DE4240513A1 - Drain pump for fluids, esp. in domestic appliance, e.g. dishwasher, washing machine - has phase-gate controller for single phase permanent magnet motor running at reduced voltage after starting period - Google Patents

Drain pump for fluids, esp. in domestic appliance, e.g. dishwasher, washing machine - has phase-gate controller for single phase permanent magnet motor running at reduced voltage after starting period

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DE4240513A1 DE19924240513 DE4240513A DE4240513A1 DE 4240513 A1 DE4240513 A1 DE 4240513A1 DE 19924240513 DE19924240513 DE 19924240513 DE 4240513 A DE4240513 A DE 4240513A DE 4240513 A1 DE4240513 A1 DE 4240513A1
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Abstract

A drain pump for water-carrying household appts. has a single phase sync. motor with a permanent magnet rotor driving an impeller within a housing. The driving motor is run at a voltage which is lower than the voltage of the household appts. However, for a short time from switch-on, the motor is run at full volts. The running voltage is 0.5 to 0.8 of the full voltage. The reduction is obtained by phase-gate control with a triac and microprocessor-generated firing impulses. During the run-up time, the controller may be used to either pass or block every third half wave of the applied voltage waveform in order to reduce the speed for a given frequency. ADVANTAGE - Motor is small, uses less material in mfr. and is more reliable owing to under-stressed stator winding.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere eine Entleerungspumpe für wasserführende Haushaltsgeräte, welche einen in einem Pumpengehäuse angeordneten Pumpenflügel antreibt und über Zu- und Ablaufleitungen des Pumpengehäuses den Flüssigkeitstransport bewirkt, mit einem Einphasensynchronmotor mit einem Permanentmagnetläufer als Antriebsmotor sowie ein Verfahren zum Ansteuern einer solchen Pumpvorrichtung.The invention relates to a pump device for liquids, in particular a Drain pump for water-bearing household appliances, which one in one Pump housing arranged pump drives and drives on and off Drain lines of the pump housing causes the liquid transport with a single-phase synchronous motor with a permanent magnet rotor as Drive motor and a method for driving such Pumping device.

Der Einsatz von Einphasensynchronmotoren als Antriebsmotor für Pumpen in Haushaltsgeräten wie Waschmaschinen oder Geschirrspülern ist allgemein üblich. Dabei kommt es bauartbedingt zu Anlaufschwierigkeiten des Rotors. Zur Sicherstellung des Anlaufes werden daher konstruktiv aufwendige Anlaufhilfen wie Hilfswicklungen und Läuferkäfige benutzt.The use of single phase synchronous motors as drive motors for pumps in Household appliances such as washing machines or dishwashers is common. Due to the design, the rotor has starting difficulties. For Ensuring start-up therefore becomes structurally complex start-up aids like auxiliary windings and rotor cages.

Weiterhin ist es aus der DE-PS 24 07 109 bekannt, einen Einphasensynchronmo­ tor ohne Anlaufhilfsmittel einzusetzen und durch die elastische Ausbildung des Pumpenflügels die Beschleunigungsmomente des Antriebsmotors zu reduzieren. Hierdurch soll ein selbsttätiger Anlauf des Antriebsmotors möglich werden. Ein derartiger Aufbau hat sich jedoch in der Praxis nicht durchgesetzt da der An­ triebsmotor nicht immer von allein anläuft.Furthermore, it is known from DE-PS 24 07 109, a single-phase synchronmo Tor without starting aids and by the elastic design of the Pump wing to reduce the acceleration torque of the drive motor. This should enable the drive motor to start automatically. A However, such a structure has not become established in practice since the An drive motor does not always start by itself.

In der DE-OS 38 23 461 wird vorgeschlagen, einen Einphasensynchronmotor mit einer Freilaufstrecke auszustatten. Ein solcher Antrieb besitzt jedoch den Nachteil eines erhöhten Platzbedarfs gegenüber Pumpen mit starrer Kopplung und wird da­ her nur bei den Bauarten für größere Leistung eingesetzt.DE-OS 38 23 461 proposes using a single-phase synchronous motor to equip a freewheeling track. However, such a drive has the disadvantage an increased space requirement compared to pumps with rigid coupling and is there used only in the designs for greater performance.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Pumpe bzw. ein Verfahren zum Ansteuern einer Pumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sicher anläuft und mit geringen Motorabmessungen und geringem Materialeinsatz hergestellt werden kann. The invention is based on the problem of a pump or a method for Control a pump of the type mentioned to create which safe starts up and with small motor dimensions and low material consumption can be manufactured.  

Erfindungsgemäß wird dieses Problem mit den in den Patentansprüchen 1, 3 und 5 angegebenen Merkmalen gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen.According to the invention, this problem is solved with that in claims 1, 3 and 5 specified features solved. Appropriate training and Refinements result from further subclaims.

Die mit den erfindungsgemäßen Ausbildungen erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß am Motor der Pumpvorrichtung keine zusätzlichen konstruktiven Maßnahmen erforderlich sind, um die für einen sicheren Anlauf des Rotors erforderliche Anfangsbeschleunigung zu erreichen.The advantages that can be achieved with the designs according to the invention are that no additional constructive measures on the motor of the pump device are required to ensure that the rotor starts safely Achieve initial acceleration.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und werden nachstehend näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are purely schematic in the drawings shown and are explained in more detail below. Show it:

Fig. 1 Ein Blockschaltbild der Schaltung zur Ansteuerung des Antriebsmo­ tors der Pumpe; Fig. 1 is a block diagram of the circuit for controlling the drive motor of the pump;

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der effektiven Motorspannung UUeffM einer Pumpvorrichtung nach Anspruch 1; FIG. 2 shows the time course of effective motor voltage U UeffM a pumping device according to claim 1;

Fig. 3a-c den zeitlichen Verlauf der Motorspannung uM(t) bei Ausführungsbeispielen der Erfindung nach Anspruch 5. Fig. 3a-c the time profile of the motor voltage U M (t) in embodiments of the invention according to claim 5.

In Fig. 1 ist die Schaltung zur Ansteuerung des Pumpenantriebsmotors als Block­ schaltbild dargestellt. Der Motor wird an das Betriebsnetz eines Haushaltsgerätes mit der Betriebswechselspannung UB über einen Triac (T) angeschlossen. Die Steuerelektrode dieses Triacs (T) erhält aus einer Mikroprozessorsteuerung (µC) generierte Zündimpulse für eine zeitlich veränderliche Phasenanschnittsteuerung.In Fig. 1, the circuit for controlling the pump drive motor is shown as a block diagram. The motor is connected to the operating network of a household appliance with the operating AC voltage UB via a triac (T). The control electrode of this triac (T) receives ignition pulses generated by a microprocessor control (µC) for a phase control that changes over time.

Durch diese Phasenanschnittsteuerung wird der Spannungsverlauf der Motorspannung UM in der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Art und Weise beeinflußt.This phase gating control influences the voltage profile of the motor voltage U M in the manner shown in FIGS. 2 to 4.

Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der effektiven Motorspannung UeffM einer Pumpvorrichtung nach Anspruch 1. Zunächst wird der Antriebsmotor für eine An­ laufzeit tA an die Betriebswechselspannung UeffB gelegt. Danach wird die effek­ tive Motorspannung UeffM durch Phasenanschnittsteuerung auf die Nenn­ spannung UN verringert. Durch die erhöhte Anfangsspannung erhält der Rotor des Antriebsmotors ein großes Beschleunigungsmoment. Das Verringern der Spannung nach dem Anlauf gewährleistet, daß die Motorwicklung nicht überhitzt wird. Fig. 2 shows the time course of the effective motor voltage U effM of a pump device according to claim 1. First, the drive motor is applied to the operating alternating voltage U effB for a running time t A. Then the effective motor voltage U effM is reduced to the nominal voltage U N by phase control. The rotor of the drive motor receives a large acceleration torque due to the increased initial voltage. Decreasing the voltage after start-up ensures that the motor winding is not overheated.

Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf von Motorspannungen uM(t) bei einem Verfahren, bei welchem während der Anlaufphase für eine kurze Zeit tA jede dritte Halbwelle der Betriebsspannung uB(t) (Fig. 3a) durchgesteuert (Fig. 3b) bzw. gesperrt (Fig. 3c) wird. Auf diese Weise wird die Motordrehzahl bei einer vorgegebenen Spannung durch Frequenzumrichtung verringert und somit die für einen synchronen Lauf des Rotors erforderliche Beschleunigungsenergie verkleinert. Fig. 3 shows the time course of motor voltages u M (t) in a process in which, during the start-up phase for a short time t A every third half cycle of the operating voltage U B (t) (Fig. 3a) by controlled (Fig. 3b) or blocked ( Fig. 3c). In this way, the motor speed is reduced at a predetermined voltage by frequency conversion and thus the acceleration energy required for synchronous running of the rotor is reduced.

Die zuvor geschilderten Verfahren zur Ansteuerung des Antriebsmotors können nach jedem Neuanlauf durchgeführt werden, auch im Falle einer Umkehr der Motordrehrichtung.The previously described methods for controlling the drive motor can be carried out after each restart, even in the event of a reversal of the Direction of motor rotation.

Claims (8)

1. Pumpvorrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere Entleerungspumpe für wasser­ führende Haushaltsgeräte, welche einen in einem Pumpengehäuse angeordneten Pumpenflügel antreibt und über Zu- und Ablaufleitungen des Pumpengehäuses den Flüssigkeitstransport bewirkt, mit einem Einphasensynchronmotor mit einem Per­ manentmagnetläufer als Antriebsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor während des Dauerbetriebes mit einer seiner Nennspannung UN entsprechenden effektiven Motorspannung UeffM versorgt wird, welche niedriger als die effektive Betriebswechselspannung UeffB des Haushaltsgerätes ist, und daß der Antriebsmotor beim Einschalten für eine Anlaufzeit tA an die volle effektive Betriebswechselspannung UeffB des Haushalts­ gerätes gelegt wird.1. Pump device for liquids, in particular drain pump for water-bearing household appliances, which drives a pump vane arranged in a pump housing and causes the liquid transport via inlet and outlet lines of the pump housing, with a single-phase synchronous motor with a permanent magnet rotor as the drive motor, characterized in that the drive motor during continuous operation is supplied with an effective motor voltage U effM corresponding to its nominal voltage U N , which is lower than the effective operating alternating voltage U effB of the household appliance, and that the drive motor is switched on for a start-up time t A to the full effective operating alternating voltage U effB of the household appliance becomes. 2. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor für eine Nennspannung UN ausgelegt ist, welche zur effektiven Betriebswechselspannung UeffB des Haushaltsgerätes im Verhältnis 0,5- 0,8:1 steht.2. Pump device according to claim 1, characterized in that the drive motor is designed for a nominal voltage U N, which is in relation to the effective operating alternating voltage U effB of the household appliance in a ratio of 0.5-0.8 : 1. 3. Verfahren zum Ansteuern einer Pumpvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor beim Einschalten für eine Anlaufzeit tA an die volle effektive Betriebswechselspannung UeffB des Haushaltsgerätes gelegt wird und nach der Anlaufzeit tA mit seiner Nennspannung betrieben wird.3. A method for driving a pump device according to claim 1 or 2, characterized in that the drive motor is switched on for a start-up time t A to the full effective operating voltage U effB of the household appliance and operated after the start-up time t A with its nominal voltage. 4. Verfahren zum Ansteuern einer Pumpvorrichtung, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die effektive Betriebswechselspannung UeffB durch eine Phasenanschnittsteuerung auf die der Nennspannung UN entsprechenden effektiven Motorspannung UeffM reduziert wird. 4. A method for controlling a pump device according to claim 3, characterized in that the effective operating alternating voltage U effB is reduced by a phase control to the effective motor voltage U effM corresponding to the nominal voltage U N. 5. Verfahren zum Ansteuern einer Pumpvorrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere einer Entleerungspumpe für wasserführende Haushaltsgeräte, welche einen in einem Pumpengehäuse angeordneten Pumpenflügel antreibt und über Zu- und Ablaufleitungen des Pumpengehäuses den Flüssigkeitstransport bewirkt, mit einem Einphasensynchronmotor mit einem Permanentmagnetläufer als Antriebsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung die Frequenz der Motorspannung UM(t) durch Sperren bzw. Durchlassen der jeweils ungeradzahlig Vielfachen der Halbwellen, insbe­ sondere jeder dritten Halbwelle, der Betriebswechselspannung UB des Haushalts­ gerätes während einer Anlaufzeit tA verringert.5. A method for controlling a pump device for liquids, in particular a drain pump for water-bearing domestic appliances, which drives a pump vane arranged in a pump housing and causes the liquid transport via inlet and outlet lines of the pump housing, with a single-phase synchronous motor with a permanent magnet rotor as the drive motor, characterized in that a control device reduces the frequency of the motor voltage U M (t) by blocking or passing the odd multiples of the half-waves, in particular every third half-wave, the operating AC voltage U B of the household appliance during a start-up time t A. 6. Verfahren zum Ansteuern einer Pumpvorrichtung, nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor bei jedem Anlauf, auch im Falle einer Drehrichtungsumkehr für eine Anlaufzeit tA an die effektive Betriebswechselspannung UeffB des Haushaltsgerätes gelegt wird.6. A method for controlling a pump device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the drive motor is applied to the effective operating alternating voltage U effB of the household appliance for each start-up, even in the case of a reversal of the direction of rotation, for a start-up time t A. 7. Verfahren zum Ansteuern einer Pumpvorrichtung, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaufzeit 0,01 sec bis 2 sec beträgt.7. A method for driving a pump device according to one of the claims 1 to 6, characterized, that the start-up time is 0.01 sec to 2 sec. 8. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung des Antriebsmotors mit Hilfe einer elektronischen Mikropro­ zessorsteuerung (µC) erfolgt.8. Pump device according to one of claims 1 to 7, characterized, that the control of the drive motor using an electronic micropro processor control (µC) takes place.
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