EP0988410B1 - Antriebsvorrichtung für eine von vorn beschickbare waschmaschine - Google Patents

Antriebsvorrichtung für eine von vorn beschickbare waschmaschine Download PDF

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EP0988410B1
EP0988410B1 EP98936314A EP98936314A EP0988410B1 EP 0988410 B1 EP0988410 B1 EP 0988410B1 EP 98936314 A EP98936314 A EP 98936314A EP 98936314 A EP98936314 A EP 98936314A EP 0988410 B1 EP0988410 B1 EP 0988410B1
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EP
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rotor
motor
shaft
drive device
hub
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EP0988410B2 (de
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Jörg SKRIPPEK
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BSH Hausgeraete GmbH
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BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F37/00—Details specific to washing machines covered by groups D06F21/00 - D06F25/00
    • D06F37/30—Driving arrangements 
    • D06F37/304—Arrangements or adaptations of electric motors

Definitions

  • the invention relates to a drive device for a loadable from the front Washing machine with one inside a bearing sleeve on the back of one Suds container attached, rigid support member at least approximately horizontally lying shaft overhung laundry drum through a also directly attached to the back of the tub, flat motor is driven.
  • Such drive devices are from DE 39 27 426 A1 and DE 43 41 832 A1 known.
  • the stator of the is the stator of the as a brushless external rotor DC motor trained motor attached directly to the bearing sleeve of the rigid support member.
  • the shaft is mounted in the bearing sleeve and at its outer end with the The rotor of the motor is non-rotatably connected.
  • This runner is a so-called External rotor that overlaps the stator windings as a pot and as permanent magnets trained poles.
  • the motor is also surrounded by an insulation hood that is directly connected to the motor the surrounding atmosphere muffles noise.
  • the known drive devices encapsulate the stand, which is caused by heat in electricity its windings are exposed to considerable temperature stress a pot-shaped rotor (in the case of DE 43 41 832 A1 additionally by the sound insulation hood) so strong that cooling of the engine fails at all.
  • a pot-shaped rotor in the case of DE 43 41 832 A1 additionally by the sound insulation hood
  • the known drive devices are also not already assembled Motor available to the manufacturer of washing machines. Your stand and runner must be delivered separately and first assembled in the washing machine factory become. As a rule, special assembly facilities in a washing machine factory to complete motor assemblies not available and also not are desired, the completion of the first with the tub system stator assembly to be connected by the external rotor assembly regularly only be imprecise. Because of compliance with a small and everyone The air gap between the stand and the should always be as large as possible Rotor poles as well as extremely high demands on the centered bearing will not be the case with the aforementioned assembly in a washing machine factory are to be met, the known drive devices are practically only very limited useful.
  • the invention is based on the object, the drive device described above to be designed so that on the one hand cooling of the stator windings the ambient air can be easily guaranteed and the engine in the proper operation with dimensioning according to requirements not can overheat as well as the engine in the factory of the engine manufacturer can be completed and checked before it goes to a washing machine manufacturer to be installed.
  • this object is achieved in that the stand on the rigid support part or instead of the rigid support part with the rear wall of the tub is connected and a central bearing sleeve for the shaft of the laundry drum and for a hub of the rotor encompassing the shaft, that on the outer End of the shaft the hub of the rotor that runs between his hub and the A large number of openings around the circumference and one on its circumference Alkaline-facing, bell-like flange, is attached centered and that the rotor is made entirely of magnetizable steel and with its bell-shaped flange over an air gap that is distributed on the stand, for Inclusion of excitation windings of the stator provided by faces on the outside.
  • the heat-generating components of which are before especially the stator windings, cooled from all sides by the ambient air can be. Even the low engine speed when washing is sufficient moreover, that the rotor creates a heat-dissipating air movement.
  • the training of the runner completely made of steel is simplified compared to the usual well-known "direct drive motors" with special dynamo sheet packages and Excitation windings the manufacture enormous.
  • the heat dissipation is not through Material interruptions or changes disrupted.
  • the engine can also be in the engine supplier's manufacturing plant completely assembled and checked.
  • the appropriate assembly and test aids are available so that motor assemblies are always assembled exactly the same can be delivered to the washing machine factory.
  • this can Assembly instead of a casting star or otherwise usual at this point can also be mounted on the rear wall of the tub system.
  • To the stator of the complete motor is attached to some which parts of the rear wall of the tub are attached.
  • the wave the washing drum from the inserted into the hub of the runner, which over the Rolling bearing is already connected to the stand, and with a central screw secured from behind.
  • These operations are those of attaching one Supporting star and a pulley in accordance with the washing machine constructions that were customary up to now extremely similar, so that none of the assembly staff completely other operations must be learned.
  • the runner can already low rotational movement, e.g. at washing speed, enough cooling air for the Produce stator windings. You can do this, for example, a spoke-like Formation of the rotor disc and a fan-like design of it Spokes or one with fan-shaped openings Operate the back of the bell.
  • the motor can be designed as a so-called switched reluctance motor.
  • the rotor made of a ferromagnetic steel that conducts relatively poorly.
  • the structure of the stator is that of the electronically commutated DC motor comparable.
  • the advantage is in particular a less expensive design of the rotor (no expensive magnetic materials).
  • the centered connection can be used to facilitate and reproducibly precise assembly of the rotor rotatably on the shaft by a positive profile shaft, Profile hub, feather key, taper or keyway connection can be added.
  • the invention is based on an exemplary embodiment shown in the drawing explained below.
  • the single figure shows a schematic representation of a Washing machine tub with a horizontally stored inside Laundry drum, the drive shaft of which together with the hub of the rotor bell the bearing sleeve of the motor stand is mounted.
  • the tub 1 is also in a manner not shown here in one housing of a washing machine, not shown, swinging. At his Front wall 2, it has an opening 3 for loading and unloading the laundry drum 4, in the rear wall 6 of the tub 1 about the horizontal axis 5 is rotatably mounted. For this purpose, the shaft 7, which is on the rear wall 8 of the Laundry drum 4 is rotatably connected to it.
  • the stand supporting part 10 On the rear wall 6 of the tub 1, a motor 9 is mounted, the stand supporting part 10 is non-rotatably connected to the rear wall 6 via the flange 11.
  • the Stand supporting part 10 carries several, preferably three, on its outer circumference the circumference of the tub 1 distributed mounting eyes, the are firmly connected to the tub by means of screws.
  • the stand supporting part 10 is additionally with a mounting flange in a manner not shown here Back wall 6 of the tub 1 screwed.
  • stator support member 10 On the rear surface of the stator support member 10 are a plurality of stator windings 12 distributed that the inner surface of a bell 15 of the rotor 13 with the distance of one face narrow air gap 14. The magnetic reflux of the bell flange 15 is automatically given by its ring shape.
  • the engine can be Driving torques therefore directly over the shaft journal 7 into the laundry drum 4 initiate.
  • the stator 10 of the motor takes like a Tragstem replaced by it also all bearing forces.
  • the bearing sleeve 26 of the stand supporting part 10 forms bearing seats for rolling bearings, the inner rings of which with a good fit on the hub 31 of the laundry drum 4 are.
  • the shaft 7 is inserted into the hub 31 of the rotor 13 and secured by means of a central screw 30 so that the runner 13 over it Hub 31 and the inner rings of the rolling bearings rotatably connected to the laundry drum 4.
  • the rotor disk 13 is between for better ventilation and cooling of the stator poles their hub 26 and the bell flange 15 equipped with openings 33.
  • These openings can advantageously be shaped at their edges so that the access of cooling air through these openings in the sense of a fan effect is supported.
  • the breakthroughs or in the vicinity of which so-called vortexes are attached, which are for a Whirl the cooling air to ensure better contact with the stator windings receives.
  • the motor is designed here as an electronically commutated DC motor. He can also be designed as a so-called switched reluctance motor. In in this case there is at least the flange of the rotor or its inner support made of a ferromagnetic relatively poorly conductive material. The structure of the stand is comparable to that of an electronically commutated DC motor.
  • the advantage of the reluctance motor is, in particular, that it is less expensive Design of the rotor (no expensive magnetic materials).

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Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine von vorn beschickbare Waschmaschine mit einer innerhalb einer Lagerhülse eines an der Rückwand eines Laugenbehälters angebrachten, steifen Tragteils über eine wenigstens annähernd horizontal liegende Welle fliegend gelagerten Wäschetrommel, die durch einen ebenfalls an der Rückseite des Laugenbehälters angebrachten, flachen Motor direkt angetrieben ist.
Solche Antriebsvorrichtungen sind aus der DE 39 27 426 A1 und der DE 43 41 832 A1 bekannt. Darin ist der Ständer des als kollektorloser Außenläufer-Gleichstrommotor ausgebildeten Motors unmittelbar auf der Lagerhülse des steifen Tragteils befestigt. Die Welle ist in der Lagerhülse gelagert und an ihrem äußeren Ende mit dem Läufer des Motors drehfest verbunden. Dieser Läufer ist hier ein sogenannter Außenläufer, der als Topf die Ständerwicklungen übergreift und als Permanentmagnete ausgebildete Pole trägt. Beim Waschautomaten gemäß der DE 43 41 832 A1 ist der Motor zusätzlich mit einer Dämmhaube umgeben, die vom Motor direkt an die umgebende Atmosphäre abgestrahle Geräusche dämpft.
Die bekannten Antriebsvorrichtungen kapsein den Ständer, der durch Stromwärme in seinen Wicklungen einer erheblichen Temperaturbelastung ausgesetzt ist, durch einen topfförmig gestalteten Läufer (im Falle der DE 43 41 832 A1 zusätzlich durch die Schalldämmhaube) so stark, daß eine Kühlung des Motors überhaupt ausfällt. Dies wird vor allem auch dadurch unterstützt, daß ein derartiger direkt antreibender Motor wegen seiner notwendigerweise geringen Eigendrehzahlen kaum zu einer eigenen Kühlung durch den sich drehenden Läufer kommen kann. Daher sind die bekannten Antriebsvorrichtungen praktisch nur brauchbar, wenn sie durch eine Fremdkühlung vor schneller Überhitzung geschützt werden.
Die bekannten Antriebsvorrichtungen sind außerdem nicht als bereits fertig montierter Motor an das Herstellerwerk von Waschmaschinen lieferbar. Ihre Ständer und Läufer müssen getrennt angeliefert und im Waschmaschinenwerk erst miteinander montiert werden. Da in der Regel in einem Waschmaschinenwerk speziellen Montageeinrichtungen zur Komplettierung von Motorbaugruppen nicht vorhanden und auch nicht gewünscht sind, dürfte die Komplettierung der zunächst mit dem Laugenbehältersystem zu verbindenden Ständerbaugruppe durch die Außenläufer-Baugruppe regelmäßig nur ungenau erfolgen. Da an die Einhaltung eines kleinen und bei jedem Exemplar möglichst immer gleich großen Luftspalts zwischen den Ständer- und den Läuferpolen sowie an die zentrierte Lagerung äußerst hohe Anforderungen gestellt werden, die bei der zuvor erwähnten Montage in einer Waschmaschinenfabrik nicht zu erfüllen sind, sind die bekannten Antriebsvorrichtungen praktisch nur sehr bedingt brauchbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs bezeichnete Antriebseinrichtung so zu gestalten, daß einerseits eine Kühlung der Ständerwicklungen durch die Umgebungsluft ohne weiteres gewährleistet werden und der Motor sich im ordnungsgemäßen Betrieb bei anforderungsgerechter Dimensionierung nicht überhitzen kann sowie andererseits der Motor im Werk des Motorenherstellers komplettiert und geprüft werden kann, ehe er bei einem Waschmaschinen-Hersteller eingebaut werden soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ständer an dem steifen Tragteil oder anstelle des steifen Tragteils mit der Rückwand des Laugenbehälters verbunden ist und eine zentrale Lagerhülse für die Welle der Wäschetrommel und für eine die Welle umfassende Nabe des Läufers aufweist, daß am äußerem Ende der Welle die Nabe des Läufers, der zwischen seiner Nabe und der Umfangspartie eine Vielzahl von Öffnungen und an seinem Umfang einen zum Laugenbehälter weisenden, glockenartigen Flansch aufweist, zentriert befestigt ist und daß der Läufer komplett aus magnetisierbarem Stahl besteht und mit seinem glockenförmigen Flansch über einen Luftspalt den am Ständer verteilten, zur Aufnahme von Erregerwicklungen des Ständers vorgesehenen Blechpaketen von außen gegenübersteht.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung mit einer Vielzahl von Öffnungen erhält der Motor eine offene Bauform, deren wärmeerzeugende Bauteile, das sind vor allem die Ständerwicklungen, von allen Seiten durch die Umgebungsluft gekühlt werden können. Selbst die geringe Motordrehzahl beim Waschbetrieb reicht dann noch dazu aus, daß der Läufer eine wärmeabführende Luftbewegung erzeugt. Durch die Ausbildung des Läufers komplett aus Stahl vereinfacht sich gegenüber den sonst bekannten "Direktantriebs-Motoren" mit besonderen Dynamoblech-Paketen und Erregerwicklungen die Herstellung enorm. Außerdem ist die Wärmeabfuhr nicht durch Material-Unterbrechungen oder -Wechsel gestört.
Auf diese Weise kann der Motor außerdem im Herstellerwerk des Motorlieferanten komplett montiert und geprüft werden. Dort stehen die dafür geeigneten Montage- und Prüfhilfsmittel zur Verfügung, so daß immer gleich genau montierte Motorbaugruppen im Waschmaschinenwerk angeliefert werden können. Hier kann diese Baugruppe anstelle eines sonst an dieser Stelle üblichen Guß-Trägsterns oder zusätzlich dazu an die Rückwand des Laugenbehältersystems montiert werden. Dazu wird der Ständer des kompletten Motors mittels mehrerer Schrauben an irgend welchen Stellen der Rückwand des Laugenbehälters befestigt. Dann wird die Welle der Wäschetrommel von vom in die Nabe des Läufers gesteckt, der über die Wälzlager bereits mit dem Ständer verbunden ist, und mit einer zentralen Schraube von hinten gesichert. Diese Arbeitsvorgänge sind denen der Befestigung eines Tragsterns und einer Riemenscheibe gemäß den bisher üblichen Waschmaschinen-Konstruktionen äußerst gleichartig, so daß vom Montagepersonal keine völlig anderen Arbeitsvorgänge erlernt werden müssen.
Wenn gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung Teile des Läufers zur Unterstützung einer bei seiner Drehbewegung entstehenden Luftbewegung ausgebildet sind, kann der Läufer bereits bei geringer Drehbewegung, z.B. bei Waschdrehzahl, genügend Kühlluft für die Ständerwicklungen produzieren. Dazu kann man sich beispielsweise einer speichenartigen Ausformung der Läuferscheibe und einer lüfterartigen Gestaltung dieser Speichen oder einer mit fächernden Ausformungen von Durchbrüchen versehenen Rückseite der Läuferglocke bedienen.
Wenn der Motor gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor ist, kann überdies die Wärmeentwicklung äußert gering gehalten werden. Wartungen sind nicht erforderlich (keine Kohlebürsten). Die Lebensdauer ist lediglich durch einen eventuellen Lagerverschleiß begrenzt.
Der Motor kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung als sogenannter geschalteter Reluktanzmotor ausgebildet sein. In diesem Fall besteht der Läufer aus einem ferromagnetisch relativ schlecht leitenden Stahl. Der Aufbau des Ständers ist mit dem des elektronisch kommutierten Gleichstrommotors vergleichbar. Der Vorteil besteht insbesondere in einer kostengünstigeren Gestaltung des Läufers (keine teuren Magnetwerkstoffe).
Zur erleichterten und reproduzierbar genauen Montage kann die zentrierte Verbindung des Läufers drehfest an der Welle durch eine formschlüssige Profilwellen-, Profilnaben-, Paßfeder-, Kegel- oder Keilnutverbindung ergänzt sein.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels ist die Erfindung nachstehend erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Waschmaschinen-Laugenbehälters mit einer innenliegend horizontal gelagerten Wäschetrommel, deren Antriebswelle gemeinsam mit der Nabe der Läuferglocke in der Lagerhülse des Motorständers gelagert ist.
Der Laugenbehälter 1 ist auf hier nicht näher dargestellte Weise in einem ebenfalls nicht dargestellten Gehäuse einer Waschmaschine schwingend gelagert. An seiner Vorderwand 2 hat er eine Öffnung 3 zum Be- und Entladen der Wäschetrommel 4, die in der Rückwand 6 des Laugenbehälters 1 um die horizontal liegende Achse 5 drehbar gelagert ist. Dazu dient die Welle 7, die an der Rückwand 8 der Wäschetrommel 4 drehfest mit ihr verbunden ist.
An der Rückwand 6 des Laugenbehälters 1 ist ein Motor 9 montiert, dessen Ständertragteil 10 über den Flansch 11 drehfest mit der Rückwand 6 verbunden ist. Das Ständertragteil 10 trägt an seinem Außenumfang mehrere, vorzugsweise drei, um den Umfang des Laugenbehälters 1 verteilt angeordnete Befestigungsaugen, die mittels Schrauben am Laugenbehälter fest verbunden sind. Das Ständertragteil 10 ist zusätzlich über einen Montageflansch auf hier nicht näher dargestellte Weise mit der Rückwand 6 des Laugenbehälters 1 verschraubt.
An der rückwärtigen Fläche des Ständertragteils 10 sind mehrere Ständerwicklungen 12 verteilt, die der Innenfläche einer Glocke 15 des Läufers 13 mit dem Abstand eines engen Luftspalts 14 gegenüberstehen. Der magnetische Rückfluß des Glockenflansches 15 ist automatisch durch dessen Ringform gegeben. Der Motor kann seine Antriebsmomente daher unmittelbar über den Wellenzapfen 7 in die Wäschetrommel 4 einleiten. Dabei nimmt der Ständer 10 des Motors wie ein durch ihn ersetzter Tragstem auch alle Lagerkräfte auf.
Die Lagerhülse 26 des Ständertragteils 10 bildet Lagersitze für Wälzlager, deren Innenringe mit einer guten Passung auf die Nabe 31 der Wäschetrommel 4 aufgesteckt sind. Am äußeren Ende ist die Welle 7 in die Nabe 31 des Läufers 13 gesteckt und mittels einer zentralen Schraube 30 gesichert, so daß sie den Läufer 13 über dessen Nabe 31 und die Innenringe der Wälzlager drehfest mit der Wäschetrommel 4 verbindet.
Die Läuferscheibe 13 ist zur besseren Lüftung und Kühlung der Ständerpole zwischen ihrer Nabe 26 und dem Glockenflansch 15 mit Durchbrüchen 33 ausgestattet. Diese Durchbrüche können vorteilhafterweise an ihren Kanten so geformt sein, daß der Zugang von Kühlluft durch diese Durchbrüche hindurch im Sinne einer Ventilatorwirkung unterstützt wird. Zur Verbesserung der Kühlwirkung können an den Durchbrüchen oder in deren Nähe noch sogenannte Wirbler angebracht sein, die für eine Verwirbelung der Kühlluft sorgen, damit sie besseren Kontakt mit den Ständerwicklungen erhält.
Der Motor ist hier als elektronisch kommutierter Gleichstrommotor ausgebildet. Er kann aber auch als sogenannter geschalteter Reluktanzmotor ausgeführt werden. In diesem Fall besteht zumindest der Flansch des Läufers bzw. dessen innere Auflage aus einem ferromagnetisch relativ schlecht leitenden Material. Der Aufbau des Ständers ist mit dem eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors vergleichbar. Der Vorteil des Reluktanzmotors besteht insbesondere in einer kostengünstigeren Gestaltung des Läufers (keine teuren Magnetwerkstoffe).
Zur besseren Verdrehsicherung zwischen dem Läufer 13 und der Welle 7 kann die Verschraubung 30 des Läufers 13 an der Welle 7 durch eine nicht dargestellte Profilweilen-, Profilnaben-, Paßfeder-, Kegel- oder Keilnutverbindung formschlüssig ergänzt sein.

Claims (5)

  1. Antriebsvorrichtung für eine von vorn beschickbare Waschmaschine mit einer innerhalb einer Lagerhülse eines an der Rückwand eines Laugenbehälters angebrachten, steifen Tragteils über eine wenigstens annähemd horizontal liegende Welle fliegend gelagerten Wäschetrommel, die durch einen ebenfalls an der Rückseite des Laugenbehälters angebrachten, flachen Motor direkt angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (10) des Motors (9) an dem steifen Tragteil oder anstelle des steifen Tragteils mit der Rückwand (6) des Laugenbehälters (1) verbunden ist und eine zentrale Lagerhülse (26) für die Welle (7) der Wäschetrommel (4) und für eine die Welle umfassende Nabe (31) des Läufers (13) aufweist, daß am äußeren Ende der Welle die Nabe (31) des Läufers (13), der zwischen seiner Nabe und der Umfangspartie eine Vielzahl von Öffnungen (33) und an seinem Umfang einen zum Laugenbehälter (1) weisenden, glockenartigen Flansch (15) aufweist, zentriert befestigt ist und daß der Läufer komplett aus magnetisierbarem Stahl besteht und mit seinem glockenförmigen Flansch über einen Luftspalt (14) den am Ständer (10) verteilten, zur Aufnahme von Erregerwicklungen (12) des Ständers (10) vorgesehenen Blechpaketen (32) von außen gegenübersteht.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des Läufers (13) zur Unterstützung einer bei seiner Drehbewegung entstehenden Luftbewegung ausgebildet sind.
  3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (9) ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor ist.
  4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (9) ein geschalteter Reluktanzmotor ist.
  5. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrierte Verbindung (30) des Läufers (13) an der Welle (7) durch eine Profilwellen-, Profilnaben-, Paßfeder-, Kegel- oder Keilnutverbindung formschlüssig drehfest ist.
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