EP1580311B1 - Motor als Direktantrieb und Verfahren zur Montage des Motors - Google Patents

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EP1580311B1
EP1580311B1 EP05005197A EP05005197A EP1580311B1 EP 1580311 B1 EP1580311 B1 EP 1580311B1 EP 05005197 A EP05005197 A EP 05005197A EP 05005197 A EP05005197 A EP 05005197A EP 1580311 B1 EP1580311 B1 EP 1580311B1
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rotor
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poles
motor
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Bertram Schmid
Rainer Holzer
Thomas Mehrer
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Diehl AKO Stiftung and Co KG
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    • 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
    • D06F37/20—Mountings, e.g. resilient mountings, for the rotary receptacle, motor, tub or casing; Preventing or damping vibrations
    • D06F37/206—Mounting of motor
    • 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 present invention relates to a motor and a method for mounting the motor as a direct drive element for a laundry treatment appliance.
  • Laundry treatment appliances include washing machines, spin dryers or tumble dryers. These machines comprise a drum rotatably mounted in a tub and driven by a motor. The drum is designed for receiving laundry or laundry and in a known manner from the front or from above fed.
  • direct drives can be designed as external rotor or as internal rotor. The direct drive eliminates wearing parts such as belts or gears.
  • the stator In external rotor motors, the stator consists of circularly arranged poles (laminated cores) with insulation and pole winding.
  • EP 0 361 775 B1 form the stator with its windings, the tub rear wall and the bearing cross with bearing bore for the drum axis one unit. They are designed as plastic injection molded parts with inserts. The disadvantage of this is a poor heat dissipation and a large amount of material to Kriechstromfestem plastic.
  • a bearing bore in a bearing cross or a tub rear wall is precisely machined for the seating of ball bearings.
  • the invention makes use of this anyway required, defined and smooth bore for centering the stator.
  • the stator has on the side facing the tub in the middle a preferably cylindrical or conical protuberance, which fits exactly into the bore in Lagerkeuz or in the tub rear wall.
  • the stator may be made of e.g. two electrically insulating plastic shells carrying the laminated core, be composed.
  • the two plastic cups, an inner shell and an outer shell are precisely molded parts.
  • the inner shell has the center of the protuberance, which fits exactly into the bearing bore.
  • the two plastic shells in addition to their holding function, form the insulation for the pole windings of the stator poles. To ensure that the required large leakage current path between stator laminated core and stator winding can be maintained, the two plastic shells overlap.
  • the laminated core is placed in the shells.
  • the two shells hold together by detents (e.g., on the inner shell).
  • the entire stator with the inner protuberance can be placed centrally on the supporting star and conventionally, e.g. be fixed with screws. These screws are screwed through the two spacers of the outer plastic shell in the bearing cross or the tub rear wall. So they are isolated from the laminated core of the stator.
  • the outer plastic shell according to the invention has above the Polisol ist in the direction of the rotor bell, for example, ejected lugs.
  • the outer diameter over the lugs corresponds to the inner diameter of a rotor bell with its permanent magnetic poles.
  • these noses serve for easy assembly of the rotor bell.
  • the rotor bell is pushed over the noses in the direction of the drum.
  • the inner hole of the bell pushes on the drum axis and the rotor bell is kept so centric. It can not even be driven by the magnetic forces of the permanent magnetic poles on the soft magnetic poles of the stator. Thus, damage to the permanent magnets of the rotor bell is excluded.
  • the lugs are laterally offset outward next to the permanent magnet poles of the rotor bell in the interior.
  • the rotor bell can rotate freely. She is on the drum axis in every conventional Way, eg with a mother, fixable.
  • the same principle applies in an analogous manner as for the external rotor described above.
  • the noses on the outer plastic shell need not be injected.
  • the same assembly is with a nose part, e.g. made of plastic, which is snapped on the outer shell, possible.
  • the pole windings for the stator poles could be wound independently of this and pushed over the poles before attaching the nose piece.
  • the principle of the invention to center the stator in the bearing bore of the bearing cross or the tub rear wall can also be realized with an auxiliary part for mounting the stator.
  • the auxiliary part then has in the middle the preferably cylindrical or conical protuberance, which fits exactly into the bearing bore.
  • the auxiliary part could e.g. be designed as a bell into which the stator with its largest outer diameter just fits.
  • the complete stator would be pushed together with the auxiliary part on the bearing cross or the tub rear wall and then, for. screwed with screws through holes in the auxiliary part. Thereafter, the auxiliary part would be withdrawn again and mounted the rotor as described above.
  • FIG. 1 shows the sectional view of a direct drive fully assembled on a laundry treatment device.
  • the tub of the laundry treatment appliance is shown only partially with its rear wall 1.
  • the bearing cross 2 is fixed in place.
  • the bearing cross 2 has a central bore 3, which is precisely processed for the seats of a bearing 16.
  • a cylindrical protuberance 5 on a stator 18 is formed on an inner plastic shell 4. It protrudes precisely into the hole 3 of the bearing cross 2 and thus guarantees the centric seat of the stator 18.
  • the stator 18 is held in a known manner by screws 11 fixed to the bearing cross 2.
  • the screws 11 are insulated by high spacers 8 against laminated cores of the stator 18.
  • the stator 18 is formed by the inner plastic shell 4 and an outer plastic shell 7 with inserted laminated cores.
  • the plastic shells 4 and 7 are held together by snap hooks 6.
  • the snap hooks 6 are attached to the inner plastic shell 4. In the assembled state, the plastic shells 4 and 7 are held by the screws 11 firmly in position.
  • Polwicklungen 10 of the stator poles are insulated by the plastic shells 4 and 7 against the laminated cores.
  • a rotor bell 12 carries in a known manner inside permanent magnetic poles 13. It is pushed during assembly in the direction of movement 17, ie from the outside on a drum shaft 14. The rotor bell 12 comes first into contact with lugs 9 of the outer plastic shell 7. The poles 13 of the rotor bell 12 slide during assembly via the lugs 9 of the outer plastic shell 7. At the same time pushes the inner hole of the rotor bell over the drum axis 14. In the assembled Condition are the lugs 9 at a distance next to the poles 13 of the rotor bell 12. The rotor bell 12 can rotate freely. It is connected by a nut 15 fixed to the drum axis 14.
  • the described direct drive can also be formed by a motor that includes a stator 18, the like FIG. 5 was mounted visible.
  • An auxiliary part 19 for mounting the stator 18 has centrally a cylindrical protuberance 5.
  • the stator 18 is held in a bell 20 of the auxiliary part 19.
  • the auxiliary part 19 is placed with the stator 18 on the bearing cross 2 and the tub rear wall 1. It is centered on the cylindrical protuberance 5.
  • the stator 18 is fixed, for example with screws 11, and then the auxiliary part 19 is withdrawn.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor und ein Verfahren zur Montage des Motors als Direktantriebselement für ein Wäschebehandlungsgerät.
  • Wäschebehandlungsgeräte sind u.a. Waschmaschinen, Wäscheschleudern oder Wäschetrockner. Diese Maschinen umfassen eine in einem Bottich drehbar gelagerte Trommel, die motorisch angetrieben wird. Die Trommel ist zur Aufnahme von Waschgut oder Wäsche ausgebildet und in bekannter Weise von vorne oder von oben beschickbar. Als Antriebsmotoren werden heute zunehmend wegen ihrer guten Regelbarkeit und ihrer nahezu unbegrenzten Lebensdauer Direktantriebe (also direkt, d.h. ohne Kraftübertragung mittels Riemen oder Getriebe die Trommelwelle antreibende Motoren) eingesetzt. Direktantriebe können als Außenläufer oder als Innenläufer ausgebildet sein. Beim Direktantrieb entfallen Verschleißteile wie Riemen oder Getriebe. Bei Außenläufermotoren besteht der Stator aus kreisförmig angeordneten Polen (Blechpaketen) mit Isolierung und Polwicklung. Ihm gegenüber stehen permanentmagnetische Pole, die am Innenumfang eines meist glockenförmig ausgebildeten Außenläufers sitzen. Der tatsächliche Luftspalt beträgt z.B. 0,5 - 2 mm. Durch den auf den Umfang des Motors bezogenen kleinen Luftspalt ist sowohl eine genaue Positionierung des Stators zur Trommellagerung als auch eine gute Fixierung nötig. Die Isolierung der Polwicklungen muß die bei Hausgeräten geforderten Kriechstrecken sicher einhalten. Der Rotor (Außenläufer oder Innenläufer) darf bei der Montage nicht mit seinen Magneten auf die Pole des Stators schlagen. Zur Erfüllung dieser Forderungen sind nach dem Stand der Technik z. B. folgende Ansätze bekannt:
  • Nach der EP 0 361 775 B1 bilden der Stator mit seinen Wicklungen, die Bottichrückwand und das Lagerkreuz mit Lagerbohrung für die Trommelachse eine Einheit. Sie sind als Kunststoffspritzteil mit Einlegeteilen ausgebildet. Nachteilig daran ist eine schlechte Wärmeableitung und ein großer Materialaufwand an kriechstromfestem Kunststoff.
  • Nach der DE 199 37 229 A1 ist die Trommelachse gegenüber dem Stator für einen zentrischen Sitz extra mit einem Kugellager gelagert. Das zusätzliche Lager bedeutet einen größeren zusätzlichen Aufwand.
  • Nach der DE 100 56 986 A1 wird für die zentrische Montage der Antriebselemente ein Montageteil z.B. an der Antriebswelle der Tommel befestigt. Es muss nach der Montage gelöst und wieder entfernt werden. Das ist aufwändig.
  • Nach der DE 100 60 940 A1 sind für die zentrische Montage des Stators auf dem Tragstern Fortsätze für einen führenden Eingriff in den Stator bei der Montage vorgesehen. Das Lagerkreuz bzw. die Bottichrückwand werden in nachteiliger Weise aufwändig.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, durch konstruktive Ausbildung einen einfacher zu montierenden Motor zu schaffen und damit ein verbessertes Verfahren für die Montage dieses Motors an ein Wäschebehandlungsgerät zu finden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Motor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren für seine Montage gemäß Anspruch 10 gelöst.
  • Eine Lagerbohrung in einem Lagerkreuz bzw. einer Bottichrückwand ist für den Sitz von Kugellagern genau bearbeitet. Die Erfindung nutzt diese ohnehin nötige, definierte und glatte Bohrung zur Zentrierung des Stators aus. Damit dies möglich wird, hat der Stator an der zum Bottich zugewandten Seite mittig eine vorzugsweise zylindrische oder kegelige Ausstülpung, die genau in die Bohrung im Lagerkeuz bzw. in der Bottichrückwand passt.
  • Der Stator kann aus z.B. zwei elektrisch isolierenden Kunststoffschalen, die das Blechpaket tragen, zusammengesetzt sein.
  • Die beiden Kunststoffschalen, eine innere Schale und eine äußere Schale sind präzise Spritzteile. Die innere Schale hat mittig die Ausstülpung, die genau in die Lagerbohrung passt. Die beiden Kunststoffschalen bilden zusätzlich zu ihrer Haltefunktion die Isolierung für die Polwicklungen der Statorpole. Damit der nötige große Kriechstromweg zwischen Statorblechpaket und Statorwicklung eingehalten werden kann, überlappen sich die beiden Kunststoffschalen.
  • Bei der Fertigung des Stators wird das Blechpaket in die Schalen gelegt. Die beiden Schalen halten durch Rastnasen (z.B. an der inneren Schale) zusammen. Nach der Bewicklung der Pole kann der komplette Stator mit der inneren Ausstülpung zentrisch auf den Tragstern gesetzt werden und herkömmlich, z.B. mit Schrauben, fixiert werden. Diese Schrauben sind durch die beiden Abstandhalter der äußeren Kunststoffschale in das Lagerkreuz bzw. die Bottichrückwand geschraubt. Damit sind sie gegen das Blechpaket des Stators isoliert.
  • Die äußere Kunststoffschale gemäß Weiterbildung der Erfindung hat oberhalb der Polisolierung in Richtung zur Läuferglocke z.B. ausgespritzte Nasen. Der Außendurchmesser über die Nasen entspricht dem Innendurchmesser einer Rotorglocke mit ihren permanentmagnetischen Polen. Erfindungsgemäß dienen diese Nasen zu einer problemlosen Montage der Rotorglocke. Die Rotorglocke wird über die Nasen in Richtung Trommel geschoben. Dabei schiebt sich das Innenloch der Glocke auf die Trommelachse und die Rotorglocke wird so zentrisch gehalten. Sie kann selbst durch die magnetischen Kräfte der permanentmagnetischen Pole getrieben nicht auf die weichmagnetischen Pole des Ständers schlagen. Somit ist eine Beschädigung der Permanentmagnete der Rotorglocke ausgeschlossen. Ist die Rotorglocke ganz aufgeschoben, stehen die Nasen seitlich nach außen versetzt neben den permantmagnetischen Polen der Rotorglocke in deren Innenraum. Die Rotorglocke kann sich frei drehen. Sie ist auf der Trommelachse in jeder herkömmlichen Weise, z.B. mit einer Mutter, fixierbar. Für einen Innenläufer gilt in analoger Weise das gleiche Prinzip, wie für den oben beschriebenen Außenläufer.
  • Die Nasen auf der äußeren Kunststoffschale müssen nicht ausgespritzt sein. Die gleiche Montage ist mit einem Nasenteil z.B. aus Kunststoff, das an der äußeren Schale angeschnappt wird, möglich. In diesem Fall könnten die Polwicklungen für die Statorpole unabhängig von diesem gewickelt werden und vor dem Befestigen des Nasenteils über die Pole geschoben werden.
  • Das Prinzip der Erfindung, den Stator in der Lagerbohrung des Lagerkreuz bzw. der Bottichrückwand zu zentrieren, kann man auch mit einem Hilfsteil zur Montage des Stators verwirklichen. Das Hilfsteil hat dann mittig die vorzugsweise zylindrische oder kegelige Ausstülpung, die genau in die Lagerbohrung passt. Das Hilfsteil könnte z.B. als Glocke ausgebildet sein, in die der Stator mit seinem größten Außendurchmesser gerade hineinpasst. Der komplette Stator würde zusammen mit dem Hilfsteil auf das Lagerkreuz bzw. die Bottichrückwand geschoben und dann z.B. mit Schrauben durch Löcher im Hilfsteil festgeschraubt. Danach würde das Hilfsteil wieder abgezogen und der Läufer wie oben beschrieben montiert.
  • Unter Verwirklichung einiger der vorstehend beschriebenen Merkmale ergibt sich so ein Verfahren zur Montage eines Motors als Direktantrieb für ein Wäschebehandlungsgerät, bei dem der Stator ohne zusätzliche Behandlung eines weitgehend herkömmlichen Lagersystems einfach genau zentrisch montierbar ist und sich die Läuferglocke ohne Gefahr einer Beschädigung ihrer Permanentmagnete montieren läßt.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • In den Zeichungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine Schnittdarstellung eines Motors als Direktantrieb für ein Wäschebehandlungsgerät,
    Fig. 2
    eine perspektivische Darstellung der inneren Kunststoffschale des Stators von der Bottichrückwand aus gesehen,
    Fig. 3
    eine perspektivische Darstellung der inneren Kunststoffschale des Stators von der Rückwand des Wäschebehandlungsgerätes aus gesehen,
    Fig. 4
    eine perspektivische Darstellung der äußeren Kunststoffschale des Stators von der Bottichrückwand aus gesehen und
    Fig. 5
    eine Schnittdarstellung des Motors mit einem Hilfsteil zur Montage des Stators auf dem Tragstern.
  • Die Figur 1 zeigt die Schnittdarstellung eines Direktantriebs fertig montiert an einem Wäschebebehandlungsgerät. Der Bottich des Wäschebehandlungsgeräts ist nur teilweise mit seiner Rückwand 1 dargestellt. An der Bottichrückwand 1 ist das Lagerkreuz 2 ortsfest angebracht. Das Lagerkreuz 2 hat mittig eine Bohrung 3, die für die Sitze einer Lagerung 16 genau bearbeitet ist. Eine zylindrische Ausstülpung 5 an einem Stator 18 ist an einer inneren Kunststoffschale 4 gebildet. Sie ragt passgenau in die Bohrung 3 des Lagerkreuzes 2 und garantiert damit den zentrischen Sitz des Stators 18. Der Stator 18 ist in bekannter Weise durch Schrauben 11 fest auf dem Lagerkreuz 2 gehalten. Die Schrauben 11 sind durch hohe Abstandhalter 8 gegen Blechpakete des Stators 18 isoliert.
  • Der Stator 18 wird durch die innere Kunststoffschale 4 und eine äußere Kunststoffschale 7 mit eingelegten Blechpaketen gebildet. Die Kunststoffschalen 4 und 7 werden durch Schnapphaken 6 zusammengehalten. Die Schnapphaken 6 sind an der inneren Kunststoffschale 4 angebracht. Im montierten Zustand werden die Kunststoffschalen 4 und 7 durch die Schrauben 11 fest in ihrer Position gehalten.
  • Polwicklungen 10 der Statorpole sind durch die Kunststoffschalen 4 und 7 gegen die Blechpakete isoliert.
  • Eine Rotorglocke 12 trägt in bekannter Weise innen permanentmagnetische Pole 13. Sie wird bei der Montage in Bewegungsrichtung 17, also von außen auf eine Trommelwelle 14 geschoben. Dabei kommt die Rotorglocke 12 zuerst in Berührung mit Nasen 9 der äußeren Kunststoffschale 7. Die Pole 13 der Rotorglocke 12 gleiten bei der Montage über die Nasen 9 der äußeren Kunststoffschale 7. Gleichzeitig schiebt sich das Innenloch der Rotorglocke über die Trommelachse 14. Im fertig montierten Zustand liegen die Nasen 9 mit Abstand neben den Polen 13 der Rotorglocke 12. Die Rotorglocke 12 kann sich frei drehen. Sie ist durch eine Mutter 15 fest mit der Trommelachse 14 verbunden.
  • Der beschriebene Direktantrieb kann auch durch einen Motor gebildet werden, der einen Stator 18 enthält, der wie aus Figur 5 ersichtlich montiert wurde. Ein Hilfsteil 19 zur Montage des Stators 18 hat mittig eine zylindrische Ausstülpung 5. Der Stator 18 ist in einer Glocke 20 des Hilfsteils 19 gehalten. Das Hilfsteil 19 wird mit dem Stator 18 auf das Lagerkreuz 2 bzw. die Bottichrückwand 1 gesetzt. Es zentriert sich über die zylinderförmige Ausstülpung 5. Der Stator 18 wird z.B. mit Schrauben 11 fixiert, und anschließend wird das Hilfsteil 19 abgezogen.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1.
    Bottichrückwand eines Wäschebehandlungsgeräts
    2.
    Lagerkreuz
    3.
    Bohrung im Lagerkreuz bzw. in der Bottichrückwand für die Trommellagerung
    4.
    Innere Kunststoffschale
    5.
    Zylindrische Ausstülpung zur Zentrierung
    6.
    Schnapphaken an der inneren Kunststoffschale
    7.
    Äußere Kunststoffschale
    8.
    Abstandshalter
    9
    Nasen
    10.
    Wicklungen der Statorpole
    11.
    Schrauben zur Statorbefestigung
    12.
    Rotorglocke
    13.
    Permanentmagnetische Pole
    14.
    Trommelachse
    15.
    Mutter
    16.
    Trommellager
    17.
    Bewegungsrichtung Montage Läuferglocke
    18.
    Stator
    19.
    Hilfsteil zur Montage eines Stators
    20
    Glocke im Hilfsteil 19

Claims (10)

  1. Motor mit Stator (18) und Rotor, vorzugsweise als Außenläufer- oder Innenläufermotor, als Direktantrieb für ein Wäschebehandlungsgerät mit einer in einem Lagerkreuz (2) oder in einer Bottichrückwand (1) drehbar gelagerten Trommel, wobei der Stator mit seinen Erregerspulen am Lagerkreuz oder an der Bottichrückwand fixiert angeordnet ist, der Rotor über einen schmalen Luftspalt vom Stator getrennt auf einem Ende einer Trommelwelle befestigt ist zur Übertragung eines Drehmoments auf die Trommel und wobei die Trommelwelle durch eine Bohrung im Stator durchtritt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Rand der Bohrung im Stator mit einer vorzugsweise zylindrischen oder kegeligen Ausstülpung (5) ersehen ist, die in eine Lagerbohrung (3) im Lagerkreuz (2) oder in der Bottichrückwand (1) eingreift und so eine Zentrierung der Statorbohrung gegenüber der Lagerbohrung bewirkt, welche ihrerseits die Lager zur Lagerung der Trommelachse aufnimmt.
  2. Motor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Stator (18) aus einer inneren (4) und einer äußeren (7) Schale gebildet wird, die das Blech der Statorpole halten.
  3. Motor nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die innere und die äußere Schale sich überlappen und als Isolierung für die Polwicklungen (10) dienen.
  4. Motor nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an der äußeren Schale in Richtung der Läuferglocke (12) Nasen (9) angebracht sind und der Durchmesser über diese Nasen ein wenig kleiner ist als der Innendurchmesser der Läuferglocke, so dass diese Nasen beim Montieren der Läuferglocke als zentrische Führung dienen.
  5. Motor nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Führungsnasen (9) als getrennte Bauteile ausgebildet sind, die auf dem Stator befestigt sind.
  6. Motor nach Anspruch 5,
    dadurch gekennuzeichnet,
    dass die Wicklungen für die Statorpole als vorgefertigte Formteile, z.B. als Backwicklung, über die Blechpole geschoben werden und anschließend das Führungsnasenteil (9) am Stator (18) befestigt wird.
  7. Motor nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass jede Polisolierung des Stators ein eigenes Bauteil mit angebrachter Führungsnase (9) ist, das separat bewickelt wird, und dass diese Bauteile nach der Bewicklung über die Statorpole geschoben und mit der inneren und der äußeren Schale verrastet werden.
  8. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Stator (18) ein Spritzteil ist, bei dem das Blechpaket als Einlegeteil in einem Spritzwerkzeug mit Kunststoff umspritzt wird.
  9. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wicklungen der Statorpole direkt durch die Abstände zwischen den Polen auf den ansonsten fertigen Stator (18) gewickelt werden.
  10. Verfahren zur Montage eines Motors nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Stator (18) mit einem Hilfsteil (19) montiert wird, welches eine vorzugsweise zylindrische oder kegelige Ausstülpung (5) hat, über die es den Stator zentriert, wobei die Ausstülpung in die Lagerbohrung im Lagerkreuz oder in der Bottichrückwand (3) eingreift.
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