DE1638349C - Drehzahlumschaltbarer Induktionsmotor, insbesondere für Waschautomaten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich out einen drehzahlum- benen Art so zu gestalten, daß bei hohen Absolut* soluilibaren Induktionsmotor, insbesondere CUr werten der Drehzahlen bereits ohne rolumsohaltimg Waschautomuten, mit einem Zwischenläufer, der ge·· größere DrehzahlverhBltnlsse erreicht werden können, genübor der Welle frei drehbar 1st und je einen Kurz- Deshalb wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß schliißkilRg im Bereich seines Innen- und seines δ beide Erregerwicklungen zweipolig sind und daß eine Außenmiiniels trilgt, mit einer ersten, im Sttlnder an- Erregerwicklung derart über den Umfang verteilt ist, geordneten Erregerwicklung, mit einem starr mit der daß ein die zugehörige ideell*» Ueerlaufdrehzahl entWelle verbundenen Uiufer, der eine zweite, Über sprechend herabsetzender Winkel unbewiekelt bleibt, Schleifringe gespeiste Erregerwicklung trügt, und mit wHhrwid die andere Wicklung gleichmüßig Über den Schaltmitteln zur willkürlichen Umpolung des Dreh- io Umfang verteilt 1st,

slimes des Fekles einer oder beider Wicklungen zur Das wesentliche Kennzeichen der Erfindung ist, Erzeugung einer Summen- oder DifTere'nzdrehzuhl daß die Leerlaufdrehzahl des Zwischenläufers gegender Welle. Über nur einer Erregerwicklung verringert wird. Erst Ein derartiger Motor ist beispielsweise ir. »Elektro- dadurch wird es möglich, beide Erregerwicklungen leclinik«, O.Jahrgang, Juni 1955, S. 212 und 213, 15 gleichpolig auszuführen und dennoch eine stabile beschrieben. Der Zwischenläufer dieses Motors treibt Differenzdrehzahl zu erhalten, den läufer mit der zweiten Erregerwicklung an, so Weitere Vorteile der durch die Ansprüche ge-· dnß sich — je nach Drehsinn der Erregung dieses kennzeichneten Erfindung werden an Hand der Läufers dessen Drehzahl als Differenz oder Beschreibung eines in den Zeichnungen darge-Summe der Einzeldrehzahlen ergibt. Hierbei lassen ao stellten Ausführungsbeispiels eines Antriebsmotors sich Drehzahlen erreichen, die höher als die Syn- für Waschautomaten erläutert, chrondrenzahl eines 2poligen üblichen Motors sind. Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen erlindungs-Die erreichbaren Drehzahlverhältnisse sind jedoch gemäßen Motor;

niedrig, wenn man das absolute Dre'hzahlniveau im F i g. 2 zeigt einen Blechschnitt zur Verminderung

Sinne einer guten Motorausnutzung hochhalten will. 35 der Leerlaufdrehzahl mit einer Lücke in Form eines Beispielsweise sei die Drehzahl des Zwischenläufers an ditser Stelle vielfach vergrößerten Luftspalts; 3000 D/min, die des I.äuferfeldes 1500 D/min. Die F i g. 3 zeigt Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien der

resultierenden Drehzahlen sind dann 4500 und 1500 Erregerwicklungen mit dem Zwischenläufer; U min, es ergibt sich also ein Verhältnis 3 : 1. Fig. 4 zeigt eine Schaltung zur Gleichstromer-

Wenn ohne Polumschaltung größere Drehzahlvei- 30 regung einer der Erregerwicklungen, hältnisse erreicht werden sollen, müssen sowohl die Der Ständer des Motors nach Fig. 1 besteht aus

stehende als auch die rotierende Erregerwicklung dem Ständerblechpaket 1 mit der stehenden Errcgcrhöheipolig ausgeführt werden. Der Absolutwert der wicklung 2 und den Lagerschilden 3 und 3'. Der Drehzahlen ist dann klein, so daß sich bei vorgege- Läufer mit dem Blechpaket 4 und der rotierenden bener Leistung aufwendige Mototcn mit großem Vo- 35 Erregerwicklung 5 ist mit der Welle 6 in den äußeren lumen ergehen. Wenn man die stehende Erregerwick- Kugellagern 7 und 7' gelagert. Das Blechpaket 8 des lung im Verhältnis 2 : 4 polumschaltbar und die Zwischenläufer ist am äußeren und am inneren Luftrotierende I lagenwicklung fipolig ausführt, läßt sich spalt genutet und tragt zwei Käfigwicklungen, die mit ein Dieh/alilwrhaltnis von K: I erreichen, wobei dv" ^;·" Stander und im Laufer angeordneten leildann die höchste Drch/ahlstuie nur 4000 U/min 40 Erregerwicklungen zusammenwirken. Die Kurzbetragt. *ihlußringe 9 und 9' des äußeren und 10 und 10' de-,

;.;>■!in Kaligs könne:', an |. iu Stirnseite de:. Zwi scheniauicis miteinander ven ;h:.'.i :.·.·>.. 0.· einer l.^...:ung ergeben sich inüi· ic Läuferwiä· isuiuL. langt wird. Beispielsweise werden fiii die Trommel 45 An ilen Kur/schlußringen sind die Lagersdiikie 11 eines Waschautomaten eine Waschdrehzahl von und 12 des Zwischenläufen, befestigt. Ein Lageischild

11 kann zweckmäßig an die Kur/schlußringe 9 und 10' angegossen sein, während das andere bei der Montage des Motors angeschraubt wird. Der Zwi-

dem bekannten Motor derartig extreme Drehzahl- 50 schenläufer rotiert frei mit den inneren Kugellagern Verhältnisse bei gleichzeitig hohen Absolutwerten 13 und 13'auf der Welle 6. der Drch/ahlen nicht verwirklichen. Zusätzlich
wünscht man verschiedene Zwischendrehzahlen, insbesondere eine SchonsJileuderdrehzahl und eine
Verleilerdreh/ahl. welche die Wäsche
Beginn des Schleudern*« verteilen soll.

Bei einer nach der USA.-Patentschrift 2419431
bekannten Drehzahlregelung eines Induktionsmotor
können ohne Zwischenläufer und mit nur einer Erregerwicklung Drehzahlvcrhältnisse von bis etwa 60 isolierende Kunststoffgehäuse 18 nach außen voll-I : 20 erzielt werden. Der Wirkungsgrad eines solchen ständig gekapselt. Im Kunststoffgehäuse 18 werden Motors ist jedoch bei Betrieb in der niedrigen Dreh- die Bürsten 14 geführt.

zahlstufe sehr schlecht, weil eine Drdizahldrosselung Die Lagerschilde 11 und 12 des Zwischenläufers

dadurch erfolgt, daß dem Wechselstrom in der Er- sind gleichzeitig als Radiallüfter gestaltet. Die Kühlentwicklung ein bremsender Gleichstromanteil 65 luft wird von den neben den Kurzschlußringen ange-

Es gibt ledoch Ant^r«''^^t:'l

v"'i· insbesondere ■·,··>··:■"- η.·! .... .. ..... ....-, Veihält-

iiis von Maximaiurelvzah! zu Minimaldrehzahl ver-

höchstens 50 11/min und eine Schleuderdrehzahl von mindestens ¹JOO U/min verlangt. Auch bei Verwendung polumschaltbar Wicklungen lassen sich mit

Der rotierenden Erregerwicklung 5 wird der Strom über die Bürsten 14 und die Schleifringe 15 zugeführt. Die WVklungsanschlüsse 16 werden durch das vor dem 55 hohle Ende 17 der Welle 6 durch die Kugellager T und 13' zu den Schleif ringen 15 geführt. Insbesondere für Waschautomaten ist es wichtig, die Schleifringe gegen die aggressive Wasch atmosphäre zu schützen. Deshalb sind die Schleifringe IS vorteilhaft durch das

überlagert wird.

Der Γ.ιΊΊικΙιιημ liegt die Aufgabe zugrunde, einen tlrchzaliliiiiisciialibaien Motor der eingangs besehrie-

ordneten Lüfterfiügcln 19 und 19' direkt über die Naben 20 und 20' durch die öffnungen 21 und IV der Lagerschilde 3 und 3' angesaugt und durch die

|S . 3 4

fc tlußeren radialen öffnungen 22 und 22' der Lager- 28' ein. Der belastete Ulufer dreht sich relatjv zu der

ife Sikle nach außen geblasen. Erregerwicklung» die fUr die niedrige e Leei lau dreh

Φ* ·' ErllnclungsgemUß sind beide Erregerwicklungen 2 zahl ausgelegt Ut, )^m .f ^^^^rc'nSiuTig

# und 5 2pollg, Die Leerlaufdrehzahl dos Zwischen- tibersynchroner Drehzahl. Für de P^ilT^™cmmung

# Uufers beim Zusammenwirken mit der stehenden 5 ist es vorteilhaft, daß die Kennlinien 2» una £ » "' , Erregerwicklung2 ist reduziert. Das könnte man da- Bereich von dar LeerlaufdrHizahl bih. *um nipi f., . durch erreichen, daß man in bei andersartigen Ma- moment möglichst sie Il ve Hau f". "o d ßcSch ihres *1 schinen bekannter Weise (»Electrical Review«, linie 28" die Kennlinie 29 möglichst im Buutn

# · 'l8 11.1960, S, 863) mehrere benachbarte Nuten Kippmoments M_K schneidet. w_npu;„_nfiimii als ^v; „,iwwickelt läßt und lediglich mit einem Dumpfer- id Besonders im Hinblick au ^dl° ™^rwf" Wasch» I?:¹ kfl' belegt. Vorteilhafter hinsichtlich der Strom- Antriebsmotor für eine vollautoma isüu. wasm

i' wiiinieverluste ist es jedoch, einen Blechschnitt 23 maschine ist es vorteilhaft,,die «Jfje^ndt i-r,

1- nach Fi g. 2 zu verwenden, der mit einer Lücke 24 lung zusätzlich polumschaltbar e»««^";,

2Ha»SUS3

360" - *,. _Reine schallen. Auch die Verwendung nur

Sbskondensators^^X^ falls eine Speisung durch ein tt "folgt

falls eine Speig

kleiner als die sich aus der Polzahl ρ der Wicklung stromnetz "folgt _Kunnlun„ _der beiden Läufe.

_u„d der Neufrequenz / berechnende Synchrondreh- J£^™^Z&& Fig. 4 mit Gleich-

i zahl

»5 strom erregen. ... ------ -

„ «J../ metzschaltung an das Einphasennetz a

II P ' Erregerwicklungen 2 und ^ smdj* ^™"^

^ΐ: _Inl Befiel in Fig. 2 wurde ._H - 36" gewähU, so ^^^^SS^"^^^^

daß sich bei einer 2poligen Bewicklung eine ideelle 30 geschlossen ^un^ ^^" _a„_d. _Dic Widerstände

Leerlaufdrehzahl von n₀ = 2700 U/min ergibt Fur von .⁰^'.^¹^¹¹^^:^^ Begrenzung des Gleich-

,li.. n^irkliinp des Blechschnitts 23 wird die Lücke 31 dienen zur tinsttunarun ο _h

Lceriaumicihcaiii vuu .■„ — t,w„ w,...... w._b . „

die Bewicklung des Blechschnitts 23 wird die Lücki

die Bewicklung des Blechschnitts 23 wird die Lücke 31

24 als eine Nut betrachtet. Es ergeben sich also ins- stroins.

gesamt 24 Nuten einschließlich der 23 regelmäßig Bei öffnung des Sehalters 32 ist der Laufer mit

vci vilten normalen Nuten 25. Um Blech zu sparen, 35 dem Zwischenläufer nach dem bekannten l'rm/ip

ι-.· '.ir-.M ο.τ Lücke 24 das Jo:!. 2f> zur Bohrung hin einer asynchronen Schlupfkupplung gekuppelt. Man

verdrangt. lun:i dune, die w.,. .J. ■ ' '- .ile« '*'rr.-vcrwicklung

Die Verwendung eines Blechschnitts na.'-> Γ i g. 2 bewirkte D,.;rv;:hl d··* i.Ai^iunlauie!·. ;·!;::,-!·

hai gegenüber einem konventionelle blechpaket mit eine: Sch'uDtclr.-li/:''' .1 ;v\.i iiKi ;i min α·ί ui··

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(ν VeMVv · κ». 1! die Grräuäche des Motor«; errMV~'-_vi ... ρ.·ό<ιι]ι·π*> poluius^haltbaver "''icUlun^t trei vei-

lieh erhoiien. s>ctueuene Drehzahlstuten erreiLnen.

Schaltet man nur die stehende Erregerwicklung 2 Eine weitere Möglichkeit, um vorteilhaft mit einein, so dreht sich der Zwischenläufer mit der dazu- 45 fachen Mitteln eine weitere Drehzahlstufe zu erzielen, gehörigen reduzierten Leerlaufdrehzahl von beispiels- ist die kapazitiv generatorische Ankopplung des Zwiweise 2700 U/min. Die Welle 6 dagegen steht still. schenläufers an eine der Erregerwicklungen. Dabei Erst wenn man auch die Erregerwicklung S dazu ein- macht man von der Tatsache Gebrauch, daß ein anschaltet, dreht sich die Welle 6. Je nachdem, welche getriebener, jedoch vom Net/ getrennter Betriebs-Drehrichtung man schaltet, überlagert sich die Leer- 50 kondensatormotor sich selbsi m erregen vermag, so laufdrehzahl von 3000 U'min gegensinnig oder gleich- daß er als Asynchrongenerator wirkt. Diese Selbstsinnig zu der Drehzahl des Zwischenläufers, so daß erregung beginnt meist erst im Bereich der auf sich an der Welle 6 die Drehzahlstufen 300 U/min 50 H/ bezogenen Synchrondrehzahl und ist durch die und 5700 U/min ergeben. Größe der Kapazität zu beeinflussen. Desgleichen Die Erregerwicklungen 2 und 5 sowie die Wider- 55 hängt die Drehzahl des Beginns der Selbsienegung stände des äußeren und inneren Käfigs des Zwischen- auch von der Art der Zuschaltung einer oder mehläufers werden vorteilhaft so ausgelegt, daß die rerer Kondensatoren zu nur einem oder mehreren stehende Erregerwicklung 2 eine Drehmoment-Dreh- Wicklungstcilen ab. Bei einphasiger Selbsterregung zahl-Kennlinie28 (Fig. 3) mit dem Zwischenläufer in der Schaltung als Betriebskondensatormotor bebildet, die rotierende Wicklung 5 dagegen eine Kenn- Go wirken schon die Eigenvcrluste des Motors ein brcmlinie 29. Für die Summenschaltung beider Drehzah- scndes Drehmoment. Man kann jedoch auch zusätzlen ist es zweckmäßig, daß beide Anzugsmomente lieh ohmsche Belastungswiderstände an die Motor- M_A und die Kippmomente M_K' und M_K" etwa gleich klemmen anschließen.

sind. Bei Belastung mit dem Nennmoment M_n stellt Schließt man die rotierende Erregerwicklung 5 an sich in der Differenzschaltung die Drehzahl als Ab- 65 das Netz an und betreibt die polumschaltbar ausge-

schnitt zwischen dem motorischen Bereich der Kenn- führte Erregerwicklung 2 in 4 pol ige r Schaltung mit

linie 29 und dem spiegelbildlich zur Drehzahlachse kapazitiver Selbsterregung, so dreht sich der Zwi-

aufgetragenen Ast 28" der generatorischen Kennlinie schenläufer relativ zum Ständer je nach Größe der

zugeschalteten Kapazität mit etwa 1300 bis beispielsweise 2500 U/min. Die Läuferdrehzahl beträgt dann bis 400 U/min. Wenn man stufenweise Kondensatoren zuschaltet und zusätzlich stellbare Belastungswiderstände vorsieht, lassen sich die Drehzahlen in diesem Bereich stetig einstellen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Drehzahlumschaltbarer Induktionsmotor, insbesondere für Waschautomaten mit einem Zwischenläufer, der gegenüber der Welle frei drehbar ist und je einen Kurzschlußkäfig im Bereich seines Innen- und Außenmantels trägt, mit einer ersten, im Ständer angeordneten Erregerwicklung, mit einem starr mit der Welle verbundenen Läufer, der eine zweite, über Schleifringe gespeiste Erregerwicklung trägt, und mit Schaltmitteln zur willkürlichen Umpolung des Drehsinnes des Feldes einer oder beider Wicklungen zur Erzeugung einer Summen,- oder Differenzdrehzahl der Welle, dadurch gekennzeichnet, daß beide Erregerwicklungen (2, 5) zweipolig sind und daß eine Erregerwicklung (2) derart über den Umfang verteilt ist, daß ein die aj zugehörige ideelle Leerlaufdrehzahl entsprechend herabsetzender Winkel (<%_t) unbewickelt bleibt, während die andere Wicklung (5) gleichmäßig über den Umfang verteilt ist.

2. Drehzahlumschaltbarer Induktionsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erregerwicklung (2) in ein Blechpaket eingewickelt ist, welches eine Lücke (24) in Form eines vielfach vergrößerten Luftspalts aufweist, wobei die Wicklungsverteilung so erfolgt, als ob die Lücke eine der Nuten ist.

3. Drehzahlumschaltbarer Induktionsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stehende Erregerwicklung (2) zusätzlich polumschaltbar ausgeführt ist.

4. Drehzahlumschaltbarer Induktionsmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Erregerwicklungen (2, 5) ein kurzschließbarer Gleichrichter (30) vorgeschaltet ist, während die andere direkt an das Wechselspannungsnetz angeschlossen ist.

5. Drehzahlumschaltbarer Induktionsmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Gleichrichter (30) ein einstellbarer Widerstand (31) in Reihe geschaltet ist.

6. Drehzahlumschaltbarer Induktionsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel oder in Reihe zu einem oder mehreren Wicklungsteilen einer vom Netz getrennten Erregerwicklung Kondensatoren und gegebenenfalls zusätzlich regelbare Widerstände geschaltet sind, während die andere Erregerwicklung an die Netzspannung angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen