DE19636519C1

DE19636519C1 - Universal motor with braking device e.g. for electric power tools

Info

Publication number: DE19636519C1
Application number: DE19636519A
Authority: DE
Inventors: Hans Hermann Rottmerhusen
Original assignee: Individual
Current assignee: C&E Fein GmbH and Co
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-09-09
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2016-09-10

Abstract

The motor has a stator provided with a field winding and having a geometric neutral zone (5) and an armature (4) supplied via a commutator and current brushes. The stator is assembled from a stator laminations packet with two pairs of field poles parts (8,13). The field winding has a first coil (9) wound around one of the field pole parts (8) of each field pole which has a pole horn (11,12) at either side and an auxiliary coil (10) wound around both field pole parts, the second of which only has a pole horn (14) on one side.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Reihenschlußmotor, insbesondere einen Universalmotor, mit einer Bremseinrich tung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 (DE 43 07 357 A1).The invention relates to a series motor, especially a universal motor with a brake device tion with the features of the preamble of the claim 1 (DE 43 07 357 A1).

Von Reihenschlußmotoren, insbesondere Universalmotoren, die bei Elektrogeräten und Elektrohandwerkzeugen zur Anwendung kommen, wird eine hohe Leistungsdichte erwartet, womit bei einem geringen Motorengewicht eine hohe Leistungsaufnahme bei einem möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen ist. Daher müssen solche Motoren mit einer Innendurchzugsbelüf tung ausgestattet sein. Aus diesen Gründen ist für eine gu te Kommutierung die Anordnung von Wendepolen am Polpaket schwer zu realisieren.Of series motors, especially universal motors, the for electrical devices and electrical hand tools come, a high power density is expected, with which low engine weight, high power consumption can be achieved with the highest possible efficiency. Therefore, such motors must have an internal draft be equipped. For these reasons, for a gu te commutation the arrangement of reversing poles on the pole package difficult to realize.

Um eine ausreichende Kommutierung bei solchen Universalmo toren zu erzielen, wird daher das Ankerquerfeld zur ablau fenden Kante der Feldpole ausgerichtet, wobei die Bürsten verziehung bis zu 45° erfolgt. Nachteilig bei einer solchen Bürstenverziehung ist es, daß hierdurch sehr hohe Leerlauf drehzahlen verursacht werden, wodurch die Leistungsaufnahme des Motors entsprechend begrenzt wird und der Motor durch eine Kurzschlußbremsung bei einer ausreichenden Kommutie rung schwierig abzubremsen ist.To ensure sufficient commutation with such universal mo To achieve goals, the anchor cross field becomes too blue fenden edge of the field poles aligned, the brushes warping up to 45 °. A disadvantage of such Brush warping is the result of very high idling speeds are caused, causing power consumption of the motor is limited accordingly and the motor by short-circuit braking with sufficient commutation is difficult to slow down.

Zur Verbesserung einer ausreichenden Kommutierung bei elek trischen Maschinen ohne Wendepole ist es aus der DE-PS 2 35 089 bekannt, die Pole am Ständer mehrteilig auszulegen. Bei dieser Anordnung der mehrteiligen Pole am Ständer betrifft es Gleichstrommaschinen und Gleichstrommotoren, bei denen durch einfaches Verändern des Erregerstroms bzw. eines Tei les desselben eine veränderliche elektromotorische Kraft bzw. eine veränderliche Geschwindigkeit ohne Funkenbildung am Kollektor erzielt werden soll, indem die Magnetwicklun gen am Ständer übereinander so angeordnet sind, daß ihre Achsen nicht zusammenfallen. Fig. 3 der DE-PS 2 35 089 ver anschaulicht eine Anordnung, bei der die beiden Wicklungen A und B ungleiche Oberflächen besitzen und an einer Seite übereinander liegen, und diese Anordnung ist in Fig. 4 der selben Schrift in Verbindung mit einem zweipoligen Motor veranschaulicht, der auch als Dynamo arbeiten kann. Das Er regersystem ist ein zusammengesetztes, indem die Wicklungen m, m und n, n den Nebenerregungskreis bilden, während die Wicklungen p, p und q, q in Reihe mit dem Anker liegen. Eine elektrische Maschine bzw. ein Elektromotor dieser Bau art kann auch ausschließlich Reihenwicklungen am Ständer besitzen. Für im Handeinsatz verwendete Elektrogeräte bzw. Elektrowerkzeuge kommt der Einsatz solcher Motoren unter dem Gesichtspunkt des Leistungsgewichts des Motors nicht in Betracht, da das Motorengewicht zur Leistungsaufnahme viel zu hoch ist, und außerdem geht keine Lösung für eine Ab bremsung des Motors aus dieser Patentschrift hervor.To improve sufficient commutation in electrical machines without reversing poles, it is known from DE-PS 2 35 089 to design the poles on the stand in several parts. In this arrangement of the multi-part poles on the stator, it concerns direct current machines and direct current motors in which, by simply changing the excitation current or a part of the same, a variable electromotive force or a variable speed without sparking on the collector is to be achieved by the magnet windings on the stator are arranged one above the other so that their axes do not coincide. Fig. 3 of DE-PS 2 35 089 ver illustrates an arrangement in which the two windings A and B have uneven surfaces and lie one above the other on one side, and this arrangement is in Fig. 4 of the same document in connection with a two-pole motor illustrates that can also work as a dynamo. The He excitation system is a composite, in which the windings m, m and n, n form the secondary excitation circuit, while the windings p, p and q, q are in series with the armature. An electrical machine or an electric motor of this type can also have only row windings on the stator. For electrical devices or power tools used in manual use, the use of such motors is not an option from the point of view of the power-to-weight ratio of the motor, since the weight of the motor is far too high for power consumption, and there is also no solution for braking the motor from this patent.

Aus der DE 43 07 357 A1 ist ein Reihenschlußmotor, insbe sondere Universalmotor, mit einer Bremseinrichtung bekannt. Dieser Motor besteht aus einem geblechten Polpaket, dessen Polschuhe jeweils aus zwei ungleichen Polteilen besteht und für eine vorbestimmte, ausgeprägte Drehrichtung des Motors gedacht ist. Jeder Polschuh weist eine Feldwicklung und ei ne Zusatzwicklung auf, wobei die Feldwicklung jeweils den gesamten Polschuh umgreift, während die Zusatzwicklung auf der ablaufenden Seite des Polschuhs sowie in einer eigenen Nut in Richtung Polmitte angeordnet ist. Zur Umschaltung zwischen Motor- und Bremsbetrieb ist ein mehrpoliger Um schalter vorgesehen. Durch die Anordnung und wechselweise Schaltung von Feld- und Zusatzwicklung wird erreicht, daß der resultierende Erregerfeldvektor immer senkrecht zum Feld der kommutierenden Spule des Ankerkreises steht. Die Feldwicklung wird aber nur während des Motorbetriebes ge nutzt, während die Zusatzwicklung ausschließlich zum Brem sen verwendet wird.From DE 43 07 357 A1 is a series motor, esp special universal motor, known with a braking device. This motor consists of a laminated pole pack, the Pole shoes each consist of two different pole parts and for a predetermined, pronounced direction of rotation of the motor is thought. Each pole piece has a field winding and egg ne additional winding, with the field winding each grips the entire pole piece while the additional winding is on the running side of the pole piece as well as in its own Groove is arranged towards the center of the pole. For switching between motor and brake operation is a multi-pole order switch provided. By arrangement and alternately Switching of field and additional winding is achieved that the resulting excitation field vector is always perpendicular to Field of the commutating coil of the armature circuit stands. The Field winding is ge only during engine operation uses, while the additional winding only for braking sen is used.

Aus der DE-OS 15 63 022 ist ein Ständer für Gleichstromma schinen bekannt, bei dem die Feldpole des geblechten Polpa ketes aus drei ungleichen Feldpolteilen bestehen. Diese setzen sich zusammen aus einem breiten Hauptpol mit Pol schuh und Polhörnern, der von einer Wicklung umgriffen wird, sowie beiderseitig des Hauptpols aus zwei spiegelsym metrischen Nebenpolen, deren Polschuhe nur auf der jeweils dem Hauptpol abgewandten Seite in einem Polhorn enden, wo bei die beiden Nebenpole von einer zweiten Wicklung gemein sam umgriffen werden. Die beiden Wicklungen dienen gemein sam als Feldwicklung und sind deshalb fest zusammen ge schaltet. Außerdem ist die Anordnung von Haupt- und Neben polen symmetrisch, d. h. das Polpaket kann für beide Lauf richtungen gleichermaßen verwendet werden. Auch sind keine Angaben zum elektrischen Bremsen eines mit diesem Polpaket ausgerüsteten Motors zu entnehmen.From DE-OS 15 63 022 is a stand for direct current apparently known in which the field poles of the laminated Polpa ketes consist of three different field pole parts. This are composed of a broad main pole with pole shoe and pole horns encircled by a winding is, and on both sides of the main pole from two mirror symmetry metric minor poles, whose pole pieces are only on each end facing away from the main pole in a pole horn, where common to the two secondary poles from a second winding sam can be embraced. The two windings serve together sam as field winding and are therefore firmly combined switches. In addition, the arrangement of main and secondary poland symmetrical, d. H. the pole pack can run for both directions are used equally. Also there are none Information on the electrical braking of one with this pole pack equipped engine.

Aus der US 3 697 842 ist ein geblechtes Polpaket für einen Spaltmotor bekannt, das für eine Vorzugslaufrichtung ausge bildet ist. Das Polpaket besteht aus einem breiten Hauptpol mit Polschuhen und beidseitigen Polhörnern sowie aus einem an der auflaufenden Seite des Hauptpoles angeordneten Ne benpol, dessen Polschuh nur an der auflaufenden Seite in einem Polhorn endet. Dabei wird der Hauptpol von einer Be triebswicklung sowie Haupt- und Nebenpol gemeinsam von ei ner Anlaufwicklung umgriffen.From US 3,697,842 is a laminated pole pack for one Knit motor known that out for a preferred direction forms is. The pole package consists of a wide main pole with pole pieces and pole horns on both sides and from one Ne located on the rising side of the main pole benpol, whose pole piece is only on the rising side in a Polhorn ends. The main pole is a Be drive winding as well as main and secondary pole together from egg encompassed the start-up winding.

Es ist bekannt, Reihenschlußmotoren dadurch abzubremsen, daß das Feld oder der Anker des Motors mittels eines Um schalters umgepolt und der Motor kurzgeschlossen wird und somit wie ein Generator wirkt. Um hierbei eine gute Kommu tierung sowohl während der Betriebsphase als auch während der Abbremsphase zu erzielen, ist die Anordnung von Wende polen besonders vorteilhaft. In der Patentschrift EP 0 471 038 B1 ist die Anordnung der Wendepole bei solcherart abge bremsten Motoren beschrieben.It is known to brake series motors by that the field or the armature of the motor by means of an order reversed the switch and the motor is short-circuited and thus acts like a generator. To ensure good communication tation both during the operating phase and during To achieve the braking phase is the order of turning Poland is particularly advantageous. In the patent specification EP 0 471 038 B1 the arrangement of the reversing poles is abge in such a way braked motors described.

Die Anordnung von Wendepolen bei kleinen durchzugsbelüfte ten Universalmotoren mit einer hohen Leistungsdichte ist technisch kaum durchführbar. Zur Abbremsung von Universal motoren kommen in bekannter Weise daher elektronische Ein richtungen zur Anwendung, wie sie beispielsweise aus der DE 42 40 972 A1, der DE 38 02 419 A1 oder der DE 36 36 555 A1 bekannt sind. Solche elektronischen Einrichtungen, die eine kontrollierte Abbremsung gewährleisten sollen, sind aber nicht absolut betriebssicher. Bei einem Defekt der Elektronik erfolgt entweder keine Abbremsung, oder der Mo tor wird unmittelbar kurzgeschlossen, und außerdem ist die Kommutierung bei solchen elektronischen Einrichtungen unbe friedigend.The arrangement of reversing poles with small draft ventilation universal motors with a high power density technically hardly feasible. For braking Universal Motors therefore come in electronic manner in a known manner directions for use, such as those from DE 42 40 972 A1, DE 38 02 419 A1 or DE 36 36 555 A1 are known. Such electronic devices that are intended to ensure controlled braking but not absolutely reliable. In the event of a defect Electronics either do not slow down, or the mo gate is immediately short-circuited, and besides, the Commutation in such electronic devices unbe peaceful.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, die geschilderten Kommutierungsprobleme - im besonderen bei abzubremsenden Universalmotoren - aufzuheben.The invention is based on the idea that described Commutation problems - especially when braking Universal motors - to be canceled.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rei henschlußmotor in Verbindung mit einer Bremsschaltung zu schaffen, welcher sowohl während der Betriebsphase als auch während der Abbremsphase eine ausreichende Kommutierung aufweist, ohne daß hierfür Wendepole erforderlich sind oder eine Bürstenverstellung vorgesehen wird.Therefore, the invention has for its object a Rei Closing motor in connection with a brake circuit create which both during the operational phase as well Adequate commutation during the deceleration phase has, without the need for reversing poles or a brush adjustment is provided.

Diese Aufgabe wird bei einem Reihenschlußmotor der gat tungsbildenden Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is the gat with a series motor tion-forming nature through the characteristic features of Claim 1 solved.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen An sprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.Further refinements of the invention are the rest of the sayings and the description.

Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Blechschnitts für das Polpaket des Reihenschlußmotors in Verbindung mit Schaltungsanordnungen zum Abbremsen des Motors liegen dar in, daß hiermit bei einer elektrodynamischen Bremsung des Motors nach dem Prinzip der Selbsterregung während des Um schaltens vom Motorbetrieb in den Bremsbetrieb die Bremsung selbsttätig eingeleitet wird und eine entsprechende gute Kommutierung sowohl während der Betriebsphase als auch wäh rend der Abbremsphase des Motors erzielt wird. Hierbei ist eine hohe Betriebssicherheit des Bremsvorgangs gewährlei stet, wobei ein üblicher Durchzugsbelüftungsraum in dem Be reich der geometrisch neutralen Zone vorhanden ist. Somit wird eine standardgemäße Leistungsaufnahme und ein stan dardgemäßer Wirkungsgrad erzielt.The particular advantages of the sheet metal cut according to the invention for the pole assembly of the series motor in connection with Circuit arrangements for braking the engine are shown in that hereby with an electrodynamic braking of the Motors on the principle of self-excitation during the order switches from motor operation to braking operation is initiated automatically and a corresponding good Commutation both during the operating phase and while is achieved during the deceleration phase of the engine. Here is guarantee a high level of operational reliability of the braking process stet, with a usual draft ventilation space in the loading rich in the geometrically neutral zone. Consequently becomes a standard power consumption and a stan efficiency achieved.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is described below with reference to the figures illustrated embodiments explained in more detail.

Dabei zeigen:Show:

Fig. 1 einen standardgemäßen Blechschnitt des Pol pakets für einen Universalmotor, Fig. 1 a-standard sheet metal section of the pole package for a universal motor,

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Blechschnitt des Polpakets für einen gebremsten Universalmo tor, Fig. 2 tor a sheet metal section of the Polpakets invention for a braked Universalmo,

Fig. 3 einen zu Fig. 2 alternativen Blechschnitt, Fig. 3 shows an alternative to Fig. 2 sheet section,

Fig. 4, 5 Bremsschaltungen für die erfindungsgemäßen Blechschnitte des Polpakets, Fig. 4, 5 brake circuits for the inventive sheet metal sections of the Polpakets,

Fig. 6 ein Diagramm über den Stromverlauf während der Abbremsphase des Universalmotors. Fig. 6 is a diagram of the current profile during the braking phase of the universal motor.

Elektrogeräte und insbesondere Elektrohandwerkzeuge sind üblicherweise mit einem Universalmotor ausgestattet, da mit einem Universalmotor eine hohe Leistungsdichte zu erzielen ist. Einen standardgemäßen Blechschnitt des Polpakets eines solchen Universalmotors zeigt Fig. 1. Hinter den Polhörnern 1 der Feldpole 2 wird die Feldwicklung 3 angeordnet. Der Anker 4 und die Feldwicklung werden durch eine Durchzugsbe lüftung gekühlt. Für die Kühlung des Motors ist daher in dem Bereich der geometrisch neutralen Zone 5 ein entspre chender Raum 6 vorgesehen. Um eine ausreichende Kommutie rung bei Nennbetrieb des Motors zu erreichen, werden die Bürsten entsprechend verzogen, und somit wird das Anker querfeld 7 aus der geometrisch neutralen Zone 5 hin zur ab laufenden Kante der Feldpole 2 verlegt. Soll nun ein derar tig ausgelegter Universalmotor abgebremst werden, indem der Anker oder die Feldwicklung mittels eines Umschalters umge polt und der Motor kurzgeschlossen wird, sind hierfür Maß nahmen zur Regulierung des Bremsstroms erforderlich. Über wiegend kommen für diese Aufgaben elektronische Steuerein richtungen zur Anwendung. Die Kommutierung während der Ab bremsphase des Motors bleibt aber mangelhaft, wenn keine Bürstenverstellung vorgenommen wird oder keine Wendepole vorhanden sind. Außerdem ist der Bremsvorgang nicht opti mal. Weiterhin wird durch die Bürstenverziehung eine hohe Leerlaufdrehzahl verursacht, und sie verursacht auch einen harten Anlauf des Motors. Für einen Universalmotor ist es wünschenswert, wenn er die Eigenschaften eines sanften An laufs und ein steifes Drehzahlverhalten aufweist, wobei er noch die Eigenschaften einer sanften Schnellabbremsung be sitzen sollte, um solche Universalmotoren besonders bei mit gefährlichen Werkzeugen bestückten handgeführten Elektro werkzeugen, beispielsweise bei einem Winkelschleifer, ver wenden zu können. Ein solcher Universalmotor soll aber die Anforderung einer ausreichenden Kommutierung sowohl während der Betriebsphase als auch während der Abbremsphase erfül len, wobei eine ausreichende Durchzugsbelüftung in dem Be reich der geometrisch neutralen Zone und ein standardgemä ßer Wirkungsgrad sowie eine standardgemäße Leistungsaufnah me gewährleistet sein muß.Electrical devices and in particular electrical hand tools are usually equipped with a universal motor, since a high power density can be achieved with a universal motor. 1 shows a standard sheet metal section of the pole pack of such a universal motor . The field winding 3 is arranged behind the pole horns 1 of the field poles 2 . The armature 4 and the field winding are cooled by a Durchzugbe ventilation. For the cooling of the engine, a corre sponding space 6 is therefore provided in the area of the geometrically neutral zone 5 . In order to achieve sufficient commutation during rated operation of the motor, the brushes are warped accordingly, and thus the armature crossfield 7 is moved from the geometrically neutral zone 5 to the running edge of the field poles 2 . If a universal motor of this type is to be braked by reversing the armature or the field winding using a changeover switch and short-circuiting the motor, measures to regulate the braking current are required for this. Electronic control devices are predominantly used for these tasks. The commutation during the braking phase of the motor remains poor, however, if no brush adjustment is made or if there are no reversing poles. In addition, the braking process is not optimal. Furthermore, the brush warp causes a high idle speed, and it also causes the engine to start hard. For a universal motor, it is desirable if it has the properties of a smooth start-up and a stiff speed behavior, while it should also have the properties of a gentle rapid deceleration, in order to use such universal motors, especially with hand-held power tools equipped with dangerous tools, for example with an angle grinder to be able to use. However, such a universal motor should meet the requirement of sufficient commutation both during the operating phase and during the braking phase, with sufficient draft ventilation in the area of the geometrically neutral zone and standard efficiency and standard power consumption having to be ensured.

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Blechschnitt des Stän ders eines Reihenschlußmotors, der in Verbindung mit ent sprechenden Bremsschaltungen die zuvor aufgeführten Erfor dernisse erfüllt. Fig. 2 shows a sheet metal section according to the invention of the stan of a series motor which, in conjunction with corresponding braking circuits, meets the requirements listed above.

Der Polaufbau des Polpakets ist nur für eine Drehrichtung des Motors ausgelegt, und es besitzt zwei Feldpolanordnun gen aus je zwei ungleich großen Feldpolteilen, wobei der Feldpolteil 8 an der ablaufenden Seite den größeren Polteil der Feldpolanordnungen bildet. Der Feldpolteil 8 an der in Drehrichtung gesehenen ablaufenden Seite besitzt zwei Pol hörner 11, 12, und dieser Feldpolteil 8 wird beidseitig von einer Feldspule 9 umschlungen und einseitig an der ablau fenden Seite von einer Feldzusatzspule 10. Daher ist das Polhorn 11 an der ablaufenden Seite derart ausgelegt, daß es sowohl die Feldspule 9 als auch die Feldzusatzspule 10 aufnehmen kann, und das andere Polhorn 12 dieses Feldpol teils 8 ist so ausgelegt, daß es die Feldspule 9 aufnehmen kann. Der Feldpolteil 13 an der auflaufenden Seite wird nur von der Feldzusatzspule 10 einseitig umschlungen, somit be sitzt dieser Feldpolteil 13 an der auflaufenden Seite ein entsprechendes Polhorn 14 zur Aufnahme der Feldspule 10. Das Ankerquerfeld 15 kann vorzugsweise zur geometrisch neu tralen Zone 5 ausgerichtet sein, hierdurch wird die maxima le Anzahl der Spulen des Ankers 4 vom Ständerfeld erfaßt. Die Windungszahl der Feldspule 9 ist derart zu der Win dungszahl der Feldzusatzspule 10 ausgelegt, daß bei Nennbe trieb des Motors eine gute Kommutierung gewährleistet ist und somit der maximale Wirkungsgrad des Motors erzielt wird.The pole structure of the pole pack is only designed for one direction of rotation of the motor, and it has two Feldpolanordnun gene from two differently sized field pole parts, the field pole part 8 forms the larger pole part of the field pole arrangements on the trailing side. The field pole part 8 on the running side seen in the direction of rotation has two pole horns 11 , 12 , and this field pole part 8 is wrapped on both sides by a field coil 9 and on one side on the ablau fenden side of a field auxiliary coil 10 . Therefore, the pole horn 11 is designed on the trailing side so that it can accommodate both the field coil 9 and the field auxiliary coil 10 , and the other pole horn 12 of this field pole 8 is designed so that it can accommodate the field coil 9 . The field pole 13 on the accruing side is looped on one side only of the field booster coil 10, thus be sitting this field pole part 13 on the side accruing a corresponding pole horn 14 for receiving the field coil 10 degrees. The armature transverse field 15 can preferably be aligned with the geometrically neutral zone 5 , as a result of which the maximum number of coils of the armature 4 is detected by the stator field. The number of turns of the field coil 9 is designed in such a way as to the number of windings of the additional field coil 10 that good commutation is ensured at nominal operation of the motor and thus the maximum efficiency of the motor is achieved.

Zur maschinellen Einspulung der Feldspule 9 kann es vor teilhaft sein, das Polpaket zweiteilig auszulegen, indem das Polpaket in dem Bereich 16 des Polkerns des Feldpol teils 13 getrennt ist. Nach dem Einspulen der Feldspule 9 werden die Polpaketteile zusammengefügt.For mechanical winding of the field coil 9 , it can be advantageous to design the pole pack in two parts by separating the pole pack in the region 16 of the pole core of the field pole part 13 . After winding the field coil 9 , the pole packet parts are joined together.

Sollen bandagierte Feldspulen am Ständer angeordnet sein, so müssen die Feldspulen an einem Stück am Ständer einge legt werden.If bandaged field coils are to be arranged on the stand, the field coils must be inserted in one piece on the stand be placed.

Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Blechschnitt des Stän ders, der vorteilhaft zur Anordnung bandagierter Feldspulen geeignet ist. Fig. 3 shows a sheet metal section of the Stän according to the invention, which is advantageously suitable for arranging bandaged field coils.

Das Polhorn 12′ des Feldpolteils 8 ist hier geringer wie das Polhorn 12 der Fig. 2 ausgeprägt. Zur Einbringung der bandagierten Feldspule 9 am Ständer wird zuerst die eine Spulenseite hinter dem zur geometrisch neutralen Zone wei senden Polhorn 11 des Feldpolteils 8 gelegt, und die andere Spulenseite wird zu der Öffnung 17 der Nute 18 zwischen dem Feldpolteil 8 und dem Feldpolteil 13 geführt und dann ent sprechend in die Nute 18 angeordnet. Das Polhorn 12′ dient zur Fixierung der bandagierten Feldspule 9. Nach der Ein bringung der bandagierten Feldspule 9 am Ständer wird die bandagierte Feldzusatzspule 10 in bekannter Weise am Stän der angeordnet.The pole horn 12 'of the field pole part 8 is less pronounced here than the pole horn 12 of FIG. 2. To introduce the bandaged field coil 9 on the stand, one side of the coil is first placed behind the pole horn 11, which is white for the geometrically neutral zone, of the field pole part 8 , and the other side of the coil is guided to the opening 17 of the slot 18 between the field pole part 8 and the field pole part 13 and then arranged accordingly in the groove 18 . The pole horn 12 'serves to fix the bandaged field coil 9th After the introduction of the bandaged field coil 9 on the stand, the bandaged field auxiliary coil 10 is arranged in a known manner on the stand.

Soll nun ein derartig ausgelegter Reihenschlußmotor durch eine Kurzschlußbremsung bei einer ausreichenden Kommutie rung sanft und schnell abgebremst werden, so ist hierfür eine entsprechende Schaltungsanordnung vorzusehen. Fig. 4 und 5 zeigen solche Schaltungsanordnungen.If a series-circuit motor designed in this way is to be gently and quickly braked by short-circuit braking with sufficient commutation, a corresponding circuit arrangement must be provided for this. FIGS. 4 and 5 show such circuit arrangements.

Fig. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung zum netzunabhängigen elektrischen Bremsen eines Reihenschlußmotors mittels eines zweipoligen Umschalters. Die Feldzusatzspule 10 ist zwi schen dem ersten und dem zweiten Umschaltglied S1, S2 an geordnet. Der Arbeitskontakt a des ersten Umschaltglieds S1 ist mit einem ersten Netzanschluß und der Ruhekontakt b des ersten Umschaltglieds S1 ist über eine Brücke 19 mit dem Arbeitskontakt c des zweiten Umschaltglieds S2 und dem ersten Anschluß des Ankers 4 verbunden, wobei mit der Brüc ke 19 der erste Anschluß des Strompfads 20 verbunden ist. Der zweite Anschluß des Strompfads 20 ist mit dem zweiten Umschaltglied S2 verbunden, und der zweite Anschluß des Ankers 4 ist mit dem ersten Anschluß der Feldspule 9 und über eine Kurzschlußbrücke 21 mit dem Ruhekontakt d des zweiten Umschaltglieds S2 verbunden, während der zweite Anschluß der Feldspule 9 mit einem zweiten Netzanschluß verbunden ist. Im Strompfad 20 befindet sich eine in Wech selrichtung geschaltete Diodenanordnung. Diese Diodenanord nung dient als spannungsrückstand für die Felderregung wäh rend der Bremsbetriebsphase. Fig. 4 shows a circuit arrangement for the mains-independent electrical braking of a series motor by means of a two-pole switch. The additional field coil 10 is arranged between the first and second switching elements S1, S2. The normally open contact a of the first switching element S1 is connected to a first mains connection and the normally closed contact b of the first switching element S1 is connected via a bridge 19 to the normally open contact c of the second switching element S2 and the first connection of the armature 4 , with the bridge 19 being the first Connection of the current path 20 is connected. The second connection of the current path 20 is connected to the second switching element S2, and the second connection of the armature 4 is connected to the first connection of the field coil 9 and via a shorting bridge 21 to the normally closed contact d of the second switching element S2, while the second connection of the field coil 9 is connected to a second network connection. In the current path 20 there is a diode arrangement switched in alternating direction. This diode arrangement serves as a voltage residue for the field excitation during the braking operation phase.

Bei der Schaltungsanordnung der Fig. 5 ist der Anker 4 zwi schen dem ersten und dem zweiten Umschaltglied S1, S2 an geordnet, und die Feldzusatzspule 10 ist mit ihrem ersten Anschluß mit der Brücke 19 verbunden, wobei ihr zweiter An schluß mit der Feldspule 9 und der Kurzschlußbrücke 21 ver bunden ist.In the circuit arrangement of FIG. 5, the armature 4 is arranged between the first and the second switching element S1, S2, and the field auxiliary coil 10 is connected at its first connection to the bridge 19 , its second connection to the field coil 9 and the short circuit bridge 21 is connected.

Bei den Schaltungsanordnungen ist die Feldzusatzspule 10 und die Feldspule 9 während der Motorbetriebsphase mit dem Anker 4 in Reihe geschaltet, wobei während der Bremsbe triebsphase nur die Feldzusatzspule 10 über die Kurzschluß brücke 21 mit dem Anker 4 in Reihe geschaltet ist.In the circuit arrangements, the field auxiliary coil 10 and the field coil 9 is connected in series with the armature 4 during the motor operating phase, wherein during the brake operation phase only the field auxiliary coil 10 is connected via the short-circuit bridge 21 with the armature 4 in series.

Sollte der Strompfad 20 bei den Schaltungsanordnungen ein mal unterbrochen bzw. nichtleitend sein, so wird der Motor unmittelbar kurzgeschlossen und schlagartig abgebremst. Dieser Zustand kann besonders bei handgeführten Elektro werkzeugen zu Unfällen führen. Um ein unmittelbares Kurz schließen des Motors zu verhindern, kann in der Kurzschluß brücke 21 eine Sicherung 22 angeordnet werden, die so aus gelegt ist, daß beim Versagen des Strompfades 20 die Siche rung schnell durchschlägt und hierdurch ein schlagartiges Abbremsen des Motors verhindert wird.If the current path 20 in the circuit arrangements is interrupted or non-conductive, the motor is immediately short-circuited and abruptly braked. This condition can lead to accidents, especially with hand-held power tools. In order to prevent an immediate short circuit of the motor, a fuse 22 can be arranged in the short-circuit bridge 21 , which is laid out in such a way that if the current path 20 fails, the fuse quickly breaks through and thereby a sudden braking of the motor is prevented.

Mit der Bremsschaltung der Fig. 4 und der Fig. 5 in Verbin dung mit dem entsprechenden Blechschnitt wird eine sanfte Schnellabbremsung des Motors erzielt. Hierbei ist es beson ders vorteilhaft, daß das Feld der Feldpolanordnungen an der ablaufenden Seite während der Betriebsphase verstärkt wird, wodurch zur Erreichung einer ausreichenden Kommutie rung während der Betriebsphase die Bürsten etwa in dem Be reich der geometrisch neutralen Zone stehen können. Hier durch reicht eine schwache Erregung der Feldzusatzspule 10 aus, um eine sanfte Schnellabbremsung des Motors zu erzie len. Daher kann der spannungsrückstand der Diodenanordnung im Strompfad gering sein. In der Regel beträgt der Span nungsrückstand ab 0,7 V aufwärts, und er ist von der Bau größe des Motors abhängig.With the brake circuit of FIG. 4 and FIG. 5 in conjunction with the corresponding sheet metal cut, a gentle rapid braking of the motor is achieved. It is particularly advantageous that the field of the field pole arrangements on the trailing side is strengthened during the operating phase, whereby the brushes can be approximately in the loading area of the geometrically neutral zone to achieve sufficient commutation during the operating phase. Here by a weak excitation of the field auxiliary coil 10 is sufficient to achieve a gentle rapid braking of the motor. Therefore, the voltage backlog of the diode arrangement in the current path can be low. As a rule, the voltage residue is 0.7 V upwards and depends on the size of the motor.

Die Praxis hat gezeigt, daß bei einer Bremsschaltung mit einem Strompfad der effektivste Bremsvorgang erzielt wird, wenn das Ankerquerfeld zu dem Bereich der geometrisch neu tralen Zone hin ausgerichtet ist.Practice has shown that with a brake circuit the most effective braking process is achieved with a current path, if the anchor cross field is geometrically new to the area central zone is aligned.

Der Stromverlauf während des Bremsvorgangs ist mit dem Dia gramm der Fig. 6 dargestellt.The current profile during the braking process is shown with the diagram of FIG. 6.

Die erste Kurve 23 zeigt den Stromverlauf des Strompfades 20 und die zweite Kurve 23′ den Stromverlauf der Feldzu satzspule 10. Während der Bremseinleitung steigt der Bremsstrom in dem Bereich 24, 24′ kontinuierlich an und hält sich in dem Hauptbremsbereich 25, 25′ etwa konstant, und in dem Bereich 26 des letzten Drittels der Bremszeit beginnt der über den Strompfad 20 fließende Bremsstrom zu sammenzubrechen, bis kein Strom mehr über den Strompfad 20 fließt. Der gesamte Bremsstrom fließt nun in dem Bereich 27 kurz vor dem Ankerstillstand direkt über der Feldzusatzspu le 10 und den Anker 4, wodurch eine sanfte Schnellabbrem sung bis zum Ankerstillstand erzielt wird.The first curve 23 shows the current profile of the current path 20 and the second curve 23 'the current profile of the field coil 10 . During the initiation of braking, the braking current in the area 24 , 24 'rises continuously and remains approximately constant in the main braking area 25 , 25 ', and in the area 26 of the last third of the braking time, the braking current flowing via the current path 20 begins to collapse until no more current flows through the current path 20 . The entire braking current now flows in the area 27 shortly before the armature stops directly above the field auxiliary spool 10 and the armature 4 , whereby a gentle rapid braking solution is achieved until the armature stops.

Derartige abbremsbare Universalmotoren kommen zum Beispiel vorzugsweise bei handgeführten Winkelschleifern und Kreis sägen zur Anwendung.Such brakeable universal motors come for example preferably with hand-held angle grinders and circles saws for use.

Claims

1. AC-fed series motor, in particular universal motor, with a predetermined pronounced direction of rotation, with a braking device, with a stator having a field winding with a geometrically neutral zone ( 5 ) and with a rotating, fed via a commutator and brushes, an armature transverse field ( 15 ) causing armature ( 4 ), the stator consisting of a laminated pole package with a magnetic yoke part and pronounced field poles, each composed of two first and second field pole parts ( 8 , 13 ), the first field pole part ( 8 ) with respect to the direction of rotation of the armature ( 4 ) on the outgoing side of the field pole and the second field pole part ( 13 ) with respect to the direction of rotation of the armature ( 4 ) on the upstream side of the field pole is arranged and the field winding of each field pole from a field coil ( 9 ) and a field auxiliary coil ( 10 ), and wherein the braking device consists of a changeover switch exists, which cooperates with the field winding to switch from motor operation to braking operation, characterized in that the field coil ( 9 ) encompasses the first field pole part ( 8 ) and the field auxiliary coil ( 10 ) encompasses the entire field pole and the first field pole part ( 8 ) has a pole core which ends in the air gap side in pole horns, the pole horn ( 11 ) pointing to the draining side being designed to accommodate the field coil ( 9 ) and the field auxiliary coil ( 10 ), while the pole horn ( 12 ) pointing to the bulging side only is designed to receive the field coil ( 9 ), and the second field pole part ( 13 ) has a pole core, which ends on the air gap side only on the upstream side in a pole horn ( 14 ) and is designed to receive the field auxiliary coil ( 10 ), and that Changeover switch consists of a two-pole changeover switch with at least two changeover elements (S1, S2), with which the additional field coil ( 10 ) and the field coil ( 9 ) with the armature ( 4 ) connected in series and connected to a mains connection and with which the field auxiliary coil ( 10 ) is connected via a short-circuit bridge ( 21 ) to the armature ( 4 ) to form a closed circuit during braking operation .

2. AC-fed series circuit motor according to claim 1, characterized in that the field pole arrangements consist of two differently sized field pole parts ( 8 , 13 ), where in the first field pole part ( 8 ) on the trailing side forms the larger pole part of the field pole arrangements.

3. AC-fed series circuit motor according to claim 1, characterized in that the armature transverse field ( 15 ) of the armature ( 4 ) to the area of the geometrically neutral zone ( 5 ) of the pole package is aligned to achieve an effec tive braking process.

4. AC-fed series-wound motor according to claim 1 and 3, characterized in that for aligning the kerquer field ( 15 ) to the area of the geometrically neutral zone ( 5 ) of the pole packet, the number of turns of field coil ( 9 ) and additional field coil ( 10 ) to each other are dimensioned so that good commutation is guaranteed during motor operation and braking operation.

5. AC-fed series circuit motor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pole package of the stator ( 7 ) is formed in two parts, wherein it is separated in a region ( 16 ) between the first field pole part ( 8 ) and the second field pole part ( 13 ) is, so that the two parts of the pole package can be joined together after winding in the additional field coil ( 9 ).

6. AC-fed series circuit motor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pole package of the stator is formed in two parts, wherein it is separated in a region ( 16 ') of the geometrically neutral zone ( 5 ), so that the two parts of the pole package after arranging the bandaged field coil ( 9 ) and additional field coil ( 10 ) can be joined together.

7. AC-fed series circuit motor according to claim 1, characterized in that a fuse ( 22 ) is arranged in the short-circuit bridge ( 21 ).