DE2842377C2 - Einphasenreihenschluß-Kommutatormotor, insbesondere zum Antrieb von Waschautomaten - Google Patents
Einphasenreihenschluß-Kommutatormotor, insbesondere zum Antrieb von WaschautomatenInfo
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Description
35
Die Erfindung bezieht sich auf einen Einphasenreihenschluß-Kommutatormotor
der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art.
Als Mittel zur Einstellung verschiedener Drehzahlen 4,1
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
18 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
Ständerfeldwicklung in Nuten anzuordnen (DE-AS
19 40 427).
Im Fall der bekannten Drehzahleinstellung mitteis Feldanzapfung wirkt sich insbesondere für den Fall, daß
zwei deutlich unterschiedliche Drehzahlen erreicht werden sollen, nachteilig aus, daß das Ständerkupfer 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-Wechseistromnetz und Ständerfeldwicklung einstellbaren unterschiedlichen
Drehzahlen mit einfachen Mitteln eine möglichst große Drehzahlspreizung zwischen der
kleinsten und größten einstellbaren Drehzahlstufe, b5
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-Komnrjtatormotor 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
Bei dem erfindungsgemäßen Kommutatormotor ist es bei guter Ausnutzung des Erregerkupfcrs lediglich
durch die auf einfache Weise umschaltbare Einspeisung der Feldwicklungen möglich, eine einer Bürstenachsenverschiebung
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 Beschallung 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 FeHanzapfung 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 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 Kommutaton»'icklung 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 Füll in
der eingetr igenen Richtung ^angenommen. ι ο
Im Beispiel nach F i g. 1 sind die verschiedenen Ständerfeldachsen AF\ bzw. AF2 für eine kleine bzw.
eine große Drehzahlstufe aufgrund unterschiedlicher äußerer Beschaltung ui>d 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 2 > 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 w
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 ΐϊ
entsteht mit gleichen Leiterzahlen in den stromdurchflossenen Nuten eine Drehung der Ständerfeldachse
von der Lage An in die Lage An, wodurch eine bessere
Kommutierung aufgrund einer angepaßten Kompensation der Stromwendespannung als auch eine Drehzahlerhöhung
erreicht wird. Beim Obergang 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 anzuord- ίο
nen 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
F i g. 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 Af 3 und in der höheren Drehzahlstufe eine Ständerfeldachse
Af4 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
Obergang 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:
>' N1
mit folgender Definition der genannien Formel-Größen:
TVi = Ständernutenzahl
Nr, = Zahl der für die niedrige Drehzahlstufe bewik-
Nr, = Zahl der für die niedrige Drehzahlstufe bewik-
kelten Nuten
Nh = Zahl der für die hohe Drehzahlstufe bewickelten 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.
F i g. 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 Mp und der ersten Bürste des
Kommutators (Anschlußpunkt B) liegenden ersten Wicklungsteil Ea 1, 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 Fa2
durch Zuschaltung der Erregerwicklungsteile F^ 2— £4 2
und Fb2—Fbi eine größere Ständerfelderregung und
damit eine kleinere Drehzahl n\ als bei Anschluß der
Netzleitung R an den Erregerwicklungs-Anschlußpunkt Fb ι erreicht, da im letzteren Fall die Erregerwicklungsteile
Fa 2—Ea 2 bzw. Fb2—Fb\ nicht stromdurchflossen
sind und sich die Drehzahl aufgrund der verminderten Erregung auf einen Wert /J2 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.
Hiei/.u 2 BImH Zcichnunucn
Claims (3)
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 verteilte Feldwicklung derart angeordnet und ι ο
beim Obergang 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-Wechseistromnetz 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 Schieuderbetrieb zumindest zwei unterschiedliche Schleuderdrehzahlen allein durch Feldachsendrehung
oder durch Änderung der Windungs- jo zahl und gleichzeitige Feldachsendrehung der
Ständerfeldwicklung einstellbar sind.
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