DE3327356A1 - Speed changeover device for an electric motor - Google Patents
Speed changeover device for an electric motorInfo
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Abstract
Description
COHAUSZ & FLORACKCOHAUSZ & FLORACK
PATENTAN WALTSBU RO SCHUMANNSTR. 97 D-4000 DÜSSELDORF 1PATENTAN WALTSBU RO SCHUMANNSTR. 97 D-4000 DÜSSELDORF 1
PATENTANWÄLTE Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. R. KNAUF ■ Dipl.-Ing. H. B COHAUSZ · Dipl.-Ing. D H WERNER PATENT LAWYERS Dipl.-Ing. W. COHAUSZ Dipl.-Ing. R. KNAUF ■ Dipl.-Ing. H. B COHAUSZ Dipl.-Ing. DH WERNER
-j INDESIT-j INDESIT
INDUSTRIA ITALIANA ELETTRODOMESTICI S.P.A.
Rivaita, Turin (Italien)INDUSTRIA ITALIANA ELETTRODOMESTICI SPA
Rivaita, Turin (Italy)
Drehzahl-Umschaltvorrichtung für einen ElektromotorSpeed switching device for an electric motor
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umschalten der Drehzahl eines Elektromotors, insbesondere des Elektromotors einer Waschmaschine, mit einer Anzahl von Feldwicklungen, die untereinander in Reihe geschaltet sind, wobei der Motor mit einer ersten Drehzahl läuft, wenn alle Windungen der Feldwicklungen in Betrieb sind, und mit einer zweiten Drehzahl, die höher als die erste Drehzahl ist, arbeitet, wenn nur ein erster Teil der Feldwicklungswindungen in Betrieb ist.The invention relates to a device for switching the speed an electric motor, in particular the electric motor of a washing machine, with a number of field windings that are connected in series with one another are connected, the motor running at a first speed when all turns of the field windings are in operation, and at a second Speed higher than the first speed works when only a first part of the field winding turns is in operation.
Bei Waschmaschinen gibt es grundsätzlich zwei verschiedene Betriebszustände: 1. die Waschphase, bei der ein hohes Motordrehmoment erforderlich ist, um die mit Wasser und Wäsche gefüllte Trommel (in der die Wäsche nicht gleichmäßig verteilt ist) mit niedriger Drehzahl in Umdrehung zu versetzen, und 2. die Schleuderphase, bei der nur ein niedriges Drehmoment erforderlich ist (da sich kein Wasser mehr in der Trommel befindet und die Wäsche gleichmäßig in der Trommel verteilt ist), um die Trommel mit hoher Drehzahl mit hoher Drehzahl in Umdrehung zu versetzen.There are basically two different operating modes for washing machines: 1. the washing phase, during which a high motor torque is required to move the drum filled with water and laundry (in which the Laundry is not evenly distributed) to rotate at a low speed, and 2. the spin phase, in which only a low speed Torque is required (as there is no more water in the drum and the laundry is evenly distributed in the drum is) to set the drum rotating at high speed at high speed.
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U/ -37 220
U / -
Bei vielen Waschmaschinen werden Elektromotoren von sogenannter "Universalbauart" verwendet, deren Feld- und Läuferwicklungen in Reihe geschaltet und die so eingerichtet sind, daß sie mit Gleich- und Wechselstrom betrieben werden können. Bei dieser Motorbauart ist das Drehmoment direkt proportional der Anzahl der Feldwindungen, während die Drehzahl der Anzahl der Windungen umgekehrt proportional ist. Infolgedessen wird für die Waschphase eine große Anzahl von Feldwindungen benötigt, während für die Schleuderphase eine kleine Anzahl von Feldwindungen erforderlich ist.In many washing machines, electric motors of the so-called "universal design" are used used, whose field and rotor windings are connected in series and which are set up so that they are with DC and Alternating current can be operated. With this type of motor, the torque is directly proportional to the number of field turns while the speed is inversely proportional to the number of turns. As a result, a large number of field turns are required for the washing phase required, while a small number of field turns is required for the spin phase.
Das Problem der Umschaltung wird dadurch gelöst, daß an den Feldwindungen eine Anzahl Zwischenanzapfungen sind und mit Hilfe von Schaltern, die von dem Zeitschalter der Waschmaschine betätigt werden, während der Waschphase alle Windungen und während der Schleuderphase nur ein Teil der Windungen zugeschaltet werden, wodurch die für die beiden Betriebszustände erforderliche Zuschaltung einer großen und kleinen Anzahl von Windungen erreicht wird.The problem of switching is solved in that on the field windings are a number of intermediate taps and with the help of switches operated by the timer of the washing machine, during the washing phase all turns and during the spinning phase only a part of the turns are switched on, whereby the for the Both operating states required connection of a large and small number of turns is achieved.
Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß sie sehr starr ist. Nach Festlegung der Anzahl der Gesamtwindungen und der Anzahl der Windungen, die durch die Anzapfung ausgeschlossen werden, können nur zwei Drehzahlen erhalten werden: eine niedrige für die Waschphase und eine hohe für die Schleuderphase.However, this solution has the disadvantage that it is very rigid. To Only two can determine the number of total turns and the number of turns excluded by the tap Speeds are obtained: a low one for the washing phase and a high one for the spinning phase.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Zwischenanzapfungen symmetrisch sein und zwei Sätze von Schaltern vorgesehen werden müssen, die einander nicht stören dürfen, wodurch sich Anschlüsse ergeben, die mit dem Motorbetrieb nicht vereinbar sind. Dies führt zu beträchtlichen funktionellen und konstruktiven Schwierigkeiten sowohl bei dem Elektromotor als auch bei dem Zeitschalter.Another disadvantage is that the intermediate taps are symmetrical and two sets of switches must be provided which must not interfere with each other, resulting in connections that are incompatible with engine operation. This leads to considerable functional and structural difficulties in both the electric motor as well as the timer.
Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung zum Umschalten der Drehzahl eines Elektromotors zur Verfugung zu stellen, die den Betrieb des Motors mit einer Waschdrehzahl und zwei verschiedenen Schleuderdrehzahlen ermög-The object of the invention is to overcome the disadvantages described above to eliminate and to provide a device for switching the speed of an electric motor available that the operation of the motor with one wash speed and two different spin speeds enable
-jr--jr-
licht. Gleichzeitig sollen das Schaltsystem und damit die Konstruktion von Elektromotor und Zeitschalter vereinfacht werden.light. At the same time, the switching system and thus the construction can be simplified by electric motor and timer.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Schaltvorrichtung so ausgebildet ist, daß ein zweiter Teil der Feldwicklungswindungen in Betrieb gesetzt werden kann, um eine dritte Drehzahl zu erreichen, die höher als die erste Drehzahl ist.According to the invention, this object is achieved in the case of a device as described at the outset mentioned type solved in that the switching device is designed so that a second part of the field winding turns is put into operation can be to achieve a third speed that is higher than the first speed.
An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1: das Schaltbild der Drehzahl-Umschaltvorrichtung für einen Elektromotor gemäß der Erfindung undFig. 1: the circuit diagram of the speed switching device for an electric motor according to the invention and
Figg, 2a und 2b: Schaltbilder von abgeänderten Ausführungen der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung.Figg, 2a and 2b: circuit diagrams of modified versions the device shown in Figure 1.
In Figur 1 sind Wechselstrom-Netzanschlüsse mit 1 und 2 bezeichnet. Der Netzanschluß 1 ist mit einer Bürste 3 eines Elektromotors 4 von sogenannter "Universalbauart" verbunden, dessen zweite Bürste 5 mit dem mittleren Kontakt 6 eines ersten Schalters T 1 verbunden ist. Ein seitlicher Kontakt 7 des Schalters T 1 ist mit einem Ende einer ersten Feldwicklung 9 verbunden, deren Anzahl Windungen N 1 = 160 beträgt. Das andere Ende der Wicklung 9 ist mit einem Ende einer zweiten FeIdwicklung 10 verbunden, deren Anzahl Windungen N2 ebenfalls 160 beträgt. Das andere Ende der zweiten Wicklung 10 ist mit einem seitlichen Kontakt 12 eines zweiten Schalters T 2 verbunden, dessen mittlerer Kontakt 11 mit dem Netzanschluß 2 verbunden ist. Der andere Seitenkontakt 13 des Schalters T2 und der andere Seitenkontakt 8 des ersten Schalters T 1 sind mit einer Zapfstelle 14 der zweiten Wicklung 10 so verbunden, daß die Anzahl der Windungen zwischen dem Kontakt 12 des Schalters T2 und der Zapfstelle 14 N = 120 und die Anzahl der Windungen zwischen der Zapfstelle 14 und dem anderen Ende der Wicklung 10 N^ - 40 beträgt.In FIG. 1, AC mains connections are denoted by 1 and 2. The mains connection 1 is connected to a brush 3 of an electric motor 4 of so-called "universal design", the second brush 5 with the middle contact 6 of a first switch T 1 is connected. A side contact 7 of the switch T 1 is at one end of a first Field winding 9 connected, the number of turns N 1 = 160. The other end of the winding 9 is connected to one end of a second field winding 10 connected, the number of turns N2 is also 160. The other end of the second winding 10 is with a side Contact 12 of a second switch T 2 is connected, the middle contact 11 of which is connected to the mains connection 2. The other side contact 13 of the switch T2 and the other side contact 8 of the first switch T 1 are with a tap 14 of the second winding 10 so connected that the number of turns between the contact 12 of the switch T2 and the tap 14 N = 120 and the number of turns between the tap 14 and the other end of the winding 10 is N ^ - 40.
■\ Die Schalter T 1 und T 2 werden von dem Zeitschalter der Waschmaschine betätigt. Daneben werden die Schalter T 1 und T 2 von Drucktasten gesteuert, die von dem Benutzer der Waschmaschine leicht zu bedienen sind. Die mit dem Schalter T 1 verbundene Drucktaste trägt beispielsweise die Aufschrift "800" U/min, während die mit dem Schalter T2 verbundene Drucktaste beispielsweise die Aufschrift "1100" U/min tragen kann. Außerdem kann, wenn die mit dem Schalter T 1 (T 2) verbundene Drucktaste niedergedrückt worden ist, die. Verbindung 6—7 (11—12) geschlossen werden, so daß der betreffende Schalter nicht mehr von dem Zeitschalter der Waschmaschine betätigt werden kann. ■ \ The switches T 1 and T 2 are operated by the time switch of the washing machine. In addition, the switches T 1 and T 2 are controlled by pushbuttons that are easy to operate by the user of the washing machine. The pushbutton connected to the switch T 1 is labeled, for example, "800" rpm, while the pushbutton connected to the switch T2 can, for example, be labeled "1100" rpm. In addition, when the push button associated with the switch T 1 (T 2) has been depressed, the. Connection 6-7 (11-12) can be closed so that the switch in question can no longer be operated by the time switch of the washing machine.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:The device works as follows:
Falls der Benutzer eine Schleuderdrehzahl von 800 U/min wünscht, drückt er die mit dem Schalter T 1 verbundene Drucktaste; dadurch werden die Kontakte 6—7 geschlossen. Während der Waschphase schließt der Zeitschalter die Kontakte 11—12 des Schalters T 2, so daß alle Winduungen der Wicklungen 9 und 10 zugeschaltet werden, so daß die Gesamtzahl N der Windungen N = N 1 + N2 = 320 beträgt; unter diesen Bedingungen läuft die Trommel mit einer Drehzahl von 55 U/min.If the user wants a spin speed of 800 rpm, press he the push button connected to the switch T 1; this closes contacts 6-7. The timer closes during the washing phase the contacts 11-12 of the switch T 2, so that all turns the windings 9 and 10 are switched on, so that the total number N of windings is N = N 1 + N2 = 320; under these conditions the drum runs at a speed of 55 rpm.
In der Schleuderphase schließt der Zeitschalter die Kontakte 11—13 des Schalters T 2, so daß nur noch die Windungen N" in Betrieb sind. Die Gesamtzahl der in Betrieb befindlichen Windungen beträgt nun N. = N 1 + N2 = 200; unter diesen Bedingungen läuft die Trommel mit einer Drehzahl von genau 800 U/rain.In the spin phase the timer closes contacts 11-13 of the Switch T 2, so that only the turns N "are in operation. The total number of turns in operation is now N. = N 1 + N2 = 200; under these conditions the drum runs with a Speed of exactly 800 rpm.
In diesem Fall ist das Magnetfeld zum Teil unausgeglichen; denn die Wicklung 9 besteht aus 160 Windungen, während die Wicklung 10 nur aus 40 Windungen besteht. Das ist jedoch kein großer Nachteil, da der Motor schon eine gewisse Drehzahl erreicht hat, sich kein Wasser mehr in der Trommel befindet und die Wäsche gut verteilt ist. Für den Motor ergeben sich keine wesentlichen Nachteile; im Gegenteil, für die Drehzahländerung ist nur noch ein Schalter (T 2) erforderlich, der von dem Zeit-Schalter betätigt wird, wodurch sich eine beträchtliche funktioneileIn this case the magnetic field is partly unbalanced; because the Winding 9 consists of 160 turns, while winding 10 only consists of 40 turns. However, that's not a major disadvantage as the engine has already reached a certain speed, there is no more water in the drum and the laundry is well distributed. Surrender to the engine there are no major disadvantages; on the contrary, only one switch (T 2) is required for changing the speed, that of the time switch is operated, which is a considerable functional part
und konstruktive Vereinfachung sowohl für die Motorwicklung, an der nur noch eine Zapfstelle statt bisher zwei (für eine ausgeglichene Stromzufuhr) vorgesehen zu werden braucht, als auch für den Zeitschalter ergibt.and structural simplification for both the motor winding to which only one tap instead of the previous two (for a balanced power supply) needs to be provided, as well as for the timer results.
Falls der Benutzer eine Trommeldrehzahl von 1100 U/min wählt, drückt er die Drucktaste für den Schalter T 2, wodurch die Kontakte 11—12 geschlossen werden. Während der Waschphase schließt der Zeitschalter die Kontakte 6—7 des Schalter T 1 und setzt damit alle Wicklungen in Betrieb, während er in der Schleuderphase die Kontakte 6—8 schließt, wodurch in der Wicklung 10 nur die Windungen N 2 in Betrieb bleiben und die Wicklung 9 völlig ausgeschaltet wird. Die Gesamtzahl der in Betrieb befindlichen Windungen N beträgt somit N = N2 = 120, und unter diesen Bedingungen läuft die Trommel mit einer Drehzahl von genau 1100 U/min. Daher kann eine höhere Drehzahl mit einer kleineren Anzahl von Windungen als bei der obengenannten Schleuder erreicht werden. If the user selects a drum speed of 1100 RPM, push he presses the button for switch T 2, which closes contacts 11-12 will. During the washing phase, the time switch closes contacts 6-7 of switch T 1 and thus activates all windings, while it closes the contacts 6-8 in the spin phase, as a result of which only the turns N 2 remain in operation in the winding 10 and the winding 9 is completely switched off. The total number of turns N in operation is thus N = N2 = 120, and below under these conditions the drum runs at a speed of exactly 1100 rpm. Therefore, a higher speed with a smaller number of turns can be achieved than in the above-mentioned slingshot.
Mit Hilfe einer einzigen Zapfstelle und zwei Schaltern kann man somit eine Waschdrehzahl und zwei Schleuderdrehzahlen erreichen. Bei der ersten Schleuderdrehzahl wird nur ein erster Teil der Windungen der Wicklung 10 benutzt, während bei der zweiten Schleuderdrehzahl die übrigen Windungen der Wicklung 10, die bei der ersten Schleuderdrehzahl nicht verwendet werden, in Betrieb genommen werden. 25With the help of a single tap and two switches you can reach one wash speed and two spin speeds. At the first spin speed only a first part of the turns is the Winding 10 used, while at the second spin speed, the remaining turns of the winding 10 that at the first spin speed not used, put into operation. 25th
In den Figuren 2a und 2b, in denen gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnet sind, fehlt in Figur 2a der Schalter T 1, in Figur 2b der Schalter T2. In beiden Fällen sind die betreffenden Schalter durch feste Anschlüsse ersetzt. Im übrigen entsprechen die Schaltungen völlig der in Figur 1 dargestellten Schaltung, so daß sich eine eingehende Beschreibung erübrigt.In Figures 2a and 2b, in which the same parts have the same reference numerals As indicated in FIG. 1, switch T 1 is absent in FIG. 2a and switch T2 in FIG. 2b. In both cases they are respective switch replaced by permanent connections. Otherwise, the circuits correspond completely to the circuit shown in Figure 1, so that a detailed description is not necessary.
Figur 2a und 2b zeigen die beiden schon bei der Beschreibung der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung erwähnten Unterfälle, jedoch angewandt bei zwei verschiedenen Maschinen. Figur 2a zeigt die SchaltungFIGS. 2a and 2b already show the two in the description of the in The device shown in FIG. 1 mentioned subcases, but applied to two different machines. Figure 2a shows the circuit
einer Waschmaschine, die eine Schleuderdrehzahl von 800 U/min, Figur 2b die Schaltung einer Waschmaschine, die eine Schleuderdrehzahl von 1100 U/min erreichen kann.a washing machine that has a spin speed of 800 rpm, figure 2b shows the circuit of a washing machine that has a spin speed of 1100 RPM can reach.
Bei diesen beiden Varianten fehlen natürlich die mit den Schaltern T 1 und T 2 verbundenen Drucktasten; denn der Benutzer kann nicht mehr zwischen zwei Schleuderdrehzahlen wählen. Die genannten Schalter werden nur noch von der Waschmaschine betätigt. Tatsächlich sind Schalter T 1 und Schalter T 2 gleich und nur in der einen Maschine angeordnet, wie in Figur 2a dargestellt, und in der anderen Maschine angeordnet, wie in Figur 2b dargestellt.Of course, these two variants do not include the ones with the switches T 1 and T 2 associated pushbuttons; because the user can no longer choose between two spin speeds. The switches mentioned are only operated by the washing machine. In fact, switch T 1 and switch T 2 are the same and only in one machine arranged as shown in Figure 2a, and arranged in the other machine as shown in Figure 2b.
Die Arbeitsweise dieser beiden Maschinen entspricht völlig der Betriebsweise bei den im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach Figur 1 besprochenen Unterfällen, so daß sie hier nicht noch einmal beschrieben zu werden braucht.The mode of operation of these two machines corresponds completely to the operating mode in the subcases discussed in connection with the device according to FIG. 1, so that they are not described again here needs to become.
Der Vorteil der beschriebenen Ausführungsform besteht darin, daß nur durch Änderung der Anschlüsse an der Klemmentafel des Motors 4 und ohne jede Änderung der funktionellen Bauteile zwei verschiedene Waschmaschinen mit zwei verschiedenen Schleuderdrehzahlen erhalten werden, wodurch sich beträchtliche Vorteile für die Standardisierung von Bauteilen für verschiedene Waschmaschinenmodelle mit entsprechenden Einsparungen bei der Fertigung, Instandhaltung und Reparatur der Maschinen ergeben.The advantage of the embodiment described is that only by changing the connections on the terminal board of the motor 4 and without any change in the functional components, two different washing machines can be obtained with two different spin speeds, resulting in considerable advantages for the standardization of components for different washing machine models with corresponding savings in the manufacture, maintenance and repair of the machines result.
Es versteht sich, daß die beschriebene Vorrichtung auch bei Waschmaschinen mit kontinuierlicher Drehzahlregelung innerhalb festgelegter Drehzahlbereiche durch eine elektronische Drehzahl-Regelungsschaltung angewendet werden kann. Die Vorrichtung ermöglicht die Wahl der Schleuderdrehzahlbereiche (bis 800 oder 1100 U/min höchstens), innerhalb deren die kontinuierliche Regelung der Schleuderdrehzahl ausgeführt werden kann.It goes without saying that the device described can also be used in washing machines with continuous speed control within defined speed ranges through an electronic speed control circuit can be applied. The device enables the spin speed ranges to be selected (up to 800 or 1100 rpm at most), within which the continuous control of the spin speed is carried out can be.
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Bisher wurde die Trommeldrehzahl behandelt, aber es versteht sich, daß die Motordrehzahl der Trommeldrehzahl proportional ist. In der Regel ist die Drehzahl des Elektromotors höher als die Trommeldrehzahl, und in der Maschine ist deshalb eine geeignete Untersetzungsvorrichtung vorgesehen. Bei einer bevorzugten Lösung beträgt Verhältnis von Motordrehzahl zu Trommeldrehzahl 13,5 : 1; die entsprechenden Motordrehzahlen sind daher 750 U/min in der Waschphase, 11 000 U/min beim Schleudern mit niedriger Drehzahl und 15 000 U/min beim Schleudern mit hoher Drehzahl.So far the drum speed has been covered, but it is understood that the engine speed is proportional to the drum speed. As a rule, the speed of the electric motor is higher than the drum speed, and A suitable reduction device is therefore provided in the machine. In a preferred solution, the ratio of the engine speed is to drum speed 13.5: 1; the corresponding motor speeds are therefore 750 rpm in the washing phase and 11,000 rpm in the spinning phase at low speed and 15,000 rpm when spinning at high speed.
Diese Beschreibung zeigt klar die Vorteile der Drehzahl-Umschaltvorrichtung gemäß der Erfindung. Sie bestehen insbesondere in der Möglichkeit, eine Waschdrehzahl und zwei Schleuderdrehzahlen durch einen einfachen Schaltvorgang zu erreichen oder zwei Waschmaschinen mit verschiedenen Schleuderdrehzahlen herstellen zu können, ohne den Elektromotor und alle Bauteile um den Elektromotor auswechseln zu müssen, sowie in der funktionellen und konstruktiven Einfachheit der Vorrichtung selbst.This description clearly shows the advantages of the speed changeover device according to the invention. In particular, you have the option of one washing speed and two spin speeds can be achieved with a simple switching operation or two washing machines with different ones To be able to produce spin speeds without having to replace the electric motor and all components around the electric motor, as well as in the functional and structural simplicity of the device itself.
Es versteht sich, daß zahlreiche weitere Abänderungen im Rahmen des Erfindungsgedankens möglich sind. Beispielsweise kann unter Verzicht auf die konstruktive Einfachheit der Schaltvorrichtung eine bessere Arbeitsweise des Motors dadurch erhalten werden, daß eine zweite Anzapfung auch für die erste Wicklung 9 vorgesehen und so ein ausgeglichenes Magnetfeld für den Motor auch bei den beiden Schleuderdrehzahlen erzielt wird.It goes without saying that numerous other amendments can be made within the framework of the Inventive concept are possible. For example, if the structural simplicity of the switching device is dispensed with, a better one Operation of the motor can be obtained in that a second tap is also provided for the first winding 9 and so a balanced Magnetic field for the motor is also achieved at the two spin speeds.
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