DE102012223969A1

DE102012223969A1 - Handwerkzugmaschine mit elektronisch kommutiertem Motor und integrierter Elektronik

Info

Publication number: DE102012223969A1
Application number: DE102012223969.3A
Authority: DE
Inventors: Manfred Schuele; Helmut Wanek; Cornelius Boeck; Florian Esenwein; Manfred Lutz; Daniel Barth; Joachim Schadow; Joerg Maute
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-06-26
Also published as: EP3659747A1; US20150328742A1; EP2934817A1; US9662760B2; CN104853879A; CN104853879B; WO2014095449A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine (10) insbesondere Winkelschleifer mit einer einen elektronisch kommutierten Motor (22) aufweisenden Antriebseinheit (12) und einer in einem Gerätegehäuse (14) integrierten Elektronik (30). Es wird unter anderem vorgeschlagen, dass das Verhältnis von einem Gewicht der Handwerkzeugmaschine (10) MHWZM zu einer Nennleistung PN derart gewählt ist, dass in einem Leistungsbereich von 0 bis 1200 W das Verhältnis des Gewichts der Handwerkzeugmaschine (10) MHWZM zur Nennleistung PN maximal 0,75 g/W·PN + 1200 g beträgt und bei einem Wert der Nennleistung größer 1200 W das Verhältnis des Gewichts der Handwerkzeugmaschine (10) zur Nennleistung maximal 2,2·PN – 540 g beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Handwerkzugmaschine mit einem elektronisch kommutiertem Motor und einer integrierten Elektronik.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Handwerkzeugmaschinen, insbesondere Winkelschliefer mit elektronisch kommutiertem Motor und eingebauter Elektronik bekannt. Solche Handwerkzeugmaschinen liegen in mannigfaltigen Größen und Leistungsklassen vor. Die Auslegung gestaltet sich oft schwierig, weil insbesondere die geometrischen Größen der Bauteile, sowie die einzubauenden Massen zu ergonomisch ungünstig zu handhabenden Handwerkzeugen führen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschinen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben dem gegenüber den Vorteil einer optimal ausgelegten Ergonomie, Handhabbarkeit und Bedienerfreundlichkeit.
Vorteilhafterweise weist eine motorische Antriebseinheit einen elektronisch kommutierten Motor auf. Die Kommutierung erfolgt bei elektronisch kommutierten Motoren mit Hilfe einer Elektronik. Dadurch weisen elektronisch kommutierte Motoren eine höhere Lebensdauer und eine höhere Leistungsfähigkeit auf als Motoren, deren Kommutierung mit Hilfe von Kohlebürsten geschieht. Durch Verzicht auf die Kohlebürsten ist der Verschleiß der elektronisch kommutierten Motoren gering.
Eine besonders ergonomische Handwerkzeugmaschine ergibt sich, wenn das Verhältnis eines Gewichts der Handwerkzeugmaschine M_HWZM zur Nennleistung P_N optimal ausgelegt ist. Die Nennleistung ist die Leistung, die im Dauerbetrieb der Handwerkzeugmaschine aufgenommen und in der Handwerkzeugmaschine umgesetzt wird. Die von der Handwerkzeugmaschine abgegebene Leistung ist um einen Wirkungsgrad kleiner. Somit ist die Nennleistung ein Maß für die Leistungsfähigkeit der Handwerkzeugmaschine. Ein im Verhältnis zur Nennleistung optimales Gewicht der Handwerkzeugmaschine hat ein in der Leistungsklasse der Handwerkzeugmaschine ermüdungsarmes Arbeiten eines Bedieners zur Folge. Es ist von Vorteil, wenn in einem Leistungsbereich von 0 bis 1200 W das Verhältnis des Gewichts der Handwerkzeugmaschine M_HWZM zur Nennleistung P_N maximal 0,75 g/W·P_N + 1200 g ist. Bei Leistungen größer 1200 W sollte das Verhältnis des Gewichts der Handwerkzeugmaschine M_HWZM zur Nennleistung 2,2·P_N – 540 g nicht überschreiten. Damit ist die Handwerkzeugmaschine unter ergonomischen Gesichtspunkten optimal ausgelegt.
Von Vorteil ist es ebenfalls, ein optimales Verhältnis eines Gewichts des elektronisch kommutierten Motors M_EKM zur Nennleistung P_N zu wählen. In einem Leistungsbereich zwischen 0 und 600 W sollte das Verhältnis des Gewichts des elektronisch kommutierten Motors M_EKM zur Nennleistung P_N nicht größer als 0,8 g/W sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn es zwischen 0,8 g/W und 0,4 g/W liegt. Ist die Nennleistung größer als 600 W, sollte das Verhältnis des Gewichts des elektronisch kommutierten Motors zur Nennleistung 0,3 g/W·PN + 300 g nicht überschreiten. Besonders vorteilhaft ist es, wenn es zwischen 0,3 g/W·P_N + 300 g und 0,15 g/W·P_N + 150 g liegt. In dem genannten von der Leistung abhängigen Bereich ist die Handwerkzeugmaschine optimal hinsichtlich Größe, Gewicht und Schwerpunkt des elektronisch kommutierten Motors ausgelegt. Für den Bediener bedeutet dies unter ergonomischen Gesichtspunkten eine hohe Anwenderfreundlichkeit.
Weiterhin ist es vorteilhaft, ein Volumen der Elektronik zum Volumen des elektronisch kommutierten Motors optimal auszulegen. Das Verhältnis des Volumens der Elektronik zum Volumen des elektronisch kommutierten Motors sollte mindestens 0,7, maximal aber 1,6 betragen. Verhältnisse zwischen 0,7 und 1,6 sind optimal hinsichtlich Leistungsfähigkeit der Handwerkzeugmaschine und Leistungsfähigkeit der Elektronik, die den elektronisch kommutierten Motor bestromt.
Idealerweise überschreitet das Verhältnis des Volumens des elektronisch kommutierten Motors zur Nennleistung den Wert 100 mm³/W nicht. Dadurch werden Bauraum und Materialkosten reduziert.
Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine einen Wirkungsgrad zwischen 65% und 97%, besonders aber zwischen 65% und 90% auf. Der Wirkungsgrad errechnet sich aus dem Quotienten von aufgenommener Leistung zu an der Spindel abgegebener Leistung. In dem Bereich ergibt sich eine hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Kosten optimale Handwerkzeugmaschine.
Vorteilhafterweise beträgt eine Kühlleistung P_K einen Bruchteil der Nennleistung P_N, wobei P_K = k·P_N und wobei k < 0,1 ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn k < 0,075 ist. Somit ergibt sich eine leistungsfähige und energetisch günstige Handwerkzeugmaschine. Bei guter Kühlung der Komponenten, arbeitet die Handwerkzeugmaschine effizient.
Liegt das Verhältnis des Durchmessers der Schleifscheibe d_Scheibe zur Nennleistung P_N in einem Leistungsbereich von 0 bis 1000 W bei maximal 0,09 mm/W·P_N + 55 mm und bei größer 1000 W maximal bei 0,2 mm/W·P_N – 60 mm, arbeitet die Elektronik und/oder der elektronisch kommutierte Motor in ihrem/seinem optimalen Leistungsbereich. Die Elektronik ist in der Lage, dem elektromotorischen Antrieb die geforderte Leistung/den Strom zu liefern ohne jedoch durch Überlast zu überhitzen.
Vorteilhafterweise ist das Verhältnis eines Durchmessers des Handgriffs zur Nennleistung P_N mindestens durch 0,0125 mm/W·P_N + 25 mm definiert, maximal aber durch 0,0215 mm/W·P_N + 50 mm. Der Bediener kann in der jeweiligen Leistungsklasse den Handgriff sehr gut umgreifen. Damit ist eine sehr gute Handhabbarkeit der Handwerkzeugmaschine bezogen auf ihre Nennleistung erreicht.
Ist der elektronisch kommutierte Motor ein bürstenloser Motor, kann die Lebensdauer und die Leistungsfähigkeit des elektromotorischen Antriebs verbessert werden. Durch Verzicht auf die für die Kommutierung benötigten Kohlebürsten, ist der Verschleiß der elektrisch kommutierten Motoren gering.
Verfügt die Handwerkzeugmaschine über eine Netzanschlussanleitung, werden vorteilhafterweise hohe Leistungsklassen erzielt.
Vorteilhaft ist es auch, wenn ein Gerätegehäuse eine von einem Zylinder abweichende Form aufweist. Dadurch kann die Handwerkzeugmaschine gut umgriffen werden. Außerdem wird der Bauraum für Elemente wie innere Leitungen und Elektronik effektiv genutzt.
Die genannten Vorteile gelten insbesondere, wenn die Handwerkzeugmaschine als Winkelschleifer ausgebildet ist.
Zeichnungen
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine dargestellt. In Kenntnis der erfindungswesentlichen Parameter und deren Relationen zueinander wird der Fachmann beim Auslegen einer neuen Handwerkzeugmaschine die für seinen Handwerkzeugmaschinentyp relevanten, in den unabhängigen Ansprüchen genannten Parameter und Verhältnisse entsprechend kombinieren.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine,
2 ein erstes Diagramm, in dem das Verhältnis eines Gewichts der Handwerkzeugmaschine zur Nennleistung dargestellt ist,
3 ein zweites Diagramm, in dem das Verhältnis eines Gewichts eines elektronisch kommutierten Motors zur Nennleistung dargestellt ist,
4 ein drittes Diagramm, in dem das Verhältnis einer Kühlleistung zur Nennleistung dargestellt ist,
5 ein viertes Diagramm, in dem das Verhältnis eines Durchmessers einer Schleifscheibe zur Nennleistung dargestellt ist und
6 ein fünftes Diagramm, in dem das Verhältnis eines Durchmessers eines Handgriffs zur Nennleistung dargestellt ist.
Beschreibung
Die der Erfindung zugrundeliegende Handwerkzeugmaschine 10 ist in 1 als Winkelschleifer dargestellt.
Eine Handwerkzeugmaschine 10 dieser Art weist eine Antriebseinheit 12 und ein Gerätegehäuse 14 auf. Das Gerätegehäuse 14 weist ein Motorgehäuse 16 und ein Getriebegehäuse 18 auf. Das Getriebegehäuse 18 beherbergt ein Getriebe 20, das in dieser Ausführung ein Winkelgetriebe darstellt. Die Antriebseinheit 12 schließt das Getriebe 20 und einen elektronisch kommutierten Motor 22 ein. Das Motorgehäuse 16 ist als Handgriff 24 ausgebildet und erstreckt sich in eine vom Getriebegehäuse 18 abgewandte Richtung. In einer anderen Bauart kann sich ein Handgriff auch an das Motorgehäuse anschließen. Aus dem Getriebegehäuse 18 ragt eine Spindel 26, an der ein Bearbeitungswerkzeug 28 fixiert werden kann. Das Bearbeitungswerkzeug 28 kann eine Schleif-, Trenn- oder Polierscheibe sein. Das Bearbeitungswerkzeug 28 wird über das Getriebe 20 durch den elektronisch kommutierten Motor 22 rotierend angetrieben.
Eine Elektronik 30 zum Bestromen des elektronisch kommutierten Motors 22 ist im Gerätegehäuse 14 angeordnet. Die Elektronik 30 ist im Ausführungsbeispiel im Motorgehäuse 16 angeordnet. Es ist aber auch denkbar, dass die Elektronik 30 außerhalb des Motorgehäuses 16, wie zum Beispiel im Getriebegehäuse 18 oder in einem eigenen Gehäuseteil angeordnet ist. Motorleitungen 32 führen Signale von der Elektronik 30 zum elektronisch kommutierten Motor 22. Ein Schaltelement 34, das sich im Motorgehäuse 16 befindet, schaltet den elektronisch kommutierten Motor 22 zu und/oder ab. Im Ausführungsbeispiel in 1 ist das Schaltelement 34 ein mechanischer Schalter mit einer Schaltklinke 36. Bei Betätigung des Schaltelements 34 wird die Bestromung der Antriebseinheit 12 und der Elektronik 30 durch einen mechanisch geschlossenen Kontakt hervorgerufen.
Eine optimale Auslegung hinsichtlich Handhabung der Handwerkzeugmaschine 10 wird, wie in 2 gezeigt, dadurch erreicht, dass das Verhältnis eines Gewichts der Handwerkzeugmaschine 10 zur Nennleistung optimal gewählt ist. Das Gewicht der Handwerkzeugmaschine 10 ergibt sich aus einem Gesamtgewicht aller Komponenten der Handwerkzeugmaschine 10. Nicht berücksichtigt sind die Gewichte einer Netzanschlussleitung 38, falls vorhanden, des Bearbeitungswerkzeugs 28, einer Schutzhaube, eines eventuell eingesetzten Zusatzhandgriffs und/oder sonstigem Zubehör. Der Wirkungsgrad errechnet sich dabei aus dem Quotient von Nennleistung zu abgegebener Leitung an der Spindel 28 in Prozent %. Ist das Gewicht der Handwerkzeugmaschine 10 im Verhältnis zur Nennleistung zu groß, ist die Handwerkzeugmaschine 10 schwer in einer Hand eines Bedieners zu halten. Ein schnelles Ermüden des Bedieners ist die Folge. Ein optimales Verhältnis des Gewichts der Handwerkzeugmaschine 10 M_HWZM zu ihrer Nennleistung P_N hängt auch vom Leistungsbereich ab, in dem die Handwerkzeugmaschine 10 angesiedelt ist. Bei einer Nennleistung bis 1200 W liegt das optimale Verhältnis des Gewichts der Handwerkzeugmaschine 10 M_HWZM zu ihrer Nennleistung P_N bei maximal 0,75 g/W·P_N + 1200 g. Bei Nennleistungen, die über 1200 W liegen, ist das optimale Verhältnis des Gewichts der Handwerkzeugmaschine 10 zu ihrer Nennleistung maximal 2,2 g/W·PN – 540 g. Bei allen Verhältnissen, die über den angegeben Verhältnissen liegen, wird die Handwerkzeugmaschine 10 zu schwer und damit zu unhandlich.
3 zeigt eine weitere optimale Auslegung hinsichtlich der Handhabung der Handwerkzeugmaschine 10. Dabei ist ersichtlich, dass ein Gewicht des elektronisch kommutierten Motors 22 M_EKM zur Nennleistung P_N in einem optimalen Verhältnis steht.
Üblicherweise enthält bei elektronisch kommutierten Motoren ein Rotor 40 ein Rotorpaket 41 mit Permanentmagneten. Der feststehende Stator 44 umfaßt mehrere Spulen, die von der Elektronik 30 zeitlich versetzt angesteuert werden, um ein Drehfeld zu erzeugen. Das Drehfeld verursacht ein Drehmoment am Rotor 40, der durch die Permanentmagneten permanent erregt ist. Der Rotor 40 ist drehbar im Stator 44 angeordnet. Das Rotorpaket 41 ist an einer Rotorwelle 42 angebracht.
Das Gewicht des elektronisch kommutierten Motors 22 M_EKM ergibt sich aus den Gewichten folgender Komponenten, wobei Abweichungen möglich sind:

– Rotor 40 mit Rotorwelle 42, Wicklungen, falls der Rotor 40 Wicklungen trägt, Permanentmagneten, falls der Rotor 40 die Permanentmagnete trägt und Isoliermaterial,
– Lagerung der Rotorwelle 42
– Stator 44 mit Wicklungen, falls der Stator 44 Wicklungen trägt und Isoliermaterial,
– Ein Gehäuseteil, das bei einem Einbaumotor Rotor 40 und Stator 44 aufnimmt, jedoch bei getrenntem Einbau von Rotor 40 und Stator 44 nicht zum Gewicht des elektronisch kommutierten Motors 22 zählt.

Es hat sich gezeigt, dass aufgrund von Größe, Gewicht und Schwerpunkt der Motoren nur dann eine ausbalancierte Handwerkzeugmaschine 10 erhalten wird, wenn bei einer Nennleistung bis 600 W das Verhältnis des Gewichts des elektronisch kommutierten Motors 22 M_EKM zur Nennleistung zwischen 0,4 g/W und 0,8 g/W liegt. Verhältnisse die den Wert von 0,8 g/W übersteigen, sind ungünstig hinsichtlich des Gewichts des elektronisch kommutierten Motors 22. Dieses ist dann für den Leistungsbereich, in dem die Handwerkzeugmaschine 10 angesiedelt ist, zu groß. Mit dem Gewicht des Motors wird auch das der Handwerkzeugmaschine 10 groß. Damit wird die Handwerkzeugmaschine 10 schwer, unhandlich und anwenderunfreundlich.
Da das Motorgehäuse 16, welches den elektronisch kommutierten Motor 22 aufnimmt, den Handgriff 24 abbildet, liegt das Gewicht des elektronisch kommutierten Motors 22 in der Hand des Bedieners. Je höher das Gewicht des elektronisch kommutierten Motors 22 ist, desto schwerer liegt die Handwerkzeugmaschine 10 in der Hand des Bedieners. Ein Optimum des Gewichts zur Nennleistung ist hierbei auch günstig hinsichtlich ergonomischer Handhabung der Handwerkzeugmaschine 10. Bei einer Nennleistung größer als 600 W liegt das optimale Verhältnis des Gewichts des elektronisch kommutierten Motors 22 M_EKM zur Nennleistung zwischen 0,15 g/W·P_N + 150 g und 0,3 g/W·P_N + 300 g.
Eine weitere ergonomisch gute Auslegung der Handwerkzeugmaschine 10 wird dadurch erreicht, dass das Verhältnis eines Volumens der Elektronik 30 zum Volumen des elektronisch kommutierten Motors 22 optimiert ist. Unter dem Volumen der Elektronik 30 soll ein Volumen eines Körpers verstanden werden, der alle Komponenten der Elektronik 30 einschließt. Die Elektronik 30 enthält in der Regel Spulen 46, Kondensatoren 48 und Leistungsendstufen 50. Das Volumen des Körpers, der die Elektronik 30 aufnimmt, entspricht dem Bauraum in der Handwerkzeugmaschine 10. Das Volumen des elektronisch kommutierten Motors 22 entspricht dem Volumen eines Hüllkörpers, der das Rotorpaket 41 und ein Paket des Stators 44 einschließt. Das optimale Verhältnis des Volumens der Elektronik 30 zum Volumen des elektronisch kommutierten Motors 22 beträgt mindestens 0,7, maximal aber 1,6. Dies gilt insbesondere, wenn die Handwerkzeugmaschine 10 im Wettbewerbsvergleich mit Blick auf deren Größe und aus ergonomischen Vorgaben nur begrenzt Bauraum zur Verfügung stellen kann.
Bei Verhältnissen, die größer als 1,6 betragen, wird das Volumen der Elektronik 30 gegenüber dem Volumen des elektronisch kommutierten Motors 22 zu groß. Der elektronisch kommutierte Motor 22 wäre im Verhältnis zur Elektronik 30 zu klein und könnte somit nur ein begrenztes Drehmoment an die Rotorwelle 42 abgeben. Das hätte zur Folge, dass eine begrenzte Leistung an die Spindel 26 abgegeben würde. Bei Verhältnissen, die kleiner als 0,7 betragen, würde die Elektronik 30 zu klein für den elektronisch kommutierten Motor 22 werden, um diesen mit genügend Strom zu beliefern. Das heißt, bei gegebener Baugröße wäre die Handwerkzeugmaschine 10 nicht leistungsfähig genug. Verhältnisse zwischen 0,7 und 1,6 sind optimal. Die Elektronik 30 kann dem elektronisch kommutierten Motor 22 genügend Strom/Leistung bereitstellen und der elektronisch kommutierte Motor 22 ist in Bezug auf die Elektronik 30 optimal dimensioniert.
Der Erfindung liegt die weitere Erkenntnis zugrunde, dass eine optimale Auslegung des Volumens des elektronisch kommutierten Motors 22 nicht nur vom Volumen der Elektronik 30 abhängt, sondern auch von einem Verhältnis des Volumens des elektronisch kommutierten Motors 22 zur Nennleistung der Handwerkzeugmaschine 10. Das Verhältnis des Volumens des elektronisch kommutierten Motors 22 zur Nennleistung der Handwerkzeugmaschine 10 sollte maximal 100 mm³/W betragen. Wird das Volumen des elektronisch kommutierten Motors 22 im Verhältnis zur Nennleistung der Handwerkzeugmaschine 10 zu groß, wird der benötigte Platz, den der elektronisch kommutierte Motor 22 in der Handwerkzeugmaschine 10 einnimmt, zu groß und damit die Handwerkzeugmaschine 10 zu schwer und unhandlich. Ist das Verhältnis kleiner oder gleich 100 mm³/W, kann eine Verkürzung der Länge der Handwerkzeugmaschine 10 erreicht werden. Auch hier muss die Handwerkzeugmaschine 10 dem Wettbewerb stand halten, so dass Erwartungen hinsichtlich des Designs der Handwerkzeugmaschine 10 in Bezug auf die Nennleistung nicht enttäuscht werden sollten.
Der Wirkungsgrad bei Nennleistung sollte zwischen 65% und 97%, besonders aber zwischen 65% und 90% liegen. Um diesen Wirkungsgrad zu erreichen, wird beispielsweise eine Kühlung aktiv ausgeführt und ein Wirkungsgrad eines Kühlsystems dem Wirkungsgrad bei Nennleistung angepasst. Bei aktiver Kühlung wird die Wärmeenergie von einer zu kühlenden Komponente mit Hilfe des Kühlsystems abtransportiert.
Im Ausführungsbeispiel ist das Kühlsystem ein Lüfter 52, der auf die Rotorwelle 42 aufgebracht ist. Der Lüfter 52 rotiert bei rotierender Rotorwelle 42 und erzeugt einen Luftstrom. Es ist auch denkbar, dass der Lüfter 52 durch einen separaten Aktor angetrieben wird. Weiterhin ist denkbar, dass andere Kühlsysteme wie Peltier-Elemente, Piezoflügel, Piezopumpen und geschlossene Kühlkreisläufe Anwendung finden. Die Kühlung bezieht sich auf die Handwerkzeugmaschine 10 und bezieht Komponenten wie Motorgehäuse 16, Getriebegehäuse 18, Getriebe 20, elektronisch kommutierten Motor 22 und Elektronik 30 ein, das heißt, dass diese Komponenten aktiv gekühlt werden.
Eine optimale Auslegung der Kühlung wird dadurch gewährleistet, dass eine Kühlleistung P_K einen Bruchteil der Nennleistung P_N beträgt. Dabei ist P_K = k·P_N, wobei k kleiner 0,1, besonders aber kleiner 0,075 ist (4). Besonders vorteilhaft ist die Auslegung, wenn die Kühlleistung gleich oder weniger als 7,5% der Nennleistung beträgt, maximal aber 10% der Nennleistung P_N nicht überschreitet. Beträgt die Nennleistung P_N einer Handwerkzeugmaschine beispielsweise 1000 W, ist der Wert der Kühlleistung vorteilhafterweise gleich oder kleiner 75 W, maximal jedoch 100 W. Die Kühlleistung ist hierbei die Leistung des jeweils eingesetzten Kühlsystems. Allgemein kann sie bestimmt werden, in dem die Leistung der Handwerkzeugmaschine 10 einmal ohne und einmal mit Kühlsystem gemessen wird. Die Differenz aus den beiden ermittelten Leistungen ist die Kühlleistung. Kommt ein auf die Rotorwelle 42 aufmontierter Lüfter 52 zum Einsatz, ergibt sich die Kühlleistung aus dem an der Rotorwelle 42 wirkenden Drehmoment und der Drehzahl, mit der der Lüfter rotiert. Kommt ein Peltierelement zum Einsatz ist die Kühlleitung in der Regel die elektrische Leistung des Bauteils und wird aus dem Produkt von Strom und Spannung ermittelt.
Das Verhältnis eines Durchmessers d_Scheibe des Bearbeitungswerkzeugs 28, insbesondere einer Schleif- und/oder Trennscheibe zur Nennleistung P_N (5) sollte bei einer Nennleistung bis 1000 W maximal 0,09 mm/W·P_N + 55 mm betragen. Ist die Nennleistung größer als 1000 W, beträgt das optimale Verhältnis des Durchmessers d_Scheibe der Schleif- und/oder Trennscheibe zur Nennleistung P_N der Handwerkzeugmaschine 10 maximal 0,2 mm/W·P_N – 60 mm. Ist das Verhältnis des Durchmessers d_Scheibe der Schleif- und/oder Trennscheibe zur Nennleistung größer als 0,2 mm/W·P_N – 60 mm, besteht die Gefahr, dass die Elektronik 30 ihre Leistungsgrenze erreicht und überhitzt. Bei Überhitzung der Elektronik 30 wird normalerweise die Elektronik 30 automatisch abgeregelt. Dabei ist der Bediener der Handwerkzeugmaschine 10 dahingehend eingeschränkt, dass er warten muss, bis die Elektronik 30 abgekühlt ist und sich die Handwerkzeugmaschine 10 wieder einschalten lässt. Ist das Verhältnis des Durchmessers d_Scheibe der Schleif- und/oder Trennscheibe zur Nennleistung jedoch nicht größer als 0,2 mm/W·P_N – 60 mm, ist ein Überhitzen der Elektronik nicht zu befürchten. Eine automatische Abschaltung ist somit nicht erforderlich und der Bediener kann uneingeschränkt die Handwerkzeugmaschine 10 bedienen, solange es seine Anwendung vorsieht.
Eine weitere optimale Auslegung hinsichtlich Handhabung der Handwerkzeugmaschine 10 wird, wie in 6 ersichtlich, dadurch erreicht, dass ein Durchmesser des Handgriffs 24 mindestens 0,0125 mm/W·P_N + 25 mm, maximal aber 0,0215 mm/W·P_N + 50 mm beträgt. Da das Motorgehäuse 16 als Handgriff 24 ausgebildet ist, korreliert der Durchmesser des Handgriffs 24 mit einem Durchmesser des elektronisch kommutierten Motors 22. Ist der Durchmesser des elektronisch kommutierten Motors 22 bei entsprechender Leistung zu klein, wird die Handwerkzeugmaschine 10 zu lang und damit zu unhandlich. Ist der Durchmesser des elektronisch kommutierten Motors 22 bei entsprechender Leistung zu groß, wird die Handwerkzeugmaschine 10 in einem Durchmesser zu groß und kann nicht mehr optimal umgriffen werden.
Der elektronisch kommutierte Motor 22 ist im Ausführungsbeispiel ein bürstenloser Motor. Der bürstenlose Motor hat keinen Kommutator und keine Kohlebürsten zur Stromwendung. Die Kommutierung des bürstenlosen Motors erfolgt im Ausführungsbeispiel sensorlos. Bei der sensorlosen Kommutierung erfolgt die Erfassung einer Position des Rotors 40 über eine in den Spulen des Stators 44 ausgelöste Gegenspannung. Die Gegenspannung wird von der Elektronik 30 ausgewertet. Es ist aber auch denkbar, dass die Kommutierung des bürstenlosen Motors mit Hilfe eines Sensors oder mehrerer Sensoren erfolgt. Der Sensor/die Sensoren erfassen einen magnetischen Fluss und damit die Position des Rotors 40. Abhängig von der Position des Rotors 40 werden über die Leistungsendstufen 56 die Spulen des Stators 44 angesteuert, die wiederum im Rotor 40 ein Drehmoment erzeugen.
Im Ausführungsbeispiel ist die Handwerkzeugmaschine 10 mit einer Netzanschlussleitung 38 versehen. Die Netzanschlussleitung 38 führt über eine Tülle 54 in das Innere der Handwerkzeugmaschine 10 zur Elektronik 30 und einem zur Elektronik 30 gehörenden Netzteil. Es ist aber auch denkbar, dass die Handwerkzeugmaschine 10 ohne Netzanschlussleitung ausgebildet ist, wie es bei batteriebetriebenen Handwerkzeugmaschinen 10 der Fall ist. In dem Fall übernimmt ein Akku die Energieversorgung der Handwerkzeugmaschine 10 und speist die Elektronik 30. Dabei kann der Akku als ein Teil der Elektronik 30 verstanden werden.
Das Motorgehäuse 16 weist eine andere Form als die eines Zylinders auf. Das heißt, dass das Motorgehäuse 16 oval, sechs- oder achteckig sein kann. Denkbar ist aber auch jede andere Form. Genauso gut ist es denkbar, dass das Motorgehäuse 16 eine zylindrische Form aufweist. Bei einer sechs- oder achteckigen Form können dadurch, dass das Volumen des Motorgehäuses 16 bei gegebenen runden Abmessungen des elektronisch kommutierten Motors 22 größer ist als bei einer zylindrischen Form, beispielsweise Kabel und innere Leitungen besonders effektiv durch die Handwerkzeugmaschine 10 geführt werden. Eine ovale Form bietet eine besondere Platzersparnis, ebenso wie eine zylindrische Form. Es erfordert zwar eine effektive Leitungsführung, jedoch liegt ein ovales oder zylindrisches Motorgehäuse 16 sehr gut in der Hand des Bedieners und ermöglicht Materialeinsparung.
Das Schaltelement 34 ist im Ausführungsbeispiel ein mechanischer Schalter. Es ist aber auch denkbar, dass das Schaltelement 34 durch einen Mikroschalter realisiert ist.
Die Handwerkzeugmaschine 10 ist als Winkelschleifer ausgebildet. Winkelschleifer sind Handwerkzeugmaschinen 10 zum Schleifen und Trennen von Metallen und ähnlichen Werkstoffen. Es ist aber auch denkbar, dass die Handwerkzeugmaschine 10 als ein Tellerschleifer, ein Topfschleifer, ein Polierer, ein Betonschleifer oder eine Fräse ausgebildet ist.

Claims

Handwerkzeugmaschine (10) insbesondere Winkelschleifer mit einer einen elektronisch kommutierten Motor (22) aufweisenden Antriebseinheit (12) und einer in einem Gerätegehäuse (14) integrierten Elektronik (30), dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von einem Gewicht der Handwerkzeugmaschine (10) M_HWZM zu einer Nennleistung P_N derart gewählt ist, dass: – In einem Leistungsbereich von 0 bis 1200 W das Verhältnis des Gewichts der Handwerkzeugmaschine (10) M_HWZM zur Nennleistung P_N maximal 0,75 g/W·P_N + 1200 g beträgt, – Bei einem Wert der Nennleistung größer 1200 W das Verhältnis des Gewichts der Handwerkzeugmaschine (10) M_HWZM zur Nennleistung P_N maximal 2,2·P_N – 540 g beträgt.
Handwerkzeugmaschine (10) insbesondere Winkelschleifer mit einer einen elektronisch kommutierten Motor (22) aufweisenden Antriebseinheit (12) und einer in einem Gerätegehäuse (14) integrierten Elektronik (30), insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Leistungsbereich zwischen 0 und 600 W das Verhältnis eines Gewichts des elektronisch kommutierten Motors (22) M_EKM zur Nennleistung P_N kleiner als 0,8 g/W beträgt, insbesondere aber zwischen 0,8 und 0,4 g/W liegt.
Handwerkzeugmaschine (10) insbesondere Winkelschleifer mit einer einen elektronisch kommutierten Motor (22) aufweisenden Antriebseinheit (12) und einer in einem Gerätegehäuse (14) integrierten Elektronik (30), insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wert der Nennleistung größer 600 W das Verhältnis des Gewichts des elektronisch kommutierten Motors (22) M_EKM zur Nennleistung P_N kleiner als 0,3 g/W·P_N + 300 g beträgt, insbesondere aber zwischen 0,3 g/W·P_N + 300 g und 0,15 g/W·P_N + 150 g liegt.
Handwerkzeugmaschine (10) insbesondere Winkelschleifer mit einer einen elektronisch kommutierten Motor (22) aufweisenden Antriebseinheit (12) und einer in einem Gerätegehäuse (14) integrierten Elektronik (30), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis eines Volumens der Elektronik (30) zum Volumen des elektronisch kommutierten Motors (22) mindestens 0,7, maximal aber 1,6 beträgt.
Handwerkzeugmaschine (10) insbesondere Winkelschleifer mit einer einen elektronisch kommutierten Motor (22) aufweisenden Antriebseinheit (12) und einer in einem Gerätegehäuse (14) integrierten Elektronik (30), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis eines Volumens des elektronisch kommutierten Motors (22) zur Nennleistung maximal 100 mm³/W beträgt.
Handwerkzeugmaschine (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des elektronisch kommutierter Motors (22) ein Volumen eines Hüllkörpers darstellt, das einen Rotor (40) und einen Stator (44) einschließt.
Handwerkzeugmaschine (10) insbesondere Winkelschleifer mit einer einen elektronisch kommutierten Motor (22) aufweisenden Antriebseinheit (12) und einer in einem Gerätegehäuse (14) integrierten Elektronik (30), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert eines Wirkungsgrads zwischen 65% und 97%, vorzugsweise zwischen 65% und 90% liegt.
Handwerkzeugmaschine (10) insbesondere Winkelschleifer mit einer einen elektronisch kommutierten Motor (22) aufweisenden Antriebseinheit (12) und einer in einem Gerätegehäuse (14) integrierten Elektronik (30), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlleistung P_K ein Bruchteil der Nennleistung P_N beträgt mit P_K = k·P_N, wobei k < 0,1, besonders aber k < 0,075 ist.
Handwerkzeugmaschine (10) insbesondere Winkelschleifer mit einer einen elektronisch kommutierten Motor (22) aufweisenden Antriebseinheit (12) und einer in einem Gerätegehäuse (14) integrierten Elektronik (30), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Leistungsbereich von 0 bis 1000 W das Verhältnis eines Durchmessers der Schleifscheibe d_Scheibe zur Nennleistung P_N maximal 0,09 mm/W·P_N + 55 mm beträgt.
Handwerkzeugmaschine (10) insbesondere Winkelschleifer mit einer einen elektronisch kommutierten Motor (22) aufweisenden Antriebseinheit (12) und einer in einem Gerätegehäuse (14) integrierten Elektronik (30), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wert der Leistung größer 1000 W das Verhältnis des Durchmessers der Schleifscheibe d_Scheibe zur Nennleistung P_N maximal 0,2 mm/W·P_N – 60 mm beträgt.
Handwerkzeugmaschine (10) insbesondere Winkelschleifer mit einer einen elektronisch kommutierten Motor (22) aufweisenden Antriebseinheit (12) und einer in einem Gerätegehäuse (14) integrierten Elektronik (30), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser eines Handgriffs (24) d_Handgriff mindestens 0,125 mm/W·P_N + 25 mm beträgt.
Handwerkzeugmaschine (10) insbesondere Winkelschleifer mit einer einen elektronisch kommutierten Motor (22) aufweisenden Antriebseinheit (12) und einer in einem Gerätegehäuse (14) integrierten Elektronik (30), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Handgriffs (24) d_Handgriff maximal 0,0215 mm/W·P_N + 50 mm beträgt.
Handwerkzeugmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronisch kommutierte Motor (22) ein bürstenloser Motor ist.
Handwerkzeugmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Netzanschlussanleitung (12) vorgesehen ist.
Handwerkzeugmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gerätegehäuse (14) eine von einem Zylinder abweichende Form aufweist.
Handwerkzeugmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Handwerkzeugmaschine (10) als Winkelschleifer ausgebildet ist.