DE19951747C1 - Electric motor operating circuit e.g. for electric handtool, has dual operating switch for reversing polarity of motor field winding for switching between drive and braking modes - Google Patents
Electric motor operating circuit e.g. for electric handtool, has dual operating switch for reversing polarity of motor field winding for switching between drive and braking modesInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung für einen Elektromotor, insbesondere zum Betrieb von Elektrohandwerkzeugen mit einer Ankerwicklung und mindestens einer Feldwicklung. Die Schaltung umfasst einen Motorbetriebskreis und einen Bremsbetriebskreis. Die Schaltung weist eine Steuerelektronik, einen aus wenigstens zwei Umschaltern bestehenden Betriebsschalter zum Umschalten der Betriebsart des Elektromotors zwischen Motorbetrieb und Gegenstrombremsbetrieb und mit mindestens einem Leistungsschalter auf. In beiden Betriebsarten liegen mindestens eine Feldwicklung und die Ankerwicklung in Reihe an einer Versorgungswechselspannung. Die mindestens eine Feldwicklung wird beim Umschalten der Betriebsart durch den Betriebsschalter jeweils umgepolt.The present invention relates to a circuit for a Electric motor, in particular for the operation of Electric hand tools with an armature winding and at least a field winding. The circuit includes one Motor operating circuit and a braking operating circuit. The circuit has control electronics, one of at least two Existing operating switches for switching the Operating mode of the electric motor between motor operation and Countercurrent braking and with at least one Circuit breaker open. In both operating modes at least one field winding and the armature winding in series an AC supply voltage. The at least one Field winding is activated when the operating mode is switched over by the Operating switch reversed.
Elektromotoren besitzen aufgrund ihrer kinetischen Energie nach dem Abschalten der Netzspannung eine längere Auslaufzeit. Insbesondere beim Einsatz in Elektrohandwerkzeugen, wie bspw. Bohrmaschinen, Winkelschleifern, Heckenscheren, Kettensägen, Elektrohobel und dgl., ist es aufgrund der Verletzungsgefahr für den Bediener, die von einem auslaufenden Elektrohandwerkzeug ausgeht, erwünscht, durch ein schnelles Abbremsen des Elektromotors für eine möglichst kurze Auslaufzeit zu sorgen. Das Abbremsen des Elektromotors kann mittels einer mechanischen Bremsung oder mittels einer elektrischen Schaltung erfolgen, in der von einem Motorbetriebskreis für den Motorbetrieb des Elektromotors auf einen Bremsbetriebskreis für den Gegenstrombremsbetrieb umgeschaltet wird.Electric motors have due to their kinetic energy a longer run-down time after switching off the mains voltage. Especially when used in electric hand tools, such as. Drills, angle grinders, hedge trimmers, chainsaws, Electric planer and the like, it is due to the risk of injury for the operator from an expiring Electric hand tool goes out, desired, by a quick Braking the electric motor for as short a time as possible To ensure expiry time. The braking of the electric motor can by means of mechanical braking or by means of a electrical circuit done by one Motor operating circuit for motor operation of the electric motor a braking circuit for countercurrent braking is switched.
Aus der DE 35 11 895 A1 ist es bekannt, in einem Motorbetriebskreis eines mit Wechselspannung betriebenen Reihenschlussmotors mit Kurzschlussbremsung einen als Triac ausgebildeten Halbleiter-Leistungsschalter vorzusehen. In einer Schaltung nach der DE-AS 23 48 880 wird eine Erregerwicklung über ein Triac von einer Wechselspannungsquelle bei kurzgeschlossenem Anker gespeist. Die DE 24 10 926 A1 beschreibt eine Kurzschlussbremsung, die mittels einer Motoranzeigeeinrichtung ausgelöst wird. From DE 35 11 895 A1 it is known in one Motor operating circuit of an operated with AC voltage Series motor with short-circuit braking one as a triac to provide trained semiconductor circuit breakers. In a circuit according to DE-AS 23 48 880 is a Excitation winding over a triac from one AC voltage source fed when the armature is short-circuited. DE 24 10 926 A1 describes short-circuit braking, the is triggered by a motor indicator.
Aus dem Stand der Technik sind Schaltungen bekannt, bei denen die kinetische Energie des auslaufenden Elektromotors in dem Bremsbetriebskreis in Wärme umgewandelt und an die Umgebungsluft abgegeben wird. Eine derartige Schaltung ist bspw. aus der DE 35 46 719 C2 und aus der DE 42 32 402 A1 bekannt.Circuits are known from the prior art in which the kinetic energy of the leaking electric motor in the Brake circuit converted into heat and sent to the Ambient air is emitted. Such a circuit is for example from DE 35 46 719 C2 and from DE 42 32 402 A1 known.
Wesentlich kürzere Auslaufzeiten lassen sich jedoch mittels einer sogenannten Gegenstrombremsung erzielen, wie sie bspw. aus der DE-PS 15 88 380 bekannt ist. Dort ist eine Schaltung zur Gegenstrombremsung für einen aus einer Batterie über eine Impulssteuereinrichtung gespeisten Gleichstromreihenschlußmotor mit zwei seine Erregerwicklung umpolenden Wendeschützen offenbart. Mittels zweier Dioden, die ständig unmittelbar mit je einem Anschluß der Erregerwicklung verbunden sind, und mittels eines Steuerglieds, das die Wendeschütze nacheinander in entsprechender Reihenfolge betätigt, soll verhindert werden, dass beim Umschalten des Elektromotors von Motorbetrieb auf Gegenstrombremsbetrieb Schaltfunken auftreten. Die beschriebene Gegenstrombremsung dient insbesondere dazu, den Elektromotor bis zum Stillstand abzubremsen, damit er möglichst schnell in der entgegengesetzten Drehrichtung wieder hochgefahren werden kann. Für ein Elektrohandwerkzeug mit einer hohen Leistungsaufnahme ist eine Gegenstrombremsung, wie sie in der DE-PS 15 88 380 beschrieben ist, jedoch nicht geeignet, da für eine sichere Wechselstrombremsung aus dem Netz die erforderlichen Einrichtungen fehlen.Much shorter run-down times can, however, be achieved with achieve a so-called countercurrent braking, such as. is known from DE-PS 15 88 380. There is a circuit for countercurrent braking for one from a battery via one Impulse control device fed DC series motor with two its excitation winding revolving reversing shooters revealed. Using two diodes that always directly with one connection of the excitation winding are connected, and by means of a control element which the Reversing contactors in sequence in the appropriate order pressed, should be prevented that when switching the Electric motor from motor operation to counter current braking operation Switching sparks occur. The countercurrent braking described is used in particular to stop the electric motor slow down so that he is as quick as possible in the in the opposite direction of rotation can. For an electric hand tool with a high Power consumption is countercurrent braking, as in the DE-PS 15 88 380 is described, but not suitable because for safe AC braking from the network necessary facilities are missing.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung für einen Elektromotor der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass sie eine schnelle, sanfte und zuverlässige Gegenstrombremsung von leistungsstarken Elektromotoren ermöglicht.The present invention is therefore based on the object a circuit for an electric motor of the aforementioned Kind of designing and developing that fast, smooth and reliable countercurrent braking from powerful electric motors.
Als eine Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Schaltung mit den Merkmalen eines der Patentansprüche 1 bis 4 vor.As a solution to this problem, the invention proposes one Circuit with the features of one of claims 1 to 4 in front.
Die Leistungsschalter sind als elektrische Halbleiter- Leistungsschalter, bspw. als Triacs, ausgebildet. Die Triacs in dem Motorbetriebskreis und dem Bremsbetriebskreis werden von der Steuerelektronik über die bidirektionalen Ansteuerleitungen angesteuert. Triacs haben die Eigenschaft, dass sie nach einem Ansteuern dann wieder selbstständig von dem leitenden in den sperrenden Zustand zurückfallen, wenn über den angesteuerten, im leitenden Zustand befindlichen Triac kein Strom fließt.The circuit breakers are designed as electrical semiconductor Circuit breakers, for example as triacs. The triacs in the engine operating circuit and the braking operating circuit from the control electronics via the bidirectional Control lines controlled. Triacs have the property that after actuation, it then automatically the conductive fall back into the blocking state if over the controlled, in the conductive state Triac no electricity flows.
Wenn sich bei der Schaltung gemäß der Patentansprüche der Elektromotor im Motorbetrieb befindet, fließt in dem Motorbetriebskreis ein Strom über den darin befindlichen Triac, sobald dieser angesteuert und in den leitenden Zustand gebracht wird. Nach der Ansteuerung des Triacs in dem Motorbetriebskreis bleibt dieser also leitend. Eine Ansteuerung des in dem Bremsbetriebskreis befindlichen Triacs während des Motorbetriebs des Elektromotors führt jedoch dazu, dass der Triac nach der Ansteuerung wieder in seinen sperrenden Zustand zurückfällt, da in dem Bremsbetriebskreis während des Motorbetriebs kein Strom über den darin befindlichen Triac fließt.If in the circuit according to the claims the electric motor is in motor operation, flows in the Motor operating circuit a current above that in it Triac as soon as this is driven and in the conductive state brought. After activating the triac in the The engine operating circuit remains conductive. A Activation of the triac in the brake operating circuit however, during motor operation of the electric motor, that the triac is back in its locking state falls back, because in the braking circuit during operation of the engine there is no current above the located triac flows.
Da die Ansteuerleitungen gemäß der vorliegenden Erfindung bidirektional ausgebildet sind, kann die Steuerelektronik über die Ansteuerleitungen nicht nur die Triacs ansteuern, sondern auch die Stellung der Leistungsschalter ermitteln. Dazu kann die Steuerelektronik unmittelbar nach dem Ansteuern der Triacs ihre Stellung abfragen. Falls der Triac in dem Motorbetriebskreis nach der Ansteuerung wieder in einen sperrenden Zustand zurückfällt, weiß die Steuerelektronik, dass sich der Elektromotor im Gegenstrombremsbetrieb befindet. Ebenso weiß die Steuerelektronik, dass sich der Elektromotor im Motorbetrieb befindet, falls der Triac in dem Bremsbetriebskreis nach der Ansteuerung wieder in einen sperrenden Zustand zurückfällt.Since the drive lines according to the present invention are designed bidirectionally, the control electronics can the control lines not only control the triacs, but also determine the position of the circuit breakers. This can the control electronics immediately after activating the triacs query their position. If the triac in that Motor operating circuit back into one after activation control state falls back, the control electronics knows that the electric motor is in countercurrent braking mode. The control electronics also knows that the electric motor is in motor operation if the triac is in the Brake control circuit in one again after activation locking state falls back.
Die Steuerelektronik kann die Stellung von einem der beiden Triacs oder aber auch von beiden Triacs überwachen. Um die Stellung des Triacs zu überwachen, der in dem zur Zeit inaktiven Kreis der Schaltung angeordnet ist, steuert die Steuerelektronik den Triac in regelmäßigen zeitlichen Abständen an und fragt anschließend die Stellung des Triacs ab. Sobald der Triac nach dem Ansteuern in einem leitenden Zustand bleibt, weiß die Steuerschaltung, dass der Betriebsschalter betätigt und die Betriebsart des Elektromotors umgeschaltet worden ist.The control electronics can position one of the two Monitor triacs or both triacs. To the To monitor the position of the triac in the currently is arranged inactive circuit of the circuit controls the Control electronics the triac in regular time Distances and then asks the position of the triac from. Once the triac is driven into a conductive Condition remains, the control circuit knows that the Operating switch operated and the operating mode of the Electric motor has been switched.
Die Steuerelektronik kann im Gegenstrombremsbetrieb des Elektromotors eine bestimmte Bremskurve vorgeben, um in Abhängigkeit von der Art des Elektromotors und der Art des Elektrohandwerkzeugs einerseits ein möglichst schnelles, andererseits aber auch ein möglichst sanftes Abbremsen des Elektromotors zu erzielen. Die Bremskurve umfaßt bspw. den Verlauf eines Stroms, der in dem Bremsbetriebskreis während des Gegenstrombremsbetriebs fließen soll, um ein definiertes Abbremsverhalten des Elektromotors zu erzielen. Um das Ende des Gegenstrombremsbetriebs feststellen zu können, wird entweder ein Zeitgeber gesetzt, oder aber die Steuerelektronik überwacht die Drehzahl des Elektromotors. Am Ende des Gegenstrombremsbetriebs wird ein Netztrennelement geöffnet, um den Elektromotor von der Versorgungswechselspannung zu trennen.The control electronics can in countercurrent braking operation Electric motor specify a certain braking curve to in Depends on the type of electric motor and the type of Electric hand tool on the one hand as fast as possible on the other hand, however, a gentle braking of the Achieve electric motor. The braking curve includes, for example Course of a current that is in the braking circuit of the countercurrent braking operation should flow to a defined To achieve braking behavior of the electric motor. At the end the countercurrent brake operation will be able to determine either set a timer or the control electronics monitors the speed of the electric motor. At the end of Counter-current braking operation, a network isolating element is opened to the electric motor from the AC supply voltage separate.
Gemäß der erfindungsgemäßen Schaltung der Patentansprüche 3 und 4 wird der Betriebsschalter also nicht unmittelbar, sondern mittelbar über die Betätigungsmittel betätigt. An den Betätigungsmitteln wird die gewünschte Betriebsart des Elektromotors ausgewählt und der Betriebsschalter dann entsprechend der ausgewählten Betriebsart betätigt. Die Betätigungsmittel sind derart ausgebildet, dass die Steuerelektronik die an den Betätigungsmitteln ausgewählte Betriebsart ermitteln kann.According to the circuit according to the invention of patent claims 3 and 4 the operating switch is not immediately but actuated indirectly via the actuating means. To the Actuating means is the desired operating mode of the Electric motor selected and the operating switch then operated according to the selected operating mode. The Actuating means are designed such that the Control electronics selected on the actuating means Operating mode can determine.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Betätigungsmittel als ein Taster ausgebildet sind, wobei der Taster den Betriebsschalter der ausgewählten Betriebsart entsprechend betätigt. Der Taster ist entweder mechanisch oder elektrisch mit den Umschaltern des Betriebsschalters gekoppelt.According to an advantageous embodiment of the present Invention it is proposed that the actuating means as a button are formed, the button the Operating switch corresponding to the selected operating mode operated. The button is either mechanical or electrical coupled with the switches of the operating switch.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass die Betätigungsmittel als eine Eingabeeinheit, insbesondere als eine Eingabetastatur, der Steuerelektronik ausgebildet sind, wobei die Steuerelektronik den Betriebsschalter der ausgewählten Betriebsart entsprechend betätigt. Gemäß dieser Ausführungsform sind die Betätigungsmittel also über die Steuerelektronik mit den Umschaltern des Betriebsschalters gekoppelt.Alternatively it is proposed that the actuating means as an input unit, in particular as an input keyboard, the control electronics are formed, the Control electronics the operating switch of the selected Operating mode operated accordingly. According to this Embodiment are so the actuating means Control electronics with the switches of the operating switch coupled.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Betätigungsmittel der Steuerelektronik die ausgewählte Betriebsart mitteilen oder die Steuerelektronik die an den Betätigungsmitteln ausgewählte Betriebsart abfragt. According to another preferred embodiment of the The present invention proposes that the Actuator of the control electronics the selected one Communicate the operating mode or the control electronics to the Actuating means polls selected operating mode.
Schließlich wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass der oder jeder Leistungsschalter als ein elektrischer Halbleiter-Leistungsschalter, insbesondere als ein Triac, ausgebildet ist.Finally, according to another preferred Embodiment of the present invention proposed that the or each circuit breaker as an electrical Semiconductor circuit breaker, especially as a triac, is trained.
Gemäß einer weiteren Lösung der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 9 wird vorgeschlagen, dass in dem Motorbetriebskreis und dem Bremsbetriebskreis jeweils ein Leistungsschalter angeordnet ist, der über eine Ansteuerleitung mit der Steuerelektronik in Verbindung steht, wobei der Leistungsschalter in dem Motorbetriebskreis dauerangesteuert ist, und wobei zum Erkennen der Betriebsart des Elektromotors eine Anschlußleitung von der Steuerelektronik zu dem motorseitigen Anschluß des Betriebsschalters vorgesehen ist, um ein dort anliegendes Potential zu erfassen.According to a further solution of the present invention according to claim 9 suggested that in the engine operating circuit and the Brake circuit each arranged a circuit breaker which is connected to the control electronics via a control line Connection is established, the circuit breaker in the Motor operating circuit is continuously controlled, and where to Detect the operating mode of the electric motor Connection cable from the control electronics to the motor side Connection of the operating switch is provided to one there to capture potential.
Gemäß dieser erfindungsgemäßen Schaltung ist die Anschlußleitung zu dem motorseitigen Anschluß des Betriebsschalters geführt, da dort beim Umschalten des Betriebsschalters ein größerer Potentialsprung auftritt, als wenn die Anschlußleitung an einem anderen Anschluß des Betriebsschalters angeschlossen wäre. Die Steuerelektronik erfaßt diesen Potentialsprung und ermittelt in Abhängigkeit von dem an dem motorseitigen Anschluß des Betriebsschalters anliegenden Potential die Betriebsart des Elektromotors. Die Leistungsschalter sind als elektrische Halbleiter- Leistungsschalter, bspw. als Triacs, ausgebildet.According to this circuit according to the invention Connection cable to the motor side connection of the Operated switch because there when switching the Operating switch a greater potential jump occurs than if the connecting cable to another connection of the Operating switch would be connected. The control electronics detects this potential jump and determines depending from that on the motor-side connection of the operating switch applied operating mode of the electric motor. The Circuit breakers are designed as electrical semiconductor Circuit breakers, for example as triacs.
Während des Motorbetriebs befindet sich der Triac in dem Motorbetriebskreis in einer Durchlassstellung und das so gemessene Potential hat den Wert Null. Im Motorbetrieb befindet sich der Leistungsschalter in dem Bremsbetriebskreis in einer Sperrstellung. Wenn nun der Betriebsschalter betätigt wird und der Elektromotor von Motorbetrieb auf Gegenstrombremsbetrieb umgeschaltet wird, ist der Stromfluß über den Motorbetriebskreis unterbrochen. Auch über den Bremsbetriebskreis kann kein Strom fließen, da der Triac in dem Bremsbetriebskreis noch in der Sperrstellung ist. Deshalb liegt an dem motorseitigen Anschluß des Betriebsschalters nunmehr ein Potential in Höhe der Versorgungswechselspannung (z. B. der Netzspannung, 230 Volt) an. Diese Potentialänderung und damit der Umschaltvorgang von Motorbetrieb auf Gegenstrombremsbetrieb wird von der Steuerelektronik über die Anschlußleitung erfasst.During engine operation, the triac is in the Engine operating circuit in an open position and so measured potential has the value zero. In engine operation the circuit breaker is located in the brake operating circuit in a locked position. If the operating switch is now pressed is and the electric motor from motor operation Counterflow braking mode is switched, the current flow interrupted via the engine operating circuit. Also about the Brake operating circuit cannot flow current because the triac is in the brake circuit is still in the locked position. Therefore is on the motor side connection of the operating switch now a potential in the amount of the AC supply voltage (e.g. the mains voltage, 230 volts). This change in potential and thus the switching process from engine operation to Counter-current braking is controlled by the control electronics Connection line detected.
Zur Einleitung des Gegenstrombremsbetriebs wird der in dem Bremsbetriebskreis befindliche Leistungsschalter von der Steuerelektronik über eine Ansteuerleitung angesteuert und in eine Durchlassstellung gebracht. Nun kann über den Triac in dem Bremsbetriebskreis Strom fließen und das an dem motorseitigen Anschluss des Elektromotors erfaßte Potential fällt wieder auf den Wert Null. Sobald der Gegenstrombremsbetrieb beendet ist, d. h., wenn entweder der Elektromotor zum Stillstand gekommen oder eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist, steuert die Steuerelektronik den in dem Bremsbetriebskreis befindlichen Leistungsschalter an und schaltet ihn in die Sperrstellung. Das an dem motorseitigen Anschluß des Betriebsschalters erfaßte Potential nimmt wiederum den Wert der Versorgungswechselspannung an.To initiate countercurrent brake operation, the in the Brake circuit breakers located by the Control electronics controlled via a control line and in brought an open position. Now the triac in current to the braking circuit and that on the Potential on the motor-side connection of the electric motor falls back to zero. Once the Counterflow braking operation is ended, d. that is, if either the Electric motor stopped or a predetermined one Time has elapsed, the control electronics controls the in the Brake circuit breaker located at and switches it to the locked position. That on the engine side Connection of the operating switch takes detected potential again the value of the AC supply voltage.
Um den Elektromotor nun erneut im Motorbetrieb zu betreiben, wird der in dem Motorbetriebskreis befindliche Triac in die Durchlaßstellung gebracht. Des weiteren wird der Betriebsschalter in seine Stellung für Motorbetrieb umgeschaltet. Das fährt dazu, dass das gemessene Potential den Wert Null annimmt, da über den in dem Motorbetriebskreis befindlichen Triac Strom fließen kann.To operate the electric motor again in motor mode, the triac in the engine operating circuit is transferred to the Open position brought. Furthermore, the Operating switch in its position for motor operation switched. This means that the measured potential Value assumes zero because of that in the engine operating circuit located triac current can flow.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass parallel zu mindestens einem der Leistungsschalter eine Brücke mit mindestens einem elektrischen Bauteil geschaltet ist. Um in dem oben beschriebenen Beispiel den Elektromotor ausgehend von dem Gegenstrombremsbetrieb im Motorbetrieb zu betreiben, wird der Betriebsschalter in seine Stellung für Motorbetrieb umgeschaltet. Der in dem Motorbetriebskreis befindliche Triac befindet sich nach wie vor in einer Sperrstellung und das gemessene Potential hat weiterhin den Wert der Versorgungswechselspannung. Parallel zu dem in dem Motorbetriebskreis befindlichen Triac ist eine Brücke mit elektrischen Bauteilen, bspw. mit einem Widerstand, einem Kondensator und/oder einer Induktivität, geschaltet. Wenn sich der Triac in der Sperrstellung befindet, kann ein kleiner Strom über diese Brücke fließen. Die elektrischen Bauteile sind vorzugsweise derart dimensioniert, dass der Strom zu klein ist, um eine Antriebsmoment an dem Elektromotor zu erzeugen. An dem motorseitigen Anschluß des Betriebsschalters liegt dann ein kleines Potential (z. B. 40 bis 50 V) an, das von der Dimensionierung der elektrischen Bauteile in der Brücke abhängig ist. Ein Umschalten des Betriebsschalters führt also zu einer Potentialänderung von einem Wert in Höhe der Versorgungswechselspannung (z. B. 230 V) auf das kleine Potential (z. B. 40 bis 50 V). Diese Potentialänderung wird von der Steuerelektronik erfaßt und infolgedessen der Triac in dem Motorbetriebskreis angesteuert. Der Elektromotor wird im Motorbetrieb betrieben.According to an advantageous development of the present Invention is proposed to be parallel to at least one of the circuit breakers is a bridge with at least one electrical component is switched. To in the above example described the electric motor based on the To operate countercurrent braking in motor operation, the Operating switch in its position for motor operation switched. The triac in the engine operating circuit is still in a locked position and that measured potential still has the value of AC supply voltage. Parallel to that in the Engine operating circuit located triac is a bridge with electrical components, for example with a resistor, a Capacitor and / or an inductor. If the triac is in the locked position, a small one Electricity flows across this bridge. The electrical components are preferably dimensioned such that the current increases is small to drive torque on the electric motor produce. At the motor-side connection of the operating switch then there is a small potential (e.g. 40 to 50 V) that of the dimensioning of the electrical components in the Bridge is dependent. A switchover of the operating switch thus leads to a potential change of one value in height the AC supply voltage (e.g. 230 V) to the small one Potential (e.g. 40 to 50 V). This potential change will detected by the control electronics and consequently the triac in controlled the motor operating circuit. The electric motor is in the Engine operated.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass in der Schaltung ein Netztrennelement vorgesehen ist, das den Elektromotor nach Abschluß des Gegenstrombremsbetriebs von der Versorgungswechselspannung trennt. Das Netztrennelement wird vorzugsweise nur dann aktiv, wenn der Elektromotor zum Stillstand abgebremst wird und nicht, wenn der Elektromotor anschließend sofort wieder dem Motorbetrieb mit entgegengesetzter Drehrichtung hochgefahren wird. Das Netztrennelement ist vorzugsweise Teil des Betriebsschalters und erzeugt die gesetzlich vorgeschriebene Trennung des Elektrohandwerkzeugs von der Versorgungswechselspannung (z. B. von der Netzspannung) bei abgeschaltetem Elektromotor.According to a preferred embodiment of the present Invention is proposed that in the circuit Mains separating element is provided, which follows the electric motor Completion of the countercurrent brake operation from the AC supply voltage separates. The network separator will preferably only active when the electric motor for Standstill is braked and not when the electric motor then immediately back to engine operation opposite direction of rotation is ramped up. The Mains isolating element is preferably part of the operating switch and creates the legally required separation of the Electric hand tool from the AC supply voltage (e.g. from the mains voltage) with the electric motor switched off.
Es ist denkbar, die oben beschriebene Brücke mit den elektrischen Bauteilen parallel zu dem Netztrennelement anzuordnen, so dass ein kleiner Strom über die Brücke durch den Elektromotor fließen kann, wenn das Netztrennelement nach Abschluß des Gegenstrombremsbetriebs geöffnet ist. Somit liegt an dem motorseitigen Anschluß bei abgeschaltetem Elektromotor, d. h. bei geöffnetem Netztrennelement ein kleines Potential (z. B. 40 bis 50 V) an, falls entweder der Betriebsschalter in seiner Stellung für Motorbetrieb und der Triac in dem Motorbetriebskreis in seiner Durchlassstellung steht oder aber der Betriebsschalter in seiner Stellung für Gegenstrombremsbetrieb und der Triac in dem Bremsbetriebskreis in seiner Durchlassstellung steht.It is conceivable that the bridge described above with the electrical components parallel to the network isolating element to be arranged so that a small current flows through the bridge the electric motor can flow when the power disconnect element after Completion of the countercurrent brake operation is open. Thus lies at the connection on the motor side with the electric motor switched off, d. H. a small potential when the mains isolating element is open (e.g. 40 to 50 V) if either the operating switch in its position for engine operation and the triac in the Engine operating circuit is in its open position or else the operating switch in its position for Countercurrent braking and the triac in the braking circuit is in its open position.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Netztrennelement als ein mechanischer Netztrennschalter ausgebildet ist. Alternativ wird vorgeschlagen, dass das Netztrennelement als ein Leistungsschalter, insbesondere als ein elektrischer Halbleiter-Leistungsschalter, ausgebildet ist. According to a preferred embodiment of the invention suggested that the network disconnect element as a mechanical Mains disconnector is designed. Alternatively, will suggested that the network disconnect element as a Circuit breakers, especially as an electrical one Semiconductor circuit breaker is formed.
Vorteilhafterweise ist das Netztrennelement als ein mechanischer Netztrennschalter ausgebildet, der den Elektromotor nach dem Umschalten des Betriebsschalters in den Gegenstrombremsbetrieb zeitverzögert von der Versorgungswechselspannung trennt. Die Zeitverzögerung ist vorzugsweise so gewählt, dass der Elektromotor in dieser Zeit auf jeden Fall zum Stillstand gekommen ist. Würde der Netztrennschalter öffnen, bevor der Elektromotor zum Stillstand gekommen ist, würde die Gegenstrombremsung abgebrochen und der Elektromotor ohne Gegenstrombremsung bis zum Stillstand auslaufen.The network separating element is advantageously as one mechanical mains disconnector, which the Electric motor after switching the operating switch in the Countercurrent braking operation delayed by the AC supply voltage separates. The time delay is preferably chosen so that the electric motor during this time has definitely come to a standstill. Would the Open the circuit breaker before the electric motor goes to Has come to a standstill, countercurrent braking canceled and the electric motor without countercurrent braking until run to a standstill.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass das Netztrennelement den Elektromotor nach Abschluß des Gegenstrombremsbetriebs auf ein Ansteuersignal der Steuerelektronik hin von der Versorgungswechselspannung trennt. Bei dieser Ausführungsform ist sichergestellt, dass das Netztrennelement erst dann öffnet, wenn der Elektromotor auf jeden Fall zum Stillstand gekommen ist.Alternatively, it is proposed that the network disconnect element Electric motor on after completion of countercurrent braking operation Control signal of the control electronics from the AC supply voltage separates. In this embodiment it is ensured that the network isolating element only then opens when the electric motor definitely stops has come.
Im folgenden werden mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The following are several preferred embodiments the present invention with reference to the drawings explained. Show it:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltung gemäß einer ersten Ausführungsform; Fig. 1 shows a circuit according to the invention according to a first embodiment;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Schaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform; Fig. 2 shows a circuit according to the invention according to a second embodiment;
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Schaltung gemäß einer dritten Ausführungsform; Fig. 3 shows a circuit according to the invention according to a third embodiment;
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Schaltung gemäß einer vierten Ausführungsform; und Fig. 4 shows a circuit according to the invention according to a fourth embodiment; and
Fig. 5 eine erfindungsgemäße Schaltung gemäß einer fünften Ausführungsform. Fig. 5 shows a circuit according to the invention according to a fifth embodiment.
In den Fig. 1 bis 5 sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltung für einen Elektromotor 1, insbesondere zum Betrieb von Elektrohandwerkzeugen, dargestellt. Der Elektromotor 1 ist als ein Stromwendermotor ausgebildet. Die Schaltung weist einen aus zwei Umschaltern 2 bestehenden Betriebsschalter 3 zum Umschalten der Betriebsart des Elektromotors 1 zwischen Motorbetrieb und Gegenstrombremsbetrieb auf. In den Fig. 1 bis 5 ist der Betriebsschalter 3 in der Stellung für Motorbetrieb dargestellt. Darüber hinaus weist die Schaltung eine Steuerelektronik 4 und zwei Leistungsschalter 5, 6 auf. Die Leistungsschalter 5, 6 sind als elektrische Halbleiter- Leistungsschalter (Triacs) ausgebildet. Die Feldwicklung 7 des Elektromotors 1 liegen in Reihe mit den Ankerwicklung des Elektromotors 1 an der Versorgungswechselspannung V. Der Elektromotor 1 wird mit der Netzspannung V = 230 V betrieben. Beim Umschalten der Betriebsart des Elektromotors 1 durch den Betriebsschalter 3 wird die Feldwicklung 7 umgepolt und der Elektromotor 1 durch eine sog. Gegenstrombremsung abgebremst.In Figs. 1 to 5 are preferred embodiments of the inventive circuit for an electric motor 1, illustrated in particular for the operation of electric hand tools. The electric motor 1 is designed as a commutator motor. The circuit includes a two switches 2 operation switch 3 for switching the mode to the electric motor 1 from motor operation and counter-current braking operation. In FIGS. 1 to 5 of the operation switch is shown in position for engine operation 3. In addition, the circuit has control electronics 4 and two power switches 5 , 6 . The circuit breakers 5 , 6 are designed as electrical semiconductor circuit breakers (triacs). The field winding 7 of the electric motor 1 are in series with the armature winding of the electric motor 1 at the AC supply voltage V. The electric motor 1 is operated with the mains voltage V = 230 V. When the operating mode of the electric motor 1 is switched over by the operating switch 3 , the field winding 7 is reversed and the electric motor 1 is braked by a so-called countercurrent braking.
Dem Elektromotor 1 ist ein Drehzahlgeber 8 zugeordnet, der die Drehzahl des Elektromotors 1 erfaßt und über Anschlußleitungen 9 an die Steuerelektronik 4 weiterleitet. Der Drehzahlgeber 8 ist bspw. als ein Impulsgeber o. ä. ausgebildet. Zwischen dem Elektromotor 1 und der Versorgungswechselspannung V ist ein Netztrennelement 10 angeordnet, durch das der Elektromotor 1 nach Abschluß des Gegenstrombremsbetriebs von der Versorgungswechselspannung V getrennt wird. Das Netztrennelement 10 ist bspw. als ein mechanischer Netztrennschalter oder als ein elektrischer Halbleiter- Leistungsschalter (Triac) ausgebildet.The electric motor 1 is associated with a speed sensor 8, which detects the rotational speed of the electric motor 1 and transmits it to the electronic control unit 4 via connection lines. 9 The speed sensor 8 is designed, for example, as a pulse generator or the like. Between the electric motor 1 and the AC supply voltage V there is a mains disconnecting element 10 , by means of which the electric motor 1 is separated from the AC supply voltage V after the counter current braking operation has been completed. The mains isolating element 10 is designed, for example, as a mechanical mains isolating switch or as an electrical semiconductor power switch (triac).
Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltung ermöglichen eine besonders schnelle, sanfte und zuverlässige Gegenstrombremsung des Elektromotors 1.The preferred exemplary embodiments of the circuit according to the invention shown in FIGS. 1 to 5 enable particularly rapid, smooth and reliable countercurrent braking of the electric motor 1 .
Bei der Schaltung aus Fig. 1 ist in dem Motorbetriebskreis der Schaltung der Leistungsschalter 5 und in dem Bremsbetriebskreis der Schaltung der Leistungsschalter 6 angeordnet. Während des Motorbetriebs des Elektromotors 1 fließt Strom durch den Motorbetriebskreis, und während des Gegenstrombremsbetriebs fließt Strom durch den Bremsbetriebskreis. Der Steuerelektronik 4 sind Mittel zum Erkennen der Betriebsart des Elektromotors 1 zugeordnet, die bidirektionale Ansteuerleitungen 11, 12 von der Steuerelektronik 4 zu den Leistungsschaltern 5, 6 umfassen. Die Ansteuerleitungen 11, 12 sind an I/O-Anschlüsse der Steuerelektronik 4 angeschlossen. Mit den Ansteuerleitungen 11, 12 können zum einen die Leistungsschalter 5, 6 angesteuert und zum anderen die Stellung der Leistungsschalter 5, 6 ermittelt werden.In the circuit of Fig. 1 in the engine operating cycle of the circuit, the circuit breaker 5, and arranged in the brake circuit of the circuit operation of the power switch 6. During the motor operation of the electric motor 1 , current flows through the motor operating circuit, and during the countercurrent braking operation, current flows through the braking operating circuit. The control electronics 4 are assigned means for recognizing the operating mode of the electric motor 1 , which comprise bidirectional control lines 11 , 12 from the control electronics 4 to the power switches 5 , 6 . The control lines 11 , 12 are connected to I / O connections of the control electronics 4 . With the control lines 11 , 12 , the circuit breakers 5 , 6 can be controlled and the position of the circuit breakers 5 , 6 can be determined.
Triacs haben die Eigenschaft, dass ihr Ausgangszustand die Sperrstellung ist. Durch Ansteuern können sie in eine Durchlassstellung gebracht werden. Sie fallen nach einem Ansteuern dann wieder selbstständig von der Durchlassstellung in die Sperrstellung zurück, wenn über den angesteuerten Triac in der Durchlassstellung kein Strom fließt.Triacs have the property that their initial state Lock position is. By activating them you can turn them into one Open position to be brought. You fall after one Activate again independently from the open position back into the locked position if via the controlled triac no current flows in the open position.
Wenn bei der Schaltung gemäß Fig. 1 das Netztrennelement 10 geschlossen ist und sich der Betriebsschalter 3 in seiner Stellung für Motorbetrieb befindet, fließt in dem Motorbetriebskreis ein Motorstrom über den darin befindlichen Leistungsschalter 5, sobald dieser angesteuert und in die Durchlassstellung gebracht wird. Nach der Ansteuerung des Leistungsschalters 5 bleibt dieser also leitend und der Elektromotor 1 befindet sich im Motorbetrieb. Eine Ansteuerung des in dem Bremsbetriebskreis befindlichen Leistungsschalters 6 während des Motorbetriebs des Elektromotors 1 führt jedoch dazu, dass der Leistungsschalter 6 nach der Ansteuerung wieder in die Sperrstellung zurückfällt, da in dem Bremsbetriebskreis kein Strom über den darin befindlichen Leistungsschalter 6 fließt, solange sich der Betriebsschalter 3 in seiner Stellung für Motorbetrieb befindet.If the power separating element 10 is closed in the circuit of Fig. 1 and the operation switch 3 is in its position for motor operation, a motor current flows in the motor operating circuit via the therein breaker 5, when this is driven and brought into the passage position. After the circuit breaker 5 has been activated, it remains conductive and the electric motor 1 is in motor operation. A control of the circuit breaker 6 located in the brake operating circuit during motor operation of the electric motor 1 , however, leads to the circuit breaker 6 falling back into the blocking position after the control, since no current flows in the brake operating circuit via the circuit breaker 6 located therein as long as the operating switch is on 3 is in its position for engine operation.
Wenn sich der Betriebsschalter 3 dagegen in seiner Stellung für Gegenstrombremsbetrieb befindet, fließt in dem Bremsbetriebskreis ein Strom über den darin befindlichen Leistungsschalter 6, sobald dieser angesteuert und in die Durchlassstellung gebracht wird. Nach der Ansteuerung des Leistungsschalters 6 bleibt dieser also leitend und der Elektromotor 1 befindet sich im Gegenstrombremsbetrieb. Eine Ansteuerung des in dem Motorbetriebskreis befindlichen Leistungsschalters 5 während des Gegenstrombremsbetriebs des Elektromotors 1 führt jedoch dazu, dass der Leistungsschalter 5 nach der Ansteuerung wieder in die Sperrstellung zurückfällt, da in dem Motorbetriebskreis kein Strom über den darin befindlichen Leistungsschalter 5 fließt, solange sich der Betriebsschalter 3 in seiner Stellung für Gegenstrombremsbetrieb befindet.If, on the other hand, the operating switch 3 is in its position for countercurrent braking operation, a current flows in the braking operating circuit via the circuit breaker 6 located therein as soon as it is activated and brought into the open position. After the circuit breaker 6 has been activated, it remains conductive and the electric motor 1 is in countercurrent braking mode. Activation of the circuit breaker 5 located in the motor operating circuit during countercurrent braking operation of the electric motor 1 , however, leads to the circuit breaker 5 falling back into the blocking position after the activation, since no current flows in the motor operating circuit via the circuit breaker 5 located therein as long as the operating switch is on 3 is in its position for counter current braking operation.
Die Steuerelektronik 4 steuert in regelmäßigen zeitlichen Abständen die Leistungsschalter 5, 6 an und fragt anschließend über die bidirektionalen Ansteuerleitungen 11, 12 die Stellung der Leistungsschalter ab. Falls der Leistungsschalter 5 in dem Motorbetriebskreis nach dem Ansteuern wieder in die Sperrstellung zurückfällt, weiß die Steuerelektronik 4, dass sich der Elektromotor 1 im Gegenstrombremsbetrieb befindet. Ebenso weiß die Steuerelektronik 4, dass sich der Elektromotor 1 im Motorbetrieb befindet, falls der Leistungsschalter 6 in dem Bremsbetriebskreis nach dem Ansteuern wieder in die Sperrstellung zurückfällt.The control electronics 4 controls the circuit breakers 5 , 6 at regular time intervals and then queries the position of the circuit breakers via the bidirectional control lines 11 , 12 . If the circuit breaker 5 in the motor operating circuit falls back into the blocking position after actuation, the control electronics 4 knows that the electric motor 1 is in countercurrent braking mode. Likewise, the control electronics 4 knows that the electric motor 1 is in motor operation if the circuit breaker 6 in the brake operating circuit falls back into the blocking position after actuation.
Die Steuerelektronik 4 steuert in Abhängigkeit von der ermittelten Betriebsart des Elektromotors 1 den Motorbetrieb bzw. den Gegenstrombremsbetrieb des Elektromotors 1. Der Motorstrom kann in Abhängigkeit von einer gewünschten Geschwindigkeit variiert werden. Ebenso kann der Strom zur Erzielung einer möglichst schnellen, aber auch sanften Bremsung des Elektromotors 1 gesteuert bzw. geregelt werden, damit eine vorgegebene Bremskurve abgefahren wird. Die Bremskurve kann einen Strom-, Drehzahl- oder Geschwindigkeitsverlauf des Elektromotors 1 umfassen. Mit Hilfe des Drehzahlgebers 8 wird die Drehzahl des Elektromotors 1 erfasst, um bspw. das Abfahren einer Drehzahl-Bremskurve zu überwachen oder das Ende des, Gegenstrombremsbetriebs zu bestimmen. Am Ende des Gegenstrombremsbetriebs kann entweder der Leistungsschalter 6 und das Netztrennelement 10 geöffnet werden oder aber der Elektromotor 1 in der entgegengesetzten Drehrichtung wieder hochgefahren werden. In dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 wird das Netztrennelement um eine Zeit t nach dem Umschalten des Betriebsschalters in seine Stellung für Gegenstrombremsbetrieb geöffnet.The control electronics 4 control the motor operation or the countercurrent braking operation of the electric motor 1 as a function of the determined operating mode of the electric motor 1 . The motor current can be varied depending on a desired speed. Likewise, the current can be controlled or regulated to achieve the fastest possible, but also gentle braking of the electric motor 1 so that a predetermined braking curve is followed. The braking curve can include a current, speed or speed profile of the electric motor 1 . With the help of the speed sensor 8 , the speed of the electric motor 1 is detected, for example, to monitor the running of a speed-braking curve or to determine the end of countercurrent braking. At the end of countercurrent braking operation, either the circuit breaker 6 and the mains disconnecting element 10 can be opened or the electric motor 1 can be started up again in the opposite direction of rotation. In the exemplary embodiment from FIG. 1, the network isolating element is opened for countercurrent braking operation by a time t after the operating switch has been switched into its position.
Zum Bestimmen der Betriebsart des Elektromotors 1 genügt die Überwachung von einem der beiden Leistungsschalter 5, 6. Andererseits kann durch eine redundante Überwachung beider Leistungsschalter 5, 6 eine Funktionsüberwachung des Betriebsschalters 3 oder der Leistungsschalter 5, 6 durchgeführt werden.Monitoring of one of the two circuit breakers 5 , 6 is sufficient to determine the operating mode of the electric motor 1 . On the other hand, redundant monitoring of the two circuit breakers 5 , 6 can be used to monitor the operation of the operating switch 3 or the circuit breakers 5 , 6 .
In Fig. 2 ist ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. In dem Motorbetriebskreis der Schaltung ist ein Leistungsschalter 5 und in dem Bremsbetriebskreis der Schaltung ist ein Leistungsschalter 6 angeordnet. Die Leistungsschalter 5, 6 sind bspw. als elektrische Halbleiter-Leistungsschalter (Trias) ausgebildet und stehen über einfache Ansteuerleitungen 13, 14 mit der Steuerelektronik 4 in Verbindung. Der Steuerelektronik 4 sind Mittel zum Erkennen der Betriebsart des Elektromotors zugeordnet, die Betätigungsmittel 15 umfassen, die mit den Umschaltern 2 des Betriebsschalters 3 elektrisch oder mechanisch gekoppelt sind. Mit den Betätigungsmitteln 15 wird eine Betriebsart des Elektromotors 1 ausgewählt. Der Betriebsschalter 3 wird dann entsprechend der ausgewählten Betriebsart betätigt. Die Steuerelektronik 4 ermittelt die an den Betätigungsmitteln 15 ausgewählte Betriebsart und damit Betriebsart des Elektromotors 1. In FIG. 2, a second preferred embodiment of the present invention is shown. A circuit breaker 5 is arranged in the motor operating circuit of the circuit and a circuit breaker 6 is arranged in the braking operating circuit of the circuit. The circuit breakers 5 , 6 are, for example, in the form of electrical semiconductor circuit breakers (triad) and are connected to the control electronics 4 via simple control lines 13 , 14 . The control electronics 4 are assigned means for recognizing the operating mode of the electric motor, which comprise actuating means 15 , which are electrically or mechanically coupled to the changeover switches 2 of the operating switch 3 . An operating mode of the electric motor 1 is selected with the actuating means 15 . The operating switch 3 is then operated in accordance with the selected operating mode. The control electronics 4 determines the operating mode selected on the actuating means 15 and thus the operating mode of the electric motor 1 .
Der Betriebsschalter 3 wird also nicht unmittelbar, sondern mittelbar über die Betätigungsmittel 15 betätigt. Die Betätigungsmittel 15 sind derart ausgebildet und stehen derart mit der Steuerelektronik 4 in Verbindung, dass die Steuerelektronik 4 die an den Betätigungsmitteln 15 ausgewählte Betriebsart ermitteln kann. Die ausgewählte Betriebsart wird entweder der Steuerelektronik 4 von den Betätigungsmitteln 15 mitgeteilt oder von der Steuerelektronik 4 abgefragt. Die Betätigungsmittel 15 sind als ein Taster ausgebildet, der mechanisch oder elektrisch mit den Umschaltern 2 des Betriebsschalters 3 gekoppelt ist.The operating switch 3 is therefore not actuated directly, but indirectly via the actuating means 15 . The actuating means 15 are designed and are connected to the control electronics 4 in such a way that the control electronics 4 can determine the operating mode selected on the actuating means 15 . The selected operating mode is either communicated to the control electronics 4 by the actuating means 15 or queried by the control electronics 4 . The actuating means 15 are designed as a push button that is mechanically or electrically coupled to the changeover switches 2 of the operating switch 3 .
In Fig. 3 ist ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, das sich von dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 im wesentlichen in der Art der Kopplung zwischen den Betätigungsmitteln 15 und den Umschaltern 2 des Betriebsschalters 3 und in der Art der Ansteuerung des Netztrennelements 10 unterscheidet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Betätigungsmittel 15 als ein Taster ausgebildet, dessen Stellung von der Steuerelektronik 4 erfaßt wird. Aus der Stellung des Tasters bestimmt die Steuerelektronik die Betriebsart des Elektromotors 1. Die Umschalter 2 des Betriebsschalters 3 werden von der Steuerelektronik 4 der an dem Taster ausgewählten Betriebsart entsprechend betätigt. Dazu steuert die Steuerelektronik ein Relais 16 an, durch das die Umschalter 2 betätigt werden. Im Anschluß an den Gegenstrombremsbetrieb steuert die Steuerelektronik 4 ein weiteres Relais 17 an, durch das das Netztrennelement 10 betätigt wird. FIG. 3 shows a third preferred exemplary embodiment of the present invention, which differs from the exemplary embodiment from FIG. 2 essentially in the type of coupling between the actuating means 15 and the changeover switches 2 of the operating switch 3 and in the type of activation of the mains disconnection element 10 differs. According to this embodiment, the actuating means 15 are designed as a button, the position of which is detected by the control electronics 4 . The control electronics determine the operating mode of the electric motor 1 from the position of the button. The changeover switches 2 of the operating switch 3 are actuated by the control electronics 4 in accordance with the operating mode selected on the button. For this purpose, the control electronics control a relay 16 through which the changeover switches 2 are actuated. Following the countercurrent braking operation, the control electronics 4 controls a further relay 17 , by means of which the mains disconnection element 10 is actuated.
In Fig. 4 ist ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind die Betätigungsmittel 15 nach Art des Ausführungsbeispiels aus Fig. 2 elektrisch oder mechanisch gekoppelt. Die Ansteuerung des Netztrennelements 10 erfolgt nach Art des Ausführungsbeispiels aus Fig. 3 über das weitere Relais 17.In FIG. 4, a fourth preferred embodiment of the present invention is shown. In this embodiment, the actuating means 15 are electrically or mechanically coupled in the manner of the exemplary embodiment from FIG. 2. The control of the network disconnecting element 10 takes place in the manner of the exemplary embodiment from FIG. 3 via the further relay 17 .
In Fig. 5 ist ein fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. In dem Motorbetriebskreis der Schaltung ist ein Leistungsschalter 5 und in dem Bremsbetriebskreis der Schaltung ist ein Leistungsschalter 6 angeordnet. Die Leistungsschalter 5, 6 sind als elektrische Halbleiter-Leistungsschalter (Triacs) ausgebildet und stehen über einfache Ansteuerleitungen 13, 14 mit der Steuerelektronik 4 in Verbindung. Der Leistungsschalter 5 in dem Motorbetriebskreis ist dauerangesteuert. Der Steuerelektronik 4 sind Mittel zum Erkennen der Betriebsart des Elektromotors 1 zugeordnet. Die Mittel umfassen eine Anschlußleitung 18 von der Steuerelektronik 4 zu dem motorseitigen Anschluß 19 des Betriebsschalters 3. Mit Hilfe der Anschlußleitung 18 kann ein an dem Anschluß 19 anliegendes Potential erfasst werden. In Fig. 5 shows a fifth preferred embodiment of the present invention is shown. A circuit breaker 5 is arranged in the motor operating circuit of the circuit and a circuit breaker 6 is arranged in the braking operating circuit of the circuit. The circuit breakers 5 , 6 are designed as electrical semiconductor circuit breakers (triacs) and are connected to the control electronics 4 via simple control lines 13 , 14 . The circuit breaker 5 in the motor operating circuit is continuously activated. The control electronics 4 are assigned means for recognizing the operating mode of the electric motor 1 . The means comprise a connection line 18 from the control electronics 4 to the motor-side connection 19 of the operating switch 3 . With the help of the connecting line 18 , a potential present at the connection 19 can be detected.
Beim Umschalten des Betriebsschalters 3 tritt an dem Anschluß 19 ein Potentialsprung auf. Die Steuerelektronik 4 erfaßt diesen Potentialsprung und ermittelt in Abhängigkeit von dem an dem motorseitigen Anschluß 19 des Betriebsschalters 3 anliegenden Potential die Betriebsart des Elektromotors 1.When the operating switch 3 is switched over , a potential jump occurs at the connection 19 . The control electronics 4 detects this jump in potential and determines the operating mode of the electric motor 1 as a function of the potential applied to the motor-side connection 19 of the operating switch 3 .
Parallel zu dem Netztrennelement 10 ist eine Brücke 20 mit einer Reihenschaltung aus einem Widerstand 21 und einem Kondensator 22 angeordnet. Selbstverständlich können in der Brücke 20 auch andere elektrischen Bauteile angeordnet werden. Wenn das Netztrennelement 10 nach Abschluß des Gegenstrombremsbetriebs geöffnet wird, fließt ein kleiner Ruhestrom über die Brücke 20 durch den Elektromotor 1, wenn die Stellung des Betriebsschalters 3 in Verbindung mit den Leistungsschaltern 5, 6 dies zulässt. Die elektrischen Bauteile 21, 22 in der Brücke 20 sind derart gewählt, dass der Ruhestrom zu klein ist, um ein Antriebsmoment in dem Elektromotor 1 hervorzurufen.A bridge 20 with a series circuit composed of a resistor 21 and a capacitor 22 is arranged in parallel with the network separating element 10 . Of course, other electrical components can also be arranged in the bridge 20 . When the mains disconnecting element 10 is opened after the countercurrent braking operation has been completed, a small quiescent current flows through the electric motor 1 via the bridge 20 if the position of the operating switch 3 in conjunction with the circuit breakers 5 , 6 permits this. The electrical components 21 , 22 in the bridge 20 are selected such that the quiescent current is too small to cause a drive torque in the electric motor 1 .
Im einzelnen befindet sich während des Motorbetriebs der Betriebsschalter in der Stellung für Motorbetrieb und der Leistungsschalter 5 in dem Motorbetriebskreis in einer Durchlassstellung. Das über die Anschlußleitung 18 an dem Anschluß 19 gemessene Potential hat somit den Wert Null. Im Motorbetrieb befindet sich der Leistungsschalter 6 in dem Bremsbetriebskreis in einer Sperrstellung. More specifically, during engine operation, the operating switch is in the engine operating position and the circuit breaker 5 in the engine operating circuit is in a forward position. The potential measured via the connection line 18 at the connection 19 thus has the value zero. In motor operation, the circuit breaker 6 is in a blocking position in the brake operating circuit.
Wenn der Betriebsschalter 3 von der Stellung für Motorbetrieb in die Stellung für Gegenstrombremsbetrieb umgeschaltet wird, wird der Stromfluß über den Motorbetriebskreis unterbrochen und der Leistungsschalter 5 fällt in die Sperrstellung zurück. Auch über den Bremsbetriebskreis kann kein Strom fließen, da der Leistungsschalter 6 in dem Bremsbetriebskreis noch in der Sperrstellung ist. Deshalb bildet sich an dem Anschluß 19 ein Potential aus. Da das Netztrennelement 10 geschlossen ist, kann der Strom über das Netztrennelement 10 fließen. An dem Anschluß 19 liegt ein Potential in Höhe der Versorgungswechselspannung V (Netzspannung, 230 Volt) an. Die Potentialänderung von Null auf 230 Volt und damit der Umschaltvorgang des Betriebsschalters 3 von der Stellung für Motorbetrieb in die Stellung für Gegenstrombremsbetrieb wird von der Steuerelektronik 4 über die Anschlußleitung 18 erfasst.If the operating switch 3 is switched from the position for motor operation to the position for countercurrent braking operation, the current flow through the motor operating circuit is interrupted and the circuit breaker 5 falls back into the blocking position. No current can flow through the braking circuit either, since the circuit breaker 6 in the braking circuit is still in the blocking position. Therefore, a potential forms at the terminal 19 . Since the network separating element 10 is closed, the current can flow through the network separating element 10 . A potential at the level of the AC supply voltage V (mains voltage, 230 volts) is present at the connection 19 . The change in potential from zero to 230 volts and thus the switching operation of the operating switch 3 from the position for motor operation to the position for countercurrent braking operation is detected by the control electronics 4 via the connecting line 18 .
Zur Einleitung des Gegenstrombremsbetriebs wird der in dem Bremsbetriebskreis befindliche Leistungsschalter 6 von der Steuerelektronik 4 über die Ansteuerleitung 14 angesteuert und in eine Durchlassstellung gebracht. Nun kann über den Leistungsschalter 6 ein Strom fließen und das an dem Anschluss 19 erfaßte Potential fällt wieder auf den Wert Null. Sobald der Gegenstrombremsbetrieb beendet ist, d. h., wenn der Elektromotor 1 zum Stillstand gekommen ist, steuert die Steuerelektronik den in dem Bremsbetriebskreis befindlichen Leistungsschalter 6 an und schaltet ihn in die Sperrstellung. To initiate countercurrent brake operation, the circuit breaker 6 located in the brake operating circuit is controlled by the control electronics 4 via the control line 14 and brought into a forward position. A current can now flow via the circuit breaker 6 and the potential detected at the connection 19 drops back to the value zero. As soon as the countercurrent braking operation has ended, ie when the electric motor 1 has come to a standstill, the control electronics actuates the circuit breaker 6 located in the braking operating circuit and switches it into the blocking position.
Das Netztrennelement 10 wird von der Steuerelektronik 4 über das Relais 17 geöffnet. Es fließt ein Ruhestrom über die Brücke 20, wodurch sich an dem motorseitigen Anschluß 19 des Betriebsschalters 3 ein Potential in Höhe von etwa 40 bis 50 Volt ausbildet.The network separating element 10 is opened by the control electronics 4 via the relay 17 . A quiescent current flows over the bridge 20 , as a result of which a potential of approximately 40 to 50 volts is formed at the motor-side connection 19 of the operating switch 3 .
Um den Elektromotor 1 nun erneut im Motorbetrieb zu betreiben, wird der Betriebsschalter 3 in seine Stellung für Motorbetrieb umgeschaltet. Des weiteren wird das Netztrennelement 10 geschlossen. Aufgrund der Daueransteuerung wird der in dem Motorbetriebskreis befindliche Leistungsschalter 5 in die Durchlassstellung gebracht. Das fährt dazu, dass über den Motorbetriebskreis der Schaltung ein Strom fließt und der Leistungsschalter 5 in der Durchlassstellung verbleibt. Das an dem Anschluß 19 gemessene Potential nimmt wieder den Wert Null an. Die Potentialänderung von 40 bis 50 Volt auf Null und damit der Umschaltvorgang des Betriebsschalters 3 von der Stellung für Gegenstrombremsbetrieb in die Stellung für Motorbetrieb wird von der Steuerelektronik 4 über die Anschlußleitung 18 erfasst.In order to operate the electric motor 1 again in motor operation, the operating switch 3 is switched to its position for motor operation. Furthermore, the network separating element 10 is closed. Due to the continuous control, the circuit breaker 5 located in the motor operating circuit is brought into the open position. This means that a current flows through the motor operating circuit of the circuit and the circuit breaker 5 remains in the open position. The potential measured at connection 19 again assumes the value zero. The change in potential from 40 to 50 volts to zero and thus the switching operation of the operating switch 3 from the position for countercurrent braking operation to the position for motor operation is detected by the control electronics 4 via the connecting line 18 .
Selbstverständlich kann alternativ oder zusätzlich zu der Brücke 20 eine Brücke mit elektrischen Bauteilen auch parallel zu den Leistungsschaltern 5, 6 angeordnet werden.Of course, alternatively or in addition to the bridge 20, a bridge with electrical components can also be arranged parallel to the circuit breakers 5 , 6 .
Claims (15)
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| DE1999151747 DE19951747C1 (en) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | Electric motor operating circuit e.g. for electric handtool, has dual operating switch for reversing polarity of motor field winding for switching between drive and braking modes |
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