專利名稱：具有多組勵磁繞組的換向器電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以串勵或并勵操作并且特別適合作為用于洗衣機(jī)中的洗衣滾筒的驅(qū)動電動機(jī)的換向器電動機(jī)。
從DE 19825126 A1中可知用于設(shè)置該類型的換向器電動機(jī)的轉(zhuǎn)速的配置。該換向器電動機(jī)具有至少兩個勵磁繞組，其中的一個勵磁繞組具有勵磁分接點。該勵磁繞組還可以包括多個繞組元件，在該繞組元件之間具有電連接。根據(jù)所需的轉(zhuǎn)速，通過控制電子學(xué)一個一個單獨地或一起接通這些勵磁繞組或勵磁繞組元件或者給它們施加電壓。各個勵磁繞組或勵磁繞組的勵磁繞組元件的終點連接到其它勵磁繞組或勵磁繞組的勵磁繞組元件的起點，也就是說，勵磁繞組相互之間串聯(lián)連接。
DE 19753670 A1公開了一種兩極換向器電動機(jī)的勵磁繞組設(shè)計，其中在每一極上，兩個勵磁繞組元件(高線圈和低線圈)設(shè)置成一個位于另一個的上方。換向器電動機(jī)連接成使得第一組勵磁繞組(低線圈)的勵磁繞組的終點連接到第二組勵磁繞組(高線圈)的起點，而第二組勵磁繞組的勵磁繞組的終點連接到電樞繞組的起點。此外，電樞繞組的終點連接到第二組勵磁繞組的另一個勵磁繞組的起點，并且第二組勵磁繞組的另一個勵磁繞組的終點連接到第一組勵磁繞組的另一個勵磁繞組的起點。在勵磁繞組元件之間提供了電連接，使得或者只有低線圈可以被接通，或者串聯(lián)連接的低線圈和高線圈可以一起被接通。在這種類型的設(shè)計中，各個勵磁繞組元件相對于極對的對稱軸呈對稱設(shè)置。
由于勵磁繞組元件的串聯(lián)連接，因此上述換向器電動機(jī)需要使用相對粗的繞組線來形成繞組。這樣做的一個缺點是，當(dāng)使用這種類型的導(dǎo)線時，在勵磁繞組的纏繞過程中不能以最優(yōu)的方式形成所謂的繞組抽頭(winding head)，或者不得不在后來以復(fù)雜的方式在進(jìn)一步的制造步驟中形成繞組抽頭。這種換向器電動機(jī)以不利方式形成的繞組抽頭引起額外的電損耗，其結(jié)果是降低了換向器電動機(jī)的效率。
基于該現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供一種具有繞組和電路設(shè)計的上述類型的換向器電動機(jī)，這種換向器電動機(jī)可以在各種轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)操作，同時在操作期間產(chǎn)生最低可能的損耗。
通過本發(fā)明，根據(jù)權(quán)利要求1的換向器電動機(jī)實現(xiàn)了該目的，該換向器電動機(jī)具有定子，其具有偶數(shù)個極，在每個極上將多個勵磁繞組設(shè)置成一個位于另一個的上方，并且每個勵磁繞組都具有起點和終點，一個極的勵磁繞組和與該勵磁繞組相對設(shè)置的勵磁繞組關(guān)于極對的相應(yīng)對稱面對稱，并具有相同的匝數(shù)且形成一組勵磁繞組，一組勵磁繞組的勵磁繞組的起點相互連接，并且同一組勵磁繞組的勵磁繞組的終點相互連接。由于定子的發(fā)明性設(shè)計，有利的是各個組的勵磁繞組中的勵磁繞組并聯(lián)連接并且在定子的各個相對的極上相互之間呈對稱設(shè)置。作為這種類型設(shè)置的結(jié)果，一組勵磁繞組中的勵磁繞組具有相同的線路長度以及相同的匝數(shù)。因此，一組勵磁繞組的勵磁繞組具有相同的電阻和感應(yīng)率。有利地避免了勵磁繞組之間的干擾補(bǔ)償電流和由此產(chǎn)生的電損耗。此外，由于可以根據(jù)轉(zhuǎn)速需要經(jīng)由換向器電動機(jī)的電連接來一個一個單獨地或一起接通這些組勵磁繞組，因此換向器電動機(jī)適合在不同的轉(zhuǎn)速下工作。
在本發(fā)明的一個有利的改進(jìn)中，一組勵磁繞組的終點連接到另一組勵磁繞組的起點和換向器電動機(jī)的電連接上。因此，當(dāng)一起接通這些組勵磁繞組時，這些組勵磁繞組串聯(lián)連接。由于通過將各組勵磁繞組的電阻加在一起而形成了串聯(lián)連接的這些組勵磁繞組的電阻，并在所有組勵磁繞組中產(chǎn)生相同的電流，因此換向器電動機(jī)的這種設(shè)計簡化了繞組的設(shè)計。
在本發(fā)明的一個有利的改進(jìn)中，不同組勵磁繞組的勵磁繞組具有不同的匝數(shù)。由于有利于操作的繞組數(shù)量可以與設(shè)定的轉(zhuǎn)速和/或功率需要相匹配，因此以這種方式設(shè)計勵磁繞組是非常有利的。勵磁繞組的磁通量和電阻正比于勵磁繞組的匝數(shù)，因此勵磁繞組中產(chǎn)生的電流和換向器電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性也取決于匝數(shù)。通過最優(yōu)地選擇勵磁繞組的匝數(shù)，可以確保在對于轉(zhuǎn)速范圍最優(yōu)的轉(zhuǎn)矩的勵磁繞組中，不會超過最大電流。勵磁繞組的匝數(shù)還用于限定最優(yōu)的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)速，在該轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)速下?lián)Q向器電動機(jī)從所謂的滿載勵磁操作轉(zhuǎn)換到局部勵磁操作，并且在該轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)速下勵磁繞組中的電流不會產(chǎn)生不允許的大的改變。同樣也適用于從第一種局部勵磁轉(zhuǎn)換到另一種局部勵磁，該另一種局部勵磁具有與第一種局部勵磁不同的繞組設(shè)計。
在本發(fā)明的另一種改進(jìn)中，定子具有兩極設(shè)計，并且/或者換向器電動機(jī)包含兩組勵磁繞組。作為這種方案的結(jié)果，可以以節(jié)省成本的方式制造換向器電動機(jī)。
例如，包括這種改進(jìn)的換向器電動機(jī)非常適合作為洗衣機(jī)中洗衣滾筒的驅(qū)動電動機(jī)。此外，用于一起和一個一個單獨地接通這些組勵磁繞組的控制裝置同樣能夠以更簡單且節(jié)省成本的方式來建造。
下面參照優(yōu)選的示例性實施例和未按比例繪制的示意圖更加詳細(xì)地介紹了本發(fā)明和其有利的改進(jìn)，其中

圖1示出了驅(qū)動電動機(jī)和控制裝置的電路布置圖；圖2示出了具有勵磁繞組設(shè)置的定子的截面說明圖；和圖3示出了另一種驅(qū)動電動機(jī)的電路布置圖。
示例性實施例涉及用于洗衣機(jī)的驅(qū)動電動機(jī)的兩極串繞電動機(jī)(交直流兩用電動機(jī))。為了執(zhí)行洗衣處理程序，設(shè)置在洗衣機(jī)內(nèi)的洗衣滾筒在不同的轉(zhuǎn)速下操作，該不同的轉(zhuǎn)速例如可以是在洗滌期間是50l/min，而在脫水甩干期間可以高達(dá)1800l/min。
本發(fā)明并不限于屬于換向器電動機(jī)這一類的交直流兩用電動機(jī)。該換向器電動機(jī)例如還可以具有四極設(shè)計。該換向器電動機(jī)也可以適用于并勵。
圖1和圖2示出了兩極換向器電動機(jī)1或交直流兩用電動機(jī)1的控制裝置3以及通過換向器電動機(jī)1的定子4的截面，其設(shè)置有同一個換向器電動機(jī)的四個勵磁繞組W1.1到W2.2。勵磁繞組W1.1a和W1.2a與W2.1i和W2.2i各自形成一組勵磁繞組(局部勵磁或剩余勵磁)。勵磁繞組W1.1a的起點A1.1在點a處連接到勵磁繞組W1.2a的起點A1.2，并且勵磁繞組W1.1a的終點E1.1經(jīng)由連接b-c連接到勵磁繞組W1.2的終點E1.2。以相應(yīng)的方式，勵磁繞組W2.1i和W2.2i的起點A2.1和A2.2經(jīng)由連接b-c彼此連接，而終點E2.1和E2.2在點d處彼此連接。因此，勵磁繞組W1.1a和W1.2a與勵磁繞組組的W2.1i和W2.2i各自并聯(lián)連接。勵磁繞組W1.1a和W1.2a的一組勵磁繞組的終點經(jīng)由連接點b和c連接到勵磁繞組W2.1i和W2.2i的另一組勵磁繞組的起點和換向器電動機(jī)1的電連接M.2。因此，這兩組勵磁繞組串聯(lián)連接。勵磁繞組標(biāo)記W的下標(biāo)a和i表示勵磁繞組W設(shè)置在定子4的極5、6的外側(cè)(下標(biāo)a)或內(nèi)側(cè)(下標(biāo)i)，也就是說，外部的勵磁繞組，例如W1.1a，相比于內(nèi)部的勵磁繞組W2.1i離極對的對稱面7更遠(yuǎn)。
換向器電動機(jī)1具有連接到這些組勵磁繞組的相應(yīng)起點或終點的電連接M.1到M.3以及連接到換向器電動機(jī)1的電樞繞組2的電連接M.4和M.5。電連接M.1到M.5連接到控制裝置3。為了接通換向器電動機(jī)1的勵磁繞組W和電樞繞組，控制裝置3具有三端雙向可控硅開關(guān)T、磁場倒轉(zhuǎn)繼電器X1和所謂的反轉(zhuǎn)繼電器X2。當(dāng)由微控制器μC驅(qū)動的三端雙向可控硅開關(guān)T接通時，電壓施加到勵磁繞組和電樞繞組上。同樣可以通過電路布置而由微控制器控制磁場倒轉(zhuǎn)繼電器X1和反轉(zhuǎn)繼電器X2，圖1中沒有示出控制裝置3相應(yīng)的控制線。為了例如在洗衣機(jī)的脫水甩干模式期間以高的轉(zhuǎn)速操作換向器電動機(jī)1，使用磁場倒轉(zhuǎn)繼電器X1一個一個單獨地(局部勵磁)接通含有勵磁繞組線圈W1.1a和W1.2a的這組勵磁繞組。為了例如在洗滌期間以低的或平均轉(zhuǎn)速操作換向器電動機(jī)1，一起(滿載勵磁)接通串聯(lián)連接的這兩組勵磁繞組(局部勵磁和剩余勵磁)。以這種方式設(shè)計控制裝置3的電路，使得電樞繞組2與這些組勵磁繞組串聯(lián)連接。反轉(zhuǎn)繼電器X2通過反轉(zhuǎn)電樞繞組2的極性來改變換向器電動機(jī)1的電樞或轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向。
如圖2中所示，以這種方式來纏繞并連接所有的勵磁繞組W，使得電流在同一個方向上流過勵磁繞組W。局部勵磁和剩余勵磁的這些組勵磁繞組中的勵磁繞組相對于定子4的極對的對稱面7呈對稱設(shè)置。勵磁繞組W1.1a設(shè)置在極5的外側(cè)，而勵磁繞組W1.2a同樣設(shè)置在極6的外側(cè)，其中極6與極5相對。剩余勵磁的這組勵磁繞組的勵磁繞組W2.1i和W2.2i纏繞在局部勵磁的這組勵磁繞組的勵磁繞組W1.1a和W1.2a的上面，并且因此勵磁繞組W2.1i和W2.2i位于相應(yīng)的極5和6的內(nèi)側(cè)上。
換向器電動機(jī)1的勵磁繞組W1.1到W2.2都具有相同的匝數(shù)。在勵磁繞組具有這種設(shè)置和結(jié)構(gòu)的情況下，內(nèi)部的勵磁繞組W2.li和W2.2i相比于外部的勵磁繞組W1.1a和W1.2a具有更長的線路長度，并且因此具有更大的電阻。由于一組勵磁繞組中的勵磁繞組W呈對稱設(shè)置，因此一組勵磁繞組中的勵磁繞組W具有相同的線路長度和相同的電阻。由于因為具有相同的電阻而在一組勵磁繞組的并聯(lián)支路中流過相同的電流，因此在換向器電動機(jī)1的操作期間不會在連接點b和c之間形成補(bǔ)償電流。通過這種類型的勵磁繞組設(shè)計，可以有效地避免由于這種補(bǔ)償電流而形成的電損耗。此外，其線路并聯(lián)連接的一組勵磁繞組中的勵磁繞組的線路相比于勵磁繞組組中的勵磁繞組串聯(lián)連接的換向器電動機(jī)的勵磁繞組的導(dǎo)線可以具有更小的橫截面。選擇具有更小橫截面的繞組線使得能夠以這種方式來在勵磁繞組的纏繞期間形成勵磁繞組的所謂的繞組抽頭，使得由繞組抽頭產(chǎn)生的電損耗最小。
在換向器電動機(jī)1的可供選擇的實施例中，局部勵磁的勵磁繞組W1.1和W1.2也可以設(shè)置在極5和6的內(nèi)側(cè)，而剩余勵磁的勵磁繞組W2.1和W2.2可以設(shè)置在外側(cè)。
圖3示出了具有兩組勵磁繞組的換向器電動機(jī)8的另一種可選實施例的電路布置，可以由上述控制裝置3來操作該換向器電動機(jī)8。在換向器電動機(jī)8中，一組勵磁繞組(局部勵磁)的勵磁繞組W3.1a和W3.2a以及另一組勵磁繞組(剩余勵磁)的勵磁繞組W4.1i和W4.2i并聯(lián)連接，同時局部勵磁的勵磁繞組W3.1a和W3.2a每一個都具有比剩余勵磁的勵磁繞組W4.1i和W4.2i少的匝數(shù)。局部勵磁的勵磁繞組W3.la和W3.2a的匝數(shù)由所需的較高轉(zhuǎn)速范圍給出。由于勵磁繞組W4.1i和W4.2i比局部勵磁的勵磁繞組W3.1a和W3.2a具有更多的匝數(shù)，所以換向器電動機(jī)8也可以在平均轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)通過激勵剩余勵磁來操作。
根據(jù)本發(fā)明，換向器電動機(jī)可以具有多于兩組的勵磁繞組，且勵磁繞組W并聯(lián)連接。根據(jù)本發(fā)明，勵磁繞組在極5和6上一個設(shè)置在另一個的上方，并且相對于極對的對稱面7呈對稱設(shè)置。即使在這種類型的設(shè)置中，也可以通過控制裝置一個一個單獨地接通這些組勵磁繞組，或者一起接通多組。本發(fā)明還可以應(yīng)用在并勵的換向器電動機(jī)中。
權(quán)利要求
1.一種串勵或并勵的換向器電動機(jī)(1、8)，其特別適合作為用于洗衣機(jī)的洗衣滾筒的驅(qū)動電動機(jī)，該換向器電動機(jī)(1、8)具有定子(4)，其具有偶數(shù)個極(5、6)，在每個極上將多個勵磁繞組(W)設(shè)置成一個位于另一個的上方，并且每個所述勵磁繞組具有起點(A)和終點(E)，一個極(5)的勵磁繞組(W1.1a、W2.1i、W3.1a、W4.1i)和與所述勵磁繞組(W1.1a、W2.1i、W3.1a、W4.1i)相對且關(guān)于極對的相應(yīng)對稱面(7)對稱的勵磁繞組(W1.2a、W2.2i、W3.2a、W4.2i)具有相同的匝數(shù)并且形成一組勵磁繞組，其特征在于，一組勵磁繞組的所述勵磁繞組(W)的所述起點(A)相互連接，并且同一組勵磁繞組的所述勵磁繞組(W)的所述終點(E)相互連接。
2.如權(quán)利要求1所述的換向器電動機(jī)，其特征在于，一組勵磁繞組的所述終點連接到另一組勵磁繞組的所述起點和所述換向器電動機(jī)(1)的電連接(M.2)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的換向器電動機(jī)，其特征在于，不同組勵磁繞組的所述勵磁繞組(W)具有不同的匝數(shù)。
4.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的換向器電動機(jī)，其特征在于，定子(4)具有兩極設(shè)計。
5.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的換向器電動機(jī)，其特征在于，有兩組勵磁繞組。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有串勵或并勵的換向器電動機(jī)(1)，并且其特別適合作為用于洗衣機(jī)的洗衣滾筒的驅(qū)動電動機(jī)。這種類型的換向器電動機(jī)(1)的定子(4)具有許多組勵磁繞組，并且勵磁繞組(W)配置為關(guān)于極對的對稱面(7)對稱，并且其起點和終點相互連接。為了在多種轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)操作該換向器電動機(jī)(1)，通過控制裝置，一個一個單獨地或同時激勵這些組的勵磁繞組。
文檔編號H02P7/12GK1950993SQ200580014169
公開日2007年4月18日 申請日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月3日
發(fā)明者賴納·沙赫, 約爾格·斯克里匹克 申請人:Bsh博世和西門子家用器具有限公司