Elektromotorische Antriebseinrichtung an Trommelwaschmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromoto rische Antriebseinrichtung an einer Trommelwaschma schine, bei der der Wechselstromantriebsmotor koaxial um die Trommelwelle am Laugenbehälter angeordnet ist und bei der zur Erzeugung zweier verschiedener Drehzahlen zwei Wicklungsgruppen unterschiedlicher Polpaarzahl vorgesehen sind.
Es ist bekannt, einen zweipoligen Antriebsmotor koaxial um die Trommelwelle einer Trommelwasch maschine anzuordnen und am Bottich zu befestigen.
Nachteilig an dieser Anordnung ist der komplizierte Aufbau des polumschaltbaren Motors sowie der Zusam menbau des Motors mit dem Behälter und der Trommel.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Motor der Antriebseinrichtung möglichst einfach zu ge stalten, so dass er einfach herzustellen ist und leicht mit den anderen Einzelteilen verbunden werden kann.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die zwei Wicklungsgruppen in zwei nebeneinander, an der Behälterwandung befestigten Innenständerringen derart angeordnet sind, dass ihre induzierenden Kräfte auf einen um die Innenständerringe angeordneten ge meinsamen Aussenläuferkörper mit zwei nebeneinander liegend angeordneten Blechpaketringen übertragen wer den.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher be schrieben.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der An triebseinrichtung, Fig.2 zeigt ein Kunststoffband mit aufgedruckter Wellenwicklung, Fig. 3 zeigt das Kunststoffband der Fig. 2 mit auf gedruckter Wellenwicklung und doppeltem Ständerum fang, Fig. 4 zeigt die Faltungen des Kunststoffbandes der Fig. 2 und 3, wobei teilweise die Faltung des Bandes in der Seitenansicht dargestellt ist, Fig.5a,
5b zeigen den Aussenläuferring des Waschmotors der Fig. 1 mit aufgebrachten Dauerma gneten in schematischer Darstellung, Fig. Sc zeigt die Dauermagneten, die auf der In nenseite des Aussenläuferringes rundum angeordnet sind, Fig. 6 zeigt eine Zweiphasenwicklungsanordnung als Kunststoffband, wobei mit U 1, U 2, X 1 und X 2 die Anschlussklemmen der Phasenstränge bezeichnet sind, Fig. 7 zeigt eine Schalt- und Faltanordnung einer Kunststoffwicklung in Dreiphasenausführung,
Fig. 8 zeigt eine Zweiphasenwicklung der Fig. 6a in Scott'scher Schaltung, Fig. 9 zeigt eine Dreiphasenwicklung in Scott'scher Schaltung.
Die Antriebseinrichtung besteht aus zwei Teilmoto ren 1 und 11, wobei mit 1 der Schleudermotor und mit 11 der Waschmotor bezeichnet ist. Beide Motoren 1 und 11 sind von einem gemeinsamen Aussenläufer 9 umgeben, der auf der Antriebswelle 27 der Trommel befestigt ist. Der Schleudermotor 1, der normalerweise der stärkere Motor ist, soll beispielsweise eine Leistung von 500 W abgeben und eine Schleuderdrehzahl von 700 U/min aufweisen. Diese Drehzahl soll mit ca. 7 /o Schlupf aus der synchronen Drehzahl 750 U/min ent stehen. Es ist im Ausführungsbeispiel für den Schleu dermotor 1 eine Wicklung 2 vorgesehen, die eine 8- polige Hauptphase und eine 8-polige Anlaufphase auf weist.
Andere Drehzahlen entsprechend den synchro nen Drehzahlen 1000 U/min (6-polig) oder 600 U/min (10-polig) sind wegen der auf der grossen äusseren Innenständerfläche leicht aufzubringenden Nutenzahl jederzeit leicht möglich.
Die Ständerwicklung 2 liegt in den äusseren Nuten des inneren Ständerblechringes 4, während der Aussen läuferring 3 aus dem Eisenblech-Paketring 5 besteht, dessen stärkere Aussenbleche 6"' und 6"" durch den Nietbolzen 5' zusammengehalten werden. Die Wickel köpfe der Ständerwicklung 2 können wie bei einer Trommelankerwicklung auf die Achse zu radial hinein gezogen werden, da dadurch der axiale Raum für die Wickelköpfe, insbesondere den linken, eingespart wird.
Der Innenständerring 4 ist ebenfalls durch Endbleche 6', 6" zusammengehalten, wobei 6" an dem aufgebör- delten Rand des Blechzylinders 7 anliegt und 6' bei spielsweise auf dem linken Rand des Blechzylinders 7 nach entsprechendem Druck auf das Blechpaket auf gepunktet ist. Der Blechzylinder 7 ist mit drei oder vier Lagerarmen 8, die aus gesicktem Blech bestehen, vernietet oder verschweisst, wobei diese wiederum auf den Lagerstützen 21 des Bottichs 23 aufgenietet oder aufgepunktet sind.
Jede Lagerstütze 21 ist mit einem Ende 22 am Bot tich 23 aufgenietet oder aasgepunktet, während das an dere Ende 24 den Teller 25 der Lageraussenhülse 26 der Trommellagerung hält. Mit 28, 29 sind die beiden Wälzlager der Trommelwelle 27 bezeichnet, die am rechten Ende, nicht gezeichnet, die Trommel fliegend tragen. Das linke Ende der Trommelwelle 27 ist über den Keil 30 mit dem Flansch 31 fest verbunden, an dem symmetrisch die drei oder vier Blecharme angenietet oder angeschweisst sind. Zur Versteifung von 9 sind die Sicken 9', 9", 9'2, 9"" angebracht.
Der Aussenläuferring 5 ist komplett an den Blech armen aasgepunktet. In seine offenen, gegebenenfalls schrägen Läufernuten wird ein ausgestanztes, in der Dicke richtig bemessenes Bronze-, Aluminium- oder Kupferblech 10 als Käfigwicklung eingelegt. Das Blech 10 wird als ebenes Band gestanzt, wobei die Ränder 10' und 10" als Kurzschlussverbindungen der Käfigstäbe stehen bleiben.
Nach dem Einlegen in den Aussenläufer- ring 5, bei dem die inneren Läuferzähne leicht in die eingestanzten Schlitze des Käfigläuferbleches 10 pas sen, werden die Enden von 10' und 10" stumpf oder überlappt hartgelötet oder widerstandsverschweisst. Der rechte Rand 10" ist umgebördelt, um beim Einlegen des Kurzschlussbandes eine seitliche Anlage zu haben.
Am rechten äusseren Ende der umlaufenden Arme 9, unter den Sicken 9"", ist der in seiner einfachsten Bauweise massive, in besserer Bauweise lamellierte und mit einer Käfigwicklung ähnlich 10 bei Schleudermotor 1 versehene Läuferring 13 des Aussenläufers des Wasch motors 11 aufgepunktet, der zusammen mit dem Aus senläuferring 5 des Schleudermotors 1 und den Sicken 9' bis 9"" der Sternarme 9 eine grosse Steifigkeit des ganzen gemeinsamen Aussenläuferkörpers ergibt.
Dieser Aussenläuferkörper kann nach seinem Zusammen- schweissen an das Drehstück 31 genietet oder geschweisst und zwecks Erreichung eines möglichst kleinen Luft spaltes der beiden Motore 1 und 11 mittels der Wälz lager 28, 29 genau ausgedreht werden.
Ebenso kann der ganze Bottich 23 mit seinen Lagerstützen 21 oder sein zentrierter Flanschring, auf dem in einer mögli chen anderen Bauform die Arme 21 an ihrem äusseren Ende 22 befestigt sind, und mit seiner Lagerhülse 26 aufgenommen und die Ständerluftspaltflächen von den Innenständerblechpaketen 4 und 14 genau abgedreht werden. Dieses genaue Abdrehen wird durch die genaue Lagerung der Trommelwelle 27 in den Wälzlagern 23, 29 möglich, so dass äusserst kleine Luftspalte erhalten werden.
Mit 14 ist der Ständerring des Waschmotors 11 bezeichnet, der entweder vernietet oder auf den Zylin der 17 mit seinen Endblechen 16', 16" fest aufge- presst wird. Der Blechzylinder 17 kann ebenso wie der Blechzylinder 7 am rechten Ende umgebördelt sein, um gegebenenfalls die ganze Ständerwicklung 12 mit Blech ring 14 abziehen zu können. Beim Blechzylinder 7 müssen dann die rechten Wickelköpfe der Ständerwick- lung 2 waagrecht gelegt werden, was räumlich unter dem Ständerring 14 des Waschmotors 11 möglich ist.
Als Ständerwicklung 12 ist das in Fig. 2 dargestellte Kunststoffband 12' mit der aufgedruckten bzw. geätzten Wellenwicklung 12" vorgesehen. Sie dient als Einpha- senwicklung eines sogenannten Anwurfmotors, der von aussen, in diesem Fall vom Schleudermotor 1, angewor fen werden muss. Am besten wird er hierbei bis auf seine synchrone Drehzahl, die im gezeichneten Bei spiel bei 100-poliger Wicklung 60 U/min beträgt oder darüber, angeworfen.
Die Ständerwicklung in Fig. 2 wird auf dem flach ausgebreiteten Kunststoffband 12' aufgedruckt und dann erst auf den in diesem Falle glatt abgedrehten Ständer ring 14 geklebt. Damit der Luftspalt zwischen Ständer- (14) und Läuferring 13 möglichst klein bleibt, muss die Dicke des Kunststoffbandes 12' so dünn als möglich gewählt werden.
Da die elektrische Festigkeit entspre chend ausgewählter Kunststoffe sehr hoch ist (> 10 kV/mm) ist diese Forderung leicht zu erfüllen. Zweck- mässigerweise wird die gedruckte oder besser gesagt, ge ätzte flache Kupferwicklung aussen durch einen Isolier- lack geschützt.
Die Stromdichte dieser gedruckten Schaltung ist wegen des grossflächigen Leiters sehr hoch. Es können Werte bis zu 50 A/mrn' gewählt werden, so dass die Leiterstäbe für z. B. 5 A - 0,1 mm2 Kupferquer schnitt haben. Bei einem Ständerdurchmesser von z. B. 190. 2 = 380 mm nach Fig. 1 ist die Polteilung 380. :100 Pole = 12 mm = zP. Davon stehen ?/s = 8 mm für die Windungszahl W nebeneinander in Fig. 3 zur Verfügung.
Mit einem Leiterabstand von 1/1o mm (wegen der geringen Windungsspannung) könn ten bei einer Kupferhöhe von 0,5 mm (0,1 mm2 : 0,5 mm = 0,2 mm + 0,1 mm Abstand = 0,3) 8 : 0,3 = w = 27 Windungen untergebracht werden. Bei doppel seitiger Wicklung auf dem Kunststoffband 12' kann die Einphasenwicklung somit w = 2 . 27 = 54 Windungen haben.
In Fig. 3 ist das auseinandergefaltete Kunststoff- Ständerwicklungs-Kunststoffbandes dargestellt, wobei das Band in doppelter benötigter Umfangslänge darge stellt ist. Dadurch kann es in der Mitte gefaltet und unter Einlegen einer Isolierfolie zu einem gut nach aus sen geschützten und gut isolierten Ständerwicklungs- band mit Wärme zusammengebügelt werden.
In Fig. 3 ist das auseinander gefaltete Kunststoff band 12' etwas länger als der doppelte Ständerumfang. Der Abstand zwischen den strichpunktierten Linien ist genau gleich diesem Ständerumfang. Damit der links von der strichpunktierten Faltlinie A - B liegende Ab schnitt sich magnetisch richtig mit dem recht von A - B liegenden Abschnitt deckt, dürften immer nur gleiche Stromrichtungen in den Stäben der Wicklung aui- einanderliegen. In Fig. 4 ist das um die Linie A - B gefaltete Band richtig aufeinandergelegt dargestellt.
Da bei ist es gleichgültig, ob die Wicklungsseite oder deren Rückseite aufeinandergeklappt werden. Im ersten Fall ist eine Isolierfolie, im zweiten Fall sind zwei Isolier- folien nötig. Der erste Fall ist vorzuziehen, schon allein deshalb, weil das Kunststoffband widerstandsfähiger ge gen mechanische Verletzungen ist als die Folie.
Die kurzen Bandstücke der Fig. 3 links von C - D und rechts von E - F sind in Fig. 4 zusammengelegt dargestellt. Um sie gut unterzubringen, kann eine be sondere Einlegenut vorgesehen werden. Durch die Löt- verbindungen vi, v2, werden im Falle der Reihen schaltung die einzelnen Windungen im richtigen Sinne verbunden.
Nach dem Vorgang in Fig. 3 und 4 können nicht nur Doppel-, sondern auch mehrfach Doppelfal tungen vorgenommen werden, wenn noch höhere Win- dungszahlen und kleine Kupferquerschnitte verlangt werden. Bei kleiner werdenden Windungsspannungen werden Kunststoffband und Folie immer dünner. Beim Zusammenkleben werden sie gebügelt. Die Gesamt dicke steigt dabei kaum. Wenn nötig, kann natürlich die einfachere Parallelschaltung vorgenommen werden, aber bei diesem Waschmotor 11 mit 220 V Phasen spannung kommt nur die Reihenschaltung in Frag.
Der Wirkungsgrad dieses Waschmotors 11, wenn er wie ein Spaltmotor einen Läuferkäfig erhält und der Läufer lamelliert ist, ist nicht schlechter als der eines Spaltpolmotors (33%), oder der des Doppelwicklungs- motors (20%). Die Wicklungsverlust-- sind wegen der hohen Stromdichte relativ hoch, aber nur so ist die Flachwicklung ohne Nuten überhaupt im engen Luft spalt unterzubringen.
In den Fig. 5a, 5b, 5c ist ein weiteres Ausfüh rungsbeispiel gezeigt, wie der Aussenläuferblechpaket- ring 13 des Waschmotors 11 ausgebildet werden kann.
Hierbei sind an der Innenseite des Läuferringes 13 des Waschmotors 11 in Fig. 1 kleine flache Dauer magnete rundum angeordnet. Der Abstand zwischen den Polmitten zweier Dauermagnete in Winkelgrad--n ist gleich dem Winkel u der Polteilung -co der festen ge druckten Wicklung 12 des Innenständerringes 14 (siehe auch Fig. 3 und 4). Die längere Kante des einzelnen Dauermagneten in Fig. 5c liegt parallel zur Motor achse. Die Dauermagnete 13' haben flache Polflächen N, S.
Ihre Gegenpole sind mit oder ohne Vertiefun gen derart innen an den Läuferring 13 geklebt, dass ihre Berührungsfläche sich engstens an ihn anpasst. Dabei werden die Dauermagnete 13' in ihrer Polarität (N, S) abwechselnd angebracht. Die Polflächen der Dauerma gnete 13' brauchen bei dem relativ grossen Luftspalt, den die gedruckte Wicklung nach Fig. 3 benötigt, und bei der Polbreite von im Beispiel 8 mm und bei dem geringen Unterschied zwischen Bogen und Sekante unter dem Pol nicht abgerundet zu werden.
Man wird also vollständig rechteckige Dauermagnete nach Fig. 5c ver wenden können, da auch der geringe Unterschied zwi schen Sekante und Bogen für die Anstellfläche von 13' auf 13 gilt.
Mit dieser Dauermagnetanordnung, die billiger als die Kondensatoren zur Kompensation des grossen Ma gnetisierungsstromes eines infolge der gedruckten Stän- derwicklung relativ grossen Luftspaltes ist, wird aus dem asynchronen Waschmotor 11 ein synchroner Waschmo tor 11, dessen Magnetisierung wie bei den bekannten Gleichstrommotoren mit gedrucktem Flachanker aus- schliesslich von den Dauermagneten aufgebracht wird. Derartige Gleichstrom-Motoren haben deshalb einen ho hen Wirkungsgrad, einen niedrigen Innenwiderstand, kurze Ansprechzeit und ein hohes Drehmoment.
In Weiterbildung der Erfindung ist ausserdem mög lich, die in Fig. 3 gezeigte Einphasenwechselstromwick- lung in eine Zweiphasen- oder Dreiphasenwicklung wie in Fig. 6, 7, 8 und 9 dargestellt ist, umzubauen. Hier bei sind in den Figuren das Kunststoffband 12 und die Phasenstränge dargestellt. In Fig. 6 sind die Anschluss- klemmen des Einphasenstranges mit U 1 und X 1 be zeichnet und die des anderen Stranges, der gestrichelt gezeichnet ist, mit U 2 und X 2.
Weiterhin ist in der Fig. 6 in Draufsicht die Wicklung dargestellt sowie ein Vektorbild, aus dem die Phasenverschiebung von 90 zwischen den einzelnen Phasensträngen zu entnehmen ist.
Bei der in Fig. 7 dargestellten Dreiphasenwicklung ist die eine Phase mit den Anschlusspunkten U und X durchgehend gezeichnet und weist eine Faltung auf. Der andere Phasenstrang, der gestrichelt gezeichnet ist und die Anschlusspunkte Y und V aufweist, ist gegenüber dem ersten Phasenstrang um 120 elektrisch versetzt. Wiederum um 120 gegenüber diesem Fhasenstrang ist der punktiert gezeichnete Phasenstrang mit seinen An- schlussklemmen W und Z elektrisch gegenüber den vor hergehenden versetzt.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, die in Fig. 6 dargestellte Zweiphasenwicklung mittels einer Scott'schen Schaltung zur Drehstromschaltung zu machen. Diese Wicklungsart hat den Vorteil, dass bei mehrfachen Faltungen für höhere Windungszahlen im Strang noch nachgefaltet werden kann.
Fig. 8 zeigt hierbei eine derartige Dreiphasenwick- lung in Scott'scher Schaltung, wobei die Bezugszei chen sinngemäss der der Fig. 6 entsprechen.
Fig. 9 zeigt die Faltung und die Schaltung einer Dreiphasenwicklung in Scott'scher Anordnung nach Fig. 8, wobei d e in dieser Darstellung eingezeichneten Ver bindungen leicht auszuführen sind.