DE102005063240A1 - Saugreinigungsgerät - Google Patents
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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 aus1 gemäß einer ersten Ausführungsform und -
3 : ein Blockschaltbild der elektrischen Verschaltung des Saugreinigungsgerätes aus1 gemäß einer zweiten Ausführungsform. - In
1 ist schematisch ein insgesamt mit dem Bezugszeichen10 belegtes Saugreinigungsgerät dargestellt mit einem Schmutzsammelbehälter12 und einer oberhalb des Schmutzsammelbehälters12 angeordneten Motor-Turbineneinheit14 mit einem Antriebsmotor15 und einer Turbine16 . - Der Schmutzsammelbehälter
12 weist einen Saugeinlass18 auf, an den außenseitig in üblicher Weise ein Saugschlauch angeschlossen werden kann. Mittels der Motor-Turbineneinheit14 kann der Schmutzsammelbehälter12 mit Unterdruck beaufschlagt werden, so dass über den Saugeinlass18 und einen daran angeschlossenen Saugschlauch Schmutzpartikel in den Schmutzsammelbehälter12 eingesaugt werden können. - Zur Energieversorgung des Antriebsmotors
15 weist das Saugreinigungsgerät10 einen Netzanschluss19 auf, mit dem das Saugreinigungsgerät10 an ein Spannungsversorgungsnetz angeschlossen werden kann zur Bereitstellung einer Netzspannung für den Antriebsmotor15 . Außerdem weist der Schmutzsammelbehälter12 zumindest einen Akkumulator20 auf, der in das Saugreinigungsgerät10 eingesetzt und diesem wahlweise auch wieder entnommen werden kann. Mit Hilfe des Akkumulators20 kann der Antriebsmotor15 auch bei Ausfall der Netzspannung mit elektrischer Energie versorgt werden. - Ein Blockschaltbild einer elektrischen Verschaltung des Saugreinigungsgerätes
10 gemäß einer ersten Ausführungsform ist in2 dargestellt. Der Antriebsmotor15 ist in Form eines Universalmotors ausgestaltet, der über eine Phasenanschnittsteuerung22 mit dem Netzanschluss19 verbunden ist. Alternativ kann der Antriebsmotor15 an den Akkumulator20 angeschlossen werden. Hierzu ist zwischen dem Antriebsmotor15 und der Phasenanschnittsteuerung22 sowie dem Akkumulator20 ein erster Schalter24 geschaltet, und in Reihe zum Antriebsmotor15 ist zwischen diesem und einem Massekontakt26 bzw. dem N-Leiter des Netzanschlusses19 ein zweiter Schalter28 geschaltet. Die beiden Schalter24 und28 sind mittels einer Relaiseinheit30 betätigbar in Abhängigkeit von der Stellung eines elektrischen Umschalters32 , mit dessen Hilfe die Relaiseinheit30 mit Strom versorgt werden kann je nachdem, ob das Saugreinigungsgerät10 von dem Akkumulator20 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-Wandler34 zum Einsatz kommt, der ebenfalls an den Netzanschluss19 angeschlossen ist und ein Wiederaufladen des Akkumulators20 ermöglicht, wenn die Energieversorgung des Antriebsmotors über die Phasenanschnittsteuerung22 und den Netzanschluss19 erfolgt. - In
3 ist ein Blockschaltbild einer alternativen Ausführungsform einer Verschaltung des Saugreinigungsgerätes10 dargestellt, wobei in dieser Ausgestaltung ein erster Akkumulator36 und ein zweiter Akkumulator37 zum Einsatz kommen, die nacheinander die Energieversorgung des Antriebsmotors15 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 in2 dargestellten Ausgestaltung. Für identische Bauteile werden daher in3 dieselben Bezugszeichen verwendet wie in2 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 in3 dargestellt ist, eine Steuerelektronik38 auf mit einer Umschalteinheit39 , die die von den Akkumulatoren36 und37 bereitgestellte Gleichspannung prüft und in Abhängigkeit von dieser Gleichspannung zwei Schalteinheiten41 ,42 betätigt, so dass der Antriebsmotor15 wahlweise mit Energie aus dem ersten Akkumulator36 oder dem zweiten Akkumulator37 versorgt werden kann. Die Energieversorgung erfolgt jeweils nur über einen der beiden Akkumulatoren36 ,37 und zwar so lange, bis der Ladezustand des jeweiligen Akkumulators einen unteren Grenzwert erreicht hat. Ist dies der Fall, so wird von der Umschalteinheit39 selbsttätig der andere Akkumulator36 bzw.37 mit dem Antriebsmotor15 verbunden, bis auch der Ladezustand dieses Akkumulators einen unteren Grenzwert erreicht hat. In diesem Falle wird die gesamte Elektronik des in3 dargestellten Saugreinigungsgerätes selbsttätig von der Umschalteinheit39 abgeschaltet. Ein Wiedereinschalten ist dann erst möglich, wenn das Saugreinigungsgerät10 an eine Netzspannung angeschlossen wird. Der Ladezustand der Akkumulatoren36 ,37 wird von Licht emittierenden Dioden (LED)44 ,45 , die an die Steuerelektronik38 angeschlossen sind, angezeigt. - Aus dem Voranstehenden wird deutlich, dass sich das Saugreinigungsgerät
10 durch den kombinierten Einsatz einer Phasenanschnittsteuerung22 und eines Antriebsmotors15 in Form eines handelsüblichen Universalmotors auszeichnet. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung des Saugreinigungsgerätes10 . Die Nennspannung des Antriebsmotors15 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 (5)
- 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.
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