DE102011078917A1

DE102011078917A1 - Haushaltsgerät mit einer Motorvorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines solchen Haushaltsgerätes

Info

Publication number: DE102011078917A1
Application number: DE102011078917A
Authority: DE
Inventors: Sven Baumgarten; René Badewitz; Uwe-Jens Krausch; Jörg Skrippek; Günter Steffens
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-01-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät 1 mit einer ersten und einer zweiten beweglichen Komponente 2, 3 und mit einer Motorvorrichtung 4, 104, welche einen ersten Rotor 9, 109 zum Antreiben der ersten Komponente 2 und einen zweiten Rotor 18, 118 zum Antreiben der zweiten Komponente 3 aufweist, wobei die Motorvorrichtung 4, 104 ein für die Rotoren 9, 18; 109, 118 gemeinsames, von einem Gerätegehäuse 5 des Haushaltsgeräts 1 verschiedenes Motorgehäuse 6, 106 aufweist, in welchem die Rotoren 9, 18; 109, 118 gelagert sind, und wobei den Rotoren 9, 18; 109, 118 jeweils eine separate elektrische Statorwicklung 25, 26; 125, 126 zugeordnet ist, so dass die Rotoren 9, 18; 109, 118 unabhängig voneinander antreibbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät mit einer ersten und einer zweiten beweglichen Komponente wie auch mit einer Motorvorrichtung, welche einen ersten Rotor zum Antreiben der ersten Komponente sowie einen zweiten Rotor zum Antreiben der zweiten Komponente aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Haushaltsgerätes.
Es geht vorliegend insbesondere um einen Wäschetrockner, und zwar einen Kondensationstrockner. In solchen Wäschetrocknern sind eine Vielzahl von unterschiedlichsten Komponenten bereitgestellt, welche angetrieben werden müssen und den ordnungsgemäßen Betrieb des Haushaltsgerätes gewährleisten. Dazu zählen beispielsweise ein Ventilatorrad bzw. Luftgebläse für die Prozessluft, ein Luftgebläse für die Kühlluft, eine Wäschetrommel zur Aufnahme von Wäschestücken, wie auch eine Wasserpumpe und dergleichen. Es ist Stand der Technik, dass bei derartigen, eine Vielzahl von beweglichen Komponenten aufweisenden Haushaltsgeräten oftmals möglichst viele dieser Komponenten durch eine gemeinsame Motorvorrichtung angetrieben werden. Nachteilig ist dabei, dass ein und derselbe Motor für eine Vielzahl von Komponenten eine direkte Zwangsverkopplung der Einschaltzustände zur Folge hat. Dies bedeutet, dass das Einschalten des Motors zwangsläufig das Einschalten aller angekoppelten Komponenten bewirkt. Auch die Dauer der Ansteuerung, die Drehrichtung, wie auch die Drehzahl sind für alle Komponenten gleich. Um dies zu verhindern, müsste man Trennkupplungen, Getrieben und dergleichen einsetzen, was mit weiteren Nachteilen hinsichtlich des Bauraums und der Kosten verbunden wäre.
Aus der Druckschrift DE 16 13 435 B2 ist ein Doppelmotor bekannt, welcher zum Antreiben von Waschautomaten dient. Der Doppelmotor besteht aus einem Kommutatormotor und einem mit diesem baulich zusammengefassten Kurzschlussläufermotor, deren Läufer auf einer gemeinsamen, zweifach gelagerten Läuferwelle angeordnet sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie bei einem Haushaltsgerät der eingangs genannten Gattung einerseits der wertvolle Bauraum im Haushaltsgerät gespart werden kann und andererseits auch ein situationsabhängiges und bedarfsgerechtes Antreiben der beiden beweglichen Komponenten ermöglicht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Haushaltsgerät sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
Ein erfindungsgemäßes Haushaltsgerät beinhaltet zumindest zwei bewegliche Komponenten, nämlich mindestens eine erste und eine zweite bewegliche – insbesondere drehbare – Komponente. Eine Motorvorrichtung ist zum Antreiben der Komponenten ausgebildet: Ein erster Rotor der Motorvorrichtung dient zum Antreiben der ersten Komponente, und ein zweiter Rotor der Motorvorrichtung dient zum Antreiben der zweiten Komponente. Die Motorvorrichtung weist ein für die Rotoren gemeinsames, von einem Gerätegehäuse des Haushaltsgerätes verschiedenes Motorgehäuse auf, in welchem die Rotoren untergebracht und gelagert sind. Außerdem ist den Rotoren jeweils eine separate elektrische Statorwicklung zugeordnet, sodass die Rotoren unabhängig voneinander angetrieben werden können.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass die Motorvorrichtung ein Doppelmotor mit zwei separat voneinander ansteuerbaren Motoren ist, welche zumindest mit Teilkomponenten in dem gemeinsamen Motorgehäuse untergebracht sind. Der Einsatz bzw. die Verwendung einer derartigen Motorvorrichtung in einem Haushaltsgerät hat den Vorteil, dass der wertvolle Bauraum im Haushaltsgerät gespart werden kann. Des Weiteren ist ein situationsabhängiges und bedarfsgerechtes Antreiben der beiden beweglichen Komponenten möglich, denn die Rotoren können unabhängig voneinander angetrieben werden. Auch die beweglichen Komponenten können somit unabhängig voneinander bewegt werden. Dies ist deshalb möglich, weil den Rotoren separate Statorwicklungen zugeordnet sind, die unabhängig voneinander bestromt werden können. Somit kann auch die Drehzahl des ersten Rotors unabhängig von dem zweiten Rotor und umgekehrt variiert werden. Der verminderte Bauteilaufwand der Motorvorrichtung und somit die verringerte Komplexität führen auch zu einer Kostenreduzierung. Auch der Montageaufwand der Motorvorrichtung wird auf ein Minimum reduziert. Die Motorvorrichtung kann nämlich einen gemeinsamen Kabelbaum für die beiden Antriebe aufweisen, sodass sich der Einsatz und die Montage eines zusätzlichen Kabelbaums erübrigen.
Bevorzugt ist zumindest eine der Statorwicklungen auch in dem gemeinsamen Motorgehäuse untergebracht. Auf diesem Wege gelingt es, eine besonders bauraumsparende Motorvorrichtung zu schaffen. Es erweist sich somit als besonders vorteilhaft, wenn beide Statorwicklungen in das gemeinsame Motorgehäuse integriert sind.
Das gemeinsame Motorgehäuse kann beispielsweise zumindest teilweise aus Kunststoff und/oder aus Metall ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Motorgehäuse zumindest bereichsweise aus einem gut wärmeleitfähigen Metall ausgebildet, wie etwa aus Aluminium. Somit kann die Wärme wirkungsvoll abgeführt werden. Das Motorgehäuse kann abgedichtet sein, sodass Flüssigkeiten in das Gehäuseinnere nicht gelangen können. Somit wird eine im Motorgehäuse gegebenenfalls vorhandene Elektronik vor Flüssigkeiten geschützt. Außerdem wird somit ein Kurzschluss in den Statorwicklungen verhindert.
Prinzipiell kann das Haushaltsgerät ein beliebiges Haushaltsgerät sein, welches zur Haushaltsführung eingesetzt wird und somit zur Behandlung von Haushaltsgegenständen ausgebildet ist. Das kann beispielsweise ein Gerät zur Pflege von Wäschestücken – eine Waschmaschine oder ein Wäschetrockner – oder ein Gerät zur Zubereitung von Lebensmitteln – ein Kochfeld oder ein Backofen – oder eine Geschirrspülmaschine sein. Bevorzugt ist das Haushaltsgerät ein solches Gerät, welches mindestens zwei bewegliche – insbesondere drehbare – Komponenten aufweist, wie dies beispielsweise bei einem Wäschetrockner – insbesondere einem Kondensationstrockner – der Fall ist. Also kann das Haushaltsgerät ein Wäschetrockner sein; dann ist die Motorvorrichtung zum Antreiben von zumindest zwei der folgenden Komponenten ausgebildet: eines Luftgebläses für eine Prozessluft, eines Luftgebläses für eine Kühlluft, einer Wäschetrommel zur Aufnahme von Wäschestücken, einer Wärmepumpe sowie einer Wasserpumpe. Somit können diese Komponenten unabhängig voneinander mittels ein und derselben Motorvorrichtung angetrieben werden, was sich als besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Gestaltung der Betriebsprogramme des Wäschetrockners erweist. So kann beispielsweise die Wäschetrommel unabhängig von dem Luftgebläse gedreht werden und umgekehrt kann eines der Luftgebläse unabhängig von der Wäschetrommel bewegt werden. Die erzeugte Kühlluft kann im Rahmen bevorzugter Weiterbildungen der Erfindung insbesondere genutzt werden zur Kühlung von Prozessluft, die Wäsche direkt trocknet, oder zur Kühlung einer Abwärme erzeugenden Komponente des Hausgeräts, beispielsweise eines Kompressors einer Wärmepumpe, in der ein abwechselnd verdampftes und verflüssigtes Kältemittel zirkuliert.
Die Rotoren können jeweils eine Welle aufweisen, wobei die Wellen separat voneinander bereitgestellt und somit mechanisch voneinander entkoppelt sind. Dies bedeutet, dass die Welle des ersten Stators unabhängig von der Welle des zweiten Stators gedreht werden kann und umgekehrt. Bezüglich der Anordnung der Wellen sind vorliegend zwei verschiedene Ausführungsformen vorgesehen: Zum einen können die separaten Wellen fluchtend zueinander angeordnet sein, sodass sie in einer Linie liegen bzw. mit einer gemeinsamen Drehachse zusammenfallen. Eine derartige Anordnung der Rotoren in axialer Richtung nebeneinander ist dann vorteilhaft, wenn eine längliche Ausgestaltung der Motorvorrichtung benötigt wird. In radialer Richtung ist die Motorvorrichtung dann besonders kompakt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Wellen in radialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sind. Hier können die Rotoren in radialer Richtung und/oder auch in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sein. Diese Ausführungsform wiederum kann dann verwirklicht werden, wenn eine in axialer Richtung besonders kompakte Motorvorrichtung benötigt wird.
In vorteilhafter Weise können die Wellen der Rotoren an zumindest einem gemeinsamen Lagerschild des Motorgehäuses gelagert sein. Unter einem Lagerschild wird vorliegend eine hintere oder eine vordere oder aber eine innere, die beiden Wellen voneinander trennende Wand des Motorgehäuses verstanden. Sind die Wellen in axialer Richtung nebeneinander und achsparallel zueinander angeordnet, so können sie an einem gemeinsamen (inneren) Lagerschild gelagert sein, welches die beiden Wellen voneinander trennt. In dieser Ausführungsform definiert das innere Lagerschild zwei Räume innerhalb des Motorgehäuses: In einem ersten Raum befindet sich der erste Rotor, während der zweite Rotor im zweiten Raum angeordnet ist. Hier ist die Welle des ersten Rotors an einer ersten Seite des Lagerschildes gelagert, und die Welle des zweiten Rotors ist an einer gegenüberliegenden zweiten Seite des Lagerschildes gelagert. Sind die beiden Rotoren hingegen in radialer Richtung nebeneinander angeordnet, so können die Wellen einerseits an einem vorderen Lagerschild des Motorgehäuses und andererseits an einem hinteren Lagerschild des Motorgehäuses gelagert sein. Bei dieser Ausführungsform erübrigt sich der Einsatz eines mittleren Lagerschildes, sodass beide Rotoren in ein und demselben Innenraum innerhalb des Motorgehäuses angeordnet sind.
Prinzipiell können für die beiden Antriebe unterschiedlichste Motorentypen bzw. Motorenarten eingesetzt werden. Es ist jedoch besonders vorteilhaft, wenn der erste Rotor Permanentmagnete aufweist, sodass durch den ersten Rotor und die zugeordnete Statorwicklung ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) bzw. ein permanentmagneterregter Synchronmotor gebildet ist. Auf diese Weise kann die Drehzahl des ersten Rotors ohne viel Aufwand – mittels eines Inverters – variiert werden.
Auch der zweite Rotor kann Permanentmagnete aufweisen, sodass auch durch den zweiten Rotor und die zugeordnete Statorwicklung ein bürstenloser Gleichstrommotor gebildet wird. Somit kann auch die Drehzahl des zweiten Rotors unabhängig von dem ersten Rotor mittels eines Inverters aufwandsarm variiert werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der zweite Rotor eine Käfigwicklung aufweist und somit durch den zweiten Rotor und die zugeordnete Statorwicklung eine Asynchronmaschine gebildet ist. Eine solche Asynchronmaschine hat gegenüber einem BLDC den Vorteil, dass sie wegen verringerter Komplexität besonders kostensparend ist.
Es kann auch vorgesehen sein, dass beide Rotoren jeweils eine Käfigwicklung aufweisen. Dann sind die beiden Antriebe Asynchronmaschinen.
Die Statorwicklungen sind bevorzugt jeweils dreiphasig ausgebildet bzw. weisen jeweils drei Phasenstränge auf.
Die Statorwicklungen können jeweils mit einem separaten Wechselrichter elektrisch gekoppelt sein, mittels welchem aus einer Zwischenkreisgleichspannung eine Wechselspannung für die jeweilige Statorwicklung erzeugt werden kann. Durch den Einsatz von separaten Wechselrichtern kann die Drehzahl des ersten Rotors unabhängig von der Drehzahl des zweiten Rotors eingestellt werden und umgekehrt. Die beiden beweglichen Komponenten können somit mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden. Es ist aber auch ein Synchronbetrieb der beiden Komponenten möglich, in welchem die beiden Rotoren bei der gleichen Drehzahl angetrieben werden.
Vorzugsweise weist die Motorvorrichtung einen für die beiden Wechselrichter gemeinsamen elektrischen Gleichspannungszwischenkreis auf, in welchem die Zwischenkreisgleichspannung durch eine Gleichrichterschaltung über einem Zwischenkreiskondensator bereitgestellt wird. Beispielsweise wird ein gemeinsamer Zwischenkreiskondensator bereitgestellt, an welchen die Zwischenkreisspannung erzeugt wird. Auf diesem Wege können elektronische Komponenten gespart werden, und die beiden Wechselrichter kommen mit einem gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis aus. Dieser Gleichspannungszwischenkreis kann im Rahmen bevorzugter Weiterbildungen der Erfindung außer den beiden Motoren der Motorvorrichtung noch zumindest einen weiteren, von der Motorvorrichtung unabhängigen Motor speisen; dadurch wird eine Vereinfachung des Aufbaus des Haushaltsgerätes erzielt.
Zur Ansteuerung der beiden Wechselrichter kann auch ein gemeinsamer Mikrocontroller vorgesehen sein. Dieser steuert dann beide Wechselrichter an, sodass sich der Einsatz eines weiteren Mikrocontrollers erübrigt. Somit können sowohl die Kosten als auch der wertvolle Bauraum gespart werden.
Es erweist sich auch als vorteilhaft, wenn zumindest einer der Wechselrichter, insbesondere beide Wechselrichter, und/oder der Gleichspannungszwischenkreis und/oder der Mikrocontroller in dem Motorgehäuse untergebracht ist/sind. Somit werden diese elektronischen Komponenten vor äußeren Einflüssen geschützt bzw. es muss kein zusätzliches Gehäuse für diese Komponenten bereitgestellt werden.
Besonders bevorzugt ist zumindest einer der Wechselrichter – insbesondere beide Wechselrichter – an einem Lagerschild des Motorgehäuses angeordnet, sodass das Lagerschild einen Kühlkörper zum Abführen von Wärme von dem zumindest einen Wechselrichter bildet. Somit kann der zumindest eine Wechselrichter über das Lagerschild gekühlt werden, und die Motorvorrichtung kommt ohne einen separaten Kühlkörper für den Wechselrichter aus. Auch somit können Kosten gespart werden, wie auch der Bauraum.
Bei dem Motorgehäuse kann ein für die beiden Antriebe bzw. Rotoren gemeinsamer Kabelbaum vorgesehen sein, welcher eine gemeinsame Netzzuleitung und/oder ein gemeinsames Bus-Kabel zur Datenübertragung aufweist.
In dem gemeinsamen Motorgehäuse kann auch ein Lüfterrad angeordnet sein, welches mit einem der Rotoren bewegungsfest verbunden und zum Kühlen der Motorvorrichtung ausgebildet ist. Insbesondere ist dieses Lüfterrad gemeinsam für beide Antriebe bereitgestellt und dient somit zum Kühlen der beiden Antriebe. Das Lüfterrad kann als separates, auf der Welle des Rotors montiertes Bauteil oder aber als Anspritzung an einem der Rotoren bereitgestellt sein. Bevorzugt wird das Lüfterrad an denjenigen Antrieb montiert, welcher eine geringere Leistung aufweist. Mit dem Lüfterrad können die elektronischen Komponenten der Motorvorrichtung besonders zuverlässig und wirkungsvoll gekühlt werden.
Die elektronischen Komponenten können im Motorgehäuse so angeordnet sein, dass der Betrieb auch nur eines Rotors nicht zum Überschreiten der thermischen Belastbarkeit dieser Komponenten führt. Dies ist insbesondere dann entscheidend, wenn lediglich einer der Rotoren zwecks Einsparung an Aktivmaterial ein Lüfterrad aufweist, welches einerseits im Betrieb dieses Rotors auch zu einer verstärkten Kühlung der Elektronik führt, andererseits aber im Stillstand des Rotors eine geringere Wärmeabfuhr für die Elektronik bedeutet. Aus diesem Grund können die elektronischen Komponenten – wie bereits ausgeführt – an einem Lagerschild angebracht sein, welches dann als ein Kühlkörper zum Abführen von Wärme dient.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgerätes wird eine erste bewegliche Komponente des Haushaltsgerätes durch einen ersten Rotor einer Motorvorrichtung angetrieben, und eine zweite bewegliche Komponente des Haushaltsgerätes wird durch einen zweiten Rotor der Motorvorrichtung angetrieben. Die Rotoren sind in ein gemeinsames, von einem Gerätegehäuse des Haushaltsgerätes verschiedenes Motorgehäuse integriert, wobei den Rotoren zugeordnete, jeweilige Statorwicklungen unabhängig voneinander mit elektrischer Spannung beaufschlagt werden, sodass die Rotoren unabhängig voneinander angetrieben werden.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Haushaltsgerät vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren.
Weitere Merkmale 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 und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand einzelner bevorzugter Ausführungsbeispiele, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung ein Haushaltsgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 in schematischer Darstellung eine Schnittansicht durch eine Motorvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
3 in schematischer Darstellung eine Schnittansicht durch eine Motorvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
In 1 ist ein Haushaltsgerät 1 dargestellt, welches im Ausführungsbeispiel ein Kondensationstrockner zur Trocknung von Wäschestücken ist. Das Haushaltsgerät 1 umfasst eine Vielzahl von beweglichen Komponenten, von denen in 1 lediglich zwei näher dargestellt sind, nämlich eine erste bewegliche Komponente 2 sowie eine zweite bewegliche Komponente 3. Die erste bewegliche Komponente 2 kann beispielsweise eine Wäschetrommel zur Aufnahme von Wäschestücken sein, welche um eine horizontale Drehachse drehbar gelagert ist. Die zweite Komponente 3 kann beispielsweise ein Luftgebläse für eine Prozessluft oder eine Kühlluft oder aber eine Wasserpumpe sein. Ganz allgemein kann es sich bei den zwei Komponenten 2, 3 um eine beliebige Kombination aus den vorgenannten beweglichen Komponenten handeln.
Zum Antreiben der Komponenten 2, 3 beinhaltet das Haushaltsgerät 1 eine Motorvorrichtung 4, welche im Ausführungsbeispiel ein Doppelmotor ist. Die beweglichen Komponenten 2, 3, wie auch die Motorvorrichtung 4 sind in einem Gerätegehäuse 5 des Haushaltsgerätes 1 untergebracht.
In den 2 und 3 sind zwei verschiedene Ausführungsbeispiele der Motorvorrichtung 4 näher dargestellt. Bezug nehmend nun auf 2 weist die Motorvorrichtung 4 ein gemeinsames Motorgehäuse 6, in welchem eine erste und eine zweite elektrische Maschine 7, 8 angeordnet sind. Die elektrischen Maschinen 7, 8 sind zum Antreiben der Komponenten 2 respektive 3 ausgebildet. Die elektrischen Maschinen 7, 8 sind also in dem gemeinsamen Motorgehäuse 6 untergebracht, so dass in dem Haushaltsgerät 1 lediglich ein einziges Lager zur Lagerung des Motorgehäuses 6 vorgesehen sein muss, und nicht etwa zwei separate Lager für die elektrischen Maschinen 7, 8.
Die erste Maschine 7 bzw. der erste Motor weist einen Rotor 9 (erster Rotor) auf, dem eine Welle 10 zugeordnet ist. Der Rotor 9 ist um eine Drehachse 11 drehbar gelagert, und zwar über ein erstes Lager 12 einerseits sowie ein zweites Lager 13 andererseits.
Das Motorgehäuse 6 ist in axialer Richtung in zwei Teilräume 14, 15 unterteilt, welcher mithilfe eines mittleren Lagerschildes 16 voneinander getrennt sind, das im Wesentlichen eine Trennwand bildet. Das zweite Lager 13 ist dabei in das mittlere Lagerschild 16 integriert bzw. in dieses aufgenommen. An der anderen Seite des Lagerschildes 16 befindet sich ein erstes Lager 17 eines Rotors 18 (zweiter Rotor) der zweiten elektrischen Maschine 8. Während das erste Lager 12 des ersten Rotors 9 an einem vorderen Lagerschild 19 des Motorgehäuses 6 angeordnet ist, ist ein zweites Lager 20 des zweiten Rotors 18 in ein hinteres Lagerschild 21 integriert. Auch der zweite Rotor 18 ist über eine Welle 22 gelagert.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind die beiden Wellen 10, 22 fluchtend zueinander angeordnet bzw. liegen in einer Linie. Hier ist auch möglich, dass die beiden Wellen 10, 22 in radialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sind. Dies kann beispielsweise aufgrund der relativen Anordnung der Komponenten 2, 3 relativ zueinander erforderlich sein.
Die Wellen 10, 22 sind mit den jeweiligen Komponenten 2, 3 mechanisch verbunden.
Jede Maschine 7, 8 weist einen eigenen Stator 23 bzw. 24 mit jeweiligen Blechpaketen auf. Zwar sind im Ausführungsbeispiel die Maschinen 7, 8 als Innenläufer dargestellt, es ist jedoch auch sinnvoll möglich, dass die Maschinen 7, 8 oder lediglich eine Maschine 7 oder 8 als Außenläufer ausgeführt sind/ist.
Die Statoren 23, 24 weisen jeweils eine Statorwicklung 25, 26 auf, die in 2 schematisch jeweils in Form eines Wickelkopfes dargestellt ist.
Also sind den Maschinen 7, 8 separate Statorwicklungen 25 bzw. 26 zugeordnet. Diese Statorwicklungen 25, 26 können dreiphasige Wicklungen sein bzw. jeweils drei Phasenstränge aufweisen.
Bei den elektrischen Maschinen 7, 8 kann es sich um bürstenlose Gleichstrommaschinen bzw. permanentmagneterregte Synchronmaschinen handeln. In diesem Falle weisen die Statoren 9, 18 Permanentmagnete 27, 28 bzw. 29, 30 auf, deren Anzahl je nach Ausführungsform variieren kann. Alternativ kann zumindest eine der Maschinen 7, 8 eine Asynchronmaschine sein, und der Rotor dieser Asynchronmaschine kann anstatt von Permanentmagneten eine elektrische Käfigwicklung aufweisen.
Die beiden Rotoren 9, 18 sind also mechanisch voneinander entkoppelt und können somit unabhängig voneinander angetrieben werden. Somit können auch die drehbaren Komponenten 2, 3 des Haushaltsgerätes 1 unabhängig voneinander und mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden. Zur Ansteuerung der beiden Maschinen 7, 8 beinhaltet die Motorvorrichtung 4 eine elektronische Schaltungsanordnung 31, welche im gemeinsamen Motorgehäuse 6 untergebracht ist und an einer Innenwand des Lagerschildes 21 angebracht ist. Die Schaltungsanordnung 31 ist zur Ansteuerung der Maschinen 7, 8 ausgebildet, und zwar durch Anlegen einer Wechselspannung (drei Phasen) an die jeweilige Statorwicklung 25, 26. Dazu beinhaltet die Schaltungsanordnung 31, welche ggf. auf einer gemeinsamen Leiterplatte bzw. Platine bereitgestellt werden kann, zwei separate Wechselrichter 32, 33, welche zum Erzeugen der Wechselspannungen aus einer Zwischenkreisgleichspannung ausgebildet sind, welche in einem elektrischen Gleichspannungszwischenkreis 34 bereitgestellt wird, nämlich an einem Zwischenkreiskondensator. Dieser Zwischenkreiskondensator ist gemeinsam für beide Wechselrichter 32, 33. Dies bedeutet, dass beide Wechselrichter 32, 33 die Zwischenkreisgleichspannung am Zwischenkreiskondensator abgreifen und aus dieser Spannung die jeweilige Wechselspannung erzeugen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass für die Wechselrichter 32, 33 jeweils ein separater Zwischenkreiskondensator bereitgestellt ist. Zur Ansteuerung der Wechselrichter 32, 33 und somit zur Steuerung der jeweiligen Drehzahlen der Maschinen 7, 8 umfasst die Schaltungsanordnung 31 einen Mikrokontroller 35, welcher beispielsweise mit elektrischer Energie aus dem Gleichspannungszwischenkreis 34 versorgt wird.
Also kann der Mikrokontroller 35 die beiden Maschinen 7, 8 separat voneinander bzw. unabhängig voneinander ansteuern. Dies ist deshalb möglich, weil jede Statorwicklung 25, 26 mit einem eigenen Wechselrichter 32, 33 elektrisch gekoppelt ist. Beispielsweise ist die Statorwicklung 25 der Maschine 7 mit dem Wechselrichter 32 elektrisch verbunden, während die Statorwicklung 26 der Maschine 8 mit dem Wechselrichter 33 gekoppelt sein kann. Durch Ansteuerung der Wechselrichter 32, 33 – nämlich durch Steuerung der Frequenz der Wechselspannungen – kann der Mikrokontroller 35 die jeweiligen Drehzahlen der Maschinen 7, 8 variieren.
Die Schaltungsanordnung 31 ist an der Innenwand des Lagerschildes 21 derart angebracht, dass die von den Wechselrichtern 32, 33 erzeugte Wärme über das Lagerschild 21 abgeführt wird. Somit dient das Lagerschild 21 als ein Kühlkörper, mittels welchem die Wechselrichter 32, 33 gekühlt werden. Dazu kann das Lagerschild 21 aus einem gut wärmeleitfähigen Metall ausgeführt werden, z.B. aus Aluminium. Auch der Mikrokontroller 35 kann an der Innenwand des Lagerschildes 21 derart anliegen, dass die von ihm erzeugte Wärme über das Lagerschild 21 abgeführt wird.
Auch das gesamte Motorgehäuse 6 kann aus einem gut wärmeleitfähigen Metall ausgebildet sein, etwa aus Aluminium. Alternativ kann nur das Lagerschild 21 aus Metall ausgebildet sein, und das restliche Motorgehäuse 6 kann aus Kunststoff ausgeführt werden.
Zur Kühlung der Motorvorrichtung 4 kann auch ein Lüfterrad 36 eingesetzt werden, welches auf der Welle 22 montiert sein kann. Dies kann ein vom Rotor 18 separates Bauteil sein; alternativ kann das Lüfterrad 36 einstückig mit dem Rotor 18 ausgebildet sein, etwa durch Anspritzung am Rotor 18. Mittels des Lüfterrades 36 wird nicht nur die Schaltungsanordnung 31, sondern auch die Statorwicklungen 25, 26 gekühlt. In dem mittleren Lagerschild 16 können zu diesem Zwecke Durchgangsöffnungen vorgesehen sein oder das Lagerschild 16 kann so ausgebildet sein, dass es sich nicht über die gesamte Breite des Motorgehäuses 6 erstreckt, sondern lediglich über einen breiten Bereich. Dieses Lagerschild 16 kann auch eine Gitterstruktur aufweisen, so dass die Kühlluft von dem Raum 15 in den Raum 14 gelangen kann. Es besteht die Möglichkeit, bei der Montage des Lüfterrades 36 ein definiertes Anziehmoment über die Maschine 8 aufzubringen.
Ggf. kann ein derartiges Lüfterrad auch auf der Welle 10 der Maschine 7 montiert werden. Es erweist sich jedoch im Hinblick auf die Einsparung von Komponenten als vorteilhaft, wenn ein gemeinsames Lüfterrad lediglich auf einer der Wellen 10, 22 eingesetzt wird.
Während im Ausführungsbeispiel gemäß 2 die Maschinen 7, 8 in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind, sind die Maschinen 107, 108 im Ausführungsbeispiel gemäß 3 in radialer Richtung nebeneinander angeordnet, wobei entsprechende Bauteile mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind. Die Wellen 110, 122 bzw. die Rotoren 109, 118 sind hier in radialer Richtung versetzt zueinander angeordnet. Das vordere Lagerschild 119 beinhaltet nun die beiden Lager 112, 117; entsprechend beinhaltet das hintere Lagerschild 121 die beiden Lager 113, 120. Die Schaltungsanordnung 131 ist an der Innenwand des vorderen Lagerschildes 119 angebracht, nämlich in der gleichen Weise, sodass die Wärme über das Lagerschild 119 abgeführt wird. Wie im Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist das Lüfterrad 136 auch im Ausführungsbeispiel gemäß 3 auf der Seite des Rotors 109 angeordnet, die der Schaltungsanordnung 131 zugewandt ist. Somit kann die Schaltungsanordnung 131 wirkungsvoll gekühlt werden.
Bezugszeichenliste

1: Haushaltsgerät
2: Komponente
3: Komponente
4, 104: Motorvorrichtung
5: Gerätegehäuse
6, 106: Motorgehäuse
7, 107: elektrische Maschine
8, 108: elektrische Maschine
9, 109: Rotor
10, 110: Welle
11, 111: Drehachse
12, 112: Lager
13, 113: Lager
14: Teilraum
15: Teilraum
16: Lagerschild
17, 117: Lager
18, 118: Rotor
19, 119: Lagerschild
20, 120: Lager
21, 121: Lagerschild
22, 122: Welle
23, 123: Stator
24, 124: Stator
25, 125: Statorwicklung
26, 126: Statorwicklung
27, 127: Permanentmagnet
28, 128: Permanentmagnet
29, 129: Permanentmagnet
30, 130: Permanentmagnet
31, 131: Schaltungsanordnung
32, 132: Wechselrichter
33, 133: Wechselrichter
34, 134: Gleichspannungszwischenkreis
35, 135: Mikrokontroller
36, 136: Lüfterrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1613435 B2 [0003]

Claims

Haushaltsgerät (1) mit einer ersten und einer zweiten beweglichen Komponente (2, 3) und mit einer Motorvorrichtung (4, 104), welche einen ersten Rotor (9, 109) zum Antreiben der ersten Komponente (2) und einen zweiten Rotor (18, 118) zum Antreiben der zweiten Komponente (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorvorrichtung (4, 104) ein für die Rotoren (9, 18; 109, 118) gemeinsames, von einem Gerätegehäuse (5) des Haushaltsgeräts (1) verschiedenes Motorgehäuse (6, 106) aufweist, in welchem die Rotoren (9, 18; 109, 118) gelagert sind, und dass den Rotoren (9, 18; 109, 118) jeweils eine separate elektrische Statorwicklung (25, 26; 125, 126) zugeordnet ist, so dass die Rotoren (9, 18; 109, 118) unabhängig voneinander antreibbar sind.
Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Statorwicklungen (25, 26; 125, 126), insbesondere beide Statorwicklungen (25, 26; 125, 126), in dem gemeinsamen Motorgehäuse (6, 106) untergebracht ist/sind.
Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Haushaltsgerät (1) ein Wäschetrockner ist und die Motorvorrichtung (4, 104) zum Antreiben von zumindest zwei der folgenden Komponenten ausgebildet ist: – ein Luftgebläse für eine Prozessluft, – ein Luftgebläse für eine Kühlluft, – eine Wäschetrommel zur Aufnahme von Wäschestücken, – eine Wärmepumpe, und – eine Wasserpumpe.
Haushaltsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren (9, 18; 109, 118) jeweilige, voneinander separate Wellen (10, 22; 110, 122) aufweisen, die fluchtend zueinander angeordnet sind.
Haushaltsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren (9, 18; 109, 118) jeweilige, voneinander separate Wellen (10, 22; 110, 122) aufweisen, die in radialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sind.
Haushaltsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige Wellen (10, 22; 110, 122) der Rotoren (9, 18; 109, 118) an einem gemeinsamen Lagerschild (16, 119, 121) gelagert sind.
Haushaltsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rotor (9, 109 18, 118) Permanentmagnete (27, 28; 127, 128) aufweist, so dass durch den ersten Rotor (9, 109) und die zugeordnete Statorwicklung (25, 125) ein bürstenloser Gleichstrommotor gebildet ist.
Haushaltsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der zweite Rotor (18, 118) Permanentmagnete (29, 30; 129, 130) aufweist, so dass durch den zweiten Rotor (18, 118) und die zugeordnete Statorwicklung (26, 126) ein bürstenloser Gleichstrommotor gebildet ist, oder – der zweite Rotor (18, 118) eine Käfigwicklung aufweist, so dass durch den zweiten Rotor (18, 118) und die zugeordnete Statorwicklung (26, 126) eine Asynchronmaschine gebildet ist.
Haushaltsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklungen (25, 26; 125, 126) jeweils mit einem separaten Wechselrichter (32, 33; 132, 133) elektrisch gekoppelt sind, mittels welchem aus einer Zwischenkreisgleichspannung eine Wechselspannung für die jeweilige Statorwicklung (25, 26; 125, 126) erzeugbar ist.
Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorvorrichtung (4, 104) einen für die beiden Wechselrichter (32, 33; 132, 133) gemeinsamen elektrischen Gleichspannungszwischenkreis (34, 134) zum Bereitstellen der Zwischenkreisgleichspannung aufweist.
Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorvorrichtung (4, 104) einen für die beiden Wechselrichter (32, 33; 132, 133) gemeinsamen Mikrocontroller (35, 135) aufweist, mittels welchem die Wechselrichter (32, 33; 132, 133) ansteuerbar sind.
Haushaltsgerät (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Wechselrichter (32, 33; 132, 133), insbesondere beide Wechselrichter (32, 33; 132, 133), und/oder der Gleichspannungszwischenkreis (34, 134) und/oder der Mikrocontroller (35, 135) in dem Motorgehäuse (6, 106) angeordnet ist/sind.
Haushaltsgerät (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Wechselrichter (32, 33; 132, 133), insbesondere beide Wechselrichter (32, 33; 132, 133), an einem Lagerschild (16, 19, 21; 119, 121) des Motorgehäuses (6, 106) angeordnet ist, so dass das Lagerschild (16, 19, 21; 119, 121) einen Kühlkörper zum Abführen von Wärme von dem zumindest einen Wechselrichter (32, 33; 132, 133) bildet.
Haushaltsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorvorrichtung (4, 104) ein in dem gemeinsamen Motorgehäuse (6, 106) angeordnetes Lüfterrad (36, 136) aufweist, welches mit einem der Rotoren (9, 18; 109, 118) bewegungsfest verbunden und zum Kühlen der Motorvorrichtung (4, 104) ausgebildet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgeräts (1), bei welchem eine erste bewegliche Komponente (2) des Haushaltsgeräts (1) durch einen ersten Rotor (9, 109) einer Motorvorrichtung (4, 104) angetrieben wird und eine zweite bewegliche Komponente (3) des Haushaltsgeräts (1) durch einen zweiten Rotor (18, 118) der Motorvorrichtung (4, 104) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren (9, 18; 109, 118) in ein gemeinsames, von einem Gerätegehäuse (5) des Haushaltsgeräts (1) verschiedenes Motorgehäuse (6, 106) integriert sind und den Rotoren (9, 18; 109, 118) zugeordnete, jeweilige Statorwicklungen (25, 26; 125, 126) unabhängig voneinander mit elektrischer Spannung beaufschlagt werden, so dass die Rotoren (9, 18; 109, 118) unabhängig voneinander angetrieben werden.