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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.
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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 16 13 005 A verwiesen.
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Aus der
WO 2007/073864 A2 ist es bekannt, eine Elektromotor wahlweise im Netz- oder Akkumulatorbetrieb zu betreiben und eine Einsteckvorrichtung für den Akkumulator vorzusehen.
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Zum Stand der Technik ist darüber hinaus auf die
WO 2007/073864 A2 zu verweisen.
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Ausgehend von dem dargelegten Stand der Technik beschäftigt sich die Erfindung mit der Aufgabenstellung, einen Elektromotor anzugeben, der hinsichtlich eines wahlweisen Netz- oder Akkumulatorbetriebes günstig ausgebildet ist.
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Diese Aufgabe ist beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass bei Vorsehen einer Einsteckvorrichtung für den Akkumulator gegenüberliegende Spulen des Stators umschaltbar parallel oder in Reihe schaltbar sind und 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 gunstigem 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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In einer Weiterbildung ist 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 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 Einschiebeweg 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 über 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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Bezugszeichenliste
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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