DE3917127A1

DE3917127A1 - Antriebseinrichtung mit einem universalmotor und einer drehzahlsteuerschaltung

Info

Publication number: DE3917127A1
Application number: DE3917127A
Authority: DE
Inventors: Henno Dipl Ing Schotten
Original assignee: AKO Werke GmbH and Co KG
Current assignee: AKO Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1989-05-26
Filing date: 1989-05-26
Publication date: 1990-11-29

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung mit einem eine Feldwicklung und eine Ankerwicklung aufweisenden Universalmotor, dessen Ankerwicklung an der Gleichstromseite eines Brückengleichrichters liegt, und mit einem von einer elektronischen Drehzahlsteuerschaltung gesteuerten elektronischen Schaltelement, das an der Wechselstromseite des Brückengleichrichters liegt. Eine derartige Antriebseinrichtung wird beispielsweise zum Antrieb einer Wäschetrommel einer Waschmachine oder eines Wäschetrockners verwendet.

Bei einer derartigen, marktbekannten Antriebseinrichtung liegt die Feldwicklung in Reihe zur Ankerwicklung an der Gleichstromseite des Brückengleichrichters. An dessen Wechselstromseite fällt damit im wesentlichen die gesamte Netzwechselspannung ab. Dementsprechend hoch müssen die Sperrspannungen der Dioden des Brückengleichrichters sein. Darüber hinaus ist eine Kommutierungsdrossel als separates Bauteil notwendig.

Bei Waschmachinen ist immer und bei Trocknern häufig eine Umkehrung der Drehrichtung der Trommel vorgesehen. Hierfür ist bei der bekannten Antriebseinrichtung entweder die Feldwicklung oder die Ankerwicklung mittels eines Wenderelais zweipolig umschaltbar. Ein solches Wenderelais ist aufwendig. Die Umschaltung kann auch mittels eines Programmschalters der Waschmaschine bzw. des Trockners vorgenommen werden. In der DE-OS 32 00 753 ist ein Wendeschalter für die Ankerwicklung gezeigt. In der Literaturstelle "Elektronik, 14/11. 7. 1986, Seiten 73 bis 78" und in der DE-OS 34 19 408 ist ein Wenderelais für die Feldwicklung bzw. die Ankerwicklung dargestellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß die am Brückengleichrichter abfallende Wechselspannung reduziert ist.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Feldwicklung in Reihe zu dem Schaltelement an der Wechselstromseite des Brückengleichrichters liegt. Dadurch ist erreicht, daß bei üblichen Arbeitspunkten jeweils die eine Hälfte der Netzspannung am Brückengleichrichter bzw. an der Ankerwicklung und die andere Hälfte an der Feldwicklung abfällt. Somit können die Dioden des Brückengleichrichters auf eine Sperrspannung ausgelegt sein, die wesentlich kleiner als die maximale Netzwechselspannung ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Feldwicklung die Funktion einer Kommutierungsdrossel übernehmen kann. Die Feldwicklung wirkt mit ihrer Restinduktivität wie sonst eine in Reihe geschaltete Kommutierungsdrossel. Die Feldwicklung liegt vorzugsweise zwischen dem Brückengleichrichter und dem Schaltelement. Es ist jedoch auch möglich, den Brückengleichrichter wechselstromseitig zwischen die Feldwicklung und das Schaltelement zu legen.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Reihenschaltung der Feldwicklung und des Schaltelements eine zweite Reihenschaltung aus einer zweiten Feldwicklung und einem zweiten elektronischen Schaltelement parallel geschaltet. Die eine Feldwicklung weist eine gegenüber der anderen Feldwicklung umgekehrte magnetische Polung auf. Die Drehzahlsteuerschaltung steuert für die eine Drehrichtung des Motors das erste Schaltelement während positiver Halbwellen und das zweite Schaltelement während negativer Halbwellen der Netzwechselspannung an. Für die andere Drehrichtung steuert die Drehzahlsteuerschaltung das erste Schaltelement während negativer Halbwellen und das zweite Schaltelement während positiver Halbwellen an. Dadurch ist das Umschalten der Drehrichtung des Motors auf einfache Weise allein dadurch möglich, daß die Drehzahlsteuerschaltung die Schaltelemente entsprechend versetzt ansteuert. Es erübrigt sich dadurch ein Wenderelais und ein elektromechanischer Umpolschalter für die Feldwicklung oder die Ankerwicklung.

In Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, der ersten und/oder der zweiten Reihenschaltung wenigstens eine gleiche Reihenschaltung parallelzuschalten. Dadurch ist eine Stromaufteilung in der Weise möglich, daß in der einen und/oder der anderen Netzhalbwelle Strom nicht nur über eine, sondern über zwei oder mehrere Feldwicklungen fließt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Antriebseinrichtung mit Wendeschaltung und

Fig. 2 ein Spannungsdiagramm zu Fig. 1.

Ein Kollektor-Universalmotor ist mit seiner Ankerwicklung (A) an die gleichspannungsseitigen Pole (1, 2) eines Brückengleichrichters (B) angeschlossen. Der eine wechselstromseitige Pol (3) des Brückengleichrichters (B) liegt an der Phase des einphasigen Wechselstromnetzes (L, N). Zwischen den anderen wechselstromseitigen Pol (4) des Brückengleichrichters (B) und den Nulleiter (N) ist die Reihenschaltung aus einer ersten Feldwicklung (F 1) des Motors und einem ersten Triac (T 1) geschaltet. Parallel zu dieser Reihenschaltung liegt die Reihenschaltung einer zweiten Feldwicklung (F 2) des Motors und eines zweiten Triacs (T 2).

Die Feldwicklungen (F 1, F 2) sind gleichdimensioniert, jedoch im umgekehrten Wicklungssinn angeschlossen, so daß sie im Motor eine umgekehrte magnetische Polung aufweisen.

Die Gateanschlüsse (G 1, G 2) der beiden Triacs (T 1, T 2) liegen an einer elektronischen Drehzahlsteuerschaltung (E). Diese erfaßt auch die Netzwechselspannung (L, N). Mit dem Motor ist ein Tachogenerator (Ta) gekoppelt, dessen Ausgangssignale an die Steuerschaltung (E) gelegt sind.

Die Funktionsweise der beschriebenen Antriebseinrichtung ist im wesentlichen folgende:

1. Für eine Drehung des Motors in der einen Drehrichtung wird der erste Triac (T 1) während der positiven Halbwellen der Netzspannung gezündet. Während der negativen Halbwellen wird der zweite Triac (T 2) gezündet. Aufgrund der umgekehrten magnetischen Polung der Feldwicklungen (F 1, F 2) ergibt sich dabei während der positiven und der negativen Halbwellen ein Antrieb des Motors im gleichen Drehsinne. Die Ankerwicklung (A) ist immer in gleicher Richtung stromdurchflossen. Damit arbeitet der Motor als Gleichstrom-Reihenschlußmotor (vgl. Fig. 2a).
2. Zum Antrieb des Motors in der anderen Drehrichtung wird von der Drehzahlsteuerschaltung (E) lediglich die Zündfolge der Triacs (T 1, T 2) um 180° phasenverschoben. Während der positiven Halbwellen zündet jetzt der Triac (T 2). Während der negativen Halbwellen zündet der Triac (T 1). Das magnetische Feld der beiden Feldwicklungen (F 1, F 2) ist auch in diesem Falle gleichgerichtet, jedoch umgekehrt gepolt, wie im oben genannten Fall. Das Magnetfeld der Ankerwicklung (A) ist ebenso gerichtet wie im oben genannten Fall. Der Motor arbeitet als Gleichstrom-Reihenschlußmotor (vgl. Fig. 2b).
3. Zur Einstellung der Drehzahl wird von der Drehzahlsteuerschaltung (E) in üblicher Weise die Dauer, während der die Triacs (T 1, T 2) während der positiven bzw. negativen Halbwellen leitend sind, gesteuert.

Durch die beschriebene Antriebseinrichtung ist ohne zusätzliche Schaltkontakte auf einfache Weise eine Umkehrung der Drehrichtung erreicht.

Außerdem wirken die Feldwicklungen (F 1, F 2) mit ihren Restinduktivitäten wie die sonst in Reihe geschaltete zusätzliche Kommutierungsdrossel.

An dem Brückengleichrichter (B) fällt nur etwa die halbe Netzspannung ab. Es können somit im Brückengleichrichter (B) Dioden mit entsprechend kleinen Sperrspannungen verwendet werden.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung entfällt die zweite Reihenschaltung aus der Feldwicklung (F 2) und dem Triac (T 2). Es ist dann allerdings die oben beschriebene Drehrichtungsumkehr nicht möglich.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung liegen parallel zur ersten Reihenschaltung (F 1, T 1) eine gleichwirkende Reihenschaltung aus einer weiteren Feldwicklung und einem weiteren Triac und parallel zur zweiten Reihenschaltung (F 2, T 2) eine weitere Reihenschaltung aus einer weiteren Feldwicklung und einem weiteren Triac. Damit ist sowohl während der positiven Halbwellen als auch während der negativen Halbwellen eine Stromaufteilung auf die beiden Reihenschaltungspaare erreicht.

Claims

1. Antriebseinrichtung mit einem eine Feldwicklung und eine Ankerwicklung aufweisenden Universalmotor, dessen Ankerwicklung an der Gleichstromseite eines Brückengleichrichters liegt, und mit einem von einer elektronischen Drehzahlsteuerschaltung gesteuerten elektronischen Schaltelement, das an der Wechselstromseite des Brückengleichrichters liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldwicklung (F 1) in Reihe zu dem Schaltelement (T 1) an der Wechselstromseite (4) des Brückengleichrichters (B) liegt.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenschaltung der Feldwicklung (F 1) und des Schaltelements (T 1) eine zweite Reihenschaltung aus einer zweiten Feldwicklung (F 2) und einem zweiten elektronischen Schaltelement (T 2) parallelgeschaltet ist.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Feldwicklung (F 1) eine gegenüber der anderen Feldwicklung (F 2) umgekehrte magnetische Polung aufweist, daß für die eine Drehrichtung des Motors die Drehzahlsteuerschaltung (E) das erste Schaltelement (T 1) während positiver Halbwellen und das zweite Schaltelement (T 2) während negativer Halbwellen der Netzwechselspannung ansteuert und daß für die andere Drehrichtung des Motors die Drehzahlsteuerschaltung (E) das erste Schaltelement (T 1) während negativer Halbwellen und das zweite Schaltelement (T 2) während positiver Halbwellen der Netzwechselspannung ansteuert.

4. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Reihenschaltung und/oder der zweiten Reihenschaltung wenigstens eine gleiche weitere Reihenschaltung parallelgeschaltet ist.

5. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Kommutierungsdrossel, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutierungsdrossel von der Feldwicklung (F 1, F 2) gebildet ist.