DE19702195C1

DE19702195C1 - Universal motor with brake unit and given defined direction of rotation esp. for hand operated electric tools

Info

Publication number: DE19702195C1
Application number: DE19702195A
Authority: DE
Inventors: Hans Hermann Rottmerhusen
Original assignee: Individual
Current assignee: C&E Fein GmbH and Co
Priority date: 1997-01-23
Filing date: 1997-01-23
Publication date: 1998-10-01
Anticipated expiration: 2017-01-24

Abstract

The universal motor is designed so that respectively a third field winding (5) is provided in addition to the first field winding (8) and a second field winding (8') which respectively embrace the field polar arrangements (2) in their entirety. So that during the operation of the motor, the third field winding (5) is connected in series with the armature (7). During the braking operation, the armature (7) is connected in series with the first and the second field windings (8,8'). The universal motor with a braking unit and a predetermined defined direction of rotation. A multi-pole change over switch (S3/4) between motor and braking drive is operated by a circuit. The motor includes an armature (7), supplied with current across two brushes. An iron sheet pole packet (1') is provided, consisting of a magnetic short circuit part and two field pole arrangements (2), which respectively are composed of two unlike size field pole parts (12,12') with pole cores, which run out on their side facing the armature (7) in pole tip. A winding arrangement of the pole packet with a first and a second field winding.

Description

Die Erfindung betrifft einen Universalmotor mit einer Bremseinrichtung nach den Oberbegriffen der nebengeordneten Ansprüche 1 bzw. 2.The invention relates to a universal motor with a Braking device according to the generic terms of the subordinate Claims 1 and 2, respectively.

Ein solcher Universalmotoren ist aus der DE 40 25 713 C2 bekannt. Dort ist einerseits eine Feldwicklung (3) und eine Wendepolwicklung (2) vorgesehen, die unterschiedliche Pol bögen umspannen und die sowohl während des Motorbetriebes als auch während des Bremsbetriebes mit dem Anker in Reihe geschaltet sind (Fig. 3 bis 5), wobei der Feldwicklung (3) während des Bremsbetriebes ein Strompfad (19) parallelge schaltet ist, wodurch eine sanfte Abbremsung bei guter Kom mutierung aufgrund des Strompfades (19) und der Wendepol wicklung (2) erzielt wird. Andererseits ist ein Ständer mit Polanordnungen aus je zwei Polteilen und einer Feldwicklung aus zwei Wicklungsteilen (28; 30, Fig. 8) vorgesehen, hier bei ist der Ständer derart aufgebaut und so geschaltet, daß in der Abbremsphase Wendepolfelder aus einem Teilbereich der Feldpole geschaltet sind.Such a universal motor is known from DE 40 25 713 C2. There, on the one hand, a field winding ( 3 ) and a reversing pole winding ( 2 ) are provided, which span different pole arcs and which are connected in series with the armature both during motor operation and during braking operation ( FIGS. 3 to 5), the field winding ( 3 ) during the braking operation, a current path ( 19 ) is switched in parallel, whereby a gentle braking with good com mutation due to the current path ( 19 ) and the reversing pole winding ( 2 ) is achieved. On the other hand, a stator with pole arrangements of two pole parts and a field winding consisting of two winding parts ( 28 ; 30 , Fig. 8) is provided, here the stator is constructed and switched so that reversing pole fields are switched from a partial area of the field poles in the braking phase .

Aus der DE 43 07 357 A1 ist ein Reihenschlußmotor mit ei ner Bremseinrichtung bekannt, bei der dem Polschuhblechpa ket 12 des Stators neben den den Feldpol in seiner Gesamt heit umschlingenden Feldspulen 26 weitere ein Magnetfeld induzierende Mittel beispielsweise Zusatzspulen 20 zugeord net sind, wobei die Polbögen 16 der Polschuhe jeweils eine Nut 18 aufweisen, die innerhalb des von der Feldspule 26 umfaßten Polbogen 16 liegen, und in der Nut 18 ist die Zu satzspule 20 angeordnet. Die Zusatzspule 20 dient aus schließlich zur Bremsung des Motors.From DE 43 07 357 A1 a series motor with egg ner braking device is known, in which the Polschuhblechpa ket 12 of the stator in addition to the field coil in its entirety wrapping field coils 26 further a magnetic field inducing means, for example additional coils 20, are assigned, the pole arcs 16 of the pole pieces each have a groove 18 which lie within the pole arc 16 encompassed by the field coil 26 , and in the groove 18 the set coil 20 is arranged. The additional coil 20 is finally used to brake the engine.

Vom Nachteil bei dieser Bremseinrichtung ist es, daß hier mit keine sanfte Schnellabbremsung durchführbar ist, da die Bremsung hart einsetzt und weich ausläuft. Eine derartige Bremsung ist bei Elektrohandwerkzeugen nicht erwünscht.The disadvantage of this braking device is that here with no gentle quick braking is feasible because the Braking sets in hard and runs smoothly. Such Braking is not desirable with electric hand tools.

Durch die US 4 144 482 ist ein Universalmotor bekannt, bei dem parallel zur Feldwicklung ein Strompfad bestehend aus einer Diodenbrücke geschaltet ist, wodurch sich bei Brems betrieb eine sanfte Abbremsung ergibt.A universal motor is known from US 4 144 482, at which consists of a current path parallel to the field winding a diode bridge is connected, which results in braking operation results in a gentle braking.

Aufgabe der Erfindung ist einen Universalmotor zu schaffen, bei dem ohne großen Aufwand unterschiedliche Auslegungen bezüglich Kommutierung, Antrieb und Bremsung möglich sind. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 2 gelöst.The object of the invention is to create a universal motor, with different designs without much effort regarding commutation, drive and braking are possible. This task is characterized by the characteristics of the Claims 1 and 2 solved.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention will now be described with reference to the drawing explained.

Dabei zeigen:Show:

Fig. 1 und 3 Blechschnitte des Polpaketes für einen ab bremsbaren Universalmotor, Fig. 1 and 3 of the plate sections for a Polpaketes from brakable universal motor,

Fig. 2 und 4 Schaltungsanordnungen für den abbremsbaren Universalmotor. Fig. 2 and 4 circuitry for the universal motor brakable.

Im folgenden werden die Feldwicklungen auch als Bremswick lungen bezeichnet, wenn sie diese Funktion übernehmen.In the following, the field windings are also called brake winds lungs when they take on this function.

Elektrohandwerkzeuge sind üblicherweise mit einem Univer salmotor ausgestattet. Bei handgeführten Winkelschleifern und Handkreissägen ist der Motor für eine festgelegte Dreh richtung ausgelegt. Um solche Elektrohandwerkzeuge, die mit einem standardgemäßen Universalmotor versehen sind, sanft und schnell abbremsen zu können, wurden bislang elektroni sche Steuereinrichtungen hierfür eingesetzt.Power tools are usually with a university sal motor equipped. With hand-held angle grinders and circular saws is the motor for a fixed rotation direction. To such electrical hand tools that with are equipped with a standard universal motor, gently and being able to brake quickly has so far been electronic cal control devices used for this.

Fig. 1 und 3 zeigen eine Auslegung des Universalmotors, bei der für eine sanfte und schnelle Abbremsung des Motors kei ne elektronische Steuerung erforderlich ist. Fig. 1 and 3 show a design of the universal motor, is required in the ne for a smooth and rapid deceleration of the motor kei electronic control.

Fig. 1 zeigt einen Blechschnitt vom Polpaket 1 des Univer salmotors. Das Polpaket 1 besitzt zwei Feldpolanordnungen 2, die ankerseitig zur geometrisch neutralen Zone 3 in Pol hörner 4 auslaufen. Hinter diesen Polhörnern 4 ist eine standardgemäße Feldwicklung 5 angeordnet, und das Anker querfeld 6 des Ankers 7 ist standardgemäß zur ablaufenden Kante der Feldpolanordnungen 2 ausgerichtet. Fig. 1 shows a sheet metal section of the pole pack 1 of the Univer salmotors. The pole pack 1 has two field pole arrangements 2 , which end on the armature side to the geometrically neutral zone 3 in pole horns 4 . A standard field winding 5 is arranged behind these pole horns 4 , and the armature transverse field 6 of the armature 7 is aligned as standard with the running edge of the field pole arrangements 2 .

Zur Abbremsung des Motors ist eine separate zweiteilige Bremswicklung 8; 8' am Polpaket 1 angeordnet. Für die Anord nung der Bremswicklung 8; 8' sind die Feldpolanordnungen 2 des Polpakets entsprechend ausgebildet, indem die Feldpo lanordnungen 2 jeweils ankerseitig zur ablaufenden Kante der Feldpole hin eine Nut 9 aufweisen. Die Nut 10, die je weils durch die Polhörner 4 gebildet wird, ist so ausgebil det, daß im Nutengrund 11 die Bremswicklung 8; 8' gut pla ziert werden kann, ohne hierdurch die Anordnung der Feld wicklung 5 zu behindern. Durch die in den Feldpolanordnun gen 2 vorhandenen Nut 9 bestehen die Feldpolanordnungen 2 jeweils aus zwei ungleichen Feldpolteilen 12; 12', wobei der erste, der kleinere Feldpolteil 12 an der ablaufenden Seite der Feldpolanordnungen angeordnet ist und von der ersten Bremswicklung 8 umschlungen wird und der zweite, der größe re Feldpolteil 12' ist an der auflaufenden Seite der Feld polanordnungen angeordnet und wird von der zweiten Brems wicklung 8' umschlungen.A separate two-part brake winding 8 is used to brake the motor; 8 'arranged on the pole packet 1 . For the Anord voltage of the brake winding 8 ; 8 ', the field pole arrangements 2 of the pole packet are designed accordingly by the field pole arrangements 2 each having a groove 9 on the armature side toward the trailing edge of the field poles. The groove 10 which is formed by the pole pieces each weils 4 is, det ausgebil so that in the groove base 11, the brake winding 8; 8 'can be placed well without thereby hindering the arrangement of the field winding 5 . Due to the existing in the Feldpolanordnun gene 2 groove 9 , the field pole arrangements 2 each consist of two different field pole parts 12 ; 12 ', wherein the first, the smaller field pole part 12 is arranged on the trailing side of the field pole arrangements and is wrapped by the first brake winding 8 and the second, the larger field pole part 12 ' is arranged on the leading side of the field pole arrangements and is by the second brake winding 8 'wrapped.

Für den Motor- und Bremsbetrieb des Universalmotors ist ei ne entsprechende Schaltungsanordnung vorgesehen.For the motor and brake operation of the universal motor is ei ne corresponding circuit arrangement provided.

Fig. 2 zeigt eine solche Schaltungsanordnung. Fig. 2 shows such a circuit arrangement.

Der Arbeitskontakt a des ersten Schaltglieds S1 ist mit einem ersten Netzanschluß und das erste Schaltglied S1 ist über eine Brücke 13 mit dem zweiten Schaltglied S2 und dem ersten Anschluß des Ankers 7 verbunden und der zweite An schluß des Ankers 7 ist mit dem ersten Anschluß der Feld wicklung 5 und dem ersten Anschluß der ersten Bremswicklung 8 verbunden, während der zweite Anschluß der Feldwicklung 5 mit einem zweiten Netzanschluß verbunden ist, und der zwei te Anschluß der ersten Bremswicklung 8 ist mit dem ersten Anschluß der zweiten Bremswicklung 8' und dem ersten An schluß des Strompfads 14 verbunden, während der zweite An schluß der zweiten Bremswicklung 8' mit dem Arbeitskontakt b des zweiten Schaltglieds S2 und mit dem zweiten Anschluß des Strompfads verbunden ist, und der Strompfad 14 beinhal tet eine in Wechselrichtung geschaltete Diodenanordnung. Bei der Schaltungsanordnung der Fig. 2 befinden sich die Schaltglieder S1, S2 in der Motorbetriebsschaltstellung, wobei der Anker 7 und die Feldwicklung 5 in Reihe geschal tet und über das erste Schaltglied S1 mit einem Netzan schluß verbunden sind. Während der Bremsbetriebsschaltstel lung ist das erste Schaltglied S1 geöffnet und das zweite Schaltglied S2 geschlossen, wobei der Anker 7 mit der er sten Bremswicklung 8 über den Strompfad 14 und dem zweiten Schaltglied S2 zu einem geschlossenen Stromkreis verbunden sind, hierbei befindet sich die zweite Bremswicklung 8' im Nebenschluß, indem über dieser Bremswicklung 8' ein kon stanter Maxstrom fließt, bedingt durch den Spannungsrück stand der Diodenanordnung im Strompfad 14. Die zweite Bremswicklung 8' dient zur Felderregung und die erste Bremswicklung 8 zur Stromwendung am Anker während des Bremsvorganges.The normally open contact a of the first switching element S1 is connected to a first mains connection and the first switching element S1 is connected via a bridge 13 to the second switching element S2 and the first connection of the armature 7 and the second connection of the armature 7 is to the first connection of the field winding 5 and the first terminal of the first brake winding 8 connected, while the second terminal of the field winding 5 is connected to a second mains connection, and the two-th terminal of the first brake winding 8 is connected to the first terminal of the second brake winding 8 'and the first to the current path 14 connected, while the second circuit to the second brake winding 8 'is connected to the normally open contact b of the second switching element S2 and to the second terminal of the current path, and the current path 14 includes an alternating diode arrangement. In the circuit arrangement of FIG. 2, the switching elements S1, S2 are in the motor operating switching position, the armature 7 and the field winding 5 being switched in series and connected to a mains connection via the first switching element S1. During the brake operating switching position, the first switching element S1 is open and the second switching element S2 is closed, the armature 7 being connected to the most braking winding 8 via the current path 14 and the second switching element S2 to form a closed circuit, in which case the second braking winding 8 is located 'shunted by a constant max current flowing through this brake winding 8 ', due to the voltage back was the diode array in the current path 14th The second brake winding 8 'is used for field excitation and the first brake winding 8 for turning current on the armature during the braking process.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen abbremsbaren Universalmotor, bei dem separate Bremswicklungen angeordnet sind. Der Uni versalmotor kann auch mit Feldwicklungen versehen sein, die sowohl für den Motorbetrieb als auch für den Bremsbetrieb Anwendung finden. Fig. 3 und 4 zeigen eine solche Lösung. Figs. 1 and 2 show a brakable universal motor, are arranged in the separate braking windings. The universal motor can also be provided with field windings, which are used both for motor operation and for braking operation. FIGS. 3 and 4 show such a solution.

Fig. 3 zeigt einen Blechschnitt vom Polpaket 1' des Univer salmotors nach der Fig. 1. Die Feldwicklung ist dreiteilig ausgelegt, so daß an jeder Feldpolanordnung 2 drei Feldspu len angeordnet sind. Die erste Feldspule 15 umschlingt je weils den ersten Feldpolteil 12 an der ablaufenden Seite der Feldpolanordnungen 2 und die zweite Feldspule 16 um schlingt jeweils den zweiten Feldpolteil 12' an der auflau fenden Seite der Feldpolanordnungen 2 und die dritte Feld spule 17 umschlingt jeweils die Feldpolanordnung 2 in ihrer Gesamtheit. Fig. 3 illustrates a sheet cut from Polpaket 1 'of the Univer salmotors of FIG. 1. The field winding is designed in three parts, so that three Feldspu 2 are arranged at each Feldpolanordnung len. The first field coil 15 wraps around the first field pole part 12 on the trailing side of the field pole arrangements 2 and the second field coil 16 loops around the second field pole part 12 'on the upstream side of the field pole arrangements 2 and the third field coil 17 wraps around the field pole arrangement 2 in their entirety.

Die Schaltungsanordnung für die dreiteilige Feldwicklung des Universalmotors ist in der Fig. 4 dargestellt.The circuit arrangement for the three-part field winding of the universal motor is shown in FIG. 4.

Fig. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung zum netzunabhängigen elektrischen Bremsen eines für eine festgelegte Drehrich tung ausgelegten Universalmotors mittels eines zweipoligen Umschalters. Der Arbeitskontakt c des ersten Umschaltglie des S3 ist mit einem ersten Netzanschluß und der Ruhekon takt d des ersten Umschaltglieds S3 ist über eine Brücke 18 mit dem Arbeitskontakt e des zweiten Umschaltglieds S4 und dem ersten Anschluß der zweiten Feldspule 16 verbunden, wobei mit der Brücke 18 der erste Anschluß des Strompfads 14 verbunden ist und der zweite Anschluß des Strompfads ist mit dem zweiten Umschaltglied S4 verbunden, und der zweite Anschluß der zweiten Feldspule 16 ist mit dem ersten An schluß der dritten Feldspule 17 und über eine Kurzschluß brücke 19 mit dem Ruhekontakt f des zweiten Umschaltglieds S4 verbunden, während der zweite Anschluß der dritten Feldspule 17 mit einem zweiten Netzanschluß verbunden ist, und der Anker 7 ist in Reihe mit der ersten Feldspule 15 geschaltet und sie sind zwischen dem ersten und dem zweiten Umschaltglied S3, S4 angeordnet. Fig. 4 shows a circuit arrangement for mains-independent electrical braking of a designed for a fixed direction of rotation universal motor by means of a two-pole switch. The normally open contact c of the first Umschaltglie of S3 is connected to a first power supply and the Ruhkon contact d of the first switching element S3 is connected via a bridge 18 to the normally open contact e of the second switching element S4 and the first terminal of the second field coil 16 , with the bridge 18th the first connection of the current path 14 is connected and the second connection of the current path is connected to the second switching element S4, and the second connection of the second field coil 16 is connected to the first circuit of the third field coil 17 and via a short-circuit bridge 19 with the normally closed contact f of the second switching element S4, while the second connection of the third field coil 17 is connected to a second mains connection, and the armature 7 is connected in series with the first field coil 15 and they are arranged between the first and the second switching element S3, S4.

Bei dieser Schaltungsanordnung sind die drei Feldspulen 15, 16, 17 während des Motorbetriebes mit dem Anker 7 in Reihe geschaltet, und während des Bremsbetriebes sind der Anker 7 und die erste und die zweite Feldspule 15, 16 über eine Kurzschlußbrücke 19 zu einem geschlossenen Stromkreis ver bunden.In this circuit arrangement, the three field coils 15 , 16 , 17 are connected in series with the armature 7 during motor operation, and during the braking operation, the armature 7 and the first and the second field coil 15 , 16 are connected via a short-circuit bridge 19 to a closed circuit ver bound.

Die erste Feldspule 15 dient während des Bremsbetriebes zur Stromwendung am Anker und die zweite Feldspule 16 dient zur Felderregung, und während des Motorbetriebes dienen die drei Feldspulen 15, 16, 17 zur standardgemäßen Felderregung des Universalmotors.The first field coil 15 is used during the braking operation to turn the current on the armature and the second field coil 16 is used for field excitation, and during motor operation the three field coils 15 , 16 , 17 are used for standard field excitation of the universal motor.

Bei der Schaltungsanordnung der Fig. 4 sind der Anker 7 und die erste Feldspule 15 mit der zweiten Feldspule 16 mitein ander vertauschbar. In the circuit arrangement of FIG. 4, the armature 7 and the first field coil 15 are interchangeable with the second field coil 16 .

Zur Verhinderung einer unmittelbaren Kurzschließung des Universalmotors während des Bremsbetriebes, kann in der Kurzschlußbrücke 19 eine Sicherung angeordnet 20 sein.To prevent immediate short-circuiting of the universal motor during braking, a fuse can be arranged 20 in the short-circuit bridge 19 .

Durch die dreiteilige Feldwicklung wird sowohl während des Motorbetriebes als auch während des Bremsbetriebes eine gu te Kommutierung des Motors erzielt.The three-part field winding is used both during the Motor operation as well as during the braking operation a gu motor commutation achieved.

Ein solcher ausgelegter Universalmotor kommt z. B. vorteil haft bei mit gefährlichen Werkzeugen bestückten Elektro handwerkzeugen zur Anwendung, da mit einem solchen Motor eine sanfte Schnellabbremsung durchführbar ist.Such a designed universal motor comes, for. B. advantage adheres to electrical equipment equipped with dangerous tools hand tools to use because with such a motor a gentle rapid braking is feasible.

Claims

1. Universal motor with a braking device with a certain pronounced direction of rotation, in particular for hand-held power tools, which is switchable by a circuit arrangement by means of a switch (S1, S2) between motor and braking operation, comprising

1. an armature ( 7 ), which is powered by two arranged brushes, and
2. a laminated pole pack ( 1 ), which consists of a magnetic yoke part and two field pole arrangements ( 2 ), each consisting of two field pole parts of different size ( 12 ; 12 ') with pole cores on their side facing the armature ( 7 ) leak in pole horns, put together,
3. a winding arrangement of the pole packet ( 1 ), with a first and a second field winding ( 8 ; 8 '),

wherein the first field winding ( 8 ), each the first, the smaller field pole part ( 12 ) on the trailing side of the field pole arrangements ( 2 ) and the second field winding ( 8 ') the second, the coarser field pole part ( 12 ') on the rising side of the Field pole arrangements wraps around, the armature field is aligned to the outgoing side and the first field winding ( 8 ) is connected in series with the armature ( 7 ) via a current path ( 14 ) during braking operation, and in this case the second field winding ( 8 ') connects itself the current path ( 14 ) is connected in parallel, so that a constant current flows through the second field winding ( 8 '), the field windings ( 8 ; 8 ') being connected to the armature ( 7 ) in such a way that the first field pole part ( 12 ) each has a field of the same name to the armature transverse field and serves to turn the current on the armature ( 7 ), and the second field pole part ( 12 ') each has a field of the same name to the first field pole part ( 12 ) and for F Elder excitation is used, characterized in that a third field winding ( 5 ) is provided, each of which loops around the field polar arrangements ( 2 ) in their entirety, the third field winding ( 5 ) being connected in series with the armature ( 7 ) during motor operation and during the braking operation the armature ( 7 ) with the first and the second field winding ( 8 ; 8 ') is connected in series. ( Figs. 1 and 2).

2. Universal motor with a braking device with a certain pronounced direction of rotation, in particular for hand-held power tools, which can be switched between motor and braking operation by a circuit arrangement by means of a multi-pole switch (S3, S4)

1. an armature ( 7 ), which is powered by two arranged brushes, and
2. a laminated pole package ( 1 '), which consists of a magnetic yoke and two field pole arrangements ( 2 ), each consisting of two unequal field pole parts ( 12 ; 12 ') with pole cores facing the armature ( 7 ) Leak in pole horns, put together,
3. a winding arrangement of the pole packet ( 1 '), with a first and a second field winding ( 15 ; 16 ),

wherein the first field winding ( 15 ) each have the first, the smaller field pole part ( 12 ) on the outgoing side of the field pole arrangements ( 2 ) and the second field winding ( 16 ) each has the second, the larger field pole part ( 12 ') on the upstream side of the Loops around field pole arrangements ( 2 ), the armature field being aligned with the running side and during braking operation the first field winding ( 15 ) and the second field winding ( 16 ) are connected to the armature ( 7 ) via a short-circuit bridge ( 19 ) to form a closed circuit, and in this case the second field winding ( 16 ) has a current path ( 14 ) connected in parallel, so that a constant current flows through the second field winding ( 16 ), and the field pole arrangements ( 2 ) each form an odd-like pole field, so that during braking operation the field of the first field pole part ( 12 ) is used for current reversal at the armature ( 7 ) and the field of the second field pole part ( 12 ') is used for field movement, therefore ch characterized in that a third field winding ( 17 ) is provided in each case, which wraps around the field pole arrangements ( 2 ) in their entirety and which during motor operation with the first field winding ( 15 ), the second field winding ( 16 ) and with the armature ( 7 ) is connected in series, with the three field windings each forming a field of the same name.

3. Universal motor according to claim 1 or 2, that the current path ( 14 ) is formed by a diode bridge.