DE8104002U1 - Elektrischer zweimotorenantrieb, insbesondere zum antrieb eines waschautomaten - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

Berlin und München VPA 31 P 3 O H DE

Elektrischer Zweimotorenantrieb, insbesondere zürn Antrieb eines Waschautomaten

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Zweimotorenantrieb, insbesondere zum Antrieb eines Waschautomaten, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Pa^en^nspruchs 2 angegebenen Art. Ein derartiger Zweimotorenantrieb ist aus der DE-AS 27 44 472 bekannt.

Der bekannte Zweimotorenantrieb zeichnet sich in, insbesondere für eine Anwendung bei Waschautomaten mit hohen Schleuder-Enddrehzahlen, vorteilhafter Weise durch seine kompakte Bauart und große Drehzahlspreizung ohne Notwendigkeit der Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes aus. Die im bekannten Fall gegebene Möglichkeit, zur Vermeidung magnetischer Geräusche günstige Nutzahlverhältnisse weitgehend frei wählen zu können,wird durch eine Wicklungsauslegung erkauft, die in der Fertigung und beim Blockierschutz der Wicklung zu Schwierigkeiten führen kann. Da im bekannten Fall sowohl eine erste ungekreuzte als auch eine zweite gekreuzte Schleifenwicklung an die gleichen Lamellen des Kommutators anzuschließen ist und dieses integrierte Läuferwicklungssystem sowohl für den Induktionsmotor-Betrieb als auch für den Universalmotor-Betrieb eingesetzt wird, ergeben sich Auslegungsrückwirkungen zwischen dem zweipoligen Universalmotor-Betrieb und dem höherpoligen Induktionsmotor-Betrieb. Gleichzeitig sind besondere Konstruktionsausführungen des Kommutators und insbesondere der Kommutatorhaken sowie Fertigungsvorrichtungen notwendig, um jeweils zwei Wicklungsdrähte mit nur einem Kommutatorhaken sicher kontaktieren zu können.

Bk 2 Bih / 11.02.1981

• ft

• t

• t MM

- 2 - VPA 81 P 3 O H DE

Durch die DE-AS 25 30 294 ist zwar ein Zweimotorenantrieb mit einer an die Lamellen eines Kommutators angeschlossenen zweipoligen Schleifenwicklung einerseits und einer davon galvanisch völlig getrennten und somit zum.,Haken des Kommutators verbindungslosen Induktionsmotor-Wicklung ,. bekannt, jedoch ist die dort vorgesehene Läufernutzahl || nach der üblichen, aufgrund von Polzahl, Phasenzahl und | Nutenzahl pro Pol und Strang nach der Formel N2=2p.mp· cu bestimmten Nutzahl festgelegt, so daß insbesondere bei höherpoligen Motoren magnetische Geräuschprobleme wegen der beschränkten Möglichkeit frei wählbarer Nutzahlverhältnisse nur schwer zu beherrschen sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen elektrischen Zweimotorenantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der einerseits eine einfache Herstellbarkeit, insbesondere unter Vermeidung von durch mehrere Wicklungsdrähte zu belegenden Kommutatorhaken, gewährleistet und gleichzeitig durch weitgehend freie Wahl der Nutzahlverhältnisse eine günstige Voraussetzung für geringe magnetische Geräusche liefert.

Die Lösung dieser Aufgabe ist bei einem elektrischen Zweimotorenantrieb der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des FatoRt^nspruchs 1 bzw. des Einspruchs 2 möglich. Obwohl somit die Läufernutzahl weitgehend frei wählbar ist, kann trotzdem aufgrund der erfindungsgemäßen Wicklungsauslegung die Induktionsmotor-Wicklung im Läufer als getrennte Wicklung ohne Kontaktierung zum Kommutator ausgeführt und gleichzeitig erreicht werden, daß sich bei Erregung der zweipoligen Ständerwicklung im Universalmotor-Betrieb die induzierten Spannungen in jedem Spulenpaar zu Null ergänzen und somit im Universalmotor-Betrieb keine asynchronen Drehmomente enstehen, die sich insbesondere bei übersynchroner Drehzahl als Bremsmomente störend auswirken können.

ftttk, · · ·· <■ t a

• · · » · lilt ■

t β t »ti ι- * ι

»*· *■ »t III! ι. ύ · · ·

- 3 - VPA 81 P 3 O H DE

Der erfinolungsgemäße elektrische Zweimotorenantrieb mit seiner galvanischen Trennung von Induktionsmotor-Wicklung und Universalmotor-Wicklung im Läufer bei gleichzeitiger weitgehend freier Verfügbarkeit über die Nut-Zahlverhältnisse ,erlaubt eine individuelle Auslegung beider Wicklungen im Hinblick auf ein gutes Betriebsverhalten speziell im Induktiona tor-Waschbetrieb einerseits bzw. im Universalmotor-Schleuderbetrieb andererseits bei gleichzeitig auf einfache Weise zu gewährleistendem Blockierschutz. Bei der Wahl der Nutzahlverhältnisse sind lediglich die bekannten ungünstigen Nutzahlkombinationen zwischen Ständernutzahl und Läufernutzahl zu vermeiden. Um ein sicheres Anlaufverhalten in jedem Fall zu gewährleisten, sollten zumindest zwei Spulenpaare mit zu zwei Kurzschlußkreisen in Reihe geschalteten Spulen vorgesehen werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Gegenstände der Unteransprüche 3 bis 17 gekennzeichnet. Gemäß der Lehre der Ansprüche 4 und 5 bzw. 7 und 8 ausgelegte Zweimotorenantriete stellen einen Kompromiß dar zwischen minimalem Wicklungs- insbesondere Kupferaufwand einerseits und hinreichendem Betriebsverhalten andererseits. Das beste Betriebsverhalten wird bei einem Zweimotorenantrieb erreicht, bei dem sämtliche Nuten gleichartig mit mehreren Spulenseiten pro Nut belegt sind; im Fall eines Zweimotorenantriebes mit achtpoliger Induktionsmotor-Wicklung und achtzehn Nuten im Läufer sind dabei zweckmäßigerweise jeweils zwei Spulenseiten pro Nut vorgesehen.

Bei der Fertigung eines erfindungsgemäß ausgelegten Zweimotorenantriebs ist normalerweise davon auszugehen, daß zunächst jede Spulengruppe mit ihren in Reihe geschalteten Spulen je für sich gewickelt wird und zwei freie Wicklungsenden, nämlich den Wicklungsanfang und das

- k - VPA 81 P 3 O H DE

Wicklungsende"einer Reihenschaltung,aufweist; diese freien Wicklungsenden sind dann anschließend im Sinne der erfindungsgemäßen kurzgeschlossenen Reihenschaltungen in richtiger Weise miteinander zu verbinden; je größer die Spulen- bzw. die Spulengruppenzahl ist, erfordert diese Verbindung eine desto aufwendigere Einzelhandhabuhg. Das Verfahren zur Wicklungsherstellung kann nun dadurch in entscheidender Weise vereinfacht werden, daß sämtliche Verbindungspunkte zwischen je einem Wicklungsanfang und einem Wicklungsende einer jeden Reihenschaltung durch einen elektrischen Kurzschließer verbunden sind. Ausgehend von der Erkenntnis, daß dadurch bei der speziellen erfindungsgemäßen Wicklungsauslegung das Betriebsverhalten des Motors nicht beeinträchtigt wird, ist in fertigungs- insbesondere wicklungstechnisch günstiger Weise als Kurzschließer ein vor einem der beiden Wickelköpfe konzentrisch zu der Welle des Läufers angeordneter Schaltring mit zumindest einem Schaltring-Haken zur Aufnahme der miteinander zu verbindenden Wicklungsanfänge und Wicklungsenden vorgesehen; die gesamte Induktionsmotor-Läuferwicklung kann nunmehr_r auch bei mehr als einer Spulengruppe, ausgehend von einem einzigen Wicklungsanfang bis hinführend zu einem einzigen Wicklungsende als fortlaufender unterbrechungsloser Wicklungsdraht gewickelt werden, indem jeweils am Schluß einer Spulengruppe das Wicklungsende zu dem Schaltring geführt und von diesem fortlaufend als Wicklungsanfang zur nächsten Spulengruppe weiter geleitet wird.

Zur Erzielung eines möglichst einfach, insbesondere maschinell mittels eines Flyers bewickelbaren Läufers und einer geringen Unwucht des z.B. mit ca. 13 000 Upm im Schleuderbetrieb drehenden Läufers ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Schaltring mit mehreren, an seinem Umfang verteilt angeordneten Schaltring-Haken versehen ist, die im Sinne einer Flyerbewicklung mit unterbrechungslosem Wicklungsdraht von

· I

- 5 - VPA 81 P 3 O H DE

Wicklungsanfängen und Wicklungsenden der Spulenpaare umschlungen sind, wobei die Anzahl der Schaltring-Haken zweckmäßigerweise zumindest gleich groß wie die Anzahl der Spulenpaare ist. Eine ungehinderte maschinelle Bewicklung des Läufers mit der an den Kommutator angeschlossenen Universalmotor-Wicklung einerseits und der an den Schaltring angeschlossenen Induktionsmotor-Wicklung andererseits, wird weiterhin dadurch begünstigt, daß der Schaltring vor demjenigen Wickelkopf der Induktionsmotor-Wicklung angeordnet ist, der dem allein mit der Universalmotor-Wicklung verbundenen Kollektor abgewandt ist.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert.Darin zeigen:

Fig. 1 die Prinzip schaltung für einen Waschautomatenantrieb mit einem dreisträngigen, achtpoligen Induktionsmotorteil und einem jeweils im gleichen Blechpaket angeordneten zweipoligen Universalmotorteil im Ständer, Fig. 2 das Wicklungsschema des in den vierundzwanzig Nuten des Ständerblechpaketes untergebrachten zwölfpoligen, dreisträngigen Induktionsmotorteils, Fig. 3 das Wicklungsschema der in den vierundzwanzig Nuten des Ständerblechpaketes untergebrachten Erregerwicklung des Universalmotorteils, Fig. 4 bis 6 drei Ausführungsbeispiele der in den achtzehn Nuten des Läuferblechpaketes untergebrachten erfindungsgemäß ausgebildeten Induktionsmotor-Läuferwicklung, Fig. 7 das Wi cklungs schema der in den achtzehn Nuten des Läuferblechpaketes untergebrachten zweipoligen Universalmotor-Läuferwicklung ,

- 6 - VPA 81 P 3 O H DE

Fig. 8 das Wicklungs- und Ansfchlußschema einer an neun Schaltring-Haken eines Schaltrings angeschlossenen achtpoligen, in achtzehn Nuten des Läuferblechpaketes untergebrachten Induktionsmotor-Läuferwicklung mit insgesamt neun Spulenpaaren mit je einer Reihenschaltung aus zwei Spulen,

Fig. 9, 10 jeweils einen Längsschnitt durch zwei verschiedene Ausführungen des vor einem Wickelkopf des Läufers in einer teilbaren Kassette gekapselt gehaltenen Schaltrings,

Fig. 11 eine Draufsicht auf einen Schaltring, gemäß Fig. 9, 10,

Fig. 11 bis 16 im Querschnitt jeweils verschiedene Formen von Schaltring-Haken.

Fig. 1 zeigt strichpunktiert umrandet den integrierten Induktionsf und Universalmotor eines Zweimotoren-Waschautomatenantriebes, der in beiden Betriebsarten jeweils aus einem Einphasennetz R₁KL gespeist wird. Die drei Stränge der in Stern geschalteten Ständerwicklung des Induktionsmotors 1 sind mit U8, X8, V8, Y8, W8, Z8 bezeichnet. Die Erregerwicklung des aus dem Einphasen-Wechselstromnetz R»M_ gespeisten Reihenschluß-Universalmotors 2 trägt die Bezugszeichen EF, die Bürsten des zugehörigen Läufers 21 sind wie üblich mit BA bezeichnet. Parallel zu den Eingängen V8 bzw. WS liegen die beiden Kontakte 31 bzw. 32 eines für den Waschbetrieb vorgesehenen Reversierschalters 3, dessen Eingangsklemme mit dem Pol R des speisenden Einphasennetzes R»W_ verbunden ist. Parallel zu den Klemmen 31, 32 liegt in an sich bekannter Weise ein Kondensator C. Der zweite Pol ML des speisenden Einphasennetzes R,^ ist in Reihe mit einem

• · · I I ·

- 7 - VPA 81 P 3 O 1 ** DE

Thermowächter A an die Eingangsklemme U8 des Induktionsmotors angeschlossen, der z.B. in achtpoliger Ausführung unter Zwischenschaltung einer entsprechenden Riemenübersetzung die Waschtrommel eines Waschautomaten im Waschbetrieb mit etwa 50 Trommel-Upm antreibt. Der Induktionsmotor kann anstelle der hier gezeigten drei Stränge auch mit nur zwei Strängen ausgeführt sein. Die Polzahl des Universalmotors soll beispielsweise gleich zwei sein, g soll jedoch eine von der Polzahl des Induktionsmotors 1 J₁ unterschiedliche Größe aufweisen. J

$ Fig 2 zeigt das Wicklungsschema der in Fig. 1 in einer 1 Prinzipschaltung dargestellten Ständerwicklung eines achtpoligen, dreisträngigen Induktionsmotorteils, der sämtliche Nuten N1 bis N24 des Ständerblechpaketes belegt. Fig. 3 zeigt das Wicklungsschema der in Fig. 1 f ebenfalls in einer Prinzipschaltung dargestellten Erreger- ^:": wicklung des im gleichen Ständerblechpaket angeordneten zweipoligen Universalmotorteils. Während die Wicklung :

des Induktionsmotors gleichmäßig in sämtlichen Nuten N1 bis N24 verteilt angeordnet ist, belegt die Wicklung des Universalmotors - wie aus Fig. 3 ohne weiteres ersieht- \ lieh - lediglich einen Teil dieser Nuten. Die sowohl von | der Induktionsmotor-Wicklung als auch von der Universal- f motor-Wicklung belegten Nuten weisen einen größeren Nutquerschnitt auf als die restlichen, allein von der Induktionsmotor-Wicklung belegten Nuten. Dadurch ergibt sich ein vorzugsweise rechteckiger Ständerblechschnitt mit ungleicher Nutgröße, wobei die größeren Nuten vorzugsweise im Bereich der Diagonalen des rechteckigen Ständerblechschnitts angeordnet sind.

- 8 - VPA 81 P 3 O H DE

Die Fig. 4 bis 6 zeigen drei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäß ausgebildeten, achtpoligen Induktionsmotor-Läuferwicklung. Der Läufer weist dabei, abweichend von der aufgrund der Formel N₂=2p«m₂*q₂ sich ergebenden Nutzahl, in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 4 bis 6 achtzehn Nuten auf. Die Spulenweite Wj entspricht, so genau wie aufgrund dieser Nutzahl möglich, der einfachen Polteilung einer achtpoligen Induktionsmotor-Wicklung. Im vorliegenden Fall würde der genaue Wert der Polteilung £" =45° geometrisch betragen; aufgrund der gewählten Nutzahl dergibt sich ein praktischer Wert der Spulenweite von Wj=40° geometrisch. Der räumliche Winkelabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spulen einer Spulengruppe beträgt, wie aus Fig. 4 ohne weiteres ersichtlich, 180° geometrisch.

In Fig. 4 sind von den achtzehn Nuten des Läuferblechpaketes insgesamt sechzehn Nuten mit je einer Spulenseite der Induktionsmotor-Wicklung belegt. Dies ist die maximal mögliche Belegungsquote, falls in jeder Nut nur jeweils eine Spulenseite anzuordnen ist und sämtliche Spulen das gleiche Kupfervolumen aufweisen sollen. Die in Fig. 4 dargestellte Induktionsmotor-Wicklung besteht aus vier Spulenpaaren mit je zwei in Reihe geschalteten Spulen, die den räumlichen Abstand von 180° zueinander aufweisen. Die Spulen eines jeden Spulenpaares sind durch einen ununterbrochenen Wicklungsdraht in Reihe geschaltet und durch Verbinden ihrer Wicklungsanfänge und Wicklungsenden in den Verbindungspunkten K1; K2; K3i K4 jeweils zu vier Kurzschlußkreisen zusammengeschaltet.

Es sei hier ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die zusätzliche Kurzschlußverbindung zwischen den Verbindungspunkten der einzelnen Wicklungsanfänge und Wicklungsenden für die prinzipielle Funktion der erfindungsgemäß ausgelegten Wicklung ohne Einfluß ist und sich als solche auch nicht ohne weiteres ergibt. Die Möglichkeit einer Kurz-

- 9 - VPA 81 P 3 0 H DE

Schlußverbindung in Form eines in den Figuren 4, 5 dargestellten Kurzschließers K zwischen den einzelnen Verbindungspunkten K1 bis K4 bzw. K1 bis K5 liegt also nicht ohne weiteres auf der Hand. Gleiches gilt grundsätzlich auch für die Wicklung gemäß Fig. 6; jedoch sind dort der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht die neun Wicklungsenden und die neun Wicklungsanfange der einzelnen neun Spulenpaare je für sich verbunden, sondern einzeln zu dem als "Kurzschlußschiene¹¹ dargestellten Kurzschließer K geführt. Fig. 6 deutet damit bereits die technische Vereinfachung durch den zusätzlichen Kurzschließer K zwischen den Verbindungspunkten der Wicklungsenden und Wicklungsanfänge an, die in ihrer praktischen Ausführung in Fig. 8 anhand der gleichen Wicklung noch näher erläutert wird.

Bei der Herstellung der Wicklung ist also ohne Kenntnis von der vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausgestaltung des zusätzlichen Kurzschließers K davon auszugehen, daß sämtliche Spulenpaare je für sich mit je einem freien Wicklungsanfang und einem freien Wicklungsende und somit die gesamte Induktionsmotor-Wicklung nicht mit einem durchgehenden ununterbrochenen Wicklungsdraht wickelbar ist; nach dem Wickeln der Einzel spulenpaare sind dann deren tficklungsanfänge und Wicklungsenden je für sich und in richtiger Weise miteinander zu verbinden. Dazu ist es in der Praxis, insbesondere bei einer größeren Zahl von Spulengruppen, notwendig, die zunächst freien Wicklungsanfänge und Wicklungsenden der einzelnen Spulengruppen mittels gesonderter Hilfmittel, z.B. mittels Greifer oder Klemmen zu halten und zu markieren und nach Abschluß des eigentlichen Wicklungsvorganges die Drahtisolierung der Wicklungsanfänge und Wicklungsenden abzutragen und die freigelegten Enden in richter Weise miteinander zu verlöten. Diese miteinander verbundenen Wicklungsanfänge und Wicklungsenden müssen dann auf der Welle, z.B. durch bandagieren, festgelegt und gegen die Welle

- 10 - VPA 81 P3 0 H DE

isoliert werden. Mit der. Anzahl der Wicklungsanfänge und Wicklungsenden steigt der Schwierigkeitsgrad einer solchen Handhabung, insbesondere hinsichtlich einer sorgfältigen Verbindung der Wicklungsenden, einer Vermeidung einer zu großen Unwucht und einer genügenden Fliehkraftfestigkeit.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß der in den Figuren 4, zusätzlich eingezeichnete Kurzschließer K zwischen den Verbindungspunkten der Wicklungsenden und Wicklungsanfänge der einzelnen Spulenpaare die prinzipielle Funktion der erfindungsgemäß ausgelegten Wicklung nicht beeinflußt, jedoch für die Verschaltung der Spulenreihenschaltungen der Spulengruppen zu Kurzschlußkreisen sehr vorteilhaft ist, stellt die Fig. 8 eine auf dieser Überlegung beruhende fertigungstechnisch sehr zweckmäßige praktische Ausführung des Kurzschließers in Form eines elektrisch leitenden Schaltrings S mit am Umfang verteilten und von der Induktionsmotor-Wicklung kontaktierten Schaltring-Haken S1 bis S9 in Fig. 8 dar. Fig. 7 zeigt die in den gleichen Nuten N1 bis N18 des Läuferpaketes angeordnete zweipolige Universalmotor-Wicklung, wobei von dieser Wicklung nur eine einzige, an die Lamellen C6, C7 des Kollektors C angeschlossene,Schleifenwicklung dargestellt ist.

Durch Anordnung des Schaltrirges S an der Unterseite der in Fig. 8 dargestellten Induktionsmotor-Wicklung einerseits und des Kollektors C an der Oberseite der in Fig. dargestellten Universalmotor-Wicklung soll angedeutet werden, daß insbesondere in für die maschinelle Fertigung der beiden Wicklungen vorteilhafter Weise Kollektor und Schaltring an gegenüberliegenden Stirnseiten der Läuferwicklung anzuordnen sind.

- 11 - VPA 81 Ρ3O 14 QE

Die in Pig. 8 dargestellte erfindungsgemäße achtpolige Induktionsmotor-Wicklung kann unter Zuhilfenahme des für diese Wicklung vorteilhaften elektrisch leitenden und mit neun Haken versehenen Schaltringes wie folgt maschinell, z.B. mit Hilfe eines Flyers, auf einfache und betriebssichere Weise erfolgen: Der Anfang des ununterbrochenen Wicklungsdrahtes wird z.B. am Schaltring-Haken S3 kontaktiert und zur Nut N3 gezogen, die Spule N3,N1 wird gewickelt, der Wicklungsdraht wird ohne Kontaktierung des Schaltrings S im Sinne einer Reihenschaltung zur nächsten Spule der die Spule N1,N3 enthaltenden Spulengruppen, nämlich zur Nut N12 gezogen, die Spule N12,N10 wird gewickelt, der Spulendraht wird zum nächstfolgenden Schaltring-Haken Sk gezogen, um diesen eingelegt und zur Nut N5 gezogen, dann wird mit dem Wickeln der ersten Spule N5,N3 der nächstfolgenden Spulengruppen N5,N3 ; N14,N12 begonnen. Dieses Wicklungsverfahren wird fortgeführt, bis das Ende des Wicklungsdrahtes am Schaltring-Haken S3 wieder angelangt und die gesamte Wicklung mit neun Spulenpaaren erfindungsgemäß ohne Unterbrechung des Wicklungsdrahtes verschaltet ist. Durch Heißverstemmen kann dann die elektrische Kontaktierung und endgültige mechanische Festlegung zwischen den Schaltring-Haken und dem einliegenden Wicklungsdraht erfolgen.

Die Figuren 9 und 10 zeigen Jeweils in einem Längsschnitt zwei verschiedene Ausführungsformen des an der linken Stirnseite des Läufers in einer teilbaren Kassette 8 gekapselt gehaltenen Schaltrings S. In den Nuten des auf der Welle 7 angeordneten Läuferblechpaketes 9 ist radial innen zunächst die zweipolige Universalmotor-Wicklung 10 und radial außen eine achtpolige Induktionsmotor-Wicklung angeordnet, deren über das Blechpaket axial hinausragender Wickelkopf das Bezugszeichen 5 trägt. Die Wicklungen sind gegenüber der Stirnseite des Läuferblechpaketes 9 und gegenüber der Welle 7 durch eine Isolierendscheibe

• · t ·

- 12 - VPA 81 P3 0 H DE

isoliert. Der in Pig. 11 in einer Draufsicht gezeigte Schaltring S besteht aus Elektrolytkupfer und weist an seinem Umfang verteilt neun Schaltring-Haken S1 bis S9 auf. Diese Schaltring-Haken können entsprechend·den verschiedenen AusfUhrungsformen nach Fig. 12 bis Fig. 16 entweder radial (Fig. 12 bis Fig. 14) oder axial (Fig. 15, 16) an den Schaltring S angeformt sein. Die Wahl der jeweiligen unterschiedlichen Schaltring-Hakenausführungen kann durch verschiedene Parameter, wie z.B. die Drahtdicke, die betriebliche mechanische Beanspruchung der Wicklung, die Drahtzugrichtung beim Bewickeln, die notwendige Kontaktfläche zwischen Schaltring-Haken und Draht usw. bestimmt sein.

Zur isolierten und mechanisch sicheren Halterung ist der Schaltring S z.B. auf den zuvor auf die Welle 7 aufgeschobenen ersten Kassettenteil 81 der teilbaren Kassette 8 aufgesteckt und im Preßsitz gehalten. Anstelle dieser Preßsitzhalterung zwischen innerem Kassettenteil 81 und Schaltring S könnte in fertigungstechnisch günstiger Weise auch vorgesehen werden, den Schaltring als vorzugsweise offenen Ring in den inneren Kassettenteil 81 eingebettet zu halten. Der innere Kassettenteil 81 besteht vorzugsweise aus einem mit Rücksicht auf den Heißverstemmvorgang temperaturfesten Material. An sich könnte der innere Kassettenteil 81 auch mit der Isolierendscheibe 12 einstückig integriert sein, jedoch würde in einem solchen Fall auch die Isolierendscheibe 12 eine erhöhte Temperaturfestigkeit und damit einen höheren Materialaufwand erfordern.

• · f ·

-13- VPA81P3 0H

In Pig. 9, 10 ist in gestrichelter Form Jeweils die Stellung des Schaltririg-Hakens S6 nach dem Heißverstemmen gezeigt, bei dem durch Hitze der IsolierUberzug des Wicklungsdrahtee 13 entfernt und der Wicklungsdraht selbst mechanisch im Schaltring-Haken eindeutig festgelegt wird. In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, daß die Verbindungen der Wicklungsanfange und Wicklungsenden mit den Schaltring-Haken insgesamt und somit insbesondere die Außenoberfläche der Schaltring-Haken frei von einem Isolierüberzug bleiben; dies bedeutet insbesondere, daß bei einer abschließenden Gießharztränkung der Wickelköpfe keine Gießharzmasse zu den Schaltring-Haken gelangt. Auf diese Art und Weise kann z.B. ein Wicklungs-Prüfgerät von außen an den Schaltring und . an die Wicklung angeschlossen werden.

In vorteilhafter Weise ist weiterhin vorgesehen, daß der Schaltring S mit seinen Schaltring-Haken S1 bis S9 nach einem solchen Prüflauf dadurch isolierend und geschützt einkapselbar ist, daß abschließend der zweite Kassettenteil 82 in Form einer zum Wickelkopf der Läuferwicklung offenen, den Schaltring in seiner Endposition nach außen schützenden Abdeckglocke ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise kann diese Abdeckglocke gleichzeitig als Nabendom für einen gesondert oder einstückig mit dem zweiten Kassettenteil verbundenen Lüfter 11 vorgesehen werden. Die Glockenwandung des zweiten Kassettenteils 82 weist außerdem ein axial auf den Wicklungsdraht 13 gerichtetes Andruckteil auf, das den ansonsten freien Wicklungsdraht 13 zwischen dem Wickelkopf 5 und dem Schaltring-Haken S6 fixiert; dazu ist als Gegenstück zum Andruckteil des zweiten Kassettenteils 82 eine entsprechende Anlegeschulter 811 am ersten Kassettenteil 81 angeformt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig 9 ist das Andruckteil des zweiten Kassettenteils 82 als axial gerichtete Andrucknase 821, nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 als zu-

- 14 - VPA 81 P 3 O H DE

sätzlich hochgezogene, den Wicklungsdraht 13 über einen größeren Bereich abstützender und mit Lüftungsöffnungen versehener Andruckteller θ 22 ausgebildet.

Abschließend seien kurz die wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung der erfindungsgemäß ausgelegten Wicklung noch einmal zusammenfassend dargestellt; aus dieser Darstellung ergibt sich, wie einfach diese Wicklung trotz der weitgehend freien Verfügbarkeit über unterschiedliche NutzahlVerhältnisse im Läufer im Gegensatz zu vergleichbaren bekannten Lösungen zu fertigen ist.

a) In die Nuten des mit Isolierendscheibe sowie Nutauskleidungen versehenen, auf die Welle aufgepreßten Läuferblechpaketes wird die Universalmotor-Wicklung eingewickelt und mit den Kommutatorhaken kontaktiert.

b) An der dem Kommutator abgewandten Stirnseite des Läuferblechpaketes wird der innere Kassettenteil auf die Welle aufgesteckt und ein Schaltring vorzugsweise mit zumindest einer der Spulenpaarzahl entsprechenden Hakenzahl auf dem inneren Kassettenteil gehaltert.

c) Die Induktionsmotor-Wicklung wird beginnend von einem ersten Schaltring-Haken maschinell mit einem ununterbrochenen Wicklungsdraht eingewickelt, wobei zur Reihenschaltung der einer Spulengruppe angehörenden Spulen ohne Kontaktierung der Schaltring-Haken um den räumlichen Winkelabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spulen am Läuferumfang fortgeschritten und zwischen Wicklungsende einer Spulengruppe und Wicklungsanfang der nächsten Spulengruppe der durchgehende Wicklungsdraht um einen, vorzugsweise in der Mitte zwischen Wicklungsende und Wicklungsanfang angeordneten, Schaltring-Haken umschlungen wird.

d) Durch Heißverstemmen werden im Bereich der Schaltring-Haken die Isolierung von den kontaktierenden Wicklungsdrähten abgetragen und die Wicklungsdrähte in diesem Bereich zwischen Schaltring und Schaltring-Haken festgelegt.

e) Nach weiterer Komplettierung des Läufers, insbesondere nach Anbringung der Nutenverschlußkeile, einem Vorwuchten und einem Harzisolieren der Wickelköpfe wird der Läufer elektrisch überprüft; dazu kann in vorteilhafter Weise ein elektrisches Wicklungs-Prüfgerät an die frei zugänglichen Schaltring-Haken und die damit verbundenen Wicklungsenden angeschlossen werden.

f) Das äußere Kassettenteil wird zusammen mit dem Lüfterrad axial aufgeschoben, kapselt dabei den Schaltring geschützt und isoliert ein und fixiert die freien Wicklungsdrähte zwischen Schaltring und Wickelkopf, insbesondere im Sinne einer hohen Fliehkraftfestigkeit,

Figuren

Patentansprüche

- 21 - VPA 31 P 3 O 14 DE

Zusammenfassung

Elektrischer Zweimotorenantrieb, insbesondere zum Antrieb eines Waschautomaten *

Der Zweimotorenantrieb vereinigt in den Nuten eines einzigen Ständer- bzw. Läuferblechpaketes eine zweipolige Universalmotor-Wicklung und eine höherpolige Induktionsmotor-Wicklung. Die Induktionsmotor-Wicklung des Läufers ist von der an einen Kommutator angeschlossenen Universalmotor-Wicklung des Läufers galvanisch völlig getrennt. Die Induktionsmotor-Wicklung des Läufers besteht aus zumindest zwei Spulengruppen mit jeweils zumindest zwei, zu einem Kurzschlußkreis in Reihe geschalteten Spulen, derart daß sich die beim Universalmotor-Betrieb in jedem Spulenpaar induzierten Spannungen zu Null addieren. An einer Läufer-Stirnseite ist ein elektrisch leitender Schaltring mit am Umfang verteilten Schaltring-Haken angeordnet, die im Sinne einer mit ununterbrochenem Wicklungsdraht maschinellen Fertigung der Spulengruppen von deren Wicklungsanfängen und Wicklungsenden fortlaufend umschlungen sind.

Eine vorteilhafte Anwendung ergibt sich insbesondere bei Waschautomatenantriebe mit hohen Schleuder-Enddrehzahlen. (Fig. 8)

Claims (17)

gip30H Patentansprüche

1. Elektrischer Zweimotorenantrieb, insbesondere zum Antrieb eines Waschautomaten, dessen Jeder Motor jeweils getrennt an ein als einzige Speisequelle dienendes Wechselstromnetz anschließbar ist, mit in einem gemeinsamen Ständerblechpaket in Nuten angeordneter Ständerwicklung eines Universalmotors der Polpaarzahl p_y= 1 einerseits und eines Induktionsmotors der Polpaarzahl P₁= k«jk₂ mit k^ 3,5,7... und kp= 1,2,3·*« andererseits und mit einem gemeinsamen Läufer, dessen in Nuten angeordnete Wicklung aus zumindest zwei Spulengruppen mit jeweils zu einem Kurzschlußkreis in Reihe geschalteten Spulen gleicher Spulenweite und Spulenwindungszahl gebildeten Stromkreisen mit einer jener des erregenden Induktionsmotor-Ständerfaides entsprechenden Pol zahl sowie mit den Lamellen eines Kommutators verbundenen Stromkreisen mit einer jener des erregenden Universalmotor-Ständerfeldes entsprechenden Polzahl besteht und dessen Gesamtnutzahl unterschiedlich von der aufgrund von Polzahl, Phasenzahl und Nutenzahl pro Pol und Strang für eine Ganzlochwicklung nach der Formel N₂=2p-m₂-q₂ bestimmbaren Nutzahl ist, gekennzeichnet durch die Merkmale:

P₁

a) Die Läufernuten-Zahl beträgt N₂=k, g=· , wobei k,s2 und

ganzzahlig sowie N₂=2pjist,

b) die Spulenweite Wj einer Spule jeder Spulengruppe entspricht, so genau wie aufgrund der Nutteilung möglich, der einfachen Polteilung der Induktionsmotor-Wicklung,

c) die Zahl n₂ der Spulen je Spulengruppe beträgt n₂= g=·,

d) der räumliche Winkelabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spulen einer Spulengruppe beträgtoC= 2fl

P₁ ^

e) Wicklungsanfang und Wicklungsende der in Reihe geschalteten Spulen sind im Sinne einer völligen galvanischen Trennung zwischen Universalmotor-Wicklung und Induktionsmotor-Wicklung ohne Kontaktierung mit dem Kommutator miteinander verbunden.

> f · im

- 17 - VPA 81 P 3 O H DE

2. Elektrischer Zweimotorenantrieb, insbesondere zum Antrieb eines Waschautomaten, dessen Jeder Motor jeweils getrennt an ein als einzige Speisequelle dienendes Wechselstromnetz anschließbar ist, mit in einem gemeinsamen StMnderblechpaket in Nuten angeordneter Ständerwicklung eines Universalmotors der Polpaarzahl Py« 1 einerseits und eines Induktionsmotors der geradzahligen Polpaarzahl p,.r 4 andererseits und mit einem gemeinsamen Läufer, dessen in Nuten angeordnete Wicklung aus zumindest zwei Spulengruppen mit jeweils zumindest zwei zu einem Kurzschlußkreis hintereinandergeschalteten Spulen gleicher Spulenweite und Spulenwindungszahl gebildeten Stromkreisen mit einer jener des erregenden Induktionsmotor-Ständerfeldes entsprechenden Polzahl sowie mit den Lamellen eines Kommutators verbundenen Stromkreisen mit einer jener des erregenden Universalmotor-Ständerfeldes entsprechenden Polzahl besteht und dessen Gesamtnutzahl unterschiedlich von der aufgrund von Polzahl, Phasenzahl und Nutenzahl pro Pol und Strang für eine Ganzlochwicklung nach der Formel N₂=2p-m₂*q₂ bestimmbaren Nutzahl ist, g e k e nnzeichnet durch die Merkmale:

a) Die Läufernuten-Zahl beträgt N₂=2k^, wobei k^p-j. und ganzzahlig ist,

b) die Spulenweite Wj einer Spule jeder Spulengruppe entspricht, so genau wie aufgrund der Nutteilung möglich, der einfachen Polteilung der Induktionsmotor-Wicklung des Läufers,

c) die Zahl der Spulen je Spulengruppe beträgt n₂=2,

d) der räumliche Winkelabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spulen einer Spulengruppe beträgt/?«¹C" · Pj,

e) Wicklungsanfang und Wicklungsende der in Reihe geschalteten Spulen sind im Sinne einer völligen galvanischen Trennung zwischen Universalmotor-Wicklung und Induktionsmotor-Wicklung ohne Kontaktierung mit dem Kommutator miteinander verbunden.

- 18 - VPA 81 ρ 3 O H DE

3. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

c1) Die Zahl np der Spulen je Spulengruppe beträgt n^ 2 oder n_D=p_T, wenn der Betrag —— eine ganze und gerad-

C. J. Pj

zahlige Zahl ergibt;

d1) der räumliche Winkelabstand beträgt/3 ³Pf⁷Cl oder /3=2'T, , wenn der Betrag ■— eine ganze Zahl ergibt. ' P₁ P₁

4. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Nut einer mit einer Spule der Induktionsmotor-Wicklung belegten Nut nur eine einzige Spulenseite der Induktionsmotor-Wicklung angeordnet ist (Fig. 4).

5. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Nuten mit Spulenseiten der Induktionsmotor-Wicklung belegt sind, wobei in einem Teil der Nuten jeweils nur eine Spulenseite und in dem anderen Teil der Nuten je Nut zwei Spulenseiten angeordnet sind, deren gesamtes Kupfervolumen pro Nut dem Kupfervolumen einer nur mit einer Spulenseite belegten Nut entspricht (Fig. 5).

6, Elektrischer Zweimotorenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Nuten gleichartig mit mehreren Spulenseiten pro Nut belegt sind (Fig. 6).

7. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach Anspruch 4, d a durch gekennzeichnet, daß bei einem Läufer mit insgesamt N_o=18 Nuten und einer Polzahl 2_ =8

Pt vier Spulenpaare vorgesehen und sechszehn Nuten mit je einer Spulenseite dieser Spulenpaare belegt und zwei räumlich am Bohrungsumfang gegenüberliegende Nuten frei von der Induktionsmotor-Wicklung sind (Fig. 4).

- 19 - VPA 81 P30 H DE

8. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Läufer mit insgesamt Np=18 Nuten und einer Polzahl 2_ =8 insgesamt fünf Spulenpaare vorgesehen und sechsehr Nuten mit je einer Spulenseite und zwei räumlich am Bohrungsumfang gegenüberliegende Nuten mit je zwei Spulenseiten der Induktionsmotor-Wicklung belegt sind (Fig. 5).

9. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach Anspruch 6, d a durch gekennzeichnet, daß bei einem Läufer mit insgesamt Np=Ie Nuten und einer Polzahl 2_ =8 sämtliche Nuten mit je zwei Spulenseiten der Induktionsmotor-Wicklung belegt sind (Fig. 6).

10. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Verbindungspunkte zwischen je einem Wicklungsanfang und je einem Wicklungsende einer jeden Reihenschaltung durch einen elektrischen Kurzschließer verbunden sind.

11. Elektrischer Zweimotorenantrie nach Anspruch 10, dadurch geken η ζ e i c h η e t , daß als Kurzschließer ein vor einem der beiden Wickelköpfe konzentrisch zu der Welle des Läufers angeordneter Schaltring (S) mit zumindest einem Schalteing=Haken zur Aufnahme der kurzschließbaren Wicklungsanfange und Wicklungsenden vorgesehen ist.

12. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach Anspruch 11, insbesondere für einen maschinell mit zumindest einem Flyer gewickelten Läufer, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring (S) mit an seinem Umfang verteilt angeordneten Schaltring-Haken (S1,S2,S3...) versehen ist, die im Sinne einer Flyerbewicklung mit unterbrechungslosem Wicklungsdraht von Wicklungsanfängen und Wicklungsenden der Spulenpaare umschlungen sind.

• ItI Il >

• · I ( t · Il

• I I I I I t I I ·

- 20 - VPA 81 P 3 0 H DE

13. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Schaltring-Haken (S1, S2, S3...) zumindest gleich der Anzahl der Spulenpaare ist.

5

14. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach einem der An- ; sprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß ein Schaltring-Haken (S1, S2, S3...) jeweils von einem durchgehenden Wicklungsdraht kontaktiert ist, der einerseits das Wicklungsende der einen Spulengruppe und andererseits den Wicklungsanfang der nächstfolgenden Spulengruppe bildet.

15. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß der Schaltring (S) vor demjenigen Wickelkopf (5) der Induktionsmotor-Wicklung angeordnet ist, der dem allein mit der Universalmotor-Wicklung (6) verbundenen Kollektor (C) abgewandt ist.

20

16. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch g e k e η η -

' zeichnet, daß die Verbindungen der Wicklungs-

\ anfange und Wicklungsenden mit den Schaltring-Haken im

25 Sinne eines von außen anschließbaren elektrischen Wick-■ lungs-PrUfgerätes frei von einem Isolierüberzug sind,

j

17. Elektrischer Zweimotorenantrieb nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekenn- ! 30 zeichnet, daß der Schaltring in einer zwei- ! teiligen isolierenden Kassette (8) einkapselbar ist, deren erster, zunächst axial über die Welle (7) schiebbaren Kassettenteil (81) als Träger für den konzentrisch umgebenden Schaltring (S) und deren zweiter, abschließend über die Welle (7) des Läufers schiebbarer Kassettenteil (82) in Form einer zum Wickelkopf offenen, den Schaltring (S) nach außen schützenden Abdeckglocke ausgebildet ist.