DE19801551A1 - Motor für eine Waschmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Motor für eine Waschmaschine und insbesondere einen Motor, der in einem Waschmaschinen- Antriebssystem montiert ist, das die Rotation einer Drehtrommel während eines Waschvorgangs unterdrücken und die Drehtrommel mit einer hohen Geschwindigkeit drehen kann.

Im allgemeinen umfaßt eine Waschmaschine einen Hauptkörper, der eine äußere Gestalt derselben bestimmt, eine Wasser aufbewahrende Trommel, die in den Körper eingebaut ist, und eine Drehtrommel und einen Pulsator, die innerhalb der Wasser aufbewahrenden Trommel montiert sind. Ein Antriebssystem zum Antreiben der Drehtrommel und des Pulsators ist unter der Wasser aufbewahrenden Trommel montiert.

Das Antriebssystem umfaßt üblicherweise einen Motor, ein Kraftübertragungssystem und einen Riemen zum Verbinden des Motors mit dem Kraftübertragungssystem. Dies wird nachstehend mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben.

Wie in der Zeichnung dargestellt, umfaßt ein herkömmliches Antriebssystem ein Kraftübertragungssystem 100 und einen Antriebsmotor (nicht dargestellt). Das Kraftübertragungssystem 100 weist eine hohle Entwässerungswelle 101 und eine in die hohle Entwässerungswelle 101 eingefügte Waschwelle 102 auf. Die Waschwelle 102 ist in eine obere und eine untere Hälfte unterteilt, wobei eine Umlaufgetriebeeinheit 103 dazwischen angeordnet ist. Die Umlaufgetriebeeinheit 103 stellt eine Rotationsgeschwindigkeit ein.

Ein Bremsband 104 und ein Bremshebel 105 sind neben der Entwässerungswelle 101 angeordnet, um die Rotation der Entwässerungswelle 101 abzubremsen, und ein Einwegwellenlager 106 zum Unterdrücken eines Leerlaufs einer Drehtrommel 110 durch Zusammenwirken mit dem Bremsband 104 und Zulassen, daß sich die Entwässerungswelle 101 nur in eine Richtung dreht, ist an einem äußeren Umfang der Entwässerungswelle 101 angebracht. Außerdem sind eine Kupplungsfeder 107 und ein Kupplungshebel 108 zur Übertragung/Unterbrechung der Kraft von dem Motor auf entweder die Entwässerungswelle 101 oder die Waschwelle 102 unter dem Einwegwellenlager 106 montiert. Eine Riemenscheibe 109, in die ein Riemen (nicht dargestellt) eingekuppelt ist, ist an einem unteren Ende der Waschwelle 102 befestigt.

Bei diesem herkömmlichen Kraftübertragungssystem 100 wird das Drehmoment des Motors durch die Kupplungsfeder 107 wahlweise auf den Pulsator 111 oder die Drehtrommel 110 übertragen, wodurch die Wasch- und Entwässerungsvorgänge ausgeführt werden. Um dies zustande zu bringen, ist es notwendig, daß die Kupplungsfeder 107 eine hohe Zugfestigkeit besitzt, um die Übertragung oder Unterbrechung des Drehmoments von dem Motor auf die Entwässerungswelle 101 oder die Waschwelle 102 zu ermöglichen, die beide mit hoher Geschwindigkeit gedreht werden. Das Herstellungsverfahren für eine solche Feder mit hoher Zugfestigkeit ist jedoch kompliziert und folglich erhöhen sich die Herstellungskosten.

Außerdem ist das Bremsband 104 zum Verhindern, daß die Drehtrommel 110 während des Waschvorgangs leerläuft, wenn es die Drehtrommel 110 in einer Richtung abbremst, einem hohen Widerstand gegen eine Kraft unterworfen, die erzeugt wird, wenn die Drehtrommel 110 durch einen Wasserstrom innerhalb der Wasser aufbewahrenden Trommel eine Kraft ausübt, um sich in eine entgegengesetzte Richtung zu drehen. Das vorstehend beschriebene Einwegwellenlager 106 muß folglich zusätzlich verwendet werden, was den Aufbau kompliziert macht und die Herstellungskosten erhöht. Schließlich wird während der Bremsbetätigung des Bremsbandes ein unangenehmes Geräusch erzeugt.

Wie vorstehend beschrieben, ist das herkömmliche Antriebssystem einer Waschmaschine hinsichtlich der Anordnung der Teile zum Ausführen der Wasch-, Entwässerungs- und Bremsvorgänge kompliziert, was es schwierig macht, dieselbe herzustellen, und die Herstellungskosten erhöht. Aufgrund der großen Anzahl an Teilen, die für diese komplizierte Anordnung erforderlich sind, wird außerdem viel Platz benötigt, der sich wiederum in einer Erhöhung der Gesamtgröße der Waschmaschine auswirkt.

Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wurde in den letzten Jahren eine direktgekoppelte Waschmaschine entwickelt, bei der das Kraftübertragungssystem direkt mit dem Motor verbunden ist. Für diese direktgekoppelte Waschmaschine wird ein bürstenloser Gleichstrommotor verwendet. Der bürstenlose Gleichstrommotor ist reversibel, wobei seine Drehgeschwindigkeit erhöht bzw. verringert werden kann. Der bürstenlose Gleichstrommotor weist einen solchen Aufbau auf, daß er mittels magnetischer Induktion zwischen einer Statorspule eines Stators und an einem Rotor befestigten Magneten betrieben werden kann.

Beim Betrieb des Motors wirkt jedoch eine variable Magnetkraft auf den Kern des Stators ein, wodurch ein Wirbelstrom erzeugt und ein Hystereseverlust durch die Änderung der Magnetkraft hervorgerufen wird. Der Wirbelstrom und der Hystereseverlust haben eine Erwärmung des Stators zur Folge. Tritt somit eine Überhitzung des Stators auf, so wird der Antriebswirkungsgrad des Motors verschlechtert und die Lebensdauer des Motors verringert.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Motor für eine Waschmaschine bereitzustellen, der eine Wärmeabstrahleinrichtung aufweist, die die durch den beim Betrieb des Gleichstrommotors hervorgerufene Wärme abstrahlt.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe stellt die Erfindung einen Motor bereit, der einen Stator und einen um den Stator herum angeordneten Rotor aufweist, wobei der Rotor scheibenförmig ausgebildet ist und ein Wärmeabstrahlelement zum Abstrahlen von Wärme aufweist, das durch die Drehung des Rotors erzeugte Luft auf den Stator richtet.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Wärmeabstrahlelement eine Vielzahl von Abstahlflügeln auf, die vom Boden des Rotors nach oben ragen und in radialer Richtung angeordnet sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenschnittansicht, die eine Waschmaschine erläutert, bei der ein erfindungsgemäßes Antriebssystem verwendet wird;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung in auseinandergezogener Anordnung von einem Antriebssystem gemäß einem bevorzugtem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 eine Schnittansicht, die ein Antriebssystem gemäß einem bevorzugtem Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergibt;

Fig. 4 eine Draufsicht, die einen Rotor gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht, die einen Rotor gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert;

Fig. 6 eine Schnittansicht, die ein herkömmliches Antriebssystem erläutert.

Es wird nun ausführlich Bezug genommen auf die vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung, deren Beispiele in den zugehörigen Zeichnungen erläutert werden. Wo immer es möglich ist, werden in den gesamten Zeichnungen die gleichen Bezugsziffern verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Teile zu verweisen.

Nimmt man zunächst auf Fig. 1 Bezug, so umfaßt die erfindungsgemäße Waschmaschine einen Hauptkörper 10, der eine äußere Gestalt derselben bestimmt, und eine Wasser aufbewahrende Trommel 11, die in den Hauptkörper 10 eingebaut ist und Wasser enthält. Eine Drehtrommel 12, in der Wäsche gewaschen wird, ist innerhalb der Wasser aufbewahrenden Trommel 11 vorgesehen. Oberhalb einer Bodenfläche der Drehtrommel 12 ist ein Pulsator 13 eingebaut, der sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung dreht, um Wasserströme zu erzeugen.

Ein Antriebssystem 14 zum Antreiben des Pulsators 13 und der Drehtrommel 12 ist unter der Wasser aufbewahrenden Trommel 11 eingebaut. Hier umfaßt das Antriebssystem 14 einen Reversiermotor 20 und ein Kraftübertragungssystem 30, das die Drehkraft des Reversiermotors 20 auf den Pulsator 13 oder die Drehtrommel 12 überträgt.

Das Kraftübertragungssystem 30 ist so aufgebaut, daß das Drehmoment des Motors 20 auf den Pulsator 13 oder während des Entwässerungsvorganges sowohl auf den Pulsator 13 als auch auf die Drehtrommel 12 übertragen werden kann.

Außerdem ist auf der rechten Seite (in der Zeichnung) der Wasser aufbewahrenden Trommel 11 ein Ablaßschlauch 15 angebracht, wobei der Ablaßschlauch 15 das Wasser in der Wasser aufbewahrenden Trommel 11 aus dem Hauptkörper 10 abfließen läßt. Ein Entleerungsventil 16 zum Öffnen/Schließen des Ablaßschlauches 15 ist am Ablaßschlauch 15 angebracht. Ein Entwässerungsmotor (nicht dargestellt), der den Betrieb des Entleerungsventils 16 und des Kraftübertragungssystems 30 steuert, ist zwischen dem Entleerungsventil 16 und dem Kraftübertragungssystem 30 montiert.

Das Kraftübertragungssystem 30 des Antriebssystems 14 wird nachfolgend anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, umfaßt das Kraftübertragungssystem 30 eine Entwässerungswelle 40, die einen hohlen Abschnitt aufweist und an ihrem oberen Abschnitt mit der Drehtrommel 12 gekoppelt ist und durch eine Bodenfläche der Wasser aufbewahrenden Trommel 11 verläuft, und eine Kopplungsplatte 43, die an einer inneren Bodenfläche der Wasser aufbewahrenden Trommel 11 zur Abstützung der Entwässerungswelle 40 befestigt ist. Zwischen der Kopplungsplatte 43 und der Entwässerungswelle 40 ist ein Wellenlager 44 angeordnet, so daß die mit der Kopplungsplatte 43 gekoppelte Entwässerungswelle 40 frei rotieren kann.

Das Kraftübertragungssystem 30 weist ferner eine in die Entwässerungswelle 40 eingesetzte Waschwelle 45 auf, deren oberes Ende mit dem Pulsator 13 und deren unteres Ende mit einem Rotor 22 des Reversiermotors 20 gekoppelt ist.

Um die Entwässerungswelle 40 ist ein ringförmiges Verbindungszahnrad 46 anhebbar aufgesetzt, um die Entwässerungswelle 40 wahlweise mit der Waschwelle 45 zu verbinden. Wenn sich das Verbindungszahnrad 46 längs der Entwässerungswelle 40 senkt, dreht sich die Entwässerungswelle 40 zusammen mit der Waschwelle 45, und wenn es sich hebt, dreht sich die Waschwelle 45 allein.

Ein Kopplungszahnrad 53, das so ausgestaltet ist, daß es sich integral mit dem Reversiermotor 20 dreht, ist an einem unteren Ende der Waschwelle 45 befestigt. Das Kopplungszahnrad 53 steht mit dem Verbindungszahnrad 46 in Eingriff, wenn das Verbindungszahnrad 46 abgesenkt ist.

Das Kraftübertragungssystem 30 wird in Verbindung mit dem Verbindungszahnrad 46 ausführlicher beschrieben.

Das Verbindungszahnrad 46 ist an seinem inneren unteren Umfang mit inneren Zähnen 48 und an seinem äußeren oberen Umfang mit äußeren Zähnen 47 versehen. Eine Vielzahl von Führungsvorsprüngen 49 ist an der oberen Seite der inneren Zähne 48 ausgebildet. Die Führungsvorsprünge 49 sind entsprechend einer Vielzahl von Führungsnuten 42 ausgestaltet, die an einem unteren Ende der Entwässerungswelle 40 ausgebildet sind, so daß die Führungsvorsprünge 49 des Verbindungszahnrads 46 in die Führungsnuten 42 der Entwässerungswelle 40 eingesetzt werden und es dadurch ermöglicht wird, daß die Führungsvorsprünge 49 längs der Führungsnuten 42 gleiten können.

An einer äußeren Bodenfläche der Wasser aufbewahrenden Trommel 11 ist eine Befestigungsplatte 58 befestigt. Die Befestigungsplatte 58 ist mit inneren Zähnen 59 versehen, die, wenn das Verbindungszahnrad 46 angehoben wird, in die äußeren Zähne 47 des Verbindungszahnrads 46 eingreifen, um die Rotation der Entwässerungswelle 40 einzuschränken.

Damit das Verbindungszahnrad 46 sich längs der Führungsnuten 42 der Entwässerungswelle 40 anheben kann, ist ein Hubführungsmittel vorgesehen, das ein Hubführungselement 60 aufweist, das mit der Befestigungsplatte 58 durch ein Befestigungselement wie Bolzen oder Schrauben (nicht dargestellt) verbunden ist. Das Hubführungselement 60 besteht aus zwei Hälften, wobei jede Hälfte ist mit einem schrägen Hubführungsschlitz 61 versehen ist, der ein offenes unteres Ende aufweist.

Das Hubführungsmittel umfaßt außerdem einen Hubring 62, an dem Hubvorsprünge 63 entsprechend den Hubführungsschlitzen 61 ausgebildet sind, die in die Hubführungsschlitze 61 einsetzbar sind. Der Hubring 62 steht mit einem abgestuften Abschnitt 50 des Verbindungszahnrads 46 in Eingriff, wobei ein Wellenlager 65 zwischen das Verbindungszahnrad 46 und den Hubring 62 eingesetzt ist. Das Wellenlager 65 ist fest an den Vorsprüngen 63 angeordnet, die an einem oberen Ende des Hubrings 62 ausgebildet sind. Das Wellenlager 65 verhindert die Übertragung der Drehkraft vom Hubrings 62 auf das Verbindungszahnrad 46 und umgekehrt.

An die Hubvorsprünge 63 ist ein Hubzahnrad 66 angekoppelt, das das Anheben der Hubvorsprünge 63 des Hubrings 62 längs der Hubführungsschlitze 61 ermöglicht, wodurch der Hubvorgang des Verbindungszahnrads 46 geführt wird.

Das Hubzahnrad 66 ist mit Zähnen 67 an seinem äußeren Umfang und mit einem Paar Nuten 68, die den Hubvorsprüngen 63 entsprechen, ausgestattet.

Außerdem greifen die Zähne 67 des Hubzahnrads 66 in ein Rotationszahnrad 69 zum Drehen des Hubzahnrads 66 ein. Ein Verbindungsbügel 71 ist an dem Rotationszahnrad 69 durch einen Verbindungsbolzen 70 gelenkig angebracht. Die Antriebskraft eines Entwässerungsmotors (nicht dargestellt) wird auf den Verbindungsbügel 71 übertragen.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist der Reversiermotor 20 des Antriebssystems 14 ein bürstenloser Gleichstrommotor, der aus einem Rotor 22 und einem innerhalb des Rotors 22 angeordneten Stator 21 besteht.

Das Kopplungszahnrad 53, das mit der Waschwelle 45 des Kraftübertragungssystems 30 in Eingriff steht, ist mit einem Mittelteil des Rotors 22 gekoppelt. Der Rotor 22 weist ein Gehäuse auf, in dessen Inneren ein Rotorkern 24 vorgesehen ist. Dauermagnete 26 sind entlang einem inneren Umfang des Rotorkerns 24 befestigt. Der Stator 21 besteht aus einem Statorkern 23, der den Magneten 26 gegenüberliegt, und einer Spule 24, die um den Kern 23 gewickelt ist.

Das Gehäuse des Rotors 22 weist eine scheibenförmige Bodenplatte und eine Umfangswand 91 auf, die am Außenumfang der Bodenplatte ausgebildet ist. Der Rotorkern 24 und die Magnete 26 sind an einer Innenfläche der Umfangswand 91 befestigt. Ein Wärmeabstrahlmittel zum Abstrahlen der beim Betrieb des Motors 20 im Stator erzeugten Wärme ist am inneren Boden des Gehäuses des Rotors 22 vorgesehen. Das Wärmeabstrahlmittel weist eine Vielzahl von Blättern bzw. Flügeln 92 auf, die sich vom Boden des Gehäuses nach oben erstrecken und in radialer Richtung angeordnet sind, um so die Strömungsgeschwindigkeit der beim Drehen des Rotors erzeugten Luft zu erhöhen, wodurch die im Stator 21 (siehe Fig. 4 und 5) erzeugte Wärme abgeführt wird.

Der Betrieb des vorstehend beschriebenen Antriebssystems 14 der erfindungsgemäßen Waschmaschine wird nachstehend beschrieben.

Wenn man zunächst einen Waschvorgang beschreibt, dreht sich das Rotationszahnrad 69 durch den Entwässerungsmotor (nicht dargestellt), der infolge des anfänglichen Eingangsstroms nach Einschalten der Waschmaschine angetrieben wird. Durch die Drehung des Rotationszahnrads 69 dreht sich das Hubzahnrad 66, was den Hubring 62 drehen läßt, der mit dem Hubzahnrad 66 in Eingriff steht. Demzufolge heben sich die Hubvorsprünge 63 entlang den Hubführungsnuten 61 des Hubführungselements 60 derart, daß sich der Hubring 62 hebt. Folglich hebt sich das Verbindungszahnrad 46 längs der Führungsnuten 42 der Entwässerungswelle 40, ohne sich durch das Wellenlager 51 zu drehen, so daß die äußeren Zähne 47 des Verbindungszahnrads 46 durch Eingreifen in die inneren Zähne 59 der Befestigungsplatte 58 fixiert werden.

Nachdem die Wäsche im obigen Zustand in die Drehtrommel 12 gegeben und das Wasser in die Wasser aufbewahrende Trommel 11 eingeleitet wurde, dreht sich der Rotor 22 des Motors 20 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, wenn der elektrische Strom an den Motor 20 angelegt wird. Hier drehen sich die Waschwelle 45 und das Kopplungszahnrad 53 durch die Rotation des Motors 20, wodurch sich der mit der Waschwelle 45 gekoppelte Pulsator 13 dreht und der Wasch-/Spülvorgang ausgeführt wird.

Wenn der Wasch-/Spülvorgang beendet ist, wird das in der Wasser aufbewahrenden Trommel 11 enthaltene Wasser durch Öffnen des Entleerungsventils 16 entsprechend dem Betrieb des Entwässerungsmotors (nicht dargestellt) abgelassen.

Nachdem das Wasser vollständig abgelassen ist, wird der Entwässerungsvorgang in einem Zustand, bei dem das Entleerungsventil 16 geöffnet ist, ausgeführt. Die Funktionsweise des Antriebssystems 14 während des Entwässerungshubs wird nachstehend beschrieben.

Wenn das Entleerungsventil 16 durch den Entwässerungsmotor (nicht gezeigt) geöffnet wird, wechselt das Kraftübertragungssystem 30 zu einer Entwässerungsantriebsstufe. Das heißt, wenn der Entwässerungsmotor betätigt wird, wird das Entleerungsventil 16 geöffnet und gleichzeitig dreht das Rotationszahnrad 69 das Hubzahnrad 66. Durch die Drehung des Hubzahnrads 66 senken sich die Hubvorsprünge 63 längs der Hubführungsschlitze 61 des Hubführungselements 60, wodurch sich der Hubring 62 senkt.

Folglich senkt sich das Verbindungszahnrad 46 längs der Führungsnuten 42 der Entwässerungswelle 40. Die inneren Zähne 48 des abgesenkten Verbindungszahnrads 46 greifen in die äußeren Zähne 74 des Kopplungszahnrads 53 ein.

Wenn in diesem Zustand dem Reversiermotor 20 Energie zugeführt wird, um den Rotor 22 mit hoher Geschwindigkeit zu drehen, drehen sich die Waschwelle 45 und das in das Kopplungszahnrad 53 eingreifende Verbindungszahnrad 46 ebenfalls mit hoher Geschwindigkeit, wodurch die Entwässerungswelle 40 mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird.

Durch diese Wirkungsweise drehen sich der Pulsator 13 und die Drehtrommel 12 mit hoher Geschwindigkeit, so daß das in der Wäsche enthaltene Wasser durch die Zentrifugalkraft ausgepreßt und über den Ablaßschlauch 15 abgelassen wird.

Wenn der Motor 20 stoppt, wird dem Motor elektrische Energie derart zugeführt, daß in der Spule 24 ein umgekehrter magnetischer Fluß erzeugt werden kann und folglich im Rotor 22 eine umgekehrte elektromagnetische Kraft erzeugt werden kann. Demzufolge erzeugt der Motor 20 eine umgekehrte Drehkraft, so daß die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 22 schnell vermindert und folglich gestoppt wird. Der Vorgang wird durch einen Steuerabschnitt der Waschmaschine gesteuert.

Bei dem vorstehend beschriebenen Motor 20 verhindern die Wärmeabstrahl- bzw. Wärmeabführflügel 92 eine Zunahme der Temperatur des Kerns 23, die durch die Erzeugung eines Wirbelstroms infolge des Einwirkens einer variablen Magnetkraft auf den Kern 23 des Stators beim Betrieb des Motors 20 hervorgerufen wird. D.h., die Wärmeabstrahlflügel 92 führen die durch den Hystereseverlust und den Wirbelstrom erzeugte Wärme ab.

Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit dem beschrieben wurde, was gegenwärtig als praktischste und bevorzugte Ausführungsformen betrachtet wird, sollte es selbstverständlich sein, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist, sondern im Gegenteil dazu ausgelegt ist, verschiedene Modifizierungen und äquivalente Anordnungen einzubeziehen, die innerhalb des Gedankens und Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche eingeschlossen sind.

Claims (2)

1. Motor für eine Waschmaschine, der
einen Stator (21) und
einen um den Stator (21) herum angeordneten Rotor (22) aufweist,
wobei der Rotor (22) scheibenförmig ausgebildet ist und ein Wärmeabstrahlelement (92) zum Abstrahlen von Wärme aufweist, das durch die Drehung des Rotors (22) erzeugte Luft auf den Stator (21) richtet.

2. Motor nach Anspruch 1, bei dem das Wärmeabstrahlelement eine Vielzahl von Abstrahlflügeln (92) aufweist, die vom Boden des Rotors (22) nach oben ragen und in radialer Richtung angeordnet sind.