DE2744472C2

DE2744472C2 - Elektrischer Zweimotorenantrieb

Info

Publication number: DE2744472C2
Application number: DE2744472A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Bradler; Jaroslav Prof.Dr. 6750 Kaiserslautern Stepina
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-10-03
Filing date: 1977-10-03
Publication date: 1983-11-03
Also published as: FR2404947A1; ATA712078A; FR2404947B1; IT7828336A0; GB2007034B; GB2007034A; DD139648A5; HU180077B; DK434178A; NL7809291A; IT1100829B; DE2744472B1; SE7810180L; AT365011B; PL115896B1; PL210046A1; US4292559A

Description

n) Das Polzahlverhältnis der Ständerwicklungen beträgt entweder 8 :2 oder 12:2 oder 16:2;

b) zusätzlich zu einer ungekreuzten ist eine gekreuzte oder zusätzlich zu einer gekreuzten eine ungekreuzte Läufer-Schleifenwicklung vorgesehen,

c) die Spulenweite der gekreuzten und der ungekri .zten Läufer-Schleifenwicklung entspricht zumindest annäh-rnd einem ungeraden ganzen Vielfachen der Spulen weite der hochpoligen Ständerwicklung de; -^duktionsmotors;

d) an jeweils zwei benachbarte Lamellen des Kommutators sind Anfang oder Ende sowohl einer Spule der ungekreuzten als auch einer gegenüber dieser räumlich um 180° am Ankerumfiing versetzt angeordneten Spule der gekreuzten l.äufer-Schleifenwickliing angeschlossen.

2. Elektrischer Zweimolorenantrieb, insbesondere IiIr einen Waschautomatenantrieb, mit jeweils getrennt an ein Einphasen-Wechselstromnetz anzuschließenden, in einem gemeinsamen Ständerblechpaket ungeordneten Ständerwicklungen eines niederpoligen Einphasen-Reihenschlußmotors einerseits und eines mehr als 2:1 höherpoligen ^ Induktionsmotor andererseits sowie mit einem gemeinsamen Lauter, der je Strang derart in Reihe geschaltete Spulen oder Spulengruppen aufweist, daß für den Induktionsmotor kurzgeschlossene Wicklungsieile mit einer der erregenden Induktionsmotor-Siänderwicklung entsprechenden Polzahl und für den Kommutatormotor eine mit dessen Kommutator verbundene Schleifenwicklung mit «iner der erregenden Reihenschlußmotor-Ständer wicklung entsprechenden Polzahl und einer annä- bo hemd deren Polteilung entsprechenden Spulenweite gebildet sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Das Polziihlverhälmis der Stiindcrwicklungen b5 betragt b : 2:

b) zusätzlich zu einer ungekreuzten ist eine gekreuzte oder zusätzlich zu einer gekreuzten eine ungekreuzte Läufer-Schleifenwtcklung vorgesehen;

c) die Spulenweite der gekreuzten und der ungekreuzten Läufer-Schleifenwicklung entspricht zumindest annähernd einem ungeraden ganzen Vielfachen der Spulenweite der hochpoligen Ständerwicklung des Induktionsmotors;

d) an jweils zwei benachbarte Lamellen des Kommutators sind Anfang und Ende sowohl einer dazwischen zum Kommutator verbindungslosen Reihenschaltung zweier gegeneinander um 120° am Ankerumfang versetzten, der jeweils einen Schleifenwicklung zuzuordnenden Spulen als auch einer im Sinne einer gleichmäßigen Verteilung am Umfang um weitere 120° am Umfang versetzt angeordneten Spule der jeweils anderen Schleifenwicklung angeschlossen (F ig. 3).

3. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß bei einem 8/2-puiunischailbareR Antrieb mit einer 3-strängigen Induktionsmotor-Ständerwicklung mit N, =24 Nuten im Ständer im Läufer 18 Nuten vorgesehen sind.

4. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß bei einem 12/2-polumschahbaren Antrieb mit einer 3-strängigen Induktionsmotor-Ständerwicklung mit /Vi = 36 Nuten im Ständer im Läufer 28 Nuten vorgesehen sind.

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Zweimotorenantrieb gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2. Ein derartiger Zweimotorenantrieb ist aus der DE-OS 25 30 294 bekannt.

Bei dem bekannten Zw-jimotöi'e,iantrieb ist das Ständerblechpaket über den gesamten Umfang genutet: die 12-polige. 3-strängige Ständer-Wicklung eines Induktionsmotors und die Wicklung eines als Wechselstrom-Reihenschlußmotor vorgesehenen 2-poligen Kommutalormotors sind jeweils in gemeinsamen Nuten angeordnet, wobei ein Ständerblechschnitt mit ungleichem Nutenquerschnitt gewählt und die Wicklung des Induktionsmotors gleichmäßig über alle Nuten verteilt ist, während die Wicklung des Reihenschlußmotors die Nuten nur teilweise belegt, die dazu einen größeren Nutquerschnitt aufweisen als die restlichen, allein von der Wicklung des Induktionsmotors belegten Nuten. Im Läufer sind einerseits eine an die Lamellen des Kommutators angeschlossene 2-polige. als ungekreuzte Schleifenwicklung ausgeführte Ankerwicklung des Reihenschlußmotors sowie andererseits eine davon galvanisch völlig getrennte 2-strängige. gewickelte Induktionsmotor-Wicklung mit einer der Polzahl der Induk tionsmotor-Wicklung des Stär.ders entsprechenden Polzahl vorgesehen, deren Spulen oder .Spulengruppen je Strang in Reihe geschaltet sind und durch unmittelbares Verbinden von Anfang und Ende der Reihenschaltung Kurzschlußkreise bilden.

Aufgabe der Erfindung ist es. einen Zweimotorenantrieb der eingangs genannten Art unter Heibehalumg der dort erziehen Vorteile mit einer fertigungstechnisch einfacher herstellbaren Wicklung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des

Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 2 gelost; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die CH-PS 17 611 ist zwar eine kombinierte Gleichstrom-Wechselstrom-Maschine bekannt, die unter anderem als Gleichstrom- oder Wechselstrommotor betrieben werden kann und deren Läufer eine für Gleich- und Wechselstrom gemeinsame Wicklung enthält; jedoch weisen der Ständer zwei nach Art einer Ringwicklung gewickelte, im Sinne eines 4-poligen Feldes mit einem Wechselstrom aus einem Transformator bzw. im Sinne eines 2-poligen Feldes mit einem Gleichstrom aus einer Batterie gespeiste Spulengruppen und der Läufer kurzgeschlossene Stränge auf, die nach Art einer Wellenwicklung mit einer der Wechselstrommotor-Ständerwicklung entsprechenden Polteilung am Umfang des Läufers verteilt angeordnet sowie an äquipotentialen Punkten über zusätzliche Anschlüsse mit den Kommutatorlamellen verbunden sind.

Sofern durch Einspeisung von Gleichstrom eine Drehzahl oberhalb der Synchrondrehzahl des Wechselstrommotors erstrebt wird, kann auch die Ständerwicklung des Wechselstrommotors mit dem Wechselstromnetz verbunden sein, so daß der Wechselstrommotor bei generatorischem Bremsbetrieb Wechselstrom in das Wechselstromnetz zurückspeist.

Durch die im Anspruch 1 bzw. im Anspruch 2 gekennzeichneten Merkmale wird erreicht, daß in fertigungs- und wicklungstechnisch günstiger Weise mit im Sinne geringer magnetischer Geräusche wählbaren günstigen Nut- und Windungszahlkombinationen ohne Umschaltung irgendwelcher Läuferwicklungsteile das gesamte Wicklungskupfer der Läuferwicklung sowohl im Inc'uktionsmotor-Betrieb als auch im Kommutatormotor-Betrieb ausnutzbar ist. Diese voll integrierte Lauferwicklung wnM dabei wie im Fall des eingangs genannten bekannten Zweimotorenantriebs mit seinen zwei getrennten Läuferwicklungen einerseits zusammen mit dem hochpoligen Ständerfeld des Induktionsmotors als eine in sich geschlossene, ein Moment bildende Mehrphasenwicklung und arbeitet andererseits bei Erregung des .Ständerfeldes des Kommutr orriiotors und stromführenden Bürsten als eine Kommutator-Schleifenwicklung. ohne daß bei Drehzahlen oberhalb der synchronen Drehzahl des hochpoligen Induktionsmotor durch die Läufrrwicklungsstränge übersynchrone Bremsmomentc entstehen, weil sich die bei niederpoligem Betrieb durch das niederpolige Feld in den /uvor beschriebenen »hochpoligen Kurzschlußkreisen« bildenden Spanrungen zu Null ergänzen.

Die L'rfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im folgenden unhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung naher erläutert. Darin /eigen:

F 1 g. I die Prinzi,>schaltung für einen Waschautomalenuntrieb mn einem 3-strangigen Induktionsmotorteil und einem in dem gleichen Blechpaket angeordneten Kommutatormotoitcil.

t' i g. 2 das Wicklungsschema für die Stcnderwicklungen eines 12-poligen. 3-sirangigen Induktionsmotortcils und eines hu gleichen Ständerblechpaket ungeordneten 2-poligen Ko.nmutatormolorteils.

F-" 1 g. 3 das Wickliingsschema der integrierten Läuferwicklung für einen 6/2-polumschaltbaren Antriebsmotor mit \ü Nuten und 3b Lamellen.

F i g. 4 das Wicklungsschema der integrierten Läuferwicklung eines 8/2-polu"ischaltharen Antriebsmotors mit 18 Nuten und Jb Lamellen.

F i g. 5 das Wicklungsschema der integrierten Läuferwicklung eines 8/2-poIumschaltbaren Antriebsmotors mit 20 Nuten und 20 Lamellen,

F i g. 6 das Wicklungsschema der integrierten LäuferwickJung eines 8/2-polumschaltbaren Antriebsmotors mit 24 Nuten und 24 Lamellen.

Fig. 1 zeigt strichpunktiert umrandet den integrierten Induktions- und Kommutatormotor, der aus einem Einphasennetz R. M_n gespeist wird Die drei Stränge der in Stern geschaiteten Ständerwicklung des Induktionsmotors 1 sind mit L/12-A" IZ Κ12-Π2, W12-Z12 bezeichnet. Die Erregerwicklung des aus dem Einphasen-Wechselstromnetz R, Abgespeisten Einphasen-Reihenschluß-Kommutatormotors 2 trägt die Bezugszeichen EF. die Bürsten des zugehörigen Läufers 21 sind wie üblich mit BA bezeichnet. Parallel zu den Eingängen V12 bzw. W12 liegen die beiden Kontakte 31 bzw. 32 eines Reversierschalters 3, dessen Eingangsklemme mit dem Leiter R des speisenden Einphasennetzes R. M_p verbunden ut. Parallel zu den Klemmen 31,32 liegt in an sich bekannter Weise ein Kondensi> >r C. Der zweite Leiter M_n des speisenden Einphasennetz :s R. M_n ist in Reihe über einen Thermowächter 4 an die Eingangsklemme t/12 des Induktionsmotors angeschlossen, der z. B. in 12-poliger Ausführung unter Zwischenschaltung einer Remenübersetzung die Waschtrommel eines Waschautomaten im Waschbetrieb mit etwa 50 Trommel-Upm antreibt. Der Induktionsmotor kann anstelle der hier gezeigten drei Stränge auch nur mit zwei Strängen ausgeführt sein. Die Polzahl des Kommutatormotors soll beispielsweise gleich 2 sein, muß jedenfalls eine von der Polzahl des Induktionsmotors 1 unterschiedliche Größe aufweisen.

F: g. 2 zeigt in ihrem oberen Teil das Wicklungsschema der in Fi g. I in einer Prinzipschaltung dargestellten Ständerwicklung eines 12-poligen. 3-strängigeii Induktionsmotors 1 und im unteren Teil der Figur das Wicklungsschema der Erregerwicklung des im gleichen Blechpaket angeordneten 2-poligen Kommutaxw>rmoior. Derartige Standerwicklungen können für den erfindungsgemaßen Antriebsmotor verwendet werden.

Fig. 3 zeigt in einer doppelten Abwicklungsdarstellung ein und derselben Läuferwicklung mit ein und demselben Kommutator die integrierte Wicklung eines 6/2-polumschaltbaren Antriebsmotors mit 18 Nuten und 3b Läuferlamellen. Im oberen Teil isl als Ausschnitt aus dem gesamten Wicklungssystem eine hinsichtlich Spulenweite erfindungsgemäß am Lauferumfang angeordnete ungekreu/te und sonnt rechtsgängig gewikkelte. die Nuten 1 und 10 mit je 2 Spulenseiten belegende und ensprechend in zwei Teilspulen unterteilte Spule dargestellt, während im unteren Te¹I die erfindungsgemäß «orgesehene Reihenschaltung eirer /.weiten, die Nuten 7 und Ib belegenden Spule und einer damit in Reihe geschalteten zusätzlichen, die Nuten 13 und 4 belegenden Spule dargestellt. Anfang und Ende der in Reihe geschalteten, gekreuzten und somit linksgängig gewickelten Spulen sind an die gleichen Lamellen 18. 19. 20 wie die Enden der ungekreuzten Wicklung im oberen Teii der Darstellung angeschlossen. Die drei Spulen sind im Sinne der für einen 6/2-polumschaltbaren Antriebsmotor sriorclerlichen Durchflutung erfinclungsgemäß am Umfang mit einem Abstand von je 120 und der crfindungsgcmäß vorgesehenen Spuleivveile verteilt angeordnet.

Die F i g. 4 bis 6 zeigen wiederum in der schon zuvor angewandten scheinatischen Darstellung anhand jeweils einer im oberen liiuircnteil dargestellten ungc-

kreii/ten Spule und der im unleren Pigurenteil dargestellten zugeordneten gekreuzten Spule als Ausschnitt aus dem gesamten integrierten l.äuferwicklungssysiem jeweils den grundsatzlichen Aufbau des Wicklungsschemas einer 8/2-polumschaltbaren Wicklung mit 18 Nuten und 3b Kommutatorlamellen, wobei jede Spule in zwei Teilspulen unterteilt ist. bzw. mit 20 Nuten und 20 Kommutatorlamellen (I' ig. 5). wobei keine Unterteilung der Spulen in Teilspulen vorgesehen ist. bzw. mit 24 Läufernuten und 24 Kommutatorlamel-'.en (1- ig. b) bzw. das Wicklungsschema eines 12/2-pol-

umschaltbaren AntriebsnioKjrs mit 28 l.äufernuien und 28 Kommutatorlamellen. Hinsichtlich eines geringen magnetischen Geräusches ist es vorteilhaft. daQ bei an sich bekannter unterschiedlicher Nutzahl in Standerund Läuferwicklung die Zahl der Nuten im Läufer unterschiedlich von der an sich üblichen, aufgrund von Polzahl. Phasenzahl und Nutzahl pro Pol und Strang bestimmbaren Nut/ahlen gcmäU der Heziehung /V) = 2p · ni; ■ q: des Läufers ist. wobei /' die Polpaarzahl, η); die Phasenzahl und q_: die Nutzahl pro Pol und Strang bedeutet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Zweimotorenantrieb, insbesondere für einen Waschautomatenamrieb, mit jeweils getrennt an ein Emphasen-Wechselstromnetz anzuschließenden, in einem gemeinsamen Ständerblechpaket angeordneten Ständerwicklungen eines niederpoligen Einphasen-Reihenschlußmotors einerseits und eines mehr als 2:1 höherpoligen Induktionsmotors andererseits sowie mit einem gemeinsamen Läufer, der je Strang derart in Reihe geschaltete Spulen oder Spulengruppen aufweist, daß für den Induktionsmotor kurzgeschlossene Wicklungsteile mit einer der erregenden Induktionsmotor-Ständerwicklung entsprechenden Polzahl und für den Kommutatormotor eine mit dessen Kommutator verbundene Schleifenwicklung mit einer der erregenden Reihenschlußmotor-Ständerivickiung entsprechenden Polzahl und einer annähemd deren Polteilung entsprechenden Spulenweite gebildet sind.gekennzeichnet durch folgende Merkmale: