DE102005063240A1

DE102005063240A1 - Saugreinigungsgerät

Info

Publication number: DE102005063240A1
Application number: DE102005063240A
Authority: DE
Inventors: Holger Lepold; Jürgen Weiss
Original assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Current assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2025-12-21
Also published as: DE102005063240B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Saugreinigungsgerät für wahlweisen Akku- und Netzbetrieb, mit einer einen Antriebsmotor und eine Turbine umfassenden Motor-Turbineneinheit und mit mindestens einem Akkumulator sowie einem Netzanschluss. Um das Saugreinigungsgerät derart weiterzubilden, dass es kostengünstig herstellbar ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Antriebsmotor als Universalmotor mit Rotorwicklung und Statorwicklung ausgestaltet ist, wobei die Nennspannung des Universalmotors kleiner ist als die über den Netzanschluss bereitstellbare Netzspannung, und dass das Saugreinigungsgerät eine Phasenanschnittsteuerung aufweist zum Anpassen der Netzspannung an die Nennspannung des Universalmotors.

Description

Die Erfindung betrifft ein Saugreinigungsgerät für wahlweisen Akku- und Netzbetrieb, mit einer einen Antriebsmotor und eine Turbine umfassenden Motor-Turbineneinheit sowie mit einem Akkumulator und einem Netzanschluss zur Bereitstellung der Versorgungsspannung für den Antriebsmotor.

Ein derartiger Staubsauger ist aus der Offenlegungsschrift EP 1 419 723 A2 bekannt. Er kann sowohl mit Akkumulatoren (wiederaufladbaren Batterien) als auch mit Netzspannung betrieben werden. Hierzu umfasst er einen Gleichstrommotor, der über eine Versorgungsschaltung wahlweise mit einem Akkumulator oder mit einem Netzanschluss verbunden werden kann. Wird der Netzanschluss an eine Spannungsversorgungsquelle angeschlossen, so wird mit Hilfe eines Relais der Motor mit dem Netzanschluss verbunden und die Energieversorgung des Motors über den Akku wird abgeschaltet. Gleichzeitig wird der Akku an eine Ladeschaltung angeschlossen. Bei Versorgung mit Netzspannung wird die von der Spannungsversorgungsquelle bereitgestellte Wechselspannung in Gleichspannung gewandelt. Zur Umwandlung der Netzspannung kommt eine aufwändige Schaltung mit Gleichrichter und Pulsweitenmodulator zum Einsatz, die die Netzspannung in Gleichspannung umwandelt und taktet.

Es sind auch Saugreinigungsgeräte bekannt, bei denen Wechselstrommotoren zum Einsatz kommen, die an eine 110 V- oder 220 V-Netzspannung angeschlossen werden können. Für einen Betrieb mit Akkumulatoren wird die von diesen bereitgestellte Gleichspannung gewandelt und transformiert. Der Nachteil dieser Saugreinigungsgeräte besteht ebenfalls in einer aufwändigen elektronischen Schaltung. Hinzu kommt, dass ein Transformator erforderlich ist. Bei bekannten Saugreinigungsgeräten mit Gleichstrommotoren, die für Niederspannung ausgelegt sind, besteht ein weiterer Nachteil darin, dass bei Netzbetrieb nicht die gleiche Saugleistung erbracht werden kann, die ein Saugreinigungsgerät mit einem speziell für Netzbetrieb ausgelegten Motor erbringen würde.

Es ist auch bekannt, einen Motor mit Statorwicklung und Rotorwicklung, das heißt einen sogenannten Universalmotor, jeweils mit zwei Wicklungen zu versehen, so dass der Motor sowohl im Netzbetrieb ohne Transformator als auch im Akkubetrieb optimal betrieben werden kann. Dazu werden die verschiedenen Wicklungen je nach Betriebsweise durch die vom Akkumulator bereitgestellte Gleichspannung bzw. durch die Netzspannung beaufschlagt. Dieser Motor ist jedoch mit höheren Herstellungskosten verbunden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Saugreinigungsgerät der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass es die oben bezeichneten Nachteile nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Saugreinigungsgerät der erfindungsgemäßen Art dadurch gelöst, dass der Antriebsmotor als Universalmotor mit Rotorwicklung und Statorwicklung ausgestaltet ist, wobei die Nennspannung des Universalmotors kleiner ist als die über den Netzanschluss bereitstellbare Netzspannung, und dass das Saugreinigungsgerät eine Phasenanschnittsteuerung aufweist zum Anpassen der Netzspannung an die Nennspannung des Universalmotors.

Beim erfindungsgemäßen Saugreinigungsgerät kann ein handelsüblicher und kostengünstig herstellbarer Universalmotor eingesetzt werden. Für den Akkubetrieb wird der Universalmotor mit der Spannung betrieben (12 V, 24 V oder 36 V), die von dem mindestens einen Akkumulator bereitgestellt wird. Für Netzbetrieb wird die Netzspannung mit einer kostengünstig herstellbaren Phasenanschnittsteuerung an die Nennspannung des Universalmotors angepasst bzw. gewandelt.

Bevorzugt beträgt die Nennspannung des Universalmotors circa 50 V. Sie ist damit höher als die üblicherweise von dem mindestens einen Akkumulator bereitgestellte Spannung und geringer als die Netzspannung. Durch den Einsatz der Phasenanschnittsteuerung kann der über die Zeit gemittelte Motorstrom des Antriebsmotors trotz Verwendung der Netzspannung so weit beschränkt werden, dass der Antriebsmotor im Dauerbetrieb störungsfrei arbeiten kann. Bei Ausfall der Netzspannung wird der Antriebsmotor von dem mindestens einen Akkumulator mit Energie versorgt, wobei dann die Saugleistung der Turbine aufgrund der geringeren Antriebsleistung des Antriebsmotor geringer ist als im Netzbetrieb.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Saugreinigungsgerät zwei Akkumulatoren aufweist, die nacheinander entladen werden. Die Betriebsdauer des Saugreinigungsgerätes im Akkubetrieb kann dadurch verlängert werden, denn zunächst stellt ein erster Akkumulator und anschließend stellt ein zweiter Akkumulator die Energieversorgung des Antriebsmotor bereit.

Günstig ist es, wenn das Saugreinigungsgerät eine Umschalteinheit aufweist zum Verbinden der Akkumulatoren mit dem Antriebsmotor in Abhängigkeit vom Ladezustand der Akkumulatoren. Dies gibt die Möglichkeit, zunächst einen ersten Akkumulator mit dem Antriebsmotor zu verbinden, bis der Ladezustand des ersten Akkumulators einen unteren Grenzwert erreicht hat. Ist dies der Fall, wird der Antriebsmotor mittels der Umschalteinheit selbsttätig an den zweiten Akkumulator angeschlossen, der dann die weitere Energieversorgung bereitstellt, bis auch der Ladezustand des zweiten Akkumulators einen unteren Grenzwert erreicht hat.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Elektronik des Saugreinigungsgerätes selbsttätig in Abhängigkeit vom Ladezustand des mindestens einen Akkumulators abschaltbar. Dies ermöglicht einen Entladeschutz des mindestens einen Akkumulators, indem die gesamte Elektronik abgeschaltet wird, falls der Ladezustand sämtlicher Akkumulatoren einen unteren Grenzwert erreicht hat.

Das erfindungsgemäße Saugreinigungsgerät hat den Vorteil, dass ein für andere Anwendungen in großen Stückzahlen hergestellter und deshalb zu verhältnismäßig geringen Kosten erhältlicher Universalmotor zum Einsatz kommen kann.

Die nachfolgende Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
1: eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Saugreinigungsgerätes;
2: ein Blockschaltbild der elektrischen Verschaltung des Saugreinigungsgerätes aus 1 gemäß einer ersten Ausführungsform und
3: ein Blockschaltbild der elektrischen Verschaltung des Saugreinigungsgerätes aus 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
In 1 ist schematisch ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegtes Saugreinigungsgerät dargestellt mit einem Schmutzsammelbehälter 12 und einer oberhalb des Schmutzsammelbehälters 12 angeordneten Motor-Turbineneinheit 14 mit einem Antriebsmotor 15 und einer Turbine 16.
Der Schmutzsammelbehälter 12 weist einen Saugeinlass 18 auf, an den außenseitig in üblicher Weise ein Saugschlauch angeschlossen werden kann. Mittels der Motor-Turbineneinheit 14 kann der Schmutzsammelbehälter 12 mit Unterdruck beaufschlagt werden, so dass über den Saugeinlass 18 und einen daran angeschlossenen Saugschlauch Schmutzpartikel in den Schmutzsammelbehälter 12 eingesaugt werden können.
Zur Energieversorgung des Antriebsmotors 15 weist das Saugreinigungsgerät 10 einen Netzanschluss 19 auf, mit dem das Saugreinigungsgerät 10 an ein Spannungsversorgungsnetz angeschlossen werden kann zur Bereitstellung einer Netzspannung für den Antriebsmotor 15. Außerdem weist der Schmutzsammelbehälter 12 zumindest einen Akkumulator 20 auf, der in das Saugreinigungsgerät 10 eingesetzt und diesem wahlweise auch wieder entnommen werden kann. Mit Hilfe des Akkumulators 20 kann der Antriebsmotor 15 auch bei Ausfall der Netzspannung mit elektrischer Energie versorgt werden.
Ein Blockschaltbild einer elektrischen Verschaltung des Saugreinigungsgerätes 10 gemäß einer ersten Ausführungsform ist in 2 dargestellt. Der Antriebsmotor 15 ist in Form eines Universalmotors ausgestaltet, der über eine Phasenanschnittsteuerung 22 mit dem Netzanschluss 19 verbunden ist. Alternativ kann der Antriebsmotor 15 an den Akkumulator 20 angeschlossen werden. Hierzu ist zwischen dem Antriebsmotor 15 und der Phasenanschnittsteuerung 22 sowie dem Akkumulator 20 ein erster Schalter 24 geschaltet, und in Reihe zum Antriebsmotor 15 ist zwischen diesem und einem Massekontakt 26 bzw. dem N-Leiter des Netzanschlusses 19 ein zweiter Schalter 28 geschaltet. Die beiden Schalter 24 und 28 sind mittels einer Relaiseinheit 30 betätigbar in Abhängigkeit von der Stellung eines elektrischen Umschalters 32, mit dessen Hilfe die Relaiseinheit 30 mit Strom versorgt werden kann je nachdem, ob das Saugreinigungsgerät 10 von dem Akkumulator 20 oder von der Netzspannung betrieben werden soll, das heißt in Abhängigkeit davon, ob ein Akkubetrieb oder ein Netzbetrieb vorliegt.
Aus 2 wird deutlich, dass zusätzlich ein AC/DC-Wandler 34 zum Einsatz kommt, der ebenfalls an den Netzanschluss 19 angeschlossen ist und ein Wiederaufladen des Akkumulators 20 ermöglicht, wenn die Energieversorgung des Antriebsmotors über die Phasenanschnittsteuerung 22 und den Netzanschluss 19 erfolgt.
In 3 ist ein Blockschaltbild einer alternativen Ausführungsform einer Verschaltung des Saugreinigungsgerätes 10 dargestellt, wobei in dieser Ausgestaltung ein erster Akkumulator 36 und ein zweiter Akkumulator 37 zum Einsatz kommen, die nacheinander die Energieversorgung des Antriebsmotors 15 sicherstellen, falls dieser nicht mit Netzspannung beaufschlagt werden kann.
Die Ausgestaltung der in 3 dargestellten zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Saugreinigungsgerätes ist weitgehend identisch mit der in 2 dargestellten Ausgestaltung. Für identische Bauteile werden daher in 3 dieselben Bezugszeichen verwendet wie in 2 und bezüglich dieser Bauteile wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die voranstehenden Erläuterungen Bezug genommen.
Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Ausführungsform weist das Saugreinigungsgerät, dessen elektrische Verschaltung in 3 dargestellt ist, eine Steuerelektronik 38 auf mit einer Umschalteinheit 39, die die von den Akkumulatoren 36 und 37 bereitgestellte Gleichspannung prüft und in Abhängigkeit von dieser Gleichspannung zwei Schalteinheiten 41, 42 betätigt, so dass der Antriebsmotor 15 wahlweise mit Energie aus dem ersten Akkumulator 36 oder dem zweiten Akkumulator 37 versorgt werden kann. Die Energieversorgung erfolgt jeweils nur über einen der beiden Akkumulatoren 36, 37 und zwar so lange, bis der Ladezustand des jeweiligen Akkumulators einen unteren Grenzwert erreicht hat. Ist dies der Fall, so wird von der Umschalteinheit 39 selbsttätig der andere Akkumulator 36 bzw. 37 mit dem Antriebsmotor 15 verbunden, bis auch der Ladezustand dieses Akkumulators einen unteren Grenzwert erreicht hat. In diesem Falle wird die gesamte Elektronik des in 3 dargestellten Saugreinigungsgerätes selbsttätig von der Umschalteinheit 39 abgeschaltet. Ein Wiedereinschalten ist dann erst möglich, wenn das Saugreinigungsgerät 10 an eine Netzspannung angeschlossen wird. Der Ladezustand der Akkumulatoren 36, 37 wird von Licht emittierenden Dioden (LED) 44, 45, die an die Steuerelektronik 38 angeschlossen sind, angezeigt.
Aus dem Voranstehenden wird deutlich, dass sich das Saugreinigungsgerät 10 durch den kombinierten Einsatz einer Phasenanschnittsteuerung 22 und eines Antriebsmotors 15 in Form eines handelsüblichen Universalmotors auszeichnet. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung des Saugreinigungsgerätes 10. Die Nennspannung des Antriebsmotors 15 ist geringer gewählt als die Netzspannung des Spannungsversorgungsnetzes, sie ist jedoch höher als die Gleichspannung, die von den wahlweise zum Einsatz kommenden Akkumulatoren bereitgestellt wird.

Claims

Saugreinigungsgerät für wahlweisen Akku- und Netzbetrieb, mit einer einen Antriebsmotor und eine Turbine umfassenden Motor-Turbineneinheit und mit mindestens einem Akkumulator sowie einem Netzanschluss, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (15) als Universalmotor mit Rotorwicklung und Statorwicklung ausgestaltet ist, wobei die Nennspannung des Universalmotors kleiner ist als die über den Netzanschluss (19) bereitstellbare Netzspannung, und dass das Saugreinigungsgerät (10) eine Phasenanschnittsteuerung (22) aufweist zum Anpassen der Netzspannung an die Nennspannung des Universalmotors.
Saugreinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nennspannung des Universalmotors circa 50 V beträgt.
Saugreinigungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugreinigungsgerät (10) zwei Akkumulatoren (36, 37) aufweist, die nacheinander entladen werden.
Saugreinigungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugreinigungsgerät (10) eine Umschalteinheit (39) aufweist zum Verbinden der Akkumulatoren (36, 37) mit dem Antriebsmotor (15) in Abhängigkeit vom Ladezustand der Akkumulatoren (36, 37).
Saugreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik des Saugreinigungsgerätes (10) selbsttätig in Abhängigkeit vom Ladezustand der Akkumulatoren (20; 36, 37) abschaltbar ist.