DE2530294A1 - Elektrischer zweimotorenantrieb - Google Patents
Elektrischer zweimotorenantriebInfo
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Description
Elektrischer Zweimotorenantrieb
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Zweimotorenantrieb
mit einem auf die gleiche Welle arbeitenden Kommutator-Reihenschlußmotor
und einem Induktionsmotor, dessen übersynchrones Bremsmoment bei Betrieb des Kommutator-Reihenschlußmotors
mit einer über der synchronen Drehzahl des Induktionsmotors liegenden Drehzahl aufhebbar ist.
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
Reihenschlußschaltung ausgebildet 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 A^schwächung des übersynchronen
Bremsmomentes des InduktionsmoLors 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
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sowie mit einer weiteren hohen Arbeltsgeschwindigkeit von ungefähr
700 Umdrehungen pro Minute, wobei die Geschwindigkeit im hohen Drehzahlbereich entsprechend der Charakteristik eines
Reihenschlußmotors etwas veränderlich sein kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Vorteile eines
Induktionsmotors und die eines Universalmotors, insbesondere hinsichtlich großer Drehzahlspreizung, bei im Vergleich zunbekannten
Zweimotorenantrieb kleinerer Baugröße und geringerem Aufwand an aktivem Material kombinleren zu können.
Die Lösung der genannten Aufgabe ist bei einem elektrischen Zweimotorenantrieb
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch möglich, daß jeweils sowohl die beiden getrennten Ständer- bzw.
Läuferwicklungen des Induktionsmotors wie des Kommutator-Reihenschlußmotors in einem einzigen, gemeinsamen Ständer- bzw. Läuferblechpaket
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 verbindbar ist. Zweckmäßigerweise ist der Induktionsmotor bzw. der Reihenschlußmotor
je für sich getrennt an das speisende Netz anschließbar. Bei gleicher Polzahl der Wicklung des Induktionsmotors wie des
Reihenschlußmotors ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Anfang der Reihenschaltung mit deren Ende
über eine drehzahlabhängig gesteuerte Schalteinrichtung, ins-
en
besondere ein Fliehkraftregler, verbunden ist, derart daß bei Überschreiten der synchronen Drehzahl des Induktionsmotors die Verbindung zwischen Anfang und Ende der Reihenschaltung unterbrochen ist; dadurch wird vermieden, daß in dem Induktionsmotorteil ein übersynchrones Bremsmoment bei Betrieb des Kommutator-Reihenschlußmotors mit einer über der synchronen Drehzahl des Induktionsmotors liegenden Betriebsdrehzahl entsteht.
besondere ein Fliehkraftregler, verbunden ist, derart daß bei Überschreiten der synchronen Drehzahl des Induktionsmotors die Verbindung zwischen Anfang und Ende der Reihenschaltung unterbrochen ist; dadurch wird vermieden, daß in dem Induktionsmotorteil ein übersynchrones Bremsmoment bei Betrieb des Kommutator-Reihenschlußmotors mit einer über der synchronen Drehzahl des Induktionsmotors liegenden Betriebsdrehzahl entsteht.
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Zusätzliche Schalteinrichtungen zur Unterdrückung des Ubersynchronen
Bremsinomentes bei gleichzeitiger Kompaktheit des Antriebes durch die Zusammenfassung eines Induktions- und Universalmotors
in den Nuten eines gemeinsamen Ständers und Läufers und der dadurch bedingten geringen axialen Baulänge und besseren
Ausnutzung des aktiven Materials können in besonders vorteilhafter Weise dadurch vermieden werden, daß bei Verwendung eines Kommutator-Reihenschlußmotors
niedriger Polzahl für eine hohe Betriebsdrehzahl und eines integrierten Induktionsmotois höherer
Polzahl für eine niedrige Betriebsdrehzahl der Anfang der Reihenschaltung mit deren Ende unmittelbar und über den gesamten Drehzahlbaödi
verbunden ist; dadurch daß der Induktisismotorläufer
nicht als Käfigläufer sondern als gewickelter Läufer mit durch Wicklungsaufbau und Verschaltung festgelegter Polzahl ausgeführt,
die Spulen bzw. Spulengruppen dieser Wicklung je Strang in Reihe geschaltet und die Reihenschaltung in sich kurzgeschlossen
ist, erübrigen sich zusätzliche Schaltungsmaßnahmen für die Läuferwicklung, da in ihr insgesamt kein Bremsmoment entstehen
kann.
Der erfindungsgemäße elektrische Zweimotorenantrieb kann beispielsweise
für Kran- oder Aufzugsanlagen eingesetzt werden, jedoch ist seine Anwendung insbesondere für Waschautomatenantriebe
vorteilhaft, bei denen der Kommutator-Reihenschlußmotorteil mit niedriger Polzahl für eine hohe Betriebsdrehzahl für den Schleuderbetrieb
und der Induktionsmotorteil mit höherer Polzahl für eine niedrige Betriebsdrehzahl für den Waschbetrieb vorgesehen
ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wicklung des Induktionsmotors und die Wicklung des Reihenschlußmotors
im Ständer und Läufer jeweils gemeinsam in Nuten angeordnet sind. Eine zweckmäßige Ausführung des Ständerblechschnittes
für den erfindungsgemäßen integrierten Induktions-und Universalmotor ist dadurch gekennzeichnet, daß ein ungleicher
Nutenquerschnitt vorgesehen ist, wobei die Wicklung des Reihenschlußmotors nur in Nuten mit einem größeren Nutquerschnitt und
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die Wicklung des Induktionsmotors gleichmäßig über alle Nuten
verteilt ist.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden
im folgenden anhand schematisch dargestellter AusfUhrungsbeispiele
in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Figur 1 die Prinzipschaltung für einen Waschautomatenantrieb mit einem dreisträngigen Induktionsmotorteil und einem
in dem gleichen Blechpaket angeordneten Universalmotorteil,
Figur 2 das Wicklungsschema für die Ständerwicklungen 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, 2-strängigen
Läuferwicklung des Induktionsmotorteils,
Figur 4 ein Wicklungsschema für eine 2-polige Ankerwicklung
des Universalmotorteils.
Figur 1 zeigt strichpunktiert umrandet den integrierten Induktions-
und Universalmotor, der aus einem Einphasennetz R, NL gespeist wird. Die drei Stränge der in Stern geschalteten
Ständerwicklung des Induktionsmotors 1 sind mit U12, X12, V12,
Y12, W12, Z12 bezeichnet. Die Erregerwicklung des aus dem
Einphasenwechse Istromnetz R, NL gespeisten Reihe.nschluß-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, M verbunden ist.
Parallel zu den Klemmen 31, 32 liegt in an sich bekannter Weise ein Kondensator c. Der zweite Pol NL des speisenden Einphasennetzes
R, NL ist in Reihe über einen Thermowächter 4 an die
Eingangsklemme U12 des Induktionsmotors angeschlossen, der
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z.B. in 12-poliger Ausführung 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.
Figur 2 zeigt in ihrem oberen Teil das W^cklungsschema 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 Übersichtlichkeit wegen nur einzelne numeriert sind. Wie ohne
weiteresdurch 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.
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
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Reihe geschaltet sind und deren Wicklungsanfang mit dem zugehörigen
Wicklungsende unmittelbar erfindungsgemäß verbunden sind. Der besseren Übersichtlichkeithalber 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.
Figur 4 zeigt in an sich bekannter Weise bei Darstellung nur einer Wicklungsschleife die Kommuratorwicklung des Reihenschluß-Uhiversalmotors
2 mit einer Polzahl 2p = 2, einer Nutenzahl N = 24, einem Wickelscnritt 1-11 und einer Lamellenzahl 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 genannten 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.
4 Figuren
8 Patentansprüche
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Claims (8)
1. Elektrischer Zweimotorenantrieb mit einem auf die gleiche
Welle arbeitenden Kommutator-Reihenschlußmotor und einem Induktionsmotor, dessen übersynchrones Bremsmoment bei
Betrieb des Kommutator-Reihenschlußmotors mit einer über der synchronen Drehzahl des Induktionsmotors liegenden
Drehzahl aufhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils sowohl die beiden getrennten Ständer- bzw. Läuferwicklungen
des Induktionsmotors (1) wie des Kommutator-Reihenschlußmotors (2) in einem einzigen, gemeinsamen Ständer-
bzw. Läuferblechpaket angeordnet sind, die Läuferwicklung des Induktionsmotors (1) mit einer durch Wicklungsaufbau
und Verschaltung festgelegten, mit der Polzahl der Ständerwicklung des Induktionsmotors (1) übereinstimmenden
Wicklung versehen ist, die Spulen bzw. Spulengruppen dieser Wicklung je Strang in Reihe geschalt sind und der Anfang
der Reihenschaltung mit deren Ende verbindbar ist.
2. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktionsmotor (1) bzw. der Reihenschlußmotor
(2) je für sich getrennt an das speisende Netz (R, M) anschließbar ist.
3. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleicher Polzahl der
Wicklung des Induktionsmotors (1) wie des Reihenschlußmotors (2) der Anfang der Reihenschaltung mit deren Ende über eine
drehzahlabhängig gesteuerte Schalteinrichtung, insbesondere einen Fliehkraftschalter, verbunden ist, derart daß bei
Überschreiten der synchronen Drehzahl des Induktionsmotors (1) die Verbindung zwischen Anfang und Ende der Reihenschaltung
unterbrochen ist.
4. Elektrischer Zweimotoreantrisb nach Anspruch 1 und/oder 2
mit einem Reihenschlußmotor (2) niedriger Polzahl für eine · hohe Betriebsdrehzahl und einem Induktionsmotor (1) höherer
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Polzahl für eine niedrige Betriebsdrehzahl, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anfang der Reihenschaltung mit deren Ende unmittelbar und über den gesamten Drehzahlbereich verbunden
ist (Figur 3).
5. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach Anspruch 4, gekennzeichnet
durch die Anwendung für einen Waschautomatenantrieb mit einem für den Waschbetrieb vorgesehenen Induktionsmotor (1)
und einem für den Schleuderbetrieb vorgesehenen Reihenschluß-Kommutatormotor (2).
6. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb aus einem Einphasennetz
(R, lO gespeist ist.
7. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung des Induktionsmotors (1) und die Wicklung des Reihenschlußmotors (2) in
Ständer bzw. Läufer jeweils in gemeinsamen Nuten angeordnet sind (Figur 2).
8. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ständerblechschnitt
mit ungleichem Nutenquerschnitt vorgesehen ist, wobei die Wicklung des Reihenschlußmotors (2) nur in Nuten mit einem
größeren Nutquerschnitt und die Wicklung des Induktionsmotors (1) gleichmäßig über alle Nuten verteilt ist.
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