；電機設(shè)計制造領(lǐng)域又面臨著諸多國外專利技術(shù)的困擾，DD 直驅(qū)裝置技術(shù)成本較高，僅被應(yīng)用于一些高端產(chǎn)品上，國內(nèi)市場目前容量還不是很大；DD 直驅(qū)裝置適應(yīng)全球低碳經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展方向，屬于電機行業(yè)前沿技術(shù)，對三星機電公司創(chuàng)建自主知識產(chǎn)權(quán)，開拓市場具有重大意義。預(yù)計會在 3~5 年后成為市場主流產(chǎn)品。
參考文獻：
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