DE2530280A1

DE2530280A1 - Automatic washing drive with high and low speed motors - combining smaller dimensions with increased utilisation of active material

Info

Publication number: DE2530280A1
Application number: DE19752530280
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Bradler; Hans-Dieter Dipl Ing Stoelting
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-07-07
Filing date: 1975-07-07
Publication date: 1977-01-13
Also published as: DE2530280B2

Abstract

Automatic washing machine drive comprises a series commutator motor for high speeds and, acting on the same shaft, an induction motor for low speeds of which the sypersynchronous braking torque can be eliminated during operation of the series commutator motor at a speed above synchronous speed of the induction motor. The stator or rotor coils of the induction motor, which has a large number of poles, and those of the series commutator motor, are arranged in a single assembly. The rotor coil of the induction motor is formed by winding and sheathing and corresponds to the number of poles of the stator coil of the induction motor, and the windings in the rotor coil for each phase are connected in series: the beginning of the series circuit is connected to its end directly and over the whole speed range.

Description

Waschautomatenantrieb Die Erfindung bezieht sich auf einen Waschautomatenantrieb mit einem auf die gleiche Welle arbeitenden Kommutator-Reihenschlußmotor für eine hohe Betriebsdrehzahl und einem Induktionsmotor für eine niedrige Betriebsdrehzahl, dessen übersynchrones Bremsmoment bei Betrieb des Kommutator-Reihenschlußmotors mit einer über der synchronen Drehzahl des Induktionsmotors liegenden Drehzahl aufhebbar ist.Washing machine drive The invention relates to a washing machine drive with a commutator series motor working on the same shaft for one high operating speed and an induction motor for low operating speed, its oversynchronous braking torque when operating the commutator series motor can be canceled with a speed above the synchronous speed of the induction motor is.

Bei einer bekannten derartigen Antriebsanordnung (DT-AS 1 270 662) sind in einem gemeinsamen Motorgehäuse zwei Rotoren nebeneinander auf einer gemeinsamen Welle sowie zwei getrennte Statoren angeordnet. Der eine Rotor ist ein Käfiganker, der mit einem Induktionsstator zusammenwirkt, während der andere Rotor mit einem Kommutator und Bürsten versehen ist, um mit einem Stator zusammenzuwirken, welcher als Wechselstromkommutatormotor mit Reihenschlußschaltungausgebildet ist. Beide Motoren sind elektrisch in Reihe geschaltet. Um sowohl eine niedrige wie auch eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit der bekannten Antriebsanordnung erreichen zu können, ist der Reihenschlußmotor für eine wesentlich höhere Drehgeschwindigkeit als der Induktionsmotor ausgelegt und eine Schalteinrichtung vorgesehen, welche die Stromverbindungen im Sinne einer Aufhebung oder Abschwächung des übersynchronen Bremsmomentes des Induktionsmotors so ändert, daß der Reihenschlußmotor das angetriebene Teil bei seiner wesentlich höheren Arbeitsgeschwindigkeit antreibt. Der bekannte Antrieb ist in erster Linie für Wasch- und Schleudermaschinen vorgesehen mit einer niedrigen Arbeitsgeschwindigkeit, die auf einen engen Bereich von ungefähr 50 Umdrehungen pro Minute beschränkt ist sowie mit einer weiteren hohen Arbeitsgeschwindigkeit von ungefähr 700 Umdrehungen pro Minute, wobei die Geschwindigkeit im hohen Drehzahlbereich entsprechend der Charakteristik eines Reihenschlußmotors etwas veränderlich sein kann.With a known drive arrangement of this type (DT-AS 1 270 662) two rotors next to each other on a common motor housing are in a common motor housing Shaft and two separate stators arranged. One rotor is a cage anchor which cooperates with an induction stator, while the other rotor with a Commutator and brushes are provided to cooperate with a stator, which is designed as an alternating current commutator motor with a series connection. Both Motors are electrically connected in series. To both a low and a to be able to achieve high working speed of the known drive arrangement, is the series motor for a much higher rotational speed than the Induction motor designed and a switching device provided, which the power connections in the sense of canceling or weakening the oversynchronous braking torque of the Induction motor changes so that the series motor at the driven part its much higher working speed. The well-known drive is primarily intended for washing machines and spin dryers with a low Working speed on a tight Range of approximately 50 revolutions per minute is limited and with a further high working speed of approximately 700 revolutions per minute, with the speed in the high speed range be somewhat variable according to the characteristics of a series motor can.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Vorteile eines Induktionsmotors und die eines Universalmotors, insbesondere hinsichtlich großer Drehzahlspreizung, bei im Vergleich zum bekannten Zweimotorenantrieb (Monoblockprinzip) kleinerer Baugröße und geringeren Lagerungsproblemen sowie bei besserer Ausnutzung des aktiven Materials kombinieren zu können.The object of the present invention is to take advantage of an induction motor and that of a universal motor, especially with regard to a large speed spread, with a smaller size compared to the known two-motor drive (monoblock principle) and fewer storage problems and better utilization of the active material to be able to combine.

Die Lösung der genannten Aufgabe ist beim elektrischen Zweimotorenantrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch möglich, daß jeweils sowohl die beiden getrennten Ständer- bzw. Läuferwicklungen des mit höherer Polzahl ausgeführten Induktionsmotors wie des im Vergleich zum Induktionsmotor mit niederer Polzahl ausgeführten Kommutator-Reihenschlußmotors in einem einzigen, gemeinsamen Ständer- bzw. Läuferpaket angeordnet sind, die Läuferwicklung des Induktionsmotors mit einer durch Wicklungsaufbau und Verschaltung festgelegten, mit der Polzahl der Ständerwicklung des Induktionsmotors übereinstimmenden Wicklung versehen ist, die Spulen bzw. Spulengruppen dieser Wicklung je Strang in Reihe geschaltet sind und der Anfang der Reihenschaltung mit deren Ende unmittelbar und über den gesamten Drehzahlbereich verbunden ist. Zweckmäßigerweise ist dabei der Induktionsmotor für den Waschbetrieb und der Reihenschluß-Kommutatormotor für den Schleuderbetrieb vorgesehen. Dadurch wird einerseits erreicht, daß durch die Zusammenfassung eines Induktions- und Universalmotors in den Nuten eines gemeinsamen Ständers und Läufers eine große Kompaktheit des Antriebsmotors mit geringer axialer Baulänge, einfacher Lagerung der relativ kurzen Motorwelle sowie eine gute (Doppel)-Ausnutzung des aktiven Materials erzielbar ist, daß weiterhin ein relativ drehzahlsteifer Antrieb im Waschbetrieb durch den Induktionsmotor und eine hohe Schleuderenddrehzahl im Schleuderbetrieb durch den Reihenschluß-Kommutatormotor erzielbar ist und daß weterhin durch die Ausbildung des Induktionsmotorläufers als gewickelter Läufer mit durchWicklungsaufbau und Verschaltung festgelegter Polzahl und durch Reihenschaltung der Spulen bzw.The solution to the problem mentioned is in the case of an electric two-motor drive of the type mentioned above is possible according to the invention in that in each case both the two separate stator or rotor windings of the one with a higher number of poles Induction motor like the one with a lower number of poles compared to the induction motor Commutator series motor in a single, common stator or rotor package are arranged, the rotor winding of the induction motor with a winding structure and interconnection specified with the number of poles of the stator winding of the induction motor matching winding is provided, the coils or coil groups of this winding are connected in series for each strand and the beginning of the series connection with their End is connected immediately and over the entire speed range. Appropriately is the induction motor for washing and the series commutator motor intended for spin operation. This achieves on the one hand that through the combination of an induction and universal motor in the grooves of a common one Stator and rotor a great compactness of the drive motor with less axial Overall length, simple storage of the relatively short motor shaft and good (double) utilization of the active material it is possible to continue to have a relatively stiff drive in washing mode by the induction motor and a high final spin speed in the Spin operation through the Series commutator motor achievable is and that weterhin through the formation of the induction motor rotor as a wound Rotor with a fixed number of poles and through the winding structure and interconnection Series connection of the coils resp.

Spulengruppen dieser Wicklung je Strang und durch Kurzschließen dieser Reihenschaltung sich zusätzliche Schaltungsmaßnahmen für die Läuferwicklung des Induktionsmotors bei übersynchroner Drehzahl erübrigen, da in der erfindungsgemäß aufgebauten Läuferwicklung insgesamt bei übersynchroner Drehzahl kein Bremsmoment entstehen kann.Coil groups of this winding per strand and by short-circuiting them Series connection is additional circuitry for the rotor winding of the Induction motor unnecessary at oversynchronous speed, since in the invention built rotor winding no braking torque overall at oversynchronous speed can arise.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Waschautomatenantrieb aus einem Einphasennetz R, Np gespeist und der Induktionsmotor für den Waschbetrieb in an sich bekannter Weise mit einer Hilfsphase ausgerüstet ist. In vorteilhafter Weise ist die Wicklung des Induktionsmotors an die Wicklung des Reihenschlußmotors im Ständer und im Läufer jeweils für sich gemeinsam in Nuten angeordnet. Eine zweckmäßige Ausführung des Ständerblechschnittes für den erfindungsgemäß integrierten Induktions-Universalmotor ist dadurch gekennzeichnet, daß ein ungleicher Nutenquerschnitt vorgesehen ist, wobei die Wicklung des Reihenschlußmotors nur in Nuten mit einem größeren Nutenquerschnitt und die Wicklung des Induktionsmotors (Haupt- und Hilfsphase bei Einphasenbetrieb) über alle Nuten verteilt ist.According to a further embodiment of the invention it is provided that the washing machine drive is fed from a single-phase network R, Np and the induction motor equipped for the washing operation in a manner known per se with an auxiliary phase is. The winding of the induction motor on the winding is advantageous of the series motor in the stator and in the rotor each separately in grooves arranged. An expedient embodiment of the sheet metal stand section for the inventive integrated universal induction motor is characterized in that an unequal Groove cross-section is provided, the winding of the series motor only in Grooves with a larger groove cross-section and the winding of the induction motor (Main and auxiliary phase in single-phase operation) is distributed over all slots.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im folgenden anhand schematisch daRgestellter AusfUhrungsbeispiele inder Zeic:rnung näher erläutert. Darin zeigen: Figur 1 die Prinzipßchaltung für einen Waschautomatenantrieb mit einem dreisträngigen Induktionsmotorteil und einem in dem gleichen Blechpaket angeordneten Universalmotorteil, Figur 2 das Wicklungsschema für die Standerwicklungen eines 12-poligen, 3-strängigen Induktionsmotorteils und eines im gleichen Ständerblechpaket angeordneten 2-poligen Universalmotorteils, Figur 3 das Wicklungsschema der erfindungsgemäß in Reihe geschalteten und kurzgeschlossenen 12-poligen, 2trängigen Läuferwicklung des Induktionsmotorteils, Figur 4 ein Wicklungsschema für eine 2-polige Ankerwicklung des Universalmotorteils.The invention and further advantageous embodiments are described in The following are shown schematically in the drawing explained in more detail. These show: FIG. 1 the basic circuit for an automatic washing machine drive with a three-strand induction motor part and one in the same laminated core arranged universal motor part, Figure 2 shows the winding scheme for the stator windings a 12-pole, 3-strand induction motor part and one in the same stator core arranged 2-pole universal motor part, Figure 3 shows the winding diagram of the invention Series-connected and short-circuited 12-pole, 2-strand rotor winding of the induction motor part, FIG. 4 shows a winding diagram for a 2-pole armature winding of the universal motor part.

Figur 1 zeigt strichpunktiert umrandet den integrierten Induktions- und Universalmotor, der aus einem Einphasennetz R, gespeist wird. Die drei Stränge der in Stern geschalteten Ständerwicklung des Induktionsmotors 1 sind mit Um 2, Kl 2, Ei 2, Y12, W12, Z12 bezeichnet. Die Erregerwicklung des aus dem Einphasenwechselstromnetz R, Mp gespeisten Reihenschluß-Universalmotors2trägt die Bezugszeichen EF, die Bürsten des zugehörigen Läufers 21 sind wie üblich mit BA bezeichnet. Parallel zu den Eingängen V12 bzw. W12 liegen die beiden Kontakte 31 bzw. 32 eines Reversierschalters 3, dessen Eingangsklemme mit dem Pol R des speisenden Einphasennetzes R, Mp verbunden ist.Figure 1 shows the integrated induction and universal motor, which is fed from a single-phase network R. The three strands the star-connected stator winding of the induction motor 1 with Um 2, Kl 2, Ei 2, Y12, W12, Z12. The excitation winding from the single-phase AC network R, Mp supplied series connection universal motor 2 has the reference symbol EF, the brushes of the associated rotor 21 are designated as usual with BA. Parallel to the entrances V12 and W12 are the two contacts 31 and 32 of a reversing switch 3, whose Input terminal is connected to the pole R of the feeding single-phase network R, Mp.

Parallel zu den Klemmen 31, 32 liegt in an sich bekannter Weise ein Kondensator c. Der zweite Pol Ç des speisenden Einphasennetzes R, Mp ist in Reihe über einen Thermowächter 4 an die Eingangsklebirne U12 des Induktionsmotors angeschlossen, der z.B. in 12-poliger Ausfühzg unter Zwischenschaltung einer Riemenübersetzung die Waschtrommel eines Waschautomaten im Waschbetrieb mit etwa 50 Trommel-Upm antreibt. Der Induktionsmotor kann anstelle der hier gezeigten drei Stränge auch nur mit zwei Strängen ausgeführt sein. Die Polzahl des Universalmotors soll beispielsweise gleich 2 sein, kann jedoch an sich beliebig sein, muß jedoch einen von der Polzahl des Induktionsmotors 1 unterschiedliche Größe aufweisen, wenn in besonders vorteilhafter Weise ohne zusätzliche Schalt- und Unterbrechungsmittel für die Stromzufuhr zum Induktionsmotor insgesamt kein übersynchrones Bremsmoment des Induktionsmotors bei Betrieb des Kommutator-Reihenschlußmotors mit einer über der synchronen Drehzahl des Induktionsmotors liegenden Drehzahl entstehen soll.In parallel to the terminals 31, 32 is a known manner Capacitor c. The second pole Ç of the feeding single-phase network R, Mp is in series connected via a thermal monitor 4 to the input adhesive U12 of the induction motor, the E.g. in 12-pole version with the interposition of a belt transmission drives the washing drum of a washing machine in washing mode at around 50 drum rpm. Instead of the three strands shown here, the induction motor can also only have two Strands be executed. The number of poles of the universal motor should be the same, for example 2, but can be arbitrary, but must have one of the number of poles of the Induction motor 1 have different sizes, if particularly advantageous Way without additional switching and interruption means for the power supply to the Induction motor overall no oversynchronous braking torque of the induction motor Operation of the commutator series motor with a speed above the synchronous speed of the induction motor lying speed should arise.

Figur 2 zeigt in ihrem oberen Teil das Wjcklungsschema der in Figur 1 in einer Prinzipschaltung dargestellten Ständerwicklung eines 12-poligen, 3-strängigen Induktionsmotors 1 und im unteren Teil der Figur das Wicklungsschema des im gleichen Blechpaket integrierten 2-poligen Universalmotors. Das Blechpaket weist 36 Nuten auf, von denen in Figur 2 der besseren Ubersichtlichkeit wegen nur einzelne numeriert sind. Wie ohne weiteredurch Vergleich der äußeren Anschlüsse und der Belegung der einzelnen Nuten 1 bis 36 ersichtlich, ist zweckmäßiger Weise die Wicklung des Induktionsmotors 1 und die Wicklung des Reihenschlußmotors 2 jeweils in gemeinsamen Nuten angeordnet, wobei ein Ständerblechschnitt mit ungleichem Nutenquerschnitt vorgesehen werden kann, da die Wicklung des Induktionsmotors gleichmäßig über alle Nuten 1 bis 36 verteilt ist, während die Wicklung des Reihenschlußmotors die Nuten nur teilweise belegt, die dazu einen größeren Nutquerschnitt aufweisen als die restlichen, allein von der Wicklung des Induktionsmotors belegten Nuten.In its upper part, FIG. 2 shows the development diagram in FIG 1 stator winding shown in a basic circuit of a 12-pole, 3-strand Induction motor 1 and in the lower part of the figure the winding scheme of the same Laminated package of integrated 2-pole universal motor. The laminated core has 36 grooves on, of which in Figure 2 only numbered for the sake of clarity are. Without further ado, by comparing the external connections and the assignment of the Individual grooves 1 to 36 can be seen, the winding of the induction motor is expediently 1 and the winding of the series motor 2 are each arranged in common slots, whereby a stator sheet metal section with an unequal groove cross section is provided because the winding of the induction motor is even over all slots 1 to 36 is distributed, while the winding of the series motor only partially grooves occupied, which have a larger groove cross-section than the rest, alone slots occupied by the winding of the induction motor.

Figur 3 zeigt das Wicklungsschema für die zugehörige Läuferwicklung, die die gleiche Polzahl wie die Ständerwicklung des Induktionsmotors aufweisen muß, jedoch nur 2-strängig ausgeführt ist. Jeder Strang weist 6 Spulen auf, die je Strang in Reihe geschaltet sind und deren Wicklungsanfang mit dem zugehörigen Wicklungsende unmittelbar erfindungsgemäß verbunden sind. Der besseren Ubersichtlichkeithalber sind die in Reihe geschalteten Spulen bzw.Spulengruppen des einen Stranges mit stärkerer Linienführung ausgezogen als die in Reihe geschalteten Spulen bzw Spulengruppen des anderen Stranges. Die in Figur 3 dargestellte Läuferwicklung des Induktionsmotors mit der durch Wicklungsaufbau und Verschaltung festgelegten, mit der Polzahl der Ständerwicklung übereinstimmenden Wicklung, deren Spulen bzw. Spulengruppen je Strang in Reihe geschaltet und deren Anfang mit dem Ende jeder Reihenschaltung verbunden ist, ist insgesamt in 24 Nuten untergebracht.Figure 3 shows the winding scheme for the associated rotor winding, which must have the same number of poles as the stator winding of the induction motor, however, it is only designed with two strands. Each strand has 6 coils, per strand in Are connected in series and their winding start with the associated Winding end are connected directly according to the invention. For the sake of clarity are the series-connected coils or coil groups of the one strand with a stronger one Lines drawn out as the coils or coil groups connected in series of the other strand. The rotor winding of the induction motor shown in FIG with the number of poles determined by the winding structure and interconnection Stator winding matching winding, its coils or coil groups per strand connected in series and their beginning connected to the end of each series circuit is housed in a total of 24 grooves.

Figur 4 zeigt in an sich bekannter Weise bei Darstellung nur einer Wicklungsschleife die Kommuratorwicklung des Reihenschluß-Universalmotors 2 mit einer Polzahl 2p = 2, einer Nutenzahl N = 24, einem Wickelschritt 1-11 und einer Lamellenzahl L = 24.FIG. 4 shows, in a manner known per se, only one when shown Winding loop with the commurator winding of the series connection universal motor 2 a number of poles 2p = 2, a number of slots N = 24, a winding step 1-11 and one Number of lamellas L = 24.

Durch die Zusammenfassung des Induktionsmotors und des für den Schleuderbetrieb mit hoher SchleuderenddrehzahL vorgesehenen Universalmotors in einem gemeinsamen Blechpaket ergibt sich bei einer großen Drehzahlspreizung einerseits eine gute Ausnutzung des aktiven Materials sowie eine geringere Baulänge im Vergleich zu dem eingangs nannten bekannten Antrieb, wobei auf einfache Weise die Entstehung eines übersynchronen Bremsmomentes des Induktionsmotors bei Betrieb des Kommutator-Reihenschlußmotors mit einer über der synchronen Drehzahl des Induktionsmotors liegenden Drehzahl vermieden wird.By combining the induction motor and the one for the spin operation with a high final spin speed provided universal motor in a common Laminated core results in good utilization on the one hand with a large speed spread of the active material and a shorter overall length compared to the one at the beginning called known drive, whereby in a simple way the emergence of an oversynchronous Braking torque of the induction motor when operating the commutator series motor with a speed above the synchronous speed of the induction motor is avoided will.

4 Figuren 5 Patentansprüche4 figures 5 claims

Claims

Claims 1. Washing machine drive with one on the same Shaft working commutator series-wound motor for a high operating speed and an induction motor for a low operating speed, its oversynchronous Braking torque when operating the commutator series motor with one above the synchronous one Speed of the induction motor lying speed can be canceled, characterized in that that both the two separate stator or rotor windings of the with higher number of poles guided induction motor (1) as compared to the induction motor Commutator series-wound motor (2) designed with a low number of poles in a single, common stator or rotor core are arranged, the rotor winding of the induction motor with a number of poles of the The stator winding of the induction motor is provided with the matching winding Coils or coil groups of this winding are connected in series for each strand and the beginning of the series connection with its end immediately and over the entire Speed range is connected.

2. Washing machine drive according to claim 1, characterized in that that the induction motor (1) for the washing operation and the series commutator motor (2) is intended for spin operation.

3. washing machine drive according to claim 1 and / or 2, characterized in that that the drive is fed from a single-phase network (R, Mp)) and the induction motor is provided with an auxiliary phase.

4. washing machine drive according to claim 1 to 3, characterized in that that the winding of the induction motor (i) and the winding of the series motor (2) in the stand or

Runner are each arranged in common grooves (Figure 2).

5. washing machine drive according to claim 1 to 4, characterized in that that a stator sheet metal section is provided with an unequal groove cross-section, wherein the winding of the series motor (2) only in slots with a larger slot cross-section and the winding of the induction motor (1) is evenly distributed over all the slots.

L e r s e i t e