DE1613420B2 - Antriebsvorrichtung mit einem elektromotor, der wahlweise mit einer niedrigeren oder einer hoeheren spannung gespeist werden kann - Google Patents
Antriebsvorrichtung mit einem elektromotor, der wahlweise mit einer niedrigeren oder einer hoeheren spannung gespeist werden kannInfo
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Description
einem für zwei Spannungen geeigneten Reihenschlußmotor
mit Feldwicklung angetrieben. Ein für zwei Spannungen geeigneter Motor mit Dauermagneten
erreicht zwar einen sehr hohen Wirkungsgrad, aber nur in einem begrenzten Drehzahlbereich. Ein Motor mit
Dauermagneten, der für eine höchste Drehzahl von 14 000 U/min ausgelegt ist, hat bei einer Drehzahl von
4 000 U/min nur einen Wirkungsgrad von w *niger als 25%. Das bedeutet bei Batteriebetrieb eine kurze
Betriebsdauer der Batterie und beim Betrieb mit 120 V
eine unzulässig hohe Erwärmung. Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung durch
die Verwendung des für zwei Spannungen geeigneten Reihenschlußmotors mit Feldwicklung vermieden. Ein
Reihenschlußmotor mit Feldwicklung erreicht zwar einen in der Spitze nicht so hohen Wirkungsgrad wie ein
Motor mit Dauermagneten, besitzt aber einen guten Wirkungsgrad über einen großen Drehzahlbereich.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt die
Schaltkupplung eine Kupplungsnabe, die auf der Motor welle fest angeordnet ist, ferner ein exzentrisch
ausgebildetes Kupplungsglied auf der einen Stirnfläche der Kupplungsnabe, eine auf der Motorwelle frei
drehbar gelagerte, dem Kupplungsglied benachbarte Ventilatornabe und mindestens ein bewegliches Zwischenglied,
das bei der Drehung der Motorwelle in einer Drehrichtung an der Kupplungsnabe und der Ventilalornabe
angreift, so daß die beiden Naben miteinander gekoppelt sind und die Ventilatornabe gedieht wird,
während bei der Drehung der Motorwelle in der anderen Richtung das bewegliche Zwischenglied von
der Kupplungsnabe und der Ventilatornabe abgerückt ist, so daß die Ventilatornube antriebsfrei ist. Eine
Freilaufkupplung dieser Art ist beispielsweise aus der DT-AS 12 40 981 bekannt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher beschrieben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser
zeigt
F i g. 1 in einem vertikalen Längsschnitt, teilweise in Ansicht, einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
unter Weglassung des Batteriesatzes und eines Teils der Drehzahlregeleinrichtung,
Fig. 2 schaubildlich mit auseinandergezogenen Tei- ^5
len die Lagerung des Ventilators auf der Motorwelle,
F i g. 3 in einem vertikalen Querschnitt nach der Linie 3-3 der F i g. 1 die Halterung für den Ventilator im
ausgerückten Zustand, so daß die Nabe des Ventilators auf der Welle antriebsfrei ist,
Fig.4 in einer ähnlichen Darstellung wie Fig. 3 die
Halterung für den Ventilator im eingerückten Zustand, so daß sich der Ventilator mit der Motorwelle dreht,
F i g. 5 ein Schema der elektrischen Schaltungsanordnung, die beim Erfindungsgegenstand verwendet wird,
Fig. 6 in einem Diagramm den Wirkungsgrad in Abhängigkeit von der Drehzahl bei einem für zwei
Spannungen geeigneten Reihenschlußmotor mit Feldwicklung und einem Motor mit Dauermagneten.
In dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird die Motorwclle 11 von einem für zwei Spannungen geeigneten Reihenschlußmotor
10 mit Feldwicklung angetrieben. Der Motor kann wahlweise mit einer Niederspannung von einer
äußeren Wechselstromquelle oder mit einer Kleinspannung, beispielsweise mit Gleichstrom von 4,8 V, von
Batterien betrieben werden. Die Batterien sind nicht und können im Gehäuse eines Mixers oder einer
anderen Vorrichtung angeordnet sein.
Der Fliehkraftregler 12 besitzt ein drehzahlabhängiges Glied mit einem perforierten ebenen Blatt 13, das
aus Federstahl besteht und eine zentrale Öffnung besitzt. Das Federblatt 13 ist an einer Nabe 14 befestigt,
die durch eine Klemmschraube 15 drehfest mit der Motorwelle 11 verbunden ist. Das drehzahlabhängige
Glied besitzt ferner zwei identische Arme 16, die an je einem Ende des Federblatts 13 befestigt sind. An den
Armen 16 des Blatts 13 sind im Bereich ihrer radial äußeren Enden als Fliehgewichte dienende Stüizplatten
17 mit geeigneten Mitteln befestigt, die auch zur Verbindung der Arme 16 mit dem Blatt 13 dienen, wobei
die inneren Enden der Arme 1.6 freibleiben. Diese freien Enden sind mit konkav gekrümmten Enden 18 für die
Aufnahme der Motorwelle Ii versehen. Das Blatt 13 und die Arme 16 sind mit Schlitzen 19 für die Aufnahme
von Vorsprüngen 20 einer Muffe 21 versehen.
Die Muffe 21 ist lose auf der Welle 11 gelagert und
bewegt sich auf der Welle in Abhängigkeit von der Bewegung, welche den Armen 16 durch die Fliehkraft
erteilt wird. Die Wirkungsweise des Fliehkraftreglers 12 ist in der USA-Patentschrift 30 13 133 erläutert. Wie
dort angegeben ist, kann die Muffe 21 mit verschiedenen,
hier nicht gezeigten Schalteinrichtungen zur Steuerung der Drehzahl des Mixers zusammenwirken.
Ein Ventilator 25 besitzt mehrere Ventilatorschaufeln
26, die auf einem im Durchmesser kleineren Teil 27 einer Nabe 28 befestigt sind. Die Nabe 28 ist auf der Welle 11
antriebsfrei gelagert. Sie ist in ihrer Stirnflache 29 (Fig. 2) mit einer konzentrischen Vertiefung 30
versehen. Die beiden Teile 27, 28 haben eine zentrale Öffnung 31 zur Aufnahme der Motorwelle. Die Nabe 28
wirkt mit der das Blatt 13 des Drehzahlreglers tragenden Nabe 14 in der nachstehend beschriebenen
Weise zusammen.
Von einer Fläche 32 der Nabe 14 steht ein exzentrisches Kupplungsglied 33 vor, das Elemente 34
für den Angriff an Kugeln besitzt. Die Nabe 14 und das Kupplungsglied 33 sind mit einer zentralen Öffnung 35
für die Aufnahme der Motorwelle 11 versehen. Die Nabe 14 besitzt eine Gewindebohrung 36 für die
Klemmschraube 15, mit der sie auf der Welle 11 befestigt ist. Das Kupplungsglied 33 erstreckt sich in die
Vertiefung 30 der Ventilatornabe 28, wenn die Naben 14 und 28 auf der Welle 11 montiert sind und die
Stirnflächen 32 und 29 aneinanderliegen. In den Zwischenräumen 38 (F i g. 3) zwischen der Kupplung 33
und der Nabe 28 sind auf entgegengesetzten Seiten der Welle 11 zwei Kugeln 37 angeordnet. Wenn die Welle in
Fig. 3 im Uhrzeigersinn gedreht wird, greifen die Kupplungsflächen 34 an den Kugeln 37 an und nehmen
sie in dem breitesten Teil des Zwischenraums 38 im Leerlauf mit, ohne daß eine Antriebsberüluung
zwischen den Kugeln und der die Vertiefung 30 begrenzenden, inneren konzentrischen Wand der Nabe
28 vorhanden ist. Bei einer Drehung der Welle 11 und der Nabe 14 im Uhrzeigersinn ist daher die Ventilatornabe
28 ausgekuppelt und gegenüber der Welle 11 antriebsfrei. Dies ist erwünscht, wenn dor Motor von
nicht gezeigten Batterien mit Kleinspannungen gespeist wird und nicht gekühlt zu werden braucht.
Wenn die Welle 11 (Fig. 4) im Gegensinn des I !hrzcigcrs rotiert, dreht sich auch das Kupplungsglied
33 auf der Nabe 14 im Gegensinn des Uhrzeigers, so daß sich die Kugeln 37 in den schmaleren Teilen der
Zwischenräume 38 befinden und in Antriebsberührung mit der die Vertiefung 30 begrenzenden konzentrischen
Wand der Nabe 28 gedruckt werden. Wenn sich die
Welle 11 und die Nabe 14 im Gegensinn des Uhrzeigers
drehen, ist daher die Ventilatornabe 28 mit der Nabe 14 gekuppelt und der Ventilator hat drehfeste Verbindung
mit der Welle 11, wie dies erwünscht ist. wenn der Motor mit Niederspannung gespeist wird und gekühlt
werden muß.
F i g. 5 zeigt das Schaltschcina. Die Vorrichtung ist so
geschaltet, daß bei einer Umschaltung von z.B. 120V Wechsels'.rom auf eine Batterie von 4,8 V die Drehrichtung
umgesteuert wird. Infolgedessen kann die vorstehend beschriebene einseitig wirkende Kupplung verwendet
werden, so daß der Ventilator nicht in Betrieb ist, wenn er nicht benötigt wird, weil die Vorrichtung
von einer Batterie mit einer Kleinspannung gespeist wird. In dem Schaltschema sind die Zuleitung von dem
120V-Nctz mit 40. eine Batterie oder ein Batteriesatz
mit 41, ein beim Anschluß des Steckers an das Netz offener Schnurschalter mit 42, die Feldwicklung für die
Kleinspannung mit 43. die Kontakte des Drehzahlreglers mit 44, die Ankerwicklung für die Kleinspannung
mit 45. der mit der Ankerwicklung für die Kleinspannung verbundene Kollektor mit 46, die Ankerwicklung
für die Niederspannung mit 47. der mit der Ankerwicklung für die Niederspannung verbundene Kollektor mit
48 und die Feldwicklung für die Niederspannung mit 49 bezeichnet. Diese Elemente sind in der dargestellten
Weise geschaltet. In der Leitung sind ein Einweggleichrichter 50 und ein Batterieladcwiderstand 51 cingeschaltet.
Den Reglerkontakten ist ein Kondensaten· von 0,08 Mikrofarad parallel geschaltet.
Die Wicklung 45 für die Kleinspannung besteht z. B. aus acht Spulen mit je zehn Windungen Die Wicklung
47 für die Niederspannung besteht aus sechzehn Spulen
ίο mit je sechzig Windungen. Das Feld besitzt ebenfalls
zwei getrennte Wicklungen. Die Feldwicklung für die Kleinspannung besteht aus zwei Spulen mit je zwanzig
Windungen. Die Feldwicklung für die Niederspannung besteht aus zwei Spulen mit je einhundcitaehtzig
Windungen.
Der auf diese Weise ausgebildete Motor 10 arbeitet in einem großen Drehzahlbercich mit hohem Wirkungsgrad,
wie aus dem in Fig.6 gezeigten Diagramm (a) hervorgeht. Ein Motor mit Dauermagneten (Diagramm
b) erreicht zwar einen höheren Wirkungsgrad η als der
Reihenschlußmotor mit Feldwicklung, jedoch nur in einem begrenzten Drehzahlbereich. Der Reihenschlußmotor
mit Feldwicklung besitzt einen hohen Wirkungsgrad in dem großen Drehzahlbereich von
4000-14 000 U/min.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Antriebsvorrichtung mit einem Elektromotor, der einen Ventilator zum Kühlen des Motors
aufweist und über eine elektrische Schaltungsanordnung wahlweise im Balteriebetrieb aus einer Quelle
niedrigerer Spannung oder im Netzbetrieb aus einer Quelle höherer Spannung betrieben wird, d a durch
gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung derart eingerichtet ist, daß sich die Welle
des Motors (10) bei dessen Speisung von der Quelle (4t) niedrigerer Spannung in einer Richtung und bei
der Speisung des Motors (10) von der Quelle höherer Spannung in der anderen Richtung dreht, und daß
der Ventilator (25) mit der Motorwelle (11) durch eine Schaltkupplung verbunden ist, die von der
Drehrichtung der Motorwelle (11) derart abhängig
ibt, daß sich der Ventilator (25) dreht, wenn der Motor (10) von der Quelle höherer Spannung
gespeist wird, und der Ventilator (25) antriebslos ist, wenn der Motor (10) von der Quelle (41) niedrigerer
Spannung gespeist wird.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung eine Kupplungsnabe
(14) besitzt, die auf der Motorwelle fest angeordnet ist, ferner ein exzentrisch ausgebildetes
Kupplungsglied (33) auf der einen Stirnfläche der Kupplungsnabe (14), eine auf der Motorwelle frei
drehbar gelagerte, dem Kupplungsglied benachbarte Ventilatornabe (28) und mindestens ein bewegliches
Zwischenglied, das bei der Drehung der Motorwelle (11) in einer Drehrichtung an der Kupplungsnabe
(14) und der Ver.tilatornabe (28) angreift, so daß die beiden Naben miteinander gekuppelt sind und die
Ventilatoinabe (28) gedreht wird, während bei der Drehung der Motorwelle (11) in der anderen
Richtung das bewegliche Zwischenglied von der Kupplungsnabe (14) und der Ventilatornabe (28)
abgerückt ist, so daß die Ventilatornabe (28) antriebsfrei ist.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als bewegliche Zwischenglieder
zwei Kugeln (37) vorgesehen sind, die auf geeigneten Seiten der Motorwelle (11) zwischen dem exzentrisch
ausgebildeten Kupplungsteil (33) der Kupplungsnabe (14) und der Umfangswand einer Vertiefung
(30) in einer Stirnfläche der Ventilatornabe (28) angeordnet sind.
4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kupplungsnabe
(14) ein fliehkraftbetätigter Drehzahlregler (12) montiert ist.
5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (10) ein tür zwei Spannungen geeigneter
Reihenschlußmotor mit Feldwicklung ist und eine Ankerwicklung (45) für die niedrigere Spannung,
einen mit der Ankerwicklung (45) fiir die niedrigere
Spannung verbundenen Kollektor (46), eine Ankerwicklung (47) für die: höhere Spannung und einen mit
der Ankerwicklung (47) für die höhere Spannung verbundenen Kollektor (48) besitzt.
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einem Elektromotor, der einen Ventilator zum Kühlen
des Motors aufweist und über eine elektrische Schaltungsanordnung wahlweise im Batteriebetrieb aus
einer Quelle niedrigerer Spannung oder im Netzbetrieb aus einer Quelle höherer Spannung betrieben wird.
Derartige Vorrichtungen können beispielsweise aus timstellbaren Mixgeräten oder anderen Geräten mit
rotierenden Wellen bestehen, die über einen großen ίο Drehzahlbereich arbeiten, und sie können z. B. von
Batteriebetrieb auf Netzbetrieb umschaltbar sein. Als Batterien kommen Akkumulatoren-Batterien in Betracht,
während die höhere Spannung beispielsweise über einen Gleichrichter einem Wechselstromnetz
iS entnommen werden kann.
Eine als Senneideinrichtung ausgebildete Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist aus der BE-PS
6 92 187 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung kann eine Umschaltung von Netzbetrieb auf Batteriebetrieb
erfolgen, ohne daß aber hierbei den unterschiedlichen Arten der Stromquellen Rechnung getragen wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. die bekannte Vorrichtung dadurch zu verbessern, daß bei
Batteriebetrieb die Energieaufnahme bei hohem Wirkungsgrad zur Verlängerung der Lebensdauer der
Batterien verringert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch
gelöst, daß die Schaltungsanordnung derart eingerichtet ist, daß sich die Welle des Motors bei dessen Speisung
aus der Quelle niedrigerer Spannung in einer Richtung und bei der Speisung des Motors aus der Quelle höherer
Spannung in der anderen Richtung dreht, und daß der Ventilator mit der Motorwelle durch eine Schaltkupplung
verbunden ist, die von der Drehrichtung der Motorwelle derart abhängig ist, daß sich der Ventilator
dreht, wenn der Motor von der Quelle höherer Spannung gespeist wird, und der Ventilator antriebslos
ist, wenn der Motor von der Quelle niedrigerer Spannung gespeist wird. Wird die erfindungsgemäße
Vorrichtung aus der Quelle niedrigerer Spannung gespeist, so läuft der Ventilator nicht mit. was eine
Schonung der verwendeten Batterie zur Folge hat. Bei üblichen Mixgeräten, die mit Wechselstrom von
niedriger Spannung betrieben werden, ist es üblich, zum Kühlen des Motors einen mit dessen Welle gekoppelten
Ventilator zu verwenden. Beim Betrieb des Mixgerätes aus einer Batterie mit einer Kleinspannung ist ein
derartiger Ventilator jedoch nicht erforderlich. Beim Betrieb des Mixgerätes im oberen Teil seines Drehzahlbereichs
belastet der Ventilator die Batterie zusätzlich mit bis zu 14 Watt. Andererseits ist es aber wesentlich,
die Ladung der Batterie nur sparsam zu verbrauchen, um deren zu schnelle Erschöpfung und eine zu kurze
Betriebsdauer zu vermeiden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird sowohl dem Netzbetrieb, bei dem eine
Kühlung des Motors erforderlich ist, als auch dem Batteriebetrieb, bei dem eine Schonung der Batterie
erwünscht ist, dadurch gerecht, daß der Ventilator bei Batteriebetrieb ausgekuppelt wird. Das automatische
Auskuppeln des Ventilators erfolgt in Abhängigkeit von der Umsteuerung der Drehrichlung der Motorwelle bei
der Umschaltung von Speisung mit Wechselstrom von Niederspannung auf Speisung mit Gleichstrom mit einer
Kleinspannung.
In Verbindung mit einem Mixgerät für Lebensmittel wird die erfindungsgemäße Vorrichtung über ihren
ganzen Drehzahlbereich von 4 000 bis 14 000 U/min mit
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