SE509189C2 - Drivanordning för tvättbehandlingsapparat - Google Patents

Description

509 189 2 med vilken, via en konstruktionsmässigt enklare och mer prisvärd utformning och mindre utrymmesbehov, de erfor- derliga vridmomenten alltid är uppnàeliga inom ett stort varvtalsomràde.

Detta åstadkommes enligt uppfinningen medelst en tvättbehandlingsapparat, vilken är av den inledningsvis anivna typen och,vilken därutöver har de särdrag som anges i den kännetecknande delen av efterföjande patent- kravet 1.

Genom denna uppfinningsenliga utformning kan med fördel en polhjulsring med mycket stor diameter användas, så att de erforderliga vridmomenten tack vare den stora radien (= lång hävstàng) mycket enkelt kan uppnås (vrid- moment M = kraft F gånger hävarm, här polhjulsringens radie r; M = F ° r). Därvid kräver den uppfinningsenligt inrättade sektorstatorn på fördelaktigt vis endast ett litet monteringsutrymme, i synnerhet i axiell riktning.

Tack vare polhjulsringens stora radie uppstår vid dess omkrets ett relativt stort utrymme, vilket står till för- fogande för sektorstatorn och inom vilket en lönsamt framställbar, mångpolig motor enkelt kan inrättas.

Enligt uppfinningen kan det vara tillräckligt att inrätta en enda sektorstator med en omkretssträckning om i synnerhet ca 90° (mekaniskt). För en mer likformig, med avseende på rotationsaxeln "punktsymmetrisk" belastning av rotationslagringen, kan det förvisso vara fördelaktigt att utforma sektorstatorn av två diametralt mot varandra anordnade delstatorer, som då var och en sträcker sig över en delsektor om mindre än eller lika med 90° av ro- torringen. Företrädesvis sträcker sig emellertid respek- tive delstator över ett omkretsområde om ca 45° (meka- niskt).

Enligt uppfinningen är sektorstatorn mångpoligt ut- formad. Om exempelvis en sektorstatorsträckning vid en 10 15 20 25 30 35 509 189 föredragen utföringsform är försedd med 24 statorspàr i omkretsriktningen om totalt ca 90°, så är det i detta område motstående anordnat företrädesvis 16 rotorpoler.

Detta ger följaktligen över hela rotor- respektive pol- hjulsringområdet om 360° ett polantal om 4 gånger 16 = 64 rotorpoler. Uppfinningen är förvisso på intet sätt be- gränsad till detta konkreta exempel.

Sektorstatorn bildar tillsammans med polhjulsringen företrädesvis en kollektorfri, elektriskt kommuterad lik- strömsmotor. Härtill kommer i det följande ytterligare några utföringsvarianter att beskrivas närmare; det kan exempelvis röra sig om en radialfältsmotor eller en axialfältsmotor, varvid polhjulsringen är utformad som en permanentmagnetsrotor.

Alternativt kan motorn även vara utformad som en kopplad reluktansmotor. Dessutom är det möjligt att ut- forma motorn som en enfas- eller trefasmotor med kort- sluten rotor.

Den polhjulsringen uppbärande drivdelen är företrä- desvis bildad av ett utanför utrymmet för upptagning av trumman anordnat drivhjul. Detta drivhjul motsvarar där- vid väsentligen det hitintills brukliga remhjulet. Det ligger emellertid inom uppfinningens område att utforma drivdelen som en direkt beståndsdel av trumman; i detta fall är följaktligen polhjulsringen direkt fäst respek- tive utformad på trumman och är sedan sektorstatorn anordnad i området för trumman.

Med den uppfinningsenliga drivanordningen kan med fördel ett ytterst stort varvtalsområde täckas; sålunda är varvtal i området från 40 till 2000 varv/min möjliga utan problem, och det med fördel även samtidigt som res- pektive erforderligt drivvridmoment garanteras.

Ytterligare fördelaktiga utformningssärdrag och sär- skilda utföringsformer och -varianter framgår av under- kraven och den efterföljande beskrivningen.

I anslutning till ritningarna kommer nu uppfinningen i exemplifierande syfte att närmare beskrivas med avseen- 509 189 10 15 20 25 30 35 de på en kollektorfri likströmsmotor. På ritningarna är: fig 1 en axiell planvy av huvudkomponenterna hos en tvättbehandlingsapparat (utan ett yttre hölje), som är utrustad med en uppfinningsenlig driv- anordning, fig 2 en sidovy i pilens II riktning i fig 1, fig 3 en vy av en magnetiskt verksam järnkärna enligt en första utföringsform av en uppfinningsenlig sektorstator (radialfältsmotor), fig 4 en delvy av sektorstatorn och dess tillhörande polhjulsring i en första utföringsvariant res- pektive lindningsvariant, fig 5 en vy motsvarande fig 4 av en andra utförings- variant respektive lindningsvariant, fig 6 en delvy av en andra utföringsform av den upp- finningsenliga sektorstatorn (axialfältsmotor), fig 7 en tvärsektionsvy i större skala längs linjen VII-VII i fig 6, fig 8 en perspektivvy i större skala av ett delområde i fig 6, fig 9 en delperspektivvy av sektorstatorn i fig 6-8, varvid vissa delar är demonterade, och fig 10 en vy av en alternativ del till det utförande som visas i fig 9.

I ritningarnas olika figurer är lika delar alltid försedda med samma hänvisningsbeteckningar, och resp del beskrivs därför i regel endast en gång.

I fig l och 2 àskàdliggörs i exemplifierande syfte huvudkomponenterna hos en tvättbehandlingsapparat l (tvättmaskin eller torkare). Det handlar härvid huvudsak- en däri via en lageraxel elekt- ligen om en apparatstomme 2, vridbart lagrad trumma, och en trumman drivande, risk drivanordning 4. Trumman framgår ej av ritningsfi- gurerna, eftersom denna befinner sig i ett inre hölje 6.

Såsom i synnerhet framgår av fig 1 består den upp- finningsenliga drivanordningen 4 dels av en drivdel 10, som vridmomentsanpassat är förbunden med trumman och som l5 20 25 30 35 509 189 uppvisar en magnetiskt verksam polhjulsring 8, dels en sektorstator 12, som endast sträcker sig över en delsek- tor om mindre än eller lika med 180° (mekaniskt) av pol- hjulsringens 8 omkrets. I fallet med den visade, före- dragna utföringsformen är drivdelen 10 utformad som ett drivhjul, som utanför det inre höljet 6 är anordnat di- rekt på trummans drivaxel. Det ligger emellertid inom uppfinningens område att anordna polhjulsringen 8 omedel- bart på eller vid trumman. Sektorstatorn 12 är fäst på apparatstommen 2.

I det visade utföringsexemplet är det inrättat en enda sektorstator 12 med en omkretssträckning om före- Som ett alternativ till detta är det möjligt att inrätta två delstatorer med en omkretssträck- trädesvis ca 90°. ning om företrädesvis vardera ca 45°, och att sedan anordna dessa delstatorer i synnerhet diametralt motlig- gande varandra i förhållande till rotationsaxeln eller på andra valfria ställen längs omkretsen.

Sektorstatorn 12 bildar tillsammans med polhjuls- ringen 8 företrädesvis en kollektorfri likströmsmotor, varvid sektorstatorn 12 styrs via en elektrisk kommute- ringsomkoppling (ej visad). Härigenom alstras på i sig känt sätt ett roterande fält, varigenom polhjulsringen magnetiskt bringas att rotera. Härvid kan polhjulsringen 8 vara utformad som en permanentmagnetrotor 14 med en återledningsring 16 (se fig 4 och 5), varvid återled- ningsringen (Rückschlussring) 16 exempelvis kan vara in- gjuten på drivdelens 10 ytteromkrets eller vara anbringad som en separat ring. Försåvitt själva drivdelen 10 består av ett magnetiskt ledande material, kan en separat àter- ledningsring också helt undvaras i det att den magnetiska àterledningen alstras av den magnetiskt verksamma drivde- len 10. Permanentmagneterna, eller ett motsvarande magne- tiserat, genomgående magnetband, är fastgjorda på den som återledningsring 16 verkande delen, exempelvis material- bundet genom limning.

Det är alternativt möjligt att utforma motorn som en 10 15 20 25 30 35 Of 509 189 kopplad reluktansmotor, varvid en reluktansrotor används som polhjulsring 8.

Som ett ytterligare alternativ finns möjligheten att I detta fall utformas polhjulsringen 8 på normalt vis som en kortslu- utforma motorn som enfas- eller trefasmotor. ten rotor.

Enligt uppfinningen är en sektorstator 12 i en eller två delar utformad mångpoligt. Därvid är också polhjuls- ringen 8 mångpoligt magnetiserad. Företrädesvis är sek- torstatorn 12 och polhjulsringen 8 utformade på ett så- dant sätt att, med avseende på det av respektive sektor- stator 12 överlappade omkretsområdet, statorernas 12 och rotorernas 8 polantal är olika, och att närmare bestämt statorns 12 polantal företrädesvis är större än polanta- let hos polhjulringens 8 överlappade omkretsomràde. Det är särskilt fördelaktigt om ungefär 1,5 poler hos sektor- statorn 12 ligger i området för en pol (en magnet) hos polhjulsringen 8 (se fig 4 och 5). Detta innebär exempel- vis vid en sektorstatorutsträckning i omkretsled om to- talt 90° med 24 anordnade statorspår, att detta område företrädesvis uppvisar 16 motstående rotorpoler. Över he- la rotor- respektive polhjulsområdet förefinns därmed ett polantal om 4 gånger 16 = 64 rotorpoler. Naturligtvis är även andra statorspårantal med motsvarande anpassade ro- torpoler möjliga.

I den i anslutning till fig 3-5 åskådliggjorda ut- föringsformen bildar sektorstatorn 12 tillsammans med polhjulsringen 8 en radialfältsmotor. För detta ändamål uppvisar sektorstatorn 12 en i fig 3 àskàdliggjord järn- kärna 18 med ett cirkelbågformigt statorok 20 och väsent- ligen radiella statortänder 22 med mellanliggande spår 24. Järnkärnan 18 är därvid företrädesvis utformad som ett av enstaka plàtlameller staplat statorplåtpaket. Om- rådet för statortänderna 22 och spåren 24 sträcker sig härvid över ett omkretsomràde om i synnerhet ca 90°, var- vid järnkärnan 18 emellertid företrädesvis uppvisar på båda sidor utformade förlängningsavsnitt 26, via vilka lO 15 20 25 30 35 509 189 infästningen vid apparatstommen 2 sker (jämför fig 1).

Tillsammans med dessa, företrädesvis tandlösa, förläng- ningsavsnitt 26 sträcker sig järnkärnan 18 över en om- kretsvinkel om företrädesvis ca l20°.

I fig 4 och 5 àskådliggörs två alternativa lind- ningssätt. Enligt fig 4 uppvisar sektorstatorn 12 en en- sampollindning (tandlindning) 28, dvs det befinner sig respektive lindningar på statortänderna. I fallet med fig 5 är däremot en radiallindning 30 utformad, varvid sta- toroket 20 är inlindat i de respektive områden som är be- lägna mellan statortänderna 22 (oklindning respektive rygglindning). I de båda lindningsvarianterna enligt fig 4 och 5 åskådliggörs i exemplifierande syfte en trefasig lindning, vilket emellertid ej innebär någon begränsning av uppfinningen.

Vid den i fig 6-9 åskådliggjorda utföringsformen bildar sektorstatorn 12 tillsammans med polhjulsringen 8 en axialfältsmotor. Därvid består sektorstatorn 12 av flera, i omkretsriktningen efter varandra anordnade, C-formiga och en respektive lindning 32 uppbärande järn- delar 34, spalt 36, i vilken magneterna respektive magnetsegmenten varvid varje järndel 34 bildar en axiell luft- hos den därvid cirkelskivformigt utformade polhjulsringen 8 ingriper (se i synnerhet fig 7 och 8). Magneterna hålls medelst ett fästelement 50 vid polhjulsringen 8. En åter- ledningsring är vid denna typ av motor ej nödvändig. Så- ledes är den av sektorstatorn 12 och polhjulsringen 8 bildade motorn praktiskt taget sammansatt av flera ensta- ka, vid varandra uppradade motorer, såsom detta visas i fig 8 i exemplet med två motorer. För att härvid alstra så höga vridmoment som möjligt är de enstaka motorerna (järndelarna 34 med lindningar 32) anordnade mycket tätt bredvid varandra. Eftersom detta på grund av lindningarna 32 endast är möjligt i begränsad omfattning, har järnde- larna 34 företrädesvis utvidgade polskor 38. Därvid kan järndelarna 34 emellertid vara utformade som massiva järnkärnor, varvid polskorna 38 kan bildas genom en mot- 509 189 10 15 20 25 30 35 svarande bearbetning av järnkärnan. Järndelarna 34 kan emellertid även vara bildade som lamellerade plåtpaket, varvid de utvidgade polskorna 38 lämpligen kan vara bil- dade genom ömsesidig böjning av ändområdena hos de yt- terst anordnade plåtarna.

Det är dessutom fördelaktigt att uppta de enstaka järndelarna 34 med lindningarna 32 i ett gemensamt, cir- kelbågformigt och företrädesvis av plast bestående bär- element 40. Fördelaktiga utföringsexempel för detta ända- mål är àskådliggjorda i fig 9 och 10. Enligt fig 9 består bärelementet 40 av en underdel 42 och en överdel 44, vil- ka gemensamt bildar upptagningselement 46 för de lindade järndelarna 34. Företrädesvis är underdelen 42 förbunden med överdelen 44 under fixerande omslutning av järndelar- na, varvid det kan vara lämpligt att här åstadkomma en lösbar förbindning (sammanhakning eller sammanskruvning).

Det är också tänkbart att en icke lösbar förbindning kan vara åstadkommen genom limning eller svetsning.

I fig 10 är endast ett utföringsexempel av bärele- mentets 40 underdel 42 åskådliggjord. Överdelen är härvid väsentligen uppbyggd som spegelbilden av den åskådlig- gjorda underdelen och kan exempelvis vara förbunden med underdelen via i borrningar 52 införbara skruvar.

I en alternativ utföringsform av uppfinningen har statorn omgjutits av en plast- respektive isolermate- rialsmassa, varvid omgjutningsmassans form är så utformad att den samtidigt bildar bärelement och fästelement. Den- na utföringsform visas ej i figurerna.

Såsom redan nämnts styrs den uppfinningsenliga mo- torn företrädesvis via en elektronisk kommuteringskopp- ling. Härvid är motsvarande vridlägesavkännare (visas ej på ritningarna) anordnade vid statorn 12 för bestämning av kommuteringstidpunkten.

Det bör också nämnas att den uppfinningsenliga driv- anordningen 4 naturligtvis inte enbart är avsedd för en tvättbehandlingsapparat. Således avser uppfinningen rent allmänt en elektrisk drivanordning 4 med en magnetiskt 509 189 verksam polhjulsring 8 och en sektorstator 12, vilken sträcker sig endast över en delsektor av polhjulsringens 8 omkrets. Den uppfinningsenliga drivanordningen 4 kan vidare vara utformad i motsvarighet till de i denna an- sökan angivna underkraven.

Claims (20)

10 15 20 25 30 35 /I 10 509 189 PATENTKRAV

1. Tvättbehandlingsapparat (1), såsom tvättmaskin eller torkningsmaskin, med en apparatstomme (2), en däri via en lageraxel vridbart lagrad trumma och en trumman drivande, (4), ningen (4) omfattar dels en drivdel (10), anpassat är förbunden respektive förbindbar med trumman elektrisk drivanordning varvid drivanord- som vridmoment- och som uppvisar en magnetiskt verksam polhjulsring (8), dels en sektorstator (12), sektor om mindre än eller lika med l80° av polhjulringens som sträcker sig över en del- (8) omkrets, k ä n n e t e c k n a d av att sektorsta- torn (12) består av två vid polhjulsringens (8) omkrets anordnade delstatorer, varvid de båda delstatorernas totala vinkel sträcker sig över en vinkel om mindre än eller lika med l80°.

2. Tvättbehandlingsapparat enligt krav 1, (12) som var och en k ä n - n e t e c k n a d av att sektorstatorn består av två diametralt motstående delstatorer, sträcker sig över en delsektor om mindre än eller lika med 90° av polhjulsringen (8).

3. Tvättbehandlingsapparat enligt krav 1 eller 2, (12) är k ä n n e t e c k n a d av att sektorstatorn màngpoligt utformad.

4. Tvättbehandlingsapparat enligt något av kraven av att sektorstatorn (12) bildar en kollektorfri (12) 1-3, k ä n n e t e c k n a d tillsammans med polhjulsringen (8) styrs via en likströmsmotor, varvid sektorstatorn elektronisk kommuteringskoppling.

5. Tvättbehandlingsapparat enligt något av kraven av att polhjulsringen (8) (14) ledningsring (16), varvid återledningsringen (16) före- 1-4, k ä n n e t e c k n a d är utformad som en permanentmagnetrotor med en åter- trädesvis är bildad av en magnetiskt verksam del av driv- delen (10).

6. Tvättbehandlingsapparat enligt krav 5, k ä n - n e t e c k n a d av att permanentmagnetrotorn (14) är 10 15 20 25 30 35 ll 509 189 màngpoligt magnetiserad, varvid företrädesvis sektorsta- (12) (14) överlappat omkretsområde. torns polantal är olikt, i synnerhet större än, ro- torns polantal inom respektive av sektorstatorn (12)

7. Tvättbehandlingsapparat enligt krav 6, k ä n - n e t e c k n a d av att ungefär 1,5 statorpoler är be- lägna i området för en rotorpol.

8. Tvättbehandlingsapparat enligt något av kraven av att drivanordningen (4) 1-3, k ä n n e t e c k n a d är utformad som en kopplad reluktansmotor, varvid pol- hjulsringen (8) är utformad som en reluktansrotor.

9. Tvättbehandlingsapparat enligt något av kraven 1-3, är utformad som en trefas- eller enfasmotor med kortslu- k ä n n e t e c k n a d av att drivanordnigen (4) ten rotor.

10. Tvättbehandlingsapparat enligt något av kraven k ä n n e t e c k n a d (10) som är anordnat utanför ett inre, 1-9, (8) uppbärande drivdelen hjul, de hölje (6).

11. Tvättbehandlingsapparat enligt något av kraven (lO) är av att den polhjulsringen är utformad som ett driv- trumman upptagan- 1-9, av att drivdelen bildad av trumman. k ä n n e t e c k n a d

12. Tvättbehandlingsapparat enligt något av kraven 1-11, (12) tillsammans med polhjulsringen (8) bildar en radialfälts- k ä n n e t e c k n a d av att sektorstatorn motor.

13. Tvättbehandlingsapparat enligt krav 12, k ä n - (12) järnkärna (18) med ett cirkelbàgformigt statorok (20) och n e t e c k n a d av att sektorstatorn uppvisar en radiella statortänder (22) med respektive mellan dessa belägna spår (24).

14. Tvättbehandlingsapparat enligt krav 12 eller 13, av att sektorstatorn (12) (28). k ä n n e t e c k n a d uppvi- sar en ensampollindning 10 15 20 25 12 509 189

15. Tvättbehandlingsapparat enligt krav 12 eller 13, (12) sar en radiallindning respektive oklindning (30). k ä n n e t e c k n a d av att sektorstatorn uppvi-

16. Tvättbehandlingsapparat enligt något av kraven 1-11, (12) tillsammans med polhjulsringen (8) bildar en axialfälts- k ä n n e t e c k n a d av att sektorstatorn motor.

17. Tvättbehandlingsapparat enligt krav 16, k ä n - (12) flera i omkretsled efter varandra anordnade, n e t e c k n a d av att sektorstatorn omfattar C-formiga, (34), i vilken den cirkelskiv- (32) uppbärande järndelar som (36), formiga polhjulsringen (8) ingriper.

18. Tvättbehandlingsapparat enligt krav 17, (34) vardera en lindning bildar en axiell luftspalt k ä n - n e t e c k n a d av att järndelarna uppvisar ut- (38).

19. Tvättbehandlingsapparat enligt krav 17 eller 18, vidgade polskor k ä n n e t e c k n a d av att de lindningsförsedda järndelarna (34) är uppburna i ett gemensamt, cirkelbàg- formigt, företrädesvis av plast bestående bärelement (40).

20. Tvättbehandlingsapparat enligt krav 19, (40) k ä n - n e t e c k n a d av att bärelementet omfattar en underdel (42) och en överdel (44) och uppvisar upptag- ningselement (46) för de lindningsförsedda järndelarna (34), varvid underdelen (42) och överdelen (44) under fixerande omslutning av järndelarna (34) är företrädesvis lösbart förbundna med varandra.