EP0350429A2 - Washing machine or dryer with a motor directly driving the drum - Google Patents

Washing machine or dryer with a motor directly driving the drum Download PDF

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EP0350429A2
EP0350429A2 EP89710053A EP89710053A EP0350429A2 EP 0350429 A2 EP0350429 A2 EP 0350429A2 EP 89710053 A EP89710053 A EP 89710053A EP 89710053 A EP89710053 A EP 89710053A EP 0350429 A2 EP0350429 A2 EP 0350429A2
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rotor
drive motor
washing machine
dryer
drum
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Josef Avenwedde
Hans Eckart Peters
Peter Dr. Rode
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Miele und Cie KG
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F37/00—Details specific to washing machines covered by groups D06F21/00 - D06F25/00
    • D06F37/30—Driving arrangements 
    • D06F37/304—Arrangements or adaptations of electric motors

Definitions

  • the invention relates to a washing machine or a tumble dryer with a laundry drum rotatably mounted in a drum container and with a drive motor that drives the drum directly without the interposition of a belt or gear drive, the rotor of the drive motor with the drum shaft and the stand with a fixed one Part of the drum container is connected.
  • the invention is therefore based on the object of avoiding the disadvantages described above and a washing machine or a tumble dryer with a drive system to disclose, in which the general advantages of a direct drive for a washing machine or dryer can be used.
  • the construction of the drive for a drum washing or drying machine according to the invention results in the essential advantage that the otherwise usual means transmitting the rotary movement, such as drive belt and pulley, can be dispensed with.
  • the motor can thus be mounted directly on the drum container. This also results in a favorable weight distribution for the mostly swinging suspended system. In addition, you get a compact and space-saving structure.
  • the use of a frequency converter control also allows the motor to be operated at all the required speeds, so that overall a favorable coordinated drive concept is created.
  • a drum washing machine (1) is shown in a simplified manner with the washing unit, which is swingably suspended via springs (2) and shock absorbers (3), consisting of drum or suds container (4) and drum rotatably mounted therein ( 5).
  • the drum (5) is driven by an electric drive motor via the drum shaft (6), which is floatingly supported in the drum container (4) ) attached segment-shaped stator or stand (8) is formed.
  • the stator (8) contains a system of windings (10) in which a rotating or traveling field is generated when the operating current is switched on.
  • the windings (10) can be controlled by a frequency converter (18) so that the washing machine can be operated at different speeds.
  • FIG. 3 and 4 show the structure and arrangement of the as a three-phase asynchronous motor with a squirrel-cage rotor in detail.
  • the stator (8) of the motor is arranged in segments around the rotor (7).
  • Multi-strand three-phase windings (10) are inserted in the stator core (9).
  • the rotor (7) of the motor shown in the exemplary embodiment is designed as a short-circuit rotor with a cage winding.
  • the rotor (7) has a spoke shape Hub part (11) with which it can be placed on the drum shaft (6).
  • the hub part (11) forms a unit, which is preferably made of die-cast aluminum.
  • the rotor bars (13) form with the side webs (14) the cage of the short-circuit rotor.
  • the rotor (7) of the motor thus formed has a relatively large outside diameter and has only a small axial depth, so that a compact construction is ensured here.
  • stator core (9) of the stator (8) which is segment-like or in another version also circular, and also the rotor core can be manufactured from strip material in an advantageous manner in terms of production technology, the individual plates being bent upright into the respective shape of the stator or the rotor. This would enable material-saving production despite the dimensions that are unusual for a washing machine drive.
  • stator and stator laminations are stamped from solid material in a conventional manner.
  • stator or stator sheets for smaller motors such as lye pump or blower motors could be produced from the material of the inner areas.
  • the frequency winding (10) of the stator (8) is supplied with a frequency and amplitude variable voltage by a frequency converter (18).
  • a magnetic traveling field is generated in the stator (8), which acts as an inductor, as in a linear motor.
  • This hiking field induces alternating currents in the short-circuited rotor bars (13) of the squirrel-cage rotor, which generate a rotor rotating field.
  • the stator and rotor rotating fields together cause the motor to rotate.
  • the magnetic field of the segmented stator core acts on the rotor (7) in the axial direction.
  • the rotor laminated core (17) is replaced by a fixed magnetic yoke (15).
  • the short-circuit structure of the rotor is formed here by a simple aluminum ring (16) in which the eddy currents induced by the stator field flow, which then form a torque with the primary magnetic field.

Abstract

In washing machines or dryers, a considerable simplification of the drive system can be obtained if the rotatably mounted drum is driven by a drive motor arranged directly on the drum shaft. In the solution for direct drive provided here, the drive motor (7, 8) arranged directly on the drum shaft (6) will be designed as an asynchronous motor with a cage armature. The stator sheet stack of the drive motor (7, 8) is of segmental or circular design and carries a winding (10) which generates a travelling wave or a rotating field when the operating current is switched on. In a further embodiment, the armature (7) is designed as a rotor on the reluctance principle or as a short-circuit disc rotor. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Waschmaschine oder einen Wäschetrockner mit einer in einem Trommelbehälter drehbar gelagerten Wäschetrommel und mit einem Antriebs­motor, der die Trommel ohne Zwischenschaltung eines Riemen- oder Zahnradtriebes direkt antreibt, wobei der Läufer des Antriebsmotors mit der Trommelwelle und der Ständer mit einem feststehenden Teil des Trommelbehälters verbunden ist.The invention relates to a washing machine or a tumble dryer with a laundry drum rotatably mounted in a drum container and with a drive motor that drives the drum directly without the interposition of a belt or gear drive, the rotor of the drive motor with the drum shaft and the stand with a fixed one Part of the drum container is connected.

Aus der DE-A-17 60 382 und DE-A-20 25 284 sind bereits Antriebssysteme für eine Trommelwaschmaschine bekannt, bei denen ohne Verwendung des üblichen Zwischentriebes die Wäschetrommel direkt angetrieben wird. Die in den genannten Druckschriften beschriebenen Aufbauformen gehen von dem Prinzip eines Reaktanzmotors aus, bei dem der aus weichmagnetischem Material bestehende Läufer durch eine zyklisch wechselnde Einschaltung der Ständer­wicklungstränge seine Drehbewegung erfährt. Der Nachteil bei einer derartigen Anwendung des Reaktanzprinzips besteht darin, daß der Motor nur ein sehr schwaches Drehmoment entwickeln kann, und daß er während des Betriebes durch die abrupte Weiterschaltung der einzelnen Ständer­wicklungsstränge erhebliche Geräusche verursacht. Weiterhin ist der Motor in seiner Aufbauform aufwendig und teuer, so daß aufgrund dieser erheblichen Nachteile ein derartiges Konzept in der Praxis keine Bedeutung erlangt hat.From DE-A-17 60 382 and DE-A-20 25 284 drive systems for a drum washing machine are already known, in which the laundry drum is driven directly without using the usual intermediate drive. The designs described in the cited documents are based on the principle of a reactance motor, in which the rotor, which consists of soft magnetic material, experiences its rotary movement as a result of a cyclically alternating activation of the stator winding strands. The disadvantage with such an application of the reactance principle is that the motor can only develop a very weak torque and that it causes considerable noise during operation due to the abrupt switching of the individual stator winding strands. Furthermore, the design of the motor is complex and expensive, so that due to these considerable disadvantages, such a concept has gained no significance in practice.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorbeschriebenen Nachteile zu vermeiden und eine Wasch­maschine oder einen Wäschetrockner mit einem Antriebssystem zu offenbaren, bei dem die allgemeinen Vorteile eines Direktantriebs für eine Waschmaschine oder einen Wäsche­trockner genutzt werden können.The invention is therefore based on the object of avoiding the disadvantages described above and a washing machine or a tumble dryer with a drive system to disclose, in which the general advantages of a direct drive for a washing machine or dryer can be used.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale erzielt. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.This object is achieved by the features specified in claim 1. Expedient refinements and developments of the invention result from the following subclaims.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Antriebs für eine Trommelwasch- bzw. Trockenmaschine ergibt sich der wesent­liche Vorteil, daß die sonst üblichen, die Drehbewegung bertragenden Mittel wie Antriebsriemen und Riemenscheibe entfallen können. Der Motor kann somit direkt auf dem Trommelbehälter angebracht werden. Dadurch ergibt sich für das meist schwingend aufgehängte System auch eine günstige Gewichtsverteilung. Darüber hinaus erhält man einen kompakten und platzsparenden Aufbau. Die Verwendung einer Frequenzumrichtersteuerung erlaubt ferner, den Motor mit allen erforderlichen Drehzahlen zu betreiben, so daß insgesamt ein günstig abgestimmtes Antriebskonzept geschaffen wird.The construction of the drive for a drum washing or drying machine according to the invention results in the essential advantage that the otherwise usual means transmitting the rotary movement, such as drive belt and pulley, can be dispensed with. The motor can thus be mounted directly on the drum container. This also results in a favorable weight distribution for the mostly swinging suspended system. In addition, you get a compact and space-saving structure. The use of a frequency converter control also allows the motor to be operated at all the required speeds, so that overall a favorable coordinated drive concept is created.

Anhand von in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Es zeigen:

  • Fig. 1 - eine Trommelwaschmaschine in axialer Richtung von der Antriebsseite her gesehen mit einem segmentförmigen Stator und einem als Käfigläufer ausgebildeten Rotor,
  • Fig. 2 - die Trommelwaschmaschine nach Fig. 1 von der Seite in Schnittdarstellung,
  • Fig. 3 - in einem Ausschnitt den Antriebsmotorbereich der Trommelwaschmaschine gemäß Fig. 1 von der Antriebsseite her gesehen,
  • Fig. 4 - die Anordnung gemäß Fig. 3 von der Seite im Schnitt,
  • Fig. 5 - eine weitere Ausführungsform des Antriebs­motors von der Antriebsseite der Trommel­waschmaschine gesehen,
  • Fig. 6 - die Anordnung gemäß Fig. 5 von der Seite im Schnitt.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments shown purely schematically in the drawings. Show it:
  • 1 - a drum washing machine seen in the axial direction from the drive side with a segment-shaped stator and a rotor designed as a squirrel-cage rotor,
  • 2 - the drum washing machine of FIG. 1 from the side in a sectional view,
  • 3 - seen in a detail the drive motor area of the drum washing machine according to FIG. 1 from the drive side,
  • 4 - the arrangement of FIG. 3 from the side in section,
  • 5 - a further embodiment of the drive motor seen from the drive side of the drum washing machine,
  • Fig. 6 - the arrangement of FIG. 5 from the side in section.

In Fig. 1 und Fig. 2 ist in vereinfachter Weise eine Trommelwaschmaschine (1) mit dem über Federn (2) und Stoßdämpfern (3) schwingfähig aufgehängten Waschaggregat dargestellt, bestehend aus Trommel- bzw. Laugenbehälter (4) und darin drehbar gelagerter Trommel (5). Die Trommel (5) wird über die im Trommelbehälter (4) fliegend gelagerte Trommelwelle (6) von einem elektrischen Antriebsmotor angetrieben, der von einem direkt auf die Trommelwelle (6) aufgesetzten Läufer (7) (Käfigläufer) und dem am feststehen­den Laugenbehälter (4) befestigten segmentförmigen Stator oder Ständer (8) gebildet wird. Der Stator (8) enthält ein System von Wicklungen (10), in denen beim Einschalten des Betriebsstromes ein Dreh- oder Wanderfeld erzeugt wird. Die Wicklungen (10) sind durch einen Frequenzum­richter (18) ansteuerbar, so daß die Waschmaschine mit unterschiedlichen Drehzahlen betreibbar ist.In Fig. 1 and Fig. 2, a drum washing machine (1) is shown in a simplified manner with the washing unit, which is swingably suspended via springs (2) and shock absorbers (3), consisting of drum or suds container (4) and drum rotatably mounted therein ( 5). The drum (5) is driven by an electric drive motor via the drum shaft (6), which is floatingly supported in the drum container (4) ) attached segment-shaped stator or stand (8) is formed. The stator (8) contains a system of windings (10) in which a rotating or traveling field is generated when the operating current is switched on. The windings (10) can be controlled by a frequency converter (18) so that the washing machine can be operated at different speeds.

In Fig. 3 und Fig. 4 ist der Aufbau und die Anordnung des als Drehstrom-Asynchronmotors mit Käfigläufer im Detail gezeigt. Der Ständer (8) des Motors ist dabei segmentartig um den Läufer (7) angeordnet. In dem Ständerblechpaket (9) sind mehrsträngige Drehstromwicklungen (10) eingelegt.3 and 4 show the structure and arrangement of the as a three-phase asynchronous motor with a squirrel-cage rotor in detail. The stator (8) of the motor is arranged in segments around the rotor (7). Multi-strand three-phase windings (10) are inserted in the stator core (9).

Der Läufer (7) des im Ausführungsbeispiel dargestellten Motors ist als Kurzschlußläufer mit einer Käfigwicklung ausgebildet. Der Läufer (7) besitzt ein speichenförmiges Nabenteil (11), mit dem er auf die Trommelwelle (6) aufsetzbar ist. Mit dem Käfig (12) bildet das Nabenteil (11) eine Einheit, die vorzugsweise aus Aluminium-Druckguß hergestellt wird. Die Läuferstäbe (13) bilden mit den seitlichen Stegen (14) den Käfig des Kurzschlußläufers.The rotor (7) of the motor shown in the exemplary embodiment is designed as a short-circuit rotor with a cage winding. The rotor (7) has a spoke shape Hub part (11) with which it can be placed on the drum shaft (6). With the cage (12), the hub part (11) forms a unit, which is preferably made of die-cast aluminum. The rotor bars (13) form with the side webs (14) the cage of the short-circuit rotor.

Der so gebildete Läufer (7) des Motors hat einen relativ großen Außendurchmesser und besitzt nur eine geringe axiale Tiefe, so daß hier eine kompakte Aufbauweise gewährleistet ist.The rotor (7) of the motor thus formed has a relatively large outside diameter and has only a small axial depth, so that a compact construction is ensured here.

Das Ständerblechpaket (9) des segmentartig oder in anderer Ausführung auch kreisförmig ausgebildeten Ständers (8) und ebenfalls das Läuferblechpaket können in fertigungs­technisch vorteilhafter Weise aus Bandmaterial hergestellt werden, wobei die Einzelbleche hochkant in die jeweilige Form des Ständers oder des Läufers gebogen werden. Dadurch wäre eine materialsparende Fertigung trotz der für einen Waschmaschinenantrieb unüblichen Dimensionen möglich.The stator core (9) of the stator (8), which is segment-like or in another version also circular, and also the rotor core can be manufactured from strip material in an advantageous manner in terms of production technology, the individual plates being bent upright into the respective shape of the stator or the rotor. This would enable material-saving production despite the dimensions that are unusual for a washing machine drive.

Auch bei einem kreisförmig ausgebildeten Ständer (8) wäre eine vorteilhafte Motorfertigung im Hinblick auf die Materialausnutzung realisierbar, wenn die Rotor- und Statorbleche in herkömmlicher Weise aus vollem Material gestanzt werden. Hierbei könnten aus dem Material der Innenbereiche Ständer- bzw. Statorbleche für kleinere Motoren wie Laugenpumpen- oder Gebläsemotoren hergestellt werden.Even in the case of a circular stator (8), an advantageous motor production with regard to material utilization would be feasible if the rotor and stator laminations are stamped from solid material in a conventional manner. Here, stator or stator sheets for smaller motors such as lye pump or blower motors could be produced from the material of the inner areas.

Zur Realisierung der unterschiedlichen Drehzahlen für den Wasch- und Schleuderprozeß wird der Drehstromwicklung (10) des Ständers (8) von einem Frequenzumrichter (18) eine frequenz- und amplitudenvariable Spannung zugeführt. In dem wie bei einem Linearmotor als Induktor wirkenden Ständer (8) wird ein magnetisches Wanderfeld erzeugt. Dieses Wanderfeld induzi ert in den kurzgeschlossenen Läuferstäben (13) des Käfigläufers Wechselströme, die ein Läuferdrehfeld erzeugen. Ständer- und Läuferdrehfeld bewirken zusammen die Drehung des Motors.To implement the different speeds for the washing and spinning process, the frequency winding (10) of the stator (8) is supplied with a frequency and amplitude variable voltage by a frequency converter (18). A magnetic traveling field is generated in the stator (8), which acts as an inductor, as in a linear motor. This hiking field induces alternating currents in the short-circuited rotor bars (13) of the squirrel-cage rotor, which generate a rotor rotating field. The stator and rotor rotating fields together cause the motor to rotate.

Die gleiche Wirkungsweise der beschriebenen Antriebsbau­formen ergibt sich natürlich auch, wenn der Motor als Außenläufer-Motor aufgebaut ist.The same mode of operation of the drive designs described naturally also results if the motor is constructed as an external rotor motor.

Eine weitere Aufbauform zeigen noch die Fig. 5 und 6, bei dem eine eisenlose Version des Läufers (7) angestrebt wird. Hierbei wirkt das Magnetfeld des segmentförmigen Ständerpaketes in axialer Richtung auf den Läufer (7). Das Läuferblechpaket (17) wird in diesem Fall durch einen feststehenden magnetischen Rückschluß (15) ersetzt. Die Kurzschlußstruktur des Läufers wird hier durch einen einfachen Aluminiumring (16) gebildet, in dem die vom Ständerfeld induzierten Wirbelströme fließen, die dann mit dem primären Magnetfeld ein Drehmoment bilden.5 and 6, in which an ironless version of the rotor (7) is sought. The magnetic field of the segmented stator core acts on the rotor (7) in the axial direction. In this case, the rotor laminated core (17) is replaced by a fixed magnetic yoke (15). The short-circuit structure of the rotor is formed here by a simple aluminum ring (16) in which the eddy currents induced by the stator field flow, which then form a torque with the primary magnetic field.

Claims (10)

1. Waschmaschine oder Wäschetrockner mit einer in einem Trommelbehälter drehbar gelagerten Wäschetrommel und mit einem Antriebsmotor, der die Trommel ohne Zwischen­schaltung eines Riemen- oder Zahnradtriebes direkt antreibt, wobei der Läufer des Antriebsmotors mit der Trommelwelle und der Ständer mit einem feststehenden Teil des Trommelbehälters verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Antriebsmotor (7,8) als Asynchronmotor mit einem Käfigläufer ausgebildet ist.1. washing machine or dryer with a laundry drum rotatably mounted in a drum container and with a drive motor which drives the drum directly without the interposition of a belt or gear drive, the rotor of the drive motor being connected to the drum shaft and the stand being connected to a fixed part of the drum container ,
characterized,
that the drive motor (7,8) is designed as an asynchronous motor with a squirrel-cage rotor. 2. Waschmaschine oder Wäschetrockner mit einem Antriebs­motor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ständerblechpaket (9) des Antriebsmotors (7,8) segmentförmig oder kreisförmig ausgebildet ist und eine Wicklung (10) aufnimmt, die bei Einschaltung des Betriebsstromes ein Wander- oder ein Drehfeld erzeugt.2. washing machine or dryer with a drive motor according to claim 1,
characterized,
that the stator core (9) of the drive motor (7, 8) is segment-shaped or circular and receives a winding (10) which generates a traveling or a rotating field when the operating current is switched on. 3. Waschmaschine oder Wäschetrockner mit einem Antriebs­motor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das segmentförmige Ständerblechpaket (9) mit etwa dem Trommelbehälter-Durchmesser und das kreis­förmige Ständerblechpaket (9) mit etwa dem halben Trommelbehälter-Durchmesser dimensioniert ist.3. washing machine or dryer with a drive motor according to claim 2,
characterized,
that the segmented stator core (9) with approximately the drum container diameter and the circular stator core (9) is dimensioned with approximately half the drum container diameter. 4. Waschmaschine oder Wäschetrockner mit einem Antriebs­motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Befestigung des Läufers (7) auf der Trommel­welle (6) über ein mit dem Käfigläufer abgespritztes Nabenteil (11) oder mittels eines nachträglich montier­baren Zusatzteils erfolgt.4. washing machine or dryer with a drive motor according to one of claims 1 to 3,
characterized,
that the attachment of the rotor (7) on the drum shaft (6) is carried out by means of a hub part (11) sprayed with the squirrel-cage rotor or by means of a retrofittable additional part. 5. Waschmaschine oder Wäschetrockner mit einem Antriebs­motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Läuferblechpaket direkt mit der Trommelwelle (6) verbindbar ist.5. washing machine or dryer with a drive motor according to one of claims 1 to 4,
characterized,
that the rotor laminated core can be connected directly to the drum shaft (6). 6. Waschmaschine oder Wäschetrockner mit einem Antriebs­motor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ständerblechpaket (9) segmentförmig oder kreis­förmig ausgebildet ist und eine Wicklung (10) aufnimmt, die bei Einschaltung des Betriebsstromes ein Wander- oder ein Drehfeld erzeugt und daß der Läufer (7) als Rotor nach dem Reluktanzprinzip oder als Kurzschluß­scheibenrotor aufgebaut ist.6. washing machine or dryer with a drive motor according to the preamble of claim 1,
characterized,
that the stator core (9) is segmented or circular and receives a winding (10) that generates a traveling or a rotating field when the operating current is switched on and that the rotor (7) is constructed as a rotor according to the reluctance principle or as a short-circuit disc rotor. 7. Waschmaschine oder Wäschetrockner mit einem Antriebs­motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Läufer (7) als Innen- oder Außenläufer ausge­bildet ist.7. washing machine or dryer with a drive motor according to one of claims 1 to 6,
characterized,
that the rotor (7) is designed as an inner or outer rotor. 8. Waschmaschine oder Wäschetrocknet mit einem Antriebs­motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Läufer- und/oder Ständerblechpakete (17,9) von hochkant in die jeweilige Form gebogenen Blechstreifen gebildet werden.8. washing machine or laundry dried with a drive motor according to one of claims 1 to 7,
characterized,
that the rotor and / or stator core (17,9) are formed by sheet metal strips bent upright into the respective shape. 9. Waschmaschine oder Wäschtrockner mit einem Antriebs­motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bleche der Ständer- und Läuferblechpakete (9, 17) in herkömmlicher Weise als Einzelbleche ausgestanzt werden, wobei das Material aus dem Innenkreis zur Herstellung von Blechpaketen für kleinere Motoren, wie Umwälzpumpen oder Gebläsemotoren dient.9. washing machine or clothes dryer with a drive motor according to one of claims 1 to 8,
characterized,
that the sheets of the stator and rotor laminated cores (9, 17) are punched out in a conventional manner as individual laminations, the material from the inner circle being used to produce laminated cores for smaller motors, such as circulating pumps or blower motors. 10. Waschmaschine oder Wäschetrockner mit einem Antriebs­motor nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehzahlverstellung durch eine Frequenzum­richtersteuerung (18) erfolgt.10. washing machine or dryer with a drive motor according to one of claims 1 to 9,
characterized,
that the speed is adjusted by a frequency converter control (18).
EP19890710053 1988-06-09 1989-06-09 Washing machine or dryer with a motor directly driving the drum Withdrawn EP0350429A3 (en)

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