WO2001080415A1 - Elektrohaushaltgerät mit einem synchronmotor - Google Patents

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WO2001080415A1
WO2001080415A1 PCT/EP2001/003736 EP0103736W WO0180415A1 WO 2001080415 A1 WO2001080415 A1 WO 2001080415A1 EP 0103736 W EP0103736 W EP 0103736W WO 0180415 A1 WO0180415 A1 WO 0180415A1
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household appliance
series resistor
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electrical household
synchronous motor
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PCT/EP2001/003736
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Inventor
Maria Del Carmen Menendez Fernandez
Original Assignee
Bsh Balay S.A.
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P4/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of electric motors that can be connected to two or more different electric power supplies
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics

Definitions

  • the invention relates to an electrical household appliance for operation with alternating current
  • an electrical household appliance with at least one synchronous motor designed for a first frequency which furthermore has a device for connecting a series resistor in series with the synchronous motor for operating the electrical household appliance with alternating current of a second frequency inexpensive and robust synchronous motor can be equipped without it being necessary to provide different variants with different motors for different frequencies.
  • an ohmic or capacitive resistor can be provided as a series resistor. switching can be done, for example, with a changeover switch that is connected in series with the synchronous motor and can switch the circuit either via a line without or with a series resistor
  • the alternating current resistance of a synchronous motor increases with increasing frequency, so that the synchronous motor is supplied with too little power and too little power when the frequency is too high, but without being exposed to the risk of overload.
  • the synchronous motor is therefore used for one frequency designed to correspond to the highest operating frequency to be expected As a rule, this will be a frequency of 60 Hz, which occurs, for example, in the United States or parts of Saudi Arabia.
  • the series resistor is designed in such a way that the synchronous motor with it further frequency to be expected can be operated, as is in particular the widespread frequency of 50 Hz. It should be noted that if the synchronous motor is operated at a different frequency, the rotational speed of the resistor changes despite the series resistor.
  • the preferred field of application of the present invention is t therefore the
  • blower or pump drive in which the exact speed is irrelevant in most cases.
  • the blower or pump is advantageously designed so that the required flow rate is achieved even when operating at a lower frequency with a series resistor connected upstream
  • a separate series resistor and a device for connecting the various series resistors can be provided. If there are several fixed series resistors, it can also be provided that they can be connected upstream in different combinations so that a series resistor is not required for each desired operating frequency
  • the device for connecting the series resistor consists of a bridge that can be opened for connecting the series resistor.
  • the device for connecting only needs to be a simple closing switch, the two connections of which are each connected to an O 01/80415
  • the object according to the invention can also be achieved by a controllable series resistor, the resistance value of which is increased for series connection.
  • the series resistor always remains in the circuit of the synchronous motor and will be
  • Resistance value switched between different values according to the desired operating frequency can also be provided that the resistance value of the series resistor can be switched between several values, so that the synchronous motor can also be operated at several frequencies. With stepless adjustability, the synchronous motor can even be operated with any number of frequencies. Another advantage is that the u. U. high electrical current does not have to be conducted via a switch.
  • the device for connecting the series resistor can be operated manually. This is a very cost-effective solution, which is available in the present case, since a switchover of the electrical household appliance for use at a different operating frequency will only take place very rarely. In most cases the division can be made by the delivering dealer. In this case, the customer will not have to change the setting if he does not move his electrical household appliance into an area with a different frequency.
  • the electrical household appliance is factory-set to the frequency of the area to which most of the appliances are supplied, so that the appliance only has to be changed in rare cases.
  • a device for recognizing the frequency of a connected AC supply can also be provided, which connects the series resistor as a function of the detected frequency.
  • no adjustment work is required, since the electrical household appliance adjusts itself automatically to the given frequency conditions.
  • the exemplary embodiment described relates to a household washing machine in which a synchronous motor is used to drive the drain pump.
  • the synchronous motor to drive the drain pump is of the type for operation at 220 volts and 60 Hz.
  • the rotor of the synchronous motor has a diameter of 37 mm and a length of 11 mm on
  • the coil has 2 500 turns, is wound from a wire with a diameter of 0.28 mm and has a resistance of 65 ohms.
  • the synchronous motor has a temperature protection
  • This synchronous motor described above is preceded by a synchronous additional coil, which has 1,600 turns from a 0.224 mm thick wire and a resistance of 60 ohms without being overloaded
  • the pump is designed so that it achieves the required output at the two speeds that correspond to an operation of the synchronous motor at 50 Hz or 60 Hz
  • the series coil can be bridged with a simple rocker switch that is designed for a voltage of 250 volts and a current of 2 amperes.
  • the switch is attached to the household washing machine in such a way that it can be operated from the outside. However, precautions are taken to ensure that the switch is not can be accidentally adjusted, for example, when moving the household washing machine.
  • the switch can be arranged, for example, behind a flap that is easy to open from the outside or at a somewhat hidden location
  • an electrical household appliance can be created which, despite the use of robust and economically inexpensive synchronous motors, can be used in areas with different AC power supply, without the need for complex adaptation or conversion measures, or different variants having to be taken into account during production

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Abstract

Die Verwendung von Synchronmotoren bei Elektrohaushaltgeräten weist insbesondere den Nachteil auf, dass bei der Auslegung des Elektrohaushaltgerätes bereits die zukünftige Betriebsfrequenz berücksichtigt werden muss. Durch Verwendung eines Vorwiderstands, der auch nachträglich wahlweise zugeschaltet werden kann, kann das erfindungsgemässe Elektrohaushaltgerät an verschiedenen Frequenzen betrieben werden, ohne dass eine aufwendige Umrüstung erforderlich wäre. Das Berücksichtigen verschiedener Varianten für verschiedenen Betriebsfrequenzen bei der Fertigung entfällt. Vorteilhafterweise kann der Vorwiderstand von aussen manuell vorgeschaltet werden, so dass das Gerät vom ausliefernden Händler, vom Kundendienst oder vom Benutzer selbst entsprechend der herrschenden Frequenz eingestellt werden kann.

Description

Elektrohaushaltgerat mit einem Synchronmotor
Die Erfindung betrifft ein Elektrohaushaltgerat zum Betrieb mit Wechselstrom
Üblicherweise werden Elektrohaushaltgerate an die Haushaltstromversorgung ange- schlössen, die Wechselstrom liefert Um aufwendige Gleichnchtungsvorπchtungen zu vermeiden, werden deshalb insbesondere die großen Verbraucher bevorzugt für den Betrieb mit Wechselstrom ausgelegt Als Elektromotor kann bei einem Elektrohaushaltgerat ein Synchron- oder Asynchronmotor verwendet Synchronmotoren weisen gegenüber Asynchronmotoren insbesondere den Vorteil auf, dass sie wirtschaftlich gunstiger und robuster sind, lassen sich jedoch nur mit einer Frequenz und mit einer dieser Frequenz entsprechenden Drehzahl betreiben Für die Verwendung in einem Gebiet mit einer Wechselstromversorgung mit einer anderen Frequenz muss bei Verwendung von Synchronmotoren das Elektrohaushaltgerat nachteihgerweise entsprechend umgerüstet werden Elektrohaushaltgerate werden daher vorzugsweise mit Asynchronmotoren ausgerus- tet
Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektrohaushaltgerat mit wenigstens einem Elektromotor zu schaffen, das wirtschaftlich gunstig ist und sich auch in Gebieten mit unterschiedlicher Stromversorgung ohne aufwendige Anpassungsmaßnahmen verwenden lasst
Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe durch ein Elektrohaushaltgerat mit wenigstens einem für eine erste Frequenz ausgelegten Synchronmotor gelost, die weiterhin eine Vorrichtung zum Vorschalten eines Vorwiderstandes in Reihe mit dem Synchronmotor für den Betrieb des Elektrohaushaltgerates mit Wechselstrom einer zweiten Frequenz aufweist Auf diese Weise kann das Elektrohaushaltgerat mit einem gunstigen und robusten Synchronmotor ausgerüstet werden, ohne dass es erforderlich wäre, verschiedene Varianten mit verschiedenen Motoren für unterschiedliche Frequenzen vorzusehen Die Fertigung wird auf diese Weise vereinfacht und wesentlich gunstiger Als Vorwiderstand kann beispielsweise ein ohmscher oder kapazitiver Widerstand vorgesehen werden Das Vor- schalten kann beispielsweise mit einem Umschalter geschehen, der in Serie mit dem Synchronmotor geschaltet ist und den Stromkreis wahlweise über eine Leitung ohne bzw mit Vorwiderstand schalten kann
Der Wechselstromwiderstand eines Synchronmotors nimmt mit steigender Frequenz zu so dass der Synchronmotor bei zu hoher Frequenz mit zuwenig Leistung versorgt wird und zuwenig Leistung liefert, ohne jedoch der Gefahr einer Überlastung ausgesetzt zu sein Für die Verwendung in einem erfindungsgemaßen Elektrohaushaltgerat wird daher der Synchronmotor für eine Frequenz ausgelegt, die der höchsten zu erwartenden Betriebsfrequenz entspricht In der Regel wird dies eine Frequenz von 60 Hz sein, die bei- spielsweise in den Vereinigten Staaten von Amerika oder Teilen von Saudi Arabien auftritt Der Vorwiderstand wird so ausgelegt, dass mit ihm der Synchronmotor bei einer weiteren zu erwartenden Frequenz betrieben werden kann, wie es insbesondere die weit verbreitete Frequenz von 50 Hz ist Dabei ist zu beachten, dass bei einem Betrieb des Synchronmotors mit einer anderen Frequenz sich trotz des Vorwiderstands dessen Dreh- zahl ändert Bevorzugtes Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung ist daher der
Antrieb von Geblasen oder Pumpen, bei dem die genaue Drehzahl in den meisten Fallen unerheblich ist Vorteilhafterweise wird in so einem Anwendungsfall das Geblase oder die Pumpe so ausgelegt, dass die erforderliche Förderleistung auch beim Betrieb mit der geringeren Frequenz bei vorgeschaltetem Vorwiderstand erreicht wird
Wenn das Haushaltgerat an mehr als zwei Frequenzen betreibbar sein soll, kann für jede
Betriebsfrequenz ein eigener Vorwiderstand und eine Einrichtung zum Vorschalten der verschiedenen Vorwiderstande vorgesehen werden Bei mehreren festen Vorwiderstanden kann auch vorgesehen werden, dass sie in unterschiedlichen Kombinationen vorgeschaltet werden können, um nicht für jede angestrebte Betriebsfrequenz einen Vorwider- stand zu benotigen
In einer besonders einfachen Ausfuhrungsform besteht die Vorrichtung zum Vorschalten des Vorwiderstands aus einer Uberbruckung, die zum Vorschalten des Vorwiderstands geöffnet werden kann Die Vorrichtung zum Vorschalten braucht in diesem Fall nur ein einfacher schließender Schalter zu sein, dessen beide Anschlüsse jeweils mit einem An- O 01/80415
schluss des Vorwiderstands verbunden sind, so dass beim Schließen des Schalters der Vorwiderstand überbrückt und unwirksam gemacht wird.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch einen steuerbaren Vorwiderstand gelöst werden, dessen Widerstandswert zum Vorschalten erhöht wird. In diesem Fall verbleibt der Vorwiderstand immer im Stromkreis des Synchronmotors und wird sein
Widerstandswert zwischen verschiedenen Werten entsprechend der angestrebten Betriebsfrequenz umgeschaltet. So kann auch vorgesehen werden, dass der Widerstandswert des Vorwiderstands zwischen mehreren Werten umgeschaltet werden kann, so dass der Synchronmotor auch an mehreren Frequenzen betrieben werden kann. Bei stufenlo- ser Einstellbarkeit kann der Synchronmotor sogar mit beliebig vielen Frequenzen betrieben werden. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass der u. U. hohe elektrische Strom nicht über einen Schalter geführt werden muss.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Vorrichtung zum Vorschalten des Vorwiderstands manuell betätigt werden. Dies ist eine sehr kostengünstige Lösung, die sich im vorliegenden Falle anbietet, da eine Umschaltung des Elektrohaushaltgerätes zur Verwendung an einer anderen Betriebsfrequenz nur sehr selten stattfinden wird. In den meisten Fällen kann die Einsteilung vom ausliefernden Händler vorgenommen werden. Der Kunde wird in diesem Fall die Einstellung nicht ändern müssen, falls er nicht mit seinem Elektrohaushaltgerat in ein Gebiet mit einer anderen Frequenz zieht. Vorteilhafterweise ist ab Werk das Elektrohaushaltgerat auf die Frequenz des Gebiets eingestellt, in das die meisten Geräte geliefert werden, so dass nur in seltenen anderen Fällen das Gerät umgestellt werden muss.
Zum Anpassen des Elektrohaushaltgerätes an die verschiedenen Frequenzen kann auch eine Einrichtung zum Erkennen der Frequenz einer angeschlossenen Wechselstromver- sorgung vorgesehen werden, die in Abhängigkeit der erkannten Frequenz den Vorwiderstand vorschaltet. In dieser Ausführungsform ist keinerlei Einstellarbeit erforderlich, da sich das Elektrohaushaltgerat selbständig auf die gegebenen Frequenzverhältnisse einstellt. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispiels eines erfindungsgemaßen Haushaltgera- tes
Das beschriebene Ausfuhrungsbeispiel bezieht sich auf eine Haushaltwaschmaschme bei dem zum Antrieb der Laugenpumpe ein Synchronmotor verwendet wird Der Synchronmotor zum Antrieb der Laugenpumpe ist von dem Typ zum Betrieb an 220 Volt und 60 Hz Der Laufer des Synchronmotors weist einen Durchmesser von 37 mm und eine Lange von 11 mm auf Die Spule besitzt 2 500 Windungszahlen, ist aus einem Draht mit einem Durchmesser von 0,28 mm gewickelt und besitzt einen Widerstand von 65 Ohm Weiterhin weist der Synchronmotor einen Temperaturschutz auf
Diesem vorbeschriebenen Synchronmotor ist eine synchrone Zusatzspule vorgeschaltet, die 1 600 Windungszahlen aus einem 0,224 mm starkem Draht und einen Widerstand von 60 Ohm besitzt Wenn der Betriebsstrom des Synchronmotors durch die Serienspule geleitet wird, kann der ursprünglich für 60 Hz ausgelegte Synchronmotor auch mit 50 Hz betrieben werden, ohne überlastet zu werden Die Pumpe ist so ausgelegt, dass sie die erforderliche Forderleistung mit den beiden Drehzahlen erreicht, die einem Betrieb des Synchronmotors an 50 Hz bzw 60 Hz entsprechen
Die Serienspule kann mit einem einfachen Wippschalter überbrückt werden, der für eine Spannung von 250 Volt und einem Strom von 2 Ampere ausgelegt ist Der Schalter ist so an der Haushaltwaschmaschme angebracht, dass er von außen betatigbar ist Dabei ist jedoch Vorsorge getroffen, dass der Schalter nicht aus Versehen beispielsweise beim Bewegen der Haushaltwaschmaschme verstellt werden kann Dazu kann der Schalter beispielsweise hinter einer von außen einfach zu öffnenden Klappe oder an einer etwas versteckten Stelle angeordnet werden
Mit der vorliegenden Erfindung kann ein Elektrohaushaltgerat geschaffen werden, das trotz der Verwendung von robusten und wirtschaftlich gunstigen Synchronmotoren in Gebieten mit unterschiedlicher Wechselstromversorgung verwendet werden kann, ohne das aufwendige Anpassungs- oder Umrustmaßnahmen erforderlich sind oder bei der Fertigung verschiedenen Varianten berücksichtigt werden müssen

Claims

Patentansprüche
1. Elektrohaushaltgerat zum Betrieb mit Wechselstrom, mit wenigstens einem für eine erste Frequenz ausgelegten Synchronmotor und einer Vorrichtung zum Vorschalten eines Vorwiderstands in Reihe mit dem Synchronmotor für den Betrieb des Elektrohaushaltgeräts mit Wechselstrom einer zweiten Frequenz.
2. Elektrohaushaltgerat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrich- tung zum Vorschalten des Vorwiderstands eine Überbrückung ist, die zum Vorschalten geöffnet werden kann.
3. Elektrohaushaltgerat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwiderstand steuerbar ist und sein Widerstandswert zum Vorschalten erhöht werden kann.
4. Elektrohaushaltgerat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwiderstand eine Induktivität ist.
5. Elektrohaushaltgerat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Vorschalten des Vorwiderstands manuell betätigbar ist.
6. Elektrohaushaltgerat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erkennen der Frequenz einer angeschlossenen Wechsel- Stromversorgung, die in Abhängigkeit der erkannten Frequenz den Vorwiderstand vorschaltet.
PCT/EP2001/003736 2000-04-18 2001-04-02 Elektrohaushaltgerät mit einem synchronmotor WO2001080415A1 (de)

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