DE2842732A1 - Automatic washing machine drive with lighter motor - has wider air gap where auxiliary brushes short-circuit rotor coils - Google Patents

Abstract

This addn. to DT 2530259 modifies the arrangement for adjusting the speed of revolution of the drive of an automatic washing machine, so as to reduce the weight of the motor. With a 2/2 pole winding for the stator and a dia. winding with the main set of brushes and the auxiliary set of brushes displaced spatially to each other thruogh 90 degrees for the rotor, the air gap in the zone of the rotor coils which are short circuited by the auxiliary brushes increases. At the same time between the rotor shaft of the single phase commutator motor and a first belt pulley of smaller dia. which is connected by a driving belt to a second washing drum pulley of larger dia. a friction wheel redn. drive is interposed. The arrangement improves the efficiency of the single phase commutator motor in its use as a double motor drive for an automatic machine, and simplifies the layout generally.

Description

Waschautomatenantri ebWashing machine drive

(Zusatz zu Patent 25 30 259) Die Erfindung bezieht sich auf einen Waschautomatenantrieb der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen und durch die DE-PS 25 30 259 bekannten Art.(Addition to patent 25 30 259) The invention relates to a Automatic washing machine drive specified in the preamble of the main claim and through the DE-PS 25 30 259 known Art.

Bei der durch das Hauptpatent zur Anwendung auf einen Waschautomatenantrieb vorgesehenen drehzahlstellbaren Anordnung sind Haupt- und Nebenbürstensatz um einen kleineren elektrischen Winkel als 90° gegeneinander verschoben; spezielle Angaben über die Polpaarzahl des integrierten Induktionsmotors bzw. Universalmotors sowie den Aufbau der einzigen Läuferwicklung werden nicht vermittelt.In the case of the main patent for application to a washing machine drive provided speed-adjustable arrangement are main and auxiliary brush sets around one smaller electrical angles than 90 ° shifted against each other; special information via the number of pole pairs of the integrated induction motor or universal motor and the structure of the single rotor winding is not taught.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die drehzahlstellbare Anordnung nach dem Hauptpatent im Sinne einer weiteren Verringerung des Motorgewichtes, insbesondere des aktiven Aufwandes für den Einphasen-Kommutatormotor in seinem Einsatz als Zweimotoren-Waschautomatenantrieb zu verbessern und den Aufbau zu vereinfachen.The object of the present invention is to provide the speed-adjustable arrangement according to the main patent in terms of a further reduction in engine weight, in particular the active effort for the single-phase commutator motor in its use as a two-motor washing machine drive to improve and simplify the structure.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist bei einem Waschautomatenantrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs gegebene Lehre möglich. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Gegenstände der Unteransprüche gekennzeichnet.The solution to the problem posed is with a washing machine drive of the type mentioned according to the invention by the characterizing part of the main claim given teaching possible. Advantageous embodiments of the invention are through the Items of the subclaims characterized.

Durch die erfindungsgemäße 2-polige Ausführung sowohl des Induktionsmotors wie des Universalmotors einerseits läßt sich der aktive Materialaufwand und durch den einfachen Läuferaufbau mit einem etwa dem Läuferdurchmesser entsprechenden Spulenschritt einer normalen 2-poligen Kommutatorwicklung der Fertigungsaufwand wesentlich reduzieren, wobei durch den vergrößerten Luftspalt der durch den Nebenbürstensatz kurzgeschlossenen Läuferspulen in der Mitte des Hauptfeldes die Seromärmeverluste gering gehalten und trotz der hohen Drehzahl der Läuferwelle aufgrund der 2-poligen Ausführung durch die Verwendung eines einfachen Reibraduntersetzungsgetriebes normale Antriebsriemen zwischen der antreibenden> mit der Läuferwelle verbundenen Riemenscheibe und der mit der Waschtrommel verbundenen Riemenscheibe benutzt werden können.Due to the 2-pole design according to the invention, both the induction motor like the universal motor on the one hand, the active material expenditure and through the simple rotor structure with a coil pitch roughly corresponding to the rotor diameter a normal 2-pole commutator winding significantly reduce the manufacturing effort, with the enlarged air gap short-circuited by the auxiliary brush set Runner coils in the middle of the main field keep the serous heat losses low and despite the high speed of the rotor shaft due to the 2-pole design the use of a simple friction wheel reduction gear normal drive belts between the driving pulley> connected to the rotor shaft and the pulley connected to the washing drum can be used.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte'Ausgestaltungen werden im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 das Prinzipschaltbild eines 2/2-poligen Zweimotoren-Waschautomatenantriebes., Fig. 2 anhand eines n/M-Diagramms die Wirkungsweise des Waschautomatenantriebes nach Fig. 1, Fig. 3 in einem vergrößerten Detailausschnitt die Zahnkopfgestaltüng des Ständerbkchpaketes, Fig 4 in einem Teilschnittbild ein Reibraduntersetzungsgetriebe zwischen der Läuferwelle des Einphasen-Kondensatormotors und der ersten Riemenscheibe, Fig 5 eine stirnseitige Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 4.The invention and further advantageous embodiments are described in following with reference to a schematically illustrated embodiment in the drawing explained in more detail. 1 shows the basic circuit diagram of a 2/2-pole two-motor washing machine drive., 2 shows the mode of operation of the washing machine drive on the basis of an n / M diagram According to Fig. 1, Fig. 3, the tooth head design in an enlarged detail of the stator package, 4 shows a friction wheel reduction gear in a partial sectional view between the rotor shaft of the single-phase capacitor motor and the first pulley, FIG. 5 shows an end plan view of the arrangement according to FIG. 4.

Gemäß Fig. 1 enthält der Ständer des erfintlungsgenäßen 2j2-poligen integrierten Zweimotorenantriebes eine 2-polige Hauptphasenwicklung 1 und eine 2-polige Hilfsphasenwicklung 2 mit Kondensator i entsprechend einem 2-poligen Einphasen-Kondensatormotor. Die Ständerwicklung ist über einen Drehrichtungsumkehrschalter 3 (Reversierschalter) zur wechselweisen Drehriclitungsumkehr im Waschbetrieb an den einen Anschlußpol R des speisenden Einphasen-Wechselstromnetzes anschließbar.According to Fig. 1, the stator of the invention includes 2j2-pole integrated two-motor drive a 2-pole main phase winding 1 and a 2-pole Auxiliary phase winding 2 with capacitor i corresponding to a 2-pole single-phase capacitor motor. The stator winding is via a reversing switch 3 (reversing switch) for alternating rotation reversal in washing operation to the one connection pole R of the feeding single-phase AC network can be connected.

Der Läufer enthält eine normale 2-polige Kommutatorwicklung, insbesondere eine Schleifenwicklung, mit einem Spulenschritt, der etwa dem Läuferdurchmesser entspricht.The rotor contains a normal 2-pole commutator winding, in particular a loop winding with a coil pitch that is roughly the same as the rotor diameter is equivalent to.

Am Umfang des Kommutators 5 sind ein Hauptbürstensatz mit der Bürstenachse BHa und dazu etwa um 900 räumlich versetzt ein Nebenbürstensatz mit der Bürstenachse BHi aufgesetzt. Die Anschlüsse der Bürsten des Hauptbürstensatzes und des Nebenbürstensatzes sind jeweils zu Kontakten eines Schalters 6 geführt, mit Hilfe dessen durch alleinige Änderung der äußeren elektrischen Beschaltung einerseits der Haupt- und der Nebenbürstensatz zur Erzielung eines Induktionsmotor-Betriebes jeweils je für sich untereinander kurzgeschließbar sind (in Fig. 1 dargestellte Schaltstellung) oder zur Erzielung eines Universalmotor-Betriebes der Nebenbürstensatz in Leerlauf geschaltet und die Hauptphasenwicklung 1 über den dauernd in der Kontaktstellung 31 liegenden Reversierschalter 3 in Reihe mit der Läuferwicklung an den zweiten Anschlußpol Mp des speisenden Einphasen-Wechselstromnetzes anschließbar ist (geöffnete Schaltstellung des in Fig. 1 in geschlessener Schaltstellung dargestellten Schalters 6).On the circumference of the commutator 5 are a main set of brushes with the brush axis BHa and an auxiliary brush set with the brush axis offset by about 900 BHi put on. The connections of the brushes of the main brush set and the auxiliary brush set are each led to contacts of a switch 6, with the help of which by sole Change of the external electrical circuit on the one hand, the main and the secondary brush set to achieve an induction motor operation, each for each other are short-circuited (switching position shown in Fig. 1) or to achieve of a universal motor operation, the auxiliary brush set is switched to idle and the Main phase winding 1 via the reversing switch permanently in contact position 31 3 in series with the rotor winding to the second connection pole Mp of the feeding single-phase AC network can be connected (open switch position of the in Fig. 1 in closed Switch position shown switch 6).

Der Ständerblechschnitt ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich, bis auf die Nutzähne 8, 9 gleichmäßig genutet; in vorteilhafter Weise ist jedoch vorgesehen, daß die Nutzähne 8, 9 im Bereich der von den Bürsten des Nebenbürstensatzes (Bürstenachse BHi) kurzgeschlossenen Läuferspulen 7 mit den in Fig. 3 im Schnitt dargestellten Spulenseiten 71, ,2 im Sinne eines vergrößerten Luftspaltes radial verkürzt sind.The stator sheet metal section is, as can be seen from Fig. 3, except for Useful teeth 8, 9 grooved evenly; however, it is advantageously provided that the useful teeth 8, 9 in the area of the brushes of the auxiliary brush set (brush axis BHi) short-circuited armature coils 7 with those shown in section in FIG. 3 Coil sides 71,, 2 are shortened radially in the sense of an enlarged air gap.

Die Lage des Hauptbürstensatzes wird durch die neutrale Zone bestimmt, die sich bei einstrangiger Erregung des Ständers (Universalmotor-Betrieb) einstellt. Die vom WSebenbürstensatz kurzgeschlossenen Läuferspulen liegen dann etwa in der Mitte des Hauptfeldes und somit im Bereich des aufgrund der radial verkürzten Nutzähne 8, 9 vergrößerten Luftspaltes.The position of the main brush set is determined by the neutral zone, which occurs when the stator is excited in one line (universal motor operation). The armature coils short-circuited by the auxiliary brush set are then roughly in the range Center of the main field and thus in the area of the due to the radially shortened useful teeth 8, 9 enlarged air gap.

Bei einsträngiger Erregung des Ständers (Universalmotor-Betrieb) bildet sich ein Wechselfeld als Hauptfeld aus; die Lage kieses Wicklungsstranges ist so festgelegt, daß die Bereiche des vergrößerten Luftspaltes (radial verkürzte Nutzähne 8, 9) etwa in Feldmitte des Hauptfeldes und damit im Bereich der maximalen Luftspaltinduktion liegen.With single-strand excitation of the stator (universal motor operation) an alternating field is chosen as the main field; the position of gravel winding strand is like this determined that the areas of the enlarged air gap (radially shortened useful teeth 8, 9) approximately in the middle of the main field and thus in the area of the maximum air gap induction lie.

Der Betriebsablauf des Waschautomatenantriebs nach Fig. 1 sei anhand des n/M-Diagramms gemäß Fig. 2 kurz erläutert.The operating sequence of the washing machine drive according to FIG. 1 is based on of the n / M diagram according to FIG. 2 briefly explained.

Aufgrund des 2-strängigen Induktionsmotor-Betriebes mit Hilfsphase weist der Antrieb bei durch den Schalter 6 kurzgeschlossenem Haupt- und Nebenbürstensatz ein Anlaufmoment A auf. Bis zum Waschbetriebspunkt B arbeitet der Motor gemäß einer üblichen Kennlinie eines 2-poligen Kondensatormotors mit einer Drehzahl No von ca. 3000 Upm.Due to the 2-strand induction motor operation with auxiliary phase shows the drive when the main and secondary brush sets are short-circuited by switch 6 a starting torque A. Up to the washing operating point B, the engine works according to a usual characteristic of a 2-pole capacitor motor with a speed No of approx. 3000 rpm.

Die Botriebsdrehzahl im Waschbetrieb im Punkt B beträgt Zum Übergang in den Schleuderbetrieb wird der Schalter 6 aus der in Fig. 1 dargestellten Schließstellung nach rechts in die Üffnungsatellung bewegt und der Drehrichtungsumkehrschalter 4 nach oben umgelegt, so daß der Anschlußpunkt R des speisenden Einphasen-Wechselstromnetzes in Reihe mit der Hautphasenwicklung 1 und dem Kommutator 5 über den Hauptbürstensatz mit dem zweiten Anschlußpol Mp verbunden ist; der Kurzschluß der beiden Bürstensätze ist dabei aufgehoben, der Motor arbeitet als Universalmotor mit entsprechend hoher, durch Vlicklungsauslegung bestimmbarer Drehzahl z.B. bis ca.The drive speed in washing mode in point B is To the The switch 6 changes from that shown in FIG. 1 to the transition to the spin mode The closed position is moved to the right into the opening position and the switch for reversing the direction of rotation 4 folded up, so that the connection point R of the feeding single-phase AC network in series with the main phase winding 1 and commutator 5 via the main brush set is connected to the second connection pole Mp; the short circuit of the two sets of brushes is canceled, the motor works as a universal motor with a correspondingly high, Speed can be determined by the winding design, e.g. up to approx.

20 000 Upm.20,000 rpm.

Bei dem im allgemeinen verwendeten Durchmesser für eine Waschtrommel von 450 - 530 mm liegt die am häufigsten vorkommende Waschdrehzahl bei 50 Upm. Aufgrund dieser festgelegten Umdrehungszahl der Waschtrommel sowie des bei dem durch die Größe des Waschautomatengehäuses gegebenen Einbauraum maximalen Durchmessers der Riemenscheibe der Waschtrommel und des im wesentlichen durch das zu übertragende Antriebsmoment gegebenen minimalen Durchmessers der Riemenscheibe an der Läuferwelle des Einphasen-Kondensatormotors ist die Riemenuntersetzung nicht beliebig vergrößerbar. Um trotzdem ohne Vergrößerung der Riemenscheiben auch bei einem 2/2-poligen Zweimotorenantrieb herkömmliche Antriebsriemen verwenden zu können, ist in vorteilhafter Weise bei dem erfindungsgemäßen Waschautomaten keine direkte Riemenantriebskopplung der Waschtrommel an die Läuferwelle des Einphasen-Kommutatormotors, sondern die Zwischenschaltung eines einfachen Reibraduntersetzungsgetriebes vorgesehen. Wird beispielsweise ein Untersetzungsverhältnis von 10 : 1 für das Reibraduntersetzungsgetriebe vorgesehen, so können in dem verbleibenden Riemenantrieb die heute bei bekannten 4/2-poligen Getriebemotoren üblichen Riemenscheiben-Durchmesser und Normalkeilriemen übernommen und verrendet werden.At the diameter generally used for a washing drum from 450 - 530 mm, the most common washing speed is 50 rpm. Because of this fixed number of revolutions of the washing drum as well as the one by the Size of the washing machine housing given installation space maximum diameter of the Pulley of the washing drum and the essentially to be transmitted through the Drive torque given minimum diameter of the pulley on the rotor shaft of the single-phase capacitor motor, the belt reduction cannot be increased at will. In order to still use a 2/2-pole two-motor drive without enlarging the pulley Being able to use conventional drive belts is advantageous in the washing machine according to the invention no direct belt drive coupling of the washing drum to the rotor shaft of the single-phase commutator motor, but the interconnection a simple friction wheel reduction gear is provided. For example, a Reduction ratio of 10: 1 provided for the friction wheel reduction gear, so can in the remaining belt drive those known today 4/2-pole geared motors with usual pulley diameters and normal V-belts to be taken over and consumed.

Das Riemenuntersetzungsgetriebe ist in Fig. 4 und Fig. 5 naher erläutert. Auf das Ende der aus dem einen stirnseitigen Lagerschild des Einphasen-Kommutatormotors herausragenden Läuferwelle ist ein Kleinrad R1 des Reibraduntersetzungsgetriebes R1, R2 aufgesteckt und mit der Läuferwelle W fest verbunden. Ein zu dem Kleinrad R1 korrespondierendes Großrad R2 des Reibraduntersetzungsgetriebes R1, R2, mit dem konzentrisch eine erste Riemenscheibe RS in fester Mitnahmeverbindung steht, ist auf einer parallel zur Läuferwelle des Einphasen-Kommutatormotors verlaufenden Achse A1 drehbar gelagert; die Achse A1 ist mit ihrem einen Ende an einer Schwinge S befestigt, deren anderes Ende um einen Drehpunkt A2 im Traggestell des Waschmaschinengehäuses schwenkbar gelagert ist, derart daß das Kronrad R2 des Reibraduntersetzungsgetriebes R1, R2 durch die Riemenzugkraft P des die erste Riemenscheibe RS umschlingenden Antriebsriemens R zur Ubertragung des Motor-Antriebsmomentes zwischen der ersten Riemenscheibe RS und der in der Figur nicht dargestellten Riemenscheibe der Waschtrommel in fester Reibschlußmitnahme gegen das Kleinrad R1 des Reibraduntersetzungsgetriebes R1, R2 gedrückt ist.The belt reduction gear is explained in more detail in FIGS. 4 and 5. On the end of the one end shield of the single-phase commutator motor The outstanding rotor shaft is a small gear R1 of the friction gear reduction gear R1, R2 attached and firmly connected to the rotor shaft W. One to the small wheel R1 corresponding large gear R2 of the friction wheel reduction gear R1, R2, with the a first belt pulley RS is concentrically in a fixed driving connection on an axis running parallel to the rotor shaft of the single-phase commutator motor A1 rotatably mounted; one end of the axis A1 is attached to a rocker arm S, the other end around a pivot point A2 in the support frame of the washing machine housing is pivotably mounted, so that the crown wheel R2 of the friction wheel reduction gear R1, R2 by the belt tension P of the belt pulley RS wrapping around Drive belt R for transmitting the engine drive torque between the first Pulley RS and the pulley, not shown in the figure, of the washing drum in firm frictional engagement against the small wheel R1 of the friction gear reduction gear R1, R2 is pressed.

5 Figuren 3 Patentansprüche L e e r s e i t e5 Figures 3 claims L e r s e i t e

Claims (3)

Patentansprüche (1.) Waschautomatenantrieb mit einem Sinphasen-Kommutatormotor mit zwei 900 elektrisch zueinander angeordneten Ständerwicklungen, mit einem 900 elektrisch gegenüber der magnetischen Achse einer ersten Ständerwicklung verschobenen und kurzschließbaren Hauptbürstensatz und einem gegenüber dem Hauptbürstensatz verschobenen, ebenfalls kurzschließbaren Nebenbürstensatz, bei welchem Einphasen-Kommutatormotor durch änderung der äußeren elektrischen Beschaltung im Waschbetrieb im Sinne eines Einphasen-Cnaurf;ionsmotor-Betri ebes die Ständerwi cklungen als Haupt- und Hilfsphase mit Kondensator an das speisende Einphasennetz an- und Haupt- und Nebenbürstensatz kurzgeschlossen bzw. im Schleuderbetrieb im Sinne eines Universalmotor-Betriebes nur die erste Stnnderwicklung in Relhe mit dem Hauptbürstensatz an das speisende Einphasennetz angeschlossen ist (nach Patent 25 30 259>, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , daß bei einer 2/2-poligen Wicklung für den Ständer und einer Durchmesserwicklung mit 900 räumlich zueinander verschobenen Hauptbürstensatz (BHa) und Nebenbürstensatz (BHi) für den Läufer der Luftspalt im Bereich der vom Nebenbürstensatz (BHi) kurzgeschlossenen Läuferspulen(7)vergrößert und zwischen der Läuferwelle (W) des Einphasen-Kommutatormotors und einer ersten Riemenscheibe(RS)kleineren Durchmessers, die über einen Antriebsriemen (R) in Mitnahmeverbindung mit einer zweiten Waschtrommel-Riemenscheibe größeren Durchmessers steht, ein Reibraduntersetzungsgetriebe (R1, R2) zwischengeschaltet ist. Claims (1.) Automatic washing machine drive with a sin-phase commutator motor with two 900 stator windings electrically arranged to one another, with one 900 electrically shifted with respect to the magnetic axis of a first stator winding and short-circuited main brush set and one offset from the main brush set, also short-circuitable auxiliary brush set, with which single-phase commutator motor by changing the external electrical circuitry in the washing mode in the sense of a Single-phase cnaurf; ion motor operation the stator windings as the main and auxiliary phase with a capacitor to the feeding single-phase network and main and auxiliary brush sets short-circuited or in spin mode in the sense of a universal motor operation only the first stator winding in relation to the main brush set to the feeding one Single-phase network is connected (according to patent 25 30 259>, d a d u r c h g e k It is noted that with a 2/2-pole winding for the stator and one Diameter winding with 900 spatially shifted main brush sets (BHa) and auxiliary brush set (BHi) for the rotor of the air gap in the area of the auxiliary brush set (BHi) short-circuited armature coils (7) enlarged and between the armature shaft (W) the single-phase commutator motor and a first smaller diameter pulley (RS), via a drive belt (R) in driving connection with a second washing drum pulley larger diameter, a friction wheel reduction gear (R1, R2) is interposed is. 2. Waschautomatenantrieb nach Anspruch 1, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einem Ständerblechpaket mit gleichmäßig über den Umfang verteilten Nuten im Bereich der von dem Nebenbürstensatz (BHi) zurzgest@i@ssenen Läuferspulen (7) Nutzähne (8, 9) im Sinne eines vergrößerten Luftspaltes radial verkürzt sind, 2. Washing machine drive according to claim 1, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t that with a stator core with evenly over the circumference distributed grooves in the area of the secondary brush set (BHi) zurzgest @ i @ ssenen Runner coils (7) useful teeth (8, 9) in the sense of an enlarged air gap radially are shortened 3. Waschautomatenantrieb nach Anspruch 1 oder 2, d a c u r 5 h g e k 1 e n n z e i c h n e t , daß ein mit der ersten Riemenscheibe (RS) fest verbundenes Großrad (R2 des Reibraduntersetzungsgetriebes (R1, R2) in einer Schwinge (S) relativ zur Zugkraft (P) des Antriebsriemens (R) schwenhbar gelagert und durch die Zugkraft (P) gegen ein auf der Läuferwelle (W) befestigtes Kleinrad (R1) des Reibraduntersetzungsgetriebes (R1, R2) in Mitnahmeverbindung gedrückt ist.3. Washing machine drive according to claim 1 or 2, d a c u r 5 h g e k 1 e n n n n z e i c h n e t that one with the first pulley (RS) is firmly connected Large gear (R2 of the friction gear reduction gear (R1, R2) in a rocker arm (S) relative mounted pivotably to the tensile force (P) of the drive belt (R) and by the tensile force (P) against a small wheel (R1) of the friction wheel reduction gear mounted on the rotor shaft (W) (R1, R2) is pressed in the driving connection.