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Die Erfindung betrifft eine elektrische Haarschneidemaschine und ein Verfahren zum Steuern der Drehzahl derselben, wobei ein bürstenloser Gleichstrommotor als Antriebsquelle eingesetzt wird. Gleichzeitig erfolgt durch die Erfassung der elektromotorischen Gegenkraft eine gleichmäßige (geschwindigkeits-)Bewegung des Schneidekopfs. Ferner ist ein komfortables Schneidegefühl gewährleistet.
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Herkömmliche elektrische Haarschneidemaschinen werden als Werkzeug zum Trimmen bzw. Schneiden von Haaren oder Bärten benutzt. Dabei ist ein Schneidekopf vorgesehen, der eine feststehende Klinge in der Form eines Kammes und eine ebenfalls in der Form eines Kammes ausgebildete, mit einer Seite der feststehenden Klinge stehende bewegliche Klinge aufweist. Die feststehende Klinge dient der Abstützung der zu schneidenden Haare, während sich die bewegliche Klinge in Richtung der Berührungsfläche zwischen der beweglichen Klinge und der feststehenden Klinge hin und her bewegt. Durch die gegenseitige Bewegung der feststehenden Klinge und der beweglichen Klinge ergibt sich die die Haare schneidende Kraft.
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Die Funktion der elektrischen Haarschneidemaschine hängt vom Schneidekopf ab. Daher wird die Innovation der herkömmlichen elektrischen Haarschneidemaschine meist auf die Verbesserung des Schneidekopfs fokussiert, z. B. das Messermaterial, Klingenwinkel, usw. Jedoch treten bei der erfindungsgemäßen elektrischen Haarschneidemaschine immer noch Nachteile auf, die können wie folgt zusammengefasst werden.
- 1. Lebensdauer des Motors: Bei den herkömmlichen Motoren kommt die Kohlebürste zum Einsatz, was die Lebensdauer des Motors einschränken kann. Aus wirtschaftlichen Gründen wird bei Beschädigung des Motors eine neue elektrische Haarschneidemaschine angeschafft, sogar wenn der Schneidekopf der alten elektrischen Haarschneidemaschine noch funktionsfähig ist. Dies erhöht die Verwendungskosten, wobei sich die verbrauchten Teile in erheblichem Maße erhöhen, was den Anforderungen an Umweltschutz nicht entspricht.
- 2. Pflege der Lebensdauer des Schneidekopfs: Die Lebensdauer des Schneidekopfs kann zwar durch Materialwahl und Verarbeitungsverbesserung erhöht werden, die Drehzahl des herkömmlichen Motors wird jedoch aufgrund des Verschleißes der Kohlebürste verringert. Gleichzeitig ist es auch nicht leicht, die Drehzahl des Motors konstant zu halten. Außerdem weist der für den Motor vorgesehene Akku eine begrenzte Standzeit auf. Wird der Akku häufig verwendet, wird die Akkukapazität entsprechend allmählich reduziert, wodurch die Drehzahl ebenfalls beeinträchtigt wird. Unter den langsamen und instabilen Arbeitsbedingungen wird die Messerschärfe und somit die Standzeit des Schneidekopfes verringert.
- 3. Schneidegefühl: Unter den langsamen und instabilen Arbeitsbedingungen ist es ebenfalls nur schwierig, dem Anwender ein gutes Gefühl beim Schneiden zu bieten. Damit wird die Arbeitsqualität insbesondere für das professionelle Salonpersonal reduziert.
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Daher ist es nicht zu ignorieren, dass der herkömmliche Motor eine wichtige Rolle für die Leistung der elektrischen Haarschneidemaschine spielt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Haarschneidemaschine und ein Verfahren zum Steuern der Drehzahl derselben zu schaffen, durch die bzw. durch das die Standzeit der elektrischen Haarschneidemaschine erhöht wird. Gleichzeitig sind die Schärfe und die Lebensdauer des Schneidekopfs gewährleistet, wobei ein erhöhter Komfort bei Haarschneiden erzielbar ist. Ferner ist die Haarschneidequalität verbessert.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch eine elektrische Haarschneidemaschine, die die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, und ein Verfahren zum Steuern der Drehzahl der elektrischen Haarschneidemaschine, das die im Anspruch 8 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Gemäß der Erfindung wird eine elektrische Haarschneidemaschine bereitgestellt, die Folgendes aufweist:
einen Hauptkörper, der einen Schneidekopf aufweist;
einen bürstenlosen Gleichstrommotor, der für den Antrieb des Schneidekopfs sorgt;
eine Stromquelle, die den bürstenlosen Gleichstrommotor mit elektrischer Energie versorgt;
eine Detektionseinheit, die der Erfassung der elektromotorischen Gegenkraft des bürstenlosen Gleichstrommotors dient;
eine Stromregeleinheit, die elektrisch mit dem bürstenlosen Gleichstrommotor und der Stromquelle verbunden ist, um die Stromversorgung der Stromquelle an den bürstenlosen Gleichstrommotor zu steuern; und
ein Steuermodul, das das Ergebnis der durch die Detektionseinheit erfassten elektromotorischen Gegenkraft empfängt und demnach die Stromregeleinheit so steuert, dass der bürstenlose Gleichstrommotor stets eine konstante Drehzahl aufweist.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Haarschneidemaschine weist das Steuermodul Folgendes auf:
eine Speichereinheit, in der eine vorgegebene Motordrehzahl eingespeichert ist; und
eine Operationseinheit, die das von der Detektionseinheit gesendete Signal empfängt und die Zeitspanne der von der Detektionseinheit gesendeten Signale berechnet, wodurch sich die aktuelle Drehzahl des bürstenlosen Gleichstrommotors ergibt, woraufhin ein Vergleich zwischen der aktuellen Drehzahl und der in der Speichereinheit eingespeicherten Motordrehzahl vorgenommen wird.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Haarschneidemaschine handelt es sich bei der Detektionseinheit um ein Magnetfeld-Sensorelement, Stromteiler, Stromtransformator, Hall-Sensor oder Magnetoresistor.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Haarschneidemaschine ist die Speichereinheit ein DRAM-Speicher, ein Flash-Speicher oder ein nichtflüchtiger Speicher.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Haarschneidemaschine ist die Stromregeleinheit als BJT-Transistor oder Metalloxid-Silizium-Feldeffekttransistor ausgeführt.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Haarschneidemaschine handelt es sich bei der Stromquelle um einen Akku oder ein externes Stromnetz.
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Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern der Drehzahl einer elektrischen Haarschneidemaschine bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Erfassen der elektromotorischen Gegenkraft des bürstenlosen Gleichstrommotors durch die Detektionseinheit;
Empfangen des Ergebnisses der elektromotorischen Gegenkraft des bürstenlosen Gleichstrommotors durch das Steuermodul;
Berechnen der aktuellen Drehzahl des bürstenlosen Gleichstrommotors durch das Steuermodul und Vergleichen dieser aktuellen Drehzahl mit einer vorgegebenen Motordrehzahl;
Feststellen durch das Steuermodul, ob die aktuelle Drehzahl des bürstenlosen Gleichstrommotors geringer ist als die vorgegebene Motordrehzahl;
Senden eines Signals durch das Steuermodul an die Stromregeleinheit, um die über die Stromregeleinheit an den bürstenlosen Gleichstrommotor angelegte Strom- bzw. Spannungsstärke zu erhöhen, wenn die Drehzahl des bürstenlosen Gleichstrommotors geringer ist als die vorgegebene Motordrehzahl, wodurch die Drehzahl des bürstenlosen Gleichstrommotors ansteigt; und
Senden eines Signals durch das Steuermodul an die Stromregeleinheit, um die über die Stromregeleinheit an den bürstenlosen Gleichstrommotor angelegte Strom- bzw. Spannungsstärke zu reduzieren, wenn die Drehzahl des bürstenlosen Gleichstrommotors höher ist als die vorgegebene Motordrehzahl, wodurch die Drehzahl des bürstenlosen Gleichstrommotors sinkt.
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Zusammengefasst lassen sich mit der vorliegenden Erfindung beispielsweise folgende Vorteile realisieren:
- 1. Durch die Erfindung kann die Standzeit der Haarschneidemaschine erhöht werden.
- 2. Durch die Erfindung wird vermieden, dass die Schärfe des Schneidekopfes reduziert wird. Damit wird das Haarschneiden erleichtert.
- 3. Durch die Erfindung wird ein komfortables Schneidegefühl gewährleistet, wodurch ein erwünschter Haarschnitt leichter erhältlich ist.
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Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen elektrischen Haarschneidemaschine;
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2 ein Blockdiagramm eines Steuermoduls der erfindungsgemäßen elektrischen Haarschneidemaschine;
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3 ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Steuern der Drehzahl der erfindungsgemäßen elektrischen Haarschneidemaschine;
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4 ein Blockdiagramm eines Stromquellenmoduls der erfindungsgemäßen elektrischen Haarschneidemaschine;
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5 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Haarschneidemaschine; und
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6 eine perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Haarschneidemaschine.
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Wie aus den 1 bis 3 ersichtlich, weist eine erfindungsgemäße elektrische Haarschneidemaschine eine Stromquelle 21, ein Steuermodul 22, einen bürstenlosen Gleichstrommotor 23, eine Stromregeleinheit 24 und eine Detektionseinheit 25 auf.
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Die Detektionseinheit 25 dient der Erfassung der elektromotorischen Gegenkraft der Spule des bürstenlosen Gleichstrommotors 23. Bei der Detektionseinheit 25 handelt es sich um ein Magnetfeld-Sensorelement, Stromteiler, Stromtransformator, Hall-Sensor oder Magnetoresistor. Durch die Detektionseinheit 25 wird das erfasste Signal an eine im Steuermodul 22 geschaltete Operationseinheit 221 gesendet. Die Operationseinheit 221 dient der Berechnung der Zeitspanne der erfassten elektromotorischen Gegenkräfte oder der Berechnung des Durchschnitts der erfassten elektromotorischen Gegenkräfte, wodurch sich die Drehzahl des bürstenlosen Gleichstrommotors 23 ergibt.
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Außerdem weist das Steuermodul 22 eine Speichereinheit 222 auf, in der eine vorgegebene Motordrehzahl eingespeichert wird. Durch die Operationseinheit 221 kann der Vergleich zwischen der vorgegebenen Motordrehzahl und der Drehzahl des bürstenlosen Gleichstrommotors 23 erfolgen. Die Speichereinheit 222 kann ein Flash-Speicher oder ein nichtflüchtiger Speicher sein.
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Wird festgestellt, dass die durch die Operationseinheit 221 berechnete Drehzahl des bürstenlosen Gleichstrommotors 23 kleiner ist als die in der Speichereinheit 222 eingespeicherte, vorgegebene Drehzahl, sendet das Steuermodul 22 ein Pulsbreitenmodulationssignal an die Stromregeleinheit 24 aus. Ist die Stromregeleinheit 24 ein BJT-Transistor oder ein Metalloxid-Silizium-Feldeffekttransistor, kann die Höchstspannung der Stromregeleinheit 24 durch die Basis des BJT-Transistors und das Tor des Metalloxid-Silizium-Feldeffekttransistors erhöht werden, was den Strom, der den bürstenlosen Gleichstrommotor 23 durchfließt, steigert. Damit wird der Strom, der der Spule des bürstenlosen Gleichstrommotors 23 zufließt, erhöht. Weiterhin erhöht sich das Drehmoment des bürstenlosen Gleichstrommotors 23, was die Drehzahl des Motors steigert. Dieser gesamte Vorgang wird solange durchgeführt, bis die durch die Operationseinheit 221 berechnete Drehzahl des bürstenlosen Gleichstrommotors 23 mit der in der Speichereinheit 222 eingespeicherten, vorgegebenen Drehzahl, übereinstimmt.
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Wird festgestellt, dass die durch die Operationseinheit 221 berechnete Drehzahl des bürstenlosen Gleichstrommotors 23 größer ist als die in der Speichereinheit 222 eingespeicherte, vorgegebene Drehzahl, sendet das Steuermodul 22 ein Pulsbreitenmodulationssignal an die Stromregeleinheit 24 aus. Ist die Stromregeleinheit 24 ein BJT-Transistor oder ein Metalloxid-Silizium-Feldeffekttransistor, kann die Höchstspannung der Stromregeleinheit 24 durch die Basis des BJT-Transistors und das Tor des Metalloxid-Silizium-Feldeffekttransistors verringert werden, was den Strom, der den bürstenlosen Gleichstrommotor 23 durchfließt, reduziert. Damit wird der Strom, der der Spule des bürstenlosen Gleichstrommotors 23 zufließt, verringert. Weiterhin verringert sich das Drehmoment des bürstenlosen Gleichstrommotors 23, was die Drehzahl des Motors senkt. Dieser gesamte Vorgang wird solange durchgeführt, bis die durch die Operationseinheit 221 berechnete Drehzahl des bürstenlosen Gleichstrommotors 23 mit der in der Speichereinheit 222 eingespeicherten, vorgegebenen Drehzahl, übereinstimmt.
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Gemäß 4 in Verbindung mit 1 wird als Stromquelle eine Gleichstromversorgungseinheit 211 oder ein Akku 212 eingesetzt, um die Stromversorgungseinheit 214 mit elektrischer Energie zu versorgen, die dann den notwendigen Bauelementen zugeführt wird. Darüber hinaus kann der Akku 212 durch die von der Gleichstromversorgungseinheit 211 gelieferte elektrische Energie über eine Ladeschaltung 213 aufgeladen werden.
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Anhand 5 und 6 weist die erfindungsgemäße elektrische Haarschneidemaschine eine obere Gehäusehälfte 2 und eine untere Gehäusehälfte 3 auf, um alle notwendigen Bauteile aufzunehmen. Vorderseitig ist eine Vorderkappe 1 vorgesehen, in der ein Schneidekopf 18 gelagert ist.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Schneidekopf 18 durch einen bürstenlosen Gleichstrommotor 23 angetrieben, der sich in einem von der oberen Gehäusehälfte 2 und der unteren Gehäusehälfte 3 begrenzten Aufnahmeraum befindet. Die Antriebskraft des bürstenlosen Gleichstrommotors 23 wird über eine Drehwelle 12 an den Schneidekopf 18 übertragen, wobei die für den Betrieb benötigte elektrische Energie von einem Akku 10 geliefert wird.
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Auf diese Weise kann der bürstenlose Gleichstrommotor 23 eine große Drehzahl erreichen und somit eine stabile Antriebskraft liefern. Die Antriebskraft wird über die Drehwelle 12 an den Schneidekopf 18 übertragen, wodurch der Schneidekopf 18 seine Schneidearbeit verrichten kann.
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Nachfolgend wird die Konstruktion der elektrischen Haarschneidemaschine näher erläutert, um ihren Zusammenbau und ihre Bedienung zu erleichtern. Der bürstenlose Gleichstrommotor 23 und der Akku 10 werden von einer Leiterplatte 8 gesteuert, die mit einer Schraube 19 an der Innenseite der oberen Gehäusehälfte 2 befestigt ist. Die Leiterplatte 8 wird durch einen Betätigungsschalter 4 aktiviert, der über die Außenseite der oberen Gehäusehälfte 2 so hinausragt, dass eine praktische Bedienung gewährleistet ist. Am Boden des Betätigungsschalters 4 ist mit einer Schraube 19 ein Verlängerungsarm 6 befestigt, der eine problemlose Steuerung der Leiterplatte 8 ermöglicht. Die Leiterplatte 8 weist ferner eine LED-Leuchte 7 auf, die über die Außenseite der oberen Gehäusehälfte 2 hinausragt. Mit der LED-Leuchte 7 wird der Arbeitszustand angezeigt. An die Leiterplatte 8 ist ferner ein Steckerteil 13 angeschlossen, durch das eine problemlose Stromversorgung an die Leiterplatte 8 oder eine praktische Aufladung des Akkus 10 erfolgt. Die obere Gehäusehälfte 2 und die untere Gehäusehälfte 3 sind schließlich mittels einer Schraube 16 zur Stabilisierung der gesamten Konstruktion miteinander verbunden. Am vorderen Ende des bürstenlosen Gleichstrommotors 23 ist eine Motormontageplatte 11 mit zwei Schrauben 20 befestigt, wobei die Motormontageplatte 11 mit zwei weiteren Schrauben 15 an der oberen Gehäusehälfte 2 angebracht ist. Die Vorderkappe 1 ist ebenfalls mit zwei Schrauben 14 auf dem von der oberen Gehäusehälfte 2 und der unteren Gehäusehälfte 3 gebildeten Vollgehäuse vorgesehen. Der Schneidekopf 18 ist durch Verrasten an der Vorderkappe 1 angebracht. Die obere Gehäusehälfte 2 ist endseitig mit einer Zierplatte 5 versehen, die dem Benutzer einen Griffkomfort bietet oder das Produkt ein optisch gutes Aussehen verleiht.
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Wie oben erwähnt, lässt sich die erfindungsgemäße elektrische Haarschneidemaschine einfach montieren. Hingegen kann der Schneidekopf 18 bei Bedarf von der Vorderkappe 1 entrastet werden, um den Schneidekopf 18 abzunehmen. Danach werden die beiden Schrauben 14 losgedreht, um die Vorderkappe 1 von der oberen Gehäusehälfte 2 zu entfernen. Durch Lösen der Schrauben 16 werden die obere Gehäusehälfte 2 und die obere Gehäusehälfte 2 problemlos demontiert. Damit lassen sich die Bauteile der elektrischen Haarschneidemaschine warten bzw. reparieren.
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Die vorstehende Beschreibung stellt die Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht die Ansprüche beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die gemäß der Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung von einem Fachmann vorgenommen werden können, gehören zum Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
