DE102009046681A1

DE102009046681A1 - Drive motor for driving e.g. drain pump of washing machine, has stator exhibiting partial stator and another partial stator arranged at distance to former partial stator, and conductors arranged at respective partial stators

Info

Publication number: DE102009046681A1
Application number: DE102009046681A
Authority: DE
Inventors: Jörg SKRIPPEK; Rudolf Seidl; Falk Laube
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2011-05-19

Abstract

The motor (1) has a stator and two phase conductors (15, 16) that are arranged at the stator and electrically insulated from each other. The stator is designed in two-pieces, so that the stator exhibits a partial stator (2) and another partial stator (3) arranged at a distance to the former partial stator. The phase conductors are arranged at the respective partial stators. The partial stators are arranged one behind the other in an axial direction of a rotor (8) of the motor. The partial stators are arranged angularly offset from one another. An independent claim is also included for a domestic appliance comprising a drive motor.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsmotor zum Antreiben einer Komponente eines Hausgeräts. Der Antriebsmotor umfasst einen Stator, an welchem zwei Phasenstränge elektrisch isoliert voneinander angeordnet sind. Die Erfindung betrifft außerdem eine Antriebseinrichtung mit einem solchen Antriebsmotor sowie ein Hausgerät.The invention relates to a drive motor for driving a component of a domestic appliance. The drive motor comprises a stator, on which two phase strands are arranged electrically isolated from each other. The invention also relates to a drive device with such a drive motor and a domestic appliance.

Es geht vorliegend bevorzugt um das Antreiben einer Pumpe eines wasserführenden Hausgeräts, insbesondere einer Laugenpumpe einer Waschmaschine. Durch eine Laugenpumpe wird Wasser aus einem Laugenbehälter abgepumpt. Es ist Stand der Technik, zum Antreiben einer Laugenpumpe einer Waschmaschine einen Einphasen-Synchronmotor zu verwenden. In der Regel wird der Einphasen-Synchronmotor am starren Netz betrieben. Dies bedeutet, dass der Phasenstrang des Stators zum Einschalten des Einphasen-Synchronmotors direkt mit einem elektrischen Versorgungsnetz gekoppelt wird. Die Laugenpumpe kann dann nur mit einer konstanten, starren Drehzahl betrieben werden, nämlich abhängig von der Frequenz der Versorgungsspannung. Bei einer Netzfrequenz von 60 Hz ergibt sich dann eine höhere Frequenz der Laugenpumpe als bei einer Netzfrequenz von 50 Hz. Auch die Drehrichtung des Pumpenrads kann nicht beliebig eingestellt werden; der Einphasen-Synchronmotor wird einmal in eine Richtung und einmal in die andere Richtung gestartet. Dies macht ein symmetrisches Pumpenrad erforderlich, so dass der Pumpenwirkungsgrad entsprechend schlecht ist.In the present case, it is preferable to drive a pump of a water-conducting household appliance, in particular a drain pump of a washing machine. Through a drain pump, water is pumped out of a tub. It is state of the art to use a single phase synchronous motor to drive a drain pump of a washing machine. As a rule, the single-phase synchronous motor is operated on the rigid network. This means that the phase strand of the stator for switching on the single-phase synchronous motor is coupled directly to an electrical supply network. The drain pump can then be operated only with a constant, rigid speed, namely depending on the frequency of the supply voltage. At a mains frequency of 60 Hz then results in a higher frequency of the drain pump than at a mains frequency of 50 Hz. Also, the direction of rotation of the impeller can not be set arbitrarily; The single-phase synchronous motor is started once in one direction and once in the other direction. This requires a symmetrical impeller so that the pump efficiency is correspondingly poor.

Es sind auch Synchronmotoren für Pumpen aus dem Stand der Technik bekannt, deren Statoren drei Phasenstränge aufweisen. Ein solcher Synchronmotor ist z. B. aus der Druckschrift DE 103 42 050 A1 bekannt. Die aus diesem Dokument bekannte Pumpeneinrichtung umfasst ein Gehäuse, welches eine einteilige Pumpenkammer bildet. Diese Pumpenkammer nimmt in ihrem Inneren einen Rotor des Synchronmotors sowie ein Pumpenrad auf. Der Rotor trägt Permanentmagnete, die mit einem Mantel aus Kunststoffmaterial fluiddicht umformt sind. Außerhalb des Gehäuses befindet sich der Stator des Synchronmotors. Dieser Stator umfasst neun Wicklungen, die auf eine solche Art und Weise miteinander verschaltet sind, dass insgesamt drei Phasenstränge gebildet sind. Die Phasenstränge werden durch einen Wechselrichter bestromt, so dass prinzipiell die Drehzahl des Synchronmotors durch entsprechende Ansteuerung des Wechselrichters variiert werden kann.Synchronous motors for pumps of the prior art are also known, whose stators have three phase phases. Such a synchronous motor is z. B. from the document DE 103 42 050 A1 known. The pump device known from this document comprises a housing which forms a one-piece pump chamber. This pump chamber accommodates in its interior a rotor of the synchronous motor and a pump. The rotor carries permanent magnets, which are fluid-tightly formed with a sheath made of plastic material. Outside the housing is the stator of the synchronous motor. This stator comprises nine windings, which are interconnected in such a way that a total of three phase strands are formed. The phase strings are energized by an inverter, so that in principle the speed of the synchronous motor can be varied by appropriate control of the inverter.

Ein dreiphasiger Synchronmotor mit steuerbarer Drehzahl stellt in der Antriebstechnik – z. B. für Industrieantriebe – den Stand der Technik dar und wird in zunehmendem Maße auch als Trommelantrieb in Waschmaschinen eingesetzt. Ein solcher Antrieb für eine Laugenpumpe einer Waschmaschine ist jedoch mit Nachteilen verbunden, nämlich bei der Fertigung des Stators. Die einzelnen Spulen müssen nämlich extern auf Kunststoffspulenkörper gewickelt werden und können erst dann auf die Zähne des Stators geschoben werden. Die Zähne müssen anschließend über eine Schwalbenschwanzführung in das Statorjoch eingeschoben werden. Die alternative Wickeltechnik mittels Nabelwicklern entfällt wegen der sehr hohen Spulenwindungszahlen größer als 800. Der größte Nachteil eines dreiphasigen Synchronmotors sind allerdings die mit dem Wechselrichter verbundenen Kosten, die von der Anzahl der eingesetzten elektrischen Schalter dominiert werden.A three-phase synchronous motor with controllable speed provides in drive technology -. As for industrial drives - the prior art and is increasingly used as a drum drive in washing machines. However, such a drive for a drain pump of a washing machine is associated with disadvantages, namely in the manufacture of the stator. The individual coils must be wound externally on plastic bobbin and can then be pushed onto the teeth of the stator. The teeth must then be inserted via a dovetail guide into the stator yoke. The alternative winding technique using umbilical winders eliminates because of the very high coil turns greater than 800. The biggest disadvantage of a three-phase synchronous motor, however, are the costs associated with the inverter, which are dominated by the number of electrical switches used.

Es ist eine besondere Herausforderung, einen unipolaren Betrieb – Bestromung der Phasenstränge nur in einer Richtung – eines Antriebsmotors zu realisieren, so dass die Kosten des Wechselrichters – durch Reduktion der Anzahl der elektrischen Schalter – auf ein Minimum reduziert werden. Es wurde der unipolare Betrieb verschiedener Motorvarianten getestet. Zum Beispiel wurde ein Einphasen-Synchronmotor derart modifiziert, dass zwei Spulen – die ursprünglich miteinander elektrisch verbunden waren und so einen Phasenstrang bildeten – separat voneinander alternierend unipolar bestromt wurden. Für eine solche Ausgestaltung des Antriebsmotors wären nur zwei elektrische Schalter erforderlich. Die Versuche zeigten allerdings, dass durch die transformatorische Kopplung der beiden Phasenstränge über das gemeinsame Statorjoch während der Bestromung eines Phasenstranges in dem anderen, unbestromten Phasenstrang Kurzschlussströme fließen. Diese erzeugen negative Momente und machen somit einen effektiven Betrieb des Antriebsmotors unmöglich. Ein ähnliches Problem trat bei einem unipolaren Betrieb eines dreiphasigen Antriebsmotors mit nur drei elektrischen Schaltern anstatt – wie üblich für den bipolaren Betrieb eingesetzt – sechs Schaltern auf.It is a particular challenge to realize a unipolar operation - energization of the phase strands in one direction only - of a drive motor, so that the cost of the inverter - by reducing the number of electrical switches - are reduced to a minimum. The unipolar operation of different engine variants was tested. For example, a single-phase synchronous motor was modified so that two coils - which were originally electrically connected to each other and thus formed a phase strand - were alternately energized alternately unipolar. For such an embodiment of the drive motor only two electrical switches would be required. However, the tests showed that short-circuit currents flow through the transformer-like coupling of the two phase strands via the common stator yoke during the energization of one phase strand in the other, non-energized phase strand. These generate negative moments and thus make effective operation of the drive motor impossible. A similar problem has occurred in a unipolar operation of a three-phase drive motor with only three electrical switches instead of - as usual for bipolar operation used - six switches on.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie ein Antriebsmotor – insbesondere zum Antreiben einer Pumpe eines Hausgeräts – besonders effektiv bei einer unipolaren Bestromung seiner Phasenstränge betrieben werden kann.It is an object of the invention to provide a solution as a drive motor - especially for driving a pump of a household appliance - can be operated particularly effectively at a unipolar energization of its phase strands.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Antriebsmotor mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1, durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 10, wie auch durch ein Hausgerät mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.This object is achieved by a drive motor with the features according to claim 1, by a drive device with the features according to claim 10, as well as by a domestic appliance with the features according to claim 13. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims and the description.

Ein erfindungsgemäßer Antriebsmotor zum Antreiben einer Komponente eines Hausgeräts umfasst einen Stator, an welchem zwei Phasenstränge elektrisch isoliert voneinander angeordnet sind – der Antriebsmotor ist somit zumindest zweiphasig ausgebildet. Der Statur ist zweiteilig ausgebildet, so dass er einen ersten Teilstatur und einen zu dem ersten Teilstatur beabstandet angeordneten zweiten Teilstatur aufweist. Ein erster der Phasenstränge ist an dem ersten Teilstatur und ein zweiter der Phasenstränge an dem zweiten Teilstatur angeordnet.A drive motor according to the invention for driving a component of a household appliance comprises a stator, on which two phase strings are electrically isolated from each other - the drive motor is thus formed at least two-phase. The stature is formed in two parts, so that it has a first part of the body and a second part of the body arranged at a distance from the first part of the body. A first of the phase strands is arranged on the first part stature and a second of the phase strands on the second part stature.

Erfindungsgemäß werden somit die magnetischen Felder der jeweiligen Phasenstränge des Antriebsmotors in unterschiedlichen und voneinander separaten Teilstatoren geführt, so dass sich eine magnetische Entkopplung zwischen den beiden Phasensträngen ergibt. Die beiden Phasenstränge sind somit nicht über ein gemeinsames Statorjoch miteinander verbunden, und es fließen keine Kurzschlussströme während der unipolaren Bestromung des jeweiligen Phasenstranges. Es wird somit ein unipolarer Betrieb des Antriebsmotors ermöglicht, ohne dass negative Momente erzeugt und somit der Wirkungsgrad des Antriebsmotors beeinflusst werden. Ein unipolarer Betrieb des Antriebsmotors ermöglicht wiederum die Reduktion der Anzahl der elektrischen Schalter eines Wechselrichters, über welchen die Phasenstränge bestromt und der Antriebsmotor angesteuert werden. Es kann somit ein kostenreduzierter und bauraumsparender Wechselrichter eingesetzt werden. Ein solcher kann z. B. eine Zwischenkreisgleichspannung in jeweilige Wechselspannungen für die beiden Phasenstränge umwandeln. Der Wechselrichter kommt bei dem erfindungsgemäßen Antriebsmotor lediglich mit zwei elektrischen Schaltern aus, nämlich einem Schalter für den ersten Phasenstrang und einem Schalter für den zweiten Phasenstrang. Der erfindungsgemäße Antriebsmotor hat ferner den Vorteil, dass er in seiner Drehzahl gesteuert werden kann. Es kann nämlich die Frequenz der Spannungen, die an die Phasestränge angelegt werden, mithilfe eines Wechselrichters variiert werden, wodurch auch die Drehzahl des Antriebsmotors entsprechend beliebig eingestellt werden kann. Dies zeigt sich insbesondere beim Einsatz des Antriebsmotors in einem wasserführenden Hausgerät, wie beispielsweise einer Waschmaschine oder Spülmaschine. Dann kann nämlich – durch Steuerung der Drehzahl des Antriebsmotors – auch die Pumpenleistung bzw. die Geschwindigkeit, mit welcher das Wasser aus dem Hausgerät abgepumpt werden soll, beliebig eingestellt werden.According to the invention thus the magnetic fields of the respective phase strands of the drive motor are guided in different and separate from each other Teilstatoren, so that there is a magnetic decoupling between the two phase strands. The two phase strings are thus not connected to one another via a common stator yoke, and no short-circuit currents flow during the unipolar energization of the respective phase string. It is thus a unipolar operation of the drive motor allows without negative moments generated and thus the efficiency of the drive motor can be influenced. A unipolar operation of the drive motor in turn makes it possible to reduce the number of electrical switches of an inverter via which the phase strands are energized and the drive motor is driven. It can thus be used a cost-reduced and space-saving inverter. Such a z. B. convert a DC link voltage into respective AC voltages for the two phase strands. In the case of the drive motor according to the invention, the inverter only has two electrical switches, namely a switch for the first phase line and a switch for the second phase line. The drive motor according to the invention also has the advantage that it can be controlled in its speed. Namely, the frequency of the voltages applied to the phase line can be varied by means of an inverter, whereby the rotational speed of the drive motor can be arbitrarily set as desired. This is particularly evident when using the drive motor in a water-bearing household appliance, such as a washing machine or dishwasher. Then, namely - by controlling the speed of the drive motor - and the pump power or the speed at which the water is to be pumped out of the household appliance, can be set arbitrarily.

Eine gute magnetische Entkopplung der beiden Phasenstränge ist bei einem kompakten Antriebsmotor dann gegeben, wenn der erste und der zweite Teilstator in axialer Richtung eines Rotors des Antriebsmotors hintereinander angeordnet sind. Dann können die beiden Teilstatoren auch gleich aufgebaut werden, wodurch die Fertigungskosten auf ein Minimum reduziert werden.A good magnetic decoupling of the two phase strands is given in a compact drive motor when the first and the second part stator are arranged one behind the other in the axial direction of a rotor of the drive motor. Then the two partial stators can also be built the same, which reduces the production costs to a minimum.

Ein Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Teilstator ist bevorzugt größer als 1 mm, insbesondere ≥ 2 mm. Vorzugsweise liegt der Abstand in einem Wertebereich von 2 mm bis 10 mm. Dann kann eine magnetische Entkopplung der beiden Phasenstränge bei einem kompakten Antriebsmotor gewährleistet werden.A distance between the first and the second partial stator is preferably greater than 1 mm, in particular ≥ 2 mm. Preferably, the distance is in a value range of 2 mm to 10 mm. Then, a magnetic decoupling of the two phase strands can be ensured in a compact drive motor.

Also sind der erste und der zweite Teilstator in einer Ausführungsform gleich aufgebaut. Hierdurch ist der Fertigungsaufwand betreffend die beiden Teilstatoren, wie auch die Anbringung der Phasenstränge an dem jeweiligen Teilstator auf ein Minimum reduziert.So, in one embodiment, the first and second part-stator are the same. As a result, the production costs relating to the two partial stators, as well as the attachment of the phase strands to the respective partial stator is reduced to a minimum.

Der erste und der zweite Teilstator können um eine Drehachse eines Rotors des Antriebsmotors um einen Winkel aus einem Wertebereich von 170° bis 190°, insbesondere aus einem Wertebereich von 175° bis 185°, winkelversetzt zueinander angeordnet sein. Stellt der erste Teilstator auf einer ersten Seite des Rotors einen magnetischen Nordpol und auf einer der ersten Seite abgewandten zweiten Seite des Rotors den magnetischen Südpol bereit, so kann der zweite Teilstator auf der ersten Seite des Rotors den magnetischen Südpol und auf der zweiten Seite den magnetischen Nordpol erzeugen. Prinzipiell können die Teilstatoren um die Drehachse des Rotors um 180° winkelversetzt zueinander angeordnet sein. Um jedoch die Drehrichtung des Rotors beliebig steuern zu können, kann ein leichter Winkelversatz zwischen den Teilstatoren vorgesehen sein. Zum Beispiel können die Teilstatoren um die Drehachse des Rotors um 175° bzw. 185° winkelversetzt zueinander angeordnet sein. Dann kann die Drehrichtung des Rotors durch die Reihenfolge der Bestromung der Phasenstränge gesteuert werden. Durch einen Winkelversatz der beiden Teilstatoren aus einem Wertebereich von 170° bis 190° kann – insbesondere beim gleichen Aufbau der Teilstatoren – erreicht werden, dass der erste Phasenstrang auf einer Seite des Rotors und der zweite Phasenstrang auf der anderen Seite angeordnet sind. Dann befindet sich der Rotor zwischen den Phasensträngen, so dass auch eine magnetische Kopplung zwischen den Phasensträngen minimal oder gar nicht gegeben ist.The first and the second partial stator can be arranged angularly offset from each other about an axis of rotation of a rotor of the drive motor by an angle from a value range of 170 ° to 190 °, in particular from a value range of 175 ° to 185 °. If the first partial stator provides the magnetic south pole on a first side of the rotor, and the south magnetic pole on a second side of the rotor remote from the first side, the second partial stator on the first side of the rotor can provide the magnetic south pole and the second side the magnetic field Create north pole. In principle, the part stators can be arranged at an angle of 180 ° to one another about the axis of rotation of the rotor. However, in order to control the direction of rotation of the rotor as desired, a slight angular offset between the part stators can be provided. For example, the partial stators may be arranged about the axis of rotation of the rotor by 175 ° or 185 ° angularly offset from each other. Then, the direction of rotation of the rotor can be controlled by the order of energization of the phase strands. By an angular offset of the two partial stators from a value range of 170 ° to 190 ° can - in particular in the same structure of Teilstatoren - be achieved, that the first phase strand on one side of the rotor and the second phase strand are arranged on the other side. Then the rotor is located between the phase strands, so that a magnetic coupling between the phase strands is given minimal or not at all.

Zumindest einer der Teilstatoren – insbesondere alle Teilstatoren ist in Form eines Hufeisens bereitgestellt, an dessen Schenkeln entgegengesetzte Pole durch Bestromen des zugeordneten Phasenstranges bereitgestellt werden können. Durch die hufeisenartige Ausgestaltung eines Teilstators wird erreicht, dass die Wicklungen des zugeordneten Phasenstranges direkt auf die Schenkel des Teilstators aufgeschoben werden können und somit entfällt die zusätzliche – bei einer dreiphasigen Variante des Antriebsmotors gegebene – Verbindung der Zähne mit einem Statorjoch und der damit verbundene Fertigungsaufwand. Die einzelnen Spulen können bei dieser Ausführungsform extern auf Kunststoffspulenkörper gewickelt werden, um erst dann auf die Zähne des Stators geschoben zu werden. Sind beide Teilstatoren in Form eines Hufeisens ausgebildet, so ist die Führung des jeweiligen magnetischen Feldes auf den Rotor besonders einfach. So kann der Rotor zwischen die jeweiligen Schenkel des ersten und des zweiten Teilstators aufgenommen werden, und zwar derart, dass die beiden hufeisenartigen Teilstatoren in axialer Richtung hintereinander – bereichsweise überlappend – angeordnet sind.At least one of the partial stators - in particular all partial stators is provided in the form of a horseshoe on whose legs opposite poles can be provided by energizing the associated phase strand. The horseshoe-like configuration of a partial stator ensures that the windings of the associated phase string can be pushed directly onto the legs of the partial stator and thus eliminates the additional - given in a three-phase variant of the drive motor - connection of the teeth with a stator yoke and the associated manufacturing effort. The individual coils can at this embodiment are externally wound on plastic bobbin to only then be pushed onto the teeth of the stator. If both partial stators are designed in the shape of a horseshoe, the guidance of the respective magnetic field to the rotor is particularly simple. Thus, the rotor can be received between the respective legs of the first and the second partial stator, in such a way that the two horseshoe-like Teilstatoren in the axial direction behind the other - partially overlapping - are arranged.

Es hat sich bezüglich der Führung des jeweiligen magnetischen Feldes als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Schenkel eines der Teilstatoren – insbesondere die jeweiligen Schenkel aller Teilstatoren – an einander zugewandten Seiten jeweils eine ringsegmentförmige Einbuchtung für den Rotor des Antriebsmotors aufweisen. Auf diese Art und Weise sind für den Rotor Polschuhe durch die Schenkel des Teilstators gebildet, die für eine gewünschte Verteilung des magnetischen Feldes über den Rotor sorgen.It has been found to be particularly advantageous with respect to the leadership of the respective magnetic field when the legs of one of the Teilstatoren - in particular the respective legs of all Teilstatoren - on mutually facing sides each have a ring-segment-shaped recess for the rotor of the drive motor. In this way, for the rotor pole pieces are formed by the legs of the stator part, which provide a desired distribution of the magnetic field across the rotor.

Die Phasenstränge weisen vorzugsweise jeweils zwei miteinander elektrisch gekoppelte Wicklungen auf, mittels welcher entgegengesetzte Pole erzeugbar sind. Weist der betroffene Teilstator die Form eines Hufeisens auf, so sind die Wicklungen vorzugsweise jeweils an einem Schenkel des Teilstators angebracht. Die Wicklungen eines jeden Teilstators – die zu einem Phasenstrang zusammengefasst sind – werden somit gleichzeitig bestromt, nämlich durch Schließen eines dem Phasenstrang zugeordneten elektrischen Schalters. Die beiden Wicklungen eines Phasenstranges erzeugen dann entgegengesetzte magnetische Pole, durch welche der Rotor – der z. B. Permanentmagnete aufweist – angetrieben wird. Die Erzeugung von entgegengesetzten Polen kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Wicklungen eines Phasenstranges an dem zugeordneten Teilstator in unterschiedlichen Richtungen – d. h. gegensinnig – gewickelt sind.The phase strands preferably each have two mutually electrically coupled windings, by means of which opposite poles can be generated. If the affected partial stator has the shape of a horseshoe, the windings are preferably each attached to one leg of the partial stator. The windings of each partial stator - which are combined to form a phase strand - are thus energized simultaneously, namely by closing an electrical switch assigned to the phase strand. The two windings of a phase string then generate opposite magnetic poles through which the rotor - the z. B. permanent magnets - is driven. The generation of opposite poles can be achieved in that the two windings of a phase strand to the associated stator part in different directions - d. H. in opposite directions - are wound.

Der Antriebsmotor umfasst bevorzugt einen über die beiden Teilstatoren durchgehend ausgebildeten Rotor, welcher einen Permanentmagneten trägt. Der Permanentmagnet kann diametral magnetisiert sein. Dann weist der Permanentmagnet zwei entgegengesetzte Pole auf, nämlich einen Pol an einer Umfangshälfte und einen Pol an der anderen Umfangshälfte. Die Polpaarzahl des Rotors beträgt dann eins. Der Permanentmagnet ist bevorzugt ein Ringmagnet aus Hartferrit, der an einem Grundkörper bzw. einer Welle des Rotors vollumfänglich angeordnet ist. Durch die Verwendung eines Ringmagneten wird der Fertigungsaufwand betreffend den Rotor minimal. Ein zweipoliger Rotor mit einem einzigen Polpaar hat gegenüber einem höherpoligen Rotor weiterhin den Vorteil, dass er nicht aus magnetisierten Teilsegmenten zusammengesetzt werden muss. Für einen höherpoligen Rotor müssten nämlich zunächst magnetisierte Teilsegmente bereitgestellt und dann zu einem Rotor zusammengesetzt werden. Dies wäre insbesondere bei Luftspaltdurchmessern kleiner als 20 mm – wie sie bei einem Antriebsmotor für eine Pumpe gegeben sind – kaum oder mit einem sehr hohen Kostenaufwand machbar.The drive motor preferably comprises a rotor formed continuously over the two partial stators, which carries a permanent magnet. The permanent magnet may be diametrically magnetized. Then, the permanent magnet on two opposite poles, namely a pole on a peripheral half and a pole on the other peripheral half. The pole pair number of the rotor is then one. The permanent magnet is preferably a ring magnet made of hard ferrite, which is arranged completely on a base body or a shaft of the rotor. The use of a ring magnet minimizes the manufacturing costs associated with the rotor. A two-pole rotor with a single pair of poles has the advantage over a rotor of higher polarity that it does not have to be composed of magnetized sub-segments. For a high-pole rotor namely first magnetized sub-segments would have to be provided and then assembled into a rotor. This would be feasible, especially with air gap diameters smaller than 20 mm - as they are given in a drive motor for a pump - hardly or at a very high cost.

Eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung für ein Hausgerät umfasst einen erfindungsgemäßem Antriebsmotor und eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Antriebsmotors. Die mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Antriebsmotor vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung.A drive device according to the invention for a household appliance comprises a drive motor according to the invention and a control device for driving the drive motor. The preferred embodiments presented with reference to the drive motor according to the invention and their advantages apply correspondingly to the drive device according to the invention.

Die Antriebseinrichtung umfasst bevorzugt zu jedem Phasenstrang jeweils einen elektrischen Schalter – insbesondere nur einen elektrischen Schalter –, über welchen der zugeordnete Phasenstrang mit Strom beaufschlagt werden kann. Die Steuereinrichtung kann dann die elektrischen Schalter alternierend ansteuern und die Phasenstränge des Antriebsmotors unipolar bestromen. Dies bedeutet, dass über die Phasenstränge des Antriebsmotors der Strom nur in einer Richtung fließt. Durch einen solchen unipolaren Betrieb des Antriebsmotors kann die Anzahl der elektrischen Schalter zur Bestromung der Phasenstränge auf zwei reduziert und dennoch der Antriebsmotor in seiner Drehzahl bedarfsabhängig gesteuert werden.The drive device preferably comprises in each case for each phase strand an electrical switch - in particular only one electrical switch - via which the associated phase strand can be supplied with current. The control device can then drive the electrical switches alternately and energize the phase strands of the drive motor unipolar. This means that the current only flows in one direction via the phase strands of the drive motor. By such a unipolar operation of the drive motor, the number of electrical switches for energizing the phase strands can be reduced to two and yet the drive motor can be controlled as needed in its speed.

Die Steuereinrichtung kann einen über zumindest einen der Phasenstränge fließenden Strangstrom erfassen. Abhängig von Messwerten für den Strangstrom kann die Steuereinrichtung auf das jeweils momentane Drehmoment des Antriebsmotors und somit auf die Belastung des Rotors zurückschließen. Diese Ausführungsform erweist sich insbesondere beim Einsatz der Antriebseinrichtung in einem wasserführenden Hausgerät, nämlich zum Antreiben einer Pumpe, zum Beispiel einer Laugenpumpe einer Waschmaschine. Dann kann die Steuereinrichtung nämlich abhängig von den Messwerten für den Strangstrom auf den jeweils augenblicklichen Betriebszustand der Pumpe zurückschließen. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung dadurch erkennen, wenn die Pumpe ein Luft-Wasser-Gemisch ansaugt, was zu erhöhtem Geräusch führt. In einem solchen Falle sind das Drehmoment des Antriebsmotors und entsprechend auch die Messwerte für den Strangstrom entsprechend klein. Unterschreitet die Amplitude des Strangstromes einen vorbestimmten Grenzwert und/oder unterschreitet ein aus den Messwerten für den Strangstrom berechnetes Drehmoment des Antriebsmotors und/oder eine andere Größe einen vorbestimmten Grenzwert, so kann die Steuereinrichtung den Betrieb der Pumpe anhalten. Diese Ausführungsform sorgt für eine reduzierte Geräuschentwicklung der Pumpe.The control device can detect a strand current flowing via at least one of the phase strands. Depending on measured values for the phase current, the control device can infer the momentary torque of the drive motor and thus the load of the rotor. This embodiment proves especially when using the drive device in a water-bearing domestic appliance, namely for driving a pump, for example a drain pump of a washing machine. In that case, the control device can in fact infer the current operating state of the pump as a function of the measured values for the phase current. For example, the controller may detect when the pump sucks in an air-water mixture, resulting in increased noise. In such a case, the torque of the drive motor and correspondingly also the measured values for the phase current are correspondingly small. If the amplitude of the phase current falls below a predetermined limit value and / or if a torque of the drive motor calculated from the measured values for the phase current and / or another variable falls below a predetermined limit value, then the control device can stop the operation of the pump. This embodiment provides for a reduced noise of the pump.

Zur Erfindung gehört auch ein Hausgerät mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung. Die mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Antriebsmotor und auf die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Hausgerät.The invention also includes a domestic appliance with a drive device according to the invention. The preferred embodiments and their advantages presented with reference to the drive motor according to the invention and to the drive device according to the invention apply correspondingly to the domestic appliance according to the invention.

Das Hausgerät kann eine Pumpe aufweisen, die durch den Antriebsmotor angetrieben wird. Es kann zum Beispiel eine Waschmaschine sein, deren Laugenpumpe mit dem Antriebsmotor angetrieben wird.The home appliance may include a pump which is driven by the drive motor. It may be, for example, a washing machine whose drain pump is driven by the drive motor.

Das Hausgerät kann einen Spannungszwischenkreis mit einem Zwischenkreiskondensator zum Bereitstellen einer Zwischenkreisgleichspannung aufweisen. Dann kann der Antriebsmotor und zumindest ein weiterer Elektromotor zum Antreiben einer weiteren Komponente des Hausgeräts – z. B. ein Elektromotor zum Antreiben einer Wäschetrommel in einer Waschmaschine – mit elektrischer Energie aus dem Spannungszwischenkreis versorgt werden. Es kann also ein gemeinsamer Spannungszwischenkreis für den Antriebsmotor und zumindest einen weiteren Elektromotor bereitgestellt werden; es erübrigt sich somit ein separater Spannungszwischenkreis mit den damit verbundenen Nachteilen, wie dem Kostenaufwand und dem Platzbedarf.The domestic appliance can have a voltage intermediate circuit with an intermediate circuit capacitor for providing a DC link voltage. Then, the drive motor and at least one further electric motor for driving a further component of the domestic appliance -. B. an electric motor for driving a laundry drum in a washing machine - are supplied with electrical energy from the voltage link. Thus, it is possible to provide a common voltage intermediate circuit for the drive motor and at least one further electric motor; it is therefore unnecessary a separate voltage intermediate circuit with the associated disadvantages, such as the cost and space requirements.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further advantages of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. All the features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation.

Die Erfindung wird nun anhand einzelner bevorzugter Ausführungsbeispiele, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained in more detail with reference to individual preferred embodiments, as well as with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch einen Antriebsmotor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei zwei Phasenstränge des Antriebsmotors über jeweils einen elektrischen Schalter mit einem Zwischenkreiskondensator koppelbar sind, und wobei die elektrischen Schalter durch eine Steuereinrichtung angesteuert werden; und 1 a schematic representation of a cross section through a drive motor according to an embodiment of the invention, wherein two phase strands of the drive motor can be coupled via an electrical switch with an intermediate circuit capacitor, and wherein the electrical switches are controlled by a control device; and

2 Verläufe von Strangströmen und Verläufe von Drehmomenten des Antriebsmotors in Abhängigkeit von einem mechanischen Drehwinkel eines Rotors des Antriebsmotors. 2 Curves of phase currents and curves of torques of the drive motor in response to a mechanical angle of rotation of a rotor of the drive motor.

Bisher wurde zum Antreiben einer Laugenpumpe einer Waschmaschine ein Einphasen-Synchronmotor eingesetzt. Der Einphasen-Synchronmotor wurde am starren Netz betrieben. Es war somit nur ein drehzahlstarrer Betrieb der Laugenpumpe möglich, nämlich z. B. bei 3000 Umdrehungen pro Minute bei einer Netzfrequenz von 50 Hz. Da die Drehrichtung eines Einphasen-Synchronmotors zufällig ist, musste ein symmetrisches Pumpenrad eingesetzt werden. Dadurch war der Pumpenwirkungsgrad entsprechend gering.So far, a single-phase synchronous motor has been used to drive a drain pump of a washing machine. The single-phase synchronous motor was operated on the rigid network. It was thus only a speed-rigid operation of the drain pump possible, namely z. B. at 3000 revolutions per minute at a mains frequency of 50 Hz. Since the direction of rotation of a single-phase synchronous motor is random, a symmetrical impeller had to be used. As a result, the pump efficiency was correspondingly low.

Vor diesem Hintergrund haben sich neue Anforderungen an den Antriebsmotor für eine Laugenpumpe einer Waschmaschine ergeben:

– Betrieb in beide Drehrichtungen, um die Pumpe abhängig von der Drehrichtung als Entleerungspumpe oder Umwälzpumpe zu betreiben;
– geregeltes Ein- und/oder Ausschalten der Pumpe mit der Möglichkeit, die Leistung bzw. das Drehmoment des Antriebsmotors zu ermitteln und daraus den Belastungszustand der Pumpe zu erkennen; dies ist dann vorteilhaft, wenn die Pumpe ein Luft-Wasser-Gemisch ansaugt, was zu erhöhtem Geräusch führt;
– Ersatz einer Temperaturüberwachung der Pumpe durch eine elektronische Über-Wachung, um Materialkosten durch eine mögliche kompakte Ausführung der Pumpe zu sparen;
– Regelung der Drehzahl und/oder freie Einstellung der Drehzahl für einen optimalen Arbeitspunkt;
– Vereinheitlichung der Pumpen für 50 Hz und 60 Hz Netzfrequenz;
– Verringerung des Geräusches im Betrieb;
– Verbesserung des Wirkungsgrads.

Against this background, new requirements have been made of the drive motor for a drain pump of a washing machine:

- Operation in both directions of rotation to operate the pump depending on the direction of rotation as a drain pump or circulation pump;
- Controlled switching on and / or off the pump with the ability to determine the power or the torque of the drive motor and to recognize the load condition of the pump; This is advantageous when the pump sucks in an air-water mixture, which leads to increased noise;
- Replacement of a temperature monitoring of the pump by an electronic over-wake, to save material costs by a possible compact design of the pump;
- Regulation of the speed and / or free adjustment of the speed for an optimal operating point;
- Unification of pumps for 50 Hz and 60 Hz mains frequency;
- reduction of noise during operation;
- Improvement of the efficiency.

Den obigen Anforderungen entspricht z. B. ein dreiphasiger permanentmagneterregter Synchronmotor, der durch einen Wechselrichter angetrieben wird. Es sind dann bei dem Wechselrichter sechs Pulsbrücken und somit sechs elektrische Schalter – in der Regel Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) – erforderlich. Somit übersteigen die Kosten des Wechselrichters die des Antriebsmotors. Des Weiteren besteht ein Nachteil eines solchen dreiphasigen Synchronmotors in der aufwändigen Fertigung des Stators. Die einzelnen Spulen müssen nämlich zunächst auf einen externen Spulenkörper gewickelt und dann aus diesem auf die Zähne des Stators aufgeschoben werden. Die Zähne müssen anschließend über eine Schwalbenschwanzführung in das Statorjoch eingeschoben werden. Also ist die Bereitstellung des Stators besonders aufwändig.The above requirements correspond to z. B. a three-phase permanent magnet synchronous motor, which is driven by an inverter. There are then in the inverter six pulse bridges and thus six electrical switches - usually bipolar transistors with insulated gate electrode (IGBT) - required. Thus, the cost of the inverter exceeds that of the drive motor. Furthermore, there is a disadvantage of such a three-phase synchronous motor in the complex production of the stator. The individual coils must first be wound on an external bobbin and then pushed out of this onto the teeth of the stator. The teeth must then be inserted via a dovetail guide into the stator yoke. So the provision of the stator is particularly complex.

Um Kosten bei dem Wechselrichter zu sparen, könnte ein solcher dreiphasiger Synchronmotor prinzipiell unipolar betrieben werden; dann wäre zu jedem Phasenstrang lediglich ein einziger Schalter erforderlich, und die Phasenstränge würden nur in einer Richtung bestromt werden. Auch könnte ein solcher unipolarer Betrieb mit lediglich zwei Phasensträngen realisiert werden. Dann wären lediglich zwei Schalter erforderlich. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass durch die transformatorische Kopplung der beiden oder der drei Phasenstränge über das gemeinsame Statorjoch während der Bestromung eines Phasenstranges ein Kurzschlussstrom in dem jeweils anderen, unbestromten Phasenstrang fließt. Dieser Kurzschlussstrom erzeugt negative Momente, so dass ein effektiver Betrieb des Motors unmöglich ist. In order to save costs in the inverter, such a three-phase synchronous motor could in principle be operated unipolar; then only one switch would be required for each phase strand, and the phase strands would be energized in one direction only. Also, such a unipolar operation could be realized with only two phase strands. Then only two switches would be required. However, it has been found that flows through the transformer coupling of the two or three phase strands on the common stator yoke during the energization of a phase strand, a short-circuit current in the other, non-energized phase strand. This short-circuit current generates negative moments, so that effective operation of the motor is impossible.

Den oben genannten Anforderungen entspricht auch ein Antriebsmotor 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung: 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch den Antriebsmotor 1. Der Antriebsmotor 1 umfasst zwei gleich aufgebaute Teilstatoren, nämlich einen ersten Teilstator 2 und einen zweiten Teilstator 3. Die Teilstatoren 2, 3 weisen jeweils die Form eines Hufeisens auf. Der erste Teilstator 2 weist einen ersten Schenkel 4 sowie einen sich parallel dazu erstreckenden zweiten Schenkel 5 auf. Entsprechend weist der zweite Teilstator 3 einen ersten Schenkel 6 sowie einen parallel dazu verlaufenden zweiten Schenkel 7 auf. Also sind die beiden Teilstatoren 2, 3 U-förmig ausgebildet.The above requirements also correspond to a drive motor 1 according to one embodiment of the invention: 1 shows a schematic representation of a cross section through the drive motor 1 , The drive motor 1 comprises two identically constructed partial stators, namely a first partial stator 2 and a second part stator 3 , The partial stators 2 . 3 each have the shape of a horseshoe. The first part stator 2 has a first leg 4 and a second leg extending parallel thereto 5 on. Accordingly, the second part stator 3 a first leg 6 and a parallel thereto extending second leg 7 on. So these are the two part stators 2 . 3 U-shaped.

Der Antriebsmotor 1 weist einen Rotor 8 auf, der einen Permanentmagneten 9 trägt. Der Permanentmagnet 9 ist ein Ringmagnet und weist eine erste Ringhälfte 10 mit einem magnetischen Pol N sowie eine zweite Ringhälfte 11 mit einem magnetischen Pol S auf. Der Permanentmagnet 9 ist an einer Welle 12 vollumfänglich angeordnet. Der Rotor 8 ist um eine Drehachse 13 drehbar gelagert, nämlich z. B. an einem in 1 nicht dargestellten Gehäuse des Antriebsmotors 1. Also ist der Permanentmagnet 9 diametral magnetisiert; die Pole N, S erstrecken sich ununterbrochen über jeweils eine Umfangshälfte des Rotors 8. Der Permanentmagnet 9 ist aus Ferrit ausgebildet. Er ist außerdem mit einer Schicht aus Kunststoff 14 umspritzt bzw. ummantelt; der Rotor 8 kann somit direkt im Wasser betrieben werden – er wird dann zu einem so genannten Nassläufer.The drive motor 1 has a rotor 8th on, a permanent magnet 9 wearing. The permanent magnet 9 is a ring magnet and has a first ring half 10 with a magnetic pole N and a second ring half 11 with a magnetic pole S on. The permanent magnet 9 is on a wave 12 arranged in full. The rotor 8th is about a rotation axis 13 rotatably mounted, namely z. B. at an in 1 not shown housing of the drive motor 1 , So the permanent magnet 9 diametrically magnetized; the poles N, S extend uninterruptedly over a respective circumferential half of the rotor 8th , The permanent magnet 9 is made of ferrite. He is also wearing a layer of plastic fourteen overmoulded or encased; the rotor 8th can thus be operated directly in the water - he then becomes a so-called wet runner.

Der Antriebsmotor weist zwei Phasenstränge 15, 16 auf. Der erste Phasenstrang 15 ist am ersten Teilstator 2 angeordnet; der zweite Phasenstrang 16 ist am zweiten Teilstator 3 angeordnet. Der erste Phasenstrang 15 umfasst eine erste Wicklung 17 sowie eine zweite, mit der ersten Wicklung 17 verbundene zweite Wicklung 18. Entsprechend weist der zweite Phasenstrang 16 eine erste Wicklung 19 und eine damit verbundene zweite Wicklung 20 auf. Und zwar ist die erste Wicklung 17 des ersten Phasenstranges 15 an dem ersten Schenkel 4 des ersten Teilstators 2 angebracht. Die zweite Wicklung 18 des ersten Phasenstranges 15 ist an dem zweiten Schenkel 5 des ersten Teilstators 2 angebracht. Die erste Wicklung 19 des zweiten Phasenstranges ist an dem ersten Schenkel 6 des zweiten Teilstators 3 angebracht. Die zweite Wicklung 20 des zweiten Phasenstranges 16 ist am zweiten Schenkel 7 des zweiten Teilstators 3 angebracht. Hinsichtlich der Fertigung können die Wicklungen 17, 18, 19, 20 an externe Spulenkörper gewickelt und anschließend auf den jeweiligen Schenkel 4, 5, 6, 7 aufgeschoben werden. Die erste Wicklung 17 des ersten Phasenstranges 15 ist gegensinnig bezüglich der zweiten Wicklung 18 gewickelt. Entsprechend ist die erste Wicklung 19 des zweiten Phasenstranges 16 bezüglich der zweiten Wicklung 20 gegensinnig gewickelt. In 1 sind die Richtungen der jeweiligen Stromflüsse bzw. die Wickelrichtungen der Wicklungen 17, 18, 19, 20 bezeichnet.The drive motor has two phase strings 15 . 16 on. The first phase strand 15 is on the first part stator 2 arranged; the second phase strand 16 is on the second part stator 3 arranged. The first phase strand 15 includes a first winding 17 and a second, with the first winding 17 connected second winding 18 , Accordingly, the second phase strand 16 a first winding 19 and a second winding connected thereto 20 on. And that is the first winding 17 of the first phase strand 15 on the first leg 4 of the first partial stator 2 appropriate. The second winding 18 of the first phase strand 15 is on the second leg 5 of the first partial stator 2 appropriate. The first winding 19 of the second phase strand is on the first leg 6 of the second partial stator 3 appropriate. The second winding 20 of the second phase strand 16 is on the second leg 7 of the second partial stator 3 appropriate. In terms of manufacturing, the windings can 17 . 18 . 19 . 20 wound on external bobbin and then on the respective leg 4 . 5 . 6 . 7 be deferred. The first winding 17 of the first phase strand 15 is opposite to the second winding 18 wound. Accordingly, the first winding 19 of the second phase strand 16 with respect to the second winding 20 wound in opposite directions. In 1 are the directions of the respective current flows or the winding directions of the windings 17 . 18 . 19 . 20 designated.

Im Bereich seines freien Endes weist der erste Schenkel 4 des ersten Teilstators 2 eine ringsegmentförmige Einbuchtung 21 auf, die dem zweiten Schenkel 5 zugewandt ist. Entsprechend weist der zweite Schenkel 5 eine Einbuchtung 22 auf, die dem ersten Schenkel 4 zugewandt ist. Der erste Schenkel 6 des zweiten Teilstators 3 weist entsprechend eine ringsegmentförmige Einbuchtung 23 auf, die dem zweiten Schenkel 7 zugewandt ist. Auch der zweite Schenkel 7 weist eine Einbuchtung 24 auf, die dem ersten Schenkel 6 zugewandt ist. Die Einbuchtungen 21, 22, 23, 24 sind an den Umfang des Rotors 8 angepasst und dienen insbesondere dem gleichmäßigen Verteilen der magnetischen Felder.In the area of its free end, the first leg points 4 of the first partial stator 2 a ring segment-shaped indentation 21 on, the second leg 5 is facing. Accordingly, the second leg 5 a dent 22 on, the first leg 4 is facing. The first leg 6 of the second partial stator 3 correspondingly has a ring segment-shaped indentation 23 on, the second leg 7 is facing. Also the second leg 7 has a recess 24 on, the first leg 6 is facing. The indentations 21 . 22 . 23 . 24 are at the periphery of the rotor 8th adapted and serve in particular the uniform distribution of the magnetic fields.

Die Teilstatoren 2, 3 sind in axialer Richtung – d. h. in Erstreckungsrichtung der Drehachse 13 des Rotors 8 – hintereinander angeordnet. In der in 1 gezeigten Darstellung überlappen sich somit die Teilstatoren 2, 3 bereichsweise, nämlich im Bereich ihrer Einbuchtungen 21, 22, 23, 24. Der hinter dem ersten Teilstator 2 angeordnete Teil des zweiten Teilstators 3 ist in 1 gestrichelt dargestellt. Der Rotor 8 erstreckt sich in axialer Richtung durchgehend über den ersten und den zweiten Teilstator 2, 3.The partial stators 2 . 3 are in the axial direction - ie in the direction of extension of the axis of rotation 13 of the rotor 8th - arranged one behind the other. In the in 1 As shown, the partial stators overlap 2 . 3 in areas, namely in the area of their indentations 21 . 22 . 23 . 24 , The one behind the first part stator 2 arranged part of the second part stator 3 is in 1 shown in dashed lines. The rotor 8th extends in the axial direction continuously over the first and the second partial stator 2 . 3 ,

Wie bereits ausgeführt, sind die Teilstatoren 2, 3 gleich aufgebaut; auch die Wicklungen 17, 18, 19, 20 sind jeweils gleich gewickelt. Mit anderen Worten sind die Teilstatoren 2, 3 austauschbar. Sie sind um die Drehachse 13 um 180° winkelversetzt zueinander angeordnet. Somit befindet sich der erste Phasenstrang 15 auf einer Seite des Rotors 8 und der zweite Phasenstrang 16 auf einer dem Phasenstrang 15 abgewandten Seite. Somit ist eine transformatorische Entkopplung zwischen den beiden Phasensträngen 15, 16 gegeben.As already stated, the part stators 2 . 3 built the same; also the windings 17 . 18 . 19 . 20 are each wound the same. In other words, the part stators 2 . 3 interchangeable. They are around the axis of rotation 13 arranged offset by 180 ° to each other. Thus, there is the first phase strand 15 on one side of the rotor 8th and the second phase string 16 on one of the phase strand 15 opposite side. Thus, a transformer decoupling between the two phase strands 15 . 16 given.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Teilstatoren 2, 3 nicht um 180°, sondern z. B. um 175° winkelversetzt zueinander angeordnet sind. Dann ist nämlich gewährleistet, dass auch die Drehrichtung des Rotors 8 beliebig gewählt werden kann, nämlich durch entsprechende Reihenfolge der Bestromung der Phasenstränge 15, 16. It can also be provided that the part stators 2 . 3 not 180 °, but z. B. are arranged at 175 ° to each other angularly offset. Then it is ensured that the direction of rotation of the rotor 8th can be chosen arbitrarily, namely by appropriate order of energization of the phase strands 15 . 16 ,

Der Abstand zwischen den Teilstatoren 2, 3 in axialer Richtung ist im Ausführungsbeispiel größer als 2 mm. Somit ist die magnetische Entkopplung zwischen den beiden Teilstatoren 2, 3 gegeben, so dass keine Kurzschlussströme beim Bestromen der jeweiligen Phasenstränge 15, 16 fließen.The distance between the part stators 2 . 3 in the axial direction is greater than 2 mm in the embodiment. Thus, the magnetic decoupling between the two partial stators 2 . 3 given, so that no short-circuit currents when energizing the respective phase strands 15 . 16 flow.

Im Ausführungsbeispiel ist der Antriebsmotor 1 in eine Waschmaschine eingebaut, nämlich zum Antreiben einer Laugenpumpe. Eine den Antriebsmotor 1 aufweisende Antriebseinrichtung umfasst außerdem eine Steuereinrichtung 25, die zur Ansteuerung des Antriebsmotors 1 dient. Der erste Phasenstrang 15 ist über einen elektrischen Schalter 26 – im Ausführungsbeispiel einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode – mit einem Zwischenkreiskondensator 27 koppelbar. Am Zwischenkreiskondensator 27 fällt eine Zwischenkreisgleichspannung U_z ab, nämlich bezüglich eines Bezugspotentials B. Der zweite Phasenstrang 16 ist über einen Schalter 28 – ebenfalls ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode – mit dem Zwischenkreiskondensator 27 koppelbar. Die Steuereinrichtung 25 steuert die beiden Schalter 26, 28 an. Die Phasenstränge 15, 16 sind auf der anderen Seite mit dem Bezugspotential B gekoppelt.In the embodiment, the drive motor 1 installed in a washing machine, namely for driving a drain pump. One the drive motor 1 comprising drive means further comprises a control device 25 , which are used to control the drive motor 1 serves. The first phase strand 15 is via an electrical switch 26 - In the embodiment, a bipolar transistor with insulated gate electrode - with an intermediate circuit capacitor 27 coupled. At the DC link capacitor 27 drops a DC link voltage U _z , namely with respect to a reference potential B. The second phase strand 16 is over a switch 28 - Also a bipolar transistor with insulated gate electrode - with the DC link capacitor 27 coupled. The control device 25 controls the two switches 26 . 28 at. The phase strands 15 . 16 are coupled to the reference potential B on the other side.

Die Steuereinrichtung 25 kann die Schalter 26, 28 alternierend, d. h. abwechselnd, schließen und öffnen. Zu einem bestimmten Zeitpunkt kann somit nur einer der Schalter 26, 28 geschlossen sein. Die Phasenstränge 15, 16 werden außerdem unipolar betrieben. Ist der Schalter 26 geschlossen, so fließt über den ersten Phasenstrang 15 – d. h. über die beiden Wicklungen 17, 18 – ein Strangstrom I₁. Ist der Schalter 28 geschlossen, so fließt über den zweiten Phasenstrang 16 ein Strangstrom I₂. Durch einen unipolaren Betrieb der Phasenstränge 15, 16 erübrigt sich der Einsatz weiterer Schalter und die damit verbundenen Kosten.The control device 25 can the switches 26 . 28 alternating, ie alternating, closing and opening. At a given time, therefore, only one of the switches 26 . 28 be closed. The phase strands 15 . 16 are also operated unipolar. Is the switch 26 closed, so flows over the first phase strand 15 - ie over the two windings 17 . 18 - One phase current I ₁ . Is the switch 28 closed, so flows over the second phase strand 16 a strand current I ₂ . By a unipolar operation of the phase strands 15 . 16 It is unnecessary to use additional switches and the associated costs.

Der Zwischenkreiskondensator 27 kann ein gemeinsamer Zwischenkreiskondensator für mehrere elektrische Verbraucher sein. Zum Beispiel kann außer dem Antriebsmotor 1 noch ein weiterer Elektromotor an den Zwischenkreiskondensator 27 angeschlossen und mit elektrischer Energie aus dem Zwischenkreiskondensator 27 versorgt werden. Zum Beispiel kann an den Zwischenkreiskondensator 27 ein Elektromotor zum Antreiben einer Wäschetrommel der Waschmaschine angeschlossen sein.The DC link capacitor 27 may be a common DC link capacitor for multiple electrical loads. For example, except the drive motor 1 yet another electric motor to the DC link capacitor 27 connected and with electrical energy from the DC link capacitor 27 be supplied. For example, to the DC link capacitor 27 an electric motor for driving a laundry drum to be connected to the washing machine.

Die Steuereinrichtung 25 kann auch die Strangströme I₁, I₂ messen. Und zwar kann dies über in 1 nicht dargestellte Stromerfassungswiderstände (Shunt) erfolgen. Abhängig von Messwerten für die Strangströme I₁, I₂ kann die Steuereinrichtung 25 auf ein Drehmoment des Antriebsmotors 1 rückschließen. Somit können Rückschlüsse auf den Belastungszustand der Laugenpumpe gezogen werden. Ist kein Wasser mehr im Laugenbehälter vorhanden, so saugt die Laugenpumpe lediglich Luft oder ein Luft-Wasser-Gemisch an. Dann fällt das Drehmoment des Antriebsmotors 1 ab, was die Steuereinrichtung 25 anhand der Messwerte für die Strangströme I₁, I₂ erkennen kann. Unterschreitet die Stromstärke der Strangströme I₁, I₂ und/oder unterschreitet ein daraus berechnetes Drehmoment bzw. eine daraus berechnete Leistung des Antriebsmotors 1 einen vorbestimmten Grenzwert, so kann die Steuereinrichtung 25 den Antriebsmotor 1 abschalten, nämlich durch Öffnen der Schalter 26, 28. Somit wird vermieden, dass die Laugenpumpe Geräusche erzeugt, nämlich aufgrund des Ansaugens eines Luft-Wasser-Gemisches.The control device 25 can also measure the phase currents I ₁ , I ₂ . And while this may be over in 1 Current detection resistors (shunt), not shown, take place. Depending on measured values for the phase currents I ₁ , I ₂ , the control device 25 on a torque of the drive motor 1 draw conclusions. Thus, conclusions can be drawn on the load condition of the drain pump. If there is no more water in the tub, the drain pump sucks only air or an air-water mixture. Then the torque of the drive motor drops 1 from what the controller 25 can recognize on the basis of the measured values for the phase currents I ₁ , I ₂ . If the current intensity of the phase currents I ₁ , I ₂ and / or falls below a calculated therefrom torque or a power calculated therefrom of the drive motor 1 a predetermined limit, so the controller 25 the drive motor 1 switch off, namely by opening the switch 26 . 28 , Thus, it is avoided that the suds pump generates noise, namely due to the suction of an air-water mixture.

In 2 ist ein Verlauf 29 des Strangstroms I₁ sowie ein Verlauf 30 des Strangstroms 12 dargestellt, jeweils in Abhängigkeit von einem mechanischen Drehwinkel α bzw. der jeweiligen Winkelstellung des Rotors 8. Es wird deutlich, dass die Schalter 26, 28 jeweils nur für die Zeitdauer einer halben Umdrehung des Rotors 8 geschlossen werden. Außerdem ist in 2 ein Verlauf 31 eines Drehmoments M₁ einer Teilmaschine umfassend den ersten Teilstator 2 dargestellt. Dem ist ein Verlauf 32 eines Drehmoments M₂ einer Teilmaschine umfassend den zweiten Teilstator 3 gegenübergestellt. Darüber hinaus ist in 2 ein Verlauf 33 eines Gesamtdrehmoments M_G des Antriebsmotors 1 dargestellt, nämlich in Abhängigkeit von dem Drehwinkel α.In 2 is a course 29 of the phase current I ₁ and a course 30 of the strand current 12 shown, in each case depending on a mechanical angle of rotation α or the respective angular position of the rotor 8th , It becomes clear that the switches 26 . 28 in each case only for the duration of half a revolution of the rotor 8th getting closed. It is also in 2 a course 31 a torque M _{1 of} a sub-machine comprising the first part stator 2 shown. This is a course 32 a torque M _{2 of} a sub-machine comprising the second part stator 3 compared. In addition, in 2 a course 33 a total torque M _{G of} the drive motor 1 shown, namely in dependence on the rotation angle α.

Es ist selbstverständlich, dass die Verläufe 29, 30 der Strangströme I₁, I₂ beliebig gewählt werden können, nämlich z. B. die Form eines Sinus aufweisen können. Somit kann das Gesamtdrehmoment M_G des Antriebsmotors 1 bedarfsabhängig optimiert werden.It goes without saying that the gradients 29 . 30 the phase currents I ₁ , I ₂ can be chosen arbitrarily, namely z. B. may have the shape of a sine. Thus, the total torque M _{G of} the drive motor 1 be optimized according to demand.

Das mittlere Gesamtdrehmoment M_G des Antriebsmotors 1 beträgt etwa 3 Ncm. Die Nenndrehzahl beträgt etwa 2600 Umdrehungen pro Minute und kann mittels der Steuereinrichtung 25 beliebig eingestellt werden, nämlich durch Einstellung der Frequenz des Schaltens der Schalter 26, 28. Die mechanische Leistung des Antriebsmotors 1 beträgt 8,2 W. Die Windungszahl bei den Wicklungen 17, 18, 19, 20 beträgt jeweils 950. Ein effektiver Strangstrom I_eff beträgt 0,21 A. Die Kupferverluste betragen bei einer Temperatur von 20°C etwa 5,5 W. Eine Länge des Antriebsmotors 1 beträgt im Ausführungsbeispiel 2 × 18 mm = 36 mm. Die Abmessungen eines Teilstators 2, 3 sind 52 mm × 30 mm (Breite × Höhe). Die Masse von Kupfer beträgt 59 g. Die Masse des Permanentmagneten 9 beträgt 70 g. Die Gesamtmasse beträgt etwa 2 × 213 g.The mean total torque M _{G of} the drive motor 1 is about 3 Ncm. The nominal speed is about 2600 revolutions per minute and can by means of the control device 25 can be set arbitrarily, namely by adjusting the frequency of switching the switch 26 . 28 , The mechanical power of the drive motor 1 is 8.2 W. The number of windings in the windings 17 . 18 . 19 . 20 is 950 in each case. An effective phase current I _eff is 0.21 A. The copper losses amount to about 5.5 W at a temperature of 20 ° C. A length of the drive motor 1 is in the embodiment 2 × 18 mm = 36 mm. The dimensions of a partial stator 2 . 3 are 52 mm × 30 mm (width × height). The mass of copper is 59 g. The mass of the permanent magnet 9 is 70g. The total mass is about 2 × 213 g.

Zusammenfassend wird also ein Antriebsmotor 1 bereitgestellt, der den oben genannten Anforderungen entspricht. Er kann in seiner Drehzahl gesteuert und/oder geregelt werden. Er kann durch einen entsprechenden Winkelversatz der Teilstatoren 2, 3 sowie durch eine entsprechende Reihenfolge der Bestromung der Phasenstränge 15, 16 in beide Drehrichtungen betrieben werden. Somit kann die Pumpe abhängig von der Drehrichtung als Entleerungspumpe oder Umwälzpumpe betrieben werden. Es kann außerdem ein nicht symmetrisches Pumpenrad eingesetzt werden. Die Antriebseinrichtung kann außerdem für eine beliebige Netzfrequenz, sei es 50 Hz oder 60 Hz, eingesetzt werden. Auch der Wirkungsgrad ist gegenüber einem Einphasen-Synchronmotor höher. Der Antriebsmotor 1 kann besonders einfach hergestellt werden; die Wicklungen 17, 18, 19, 20 können direkt auf den entsprechenden Schenkel 4, 5, 6, 7 aufgeschoben werden. Durch einen unipolaren Betrieb werden die Kosten eines Wechselrichters – umfassend die Schalter 26, 28 – auf ein Minimum reduziert. Es sind nämlich zwei Schalter 26, 28 für die Ansteuerung des Antriebsmotors 1 erforderlich.In summary, therefore, a drive motor 1 provided that meets the above requirements. It can be controlled in its speed and / or regulated. He can by a corresponding angular offset of the part stators 2 . 3 and by a corresponding order of energization of the phase strands 15 . 16 operated in both directions. Thus, the pump can be operated depending on the direction of rotation as a drain pump or circulation pump. It is also possible to use a non-symmetrical impeller. The drive device can also be used for any mains frequency, be it 50 Hz or 60 Hz. The efficiency is higher compared to a single-phase synchronous motor. The drive motor 1 can be made very easily; the windings 17 . 18 . 19 . 20 can go directly to the corresponding thigh 4 . 5 . 6 . 7 be deferred. By a unipolar operation, the cost of an inverter - including the switches 26 . 28 - reduced to a minimum. There are two switches 26 . 28 for controlling the drive motor 1 required.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Antriebsmotordrive motor
2, 32, 3: Teilstatorensplit stators
4, 5, 6, 74, 5, 6, 7: Schenkelleg
88th: Rotorrotor
99: Permanentmagnetpermanent magnet
10, 1110, 11: Ringhälftenring halves
1212: Wellewave
1313: Drehachseaxis of rotation
1414: KunststoffschichtPlastic layer
15, 1615, 16: Phasensträngephase strands
17, 18, 19, 2017, 18, 19, 20: Wicklungenwindings
21, 22, 23, 2421, 22, 23, 24: Einbuchtungenindentations
2525: Steuereinrichtungcontrol device
26, 2826, 28: Schalterswitch
2727: ZwischenkreiskondensatorLink capacitor
2929: Verlauf des Strangstroms I₁ Course of the phase current I ₁
3030: Verlauf des Strangstroms I₂ Course of the phase current I ₂
3131: Verlauf eines Drehmoments M₁ Course of a torque M ₁
3232: Verlauf eines Drehmoments M₂ Course of a torque M ₂
3333: Verlauf eines Gesamtdrehmoments M_G Course of a total torque M _G
N, SN, S: magnetische Polemagnetic poles
U_Z U _Z: ZwischenkreisgleichspannungIntermediate circuit voltage
BB: Bezugspotentialreference potential
I₁, I₂ I ₁ , I ₂: Strangströmephase currents
M_G, M₁, M₂ M _G , M ₁ , M ₂: Drehmomente DrehwinkelTorque rotation angle
αα: Drehwinkelangle of rotation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10342050 A1 [0003]

Claims

Drive motor ( 1 ) for driving a component of a domestic appliance, having a stator ( 2 . 3 ), at which two phase strands ( 15 . 16 ) are electrically isolated from each other, characterized in that the stator ( 2 . 3 ) is formed in two parts, so that it has a first part stator ( 2 ) and one to the first part stator ( 2 ) spaced second stator ( 3 ), wherein a first of the phase strands ( 15 ) on the first part stator ( 2 ) and a second of the phase strands ( 16 ) on the second part stator ( 3 ) are arranged.

Drive motor ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first and the second part stator ( 2 . 3 ) in the axial direction of a rotor ( 8th ) of the drive motor ( 1 ) are arranged one behind the other.

Drive motor ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that a distance between the first and the second partial stator ( 2 . 3 ) is greater than 1 mm, in particular greater than or equal to 2 mm, preferably in a value range of 2 mm to 10 mm.

Drive motor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second partial stator ( 2 . 3 ) are the same.

Drive motor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second partial stator ( 2 . 3 ) about a rotation axis ( 13 ) of a rotor ( 8th ) of the drive motor ( 1 ) are arranged at an angle from a value range of 170 ° to 190 °, in particular from a value range of 175 ° to 185 °, angularly offset from one another.

Drive motor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the partial stators ( 2 . 3 ) is provided in the form of a horseshoe on whose thighs ( 4 . 5 . 6 . 7 ) opposite poles by energizing the associated phase strand ( 15 . 16 ) are available.

Drive motor ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the legs ( 4 . 5 . 6 . 7 ) on each side facing a respective annular segment-shaped indentation ( 21 . 22 . 23 . 24 ) for a rotor ( 8th ) of the drive motor ( 1 ) exhibit.

Drive motor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the phase strands ( 15 . 16 ) two electrically coupled windings ( 17 . 18 . 19 . 20 ), by means of which opposite poles can be generated and which in reference to claim 6 or 7, in particular in each case on a leg ( 4 . 5 . 6 . 7 ) of the assigned partial stator ( 2 . 3 ) are mounted.

Drive motor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by a via the two partial stators ( 2 . 3 ) continuously formed rotor ( 8th ), which has a permanent magnet ( 9 ), which is diametrically magnetized.

Drive device for a domestic appliance, with a drive motor ( 1 ) according to one of the preceding claims, and with a control device ( 25 ) for driving the drive motor ( 1 ).

Drive device according to claim 10, characterized in that it belongs to each phase strand ( 15 . 16 ) each have an electrical switch ( 26 . 28 ), in particular only one electrical switch ( 26 . 28 ), over which the assigned phase strand ( 15 . 16 ) can be acted upon with electricity, wherein the control device ( 25 ) is adapted to the electrical switches ( 26 . 28 ) to drive alternately and the phase strands ( 15 . 16 ) of the drive motor ( 1 ) to energize unipolar.

Drive device according to claim 10 or 11, characterized in that the control device ( 25 ) is adapted to detect a string current (I ₁ , I ₂ ) and the drive motor ( 1 ) turn off when the current strength of the strand current (I ₁ , I ₂ ) or a size derived therefrom is within a predetermined range of values, in particular falls below a predetermined limit.

Domestic appliance with a drive device according to one of claims 10 to 12.

Domestic appliance according to claim 13, characterized in that it comprises a pump, in particular a drain pump, which by the drive motor ( 1 ) is drivable.

Domestic appliance according to claim 13 or 14, characterized in that it has a voltage intermediate circuit with an intermediate circuit capacitor ( 27 ) for providing a DC link voltage (U _Z ) and the drive motor ( 1 ) and at least one further electric motor for driving a further component of the domestic appliance can be supplied with electrical energy from the voltage intermediate circuit.