DE3233096A1

DE3233096A1 - Elektronisch kommutierter motor, waschmaschine, verfahren zum betreiben derselben, steuerschaltung und waschmaschinenantrieb

Info

Publication number: DE3233096A1
Application number: DE19823233096
Authority: DE
Inventors: John Henry Dekalb Ill. Boyd jun.
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1982-04-13
Filing date: 1982-09-07
Publication date: 1983-10-20
Also published as: FR2525044A1; IT1195796B; AU557943B2; FR2525044B1; CA1193651A; GB2118789A; AU8518382A; GB2118789B; JPS58182466A; US4528485A; MX154013A; BR8204972A; IT8222041A0

Description

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Elektronisch kommutierter Motor, Waschmaschine, Verfahren zum Betreiben derselben, Steuerschaltung und Waschmaschinenantrieb

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf dynamoelektrische Maschinen und Haushaltsgeräte und betrifft insbesondere einen elektronisch kommutierten Motor, ein Verfahren zum Betreiben eines elektronisch kommutierten Motors, eine Steuerschaltung, eine Waschmaschine, einen Antrieb für dieselbe, der einen solchen elektronisch kommutierten Motor enthält, und ein Verfahren zum Betreiben der Waschmaschine.

Herkömmliche, über Bürsten kommutierte Gleichstrommotoren haben zwar zahlreiche vorteilhafte Eigenschaften, wie bei- · spielsweise die Möglichkeit, auf einfache Weise die Betriebsdrehzahlen und die Drehrichtung ändern zu können, diese haben jedoch auch Nachteile, wie Bürstenverschleiß und elektrisches Rauschen oder Funkstörungen, die durch Funkenbildung zwischen den Bürsten und den Kommutatorlamellen verur-

sacht werden, die ihren Einsatz auf einigen Gebieten, wie beispielsweise auf dem Gebiet der Haushaltsgeräte, begrenzt haben. Bürstenlose Gleichstrommotoren mit elektronischer Kommutierung und Dauermagnetmotoren sind entwickelt worden und haben die vorteilhaften Eigenschaften der mit Bürsten ausgerüsteten Motoren, ohne viele von deren Nachteilen aufzuweisen, und haben weitere wichtige Vorteile. Solche elektronisch kommutierten Motoren sind aus den US-PSen 4 005 347, 4 169 990 und 4 162 435 bekannt. Diese Motoren können auf vielen verschiedenen Gebieten oder für viele Zwecke eingesetzt werden, zu denen Haushaltsgeräte gehören, beispielsweise automatische Waschmaschinen, wie sie in weiteren Patentanmeldungen der Anmelderin offenbart sind, für die die Prioritäten der US-Patentanmeldungen, Serial No. 077 784, vom 21. September 1979, bzw., Serial No. 141 268, vom 17. April 1980 beansprucht worden sind.

Waschmaschinen, wie die dort offenbarten, haben beträchtliche Vorteile gegenüber heutigen Waschmaschinen, bei denen verschiedene Arten von Transmissionen und Vorrichtungen benutzt werden, um eine Drehbewegung in eine Schwingbewegung zum wahlweisen Betreiben der Maschine in ihrer Rühr- oder Waschbetriebsart und in ihrer Schleuderbetriebsart umzusetzen, und die teuerer und/oder komplizierter in der Herstellung sind, mehr Energie verbrauchen und mehr Wartung erfordern. Waschmaschinen mit elektronisch kommutierten Motoren erfordern keine mechanischen Vorrichtungen, um den Rührflügel in eine Schwingbewegung zu versetzen, und der Schleuderkorb kann durch einen solchen Motor direkt angetrieben werden. Es ist jedoch anzunehmen, daß das hohe Drehmoment, das bei niedrigen Drehzahlen während des Rührvorganges erzeugt werden muß, und die hohe Drehzahl und das relativ niedrige Drehmoment, die für den Schleudervorgang erforderlich sind, dem Aufbau und der Fertigung solcher Maschinen gewisse praktische Grenzen setzen. Es ist anzunehmen, daß zum Erfüllen dieser verschiedenen Forderungen eine Mehrfachantriebswegübertragung

mit einem größeren Drehzahluntersetzungsverhältnis für den Waschvorgang vorgesehen werden müßte oder daß dem Motor stärkere Ströme zugeführt werden müßten. Jede dieser Alternativen dürfte Nachteile haben, von denen insbesondere die erhöhten Kosten zu nennnen sind. In letzterem Fall ist anzunehmen, daß größere und teuerere Halbleitervorrichtungen zum Handhaben der erforderlichen stärkeren Ströme erforderlich sein wurden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung beinhaltet die Schaffung eines verbesserten elektronisch kommutierten Motors, eines verbesserten Verfahrens zum Betreiben eines elektronisch kommutierten Motors, einer verbesserten Steuerschaltung, eines verbesserten Antriebs für Waschmaschinen, einer verbesserten Waschmaschine und eines verbesserten Verfahrens zum Betreiben einer Waschmaschine, die wenigstens einige der oben dargelegten nachteiligen Merkmale des Standes der Technik beseitigen; die Schaffung des verbesserten elektronisch kommutierten Motors, der sowohl in einer Betriebsart hoher Drehzahl und niedrigen Drehmoments als auch in einer Betriebsart niedriger Drehzahl und hohen Drehmoments arbeitet und einen geringeren Energieverbrauch hat; die Schaffung des verbesserten elektronisch kommutierten Motors, des Verfahrens, der Schaltung, der Waschmaschine und des Antriebs, bei denen weniger teuere Halbleitervorrichtungen mit niedrigeren Stromnennwerten benutzt werden können, um diesen Motor zu steuern; die Schaffung eines solchen verbesserten elektronisch kommutierten Motors, der eine kompakte Größe hat, betriebszuverlässig ist, einen guten Wirkungsgrad hat und wirtschaftlich hergestellt werden kann; und die Schaffung der Waschmaschine und des Antriebs derselben, die irgendwelche Bewegungsumwandlungsvorrichtungen, Mehrfachdrehzahl- oder Mehrfachwegübertragungen nicht benötigen und einen direkten Antrieb der Rühr- und Schleuderkomponenten entweder mit oder ohne Drehzahluntersetzungsvorrichtung gestatten. Weitere Ziele und vorteilhafte

-dl* ·

Merkmale der Erfindung ergeben sich zum Teil aus den folgenden Darlegungen und sind zum Teil im folgenden angegeben.

Allgemein enthält ein elektronisch kommutierter Motor, der aus einer Gleichstromquelle sowohl in einer Betriebsart hoher Drehzahl als auch in einer Betriebsart niedriger Drehzahl mit einem Strom gespeist werden kann, der nicht nennenswert größer ist als ein vorbestimmter Wert, in einer Ausführungsform der Erfindung einen Ständer mit einer mehrstufigen Wicklungsanordnung, die mehrere Wicklungsstufen enthält. Jede Wicklungsstufe hat mehrere Wicklungswindungen, von denen nur ein erster Teil in einer ersten vorgewählten Folge elektronisch kommutiert wird, wenn der Motor in der Betriebsart hoher Drehzahl betrieben wird, und von denen ein vorbestimmt größerer Teil in einer zweiten vorgewählten, von der ersten vorgewählten Folge verschiedenen Folge elektronisch kommutiert wird, wenn der Motor in der Betriebsart niedriger Drehzahl betrieben wird. Ein Dauermagnetläufer ist dem Ständer zugeordnet und in wahlweiser magnetischer Kopplungsbeziehung zu den Wicklungsstufen angeordnet, so daß er dadurch in Drehung versetzt werden kann. Der Läufer wird in der Betriebsart hoher Drehzahl in einer Richtung in Drehung versetzt, so daß ein erstes Drehmoment bei dem vorgewählten Stromwert auf die elektronische Kommutierung nur des ersten Teils der Windungen von wenigstens einigen der Wicklungsstufen in der ersten vorgewählten Folge hin erzeugt wird. Der Läufer wird außerdem in der einen Richtung und in einer zu dieser entgegengesetzten weiteren Richtung in der Betriebsart niedriger Drehzahl in Drehung versetzt, so daß ein zweites Drehmoment, das vorbestimmt größer ist als das erste Drehmoment, auf die elektronische Kommutierung in der zweiten vorgewählten Folge des vorbestimmt größeren Teils der Windungen jeder Wicklungsstufe hin bei einem Strom erzeugt wird, der nicht nennenswert größer ist als der vorgewählte Wert. ·

Weiter beinhaltet allgemein ein Verfahren zum Betreiben eines solchen elektronisch kommutierten Motors in einer Ausführungsform der Erfindung die Schritte des elektronischen Kommutierens nur des ersten Teils der Windungen von wenigstens einigen der Wicklungsstufen, um eine Gleichspannung an diese in einer ersten vorgewählten Folge anzulegen, damit der Läufer in einer Richtung in Drehung versetzt wird, und in einer zweiten vorgewählten Folge, damit der Läufer in einer Richtung und in einer zu dieser entgegengesetzten weiteren Richtung in Drehung versetzt wird. Der Motor wird in einer Betriebsart hoher Drehzahl betrieben, indem nur ein erster Teil der Windungen jeder der Wicklungsstufen angeschlossen wird, um die Kommutierung zu bewirken, damit der Läufer mit einer relativ hohen Drehzahl in der einen Richtung angetrieben und ein erstes Drehmoment bei einem vorgewählten Stromwert erzeugt wird. Der Motor wird in einer Betriebsart niedriger Drehzahl betrieben, indem ein vorbestimmt größerer Teil der Windungen jeder der Wicklungsstufen angeschlossen wird, um die Kommutierung zu bewirken, damit der Läufer in der einen Richtung und in der anderen Richtung mit einer relativ niedrigen Drehzahl betrieben und ein Drehmoment, das vorbestimmt größer als das erste Drehmoment ist, bei einem Strom erzeugt wird, der nicht nennenswert größer ist als der vorgewählte Wert.

Außerdem enthält allgemein eine Steuerschaltung für einen solchen elektronisch kommutierten Motor in einer Ausführungsform der Erfindung eine Einrichtung zum Bilden von Steuersignalen, die die Drehposition des Läufers angeben, und eine auf die Steuersignale ansprechende Einrichtung zum elektronischen Kommutieren wenigstens einiger der Wicklungsstufen, um eine Gleichspannung an diese in einer ersten vorgewählten Folge anzulegen, damit der Läufer in einer Richtung angetrieben wird, und in einer zweiten vorgewählten Folge, damit der Läufer in der einen Richtung und in der dazu entgegengesetzten weiteren Richtung angetrieben wird.

Schalteinrichtungen sind vorgesehen, die in einer Betriebsart hoher Drehzahl nur den ersten Teil der Windungen von wenigstens einigen der Wicklungsstufen mit der Kommutierungseinrichtung verbinden, um an diese eine Gleichspannung in der ersten vorgewählten Folge anzulegen, damit der Läufer mit einer relativ hohen Drehzahl in der einen Richtung angetrieben wird und damit ein erstes Drehmoment bei einem vorgewählten Stromwert erzeugt wird, und die in einer Betriebsart niedriger Drehzahl den vorbestimmt größeren Teil der Windungen jeder der Wicklungsstufen mit der Kommutierungseinrichtung verbinden, damit an diese eine Gleichspannung in der zweiten vorgewählten Folge angelegt wird, um den Läufer mit einer relativ niedrigen Drehzahl in der einen Richtung und dann in der anderen, entgegengesetzten Richtung anzutreiben und ein zweites Drehmoment, das vorbestimmt größer als das erste Drehmoment ist, bei einem Strom zu erzeugen, der nicht nennenswert größer als der vorgewählte Wert ist.

Darüber hinaus enthält allgemein ein elektronisch kommutierter Motor in einer Ausfuhrungsform der Erfindung einen Ständer mit mehreren Wicklungsaufnahmenuten. Mehrere Wicklungsstufen sind in den Nuten zur Kommutierung in wenigstens einer vorgewählten Folge untergebracht, wobei die Wicklungsstufen jeweils mehrere Windungen zur Bildung von mehreren Ständerpolen haben. Ein Dauermagnetlaufer ist um eine zentrale Achse des Ständers aufgrund der Magnetfelder der Ständerpole drehbar. Einrichtungen sind vorgesehen zum Bilden von Steuersignalen, die die Drehposition des Läufers angeben, und Einrichtungen, die auf die Steuersignale ansprechen, zum elektronischen Kommutieren wenigstens einiger der Wicklungsstufen, um eine Gleichspannung an diese in wenigstens einer gewünschten Folge zum Antreiben des Läufers anzulegen. Außerdem sind Schalteinrichtungen vorgesehen, die in einer Betriebsart hoher Drehzahl nur einen Teil der Windungen jeder der Wicklungsstufen mit der Kommutierungseinrichtuna verbin-

den,damit der Läufer mit einer realtiv hohen Drehzahl angetrieben wird und ein erstes Drehmoment bei einem vorgewählten Stromwert erzeugt wird, und die in einer Betriebsart niedriger Drehzahl einen vorbestimmt größeren Teil der Windungen jeder der Wicklungsstufen mit der Kommutierungseinrichtung verbinden, damit der Motor mit einer relativ niedrigen Drehzahl angetrieben und ein Drehmoment, das vorbestimmt größer als das erste Drehmoment ist, bei einem Strom erzeugt wird, der nicht nennenswert größer als der erste vorgewählte Wert ist.

Außerdem wird allgemein ein Antrieb für eine Waschmaschine in einer Ausführungsform der Erfindung geschaffen, wobei die Waschmaschine Vorrichtungen hat zum Bewegen des Wassers und der zu waschenden Wäsche, um dadurch die Wäsche zu waschen, und zum anschließenden Schleudern der Wäsche, um das Wasser mittels Fliehkraftwirkung aus der Wäsche zu entfernen. Dieser Antrieb enthält einen elektronisch kommutierten Motor der oben beschriebenen Art zum Antreiben der zum Bewegen des Wassers dienenden Rührvorrichtung sowie der Schleudervorrichtung, wobei die Einrichtung zum elektronischen Kommutieren der Wicklungsstufen eine Gleichspannung an die Wicklungsstufen in einer Folge einer Richtung während der Schleuderbetriebsart und in einer Folge wechselnder Richtung während einer Waschbetriebsart anlegt.

Weiter enthält allgemein eine Waschmaschine in einer Ausführungsform der Erfindung Vorrichtungen zum Bewegen des Wassers und der zu waschenden Wäsche, um dadurch die Wäsche zu waschen, und zum anschließenden Schleudern der Wäsche, um das Wasser durch Fliehkraftwirkung aus der Wäsche zu entfernen, einen Waschmaschinenantrieb und einen elektronisch kommutierten Motor, wie sie oben beschrieben sind.

Außerdem beinhaltet allgemein ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Waschmaschine in einer Ausgestaltung der Er-

findung die Schritte des Bildens von Steuersignalen, die die Drehstellung des Läufers angeben, und des elektronischen Kommutierens der Wicklungsstufen auf die Steuersignale hin in einer Folge einer Richtung während einer Schleuderbetriebsart und in einer Folge wechselnder Richtung während einer Waschbetriebsart. Der Motor wird in einer Schleuderbetriebsart betrieben, indem nur ein Teil der Windungen jeder der Wicklungsstufen angeschlossen wird, um die Kommutierung zu bewirken, damit der Läufer in einer Richtung mit relativ hoher Drehzahl angetrieben und ein erstes Drehmoment bei einem vorgewählten Stromwert erzeugt wird. Der Motor wird in einer Waschbetriebsart betrieben, indem ein vorbestimmt größerer Teil der Windungen jeder der Wicklungsstufen angeschlossen wird, um die Kommutierung zu bewirken, damit der Läufer mit einer relativ niedrigen Drehzahl hin- und herschwingt und damit ein Drehmoment, das vorbestimmt größer als das erste Drehmoment ist, bei einem Strom erzeugt wird, der nicht nennenswert größer als der vorgewählte Wert ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in auseinandergezogener perspekti

vischer Darstellung wenigstens zum Teil eine stationäre Baugruppe und eine drehbare Baugruppe eines elektronisch kommutierten Motors in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Schaltbild einer mehrstufigen

Wicklungsanordnung des elektronisch kommutierten Motors in Fig. 1,

die Fig. 3 und 4 mehrstufige Wicklungsanordnungen,

die in der stationären Baugruppe des elektronisch kommutierten Motors in Fig, 1 angeordnet sind,

Fig. 5 ein Schema einer Waschmaschine und

eines für diese vorgesehenen Antriebs in einer Ausführungsform der Erfindung, die den elektronisch kommutierten Motor von Fig. 1 enthält,

Fig. 6A ein Schaltbild einer Steuerschaltung

in einer Ausführungsform der Erfindung für den elektronisch kommutierten Motor in Fig. 1, das bei einem Verfahren zum Betreiben des Motors in einer Ausführungsform der Erfindung anwendbare Prinzipien veranschaulicht ,

Fig. 6B einen Aspekt der Arbeitsweise der

Steuerschaltung in Fig. 6A,

Fig. 7 ein Diagramm der Drehzahl-Drehmoment

kennlinien und der Leistung eines gemäß Fig. 1 aufgebauten Motors, wenn dieser in einer Betriebsart niedriger Drehzahl und hohen Drehmoments arbeitet, damit zu waschende Wäsche bewegt wird, und

Fig. 8 ein weiteres Diagramm der Drehzahl-

Drehmomentkennlinien und der Leistung desselben Motors, der in Verbindung mit Fig. 7 angegeben ist, wenn dieser

in einer Betriebsart hoher Drehzahl und niedrigen Drehmoments betrieben wird, um die gewaschene Wäsche zu schleudern.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines elektronisch kommutierten Motors nach der Erfindung, der insgesamt mit dem Bezugszeichen M bezeichnet ist und eine stationäre Baugruppe mit einem Ständer oder Blechpaket 1 sowie eine drehbare Baugruppe mit einem Dauermagnetläufer 3 und einer Welle 5 aufweist. Der Läufer 3 ist auf der Welle 5 befestigt, die in herkömmlichen Lagern in Lagerschilden(nicht dargestellt) der stationären Baugruppe drehbar gelagert ist, so daß der Läufer innerhalb der Bohrung des Ständers 1 drehbar ist. Der Läufer hat ein ferromagnetisches Blechpaket 7, das aus einer Anzahl von dünnen, ebenen, kreisförmigen ferromagnetischen Blechen besteht, die aneinander und an der Welle 5 befestigt sind. Acht im wesentlichen gleiche Elemente aus magnetischem Material oder relativ dünne gekrümmte Segmente 9 aus Dauermagnetmaterial (z.B. Keramikmaterial oder Kobalt-Samarium, Alnico, usw.), die jeweils ein Feld relativ konstanten Flusses erzeugen, sind an dem Läuferblechpaket 7 befestigt, beispielsweise mittels eines Klebstoffes. Die Segmente überspannen jeweils etwas weniger als 45 mechanische Grad und sind so magnetisiert, daß sie in bezug auf das Läuferblechpaket radial gepolt sind, wobei benachbarte Segmente abwechselnd gepolt sind, wie dargestellt. Aus Darstellungsgründen sind zwar die Magnete 9 auf dem Läufer 3 gezeigt, es können jedoch auch andere Läufer, die einen anderen Aufbau und andere Magnete haben, welch letztere eine andere Anzahl, einen anderen Aufbau und andere Flußfelder haben können, im Rahmen der Erfindung benutzt werden.

Der Ständer 1 kann ebenfalls aus dünnen ferromagnetischen Blechen 10, wie es bei Wechselstrommotoren üblich ist, hergestellt sein, die durch vier Halteklammern 11 zusammengehal-

ten werden, von denen eine in jeder Ecknut 13 des Ständerblechpakets angeordnet ist. Statt dessen können die Bleche des Ständerblechpakets durch andere geeignete Mittel zusammengehalten werden, beispielsweise durch Schweißen oder Kleben, oder lediglich durch die Wicklungen zusammengehalten werden, wie es auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt ist. Vierundzwanzig nach innen gerichtete Zähne 15 begrenzen die Ständerbohrung und vierundzwanzig axiale Nuten 17, in denen die Wicklungen 19 angeordnet sind, die acht Ständerpole bilden. Die Wickelkopfwindungen stehen über die StänderStirnflächen vor, und die Wicklungsanschlußenden oder -Zuleitungen sind herausgeführt und werden mit einer Steuerschaltung und zugeordneten Schalteinrichtungen gesondert verbunden. Der Ständer 1 ist lediglich aus Veranschaulichungsgründen dargestellt, denn andere Ständer mit anderem Aufbau und anderen Zähne- und Nutzahlen können im Rahmen der Erfindung benutzt werden.

Der hier lediglich aus Veranschaulichungsgründen beschriebene Motor M ist ein dreistufiger, achtpoliger Motor, der elektronisch kommutierte Motor nach der Erfindung kann aber einen Aufbau mit 2, 4, 6, usw. Polen und 2,3,4 oder mehr Wicklungsstufen haben. Fig. 2 zeigt schematisch eine mehrstufige Wicklungsanordnung oder Ständerwicklung 19, die drei Wicklungsstufen S1, S2 und S3 hat,von denen jede aus drei Gruppen von Spulen S1A-S1C, S2A-S2C bzw. S3A-S3C besteht, die jeweils aus einer vorgewählten Anzahl von Windungen eines elektrischen Leiters bestehen. Jede Wicklungsstufe hat eine Anschlußklemme T1, T2 bzw. T3 und eine Zwischenanzapfung 11, 12 bzw. 13. Die Spulengruppen S1A, S2A und S3A bilden somit angezapfte Abschnitte der Wicklungsstufen. Die anderen Anschlußklemmen jeder Wicklungsstufe sind in einem Punkt C miteinander verbunden. Die Wicklungsstufen S1, S2 und S3 haben hier zwar, wie dargestellt, drei Spulengruppen, Anschlußklemmen und Zwischenanzapfungen, dabei handelt es sich jedoch um ein Erläuterungsbeispiel, denn irgendeine Anzahl

von Wicklungsstufen größer als zwei kann benutzt werden, die irgendeine Anzahl von Spulengruppen, Anschlußklemmen und Zwischeanzapfungen größer als zwei haben.

In einer mehrstufigen Wicklungsanordnung, wie sie in Fig. dargestellt ist, sind die Windungen lagengewickelt, wobei jede Wicklungsstufe aus drei Gruppen von Spulen aus elektrischen Leitern besteht, z.B S1A, S1B und S1C. Jede Spulengruppe wird hergestellt, indem die gewünschte Anzahl von Windungen auf einem Kreis gewickelt und dann die insgesamt ebene kreisförmige Spule in eine insgesamt kreuzförmige Gestalt gebogen wird, indem ein nach innen gerichteter Druck in der Ebene in 90°-Intervallen ausgeübt wird, um vier insgesamt U-förmige Lappen oder Schleifen zu bilden, die sich insgesamt in der Ebene radial nach außen erstrecken. Jeder Lappen wird dann rechtwinkelig aus der Ebene der Spule herausgebogen, damit er sich in insgesamt axialer Richtung erstreckt und eine insgesamt zylindrische Form annimmt (d.h., die Spule ist in Umfangsrichtung auf der Oberfläche eines Zylinders insgesamt sinusförmig), die acht insgesamt U-förmige Lappen zum axialen Einführen der Seitenwindungen derselben in die Ständernuten aufweist.

Zum bequemen Handhaben, Einführen in die Ständernuten und Schaffen der Zwischenanzapfungen 11, 12 und 13 sind drei Gruppen von Spulen für jede Wicklungsstufe benutzt worden. Jede Schleife jeder Spulengruppe S2A, S1A und S3A wird sequentiell in die Ständernuten eingeführt, so daß jede Schleife jeder Gruppe drei Ständerzähne 15 überspannt, wobei die Spulengruppe S2A drei Zähne überspannt, die um eine Nut gegenüber denen versetzt sind, welche durch die Windungen der Spulengruppe S1A eingenommen sind, und gegenüber denen in der Spulengruppe S3A, die ebenfalls drei Zähne überspannt, aber um eine Nut gegen die von den Windungen in der Spulengruppe S2A eingenommenen Nuten versetzt sind.

Dieselbe Folge wird beim Einführen der Wicklungsgruppen S1B, S2B und S3B sowie S1C, S2C und S3C angewandt. Die Seitenwindungen jeder Spulengruppe der Wicklungsstufe S1 werden alle in dieselben Nuten eingebracht, und ebenso werden die Seitenwindungen jeder Spulengruppe der Wicklungsstufe S2 in dieselben Nuten eingebracht,aber mit einer Winkelversetzung um eine Nut zwischen den Spulengruppen jeder der drei Wicklungsstufen, usw. Die Kopfwindungen jeder der ü-förmigen Schleifen jeder Gruppe von Spulen in einer Wicklungsstufe werden beim Einführen abwechselnd positioniert, so daß beispielsweise die Schleifenkopfwindungen der Spulengruppen S1A und S1C über eine Stirnfläche des Ständers vorstehen, während die Schleifenkopfwindungen der Spulengruppe S1B über die entgegengesetzte Stirnfläche des Ständers vorstehen. Das ist in Fig. 3 gezeigt, in der die verschiedenen Windungen jeder Spulengruppe durch eine einzige Linie dargestellt sind. Vier Kopfwindungsteile der Spulengruppe SlC, die über die Stirnfläche des Ständers in Fig. 3 vorstehen, sind so gezeigt, während die anderen vier Kopfwindungen der Spulengruppe S1C, die sich von der unteren Stirnfläche des Ständers weg erstrecken, in dieser Ansicht verborgen sind. Die Seitenwindungen der Spulengruppen S1A und S1B sind in denselben versetzten Nuten 17 wie die der Spulengruppe S1C angeordnet, so daß sie in jedem Fall dieselben drei Ständerzähne überspannen. Eine Anschlußleitung ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Spulengruppen S1A und S1B verbunden und bildet die Zwischenanzapfung 11. Ebenso sind die Zwischenanzapfungen 12 und 13 für die Wicklungsstufen S2 bzw. S3 vorgesehen.

Die acht ingesamt ü-förmigen Schleifen jeder der Wicklungsstufengruppen, die jeweils eine von acht Nuten einnehmen, wobei jede Schleife drei Zähne umschließt, werden daher die vorhandenen vierundzwanzig Ständernuten einnehmen. Es ist somit zu erkennen, daß,wenn die Wicklungsstufen in einer zeitlichen Folge gespeist werden, drei Gruppen von acht

Magnetpolen gebildet werden, die ein radiales Magnetfeld erzeugen werden, das sich im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn um die Ständerbohrung bewegt, je nach der vorgewählten Folge oder Reihenfolge, in der die Stufen gespeist werden. Dieses sich bewegende Feld schneidet die Kraftlinien des Feldes der Dauermagnetläuferpole 9, um den Läufer 3 zu veranlassen, sich relativ zu dem Ständer 1 in der gewünschten Richtung zu drehen und ein Drehmoment zu erzeugen, das eine direkte Funktion der Intensitäten oder Stärken der Magnetfelder ist.

Eine weitere mehrstufige Wicklungsanordnung, die drei Wicklungsstufen mit ähnlichen Zwischenanzapfungen hat und im wesentlichen auf dieselbe Weise wie die vorstehend beschriebene funktionieren wird, ist in Fig. 4 dargestellt. Die Wicklungsspulen jeder Stufe der in Fig. 4 gezeigten mehrstufigen Wicklungsanordnung sind, statt lagengewickelt wie in Fig. 3, konzentrisch gewickelt, d.h. jede Spule besteht aus mehreren vollständigen Schleifen von Windungen statt aus U-förmigen Schleifen. Da sie mit gleichen Anschluß-und Anzapfleitungen verbunden sind, werden dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 3 für die Anschluß- und die Anzapfleitungen benutzt. Es werden jedoch nur zwei Spulengruppen von Windungen pro Wicklungsstufe benutzt, wobei jede Gruppe acht konzentrisch gewickelte, in Reihe geschaltete Spulen enthält. Die Seitenwindungen jeder der beiden Spulengruppen für jede Wicklungsstufe werden in Nuten eingefügt, die durch drei Ständerzähne voneinander getrennt sind, um acht Ständerpole zu bilden, wenn sie gespeist werden, wie in Fig. 3, wobei eine WinkelverSetzung um eine Nut zwischen entsprechen den Spulen von benachbarten Stufen vorhanden ist. Das ist in Fig. 4 gezeigt, in der die Spulengruppe S1A¹ acht Spulen ent hält und deren Seitenwindungen in denselben Nuten 17 wie die Spulen der Gruppe S1B¹ angeordnet sind. Die Spulen der zweiten und der dritten Spulengruppe sind entsprechend mit S2A¹, S2B¹ bzw. S3A¹, S3B¹ bezeichnet.

Oben ist zwar nur eine Zwischenanzapfung beschrieben worden, für den Betrieb des Motors M in drei oder mehr als drei Drehzahlbetriebsarten können jedoch eine oder mehrere zusätzliche Anzapfungen vorgesehen werden.

Diese Ständerwicklungen 19 können mittels einer hekömmlichen Induktionsmotorwickelmaschine gewickelt werden. Die Windungen können daher direkt auf Spuleneinführwerkzeugen zum Anordnen in den Blechpaketnuten gewickelt werden oder die Wicklung kann auf einem Spulenaufnehmer gewickelt, auf das Spuleneinführwerkzeug übertragen und anschließend axial in die Ständernuten eingeführt werden, beispielsweise mit einer Ausrüstung, wie sie aus den ÜS-PSen 3 522 650, 3 324 536, 3 797 105 und 3 732 897 bekannt ist, auf die bezüglich weiterer Einzelheiten verwiesen wird. Die in den Fig. 3 und 4 gezeigten mehrstufigen Wicklungsanordnungen dienen lediglich zur Veranschaulichung, denn andere Arten von mehrstufigen Wicklungsanordnungen können im Rahmen der Erfindung benutzt werden.

Die Wicklungsstufen des Motors M werden ohne Bürsten kommutiert, indem die Drehposition der drehbaren Baugruppe oder des Läufers 3 abgefühlt wird, wenn dieser sich in der Bohrung des Ständers 1 dreht, und indem die elektrischen Signale, die als Funktion der Drehposition des Läufers sequentiell erzeugt werden, benutzt werden, um eine Gleichspannung an jede der Wicklungsstufen in unterschiedlichen vorgewählten Reihenfolgen oder Folgen anzulegen,- die die Drehrichtung des Läufers bestimmen. Die Fühler können stationäre lichtempfindliche Vorrichtungen sein, die mit einem das Licht unterbrechenden Verschluß zusammenwirken, der an dem Läufer oder der Welle angebracht ist, oder das Abfühlen der Position kann auf anderem Wege mittels anderer Einrichtungen erfolgen, um Steuersignale zu erzeugen, die die Drehposition des Läufers angeben, beispielsweise durch eine Positionsdetektorschaltung, die auf die Gegen-EMK des elektronisch kommutierten Motors anspricht, um ein simuliertes Signal

-is-

zu erzeugen, das die Drehposition des Motors angibt und mit dem das zeitlich gesteuerte sequentielle Anlegen der Spannung an die Wicklungsstufen des Motors gesteuert wird.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Waschmaschine 21 in einer Ausführungsform der Erfindung, die den Motor M und dessen Steuereinheit ebenfalls in einer Ausführungsform der Erfindung aufweist. Die Maschine 21 hat einen Korb 23, der innerhalb eines Bottichs (nicht dargestellt) drehbar ist, welcher das Wasser zum Waschen der zu waschenden Wäsche enthält, und einen koaxial angeordneten Rührflügel 25, die beide unabhängig voneinander oder gemeinsam um ihre gemeinsame Achse drehbar sind. Der Rührflügel 25 und der Korb 23 bilden gemeinsam eine Vorrichtung zum Bewegen des Wassers und der zu waschenden Wäsche, um diese dadurch zu waschen, und zum anschließenden Schleudern der Wäsche, um das Wasser aus ihr mittels Fliehkraftwirkung zu entfernen. Der Motor M ist wahlweise mit dem Rührflügel allein während des Waschvorgangs oder der Waschbetriebsart und sowohl mit dem Korb als auch dem Rührflügel während des Schleudervorgangs über eine Verbindungsvorrichtung 27 kuppelbar, die einen Drehzahluntersetzer mit festem Untersetzungsverhältnis enthalten kann, wie beispielsweise ein Zahnradgetriebe, eine Riemenscheibenanordnung od.dgl., oder die Welle 5 des Motors M kann mit dem Rührflügel und dem Korb direkt gekuppelt sein. Die Vorrichtung 27 enthält deshalb eine Einrichtung zum Antreiben des Rührflügels und des Schleuderkorbes. Strom, der aus einem 115 V, 60 Hz - Wechselstromnetz geliefert wird, wird durch eine Gleichrichterschaltung 29 gleichgerichtet, die eine Gleichstromquelle darstellt, und einer Spannungseinstellschaltung 31 zugeführt, die gemäß Steuersignalen, welche eine Funktion von gewählten Bedingungen und Parametern sind (wie z.T. durch ein angelegtes Befehlssignal dargestellt), den gleichgerichteten Wechselstrom aus der Gleichrichterschaltung 29 hinsichtlich Amplitude, Dauer und Takt steuert.

Das Ausgangssignal der Spannungseinstellschaltung 31 bildet eine effektive Gleichspannung V_M, die an einen Stromschaltkreis 33 angelegt wird. Der Betrieb des Schaltkreises 33 wird durch eine Konunutierungsschaltung 35 gesteuert, so daß die Effektivspannung an die Wicklungsstufen des elektronisch kommutierten Motors M in den oben erwähnten unterschiedlichen vorgewählten Folgen angelegt wird. Die Bewegung oder Drehung des Rührflügels 25 und des Korbes 23 entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn wird so durch die angelegten Befehlssignale sowie durch die Wirkung der Kommutierungsschaltung 35 gesteuert.

Fig. 6A zeigt die grundlegenden Komponenten einer Steuerschaltung sanordnung in einer Ausgestaltung der Erfindung zum Betreiben des Motors M und der Waschmaschine in Fig. 5 gemäß den Prinzipien der Erfindung. Der Vollwellenbrückengleichrichter 29, der an seinen Eingangsschaltungspunkten Wechselstrom empfängt, liefert vollwellengleichgerichteten Wechselstrom (wie durch die Spannungskurve WS in Fig. 6B dargestellt) auf Leitungen 37 und 39. Ein Thyristor 41 liegt in Reihe zwischen der Leitung 37 und einer Leitung C, die die gemeinsame Verbindung zwischen einem Ende jeder der drei Wicklungsstufen S1, S2 und S3 bildet. Durch einen Regler 43, der den Thyristor 41 triggert, damit dieser als Schalter den der Leitung C zugeführten Strom in Abhängigkeit von dem zeitlichen Anteil steuert, wird der Thyristor 41 leitend gemacht. Der gesteuerte und gleichgerichtete Wechselstrom, den die Leitungen C und 39 führen, wird durch einen Kondensator 45 geglättet und gefiltert, wodurch eine gesteuerte (geschaltete, gepulste oder unterbrochene), gefilterte Gleichspannung an die Wicklungsstufen angelegt wird.

Die anderen Enden oder Klemmen T1, T2 und T3 der Wicklungsstufen S1, S2 und S3 sind jeweils mit einem Kontakt von drei gekuppelten zweipoligen Schaltvorrichtungen X1, X2 bzw. X3 verbunden, bei denen es sich beispielsweise um die Kontakte eines elektromagnetischen Relais od.dgl. handeln kann.

Die anderen Kontakte der Schaltvorrichtungen sind mit den Wicklungsstufenzwischenanzapfungen 11, 12 bzw. 13 verbunden. Die Schaltarme der Schaltvorrichtungen X1, X2 und X3 sind mit den Kollektoren von Kommutierungsleistungstransistoren P1, P2 bzw. P3 verbunden. Da das Zu- und Abschalten dieser Kontakte nur erfolgt, wenn von einer Betriebsart niedriger Drehzahl auf eine Betriebsart hoher Drehzahl übergegangen wird oder umgekehrt, und da typischerweise dieses Schalten "trocken" erfolgt (d.h. dann, wenn die Schaltkontakte keinen Strom führen), ist die erwartete Lebensdauer von üblichen Relais als ausreichend anzusehen. Die Emitter der Transistoren P1, P2 und P3 sind gemeinsam mit einer Leitung 47 verbunden. Die Basen dieser Transistoren sind so angeschlossen, daß sie Signale aus der Kommutierungsschaltung 35 gemäß angelegten Positionssignalen, die durch eine Positionsabfühlschaltung 48 geliefert werden, empfangen. Diese Transistoren bilden gemeinsam den Stromschaltkreis 33 in Fig. 5 und umfassen Einrichtungen, die auf die die Drehposition des Läufers angebenden Steuersignale hin die Wicklungsstufen elektronisch kommutieren. Die Positionsabfühlschaltung ist beispielsweise aus der oben erwähnten US-PS 4 169 990 bekannt. Es können, wie dort beschrieben, zwar optische, magnetische oder andere physikalische Effekte im Rahmen der Erfindung benutzt werden, um Positionsabfühlsignale dieser gesteuerten Schaltung zu liefern, die Positionsabfühlschaltung 48 spricht jedoch vorzugsweise auf Gegen-EMK-Signale an, die von den Kollektoren der Transistoren P1-P3 abgenommen werden, welche durch die Leitungen 49, 51 bzw. 53 gespeist werden. Diese Signale, die zu der Läuferwinkelgeschwindigkeit proportional sind, werden anschließend integriert, um der Kommutierungsschaltung 35 die gewünschten Positionssignale zu liefern.

Der Thyristor 41, der normalerweise abgeschaltet oder nichtleitend ist, wird durch den Regler 43 gesteuert, der auf

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eine Anzahl unterschiedlicher Eingangssignale anspricht. Der Thyristor 41, der Regler 43 und der Kondensator 45 sind alle Teil der Spannungseinstellschaltung 31 in Fig. 5.

Ein erstes Eingangssignal des Reglers 43 (in Fig. 5 als "BEFEHL" dargestellt), das an seine Klemme 55angelgt wird, wird von einer äußeren Quelle geliefert und stellt die gewünschte Motorleistung und -funktion dar. In der Waschmaschine nach der Erfindung wird dieses Signal typischerweise von einem Mikrocomputer, einem Folgetaktgeber, usw. gemäß den Instruktionen geliefert, die an der Steuertafel der Waschmaschine eingetastet oder anderweitig eingegeben oder eingestellt werden. Weitere Signale, die die Motorleistung und -funktion darstellen, können außerdem auf andere Weise geliefert und erzeugt werden. Ein zweites Reglereingangssignal, das auf einer Leitung 57 geliefert wird, stammt aus einem Nulldurchgangsdetektor 59, der an die Ausgangsleitungen 37 und 39 des Brückengleichrichters 29 angeschlossen ist. Dem Regler 43 wird ein weiteres Eingangssignal über zwei Leitungen 61 und 63 geliefert, die an einen Widerstand 65 angeschlossen sind, der in Reihenschaltung in der Gleichstromrückleitung der Wicklungsstufen liegt. Dieser Widerstand führt den Gesamtstrom, der von den Wicklungsstufen aufgenommen wird. Der Spannungsabfall an dem Widerstand 65,bei welchem es sich um das auf den Leitungen 61 und 63 gelieferte Signal handelt, ist deshalb proportional zu dem von den Wicklungsstufen aufgenommenen Gesamtstrom. Dieses Spannungssignal kann wahlweise auch der Kommutierungsschaltung 35 zugeführt werden, was durch gestrichelte Leitungen 67 und 69 dargestellt ist. Die an die Wicklungsstufen angelegte Spannung, die mit V_M bezeichnet ist und an den Regler 43 über eine Leitung 71 angelegt wird, ist ein weiteres Reglereingangssignal und stellt die Effektivspannung dar, die an die Wicklungsstufen angelegt wird und zwischen der positiven Leitung 71 und der negativen Leitung 61 vorhanden ist. Dieses Signal wird für Drehzahlregelzwecke benutzt.

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- is

Im Betrieb steuert die Positxonensabfühlschaltung 48 die Kommutierungsschaltung 35, die ihrerseits die Zeitsteuerung der elektronischen Kommutierung oder Erregung der Wicklungsstufen S1-S3 auf die angelegten Läuferpositionssignale hin sowie die Folge der Erregung dieser Wicklungsstufen steuert. Diese Steuerfunktion wird durch die Signale erfüllt, die an die Basen der Koinmutierungstransistoren PI, P2 und P3 angelegt werden und diese Transistoren zu den gewünschten Zeitpunkten leitend machen. Unter Verwendung des Signals zwischen den Leitungen 61 und 63, bei welchem es sich um eine zu dem Gesamtmotorstrom proportionale Spannung handelt, wirkt der Regler 43 als Strombegrenzer, so daß, wenn der Motorstrom bestrebt ist, über einen vorgewählten oder eingestellten Stromwert anzusteigen, der Regler 43 den Thyristor 41 so steuert, daß der den Wicklungsstufen zugeführte Strom begrenzt wird. Wenn die an dem Stromabfühlwiderstand 65 abfallende Spannung außerdem über die wahlweise vorhandenen Leitungen 67 und 69 an die Kommutierungsschaltung 35 angelegt wird, werden die Perioden leitenden Zustandeder Koinmutierungstransistoren P1-P3 auf einem Maximum gehalten, das dem vorgewählten Stromwert entspricht.

Die Winkelgeschwindigkeit der drehbaren Baugruppe 3 wird in Phasenwinkelsteuertechnik geregelt. Die Nulldurchgänge der 60 Hz - Netzspannung werden erfaßt, und ein Signal wird in einem vorbestimmten Zeitintervall danach, z.B. bei einem Phasenwinkel von 120°, erzeugt. Dieses Signal wird über die Leitung 57 an den Regler 43 angelegt, der auf das Signal hin den Thyristor 41 einschaltet. Das an die Klemme 55 angelegte Signal, das die gewünschte Motorleistung und -funktion darstellt, legt somit die Spannung fest, die an die Wicklungsstufen während eines Zeitintervalls anzulegen ist, das einem Phasenwinkel von 60° entspricht, wie es durch die schraffierte Fläche in Fig 6B gezeigt ist. Der Kondensator 45 filtert, wie oben erwähnt, das Ausgangssignal des Thyristors 41,

- Tf -

um eine Effektivspannung V zu erzeugen, die an die Wicklungsstufen S1, S2 und S3 angelegt wird. Es ist somit zu erkennen, daß eine Gleichspannung nur während eines 60°-Intervalls unter den angenommenen Betriebsbedingungen angelegt wird. Wenn die Phasensteuertechnik angewandt wird, wird somit die Winkelgeschwindigkeit des Läufers 3 gesteuert, indem der Phasenwinkel vorgewählt wird, während welchem eine Gleichspannung an die Wicklungsstufen angelegt wird.

Weiter kann gemäß Fig. 6A die Steuerung der Winkelgeschwindigkeit der drehbaren Motorbaugruppe mittels Spannungsrückkopplung erfolgen, wobei die Spannung V„ an den Regler 43 angelegt wird, um sie mit dem an die Klemme 55 angelegten äußeren Befehlssignal zu vergleichen. Da die Spannung V_M die Istwinkelgeschwindigkeit der drehbaren Motorbaugruppe darstellt, wird sich dieses Geschwindigkeitssignal mit der Differenz zwischen den verglichenen Signalen ändern. Das sich ergebende Fehlersignal wird an die Steuerelektrode des Thyristors 41 angelegt. Wenn die Amplitude des Fehlersignals zunimmt, bleibt der Thyristor für ein längeres Zeitintervall leitend, um die Effektivspannung zu vergrößern und dadurch die Drehzahl des Motors zu erhöhen. Wenn die Amplitude des Fehlersignals abnimmt, wird der Thyristor 41 für ein kürzeres Zeitintervall leitend gemacht, und durch die Belastung des Motors M, z.B. aufgrund der Reibung und der Wäsche in der Waschmaschine, wird die Motordrehzahl verringert, bis die gewünschte Winkelgeschwindigkeit erreicht ist.

Die Drehzahl des elektronisch kommutierten Motors M ist deshalb eine direkte Funktion der angelegten Spannung. Zum Arbeiten mit hohen Drehzahlen muß daher eine hohe Effektivspannung an die Ständerwicklungen S1-S3 angelegt werden. Umgekehrt muß zum Arbeiten bei niedrigen Drehzahlen die niedrige Spannung V"_M an diese Ständerwicklungen angelegt werden. Zum Erzielen einer hohen Ausgangsleistung bei niedrigen

- ae -

Spannungen sind starke Ströme erforderlich. Die Kosten der Halbleitervorrichtungen P1-P3, die bei der Kommutierung des Motors M benutzt werden, nehmen jedoch mit zunehmenden Stromnennwerten zu.

In der Waschmaschine 21, in der sich der Korb 23 beim Schleudern mit relativ hohen Drehzahlen dreht, beispielsweise 600 ü/min od.dgl., wird daher der elektronisch kommutierte Motor mit relativ hohen Spannungen arbeiten und kann ein ausreichendes Drehmoment bei relativ niedrigem Strom liefern. In der Waschbetriebsart muß jedoch die Waschmaschine 21 die zu waschende Wäsche bei viel niedrigererDrehzahl, beispielsweise 150 U/min , bewegen, und zwar üblicherweise hin- und herbewegen. Die Belastung bei der Hin- und Herbewegungsoder Waschbetriebsart, die sowohl das Waschwasser als auch die Wäsche umfaßt, ist viel größer als einfach die Belastung durch die nasse Wäsche, die bei dem Schleudervorgang zu schleudern ist, um das Wasser aus ihr zu entfernen. Es muß deshalb ein viel höheres Drehmoment durch den Motor M zum Betreiben der Waschmaschine 21 erzeugt werden, um die größere Belastung während des Waschens zu berücksichtigen. Die hier verwendeten Begriffe Hin- und Herbewegungsbetriebsart, Hin- und Herbewegung oder Schwingbewegung bedeuten eine Drehung für eine vorbestimmte Zeitspanne oder eine Anzahl von Umdrehungen oder einen Teil einer Umdrehung in einer Richtung, z.B. im Uhrzeigersinn, woran sich eine Drehung für eine weitere vorbestimmte Zeitspanne oder eine Anzahl von Umdrehungen oder ein Teil einer Umdrehung in der anderen Richtung, z.B. im Gegenuhrzeigersinn, d.h. entgegengesetzt zu der erstgenannten Richtung anschließt.

Das erforderliche höhere Drehmoment der Waschmaschine 21 in der Waschbetriebsart ist in Fig. 7 dargestellt, wobei die Verbindungsvorrichtung 27 einen Drehzahluntersetzer mit einem festen Untersetzungsverhältnis von 8:1 enthält; es können aber auch andere feste Verhältnisse für den Drehzahlunter-

setzer im Rahmen der Erfindung benutzt werden. Der Motor M entwickelt, wie in Fig. 7 dargestellt, ein Drehmoment von ungefähr 297,5 p-m (35 oz. ft.) bei einer Wellendrehzahl von etwa 1200 U/min, um dem Rührflügel 25 eine Schwingbewegung bei einer Drehzahl von etwa 150 U/min zum Waschen einer vollen Wäschefüllung zu geben. Das ist durch die Belastungslinie und den Spitzenleistungspunkt in Fig. 7 dargestellt. Wenn dagegen die Waschmaschine 21 in ihrer Schleuderbetriebsart arbeitet, die in Fig. 8 dargestellt ist, ergibt die Spitzenleistung, die erzeugt wird, um eine gewaschene volle Wäschefüllung trockenzuschleudern, ein Drehmoment von nur etwas über 68 p-m (8 oz. ft.) bei einer Wellendrehzahl des Läufers 3 von etwa 5000 ü/min, was bei dem festen Drehzahluntersetzungsverhältnis von 8:1 bewirkt, daß sich der Korb mit etwa 600 U/min dreht.

Das Betreiben des Motors M mit der niedrigeren Drehzahl von 1200 U/min erfordert, wie oben dargelegt, daß die an die Wicklungsstufen angelegte Effektivspannung verringert wird, wodurch der Strom und somit die von den Wicklungsstufen aufgenommene Leistung proportional verringert werden, wodurch wiederum das erzeugte Drehmoment verringert wird. Bei Wicklungsstufen mit bestimmter fester Windungszahl wird daher beim Betrieb des Motors bei niedrigerer Drehzahl die von dem Motor aufgenommene Leistung verringert. Zum Vergrößern des Stroms, um ein viel höheres Drehmoment zu erzeugen, das beim Waschvorgang oder in der Waschbetriebsart erforderlich ist, würde es deshalb erforderlich sein, den Strom in den Wicklungsstufen stark zu vergrößern und daher Kommutierungstransistoren mit viel höheren Stromnennwerten oder aber eine Doppelweg- und Doppelverhältnisübertragung mit einem viel höheren übersetzungsverhältnis zum Antreiben des Rührflügels bei dem Waschvorgang zu benutzen.

-Vi-

Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die viel größeren Drehmomente, die bei dem Waschvorgang mit niedriger Drehzahl erforderlich sind, ohne Verwendung einer dieser unerwünschten Alternativen erzielt. Das wird erreicht, indem jede der Wicklungsstufen mit den Anzapfungen 11, 12 und 13 versehen wird und indem die Schalteinrichtungen X1, X2 und X3 vorgesehen werden, die nur einen Teil der Windungen jeder Wicklungsstufe S1, S2 und S3 mit den Kommutierungstransistoren während der Schleuderbetriebsart verbinden, dagegen aber die volle Windungszahl jeder Wicklungsstufe mit den Transistoren P1, P2 und P3 in der Waschbetriebsart verbinden (wobei sich die Schaltarme in der in Fig. 6A gezeigten Stellung befinden). Dann wird in Abhängigkeit von dem Verhältnis der größeren Anzahl von Windungen, die in der Waschbetriebsart angeschlossen sind, zu der kleineren Anzahl von Windungen, die in der Schleuderbetriebsart angeschlossen sind, derselbe Wert des von den Wicklungsstufen aufgenommenen Stroms dem Motor M ermöglichen, ein entsprechend größeres Drehmoment zu liefern. Beispielsweise durch die Lagenwicklung der Spulengruppen SlA, S2A und S3A der Ständerbaugruppe in Fig. 3 mit jeweils 24 Windungen und durch die Lagenwicklung der Spulengruppen S1B, S2B, S3B, S1C, S2C und S3C mit jeweils 36 Windungen wird das Verhältnis der Windungen, die durch die Schalter X1-X3 in der Waschbetriebsart niedriger Drehzahl und hohen Drehmoments angeschlossen sind, zu der Anzahl der Windungen, die in der Schleuderbetriebsart hoher Drehzahl und niedrigen Drehmoments angeschlossen sind, 4:1 betragen. Für jede Einheit des Stroms, der durch die gesamten Windungen in den Wicklungsstufen geführt wird, wird somit ebensoviel Drehmoment erzeugt wie durch den Motor nur mit dem Teil der Windungen erzeugt wird, die angeschlossen sind, wenn die Schaltarme der Schalter X1-X3 so eingestellt sind, daß nur die Spulengruppen S1A, S2A und S3A angeschlossen sind. In der konzentrisch gewickelten Ständerbaugruppe, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, sind die Spulengruppen S1A¹-S3A¹ jeweils mit 12 vollen Windungen gewickelt, und die

anderen Spulengruppen S1B'-S3B' haben jeweils 36 volle Windungen, wodurch dasselbe Windungszahlverhältnis von 4:1 zwischen den gesamten Windungen und der Anzahl der Windungen in den Spulengruppen S1A¹, S2A¹ und S3A" vorliegt. Die Windungszahlverhältnisse, die während der Betriebsarten des Motors M mit hoher und niedriger Drehzahl vorliegen, sind lediglich zu Erläuterungszwecken angegeben worden, denn es können im Rahmen der Erfindung auch andere Windungszahlverhältnisse benutzt werden, um andere resultierende Drehmomente zu erzielen.

Der Strom, der in der Schleuderbetriebsart über irgendeine Anzahl von Windungen erforderlich ist, die gespeist sind, um die Spitzenleistung zu erzeugen, die in dieser Betriebsart hoher Drehzahl und niedrigen Drehmoments erforderlich ist, stellt einen vorgewählten Stromwert dar. Eine zusätzliche Anzahl von Windungen wird dann vorgesehen, um das vorbestimmt oder wesentlich größere Drehmoment zu erzeugen, das für die Waschbetriebsart bei ungefähr demselben Stromwert erforderlich ist. Es ist daher eine vorbestimmt oder wesentlich größere Anzahl von Amperewindungen in der Waschbetriebsart vorhanden, obgleich der Strom derselbe bleibt oder nicht wesentlich größer ist als der, der in der Schleuderbetriebsart erforderlich ist, um das Drehmoment zu erzeugen, welches benötigt wird, um die für die Schleuderbetriebsart erforderliche Spitzenleistung zu liefern.

Vorstehendes ist in den Fig. 7 und 8 veranschaulicht, die graphisch die Drehzahl-Drehmomentbeziehung und -kennlinien des Motors M in der Schleuderbetriebsart hoher Drehzahl und niedrigen Drehmoments (Fig. 8) und in der Waschbetriebsart niedriger Drehzahl und hohen Drehmoments zeigen. Diese Kurven machen deutlich, daß, wenn der effektive oder mittlere Gleichstrom, der von den Wicklungsstufen bei der angelegten Effektivspannung aufgenommen wird, um den Läufer 3 mit den gewünschten Drehzahlwerten anzutreiben, auf etwa 6 A begrenzt

wird, das größere Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen erzeugt wird, um die erforderliche Spitzenleistung in der Waschbetriebsart zu liefern, ohne daß mehr Strom erforderlich ist als zum Erzeugen der Spitzenleistung bei den höheren Drehzahlen in der Schleuderbetriebsart. Dieser vorgewählte Stromwert stellt etwa 4 A Wechselstrom dar, den die 115 V - Wechselstromquelle an den Gleichrichter 29 abzugeben hat. Das ist mit den 8-10 A vergleichbar, die bei einer Wechselspannung von 115 V erforderlich sind, um eine herkömmliche Waschmaschine mit einem Wechselstrominduktionsmotor, einer Doppelweg- und -Verhältnisübersetzung und einer Vorrichtung zum Umwandeln der Drehbewegung in die Schwingbewegung zum Antreiben des Rührflügels anzutreiben.

Die Schaltfunktionen der Schalter X1-X3 können auch durch FestkörperSchaltvorrichtungen, wie beispielsweise Triacs, erfüllt werden, und zusätzliche Wicklungsanzapfungen können vorgesehen werden, um andere Bruchteile der Windungen anzuschließen, so daß ein effizienter Betrieb mit niedrigem Strom des elektronisch kommutierten Motors bei mehreren verschiedenen Drehzahlen erfolgen kann. Weiter sind bei den hier beschriebenen besonderen Ausführungsformen die Intensitäten oder Stärken der Magnetpole, die während des Betriebes in der Betriebsart hoher Drehzahl erzeugt werden, zwar alle gleich, die Anzahl der so erregten Windungen kann aber effektiv reduziert werden, indem Pole mit anderen Stärken oder Intensitäten gebildet werden, oder die Anzahl der Spulengruppen, die in der Betriebsart hoher Drehzahl erregt sind, kann reduziert werden, wodurch dann weniger als acht Ständerpole gebildet werden. Weiter werden bei den hier beschriebenen Ausführungsformen der Waschmaschine und des Antriebs zwar ein gesonderter Rührflügel und ein Korb benutzt, die auf einer gemeinsamen vertikalen Achse befestigt sind, die hier beschriebene Erfindung kann jedoch auch bei anderen Arten von Waschmaschinen eingesetzt werden, z.B. bei solchen, bei denen der Korb auf einer horizontalen oder einer

U-

geneigten Achse befestigt und kein gesonderter, mit Rippen versehener Rührflügel vorgesehen ist, sondern der Korb hin- und herbewegt wird, um das Waschwasser und die Wäsche zu bewegen, damit diese gewaschen wird.

Vorstehende Darlegungen zeigen, daß ein neuer, elektronisch kommutierter Motor M, ein neues Verfahren zum Betreiben desselben, eine neue Steuerschaltung, eine neue Waschmaschine 21 und ein neuer Antrieb für diese geschaffen worden sind, um die eingangs erwähnte Aufgabenstellung zu lösen,wobei aber im Rahmen der Erfindung Änderungen hinsichtlich der genauen Anordnungen, Formen, Einzelheiten und Verbindungen der Einzelteile sowie der Schritte der Verfahren möglich sind.

Claims

1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A. Patentansprüche

1.JElektronisch kommutierter Motor, der sowohl in einer Betriebsart hoher Drehzahl als auch in einer Betriebsart niedriger Drehzahl aus einer Gleichstromquelle mit einem Strom speisbar ist, der nicht nennenswert größer als ein vorbestimmter Wert ist, gekennzeichnet durch:

einen Ständer (1), der eine mehrstufige Wicklungsanordnung
(19) mit mehreren Wicklungsstufen (S1, S2, S3) hat, die jeweils mehrere Windungen aufweisen, von denen nur ein erster Teil in einer ersten vorgewählten Folge elektronisch kommutiert wird, wenn der Motor (M) in der Betriebsart hoher Drehzahl gespeist wird, und von denen ein vorbestimmt größerer
Teil in einer von der ersten vorgewählten Folge verschiedenen vorgewählten Folge elektronisch kommutiert wird, wenn der
Motor (M) in der Betriebsart niedriger Drehzahl gespeist
wird; und

einen Dauermagnetläufer (3), der dem Ständer (1) zugeordnet und in wahlweiser magnetischer Kopplungsbeziehung zu den
Wicklungsstufen (S1, S2, S3) angeordnet ist, so daß er durch diese in Drehung versetzt wird, wobei der Läufer (3) in der

Betriebsart hoher Drehzahl in einer Richtung in Drehung versetzt wird, so daß ein erstes Drehmoment bei dem vorgewählten Stromwert auf das elektronische Korratiutieren nur des ersten Teils der Windungen wenigstens einiger der Wicklungsstufen (S1, S2, S3) in der ersten vorgewählten Folge hin erzeugt wird, und wobei der Läufer (3) außerdem in dieser einen Richtung und in einer zu dieser entgegengesetzten weiteren Richtung in der Betriebsart niedriger Drehzahl in Drehung versetzt wird, so daß ein zweites Drehmoment, das vorbestimint größer ist als das erste Drehmoment, auf die elektronische Kommutierung des vorbestimmt größeren Teils der Windungen jeder Windungsstufe in der zweiten vorgewählten Folge hin bei einem Stromwert, der nicht nennenswert größer als der vorgewählte Wert ist, erzeugt wird.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen jeder Wicklungsstufe (S1, S2, S3) eine Klemme (Tl, T2, T3) an jedem Ende und wenigstens eine Zwischenanzapfung (11, 12, 13) haben, wobei die Windungen zwischen einer Endklemme und der Zwischenanzapfung den ersten Teil der Windungen jeder Stufe bilden und wobei die Windungen zwischen den Endklemmen jeder Wicklungsstufe den vorbestimmt größeren Teil derselben bilden.

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Wicklungsstufen (S1, S2, S3), die in der Betriebsart niedriger Drehzahl bzw. in der Betriebsart hoher Drehzahl elektronisch kommutiert werden, die gewünschten maximalen Drehmomente in jeder Betriebsart bei dem vorgewählten Stromwert erzeugen werden.

4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerwicklung eine Lagenwicklung ist, wobei jede Windung eine insgesamt U-förmige Leiterschleife ist und wobei jede der Wicklungsstufen mehrere Wicklungsgruppen (S1A-S1C, S2A-S2C, S3A-S3C) enthält.

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5. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsstufen jeweils mehrere Wicklungsgruppen (S1A¹, S1B¹; S2A' , S2B¹; S3A¹ , S3B¹) enthalten und daß die Ständerwicklung konzentrisch gewickelt ist, wobei jede Windung eine vollständige Leiterschleife ist.

6. Elektronisch kommutierter Motor, gekennzeichnet durch: einen Ständer (1), der mehrere Wicklungsaufnahmenuten (17) hat;

mehrere Wicklungsstufen (S1, S2, S3), die in den Nuten (17) untergebracht und in wenigstens einer vorgewählten Folge kommutierbar sind, wobei die Wicklungsstufen jeweils mehrere Windungen zum Bilden von mehreren Ständerpolen haben; einen Dauermagnetläufer (3), der durch die Magnetfelder der Ständerpole um eine zentrale Achse des Ständers (1) drehbaist;

eine Einrichtung (48) zum Bilden von Steuersignalen, die die Drehposition des Läufers angeben;

eine Einrichtung (33, 35), die auf die Steuersignale hin wenigstens einige der Wicklungsstufen (S1, S2, S3) elektronisch kommutiert, um an sie eine Gleichspannung in wenigstens einer gewünschten Folge zum Antreiben des Läufers anzulegen; und

eine Schalteinrichtung (X1, X2, X3), die in einer Betriebsart hoher Drehzahl nur einen ersten Teil der Windungen jeder Wicklungsstufe mit der Kommutierungseinrichtung (35) verbindet, um den Läufer (3) mit einer relativ hohen Drehzahl anzutreiben und ein erstes Drehmoment bei einem vorgewählten Stromwert zu erzeugen, und in einer Betriebsart niedriger Drehzahl einen vorbestimmt größeren Teil der Windungen jeder Wicklungsstufe mit der Kommutierungseinrichtung (35) verbindet, um den Läufer (3) mit einer relativ niedrigen Drehzahl anzutreiben und ein Drehmoment, das vorbestimmt größer als das erste Drehmoment ist, bei einem Strom zu erzeugen, der nicht nennenswert größer als der vorgewählte Wert ist.

7. Motor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (43) zum Begrenzen des den Wicklungsstufen (S1, S2, S3) zugeführten Stroms auf den vorgewählten Wert, wodurch der von den Wicklungsstufen aufgenommene Strom, wenn der Motor (M) entweder in seiner Betriebsart niedriger Drehzahl oder in seiner Betriebsart hoher Drehzahl arbeitet, den vorgewählten Wert nicht überschreiten wird.

8. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen jeder Wicklungsstufe (S1, S2, S3) eine Klemme (T1, T2, T3, C) an jedem Ende und wenigstens eine Zwischenanzapfung (11, 12, 13) haben, wobei die Windungen zwischen einer Endklemme und der Zwischenanzapfung den ersten Teil (S1A, S2A, S3A) der Windungen bilden, und daß die Schalteinrichtung (X1, X2, X3) in ihrer Betriebsart niedriger Drehzahl die Endklemmen der Windungen jeder Wicklungsstufe (S1, S2, S3) mit der Kommutierungseinrichtung (35) verbindet und in ihrer Betriebsart hoher Drehzahl die Kommutierungseinrichtung von einer Endklemme trennt und die Kommutierungseinrichtung (35) mit der Zwischenanzapfung (11, 12, 13) verbindet, wodurch die Kommutierungseinrichtung nur mit dem ersten Teil (S1A, S2A, S3A) der Windungen jeder Stufe verbunden wird.

9. Motor nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (1) eine Bohrung hat, daß die Wicklungsaufnahmenuten (17) die Bohrung schneiden und daß der Läufer (3) in dieser drehbar ist.

10. Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Wicklungsstufen (S1, S2, S3), die durch die Schalteinrichtung (X1, X2, X3) mit der Kommutierungseinrichtung (35) in der Betriebsart niedriger Drehzahl bzw. in der Betriebsart hoher Drehzahl verbunden werden, die gewünschten maximalen Drehmomente in jeder Betriebsart bei dem vorgewählten Stromwert erzeugen werden.

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11. Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet/ daß die Gesamtzahl der Ständerpole, die durch jede Wicklungsstufe (S1, S2, S3) gebildet werden, wenn die Schalteinrichtung (X1, X2, X3) in ihrer Betriebsart hoher Drehzahl ist, der Anzahl der Ständerpole entspricht, die gebildet werden, wenn die Schalteinrichtung in ihrer Betriebsart niedriger Drehzahl ist.

12. Motor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärken der Magnetfelder der Ständerpole, wenn mit der Schalteinrichtung(X1, X2, X3) in deren Betriebsart hoher Drehzahl gearbeitet wird, insgesamt gleich sind.

13. Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (1) lagengewickelt ist, wobei jede Windung eine insgesamt U-förmige Leiterschleife ist und wobei die Wicklungsstufen (S1, S2, S3) jeweils mehrere Wicklungsgruppen (S1A, S1C, S2A, S2C, S3A, S3C) enthalten.

14. Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsstufen jeweils mehrere Wicklungsgruppen (S1A¹, S1B¹; S2A¹, S2B»; S3A¹, S3B') enthalten und daß der Ständer (1) konzentrisch gewickelt ist, wobei jede Windung eine vollständige Leiterschleife ist.

15. Motor nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (X1, X2, X3) ein Relais ist.

16. Motor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais ein elektromechanisches Relais ist.

17. Verfahren zum Betreiben eines elektronisch kommutierten Motors, der aus einer Gleichstromquelle speisbar ist und einen Ständer mit einer mehrstufigen Wicklungsanordnung mit

mehreren Wicklungsstufen, von denen jede einen ersten Teil von Windungen und einen vorbestimmt größeren Teil von Windungen hat, sowie einen Dauermagnetläufer aufweist, der dem Ständer zugeordnet und in wahlweiser magnetischer Kopplungsbeziehung zu den Wicklungsstufen angeordnet ist, so daß er durch diese in einer Betriebsart hoher Drehzahl und in einer Betriebsart niedriger Drehzahl antreibbar ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

elektronisches Kommutieren nur des ersten Teils der Windungen wenigstens einiger der Wicklungsstufen, um an diese eine Gleichspannung in einer ersten vorgewählten Folge anzulegen, um den Läufer in einer Richtung in Drehung zu versetzen, und in einer zweiten vorgewählten Folge, um den Läufer in der einen und in einer dazu entgegengesetzten weiteren Richtung anzutreiben;

Speisen des Motors in einer Betriebsart hoher Drehzahl durch Anschließen nur eines ersten Teils der Windungen jeder Wicklungsstufe zum Bewirken der Kommutierung, um den Läufer mit einer relativ hohen Drehzahl in der einen Richtung anzutreiben und ein erstes Drehmoment bei einem vorgewählten Stromwert zu erzeugen; und

Speisen des Motors in einer Betriebsart niedriger Drehzahl durch Anschließen eines vorbestimmt größeren Teils der Windungen jeder Wicklungsstufe zum Bewirken der Kommutierung, um den Läufer in der einen Richtung und in der weiteren Richtung mit einer relativ niedrigen Drehzahl anzutreiben und ein Drehmoment, das vorbestimmt größer als das erste Drehmoment ist, bei einem Stromwert zu erzeugen, der nicht nennenswert größer ist als der erste vorgewählte Wert.

18. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Begrenzens des vorgewählten Wertes des den Wicklungsstufen zugeführten Stroms, wodurch der von den Wicklungsstufen aufgenommene Strom, wenn der Motor entweder in seiner Betriebsart niedriger Drehzahl oder in seiner Betriebsart hoher Drehzahl arbeitet, den vorgewählten Wert nicht überschreiten wird.

19. Verfahren zum Betreiben eines elektronisch kommutierten Motors, der aus einer Gleichstromquelle sowohl in einer Betriebsart hoher Drehzahl als auch in einer Betriebsart niedriger Drehzahl mit einem Strom speisbar ist, der nicht nennenswert größer als ein vorgewählter Wert ist, wobei der elektronisch kommutierte Motor einen Ständer mit einer mehrstufigen Wicklungsanordnung mit mehreren Wicklungsstufen, von denen jede mehrere Windungen hat, und einen Dauermagnetläufer enthält, der dem Ständer zugeordnet und in wahlweiser magnetischer Kopplungsbeziehung mit wenigstens einigen der Wicklungsstufen in Drehung versetzbar ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

elektronisches Kommutieren nur eines Teils der Windungen wenigstens einiger der Wicklungsstufen in einer vorgewählten Folge und dadurch Drehen des Dauermagnetläufers in der Betriebsart hoher Drehzahl in einer Richtung auf seine wahlweise magnetische Kopplungsbeziehung zu den elektronisch kommutierten Windungsteilen hin;

Aufnehmen eines Stroms nur durch die elektronisch kommutierten Windungsteile, um ein erstes Drehmoment während der in einer Richtung erfolgenden Drehung des Dauermagnetläufers in der Betriebsart hoher Drehzahl zu erzeugen, wobei das erste Drehmoment zu einem vorgewählten Wert des durch die elektronisch kommutierten Windungsteile aufgenommenen Stroms direkt proportional ist;

elektronisches Kommutieren der Wicklungsstufen in einer weiteren vorgewählten Folge, die sich von der erstgenannten vorgewählten Folge unterscheidet, und dadurch Bewirken einer Hin- und Herdrehung des Dauermagnetläufers in der Betriebsart niedriger Drehzahl auf dessen wahlweise magnetische Kopplungsbeziehung zu den elektronisch kommutierten Wicklungsstufen hin;

Aufnehmen eines Stroms, der nicht nennenswert größer ist als der vorgewählte Stromwert, durch die elektronisch kommutierten Wicklungsstufen, um ein weiteres Drehmoment, das nennens-

wert größer als das erste Drehmoment während der Hin- und Herdrehung des Dauermagnetläufers in der Betriebsart niedriger Drehzahl ist, zu erzeugen, wobei das weitere Drehmoment zu dem durch die elektronisch kommutierten Wicklungsstufen aufgenommenen Strom direkt proportional ist.

20. Verfahren zum Betreiben eines elektronisch kommutierten Motors, der aus einer Gleichstromquelle sowohl in einer Betriebsart hoher Drehzahl als auch in einer Betriebsart niedriger Drehzahl mit einem Strom speisbar ist, der nicht nennenswert größer als ein vorgewählter Wert ist, wobei der elektronisch kommutierte Motor einen Ständer mit einer mehrstufigen Wicklungsanordnung, die mehrere Wicklungsstufen aufweist, von denen jede mehrere Windungen hat, wobei wenigstens ein Teil der Windungen wenigstens einiger der Wicklungsstufen einen angezapften Abschnitt derselben bildet, und eine drehbare Dauermagnetbaugruppe enthält, die dem Ständer zugeordnet und sowohl in der Betriebsart hoher Drehzahl als auch in der Betriebsart niedriger Drehzahl drehbar ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Kommutieren der Wicklungsstufen in einer vorgewählten Folge und dadurch Erregen nur der angezapften Abschnitte von wenigstens einigen der Wicklungsstufen in der vorgewählten Folge aus der Gleichstromquelle;

magnetisches Koppeln der drehbaren Dauermagnetbaugruppe mit den angezapften Abschnitten der in der vorgewählten Folge erregten Wicklungsstufen und dadurch Drehen der drehbaren Dauermagnetbaugruppe in der Betriebsart hoher Drehzahl in einer Richtung, so daß ein erstes Drehmoment erzeugt wird, das in Korrelation zu einem Strom steht, der nicht größer als der vorgewählte Wert ist und durch die angezapften Abschnitte der Wicklungsstufen bei deren Erregung in der vorgewählten Folge aufgenommen wird;

Kommutieren der Wicklungsstufen in einer weiteren vorgewählten Folge, die sich von der erstgenannten vorgewählten Folge unterscheidet, so daß die Wicklungsstufen in der weiteren vorgewählten Folge aus der Gleichstromquelle erregt werden;

magnetisches Wiederkoppeln der drehbaren Dauermagnetbaugruppe mit den in der weiteren vorgewählten Folge erregten Wicklungsstufen und dadurch Drehen der drehbaren Dauermagnetbaugruppe in der Betriebsart niedriger Drehzahl in der einen Richtung und in einer zu dieser entgegengesetzten weiteren Richtung, so daß ein weiteres Drehmoment erzeugt wird, das nennenswert größer ist als das erste Drehmoment und in Korrelation zu einem Strom steht, der nicht nennenswert größer als der vorgewählte Wert ist und durch die Wicklungsstufen bei Erregung derselben in der weiteren vorgewählten Folge aufgenommen wird.

21. Verfahren zum Betreiben eines elektronisch kommutierten Motors, der aus einer Gleichstromquelle sowohl in einer Betriebsart hoher Drehzahl als auch in einer Betriebsart niedriger Drehzahl mit einem Strom speisbar ist, der nicht nennenswert größer als ein vorgewählter Wert ist, wobei der elektronisch kommutierte Motor einen Ständer mit einermehrstufigen Wicklungsanordnung, die mehrere Wicklungsstufen hat, von denen jedemehrere Windungen aufweist, wobei wenigstens ein Teil der Windungen der Wicklungsstufen einen angezapften Abschnitt derselben bildet, und eine drehbare Dauermagnetbaugruppe enthält, die dem Ständer und der mehrstufigen Wicklungsanordnung zugeordnet ist, mehrere Einrichtungen zum elektronischen Kommutieren der Wicklungsstufen und nur der angezapften Abschnitte der Wicklungsstufen und eine Schalteinrichtung, die insgesamt in wenigstens zwei Schaltbetriebsarten betreibbar ist, um die elektronisch kommutierenden Einrichtungen mit den Wicklungsstufen bzw. nur mit den angezapften Abschnitten der Wicklungsstufen zu verbinden, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Verbinden der elektronisch kommutierenden Einrichtungen nur mit den angezapften Abschnitten der Wicklungsstufen, wenn die Schalteinrichtung in einer ihrer Schaltbetriebsarten ist;

Anlegen eines Steuersignals an die elektronisch kommutierenden Einrichtungen, um diese in einer vorgewählten Folge zu erregen und dadurch in der vorgewählten Folge nur die angezapften Abschnitte der Wicklungsstufen aus der Gleichstromquelle zu erregen;

Versetzen der Schalteinrichtung in die andere Schaltbetriebsart, wobei die Schaltungsverbindung zwischen den elektronisch kommutierenden Einrichtungen und den angezapften Abschnitten der Wicklungsstufen unterbrochen wird und die elektronisch kommutierenden Einrichtungen mit den Wicklungsstufen verbunden werden;

Anlegen eines weiteren Steuersignals, das von dem erstgenannten Steuersignal verschieden ist, an die elektronisch kommutierenden Einrichtungen, um deren Erregung in einer weiteren vorgewählten Folge, die von der ersten vorgewählten Folge verschieden ist, zu bewirken und dadurch in der weiteren vorgewählten Folge die Wicklungsstufen aus der Gleichstromquelle zu erregen; und

magnetisches Wiederkoppeln der drehbaren Dauermagnetbaugruppe mit den in der weiteren vorgewählten Folge erregten Wicklungsstufen und dadurch Drehen der drehbaren Dauermagnetbaugruppe in der Betriebsart niedriger Drehzahl in der einen Richtung und in einer dazu entgegengesetzten weiteren Richtung, so daß ein weiteres Drehmoment erzeugt wird, das nennenwert größer als das erste Drehmoment ist und in Korrelation zu einem Strom steht, der nicht nennenswert größer als der vorgewählte Wert ist und durch die Wicklungsstufen bei Erregung derselben in der weiteren vorgewählten Folge aufgenommen wird.

22. Verfahren zum Betreiben eines elektronisch kommutierten Motors, der einen Ständer mit mehreren Wicklungsstufen, die in Nuten in dem Ständer untergebracht sind, wobei die Wicklungsstufen jeweils mehrere Windungen zum Bilden von mehreren Ständerpolen haben, und einen Dauermagnetläufer hat, der durch die Magnetfelder der Ständerpole um eine zentrale Achse des Ständers drehbar ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Bilden von Steuersignalen, die die Drehposition des Läufers angeben, um die Kommutierung jeder der Wicklungsstufen in wenigstens einer vorgewählten Folge zu steuern; elektronisches Kommutieren wenigstens einiger der Wicklungsstufen auf die Steuersignale hin, um an diese eine Gleichspannung in wenigstens einer gewünschten Folge zum Antreiben des Läufers anzulegen;

Speisen des Motors in einer Betriebsart hoher Drehzahl durch Anschließen nur eines Teils der Windungen jeder der Wicklungsstufen zum Bewirken der Kommutierung, um den Läufer mit einer relativ hohen Drehzahl anzutreiben und ein erstes Drehmoment bei einem vorgewählten Stromwert zu erzeugen; und Speisen des Motors in einer Betriebsart niedriger Drehzahl durch Anschließen eines vorbestimmt größeren Teils der Windungen jeder der Wicklungsstufen zum Bewirken der Kommutierung, um den Läufer mit einer relativ niedrigen Drehzahl anzutreiben und ein Drehmoment, das vorbestimmt größer als das erste Drehmoment ist, bei einem Strom zu erzeugen, der nicht nennenswert größer als der vorgewählte Wert ist.

23. Verfahren nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Begrenzens des vorgewählten Wertes des den Wicklungsstufen zugeführten Stroms, wodurch der Strom, der durch die Wicklungsstufen aufgenommen wird, wenn der Motor entweder in seiner Betriebsart niedriger Drehzahl oder in seiner Betriebsart hoher Drehzahl arbeitet, den vorgewählten Wert nicht überschreiten wird.

24. Steuerschaltung für einen elektronisch kommutierten Motor, der aus einer Gleichstromquelle speisbar ist und einen Ständer mit einer mehrstufigen Wicklungsanordnung mit mehreren Wicklungsstufen, von denen jede einen ersten Teil von Windungen und einen vorbestimmt größeren Teil von Windungen hat, und einen Dauermagnetläufer aufweist, welcher dem Ständer zugeordnet und in wahlweiser magnetischer Kopplungsbeziehung zu den Wicklungsstufen angeordnet ist, so daß er durch diese in einer Betriebsart niedriger Drehzahl und in einer Betriebsart hoher Drehzahl in Drehung versetzbar ist, gekennzeichnet durch:

eine Einrichtung (48) zum Bilden von Steuersignalen, die die Drehposition des Läufers (3) angeben; eine Einrichtung (33, 35), die auf die Steuersignale hin wenigstens einige der Wicklungsstufen (S1, S2, S3) elektronisch kommutiert, um eine Gleichspannung an diese in einer ersten vorgewählten Folge zum Antreiben des Läufers (3) in einer Richtung und in einer zweiten vorgewählten Folge zum Antreiben des Läufers in der einen Richtung und in einer dazu entgegengesetzten weiteren Richtung anzulegen; und eine Schalteinrichtung (X1, X2, X3j, die in einer Betriebsart hoher Drehzahl nur den ersten Teil (S1A, S2A, S3A) der Windungen wenigstens einiger der Wicklungsstufen (S1, S2, S3) mit der Kommutierungseinrichtung (35) verbindet, um an diese eine Gleichspannung in der ersten vorgewählten Folge anzulegen, damit der Läufer (3) mit einer relativ hohen Drehzahl in der einen Richtung angetrieben und ein erstes Drehmoment bei einem vorgewählten Stromwert erzeugt wird,und die in einer Betriebsart niedriger Drehzahl den vorbestimmt größeren Teil der Windungen jeder der Wicklungsstufen mit der Kommutierungseinrichtung (35) verbindet, um eine Gleichspannung an diese in der zweiten vorgewählten Folge anzulegen, damit der Läufer (3) mit einer relativ niedrigen Drehzahl in der einen Richtung und dann in einer dazu entgegengesetzten weiteren Richtung angetrieben und ein zweites Drehmoment, das vorbestimmt größer als das erste Drehmoment ist, bei

einem Strom erzeugtwird, der nicht nennenswert größer als der vorgewählte Wert ist.

25. Steuerschaltung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (43) zum Begrenzen des den Wicklungsstufen (S1, S2, S3) zugeführten Stroms auf den vorgewählten Wert, wodurch der durch die Wicklungsstufen aufgenommene Strom, wenn der Motor (M) entweder in seiner Betriebsart niedriger Drehzahl oder in seiner Betriebsart hoher Drehzahl arbeitet, den vorgewählten Wert nicht nennenswert überschreiten wird.

26. Antrieb für eine Waschmaschine mit einer Vorrichtung zum Bewegen des Wassers und der zu waschenden Wäsche, um dadurch die Wäsche zu waschen, und zum anschließenden Schleudern der Wäsche, um das Wasser durch Fliehkraftwirkung aus der Wäsche zu entfernen, gekennzeichnet durch:

einen elektronisch kommutierten Motor (M) zum Antreiben der Bewegungs-und Schleudervorrichtung (25, 23), mit einem Ständer (1), der mehrere Wicklungsaufnahmenuten (17) hat, mit mehreren in den Nuten untergebrachten Wicklungsstufen (S1, S2, S3), die in wenigstens einer vorgewählten Folge kommutierbar sind, wobei die Wicklungsstufen jeweils mehrere Windungen zum Bilden von mehreren Ständerpolen haben, mit einem Dauermagnetläufer (3), der durch die Magnetfelder der Ständerpole um eine zentrale Achse des Ständers (1) drehbar ist, mit einer Einrichtung (48) zum Bilden von Steuersignalen, die die Drehposition des Läufers angeben, und mit einer Einrichtung (33, 35), die auf die Steuersignale hin die Wicklungsstufen elektronisch kommutiert, um an diese eine Gleichspannung in einer eine Richtung aufweisenden Folge während einer Schleuderbetriebsart und in einer Folge wechselnder Richtung während einer Waschbetriebsart anzulegen; eine Schalteinrichtung (X1, X2, X3), die in der Schleuderbetriebsart nur einen Teil der Windungen jeder der Wicklungsstufen mit der Kommutierungseinrichtung (35) verbindet, damit der Läufer (3) in einer Richtung mit einer relativ hohen

Drehzahl angetrieben und ein erstes Drehmoment bei einem vorgewählten Stromwert erzeugt wird, und die in der Waschbetriebsart einen vorbestimmt größeren Teil der Windungen jeder der Wicklungsstufen mit der Konunutierungseinrichtung (35) verbindet, damit der Läufer (3) bei einer relativ niedrigen Drehzahl hin- und herbewegt und ein Drehmoment, das vorbestimmt größer als das erste Drehmoment ist, bei einem Strom erzeugt wird, der nicht nennenswert größer als der vorgewählte Wert ist; und

eine Vorrichtung (27) zum Antreiben der Bewegungs- und Schleudervorrichtung (25, 23) von dem Läufer (3) aus, wobei die Antriebsvorrichtung, wenn die Schalteinrichtung (X1, X2, X3) in der Waschbetriebsart ist, die Bewegung des Wassers zum Waschen bewirkt, und, wenn die Schalteinrichtung in ihrer Schleuderbetriebsart ist, das Schleudern bewirkt, damit das Wasser unter Fliehkraftwirkung aus der Wäsche entfernt wird.

27. Antrieb nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronisch kommutierte Motor (M) eine Einrichtung (43) zum Begrenzen des den Wicklungsstufen (S1, S2, S3) zugeführten Stroms auf den vorgewählten Wert enthält, wodurch der durch die Wicklungsstufen aufgenommene Strom, wenn der Motor in seiner Waschbetriebsart oder in seiner Schleuderbetriebsart arbeitet, den vorgewählten Wert nicht überschreiten wird.

28. Antrieb nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungs- und Schleudervorrichtung einen Rührflügel (25) und einen Korb (23) enthält, wobei der Korb zum Schleudern mit hoher Drehzahl in einer Richtung drehbar ist und wobei der Rührflügel in dem Korb zum Hervorrufen der Wasser- und Wäschebewegung in zwei Richtungen drehbar ist, und daß die Antriebsvorrichtung (27) eine Einrichtung enthält zum Antreiben des Rührflügeis (25) von dem Läufer (3) aus mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment, wenn die Schalteinrichtung (X1, X2, X3) in der Waschbetriebsart ist, um den Rührflügel zum Waschen hin- und herzubewegen, und zum Antreiben des Korbes (23) von dem

Läufer (3) aus mit hoher Drehzahl und niedrigem Drehmoment, wenn die Schalteinrichtung (X1, X2, X3) in der Schleuderbetriebsart ist, um die Wäsche zum Entfernen des Wassers unter Fliehkraftwirkung zu schleudern.

29. Antrieb nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (27) einen Drehzahluntersetzer mit festem Untersetzungsverhältnis enthält, der einen durch den Läufer (3) angetriebenen Eingang und einen Ausgang zum Antreiben der Bewegungs- und Schleudervorrichtung (25, 23) enthält.

30. Antrieb nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungs- und Schleudervorrichtung (25, 23) einen Rührflügel (25) und einen Korb (23) enthält, wobei der Korb zum Schleudern bei hoher Drehzahl in einer Richtung drehbar ist und wobei der Rührflügel zum Bewegen des Wassers und der Wäsche in dem Korb in zwei Richtungen drehbar ist, und daß die Antriebsvorrichtung (27) eine Einrichtung enthält zum Antreiben des Rührflügels von dem Läufer aus über den Drehzahluntersetzer mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment, wenn die Schalteinrichtung (X1, X2, X3) in der Waschbetriebsart ist, um den Rührflügel zum Waschen hin- und herzubewegen, und zum Antreiben des Korbes von dem Läufer aus über den Drehzahluntersetzer mit hoher Drehzahl und niedrigem Drehmoment, wenn die Schalteinrichtung in der Schleuderbetriebsart ist, um die Wäsche zum Austreiben des Wassers mittels Fliehkraftwirkung zu schleudern.

31. Waschmaschine, gekennzeichnet durch:

eine Vorrichtung (25, 23) zum Bewegen des Wassers und der zu waschenden Wäsche,um dadurch die Wäsche zu waschen, und zum anschließenden Schleudern der Wäsche, um das Wasser mittels Fliehkraftwirkung aus der Wäsche zu entfernen; einen elektronisch kommutierten Motor (M) zum Antreiben der Bewegungs- und Schleudervorrichtung (25, 23), mit einem

Ständer (1) mit mehreren Wicklungsaufnahmenuten (17), mit mehreren in den Nuten untergebrachten und in wenigstens einer vorgewählten Folge kommutierbaren Wicklungsstufen (S1, S2, S3), wobei jede Wicklungsstufe mehrere Windungen zum Bilden von mehreren Ständerpolen hat, mit einem Dauermagnetläufer (3), der durch die Magnetfelder der Ständerpole um eine zentrale Achse des Ständers drehbar ist, mit einer Einrichtung (48) zum Bilden von Steuersignalen, die die Drehposition des Läufers angeben, mit einer Einrichtung (33, 35), die auf die Steuersignale hin die Wicklungsstufen elektronisch kommutiert, um an diese eine Gleichspannung in einer eine Richtung aufweisenden Folge während einer Schleuderbetriebsart und in einer Folge wechselnder Richtung während einer Waschbetriebsart anzulegen; eine Schalteinrichtung (X1, X2, X3), die in der Schleuderbetriebsart nur einen Teil der Windungen jeder der Wicklungsstufen (S1, S2, S3) mit der Kommutierungseinrichtung (35) verbindet, damit der Läufer (3) in einer Richtung mit einer relativ hohen Drehzahl angetrieben und ein erstes Drehmoment bei einem vorgewählten Stromwert erzeugt wird, und die in der Waschbetriebsart einen vorbestimmt größeren Teil der Windungen jeder der Wicklungsstufen mit der Kommutierungseinrichtung (35) verbindet, damit der Läufer (3) mit einer relativ niedrigen Drehzahl hin- und herbewegt und ein Drehmoment, das vorbestimmt größer als das erste Drehmoment ist, bei einem Strom erzeugt wird, der nicht nennenswert größer als der vorgewählte Wert ist; und

eine Vorrichtung (27) zum Antreiben der Bewegungs- und Schleudervorrichtung (25, 23) von dem Läufer (3) aus, die, wenn die Schalteinrichtung (X1, X2, X3) in der Waschbetriebsart ist, die Bewegung zum Waschen bewirkt,und, wenn die Schalteinrichtung in ihrer Schleuderbetriebsart ist, das Schleudern zum Austreiben des Wassers mittels Fliehkraftwirkung aus der Wäsche bewirkt.

32. Waschmaschine nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronisch kommutierte Motor (M) eine Einrichtung (43) zum Begrenzen des den Wicklungsstufen (S1, S2, S3) zugeführten Stroms auf den vorgewählten Wert enthält, wodurch der durch die Wicklungsstufen aufgenommene Strom, wenn der Motor entweder in seiner Waschbetriebsart oder in seiner Schleuderbetriebsart arbeitet, den vorgewählten Wert nicht überschreiten wird.

33. Waschmaschine nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungs- und Schleudervorrichtung (25, 23) einen Rührflügel (25) und einen Korb (23) enthält, wobei der Korb in einer Richtung mit hoher Drehzahl zum Schleudern drehbar ist und wobei der Rührflügel zum Hervorrufen der Bewegung in zwei Richtungen drehbar ist, und daß die Antriebsvorrichtung (27) eine Einrichtung enthält zum Antreiben des Rührflügels von dem Läufer aus mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment, wenn die Schalteinrichtung (X1, X2, X3) in der Waschbetriebsart ist, um den Rührflügel zum Waschen hin- und herzubewegen, und zum Antreiben des Korbes von dem Läufer aus mit hoher Drehzahl und niedrigem Drehmoment, wenn die Schalteinrichtung (X1, X2, X3) in der Schleuderbetriebsart ist, um das Schleudern zum Austreiben des Wassers aus der Wäsche mittels Fliehkraftwirkung zu bewirken.

34. Waschmaschine nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (27) einen Drehzahluntersetzer mit festem UnterSetzungsverhältnis enthält, der einen durch den Läufer (3) angetriebenen Eingang und einen Ausgang zum Antreiben der Bewegungs- und Schleudervorrichtung (25, 23) hat.

35. Waschmaschine nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungs- und Schleudervorrichtung (25, 23) einen Rührflügel (25) und einen Korb (23) enthält, wobei der Korb zum Schleudern in einer Richtung mit hoher Drehzahl drehbar

ist und wobei der Rührflügel zum Hervorrufen der Bewegung in dem Korb in zwei Richtungen drehbar ist, und daß die Antriebsvorrichtung (27) eine Einrichtung enthält zum Antreiben des Rührflügels von dem Läufer aus über den Drehzahluntersetzer mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment, wenn die Schalteinrichtung (X1, X2, X3) in der Waschbetriebsart ist, um den Rührflügel zum Waschen hin- und herzubewegen, und zum Antreiben des Korbes von dem Läufer aus über den Drehzahluntersetzer mit hoher Drehzahl und niedrigem Drehmoment, wenn die Schalteinrichtung (X1, X2, X3) in der Schleuderbetriebsart ist, um das Schleudern zum Austreiben des Wassers mittels Fliehkraftwirkung aus der Wäsche zu bewirken .

36. Verfahren zum Betreiben einer Waschmaschine, die eine Vorrichtung zum Bewegen des Wassers und der zu waschenden Wäsche, um dadurch die Wäsche zu waschen, und zum anschliesenden Schleudern der Wäsche zum Austreiben des Wassers mittels Fliehkraftwirkung aus der Wäsche und einen elektronisch kommutierten Motor zum Antreiben der Bewegungs- und Schleudervorrichtung hat, wobei der Motor einen ferromagnetischen Ständer mit mehreren Wicklungsstufen, die in Ständernuten untergebracht sind und von denen jede mehrere Windungen zum Bilden von mehreren Ständerpolen hat, und einen Dauermagnetläufer aufweist, der durch die Magnetfelder der Ständerpole um eine zentrale Achse des Ständers drehbar ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Bilden von Steuersignalen, die die Drehposition des Läufers angeben;

elektronisches Kommutieren der Wicklungsstufen auf die Steuersignale hin in einer eine Richtung aufweisenden Folge während einer Schleuderbetriebsart und in einer Folge wechselnder Richtung während einer Waschbetriebsart; Speisen des Motors in einer Schleuderbetriebsart durch Anschließen nur eines ersten Teils der Windungen jeder der

Wicklungsstufen zum Bewirken der Kommutierung, damit der Läufer in einer Richtung mit einer relativ hohen Drehzahl angetrieben und ein erstes Drehmoment bei einem vorgewählten Stromwert erzeugt wird; und

Speisen des Motors in einer Waschbetriebsart durch Anschliessen eines vorbestimmt größeren Teils der Windungen jeder der Wicklungsstufen zum Bewirken der Kommutierung, damit der Läufer mit einer relativ niedrigen Drehzahl hin- und herbewegt und ein Drehmoment, das vorbestimmt größer als das erste Drehmoment ist, bei einem Strom erzeugt wird, der nicht nennenswert größer als der vorgewählte Wert ist.

37. Verfahren nach Anspruch 36, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Begrenzens des vorgewählten Wertes des den Wicklungsstufen zugeführten Stroms, wodurch der durch die Wicklungsstufen aufgenommene Strom, wenn der Motor entweder in seiner Waschbetriebsart oder in seiner Schleuderbetriebsart arbeitet, den vorgewählten Wert nicht überschreiten wird.