DE2842377B1

DE2842377B1 - Einphasenreihenschluss-Kommutatormotor,insbesondere zum Antrieb von Waschautomaten

Info

Publication number: DE2842377B1
Application number: DE2842377A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl-Ing Bradler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-09-28
Filing date: 1978-09-28
Publication date: 1980-01-31
Also published as: US4323831A; AT369206B; DE2842377C2; SE440429B; IT1123249B; HU180526B; DD146374A5; DK402279A; PL218566A1; FR2437729B1; PL131007B1; IT7925870A0; SE7907982L; GB2032206B; ATA631579A; NL7907199A; FR2437729A1; GB2032206A; CS227673B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Einphasenreihenschluß-Kommutatormotor der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art.

Als Mittel zur Einstellung verschiedener Drehzahlen bei kleinen Kommutatormotoren sind z.B. eine elektronische Regelung mittels Phasenanschnittsteuerung über einen vorgeschalteten Triac, die Parallelschaltung eines Ankerwiderstandes oder die Veränderung des Erregerfeldes mittels einer Feldanzapfung (DE-GM 15 465) oder einer vorgeschalteten Diode bekannt; üblicherweise sind derartige Kommutatormotoren mit diskreten, von der Feldwicklung umschlungenen Einzelpolen versehen. Es ist aber auch bereits bekannt, die Ständefeldwicklung in Nuten anzuordnen (DE-AS 40 427).

Im Fall der bekannten Drehzahleinstellung mittels Feldanzapfung wirkt sich insbesondere für den Fall, daß zwei deutlich unterschiedliche Drehzahlen erreicht werden sollen, nachteilig aus, daß das Ständekupfer in der hohen Drehzahlstufe schlecht ausgenutzt wird und nicht in allen Drehzahlstufen gute Kommutierungsverhältnisse erzielbar sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei einem Kommutatormotor mit durch äußere Beschaltung zwischen speisendem Einphasen-Wechselstromnetz und Ständerfeldwicklung einstellbaren unterschiedlichen Drehzahlen mit einfachen Mitteln eine möglichst große Drehzahlspreizung zwischen der kleinsten und größten einstellbaren Drehzahlstufe, insbesondere bei in beiden Drehzahlstufen gleichgroßer oder sogar in der niedrigeren Drehzahlstufe verringerter Belastung zu erreichen, wie dies bei einem Waschautomat mit zumindest zwei unterschiedlichen Schleuderdrehzahlen üblicherweise gegeben ist.

Die Lösung der Erfindung besteht bei einem Einphasenreihenschluß-Kommutatormotor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß in den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung sowie eine zweckmäßige Anwendung der Erfindung sind durch die Gegenstände der Unteransprüche gekennzeichnet.

ίο Bei dem erfindungsgemäßen Kommutator ist es bei guter Ausnutzung des Erregerkupfers lediglich durch die auf einfache Weise umschaltbare Einspeisung der Feldwicklungen möglich, eine einer Bürstenachsenver-Schiebung im Sinne einer Drehzahlerhöhung äquivalente Wirkung zu erreichen, obwohl die Bürstenachse selbst in konstruktiv aufwandsarmer Ausführung feststeht. Eine hinsichtlich guter Kommutierungsverhältnisse und großer Drehzahlspreizung besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist durch eine derartige Änderung der äußeren Beschattung gekennzeichnet, daß zusätzlich bei Betrieb mit einer höheren Drehzahl nur ein Teil der bei Betrieb mit einer niedrigeren Drehzahl an das speisende Einphasen-Wechselstromnetz angeschlossenen Feldwicklung stromdurchflossen ist. In einem solchen Fall kann einerseits eine bessere Kupferausnutzung in der hohen Drehzahlstufe im Vergleich zu einer bekannten reinen Feldanzapfung bei einem mit konzentrierten Polen ausgestatteten Kommutatormotor als auch andererseits sowohl für die höchste wie auch die niedrigste Drehzahlstufe eine Verbesserung der Kommutierung erreicht werden. Im allgemeinen wird man bestrebt sein, die bestmögliche Kommutierung in der höchsten Drehzahlstufe zu erzielen.
Die Erfindung wird anhand eines schematisch dargestellten Anwendungsbeispiels für einen sogenannten Zweimotoren-Waschautomatenantrieb mit in einem Ständer bzw. Rotor zusammengefaßtem Induktionsmotor für den Waschbetrieb und zweipoligem Kommutator-Reihenschlußmotor für den Schleuderbetrieb mit zwei unterschiedlichen Schleuderdrehzahlen in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 in einem Schnittbild ein Ständerpaket mit 24 Nuten und einer ersten Umschaltung der Ständerfeldwicklung,

F i g. 2 in einem Schnittbild ein Ständerpaket mit 24 Nuten in einer zweiten Umschaltung der Ständerfeldwicklung,

F i g. 3 das Schaltbild für einen Zweimotoren-Waschautomaten mit einer nach F i g. 1 umschaltbaren

so Ständerfeldwicklung eines Reihenschluß-Kommutatormotors,

F i g. 4 das Wicklungsschema für die Ständerfeldwicklung nach F i g. 1 bzw. F i g. 3.
F i g. 1 zeigt im Schnittbild ein Ständerpaket eines Zweimotoren-Waschautomatenantriebes mit in einem Ständer zusammengefaßtem Induktionsmotor für den Waschbetrieb und zweipoligem Kommutatormotor für den Schleuderbetrieb mit durch Änderung der Windungszahl der Ständerfeldwicklung und gleichzeitiger Feldachsendrehung des Ständerfeldes einstellbaren Schleuderdrehzahlen.

Am Bohrungsumfang des Ständerblechpaketes sind 24 Nuten gleichmäßig verteilt angeordnet Die hier nicht näher dargestellte Ständerwicklung des zweisträngigen Induktionsmotors (Hauptphase und Hilfsphase) ist gleichmäßig über alle Nuten 1—24 am Bohrungsumfang verteilt Die Ständerfeldwicklung des 2poligen Kommutatormotors ist zusammen mit einem Wicklungsteil der

Induktionsmotor-Ständerwicklung lediglich in den aufeinanderfolgenden Nuten 7—14 auf dem oberen Ständerbohrungsteil bzw. 19—24 und 1, 2 auf dem gegenüberliegenden unteren Ständerbohrungsteil angeordnet, wobei diese Nuten einen gegenüber den restlichen, nicht mit der Kommutatorwicklung belegten Nuten vergrößerten Nutenquerschnitt aufweisen. Die feststehende Bürstenachse ist in F i g. 1 bzw. F i g. 2 mit Ab, die Drehrichtung des Motors im vorliegenden Fall in der eingetragenen Richtung ^angenommen.

Im Beispiel nach Fig. 1 sind die verschiedenen Ständerfeldachsen Af\ bzw. Af2 für eine kleine bzw. eine große Drehzahlstufe aufgrund unterschiedlicher äußerer Beschaltung und Anordnung der Ständerfeldwicklung dargestellt Die Kommutatormotor-Feldwicklung ist derart angeordnet und mit dem speisenden Einphasen-Wechselstromnetz verbunden, daß bei Anschluß sämtlicher Feldwicklungen und der in F i g. 1 angenommener Durchflutungsrichtung der Feldwicklung sich die eingetragene Lage der Feldachse Af\ ergibt Aus den vorgenannten Forderungen folgt zwangsläufig die Zuordnung der in F i g. 1 im oberen Ständerbohrungsteil eingezeichneten Spulenseiten 7 bis 14 zu den zugehörigen im unteren Ständerbohrungsteil der F i g. 1 angegebenen und in entgegengesetzter Richtung durchflossenen Spulenseiten 19—24 und 1, 2, wie dies durch die gestrichelt bzw. strichpunktiert dargestellten Wickelkopfverbindungen zugehöriger Spulenseiten jeweils angedeutet ist

Beim Betrieb in der höheren Drehzahlstufe werden gemäß F i g. 1 zur Verringerung der Ständerwindungszahl nur die Nuten 10, 11, 12, 13, 14 im oberen Ständerbohrungsteil bzw. die Spulenseiten 2, 1, 24, 23, 22 im unteren Ständerbohrungsteil an das speisende Einphasen-Wechselstromnetz angeschlossen. Dadurch entsteht mit gleichen Leiterzahlen in den stromdurchflossenen Nuten eine Drehung der Ständerfeldachse von der Lage Af\ in die Lage Af2, wodurch eine bessere Kommutierung aufgrund einer angepaßten Kompensation der Stromwendespannung als auch eine Drehzahlerhöhung erreicht wird. Beim Übergang von der höheren auf die niedrigere Drehzahlstufe wird an die äußere Beschaltung der Ständerfeldwicklung in umgekehrter Richtung von der Durchflutung entsprechend der Ständerfeldachse Af2 auf die Ständerfeldachse Af\ übergegangen.

Um auch bereits bei der niedrigen Drehzahlstufe eine gute Kompensation der Stromwendespannung zu erreichen, kann es zweckmäßig sein, die gesamte Feldwicklung des Kommutatormotors derart anzuordnen und anzuschließen, daß die Feldachse Af ι nicht senkrecht sondern im Sinne einer verbesserten Kompensation der Stromwendespannung bereits um einen bestimmten Winkel gegenüber der Bürstenachse Ab verdreht ist

Fig.2 zeigt eine derartige Änderung der äußeren Beschaltung der in den Nuten 8,9,10,11,12,13 bzw. 20, 21, 22, 23, 24, 1 angeordneten Feldwicklung des Kommutators, daß bei jeweils gleichgroßer Erregung in der niedrigen Drehzahlstufe eine Ständerfeldachse Af3 und in der höheren Drehzahlstufe eine Ständerfeldachse Apt erreicht wird. Dazu sind die Spulenseiten 11,12,13 zu Spulen mit den Spulenseiten 1, 24, 23 und die Spulenseiten 8,9,10 mit den Spulenseiten 22,21,20 zu geschlossenen Spulen zusammengefaßt In der niedrigen Drehzahlstufe sind nur die Spulen 8,22 bzw. 9,21 bzw. 10,20, in der höheren Drehzahlstufe dagegen nur die Spulen 11,1 bzw. 12,24 bzw. 13,23 stromdurchflossen, derart, daß in beiden Drehzahlstufen bei betragsmäßig gleicher Ständerfelderregung die Ständerfeldachse beim Übergang von der niedrigeren auf die höhere Drehzahlstufe in Drehrichtung verschoben ist. Beim

Übergang von der höheren auf die niedrigere Drehzahlstufe wird die äußere Beschaltung entsprechend in umgekehrter Weise geändert.

Unter der Voraussetzung gleicher Leiterzahlen in den bewickelten Nuten und unmittelbar aufeinanderfolgender Lage gleichsinnig durchfluteter Nuten gilt für den Drehwinkel der Ständerfeldachse bei zweipoligen Motoren:

_ π -(N_n-N₁₁) «ä _W

mit folgender Definition der genannten Formel-Größen:

Ni = Ständernutenzahl
N_n = Zahl der für die niedrige Drehzahlstufe bewik-

kelten Nuten
Nh = Zahl der für die hohe Drehzahlstufe bewickelten Nuten.

Selbstverständlich können sich die Leiterzahlen in den Spulen für die höhere Drehzahlstufe von den Leiterzahlen in den restlichen Spulen der Kommutatorwicklung unterscheiden. Die Drehung der Ständerfeldachse ist dann bei niedriger Leiterzahl in den restlichen Spulen kleiner, bei höheren Leiterzahlen größer. Ebenso ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die gleichsinnig durchfluteten Spulenseiten in unmittelbar benachbarten Nuten liegen. In jedem Fall ist jedoch durch die Änderung der Lage der Feldachse eine Drehzahländerung und u. U. eine Kompensation der Stromwendespannung und damit eine verbesserte Kommutierung zu erzielen.

Fig.3 zeigt das gesamte Schaltbild eines Zweimotorenantriebs mit der in F i g. 1 dargestellten Umschaltung der Erregerwindungszahlen mit Drehung der Erregerfeldachse des Kommutators. An das speisende Einphasen-Wechselstromnetz R, Mp ist im Waschbetrieb die zweisträngige, aus Haupt- und Hilfsphase mit Kondensator über einen Drehrichtungsumkehrschalter anschließbare Induktionsmotorwicklung und im Schleuderbetrieb als Universalmotor ein Einphasen-Reihenschlußmotor mit durch Änderung der äußeren Beschaltung der einen Netzleitung R im Sinne unterschiedlicher Erregungswindungszahlen und unterschiedlicher Erregerfeldachsen veränderbarer Erregerwicklung im Ständer dargestellt.

Aus hier nicht näher zu erläuternden Gründen ist die gesamte Ständerfeldwicklung in einen zwischen der anderen Netzleitung M_p und der ersten Bürste des Kommutators (Anschlußpunkt B) liegenden ersten Wicklungsteil Eau Fa ι und einen zweiten zwischen der umschaltbaren Netzleitung R und der gegenüberliegenden zweiten Bürste des Kommutators (Anschlußpunkt A) aufgeteilt. Wie aus einem Vergleich mit F i g. 1 ohne weiteres ersichtlich, wird beim Anschluß der Netzleitung R an den Erregerwicklungs-Anschlußpunkt F_A2 durch Zuschaltung der Erregerwicklungsteile Fa2—Ea2 und Fb2—Fbi eine größere Ständerfelderregung und damit eine kleinere Drehzahl m als bei Anschluß der Netzleitung R an den Erregerwicklungs-Anschlußpunkt Fb ι erreicht, da im letzteren Fall die Erregerwicklungsteile Fa2—Ea2 bzw. Fb2—Fb\ nicht stromdurchflossen sind und sich die Drehzahl aufgrund der verminderten Erregung auf einen Wert n₂ erhöht.

F i g. 4 zeigt das zu F i g. 3 entsprechende Wickelschema für die Ständerfeldwicklung mit der in F i g. 1 für die beiden Drehzahlstufen jeweils angegebenen Ständerwindungszahl und Ständerfeldachse. Aus rein wicklungstechnischen (symmetrischer Wickelkopf) und hier nicht näher zu erläuternden Gründen ist die mit ihren Spulenseiten in der Nut 24 und der Nut 12 angeordnete Spule der Ständerfeldwicklung des Reihenschluß-Kommutatormotors derart aufgeteilt, daß in der Nut 24 und in der Nut 12 jeweils zwei Spulenseiten mit halber Leiterzahl angeordnet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einphasenreihenschluß-Kommutatormotor, insbesondere zum Antrieb von Waschautomaten, mit durch Umschaltung der Ständerfeldwicklung einstellbaren unterschiedlichen Drehzahlen, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest über einen Teil des Umfangs der Ständerbohrung in Nuten yeteilte Feldwicklung derart angeordnet und beim Übergang von einer niedrigeren auf eine höhere Drehzahl umschaltbar ist, daß sich die Ständerfeldachse in Drehrichtung des Motors verdreht

2. Einphasenreihenschluß-Kommutatormotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Umschaltung, daß bei Betrieb mit einer höheren Drehzahl nur ein Teil der bei Betrieb mit einer niedrigeren Drehzahl an das speisende Einphasen-Wechselstromnetz angeschlossenen Feldwicklung stromdurchflossen ist.

3. Einphasenreihenschluß-Kommutatormotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Anwendung auf einen Zweimotoren-Waschautomatenantrieb mit in einem Ständer bzw. Rotor zusammengefaßtem Induktionsmotor für den Waschbetrieb und zweipoligem Kommutatormotor für den Schleuderbetrieb zumindest zwei unterschiedliche Schleuderdrehzahlen allein durch Feldachsendrehung oder durch Änderung der Windungszahl und gleichzeitige Feldachsendrehung der Ständerfeldwicklung einstellbar sind.