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Die
Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Stator und einem
Rotor sowie einer Kommutierung, wobei der Elektromotor wahlweise
im Netz- oder Akkumulatorbetrieb betreibbar ist und eine Einsteckvorrichtung
für den Akkumulator vorgesehen ist, wobei weiter gegenüberliegende
Spulen des Stators umschaltbar parallel oder in Reihe schaltbar
sind.
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Elektromotoren
der in Rede stehenden Art sind bekannt. Da derartige Motoren im
Akkumulatorbetrieb gegenüber Netzbetrieb mit reduzierter
Spannung betrieben werden, sind Lösungen bekannt, die den
Motor mit Nennspannung versorgen, was jedoch zu großen
Verlusten im Bereich des vorzusehenden Hochsetzstellers verbunden
ist. Alternativ wird mit der reduzierten Akkumulatorspannung die
Nennleistung des Elektromotors nicht erreicht. Darüber
hinaus sind Elektromotoren bekannt, bei welchen gegenüberliegende
Spulen des Stators umschaltbar parallel oder in Reihe schaltbar
sind. Diesbezüglich wird beispielsweise auf die
DE 1 613 005 verwiesen.
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Im
Hinblick auf den bekannten Stand der Technik wird eine technische
Problematik der Erfindung darin gesehen, einen Elektromotor der
in Rede stehenden Art insbesondere hinsichtlich des wahlweisen Netz-
oder Akkumulatorbetriebs weiter zu verbessern.
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Diese
Problematik ist zunächst und im Wesentlichen durch den
Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt
ist, dass die Umschaltung der Spulen des Stators von parallel in
Reihe oder umgekehrt im Zuge des Einsteckens des Akkumulators erfolgt.
Zufolge dieser Ausgestaltung ist ein Elektromotor angegeben, der
bei günstiger Ausnutzung der Akkumulatorspannung einen
Betrieb mit Nennleistung bei günstigem Wirkungsgrad erreichen lässt.
Im Netzbetrieb sind die gegenüberliegenden Spulen des Stators
in Reihe geschaltet. Mit Einstecken des Akkumulators erfolgt eine
Umschaltung auf eine Parallelschaltung. Zufolge dieser Umschaltung halbiert
sich die Nennspannung des angetriebenen Elektromotors, so dass der
gegebenenfalls vorgesehene Hochsetzsteller mit kleinerer Ausgangsspannung
arbeiten kann, was einen verbesserten Wirkungsgrad bietet. Weist
der Elektromotor mehrere, durch gegenüberliegende Spulen
definierte Phasen auf, so ist grundsätzlich die Umschaltung
zur Nennleistungsanpassung bereits bei Umschaltung nur einer Phase
möglich. Bevorzugt werden jedoch alle Phasen des Stators
von Reihen- in Parallelbetrieb umgeschaltet. Die vorgeschlagene
Umschaltung im Zuge des Einsteckens des Akkumulators ist sowohl bei
Kommutatormotoren als auch bei elektrisch kommutierten Motoren,
wie beispielsweise Reluktanzmotoren möglich.
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Weitere
Merkmale der Erfindung sind nachstehend, auch in der Figurenbeschreibung,
oftmals in ihrer bevorzugten Zuordnung zum Gegenstand des Anspruches
1 oder zu Merkmalen weiterer Ansprüche erläutert.
Sie können aber auch in einer Zuordnung zu nur einzelnen
Merkmalen des Anspruches 1 oder des jeweiligen weiteren Anspruches
oder jeweils unabhängig von Bedeutung sein.
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So
ist in einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes vorgesehen,
dass beim Herausnehmen des Akkumulators eine Rückschaltung
erfolgt, so dass hiernach die gegenüberliegenden Spulen des
Stators für den Netzbetrieb wieder in Reihenschaltung vorliegen.
Die jeweilige Umschaltung beim Einstecken bzw. Herausnehmen des
Akkumulators erfolgt in bevorzugter Ausgestaltung selbsttätig,
d. h. ohne weiteren Eingriff des Benutzers. So ist bevorzugt, dass
die Umschaltung elektronisch erfolgt, so beispielsweise durch Erfassung
der Akkumulatorspannung bei eingestecktem Akkumulator an den Steckpolen.
Alternativ folgt die Umschaltung mechanisch, wozu beispielsweise
ein in den Ein schiebeweg des Akkumulators eingreifender Schalter
vorgesehen ist, der durch den Akkumulator betätigt wird.
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Nachstehend
ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, welche
lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher
erläutert. Es zeigt:
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1 eine
Schaltungsanordnung eines Elektromotors zum wahlweisen Netz- oder
Akkumulatorbetrieb;
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2 eine
schematische Darstellung eines Rotors und eines mit Spulen versehenen
Stators des Elektromotors;
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3 eine
schematische Darstellung zweier gegenüberliegender Spulen
des Stators in Reihenschaltung bei Netzbetrieb;
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4 eine
der 3 entsprechende Darstellung, jedoch die Parallelschaltung
der Spulen bei Akkumulatorbetrieb betreffend;
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5 die
schematische Spulenanordnung mit einer Umschalteinheit zum Umschalten
von Parallel- in Reihenschaltung und umgekehrt.
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Dargestellt
und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu 1 eine
Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Elektromotors 1.
Dieser ist, wie weiter in 2 schematisch dargestellt, als
zweiphasiger Reluktanzmotor realisiert. Der drehfest auf einer Rotorwelle 2 sitzende
Rotor 3 weist zwei sich diametral gegenüberliegende
Rotorpole 4 auf.
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Der
den Rotor 3 umgebende Stator 5 weist vier in Umlaufrichtung
des Rotors 3 jeweils einen Winkel von 90° zueinander
einnehmende Statorpole 6 auf. Diese tragen jeweils Spulen 7, 7' bildende
Statorwicklungen.
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Zwischen
den Rotorpolen 4 und den korrespondierenden Statorpolen 6 verbleibt
im Betrieb ein ringförmiger Luftspalt.
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Gemäß der
schematischen Darstellung in 1 ist der
Elektromotor 1 wahlweise über einen zusteckbaren
Akkumulator 8 oder über einen schematisch dargestellten
Netzanschluss 9 (mit Gleichrichter) betreibbar. Hierzu
sind die Anschlussleitungen 10 und 11 des Elektromotors 1 über
einen zweipoligen Wechsler 12 entweder dem Netzanschluss 9 oder
dem Akkumulator 8 zuordbar.
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Der
Akkumulator 8 ist in eine Steckaufnahme 13 einführbar.
Diese weist zunächst zwei Kontakte 14 zur elektrischen
Kontaktierung der Akkumulator-Pole 15. Des Weiteren ist
in der Steckaufnahme 13 ein Taster 16 positioniert,
zur Registrierung eines in die Aufnahme 13 eingesteckten
Akkumulators 8.
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Der
doppelpolige Wechsler 12 weist eine Grundstellung auf,
in welcher der Elektromotor 1 aber den Wechsler 12 an
die Netzversorgung angeschlossen ist. Diese Tastergrundstellung
ist in 1 dargestellt und wird erreicht durch entsprechende
Beaufschlagung mittels einer in 1 schematisch
dargestellten Druckfeder 17.
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In
die Steckaufnahme 13 greift ein in Einsteckrichtung des
Akkumulators 8 sich erstreckender Stößel 18 ein.
Dieser ist mit dem Wechsler 12 verbunden, zur Umschaltung
des Wechslers 12 entgegen der Kraft der Druckfeder 17.
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Mit
Einstecken des Akkumulators 8 in die Steckaufnahme 13 wird
der Stößel 18 linear entgegen der Kraft
der Druckfeder 17 verlagert, was das Umschalten des Wechslers 12 zur
Kontaktierung des Elektromotors 1 mit den steckaufnahmeseitigen
Kontakten 14 und über diese mit den Akkumulator-Polen 15.
Hiernach ist der Netzanschluss unterbrochen. Die Versorgung des
Elektromotors 1 erfolgt in dieser Stellung nur über
den Akkumulator 8, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung
eines nicht dargestellten Hochsetzstellers.
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Diese
Betriebsstellung ist weiter durch den über den Akkumulator 8 in
der Steckaufnahme 13 belasteten Taster 16 erfasst.
Diese Registrierung wird genutzt zur elektrischen Schaltung der
Staturspulen 7, 7' in Abhängigkeit von
der gewählten Energieversorgung des Elektromotors 1.
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In
den 3 bis 5 sind anhand jeweils zweier
Spulen 7, 7' mit Spulenanschlüssen a,
b und c, d die jeweilige Schaltung der Spulen 7, 7' dargestellt.
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3 zeigt
die übliche Reihenschaltung zweier statorseitig gegenüberliegender
Spulen 7, 7' im Netzbetrieb, d. h. weiter in Grundstellung
des Wechslers 12. Hierbei ist der abgehende Anschluss b
der ersten Spule 7 unmittelbar verbunden mit dem zugehenden
Anschluss c der nächsten Spule 7'. Entsprechend
wird der Elektromotor 1 mit Nennspannung betrieben.
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Für
den Akkumulatorbetrieb werden die Wicklungen der Spulen 7, 7' parallel
geschaltet. Die unmittelbare Verbindung zwischen den Anschlüssen b
und c der beiden Spulen 7, 7' ist unterbrochen.
Der Anschluss b ist der Masse zugeführt, während
der Anschluss c der weiteren Spule 7' auf den Pluspol geschaltet
ist. Zufolge dieser Parallelschaltung halbiert sich die Nennspannung
des Elektromotors 1, womit im Zusammenhang mit der gegenüber
Netzbetrieb reduzierten Spannung des Akkumulators 8 bzw. im
Hinblick auf die hierdurch ermöglichte kleinere Ausgangsspannung
des Hochsetzstellers ein größerer Wirkungsgrad
erreicht wird.
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Die
Umschaltung von Reihen- zu Parallelanschluss der Spulen 7, 7' bzw.
die Rückschaltung von Parallel- auf Reihenschaltung erfolgt
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit
von der Stellung des in der Steckaufnahme 13 vorgesehenen Tasters 16.
Bei Erfassen eines eingesteckten Akkumulators 8 bewirkt
der Taster 16 über einen in 5 schematisch
dargestellten Aktuator 19 die entsprechende Umschaltung
auf Parallelbetrieb über einen zweipoligen Wechselschalter 20.
In 5 nimmt der Wechselschalter 20 eine Stellung
ein, in welcher die Spulen 7, 7' bei Akkumulatorbetrieb
in Parallelschaltung angeschlossen sind.
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Bei
fehlender Kontaktierung des steckaufnahmeseitigen Tasters 16 und
damit einhergehender Schaltung des Elektromotors 1 auf
den Netzanschluss 9 über den Wechsler 12 erfolgt
eine Umschaltung des Wechselschalters 20 zur in Reihe Schaltung
der Spulen 7, 7'.
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Der
Wicklungssinn der Spulen 7, 7' ist so gewählt,
dass der Fluss sowohl bei Reihen- als auch bei Parallelschaltung
in die gleiche Richtung gerichtet ist.
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Alle
offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich.
In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt
der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen
(Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch
zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen.
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- 1
- Elektromotor
- 2
- Rotorwelle
- 3
- Rotor
- 4
- Rotorpole
- 5
- Stator
- 6
- Statorpole
- 7
- Spule
- 7'
- Spule
- 8
- Akkumulator
- 9
- Netzanschluss
- 10
- Anschlussleitung
- 11
- Anschlussleitung
- 12
- Wechsler
- 13
- Steckaufnahme
- 14
- Kontakte
- 15
- Akkumulator-Pole
- 16
- Taster
- 17
- Druckfeder
- 18
- Stößel
- 19
- Aktuator
- 20
- Wechselschalter
- a
- Anschluss
- b
- Anschluss
- c
- Anschluss
- d
- Anschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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