WO2011157589A1 - Haushaltsgerät, insbesondere waschmaschine mit einem unbeweglichen laugenbehälter - Google Patents

Haushaltsgerät, insbesondere waschmaschine mit einem unbeweglichen laugenbehälter Download PDF

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WO2011157589A1
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stator
rotor
household appliance
control device
magnet
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PCT/EP2011/059328
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Hans Eglmeier
Andreas Hanau
Wilfried Wildung
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BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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    • D06F2105/46—Drum speed; Actuation of motors, e.g. starting or interrupting

Definitions

  • Household appliance in particular washing machine
  • the invention relates to a household appliance, which has a rotatable component and a drive motor for driving the component, as well as a control device for driving the drive motor.
  • the drive motor comprises a stator with a first magnet arrangement and a rotor coupled with the component with a second magnet arrangement.
  • the rotor is rotatable relative to the stator, namely by interaction of magnetic fields generated by the magnet arrangements.
  • the invention also relates to a method for operating a household appliance.
  • the tub is preferably a washing machine with a tub firmly connected to a housing.
  • a washing machine is known for example from the publication EP 1 433 890 A2.
  • the tub can be formed with respect to conventional washing machines enlarged dimensions.
  • the tub is rigidly connected to the housing.
  • a laundry drum is rotatably mounted, namely by means of a shaft.
  • the axis of rotation of the laundry drum can be arranged horizontally or slightly inclined in the washing machine.
  • the shaft is coupled to the rotor of a drive motor, the stator of which is held on a support part.
  • the support member closes the tub on a back; It is connected via an elastic seal with the tub. So the laundry drum is supported on the support member, namely by mediation of the shaft.
  • a household appliance in the form of a washing machine with a drum rotatably arranged in a tub known.
  • This washing machine comprises, for driving the drum, a drive motor which is preferably controlled by a frequency converter and which has a stator with a first magnetic field arrangement and a rotor indirectly coupled to the drum with a second magnetic field arrangement.
  • the drive motor known from DE 199 61 780 A1 the magnetic field arrangements along the axis of rotation with an axial gap are arranged spaced from each other. It is an object of the invention to provide a comparison with the prior art improved household appliance of the type mentioned.
  • a domestic appliance is to be created in which the spatial position, in particular in the axial and / or radial direction, of a rotatable component of the household appliance is as simply as possible adjustable or controllable.
  • An inventive household appliance comprises a rotatable component, a drive motor for driving the component, as well as a control device for driving the drive motor.
  • the drive motor has a stator with a first magnet arrangement and a rotor coupled to the component with a second magnet arrangement.
  • the rotor is rotatable relative to the stator about an axis of rotation.
  • the magnet arrangements are arranged spaced apart from one another along the rotation axis, so that an axial gap is formed between the magnet arrangements.
  • control device is designed to generate a direct component of this magnetic field greater than zero when controlling a distribution of the magnetic field generated by the first and / or second magnetic field arrangement, in particular the magnet arrangement of the stator.
  • This coaxial arrangement thus arises solely on the basis of the magnetic fields of the magnet arrangements. This may, for example, be such that a predetermined pattern for the energization of the winding of the stator-that is, the rotating field produced-is superimposed with an additional constant magnetic field for all phase strands (offset).
  • the effect of the invention is achieved in that the first and the second magnet arrangement are arranged opposite each other in the axial direction side by side and thus form a gap between each other.
  • the electromagnetic fields and forces in the drive motor of the household appliance according to the invention form substantially in the axial direction.
  • Such a drive motor allows a variable and precise adjustment the torque required for the respective size or power level of the household appliance.
  • such a drive motor offers the advantage that the torque or the power density of the drive motor can be set variably without much effort.
  • the gap between the magnet arrangements can be formed differently wide; if this gap is very small, a higher torque is transferable than with a larger gap.
  • Such an embodiment of the drive motor By such an embodiment of the drive motor, this can also be easily adapted to the available space.
  • Such a drive motor also takes up less space than conventional drive motors and can be optimally adapted to the spatial installation conditions of a variety of household appliances.
  • a significant advantage of the household appliance according to the invention is that a radial movement of the rotor or the stator can be allowed without there being a risk of damage to the drive motor by a stop. It is particularly advantageous that not only the axial gap can be made variable, but on the power density of the drive motor or a variable torque, the position of the rotor of the motor can be influenced in its other spatial directions.
  • Such an axial arrangement of the two magnet arrangements to each other thus also allows an active radial adjustment of the axis of rotation of the rotor relative to the stator, which proves to be particularly advantageous in a washing machine.
  • a coaxial arrangement of the rotor with respect to the stator can be achieved. It can thus set the position of the rotor and / or vibrations or imbalance of the rotatable component active - namely by appropriate control of the distribution of the magnetic fields - are compensated.
  • a washing machine can thus be largely or even completely compensate for the decrease of the laundry drum relative to the tub.
  • the stator and the rotor can be mechanically completely decoupled from each other, so that a lateral movement - ie a movement in the radial direction - of these components against each other is possible.
  • the stator and the rotor thus preferably have a freedom of movement or clearance in the radial direction.
  • the household appliance is preferably a device for the care of laundry items, namely for example a washing machine, a tumble dryer or a washer-dryer. It is preferably a laundry drum of the household appliance, which is driven as a rotatable component by means of the drive motor.
  • the stator can be attached to a housing of the household appliance or on a fixedly connected to the housing tub while the rotor attached to the laundry drum or can be coupled with this. Then, with a sinking of the laundry drum relative to the tub - due to the loading of the laundry drum - again a coaxial arrangement of the rotor with respect to the stator can be achieved, namely by appropriate control of the distribution of the magnetic field - for example by appropriately energizing a winding of the stator. It also manages to balance imbalances of the laundry drum - in particular in a spin operation - by appropriate control of the magnetic field of the stator. Thus, the mechanical stress of bearings of the laundry drum is reduced to a minimum.
  • the household appliance may have a tub firmly connected to a housing.
  • the tub is immobile or immovably connected to the housing and thus can not move relative to the housing.
  • the stator may be disposed on the tub or on the housing.
  • the position of the laundry drum can thus be advantageously adjusted independently of the weight of the laundry items to a central position within the tub.
  • the distance between the washing drum and the tub can be reduced. It thus becomes possible to minimize the amount of "dead liquor", that is, the amount of wash liquor which is not in contact with the laundry.
  • the disks or annular disks are preferably arranged concentrically to one another in an unloaded state of the rotatable component. They are preferably mechanically decoupled from each other and have a lateral freedom of movement to each other.
  • the magnet arrangements preferably each have a multiplicity of pole shoes on mutually facing sides. The axial distance between the magnet arrangements may, for example, be in a value range of 1 mm to 100 mm.
  • the drive motor may be, for example, a brushless DC motor or a permanent magnet synchronous motor. It is preferably the rotor that carries permanent magnets - then the magnet assembly of the rotor includes the permanent magnets.
  • the magnet arrangement of the stator can have a winding. This winding can have at least two phase strands, preferably three phase strands. These phase strings can be energized, for example, via an inverter; then the inverter provides one AC voltage for each phase string.
  • the inverter can be electrically coupled to an electrical DC link and provide the respective AC voltages from a DC link voltage. Such a DC link voltage may, for example, be applied to a DC link capacitor.
  • the inverter - and more specifically electrical switch of the inverter - can be controlled by the controller.
  • the controller may control the frequency and / or the amplitude of the AC voltages.
  • the drive motor can also be designed differently. For example, both magnetic field arrangements of the drive motor may have windings or the magnetic field arrangement of the stator includes the permanent magnets and the magnetic field arrangement of the rotor includes the windings.
  • the control device can detect at least one electrical measured variable of the drive motor.
  • the control device detects such an electrical measured variable which describes an induction taking place in at least one phase strand of the stator.
  • a measured variable is preferably detected, which is correlated with an electrical voltage induced in at least one phase strand of the stator by the change in the magnetic flux of the rotor.
  • the control device can detect an electrical voltage as a measured variable which is induced in a phase strand which is currently not actively energized.
  • the control device in at least one phase strand - preferably in all phase strands - detect an electrical string current.
  • the measurement of such a measured variable has the advantage that the control device can close back to the dynamic movement behavior of the rotatable component. For example, thus an imbalance of the rotatable component can be detected and optionally compensated by the control device, namely by appropriate control of the distribution of the magnetic field of the stator.
  • the control device can, for example, determine the respectively instantaneous radial and / or axial position of the rotor relative to the stator as a function of measured values for the detected measured variable.
  • the magnet arrangements of the drive motor are used as sensors for determining the position of the rotor; the drive motor can do without additional position sensors for the determination of the radial and / or axial position of the rotor. If the respective instantaneous position of the rotor relative to the stator is known, the control device can compensate for any deflections of the rotor from a desired position by appropriate control of the distribution of the magnetic field, in particular by appropriate control of the three-phase current in the winding of the stator. Thus, a stable movement behavior of the rotatable component can be achieved.
  • the control device may also infer an amplitude and / or a frequency and / or a phase of a deflection of the rotational axis of the rotor with respect to a reference axis.
  • the reference axis is preferably that axis which coincides with the actual axis of rotation when the rotatable component is stationary or, in the case of an unloaded component.
  • the reference axis is thus preferably by the position of the stator established. If the stator comprises a disk or annular disk which carries the magnet arrangement of the stator, then the reference axis can pass through a center or a center of the disk or the annular disk and perpendicular thereto.
  • the control device determines the amplitude and / or frequency and / or the phase of the deflection of the rotational axis of the rotatable component, it can counteract this deflection, namely by appropriate adjustment of the amplitude and / or the frequency and / or the phase of the rotating field of the stator.
  • the determination of an imbalance of the rotatable component takes place; This again turns out to be particularly advantageous in the case of a laundry drum of a domestic appliance for the care of items of laundry.
  • the control device can namely compensate for the unbalance, so that overall a stable movement behavior of the laundry drum and thus also a safe operation of the household appliance can be achieved.
  • the laundry items located in the laundry drum are mechanically less stressed, and it also increases the life and the life of the household appliance.
  • control device regulates a distribution of the magnetic field generated by the magnet arrangement of the stator according to a specification, namely as a function of measured values for the detected measured variable - for example as a function of measured values for the induced voltage and / or Measured values for the phase current.
  • a regulation can in fact be such or the specification may include that the amplitude of the deflection of the axis of rotation of the rotor with respect to the reference axis remains below a predetermined limit. It is thus possible, with a vibrating system - such as a laundry drum - to cut a portion of the vibration amplitude.
  • the specification for the regulation includes that the axis of rotation of the rotor coincides with the reference axis.
  • the regulation can be made in view of the fact that the magnet arrangement of the rotor and that of the stator are arranged coaxially with each other.
  • a regulation always ensures an optimal position of the rotatable component in the household appliance.
  • a digital spring and / or damper characteristic for the rotatable component can be predetermined.
  • the control device can then be designed to set the predetermined spring and / or damper characteristic curve for the component by appropriately controlling a distribution of the magnetic field generated by the magnet arrangement of the stator.
  • This embodiment is based on the recognition that the magnet arrangements of the stator on the one hand and the rotor on the other hand form a total of a spring or damper system whose elasticity can be set arbitrarily by the control device. This can in fact be done by a corresponding adjustment of the distribution of the rotating field, so for example by appropriate energization of the winding of the stator.
  • the actual physical spring-damper characteristic of a spring-damper arrangement of the household appliance can be supplemented with the generated by the drive motor virtual spring and / or damper characteristic.
  • the actual spring-damper characteristic can be adjusted according to the situation and demand, namely, depending on the currently prevailing operating conditions.
  • the control device for example, depending on the amplitude of the deflection of the axis of rotation relative to the reference axis - ie stroke-dependent - spring and / or damper characteristic and / or dependent on a loading of the rotatable component spring and / or damper characteristic and / or one of a Speed of the component dependent spring and / or damper characteristic for the rotatable component can be specified.
  • the stroke-dependent spring and / or damper characteristic may be, for example, a progressive characteristic.
  • a load-dependent spring and / or damper characteristic curve ensures an always optimal suspension and / or damping of the movement of the rotatable component, regardless of the respective instantaneous loading or loading of the component.
  • the desired spring constant and / or damper constant can each be set for different engine speed values; This is particularly advantageous with regard to a spin operation of washing machines.
  • a stroke-dependent - in particular a progressive - characteristic vibration peaks can be avoided, and the risk of a stop of the system can be reduced to a minimum.
  • a household appliance is created in which an always stable movement behavior of the rotatable component can be achieved regardless of their load.
  • a washing machine - especially with a fixed tub - can be achieved by the axial arrangement of the stator and the rotor relative to each other independently of the current load coaxially running system.
  • the control device can actively influence the dynamic behavior of the household appliance, in particular under the influence of imbalances and changing loads.
  • a rotatable component of the household appliance is driven by a drive motor.
  • a control device controls the drive motor.
  • the drive motor has a stator with a first magnet arrangement and a rotor coupled to the component with a second magnet arrangement.
  • the rotor is rotatable relative to the stator about an axis of rotation.
  • the magnet arrangements are arranged spaced apart from one another along the rotation axis, so that an axial gap is formed between the magnet arrangements.
  • a DC component of this magnetic field is generated greater than zero.
  • Fig. 1A is a schematic representation of a cross section through a drive motor of a washing machine, as known from the prior art
  • Fig. 1 B in a schematic representation of an elongated or axial section through the
  • FIG. 2 is a schematic representation of a side view of a household appliance according to an embodiment of the invention.
  • 3A is a schematic representation of an oblong or axial section through a drive motor for a household appliance according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3B shows a schematic representation of a cross section through the drive motor according to FIG. 3A
  • FIG. 4A shows a schematic representation of an axial section through the drive motor according to FIG. 3A, wherein a rotor is arranged radially offset with respect to a stator due to a loading of a laundry drum;
  • FIG. 4B shows a schematic representation of an end face of the drive motor according to FIG.
  • Fig. 5 in a schematic and highly abstract representation of a household appliance according to an embodiment of the invention.
  • FIGS. 1A and 1B each show a drive motor 1, as known from the prior art.
  • the drive motor 1 is a brushless DC motor or a permanent magnet synchronous motor.
  • the drive motor 1 comprises a Stator 2, as well as a rotor 3.
  • the stator 2 and the rotor 3 are arranged coaxially with each other, and the rotor 3 is located inside the stator 2 and the stator 2 surrounds the rotor 3.
  • the rotor 3 has permanent magnets 4, the are arranged distributed on a radial outer side of the rotor 3 in the circumferential direction in alternating polarity.
  • the stator 2 has at its radially inner side electromagnets 5, which are formed by a winding with a plurality of phase strands, for example with three phase strands.
  • a household appliance 6 is shown according to an embodiment of the invention.
  • the household appliance 6 is a device for the care of laundry.
  • the household appliance 6 is a washing machine. It comprises a cuboidal housing 7, in which a passage opening 8 is formed, through which laundry items can be introduced into the household appliance 6.
  • the passage opening 8 can be closed in a conventional manner by means of a door.
  • the household appliance 6 also includes a tub 9, which is fixed or rigidly connected to the housing 7. The tub 9 can thus not move relative to the housing 7. On a rear side 10 of the tub 9 is closed by means of a support member 1 1, which is connected to the tub 9 through the intermediary of an elastic seal 12.
  • the support member 1 1 is connected via a spring assembly 13 with an upper wall 14 of the housing 7; it is supported via a damper assembly 15 on a bottom 16 of the housing 7.
  • the spring assembly 13 may in principle have any number of springs; the damper assembly 15 may comprise any number of dampers, as well as dampers of different types. The position of the spring and damper assembly 13, 15 may vary depending on the design. Likewise, the springs may be integrated in the damper assembly.
  • a laundry drum 17 is rotatably mounted about a horizontal axis of rotation, wherein in alternative embodiments, the axis of rotation may also be arranged inclined.
  • a shaft 18 fixedly connected to the laundry drum 17 connects the laundry drum 17 to a rotor 19 of a drive motor 20.
  • the drive motor 20 also has a stator 21.
  • the shaft 18 extends through a through hole of the support member 1 1 and is supported on this support member 1 1, namely, for example via a ball bearing.
  • the laundry drum 17, as well as the rotor 19 are rotatable about a rotation axis S. If the laundry drum 17 is loaded with items of laundry, a force acts on the laundry drum 17 due to the weight of the items of laundry. This force causes a sinking of the laundry drum 17 together with the rotor 19, as well as the support member 1 1.
  • the laundry drum 17 drops from the tub 7, and the rotor 19 moves radially relative to the stator 21st Namely, the rotor 19 and the stator 21 are mechanically decoupled from each other and thus not mechanically centered.
  • the rotation axis S then shifts downward, namely relative to the rotation axis S shown in FIG. 2. In the starting position of the laundry drum 17 shown in FIG.
  • the spring and damper assemblies 13, 15 may be tuned such that the initial position shown in Fig. 2, i. the coaxial position of the rotor 19 and stator 21, only with an average amount or a household average amount of laundry items loaded laundry drum is achieved. It is advantageous that only in the event of an active control to achieve the coaxial position of the rotor 19 and stator 21 must be made when the amount of laundry items deviates from the average or household standard amount of laundry. Here by the loads of the components can be reduced.
  • the drive motor 20 is designed such that the rotor 19 and the stator 21 along the axis of rotation S are arranged spaced from each other. This means that between the rotor 19 and the stator 21, an axial air gap 22 is formed. This air gap 22 is free of components.
  • the stator 21 In the starting position of the laundry drum 17 shown in FIG. 2, the stator 21 is arranged parallel to the rotor 19, and a lateral movement of the rotor 19 with respect to the stator 21 is permitted. In such an axial arrangement of the rotor 19 and the stator 21 relative to each other due to the lateral freedom of movement, the risk of a stop or a shock of the rotor 19 against the stator 21 in a deflection of the laundry drum 17 is excluded.
  • stator 21 may be disposed on the fixed tub 9, namely in particular on a radial projection
  • stator 21 may be arranged either on the housing 7 or on the tub 9.
  • the rotor 19 may also be arranged, for example, directly on the laundry drum 17, namely on a rear wall of the laundry drum 17.
  • the rotor 19 has a magnet arrangement 24, and the stator 21 likewise has a magnet arrangement 25.
  • the magnet assemblies 24, 25 each have axially oriented pole pieces which face each other. So the magnet assemblies 24, 25 face each other.
  • the magnet assembly 24 of the rotor 19 includes a plurality of permanent magnets, which are arranged distributed on a stator 21 facing the end face 26 of the rotor 19 in alternating polarity, namely, for example, along a ring.
  • the magnet assembly 25 of the stator 21 comprises a plurality of electromagnets, which are formed by a winding with, for example, three phase strands.
  • the electromagnets are also arranged on a rotor 19 facing the end face 27 of the stator 21. They can also be arranged along a ring.
  • FIGS. 3A and 3B show an exemplary embodiment of the drive motor 20 including the rotor 19 and the stator 21.
  • the rotor 19 and the stator 21 each include an annular disk 28 and 29, respectively the associated magnet arrangement 24 or 25 is arranged.
  • the annular discs 28, 29 are arranged coaxially with each other, so that the respective centers of the annular discs 28, 29 are on the reference file S '. If the laundry drum 17 is now loaded with items of laundry, then the laundry drum 17 drops relative to the tub 9, and the axis of rotation S shifts relative to the reference axis S '.
  • FIGS. 4A and 4B Such a scenario is shown in FIGS. 4A and 4B.
  • the rotor 19 and the stator 21 are no longer coaxial with each other and the axis of rotation S is no longer coincident with the reference axis S '.
  • the axial arrangement of the rotor 19 and the stator 21 relative to each other allows an active adjustment of the position of the rotor 19 and thereby the axis of rotation S.
  • the phase strands of the rotor 21 can be energized simultaneously - namely with a direct current - so that centering forces according to the Arrow depiction P1, P2 arise. By these forces, the rotor 19 is moved back to its original position, so that the axis of rotation S coincides with the reference axis S '.
  • Such a coaxial arrangement of the rotor 19 relative to the stator 21 can also be maintained during the entire operation of the household appliance 6;
  • the rotating field of the magnet assembly 25 of the stator 21 can be superimposed with a DC component (offset), which then ensures the coaxial arrangement.
  • the magnet arrangement 25 of the stator 21 in the exemplary embodiment comprises three phase strings 30, 31, 32 which are electrically coupled to an inverter or inverter 33.
  • Inverter 33 provides an alternating electrical voltage for each phase string 30, 31, 32.
  • the inverter 33 generates these AC voltages by means of suitable switches, in particular by means of transistors.
  • the inverter 33 is driven by a control device 34, which is a microcontroller in the embodiment.
  • the inverter 33 is coupled to an electrical intermediate circuit 35, which has an intermediate circuit capacitor 36.
  • At the DC link capacitor 36 is a DC link voltage U z . From this DC link voltage U z , the inverter 33 generates the AC voltage for the phase strands 30, 31, 32nd
  • the household appliance 6 has two electrical connections 37, 38, namely a phase connection and a zero connection.
  • the terminals 37, 38 are electrically coupled to a rectifier and line filter 39.
  • the rectifier 39 generates the DC link voltage U z from an AC supply voltage U V , which is applied between the terminals 37, 38.
  • the DC link voltage U z is provided between a circuit node 40 and a reference potential 41. Between the circuit node 40 and the reference potential 41 and the intermediate circuit capacitor 36 is connected.
  • Parallel to the intermediate circuit capacitor 36 is also a voltage divider 42 having a first and a second ohmic resistor 43, 44. A lying between the resistors 43, 44 tap node 45 is connected to a supply terminal of the control device 34.
  • the voltage divider 42 thus divides the DC link voltage U z , and the controller 34 is supplied with the divided DC voltage.
  • the inverter 33 - and more particularly its transistors - is coupled on the one hand to the circuit node 40 and on the other hand via three measuring resistors 46, 47, 48 to the reference potential 41.
  • the control device 34 detects phase currents I 30 , I31, I32, which flow through the phase strands 30, 31, 32.
  • the control device 34 is coupled to three nodes 49, 50, 51 which respectively lie between one of the measuring resistors 46, 47, 48 and the inverter 33.
  • the controller 34 may also detect respective electrical voltages induced in the phase strands 30, 31, 32 due to the magnetic flux of the magnet assembly 24 of the rotor 19. Both the phase currents I 30 , I 31, I 32, as well as the measured induced voltages represent electrical measurement variables of the drive motor 20, which are detected by the control device 34. As already explained, the control device 34 can control the current flow through the phase strands 30, 31, 32 or the distribution of the magnetic field generated by the magnet arrangement 25 of the stator 21 in such a way that a coaxial arrangement of the rotor 19 relative to the stator 21 given is. This may, for example, be such that the control device 34 generates a direct component in the rotating field generated by the phase strands 30, 31, 32, by which means the centering forces are generated.
  • This can be determined by the control device 34 on the basis of the measured values, because the electrical measured variables mentioned depend directly on the extent of induction due to the magnetic flux of the magnet arrangement 24 of the rotor 19.
  • control device 34 determine the respective instantaneous position of the rotor 19 with respect to the stator 21.
  • the control device 34 can thus detect an imbalance of the laundry drum 17. It can be provided that the control device 34 determines an amplitude and / or a phase and / or a frequency of a deflection of the rotation axis S relative to the reference axis S 'as a function of measured values for the above measured variable - such a deflection is for example shown in FIGS 4A and 4B.
  • the control device 34 can then counteract this deflection, namely by appropriate control of the inverter 33.
  • the control device 34 can also regulate the movement behavior of the laundry drum 17 in dependence on the detected measured values with regard to the fact that the rotation axis S coincides with the reference axis S '. Then, the laundry drum 17 always remains in the optimum position, so that the mechanical components of the household appliance 6 - in particular the storage - can be spared.
  • the magnet arrangement 24 of the rotor 19 and that of the stator 21 form a total of a spring or damper system.
  • the control device 34 also change the elasticity of such a spring and damper system beyond.
  • the elasticity can adjust the control device 34 while changing the rotating field of the magnet arrangement 25 or changing the currents I 30 , I31, I32.
  • the control device 34 namely, in a memory-characteristic curves can be stored or predetermined in this regard, which make it possible to set different degrees of elasticity of the spring system formed by the rotor 19 and the stator 21.
  • degrees of elasticity may depend on a current speed of the drive motor 20 and / or in response to a current load of the laundry drum 17 and / or in response to an amplitude of the deflection of the rotation axis S. can be varied with respect to the reference axis S '.
  • 34 load-dependent and / or speed-dependent and / or stroke-dependent spring and damper characteristics may be predetermined in the control device, according to which the control device 34 controls the rotating field of the magnet assembly 25.
  • the instantaneous elasticity of such a spring and damper system from the rotor 19 and the stator 21 can also be controlled by the control device 34, namely as a function of the detected measured values.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät (6) mit einer drehbaren Komponente (17) und einem Antriebsmotor (20) zum Antreiben der Komponente (17), welcher einen Stator (21) mit einer ersten Magnetanordnung (25) und einen mit der Komponente (17) gekoppelten Rotor (19) mit einer zweiten Magnetanordnung (24) aufweist, und mit einer Steuereinrichtung (34) zum Ansteuern des Antriebsmotors (20), wobei durch Zusammenwirken von durch die Magnetanordnungen (24, 25) erzeugten Magnetfeldern der Rotor (19) relativ zum Stator (21) um eine Drehachse (S) drehbar ist. Es ist vorgesehen, dass entlang der Drehachse (S) die Magnetanordnungen (24, 25) zueinander beabstandet angeordnet sind, so dass zwischen den Magnetanordnungen (24, 25) ein axialer Spalt (22) ausgebildet ist. Ferner ist zum Erreichen einer koaxialen Anordnung des Rotors (19) bezüglich des Stators (21) die Steuereinrichtung (34) dazu ausgelegt, bei einer Steuerung einer Verteilung des durch die erste und/oder zweite Magnetanordnung (24, 25) erzeugten Magnetfeldes einen Gleichanteil dieses Magnetfeldes größer als Null zu erzeugen. Die Erfindung Betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgerätes (6).

Description

Haushaltsgerät, insbesondere Waschmaschine
mit einem unbeweglichen Laugenbehälter
Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät, welches eine drehbare Komponente und einen Antriebsmotor zum Antreiben der Komponente aufweist, wie auch eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Antriebsmotors. Der Antriebsmotor umfasst einen Stator mit einer ersten Magnetanordnung und einen mit der Komponente gekoppelten Rotor mit einer zweiten Magnetanordnung. Der Rotor ist relativ zum Stator drehbar, nämlich durch Zusammenwirken von durch die Magnetanordnungen erzeugten Magnetfeldern. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgerätes.
Es geht vorliegend bevorzugt um eine Waschmaschine mit einem fest mit einem Gehäuse verbundenen Laugenbehälter. Eine solche Waschmaschine ist beispielsweise aus der Druckschrift EP 1 433 890 A2 bekannt. Bei einer solchen Waschmaschine kann der Laugenbehälter mit gegenüber herkömmlichen Waschmaschinen vergrößerten Abmessungen ausgebildet werden. Der Laugenbehälter ist mit dem Gehäuse starr verbunden. In dem Laugenbehälter ist eine Wäschetrommel drehbar gelagert, nämlich mithilfe einer Welle. Die Drehachse der Wäschetrommel kann horizontal oder leicht geneigt in der Waschmaschine angeordnet sein. Die Welle ist mit dem Rotor eines Antriebsmotors gekoppelt, dessen Stator an einem Abstützteil gehalten ist. Das Abstützteil verschließt den Laugenbehälter auf einer Rückseite; es ist über eine elastische Dichtung mit dem Laugenbehälter verbunden. Also ist die Wäschetrommel an dem Abstützteil abgestützt, nämlich unter Vermittlung der Welle.
Es ist im Gegenstand gemäß Druckschrift EP 1 433 890 A2 nachteilig, dass beim Beladen der Wäschetrommel mit Wäschestücken die Wäschetrommel gegenüber dem Laugenbehälter absinkt, so dass sich der Abstand zwischen der Wäschetrommel und dem Boden des Laugenbehälters verringert. Gleichzeitig vergrößert sich der Spalt zwischen der Wäschetrommel und der oberen Wand des Laugenbehälters, wie auch ein Spalt zwischen der Wäschetrommel und einer Türmanschette. Zu Beginn eines Waschprozess wird ferner dem Laugenbehälter zum Benetzen der Wäschestücke Waschflüssigkeit zugeführt. Ein Teil der zugeführten Flüssigkeit wird von den Wäschestücken aufgenommen, wodurch die Wäschestücke durch die Flüssigkeitsaufnahme an Gewicht zunehmen und damit die Wäschetrommel zusätzlich weiter absinkt. Durch ein Drehen der mit den Wäschestücken beladenen Wäschetrommel schwingt die Wäschetrommel um deren Mittellage, welche sich aus dem Gewicht der Wäschestücke und der von Wäschestücken aufgenommene Flüssigkeit ergibt. Diese Schwingungen können insbesondere beim Schleudern von ungleichmäßig verteilten Wäschestücken sehr groß werden, wenn die Wäschetrommel mit einer Drehzahl nahe der Resonanz dreht. Damit die Wäschetrommel bei solchen Schwingungen nicht an den feststehenden Laugenbehälter stößt, muss ein größerer Abstand zwischen der Wäschetrommel und dem Laugenbehälter als bei einem konventionellen System mit einem so genannten mitschwingenden Laugenbehältern gewählt werden. Es erhöht sich somit nachteiligerweise die Menge der so genannten „toten Flotte", welche die Menge der Waschlauge beschreibt, die nicht mit den Wäschestücken in Kontakt steht und insbesondere denn Zwischenraum zwischen Wäschetrommel und Laugenbehälter füllt. Dies führt zu einem erhöhten Wasser- und Energieverbrauch. Außerdem können die Wäschestücke bei einem solchen Absinken der Wäschetrommel gegenüber dem Laugenbehälter leichter in einen durch das Absinken vergrößerten Spalt zwischen der Wäschetrommel und der Türnanschette, die im Bereich der Beschickungsöffnung der Wäschetrommel angeordnet ist, gelangen und dadurch mechanisch beansprucht werden.
Ferner ist aus DE 199 61 780 A1 ein Haushaltsgerät in Form einer Waschmaschine mit einer in einem Laugenbehälter drehbar angeordneten Trommel bekannt. Diese Waschmaschine umfasst zum Antreiben der Trommel einen vorzugweise von einem Frequenzumrichter gesteuerten Antriebsmotor, welcher einen Stator mit einer ersten Magnetfeldanordnung und einen mit der Trommel mittelbar gekoppelten Rotor mit einer zweiten Magnetfeldanordnung aufweist. Bei dem aus DE 199 61 780 A1 bekannten Antriebsmotor sind die Magnetfeldanordnungen längs der Drehachse mit einem axialen Spalt zueinander beabstandet angeordnet. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Haushaltsgerät der eingangs genannten Gattung zu schaffen. Insbesondere soll ein Haushaltsgerät geschaffen werden, bei dem die räumliche Lage, insbesondere in axialer und/oder radialer Richtung, einer drehbaren Komponente des Haushaltsgeräts möglichst einfach einstellbar bzw. regelbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Haushaltsgerät mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst, wie auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
Ein erfindungsgemäßes Haushaltsgerät umfasst eine drehbare Komponente, einen Antriebsmotor zum Antreiben der Komponente, wie auch eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Antriebsmotors. Der Antriebsmotor weist einen Stator mit einer ersten Magnetanordnung und einen mit der Komponente gekoppelten Rotor mit einer zweiten Magnetanordnung auf. Durch Zusammenwirken von durch die Magnetanordnungen erzeugten Magnetfeldern ist der Rotor relativ zum Stator um eine Drehachse drehbar. Erfindungsgemäß sind die Magnetanordnungen entlang der Drehachse beabstandet zueinander angeordnet, so dass zwischen den Magnetanordnungen ein axialer Spalt ausgebildet ist.
Ferner ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, bei einer Steuerung einer Verteilung des durch die erste und/oder zweite Magnetfeldanordnung, insbesondere die Magnetanordnung des Stators, erzeugten Magnetfeldes einen Gleichanteil dieses Magnetfelds größer als Null zu erzeugen. Auf diesem Wege gelingt es, im Betrieb des Haushaltsgerätes eine koaxiale Anordnung des Rotors bezüglich des Stators bzw. der Magnetanordnung zueinander zu erreichen. Diese koaxiale Anordnung stellt sich also alleine aufgrund der Magnetfelder der Magnetanordnungen. Dies kann beispielsweise so aussehen, dass ein vorgegebenes Muster für die Bestromung der Wicklung des Stators - also das erzeugte Drehfeld - mit einem zusätzlichen konstanten Magnetfeld für alle Phasenstränge (Offset) überlagert wird.
Also wird der erfindungsgemäße Effekt dadurch erzielt, dass die erste und die zweite Magnetanordnung gegenüberliegend in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind und somit einen Spalt zwischen einander ausbilden. Im Gegensatz zu herkömmlichen elektrischen Maschinen, bei denen die elektromagnetischen Felder bzw. Kräfte in radialer Richtung wirken, bilden sich die elektromagnetischen Felder und Kräfte bei dem Antriebsmotor des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes im Wesentlichen in axialer Richtung aus. Ein derartiger Antriebsmotor lässt eine variable und präzise Anpassung an das für die jeweilige Größe bzw. Leistungsstufe des Haushaltsgerätes notwendige Drehmoment zu. Und zwar bietet ein solcher Antriebsmotor den Vorteil, dass das Drehmoment bzw. die Leistungsdichte des Antriebsmotors ohne viel Aufwand variabel eingestellt werden kann. So kann beispielsweise der Spalt zwischen den Magnetanordnungen verschieden breit ausgebildet sein; ist dieser Spalt sehr klein, so ist ein höheres Drehmoment übertragbar als bei einem größeren Spalt. Durch eine solche Ausgestaltung des Antriebsmotors kann dieser außerdem leicht an den zur Verfügung stehenden Bauraum angeglichen werden. Ein solcher Antriebsmotor beansprucht auch weniger Bauraum als herkömmliche Antriebsmotoren und lässt sich an räumliche Einbaubedingungen unterschiedlichster Haushaltsgeräte optimal anpassen. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes besteht darin, dass eine radiale Bewegung des Rotors bzw. des Stators zugelassen werden kann, ohne dass eine Gefahr der Beschädigung des Antriebsmotors durch einen Anschlag besteht. Es ist insbesondere von Vorteil, dass nicht nur der axiale Spalt variabel gestaltet werden kann, sondern über die Leistungsdichte des Antriebsmotors bzw. ein variables Drehmoment die Lage des Rotors des Motors in seinen weiteren räumlichen Richtungen beeinflusst werden kann. Eine solche axiale Anordnung der beiden Magnetanordnungen zueinander ermöglicht somit außerdem ein aktives radiales Verstellen der Drehachse des Rotors relativ zum Stator, was sich insbesondere bei einer Waschmaschine als besonders vorteilhaft erweist. Und zwar kann durch entsprechende Steuerung der Verteilung des Magnetfeldes zumindest einer der Magnetanordnungen eine koaxiale Anordnung des Rotors bezüglich des Stators erreicht werden. Es können somit die Lage des Rotors eingestellt und/oder Schwingungen bzw. Unwuchten der drehbaren Komponente aktiv - nämlich durch entsprechende Steuerung der Verteilung der Magnetfelder - ausgeglichen werden. Insbesondere bei einer Waschmaschine lässt sich somit das Absinken der Wäschetrommel gegenüber dem Laugenbehälter weitgehend oder sogar vollständig kompensieren.
Der Stator und der Rotor können mechanisch voneinander vollständig entkoppelt sein, so dass eine laterale Bewegung - also eine Bewegung in radialer Richtung - dieser Bauteile gegeneinander möglich ist. Der Stator und der Rotor weisen also vorzugsweise eine Bewegungsfreiheit bzw. Spielraum in radialer Richtung auf. Das Haushaltsgerät ist vorzugsweise ein Gerät zur Pflege von Wäschestücken, nämlich beispielsweise eine Waschmaschine, ein Wäschetrockner oder ein Waschtrockner. Es ist bevorzugt eine Wäschetrommel des Haushaltsgerätes, die als drehbare Komponente mithilfe des Antriebsmotors angetrieben wird. Gerade bei einem solchen Haushaltsgerät zur Pflege von Wäschestücken - insbesondere bei einer Waschmaschine - erweist sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Antriebsmotors als besonders vorteilhaft: Der Stator kann an einem Gehäuse des Haushaltsgerätes oder aber an einem fest mit dem Gehäuse verbundenen Laugenbehälter angebracht sein, während der Rotor an der Wäschetrommel angebracht oder mit dieser gekoppelt sein kann. Dann kann bei einem Absinken der Wäschetrommel gegenüber dem Laugenbehälter - bedingt durch die Beladung der Wäschetrommel - wieder eine koaxiale Anordnung des Rotors bezüglich des Stators erreicht werden, nämlich durch entsprechende Steuerung der Verteilung des Magnetfeldes - beispielsweise durch entsprechendes Bestromen einer Wicklung des Stators. Es gelingt außerdem, Unwuchten der Wäschetrommel - insbesondere in einem Schleuderbetrieb - durch entsprechende Steuerung des Magnetfeldes des Stators auszugleichen. Somit wird auch die mechanische Beanspruchung von Lagern der Wäschetrommel auf ein Minimum reduziert.
Wie bereits ausgeführt, kann das Haushaltsgerät einen mit einem Gehäuse fest verbundenen Laugenbehälter aufweisen. Dies bedeutet, dass der Laugenbehälter bewegungsstarr bzw. unbeweglich mit dem Gehäuse verbunden ist und sich somit gegenüber dem Gehäuse nicht bewegen kann. Dann kann der Stator an dem Laugenbehälter oder am Gehäuse angeordnet sein. Auf diesem Wege gelingt es, die Wäschetrommel gegenüber dem Laugenbehälter aktiv zu verstellen; es kann die gewünschte Lage der Wäschetrommel relativ zum Laugenbehälter erzielt werden. Die Lage der Wäschetrommel kann somit vorteilhafterweise unabhängig vom Gewicht der Wäschestücke auf eine innerhalb des Laugenbehälters mittigen Lage eingestellt werden. Hierdurch kann der Abstand zwischen Wäschetrommel und Laugenbehälter verringert werden. Es wird somit möglich, die Menge der „toten Flotte", also die Menge der Waschlauge, die nicht mit dem Waschgut in Kontakt steht, auf ein Minimum zu reduzieren.
Es erweist sich hinsichtlich eines bauraumsparenden und gewichtsreduzierten Antriebsmotors als besonders vorteilhaft, wenn der Stator und der Rotor jeweilige parallel zueinander angeordneten Scheiben oder Ringscheiben aufweisen, durch welche die jeweiligen Magnetanordnungen gehalten sind. Insbesondere beim Einsatz von Ringscheiben kann das Gewicht des Antriebsmotors auf ein Minimum reduziert werden. Die Scheiben oder Ringscheiben sind - in einem unbelasteten Zustand der drehbaren Komponente - vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnet. Sie sind bevorzugt mechanisch voneinander entkoppelt und weisen eine laterale Bewegungsfreiheit zueinander auf. Die Magnetanordnungen weisen bevorzugt an einander zugewandten Seiten jeweils eine Vielzahl von Polschuhen auf. Der axiale Abstand zwischen den Magnetanordnungen kann beispielsweise in einem Wertebereich von 1 mm bis 100 mm liegen.
Der Antriebsmotor kann beispielsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor bzw. ein permanentmagneterregter Synchronmotor sein. Es ist bevorzugt der Rotor, der Permanentmagnete trägt - dann umfasst die Magnetanordnung des Rotors die Permanentmagnete. Demgegenüber kann die Magnetanordnung des Stators eine Wicklung aufweisen. Diese Wicklung kann zumindest zwei Phasenstränge, vorzugsweise drei Phasenstränge, aufweisen. Diese Phasenstränge können zum Beispiel über einen Wechselrichter bestromt werden; dann stellt der Wechselrichter für jeden Phasenstrang jeweils eine Wechselspannung bereit. Der Wechselrichter kann mit einem elektrischen Zwischenkreis elektrisch gekoppelt sein und die jeweiligen Wechselspannungen aus einer Zwischenkreisgleichspannung bereitstellen. Eine solche Zwischenkreisgleichspannung kann beispielsweise an einem Zwischenkreiskondensator anliegen. Sie kann aus einer Versorgungswechselspannung - zum Beispiel der Netzspannung - mithilfe eines Gleichrichters erzeugt werden. Der Wechselrichter - und genauer gesagt elektrische Schalter des Wechselrichters - kann durch die Steuereinrichtung angesteuert werden. Also kann die Steuereinrichtung die Frequenz und/oder die Amplitude der Wechselspannungen steuern. Der Antriebsmotor kann auch anders aufgebaut sein. Beispielsweise können auch beide Magnetfeldanordnungen des Antriebsmotors Wicklungen aufweisen oder die Magnetfeldanordnung des Stators beinhaltet die Permanentmagnete und die Magnetfeldanordnung des Rotors beinhaltet die Wicklungen. Nachstehend wird nur der bevorzugte Antriebsmotor weiter betrachtet, wobei die erfindungsgemäßen Ausprägungen auch für die anderen Bauformen des bevorzugten Antriebsmotors analog anwendbar sind. Die Steuereinrichtung kann zumindest eine elektrische Messgröße des Antriebsmotors erfassen. Vorzugsweise wird durch die Steuereinrichtung eine solche elektrische Messgröße erfasst, welche eine in zumindest einem Phasenstrang des Stators stattfindende Induktion beschreibt. Also wird bevorzugt eine solche Messgröße erfasst, die mit einer in zumindest einem Phasenstrang des Stators durch die Änderung des magnetischen Flusses des Rotors induzierten elektrischen Spannung korreliert ist. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung eine elektrische Spannung als Messgröße erfassen, die in einem momentan aktiv nicht bestromten Phasenstrang induziert wird. Ergänzend oder alternativ kann die Steuereinrichtung in zumindest einem Phasenstrang - vorzugsweise in allen Phasensträngen - einen elektrischen Strangstrom erfassen. Die Messung einer solchen Messgröße hat den Vorteil, dass die Steuereinrichtung auf das dynamische Bewegungsverhalten der drehbaren Komponente zurück schließen kann. Zum Beispiel kann somit eine Unwucht der drehbaren Komponente erkannt und durch die Steuereinrichtung gegebenenfalls ausgeglichen werden, nämlich durch entsprechende Steuerung der Verteilung des Magnetfeldes des Stators.
Die Steuereinrichtung kann in Abhängigkeit von Messwerten für die erfasste Messgröße beispielsweise die jeweils momentane radiale und/oder axiale Lage des Rotors relativ zum Stator ermitteln. Bei dieser Ausführungsform werden die Magnetanordnungen des Antriebsmotors als Sensoren zur Bestimmung der Lage des Rotors verwendet; der Antriebsmotor kann ohne zusätzliche Lagesensoren für die Bestimmung der radialen und/oder axialen Lage des Rotors auskommen. Ist die jeweils augenblickliche Lage des Rotors relativ zum Stator bekannt, so kann die Steuereinrichtung durch entsprechende Steuerung der Verteilung des Magnetfeldes - insbesondere durch entsprechende Steuerung des Drehstromes in der Wicklung des Stators - etwaige Auslenkungen des Rotors von einer Soll-Lage ausgleichen. Somit kann ein stabiles Bewegungsverhalten der drehbaren Komponente erreicht werden.
Die Steuereinrichtung kann in Abhängigkeit von Messwerten für die erfasste Messgröße auch auf eine Amplitude und/oder eine Frequenz und/oder ein Phase einer Auslenkung der Drehachse des Rotors bezüglich einer Referenzachse zurück schließen. Die Referenzachse ist bevorzugt diejenige Achse, die im Stillstand der drehbaren Komponente bzw. bei einer unbelasteten Komponente mit der tatsächlichen Drehachse zusammenfällt. Die Referenzachse ist also vorzugsweise durch die Position des Stators festgelegt. Umfasst der Stator eine Scheibe oder Ringscheibe, welche die Magnetanordnung des Stators trägt, so kann die Referenzachse durch ein Zentrum bzw. einen Mittelpunkt der Scheibe bzw. der Ringscheibe und senkrecht dazu verlaufen. Ermittelt die Steuereinrichtung die Amplitude und/oder Frequenz und/oder die Phase der Auslenkung der Drehachse der drehbaren Komponente, so kann sie dieser Auslenkung entgegenwirken, nämlich durch entsprechende Einstellung der Amplitude und/oder der Frequenz und/oder der Phase des Drehfeldes des Stators. Es erfolgt bei dieser Ausführungsform also die Ermittlung einer Unwucht der drehbaren Komponente; dies zeigt sich wiederum bei einer Wäschetrommel eines Haushaltsgerätes zur Pflege von Wäschestücken als besonders vorteilhaft. Die Steuereinrichtung kann nämlich die Unwucht ausgleichen, so dass insgesamt ein stabiles Bewegungsverhalten der Wäschetrommel und somit auch ein sicherer Betrieb des Haushaltsgerätes erzielt werden können. In vorteilhafter Weise werden somit auch die in der Wäschetrommel befindlichen Wäschestücke mechanisch weniger beansprucht, und es erhöht sich außerdem die Lebensdauer und die Standzeit des Haushaltsgerätes.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Steuereinrichtung eine Verteilung des durch die Magnetanordnung des Stators erzeugten Magnetfeldes gemäß einer Vorgabe regelt, nämlich in Abhängigkeit von Messwerten für die erfasste Messgröße - also beispielsweise in Abhängigkeit von Messwerten für die induzierte Spannung und/oder von Messwerten für den Strangstrom. Durch eine solche Regelung kann insgesamt ein stabiles Bewegungsverhalten der drehbaren Komponente erzielt werden. Die Regelung kann nämlich derart erfolgen bzw. die Vorgabe kann beinhalten, dass die Amplitude der Auslenkung der Drehachse des Rotors bezüglich der Referenzachse unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes verbleibt. Es gelingt somit, bei einem schwingenden System - wie beispielsweise bei einer Wäschetrommel - einen Teil der Schwingungsamplitude zu kappen. Hierdurch kann die Gefahr von Anschlägen des Systems auf ein Minimum reduziert werden. Besonders bevorzugt beinhaltet die Vorgabe für die Regelung, dass die Drehachse des Rotors mit der Referenzachse zusammenfällt. Also kann die Regelung im Hinblick darauf erfolgen, dass die Magnetanordnung des Rotors und die des Stators koaxial zueinander angeordnet sind. Eine solche Regelung sorgt stets für eine optimale Lage der drehbaren Komponente im Haushaltsgerät. Vorzugsweise ist in der Steuereinrichtung eine digitale Feder- und/oder Dämpferkennlinie für die drehbare Komponente vorgebbar. Dann kann die Steuereinrichtung dazu ausgelegt sein, durch entsprechendes Steuern einer Verteilung des durch die Magnetanordnung des Stators erzeugten Magnetfeldes die vorgegebene Feder- und/oder Dämpferkennlinie für die Komponente einzustellen. Diese Ausführungsform beruht auf der Erkenntnis, dass die Magnetanordnungen des Stators einerseits und des Rotors andererseits insgesamt ein Feder- bzw. Dämpfersystem bilden, dessen Elastizität durch die Steuereinrichtung beliebig eingestellt werden kann. Dies kann nämlich durch eine entsprechende Einstellung der Verteilung des Drehfeldes erfolgen, also beispielsweise durch entsprechende Bestromung der Wicklung des Stators. In vorteilhafter Weise kann hierdurch die tatsächliche physikalische Feder-Dämpfer-Kennlinie einer Feder-Dämpfer- Anordnung des Haushaltsgerätes mit der durch den Antriebsmotor erzeugten virtuellen Feder- und/oder Dämpferkennlinie ergänzt werden. Somit kann die tatsächliche Feder- Dämpfer-Kennlinie situationsgerecht und bedarfsabhängig eingestellt werden, nämlich je nach den augenblicklich herrschenden Betriebsbedingungen.
In der Steuereinrichtung kann beispielsweise eine von der Amplitude der Auslenkung der Drehachse bezüglich der Referenzachse abhängige - also hubabhängige - Feder- und/oder Dämpferkennlinie und/oder eine von einer Beladung der drehbaren Komponente abhängige Feder- und/oder Dämpferkennlinie und/oder eine von einer Drehzahl der Komponente abhängige Feder- und/oder Dämpferkennlinie für die drehbare Komponente vorgebbar sein. Bei der hubabhängigen Feder- und/oder Dämpferkennlinie kann es sich beispielsweise um eine progressive Kennlinie handeln. Eine beladungsabhängige Feder- und/oder Dämpferkennlinie sorgt für eine stets optimale Federung und/oder Dämpfung der Bewegung der drehbaren Komponente unabhängig von der jeweils augenblicklichen Beladung bzw. Belastung der Komponente. Durch eine drehzahlabhängige Feder- und/oder Dämpferkennlinie kann für unterschiedliche Drehzahlwerte der Komponente jeweils die gewünschte Federkonstante und/oder Dämpferkonstante eingestellt werden; dies ist insbesondere im Hinblick auf einen Schleuderbetrieb von Waschmaschinen besonders vorteilhaft. Durch den Einsatz einer hubabhängigen - insbesondere einer progressiven - Kennlinie können Schwingungsspitzen vermieden werden, und die Gefahr eines Anschlags des Systems kann auf ein Minimum reduziert werden. Insgesamt wird also ein Haushaltsgerät geschaffen, bei welchem ein stets stabiles Bewegungsverhalten der drehbaren Komponente unabhängig von ihrer Belastung erzielt werden kann. Insbesondere bei einem Haushaltsgerät zur Pflege von Wäschestücken, wie beispielsweise einer Waschmaschine - insbesondere mit einem feststehenden Laugenbehälter -, kann durch die axiale Anordnung des Stators und des Rotors relativ zueinander ein unabhängig von der aktuellen Beladung koaxial laufendes System erreicht werden. Die Steuereinrichtung kann nämlich das dynamische Verhalten des Haushaltsgerätes, insbesondere unter Einfluss von Unwuchten und wechselnder Beladung, aktiv beeinflussen.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgeräts wird eine drehbare Komponente des Haushaltsgerätes durch einen Antriebsmotor angetrieben. Eine Steuereinrichtung steuert den Antriebsmotor an. Der Antriebsmotor weist einen Stator mit einer ersten Magnetanordnung und einen mit der Komponente gekoppelten Rotor mit einer zweiten Magnetanordnung auf. Durch Zusammenwirken von durch die Magnetanordnungen erzeugten Magnetfeldern ist der Rotor relativ zum Stator um eine Drehachse drehbar. Die Magnetanordnungen werden entlang der Drehachse beabstandet zueinander angeordnet, so dass zwischen den Magnetanordnungen ein axialer Spalt ausgebildet wird. Ferner wird zum Erreichen einer koaxialen Anordnung des Rotors bezüglich des Stators bei einer Steuerung einer Verteilung des durch die erste und/oder zweite Magnetanordnung erzeugten Magnetfeldes ein Gleichanteil dieses Magnetfeldes größer als Null erzeugt.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Haushaltsgerät vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder auch in Alleinstellung verwendbar. Die Erfindung wird nun anhand einzelner bevorzugter Ausführungsbeispiele, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1A in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch einen Antriebsmotor einer Waschmaschine, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist;
Fig. 1 B in schematischer Darstellung einen länglichen bzw. axialen Schnitt durch den
Antriebsmotor gemäß Fig. 1A;
Fig. 2 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht eines Haushaltsgerätes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3A in schematischer Darstellung einen länglichen bzw. axialen Schnitt durch einen Antriebsmotor für ein Haushaltsgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3B in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch den Antriebsmotor gemäß Fig. 3A,
Fig. 4A in schematischer Darstellung einen axialen Schnitt durch den Antriebsmotor gemäß Fig. 3A, wobei ein Rotor bezüglich eines Stators aufgrund einer Beladung einer Wäschetrommel radial versetzt angeordnet ist;
Fig. 4B in schematischer Darstellung eine Stirnseite des Antriebsmotors gemäß Fig.
4A; und
Fig. 5 in schematischer und höchst abstrakter Darstellung ein Haushaltsgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
In den Figuren 1A und 1 B ist jeweils ein Antriebsmotor 1 dargestellt, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Antriebsmotor 1 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor bzw. ein permanentmagneterregter Synchronmotor. Der Antriebsmotor 1 umfasst einen Stator 2, wie auch einen Rotor 3. Der Stator 2 und der Rotor 3 sind koaxial zueinander angeordnet, und der Rotor 3 liegt im inneren des Stators 2 bzw. der Stator 2 umgibt den Rotor 3. Der Rotor 3 weist Permanentmagnete 4 auf, die an einer radialen Außenseite des Rotors 3 in Umfangsrichtung in wechselnder Polung verteilt angeordnet sind. Der Stator 2 weist an seiner radialen Innenseite Elektromagnete 5 auf, die durch eine Wicklung mit einer Mehrzahl von Phasensträngen, beispielsweise mit drei Phasensträngen, gebildet sind.
Wird nun ein solcher Antriebsmotor 1 in einer Waschmaschine eingesetzt, wie sie aus der Druckschrift EP 1 433 890 A2 bekannt ist, so besteht ein Problem darin, dass die Wäschetrommel der Waschmaschine gegenüber einem feststehenden Laugenbehälter absinken kann. Dies ist mit Nachteilen verbunden: Es erhöht sich die Menge der„toten Flotte", und es besteht ein Risiko für die zu behandelnden Textilien. Außerdem werden die Lager der Wäschetrommel mechanisch beansprucht, was zu einer verringerten Lebensdauer und Standzeit der Waschmaschine führen kann.
In Fig. 2 ist ein Haushaltsgerät 6 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das Haushaltsgerät 6 ist ein Gerät zur Pflege von Wäschestücken. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Haushaltsgerät 6 um eine Waschmaschine. Sie umfasst ein quaderförmiges Gehäuse 7, in welchem eine Durchgangsöffnung 8 ausgebildet ist, durch welche Wäschestücke in das Haushaltsgerät 6 eingebracht werden können. Die Durchgangsöffnung 8 kann in herkömmlicher Weise mittels einer Tür verschlossen werden. Das Haushaltsgerät 6 umfasst außerdem einen Laugenbehälter 9, welcher mit dem Gehäuse 7 fest bzw. starr verbunden ist. Der Laugenbehälter 9 kann sich somit relativ zum Gehäuse 7 nicht bewegen. An einer Rückseite 10 ist der Laugenbehälter 9 mittels eines Abstützteils 1 1 verschlossen, welches mit dem Laugenbehälter 9 unter Vermittlung einer elastischen Dichtung 12 verbunden ist. Das Abstützteil 1 1 ist über eine Federanordnung 13 mit einer oberen Wand 14 des Gehäuses 7 verbunden; es ist über eine Dämpferanordnung 15 an einem Boden 16 des Gehäuses 7 abgestützt. Die Federanordnung 13 kann prinzipiell eine beliebige Anzahl von Federn aufweisen; die Dämpferanordnung 15 kann eine beliebige Anzahl von Dämpfern umfassten, wie auch Dämpfer unterschiedlicher Art. Die Lage der Feder- und Dämpferanordnung 13, 15 kann je nach Ausführung unterschiedlich sein. Ebenso können die Federn in der Dämpferanordnung integriert sein. In dem Laugenbehälter 7 ist eine Wäschetrommel 17 um eine horizontale Drehachse drehbar gelagert, wobei in alternativen Ausführungen die Drehachse auch geneigt angeordnet sein kann. Eine mit der Wäschetrommel 17 fest verbundene Welle 18 verbindet die Wäschetrommel 17 mit einem Rotor 19 eines Antriebsmotors 20. Der Antriebsmotor 20 weist außerdem einen Stator 21 auf. Das Haushaltsgerät 6 weist im Ausführungsbeispiel also einen Direktantrieb für die Wäschetrommel 17 auf. Die Welle 18 erstreckt sich über eine Durchgangsöffnung des Abstützteils 1 1 hindurch und ist an diesem Abstützteil 1 1 abgestützt, nämlich beispielsweise über ein Kugellager.
Die Wäschetrommel 17, wie auch der Rotor 19 sind um eine Drehachse S drehbar. Wird die Wäschetrommel 17 mit Wäschestücken beladen, so wirkt auf die Wäschetrommel 17 aufgrund des Gewichts der Wäschestücke eine Kraft. Diese Kraft bewirkt ein Absinken der Wäschetrommel 17 zusammen mit dem Rotor 19, wie auch dem Abstützteil 1 1. Die Wäschetrommel 17 sinkt gegenüber dem Laugenbehälter 7 ab, und der Rotor 19 verschiebt sich radial relativ zum Stator 21 . Der Rotor 19 und der Stator 21 sind nämlich mechanisch voneinander entkoppelt und somit mechanisch nicht zentriert. Die Drehachse S verschiebt sich dann nach unten, nämlich relativ zu der in Fig. 2 dargestellten Drehachse S. In der in Fig. 2 gezeigten Ausgangslage der Wäschetrommel 17 - in welcher die Wäschetrommel 17 unbeladen ist - stellt die Drehachse S gleichzeitig eine Referenzachse S' dar. Wird die Wäschetrommel 17 mit Wäschestücken beladen, so ändert sich die Lage der Drehachse S relativ zur Referenzachse S'. Alternativ können die Feder- und Dämpferanordnung 13, 15 derart abgestimmt sein, dass die in Fig. 2 gezeigte Ausgangslage, d.h. die koaxiale Lage vom Rotor 19 und Stator 21 , erst mit einer mittleren Menge bzw. einer im Haushalt durchschnittlich üblichen Menge an Wäschestücke beladenen Wäschetrommel erzielt wird. Dabei ist von Vorteil, dass nur in dem Falle eine aktive Steuerung zur Erreichung der koaxialen Lage von Rotor 19 und Stator 21 erfolgen muss, wenn die Menge an Wäschestücke von der mittleren bzw. haushaltsüblichen Menge an Wäschestücken abweicht. Hier durch können die Belastungen der Bauteile verringert werden.
Der Antriebsmotor 20 ist derart konzipiert, dass der Rotor 19 und der Stator 21 entlang der Drehachse S zueinander beabstandet angeordnet sind. Dies bedeutet, dass zwischen dem Rotor 19 und dem Stator 21 ein axialer Luftspalt 22 ausgebildet ist. Dieser Luftspalt 22 ist frei von Bauteilen. In der in Fig. 2 dargestellten Ausgangslage der Wäschetrommel 17 ist der Stator 21 parallel zum Rotor 19 angeordnet, und eine laterale Bewegung des Rotors 19 bezüglich des Stators 21 ist zugelassen. Bei einer solchen axialen Anordnung des Rotors 19 und des Stators 21 relativ zueinander ist aufgrund der lateralen Bewegungsfreiheit die Gefahr eines Anschlags bzw. eines Stoßes des Rotors 19 gegen den Stator 21 bei einer Auslenkung der Wäschetrommel 17 ausgeschlossen.
Die Anordnung des Rotors 19 einerseits und des Stators 21 andererseits ist in Fig. 2 lediglich beispielhaft dargestellt. Gleichfalls kann der Stator 21 an dem feststehenden Laugenbehälter 9 angeordnet sein, nämlich insbesondere an einem radialen Vorsprung
23 des Laugenbehälters 9. Also kann der Stator 21 entweder an dem Gehäuse 7 oder aber an dem Laugenbehälter 9 angeordnet sein. Auch der Rotor 19 kann beispielsweise direkt an der Wäschetrommel 17 - nämlich an einer Rückwand der Wäschetrommel 17 - angeordnet sein.
Der Rotor 19 weist eine Magnetanordnung 24 auf, und der Stator 21 weist ebenfalls eine Magnetanordnung 25 auf. Die Magnetanordnungen 24, 25 weisen jeweils axial ausgerichtete Polschuhe auf, die einander gegenüber stehen. Also stehen die Magnetanordnungen 24, 25 einander gegenüber. Die Magnetanordnung 24 des Rotors 19 umfasst eine Vielzahl von Permanentmagneten, die an einer dem Stator 21 zugewandten Stirnseite 26 des Rotors 19 in wechselnder Polung verteilt angeordnet sind, nämlich beispielsweise entlang eines Ringes. Die Magnetanordnung 25 des Stators 21 umfasst hingegen eine Vielzahl von Elektromagneten, die durch eine Wicklung mit beispielsweise drei Phasensträngen gebildet sind. Die Elektromagnete sind ebenfalls an einer dem Rotor 19 zugewandten Stirnseite 27 des Stators 21 angeordnet. Sie können auch entlang eines Ringes angeordnet sein.
Die Fig. 3A und 3B zeigen eine beispielhafte Ausgestaltung des Antriebsmotors 20 einschließlich des Rotors 19 und des Stators 21. Wie aus den Fig. 3A und 3B hervorgeht, umfassen der Rotor 19 und der Stator 21 jeweils eine Ringscheibe 28 bzw. 29, an welcher die zugeordnete Magnetanordnung 24 respektive 25 angeordnet ist. In dem unbelasteten Zustand der Wäschetrommel 17 sind die Ringscheiben 28, 29 koaxial zueinander angeordnet, so dass die jeweiligen Zentren der Ringscheiben 28, 29 auf der Referenzakte S' liegen. Wird nun die Wäschetrommel 17 mit Wäschestücken beladen, so sinkt die Wäschetrommel 17 gegenüber dem Laugenbehälter 9 ab, und die Drehachse S verschiebt sich relativ zur Referenzachse S'. Ein solches Szenario ist in den Fig. 4A und 4B dargestellt. Der Rotor 19 und der Stator 21 liegen nicht mehr koaxial zueinander und die Drehachse S fällt nicht mehr mit der Referenzachse S' zusammen. Die axiale Anordnung des Rotors 19 und des Stators 21 relativ zueinander ermöglicht jedoch ein aktives Verstellen der Lage des Rotors 19 und hierdurch der Drehachse S. Die Phasenstränge des Rotors 21 können nämlich gleichzeitig bestromt werden - nämlich mit einem Gleichstrom - so dass zentrierende Kräfte gemäß der Pfeildarstellung P1 , P2 entstehen. Durch diese Kräfte wird der Rotor 19 wieder in seine Ausgangslage bewegt, so dass die Drehachse S mit der Referenzachse S' zusammenfällt. Eine solche koaxiale Anordnung des Rotors 19 relativ zum Stator 21 kann auch während des gesamten Betriebs des Haushaltsgerätes 6 aufrechterhalten werden; hierzu kann das Drehfeld der Magnetanordnung 25 des Stators 21 mit einem Gleichanteil (Offset) überlagert werden, welcher dann für die koaxiale Anordnung sorgt.
Bezug nehmend auf Fig. 5 wird nun die Art und Weise der Ansteuerung des Antriebsmotors 20 näher erläutert. In Fig. 5 ist das Haushaltsgerät 6 mit der Wäschetrommel 17 und dem damit verbundenen Rotor 19 gezeigt. Die Magnetanordnung 25 des Stators 21 umfasst im Ausführungsbeispiel drei Phasenstränge 30, 31 , 32 die mit einem Wechselrichter bzw. Inverter 33 elektrisch gekoppelt sind. Der Wechselrichter 33 stellt für jeden Phasenstrang 30, 31 , 32 jeweils eine elektrische Wechselspannung bereit. Der Wechselrichter 33 erzeugt diese Wechselspannungen mithilfe geeigneter Schalter, nämlich insbesondere mithilfe von Transistoren. Der Wechselrichter 33 wird durch eine Steuereinrichtung 34 angesteuert, die im Ausführungsbeispiel ein Mikrokontroller ist. Der Wechselrichter 33 ist mit einem elektrischen Zwischenkreis 35 gekoppelt, welcher einen Zwischenkreiskondensator 36 aufweist. An dem Zwischenkreiskondensator 36 liegt eine Zwischenkreisgleichspannung Uz an. Aus dieser Zwischenkreisgleichspannung Uz erzeugt der Wechselrichter 33 die Wechselspannung für die Phasenstränge 30, 31 , 32.
Das Haushaltsgerät 6 weist zwei elektrische Anschlüsse 37, 38 auf, nämlich einen Phasenanschluss und einen Nullanschluss. Die Anschlüsse 37, 38 sind mit einem Gleichrichter und Netzfilter 39 elektrisch gekoppelt. Der Gleichrichter 39 erzeugt die Zwischenkreisgleichspannung Uz aus einer Versorgungswechselspannung Uv, die zwischen den Anschlüssen 37, 38 anliegt. Die Zwischenkreisgleichspannung Uz wird zwischen einem Schaltungsknoten 40 und einem Bezugspotential 41 bereitgestellt. Zwischen dem Schaltungsknoten 40 und dem Bezugspotential 41 ist auch der Zwischenkreiskondensator 36 geschaltet. Parallel zum Zwischenkreiskondensator 36 liegt auch ein Spannungsteiler 42 mit einem ersten und einem zweiten Ohmschen Widerstand 43, 44. Ein zwischen den Widerständen 43, 44 liegender Abgriffknoten 45 ist mit einem Versorgungsanschluss der Steuereinrichtung 34 verbunden. Der Spannungsteiler 42 teilt also die Zwischenkreisgleichspannung Uz, und die Steuereinrichtung 34 wird mit der geteilten Gleichspannung versorgt.
Der Wechselrichter 33 - und genauer gesagt seine Transistoren - ist einerseits mit dem Schaltungsknoten 40 und andererseits über drei Messwiderstände 46, 47, 48 mit dem Bezugspotential 41 gekoppelt. Die Steuereinrichtung 34 erfasst Strangströme l30, I31 , I32, die durch die Phasenstränge 30, 31 , 32 fließen. Hierzu ist die Steuereinrichtung 34 mit drei Knoten 49, 50, 51 gekoppelt, die jeweils zwischen einem der Messwiderstände 46, 47, 48 und dem Wechselrichter 33 liegen.
Die Steuereinrichtung 34 kann außerdem jeweilige elektrische Spannungen erfassen, die in den Phasensträngen 30, 31 , 32 aufgrund des Magnetflusses der Magnetanordnung 24 des Rotors 19 induziert werden. Sowohl die Strangströme l30, I31 , I32, als auch die gemessenen induzierten Spannungen stellen elektrische Messgrößen des Antriebsmotors 20 dar, die durch die Steuereinrichtung 34 erfasst werden. Wie bereits ausgeführt, kann die Steuereinrichtung 34 den Stromfluss durch die Phasenstränge 30, 31 , 32 bzw. die Verteilung des durch die Magnetanordnung 25 des Stators 21 erzeugten Magnetfeldes auf die Art und Weise steuern, dass eine koaxiale Anordnung des Rotors 19 relativ zum Stator 21 gegeben ist. Dies kann beispielsweise so aussehen, dass die Steuereinrichtung 34 bei dem durch die Phasenstränge 30, 31 , 32 erzeugten Drehfeld einen Gleichanteil erzeugt, durch welchen dann die zentrierenden Kräfte erzeugt werden.
In Abhängigkeit von Messwerten für die Strangströme l30, I31 , I32, und/oder abhängig von Messwerten für die induzierten Spannungen - insbesondere abhängig von einer in dem jeweils aktuell nicht bestromten Phasenstrang 30, 31 , 32 induzierten elektrischen Spannung - ermittelt die Steuereinrichtung 34 die jeweils aktuelle radiale und/oder axiale Lage des Rotors 19 relativ zum Stator 21 bzw. die Lage der Drehachse S relativ zur Referenzachse S'. Dies kann die Steuereinrichtung 34 anhand der Messwerte ermitteln, weil die genannten elektrischen Messgrößen unmittelbar von dem Ausmaß einer Induktion aufgrund des Magnetflusses der Magnetanordnung 24 des Rotors 19 abhängen.
Also kann die Steuereinrichtung 34 die jeweils augenblickliche Lage des Rotors 19 bezüglich des Stators 21 ermitteln. Die Steuereinrichtung 34 kann also eine Unwucht der Wäschetrommel 17 erkennen. Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 34 in Abhängigkeit von Messwerten für die oben genannte Messgröße eine Amplitude und/oder eine Phase und/oder eine Frequenz einer Auslenkung der Drehachse S gegenüber der Referenzachse S' ermittelt - eine solche Auslenkung ist beispielsweise in den Fig. 4A und 4B gezeigt. Die Steuereinrichtung 34 kann dann dieser Auslenkung entgegenwirken, nämlich durch entsprechende Ansteuerung des Wechselrichters 33.
Die Steuereinrichtung 34 kann auch in Abhängigkeit von den erfassten Messwerten das Bewegungsverhalten der Wäschetrommel 17 im Hinblick darauf regeln, dass die Drehachse S mit der Referenzachse S' zusammenfällt. Dann verbleibt die Wäschetrommel 17 stets in der optimalen Lage, so dass die mechanischen Komponenten des Haushaltsgerätes 6 - insbesondere die Lagerung - geschont werden können.
Die Magnetanordnung 24 des Rotors 19 und die des Stators 21 bilden insgesamt ein Feder- bzw. Dämpfersystem. Im Ausführungsbeispiel kann die Steuereinrichtung 34 darüber hinaus auch die Elastizität eines solchen Feder- und Dämpfersystems verändern. Die Elastizität kann die Steuereinrichtung 34 unter Veränderung des Drehfeldes der Magnetanordnung 25 bzw. unter Veränderung der Ströme l30, I31 , I32, einstellen. In der Steuereinrichtung 34 - nämlich in einem Speicher - können diesbezüglich Kennlinien abgelegt bzw. vorgegeben sein, die es ermöglichen, unterschiedliche Elastizitätsgrade des durch den Rotor 19 und den Stator 21 gebildeten Federsystems einzustellen. Diese Elastizitätsgrade können in Abhängigkeit von einer aktuellen Drehzahl des Antriebsmotors 20 und/oder in Abhängigkeit von einer aktuellen Beladung der Wäschetrommel 17 und/oder in Abhängigkeit von einer Amplitude der Auslenkung der Drehachse S gegenüber der Referenzachse S' variiert werden. Also können in der Steuereinrichtung 34 beladungsabhängige und/oder drehzahlabhängige und/oder hubabhängige Feder- und Dämpferkennlinien vorgegeben sein, gemäß denen die Steuereinrichtung 34 das Drehfeld der Magnetanordnung 25 steuert. Die jeweils augenblickliche Elastizität eines solchen Feder- und Dämpfersystems aus dem Rotor 19 und dem Stator 21 kann auch durch die Steuereinrichtung 34 geregelt werden, nämlich in Abhängigkeit von den erfassten Messwerten.
Bezugszeichenliste
1 Antriebsmotor
2 Stator
3 Rotor
4 Permanentmagnete
5 Elektromagnete
6 Haushaltsgerät
7 Gehäuse
8 Durchgangsöffnung
9 Laugenbehälter
10 Rückseite
11 Abstützteil
12 Dichtung
13 Federanordnung
14 obere Wand
15 Dämpferanordnung
16 Boden
17 Wäschetrommel
18 Welle
19 Rotor
20 Antriebsmotor
21 Stator
22 Luftspalt
23 Vorsprung
24, 25 Magnetanordnungen
26, 27 Stirnseiten
28, 29 Ringscheiben
30, 31 , 32 Phasenstränge
33 Wechselrichter
34 Steuereinrichtung
35 Zwischenkreis
36 Zwischenkreiskondensator 37, 38 Anschlüsse
39 Gleichrichter
40 Schaltungsknoten
41 Bezugspotential
42 Spannungsteiler
43, 44 Ohmsche Widerstände 45 Abgriffsknoten
46, 47, 48 Messwiderstände
49, 50, 51 Knoten
S Drehachse
S' Referenzachse
Uz Zwischenkreisgleichspannung Uv Versorgungswechselspannung
'30, I31 , z Strangströme

Claims

Patentansprüche
Haushaltsgerät (6) mit einer drehbaren Komponente (17) und einem Antriebsmotor (20) zum Antreiben der Komponente (17), welcher einen Stator (21 ) mit einer ersten Magnetanordnung (25) und einen mit der Komponente (17) gekoppelten Rotor (19) mit einer zweiten Magnetanordnung (24) aufweist, und mit einer Steuereinrichtung (34) zum Ansteuern des Antriebsmotors (20), wobei durch Zusammenwirken von durch die Magnetanordnungen (24, 25) erzeugten
Magnetfeldern der Rotor (19) relativ zum Stator (21 ) um eine Drehachse (S) drehbar ist und entlang der Drehachse (S) die Magnetanordnungen (24, 25) zueinander beabstandet angeordnet sind, so dass zwischen den
Magnetanordnungen (24, 25) ein axialer Spalt (22) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erreichen einer koaxialen Anordnung des Rotors (19) bezüglich des Stators (21 ) die Steuereinrichtung (34) dazu ausgelegt ist, bei einer Steuerung einer Verteilung des durch die erste und/oder zweite Magnetanordnung (24, 25) erzeugten Magnetfeldes einen Gleichanteil dieses Magnetfeldes größer als Null zu erzeugen.
Haushaltsgerät (6) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es ein Haushaltsgerät (6) zur Pflege von Wäschestücken ist und die Komponente (17) eine Trommel (17) zur Aufnahme der Wäschestücke ist.
Haushaltsgerät (6) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es einen mit einem Gehäuse (7) des Haushaltsgerätes (6) fest verbundenen Laugenbehälter (9) aufweist und der Stator (21 ) am Laugenbehälter (9) oder am Gehäuse (7) angeordnet ist.
Haushaltsgerät (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (21 ) und der Rotor (19) jeweilige parallel zueinander angeordnete Scheiben oder Ringscheiben (28, 29) aufweisen, durch welche die jeweiligen Magnetanordnungen (24, 25) gehalten sind.
5. Haushaltsgerät (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (24) des Rotors (19)
Permanentmagnete aufweist und/oder die Magnetanordnung (25) des Stators (21 ) eine Wicklung, insbesondere mit drei Phasensträngen (30, 31 , 32), aufweist.
6. Haushaltsgerät (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (34) dazu ausgelegt ist, eine elektrische Messgröße (l30, l31 , l32) des Antriebsmotors (20), insbesondere durch zumindest einen Phasenstrang (30, 31 , 32) des Stators (21 ) fließenden elektrischen Strangstrom (l30, l31 , l32) und/oder in zumindest einem Phasenstrang (30, 31 , 32) des Stators (21 ) induzierte elektrische Spannung, zu erfassen.
7. Haushaltsgerät (6) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuereinrichtung (34) dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von Messwerten für die Messgröße (l30, l3i , l32) auf die jeweils momentane radiale und/oder axiale Lage des Rotors (19) relativ zum Stator (21 ) zurück zu schließen.
8. Haushaltsgerät (6) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (34) dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von Messwerten für die Messgröße (l30, l3i , l32) auf eine Amplitude und/oder eine Frequenz und/oder eine Phase einer Auslenkung der Drehachse (S) des Rotors (19) bezüglich einer Referenzachse (S') zurück zu schließen.
9. Haushaltsgerät (6) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (34) dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von
Messwerten für die Messgröße (l30, l31 , l32) eine Verteilung des durch die
Magnetanordnung (25) des Stators (21 ) erzeugten Magnetfeldes gemäß einer Vorgabe zu regeln.
10. Haushaltsgerät (6) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe umfasst, dass die Amplitude einer Auslenkung der Drehachse (S) des Rotors (19) bezüglich einer Referenzachse (S') unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes verbleibt, insbesondere dass die Drehachse (S) des Rotors (19) mit der
Referenzachse (S') zusammenfällt.
1 1. Haushaltsgerät (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinrichtung (34) eine digitale Feder- und/oder Dämpferkennlinie für die drehbare Komponente (17) vorgebbar ist und die
Steuereinrichtung (34) dazu ausgelegt ist, durch entsprechendes Steuern einer
Verteilung des durch die Magnetanordnung (25) des Stators (21 ) erzeugten Magnetfeldes die vorgegebene Feder- und/oder Dämpferkennlinie für die
Komponente (17) einzustellen.
12. Haushaltsgerät (6) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der
Steuereinrichtung (34) eine von einer Amplitude einer Auslenkung der Drehachse (S) bezüglich einer Referenzachse (S') abhängige und/oder eine von einer Beladung der drehbaren Komponente (17) abhängige und/oder von einer Drehzahl der Komponente (17) abhängige Feder- und/oder Dämpferkennlinie für die drehbare Komponente (17) vorgebbar ist.
13. Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgerät (6), bei welchem eine drehbare Komponente (17) mittels eines Antriebsmotors (20) angetrieben wird, welcher einen Stator (21 ) mit einer ersten Magnetanordnung (25) und einen mit der Komponente (17) gekoppelten Rotor (19) mit einer zweiten Magnetanordnung (24) aufweist, wobei der Antriebsmotors (20) durch eine Steuereinrichtung (34) angesteuert wird und durch Zusammenwirken von durch die Magnetanordnungen (24, 25) erzeugten Magnetfeldern der Rotor (19) relativ zum Stator (21 ) um eine Drehachse (S) gedreht wird und entlang der Drehachse (S) die
Magnetanordnungen (24, 25) zueinander beabstandet angeordnet werden, so dass zwischen den Magnetanordnungen (24, 25) ein axialer Spalt (22) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erreichen einer koaxialen Anordnung des Rotors (19) bezüglich des Stators (21 ) bei einer Steuerung einer Verteilung des durch die erste und/oder zweite Magnetanordnung (24, 25) erzeugten
Magnetfeldes ein Gleichanteil dieses Magnetfeldes größer als Null erzeugt wird.
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