DE2530267B1 - Anordnung mit im verhaeltnis 2 zu 1 polumschaltbarem einphasen-elektromotor - Google Patents
Anordnung mit im verhaeltnis 2 zu 1 polumschaltbarem einphasen-elektromotorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit im Verhältnis 2 :1 polumschaltbarem Einphasen-Elektromotor
mit je einer Einschicht-Hauptwicklung für jede Polzahl und zumindest einer gegenüber der zugeordneten
Hauptwicklung im Sinne einer Drehfeldbildung verschobenen Hilfswicklung.
Polumschaltbare, aus einem Einphasennetz gespeiste Induktionsmotoren weisen üblicherweise zumindest
eine Hilfsphase auf, die einer Hauptphase, vorzugsweise der hochpoligen, im Anlauf und/oder Betreib zuschaltbar
ist (DT-AS 23 10 949). Für die niederpolige Wicklung wird dann keine zusätzliche Hilfsphase
vorgesehen, wenn z. B. aus dem Lauf auf die höhere Drehzahl umgeschaltet wird oder die Belastung des
Motors nach der Umschaltung derart beschaffen ist, daß ein Abbremsen des Motors unterhalb des Kippmomentes
vermieden ist; wird jedoch diese Belastungsgrenze überschritten, so sieht man üblicherweise auch für die
zweite, niederpolige Wicklung eine zusätzliche Hilfswicklung vor.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem im Verhältnis 2 :1 polumschaltbaren Einphasen-Elektromotor
eine solche Leistungsfähigkeit zu erreichen, die bei einer Motorwicklung mit gesonderten Hilfswicklungen
für jede Hauptwicklung erzielbar ist, dabei jedoch den an sich üblichen Aufwand für die
Hilfswicklung wesentlich mindern zu können. Das ist erfindungsgemäß bei einem polumschaltbaren Einphasen-Elektromotor
der eingangs genannten Art dadurch möglich, daß für beide Hauptwicklungen betriebsmäßig
nur eine einzige Hilfswicklung mit zwei zueinander symmetrischen, aus Spulen bzw. konzentrisch gewickelten
Spulengruppen gebildeten Wicklungshälften vorgesehen ist, deren Wicklungsenden herausführbar und
derart untereinander verbindbar bzw. an die Speisepunkte des Einphasennetzes anschließbar sind, daß im
hochpoligen Betrieb die Polzahl der Hilfswicklung der Polzahl der hochpoligen Hauptwicklung entspricht und
im niederpoligen Betrieb die eine Wicklungshälfte stromlos oder im Vergleich zum hochpoligen Betrieb in
Gegenstromrichtung durchflossen ist.
Dadurch ist auf einfache Weise lediglich durch äußere Beschaltung sowohl hoch- wie niederpolig ein voller
Einphasen-Induktionsmotorbetrieb mit Haupt- und Hilfsphase möglich, ohne daß dazu der zusätzliche
Aufwand an Herstellungskosten und Wickelraum für
ORIGINAL INSPECTED
eine zweite Hilfswicklung erforderlich wäre.
Ist die hochpolige Polzahl größer als 4 und die niederpolige Polzahl größer als 2, so werden in
vorteilhafter Weise die Spulen bzw. Spulengruppen jeder Wicklungshälfte in Reihe geschaltet; dabei besteht
dann jede Wicklungshälfte aus der Reihenschaltung jeder zweiten, der am Umfang aufeinanderfolgenden
Spulen bzw. Spulengruppen der umschaltbaren Hilfswicklung.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsge- ro mäßen Umschaltung der Hilfswicklung sind dadurch
gekennzeichnet, daß zum Ersten die beiden Wicklungshälften hochpolig in Reihe und niederpolig parallel, zum
Zweiten die beiden Wicklungshälften hochpolig und niederpolig in Reihe, zum Dritten die beiden Wicklungshälften
hochpolig parallel und niederpolig in Reihe und letztlich die beiden Wicklungshälften hochpolig und
niederpolig parallel geschaltet sind. Eine besonders aufwandsarme und insbesondere hinsichtlich eines
vorzusehenden Thermoschutzes vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Wicklungshälften im hochpoligen Betrieb in Reihe bzw. parallel geschaltet sind und daß jeweils im niederpoligen
Betrieb nur eine der beiden Wicklungshälften stromdurchflossen ist.
Da bei dem erfindungsgemäßen Motor eine einzige Hilfswicklung für beide Hauptwicklungen einsetzbar ist,
ist nach einer Ausgestaltung ein Ständerblechschnitt mit ungleichem Nutenquerschnitt vorgesehen, wobei die
niederpolige Hauptwicklung nur in Nuten mit dem größeren Querschnitt angeordnet ist und die hochpolige
Hauptwicklung und die einzige Hilfswicklung über alle Nuten verteilt sind Ein besonders zweckmäßiger
Einsatz des erfindungsgemäßen Antriebs ist bei Waschautomatenantrieben gegeben, bei denen auf
einfache Weise sowohl ein niedertouriger Antrieb bei etwa 50 Waschtrommelumdrehungen pro Minute mit
großer Drehzahlsteifigkeit erwünscht wird und andererseits mit geringem konstruktiven Aufwand eine hohe
Schleuderdrehzahl erreicht werden soll. Die erfindungsgemäße einfache Polumschaltung kann auch verwendet
werden, um im Schleuderbetrieb zwei verschiedene Schleuderdrehzahlen einstellen zu können, wobei
sowohl bei der niedrigeren als auch bei der hohen Schleuderdrehzahl ein »Abwürgen« des Antriebsmotors
dadurch vermeidbar ist, daß beiden Hauptwicklungen eine Hilfswicklung zuschaltbar ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung
näher erläutert. Darin zeigt
F i g. 1 bis 4 verschiedene Grundschaltungen für eine
4/2-polige Hilfsphasenumschaltung bei Erregung beider Wicklungshälften im hoch- wie im niederpoligen
Betrieb,
Fig.5, 6 Grundschaltungen für eine 4/2-polige
Hilfsphasenumschaltung bei Erregung nur einer Wicklungshälfte im niederpoligen Betrieb,
F i g. 7 die Grundschaltung für eine 8/4-poIige Hilfsphasenumschaltung bei Erregung beider Wicklungshälften,
Fig.8 die Grundschaltung für eine 12/6-polige
Hilfsphasenumschaltung bei Erregung beider Wicklungshälften,
F i g. 9 ein Schaltungsbild der gesamten Motorwicklung für eine 4/2-polige Hilfsphasenumschaltung bei
Erregung beider Wicklungshälften gemäß der Grundschaltung nach F i g. 1,
Fig. 10 das Wicklungsschema der Hilfswicklung für das Schaltbild nach F i g. 9,
Fig. 11 das Schaltbild für eine 4/2-polige Hilfsphasenumschaltung mit Erregung beider Wicklungshälften für eine Grundschaltung nach F i g. 2,
Fig. 12 das Schaltbild einer Hilfsphasenumschaltung für das Schaltbild nach F i g. 5 und
Fig. 13 das Schaltbild für eine Hilfsphasenumschaltung
für die Grundschaltung nach F i g. 6.
In den F i g. 1 bis 6 sind Grundschaltungen für die Hilfsphasenumschaltung bei einem 4/2-polumschaltbaren
Motor angegeben. Die für eine äußere Beschaltung bzw. den äußeren Anschluß an das speisende Einphasennetz
R, Mp notwendigen Wicklungsenden sind jeweils nach unten herausgeführt und beispielsweise in den
Fig. 1 und 2 mit a, c, dbzw. a, ei, c2, dbezeichnet. Die
linke Spalte der Grundschaltungen der F i g. 1 bis 6 zeigen jeweils den Anschluß des Einphasennetzes R, Mp
bzw. die äußere Beschaltung der beiden Wicklungshälften 21, 22 der Hilfswicklung 2 bei Erregung beider
Wicklungshälften, während nach der Umschaltung auf die niederpolige Hilfsphase in den F i g. 1 und 4
wiederum beide Wicklungshälften 21, 22 stromdurchflossen sind, jedoch in den F i g. 5 und 6 nur jeweils die
rechte Wicklungshälfte 22 eine zur Momentenbildung beitragende Durchflutung erzeugt.
Durch die aus den Fig. 1 bis 6 ersichtliche äußere Beschaltung der herausgeführten Wicklungsenden der
Wicklungshälften 21,22 und durch den eingezeichneten jeweiligen Anschluß des speisenden Einphasennetzes R,
Mp ergibt sich die in den einzelnen Wicklungsteilen
durch Richtungspfeile angedeutete Stromrichtung. Wie ohne weiteres ersichtlich, können die Umschaltungen
von der hochpoligen auf die niederpolige Hilfsphasenschaltung in den F i g. 1 bis 6 wie folgt definiert werden:
F i g. 1: Reihen-Parallelumschaltung;
F i g. 2: Reihen-Reihenumschaltung;
F i g. 3: Parallel-Reihenumschaltung;
F i g. 4: Parallel-Parallelumschaltung;
F i g. 5: Umschaltung aus hochpoliger Reihenschaltung; F i g. 6: Umschaltung aus hochpoliger Parallelschaltung.
F i g. 2: Reihen-Reihenumschaltung;
F i g. 3: Parallel-Reihenumschaltung;
F i g. 4: Parallel-Parallelumschaltung;
F i g. 5: Umschaltung aus hochpoliger Reihenschaltung; F i g. 6: Umschaltung aus hochpoliger Parallelschaltung.
In F i g. 7 ist die Grundschaltung für eine 8/4-polige
Hilfsphasenumschaltung angegeben, bei der auch im niederpoligen Betrieb beide Wicklungshälften 21, 22
Stromdurchflossen sind. In ähnlicher Weise ist in F i g. 8 die Grundschaltung für eine 12/6-polige Hilfsphasenumschaltung
angegeben. In beiden Schaltungen ist erfindungsgemäß zur Anpassung der Polpaarzahl der
Hilfswicklung an die hochpolige bzw. riederpolige Hauptwicklung in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
daß bei einer hochpoligen Polzahl größer als 4 und einer entsprechend niederpoligen Polzahl größer
als 2 die Spulen bzw. Spulengruppen jeder Wicklungshälfte 21, 22 in Reihe geschaltet sind und jeweils jede
Wicklungshälfte aus der Reihenschaltung jeder zweiten, der am Umfang aufeinanderfolgenden Spulen bzw.
Spulengruppen der umschaltbaren Hilfswicklung gebildet ist. Auch in den F i g. 7 und 8 sind entsprechend der
jeweiligen äußeren Beschaltung der nach außen herausgeführten Wicklungsenden der Wicklungshälften
21,22 bzw. gemäß dem jeweils vorgesehenen Anschluß des speisenden Einphasennetzes R, Mp Stromrichtungspfeile
eingetragen. Es wird darauf hingewiesen, daß erfindungsgemäß anstelle der in den F i g. 1 bis 8
dargestellten Einzelspulen auch jeweils konzentrisch gewickelte Spulengruppen vorgesehen werden können.
F i g. 9 zeigt das Schaltbild eines nach einer Ausgestaltung der Erfindung mit dem zuvor beschriebenen
polumschaltbaren Einphasen-Elektromotor mit
anpaßbarer einziger Hilfswicklung ausgestatteten 4/2-polumschaltbaren Getriebemotors für einen Waschautomatenantrieb.
In dem linken, mit gestrichelter Linienführung umrandeten Schaltungsteil sind die
Hauptwicklungsteile des antreibenden 2:1 polumschaltbaren
Einphasen-Elektromotors eingezeichnet. Dieser besteht im wesentlichen aus einer hochpoligen
Hauptwicklung 1 mit den Anschlußpunkten V 4 und U4, einer niederpoligen Hauptwicklung 3 mit den Anschlußpunkten
V2, t/2 und einer »polumschaltbaren« Hilfswicklung 2 (2p/p), die aus zwei Wicklungshälften
21, 22 besteht und deren äußere Anschlußpunkte mit W4/2 und Z4/2 bezeichnet sind, während die
Mittelanzapfung der beiden Wicklungsteile 21, 22 das Bezugszeichen Z2 trägt. Die Wicklungsenden i/4,
Z4/2, Z2, U2 sind an zwei rechtsgezeichnete Schaltleisten mit den entsprechenden Anschlußpunkten
b, d, c, e herausgeführt Diese Schaltleisten können Kontakte, beispielsweise eines Programmschaltwerkes
des Waschautomatenbetriebes darstellen. Die eine Schaltleiste mit den zugehörigen außenliegenden
Beschaltungen und Anschlüssen an das speisende Einphasennetz R, M9 kennzeichnet die Betriebsart
hochpoliger Betrieb (2p=4) und die rechtsaußenliegende Schaltleiste mit den jeweiligen äußeren Verbindungen
(2p = 2) den niederpoligen Betrieb. Zwischen dem Anschlußpunkte a und dem Verbindungspunkt VK4/2,
V4 ist noch ein Thermowächter (Projektor) 5 eingezeichnet, von dessen, dem Verbindungspunkt
W4/2, V4 zugewandten Anschlußpunkt eine Verbindungsleitung zu einem Anschlußpunkt / an der
jeweiligen Schaltleiste führt. Im niederpoligen Betrieb ist der Verbindungspunkt d nicht wie an sich aus den
Grundschaltungen herleitbar mit dem Verbindungspunkt a, sondern mit dem zusätzlichen Verbindungs-
punkt / verbunden, um ein Überbrücken und damit Außerfunktionsetzen des Thermowächters zu vermeiden;
wäre ein solcher Thermowächter nicht vorgesehen, so kann die zusätzliche Leitung zum Verbindungspunkt /
entfallen und der Verbindungspunkt d direkt an den Verbindungspunkt a (Phase Mp) angeschlossen werden.
Wie weiterhin aus Fig.9 ersichtlich, ist die andere Phase 7? einerseits mit dem Verbindungspunkt e (t/2)
und über einen Kondensator 6 mit dem Verbindungspunkt c (Z2) verbunden. Im hochpoligen Betrieb liegt
parallel zu den Anschlußpunkten d (Z 4/2) und b (t/4)
der Betriebskondensator 6 und parallel zu diesem die beiden Anschlußpunkte des Reversierschalters 4, an
dessen äußeren Anschluß die Phase R angeschlossen ist.
Die Fig. 10 zeigt das Wicklungsschema für den in Fig.9 in seinem Schaltbild dargestellten 4/2-polumschaltbaren
Getriebemotor mit umschaltbarer 4/2-poliger Hilfswicklung, der im Waschbetrieb mit der
hochpoligen Haupt- und der hochpoligen einzigen Hilfswicklung über ein Zwischengeschäftes Getriebe
und im Schleuderbetrieb mit der niederpoligen Haupt- und der dann niederpolig geschalteten bzw. gespeisten
einzigen Hilfswicklung ohne zwischengeschaltetes Getriebe den Waschtrommelbehälter antreibt. Der in
Fig. 10 dargestellte Motor weist — wie ohne weiteres
ersichtlich — 16 Nuten auf; die Bezeichnung der nach außen herausgeführten Wicklungsenden entspricht
denen in F i g. 9.
Während der in den F i g. 9 und 10 dargestellte Motor
der Grundschaltung nach F i g. 1, also einer Reihen-Parallelumschaltung
der Hilfswicklung beim Übergang vom hochpoligen auf den niederpoligen Betrieb entspricht,
ist in F i g. 11 das Schaltbild einer 4/2-polumschaltbaren Hilfsphase in der Reihen-Reihenumschaltung beim
Übergang vom hochpoligen auf den niederpoligen Betrieb dargestellt Wie ohne weiteres durch Vergleich
der Anschlußpunkte und deren Beschaltung nach F i g. 2 mit der nach F i g. 11 ersichtlich, besteht bei der
Reihen-Reihenumschaltung nicht die Gefahr, daß ein Thermowächter wie in F i g. 9 beim Übergang von der
hochpoligen auf die niederpolige Hilfsphase überbrückt wird. Das in F i g. 11 dargestellte Schaltbild kann bei
einem Waschautomatenantrieb mit einem 18/4/2-polumschaltbaren
Motor mit 18-poliger 3-Phasenwicklung
für den Waschbetrieb beispielsweise dazu benutzt werden, um bei Beschaltung und Anschluß gemäß der
linken Schaltleiste eine Zwischendrehzahl und bei Beschaltung und Anschluß des Einphasennetzes R1 Mp
gemäß der rechten Schaltleiste die Endschleuderdrehzahl einzustellen.
In Fig. 12 ist das Schaltbild für eine 4/2-polige
Hilfsphasenumschaltung gemäß der Grundschaltung nach Fig.5 und in Fig. 13 eine entsprechende
Hilfsphasenumschaltung gemäß der Grundschaltung nach Fig.6 angegeben. Zum besseren Vergleich
zwischen dem Schaltbild der Hilfsphase des Waschautomaten-Antriebsmotors und der Grundschaltung sind
jeweils die Anschlüsse der Schaltleiste in F i g. 12 und 13
in die Grundschaltungen der F i g. 5 und 6 mitaufgenommen. In Fig. 13 kennzeichnen die beiden rechten
Schaltleisten die jeweiligen Beschaltungen bzw. Anschlüsse des speisenden Einphasennetzes einmal für
Rechtslauf und einmal für Linkslauf, wenn die niederpolige Hilfsphase mit der zugehörigen niederpoligen
Hauptphase für einen Schleuderbetrieb vorgesehen ist.
Als besondere Vorteile des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen, im Verhältnis 2 :1 polumschaltbaren
Einphasen-Elektromotors mit nur einer Hilfswicklung sind herauszustellen: Für beide Polzahlen kann der
gleiche Kondensator verwendet werden. Für die niederpolige Hauptwicklung steht in vorteilhaftem
Unterschied zu polumschaltbaren Motoren mit zwei Hauptwicklungen und zwei Hilfswicklungen mehr als
die Hälfte der vorhandenen Nuten für die niederpolige Hauptwicklung zur Verfügung; für die niederpolige
Hauptwicklung können größere Nuten vorgesehen werden. Bei der sogenannten »Sparschaltung« gemäß
den Fig.5, 6 bzw. 12, 13 ist nur ein geringerer Umschaltaufwand an den Schaltleisten bzw. am
Programmschaltwerk gegenüber den Schaltungen notwendig, bei denen beide Wicklungshälften im niederpoligen
Betrieb stromdurchflossen sind; weiterhin ist bei der sogenannten »Sparschaltung« ohne Mehraufwand
bei der Hilfsphasenumschaltung aus hochpoliger Parallelschaltung gemäß Fig. 13 ein Betrieb in beiden
Drehrichtungen möglich.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Anordnung mit im Verhältnis 2 :1 polumschaltbarem
Einphasen-Elektromotor mit je einer Einschicht-Hauptwicklung für jede Polzahl und zumindest
einer gegenüber der zugeordneten Hauptwicklung im Sinne einer Drehfeldbildung verschobenen
Hilfswicklung, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Hauptwicklungen (1,3) betriebsmäßig
nur eine einzige Hilfswicklung (2) mit zwei zueinander symmetrischen, aus Spulen bzw. konzentrisch
gewickelten Spulengruppen gebildeten Wicklungshälften (21, 22) vorgesehen ist, deren Wicklungsenden
(a — e) herausführbar und derart untereinander verbindbar bzw. an die Speisepunkte (R, M)
des Einphasennetzes anschließbar sind, daß im hochpoligen Betrieb die Polzahl der Hilfswicklung
(2) der Polzahl der hochpoligen Hauptwicklung (1) entspricht und im niederpoligen Betrieb die eine
Wicklungshälfte (21) stromlos oder im Vergleich zum hochpoligen Betrieb in Gegenstromrichtung
durchflossen ist.
2. Anordnung mit im Verhältnis 2 :1 polumschaltbarem
Einphasen-Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dessen hochpolige
Polzahl größer als vier und dessen niederpolige Polzahl größer als zwei ist und daß die Spulen bzw.
Spulengruppen jeder Wicklungshälfte (21 bzw. 22) in Reihe geschaltet sind.
3. Anordnung mit im Verhältnis 2 :1 polumschaltbarem
Einphasen-Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dessen
hochpolige Polzahl größer als vier und dessen niederpolige Polzahl größer als zwei ist und daß
jeweils jede Wicklungshälfte (21 bzw. 22) aus der Reihenschaltung jeder zweiten der am Umfang
aufeinanderfolgenden Spulen bzw. Spulengruppen der umschaltbaren Hilfswicklung (2) gebildet ist.
4. Anordnung mit im Verhältnis 2 :1 polumschaltbarem
Einphasen-Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Wicklungshälften (21,22) hochpolig in Reihe und niederpolige parallel geschaltet sind.
5. Anordnung mit im Verhältnis 2 :1 polumschaltbarem
Einphasen-Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Wicklungshälften (21, 22) hochpolig und niederpolig in Reihe geschaltet sind.
6. Anordnung mit im Verhältnis 2 :1 polumschaltbarem
Einphasen-Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Wicklungshälften (21, 22) hochpolig parallel und niederpolig in Reihe geschaltet sind.
7. Anordnung mit im Verhältnis 2 :1 polumschaltbarem
Einphasen-Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Wicklungshälften (21, 22) hoch- und niederpolig parallel geschaltet sind.
8. Anordnung mit im Verhältnis 2 :1 polumschaltbarem
Einphasen-Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Wicklungshälften (21, 22) im hochpoligen Betrieb in Reihe geschaltet sind und im niederpoligen
Betrieb nur eine der beiden Wicklungshälften stromdurchflossen ist.
9. Anordnung mit im Verhältnis 2 :1 polumschaltbarem
Einphasen-Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Wicklungshälften (21, 22) im hochpoligen Betrieb parallel geschaltet sind und im niederpoligen
Betrieb nur eine der beiden Wicklungshälften stromdurchflossen ist.
10. Anordnung mit im Verhältnis 2 :1 polumschaltbarem
Einphasen-Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Ständerblechschnitt mit ungleichem Nutenquerschnitt vorgesehen ist, wobei die niederpolige
Hauptwicklung (3) nur in Nuten mit dem größeren Querschnitt angeordnet ist und die hochpolige
Hauptwicklung (1) und die einzige Hilfswicklung (2) über alle Nuten verteilt sind.
11. Anordnung mit im Verhältnis 2:1 polumschaltbarem
Einphasen-Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch die
Anwendung auf einen Waschautomatenantrieb.
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8235 | Patent refused |