DE2530294A1

DE2530294A1 - Elektrischer zweimotorenantrieb

Info

Publication number: DE2530294A1
Application number: DE19752530294
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Bradler; Hans-Dieter Dr 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: DE2530294B2; AT347529B; SE424492B; IT1066958B; GB1535816A; NL183376C; DK224576A; DK143675C; SE7607424L; NL7605290A; FR2317800B1; DE2530294C3; DK143675B; JPS528416A; ATA396076A; NL183376B; FR2317800A1

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-

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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

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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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