EP0988410B2 - Antriebsvorrichtung für eine von vorn beschickbare waschmaschine - Google Patents

Antriebsvorrichtung für eine von vorn beschickbare waschmaschine Download PDF

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EP0988410B2
EP0988410B2 EP98936314.8A EP98936314A EP0988410B2 EP 0988410 B2 EP0988410 B2 EP 0988410B2 EP 98936314 A EP98936314 A EP 98936314A EP 0988410 B2 EP0988410 B2 EP 0988410B2
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EP
European Patent Office
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rotor
shaft
stator
motor
hub
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EP98936314.8A
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EP0988410B1 (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 front-loadable washing machine with a mounted inside a bearing sleeve on the rear wall of a tub, rigid support member via an at least approximately horizontally horizontal shaft flying drum mounted by a likewise attached to the back of the tub, flat motor directly driven.
  • Such drive devices are from the DE 39 27 426 A1 and the DE 43 41 832 A1 known.
  • the stator of the motor designed as a collectorless external rotor DC motor is mounted directly on the bearing sleeve of the rigid support member.
  • the shaft is mounted in the bearing sleeve and rotatably connected at its outer end to the rotor of the motor.
  • This runner is here a so-called external rotor, which engages over the stator windings as a pot and carries poles designed as permanent magnets.
  • the engine is additionally surrounded by a damping hood which dampens the noise emitted by the engine directly to the surrounding atmosphere.
  • a cup-shaped rotor in the case of DE 43 41 832 A1 additionally through the silencer hood
  • the known drive devices are also not available as an already assembled motor to the manufacturer of washing machines. Your stands and runners must be delivered separately and first assembled together in the washing machine work. Since usually in a washing machine factory special assembly facilities for completing engine assemblies are not available and not desired, the completion of the first to be connected to the tub container system stator assembly by the outer rotor assembly should be carried out only inaccurate regularly. Since extremely high demands are placed on the observance of a small air gap between the stator and rotor poles, which is as large as possible for each copy between the stator poles and the centered bearing, which are not to be met in the aforementioned assembly in a washing machine factory, the known ones Drive devices practically only very limited useful.
  • the invention has for its object to make the initially described drive means so that on the one hand cooling of the stator windings are easily ensured by the ambient air and the engine can not overheat in proper operation in requirements sizing and on the other hand completes the engine in the factory of the engine manufacturer and can be tested before it is to be installed at a washing machine manufacturer.
  • stator is connected to the rigid support member or instead of the rigid support member with the rear wall of the tub and a central bearing sleeve for the shaft of the laundry drum and for a shaft of the hub comprising the rotor, that at the outer end the shaft of the hub of the rotor, which has between its hub and the peripheral part a plurality of openings and at its periphery a pointing to the tub, bell-shaped flange centered and that the rotor is made entirely of magnetizable steel and with its bell-shaped flange over a Air gap the distributed on the stand, provided for receiving excitation windings of the stator sheet packs facing from the outside.
  • the motor according to the invention is an electronically commutated DC motor, whereby the heat generation can be kept extremely low. Maintenance is not required (no carbon brushes). The service life is limited only by possible bearing wear.
  • the engine receives an open design
  • the heat-generating components which are mainly the stator windings
  • the stator windings can be cooled from all sides by the ambient air. Even the low engine speed during the washing operation is then sufficient for the rotor to generate a heat-dissipating air movement.
  • the design of the rotor made entirely of steel simplifies the production enormously compared with the otherwise known "direct drive motors" with special dynamo plate packages and excitation windings.
  • the heat dissipation is not disturbed by material interruptions or changes.
  • the engine can also be completely assembled and tested in the factory of the engine supplier.
  • the appropriate assembly and testing aids are available so that always exactly the same assembled motor assemblies can be delivered to the washing machine factory.
  • this assembly can be mounted in place of a usual at this point casting-star or in addition to the rear wall of the tub system.
  • the stator of the complete motor is fastened by means of several screws at any point of the rear wall of the tub.
  • the shaft of the laundry drum is inserted from the in the hub of the rotor, which is already connected to the stator via the bearings, and secured with a central screw from behind.
  • parts of the rotor are designed to support an air movement arising during its rotary movement
  • the rotor can already move with a small rotational movement, e.g. at washing speed, produce enough cooling air for the stator windings.
  • a spoke-like shape of the rotor disk and a fan-like design of these spokes or a rear side of the rotor bell provided with fan-shaped formations of apertures can be used.
  • the motor can be designed as a so-called switched reluctance motor.
  • the rotor is made of ferromagnetic relatively poorly conductive steel.
  • the structure of the stator is comparable to that of the electronically commutated DC motor.
  • the advantage is in particular a cheaper design of the rotor (no expensive magnetic materials).
  • the centered connection of the rotor can be rotationally fixed to the shaft complemented by a positive profiled shaft, Profilnaben-, Plangefeder-, conical or keyway.
  • FIGURE shows a schematic representation of a washing machine-tub with an internally horizontally mounted laundry drum, the drive shaft is mounted together with the hub of the rotor bell in the bearing sleeve of the motor stator.
  • the tub 1 is mounted in a manner not shown here swinging in a housing, also not shown, a washing machine.
  • stator support member 10 On the rear wall 6 of the tub 1, a motor 9 is mounted, the stator support member 10 via the flange 11 rotatably connected to the rear wall 6 is connected.
  • the stator support member 10 carries on its outer circumference a plurality, preferably three, distributed around the circumference of the tub 1 fastening eyes, which are firmly connected by screws to the tub.
  • the stator support member 10 is additionally bolted via a mounting flange in a manner not shown here with the rear wall 6 of the tub 1.
  • stator support member 10 At the rear surface of the stator support member 10 a plurality of stator windings 12 are distributed, which face the inner surface of a bell 15 of the rotor 13 with the distance of a narrow air gap 14.
  • the magnetic reflux of the bell flange 15 is automatically given by its ring shape.
  • the motor can therefore initiate its drive torques directly over the shaft journal 7 in the laundry drum 4.
  • the stator 10 of the motor like a support member replaced by it, also absorbs all bearing forces.
  • the bearing sleeve 26 of the stator support member 10 forms bearing seats for rolling bearings, the inner rings are fitted with a good fit on the hub 31 of the laundry drum 4.
  • the shaft 7 is inserted into the hub 31 of the rotor 13 and secured by a central screw 30 so that it rotatably connects the rotor 13 via the hub 31 and the inner rings of the bearings with the laundry drum 4.
  • the rotor disk 13 is provided with openings 33 for better ventilation and cooling of the stator poles between its hub 26 and the bell flange 15.
  • These openings can advantageously be formed at their edges so that the access of cooling air through these openings is supported in terms of a fan effect.
  • so-called swirlers can still be attached to the openings or in their vicinity, which provide for a swirling of the cooling air, so that they get better contact with the stator windings.
  • the engine is designed here as an electronically commutated DC motor. But it can also be carried out in a not embraced by the invention embodiment as a so-called switched reluctance motor. In this case, at least the flange of the rotor or its inner support of a ferromagnetic relatively poorly conductive material.
  • the structure of the stator is comparable to that of an electronically commutated DC motor.
  • the advantage of the reluctance motor is, in particular, a more cost-effective 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.
  • Ferner ist der Motor gemäß der Erfindung ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor, wodurch die Wärmeentwicklung äußerst gering gehalten werden kann. Wartungen sind nicht erforderlich (keine Kohlebürsten). Die Lebensdauer ist lediglich durch einen eventuellen Lagerverschleiß begrenzt.
  • 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.
  • Der Motor kann gemäß einer weiteren von der Erfindung nicht umfassten Ausführungsform 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 in einer von der Erfindung nicht umfassten Ausführungsform 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 (3)

  1. Antriebsvorrichtung für eine von vorn beschickbare Waschmaschine mit einer innerhalb einer Lagerhülse eines an der Rückwand eines Läugenbehälters 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, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (9) ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor ist, 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 die zentrierte Verbindung (30) des Läufers (13) an der Welle (7) durch eine Profilwellen-, Profilnaben-, Passfeder-, Kegel- oder Keilnutverbindung formschlüssig drehfest ist.
EP98936314.8A 1997-06-10 1998-06-08 Antriebsvorrichtung für eine von vorn beschickbare waschmaschine Expired - Lifetime EP0988410B2 (de)

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