DE19953914A1 - Handgeführtes Arbeitsgerät mit einem Generator - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Motorkettensäge mit einem Verbrennungsmotor und einer Zündanlage, welche ein mit der Kurbelwelle (5) des Motors (2) umlaufendes Polrad (3) mit auf dessen Umfang hintereinander angeordneten Dauermagneten (4) aufweist. Dem Polrad ist eine Mehrzahl von gehäusefesten Ladeankern zugeordnet, die jeweils den magnetischen Kreis zwischen den Polen der Dauermagnete schließen. Die Schenkel der Ladeanker tragen Erregerspulen (6). Die Dauermagnete (4) des Polrades (3) induzieren in der Erregerspule (6) eines Ladeankers einen elektrischen Strom (I), der einer Vergaserheizung (9) und/oder einer Griffheizung (10) zugeführt ist. Um die Vergaserheizung und die Griffheizung voneinander unabhängig mit elektrischer Energie zu versorgen, ist vorgesehen, eine erste Gruppe von Erregerspulen (6) mit der Vergaserheizung (9) und eine zweite Gruppe von Erregerspulen (6) mit der Griffheizung (10) zu verbinden, wobei die erste Gruppe und die zweite Gruppe der Erregerspulen (6) in Umfangsrichtung des Polrades (3) in einer Reihe hintereinander liegen.

Description

Die Erfindung betrifft ein handgeführtes Arbeitsgerät, ins­ besondere eine Motorkettensäge, einen Trennschleifer oder dgl., nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Motorkettensägen wird die elektrische Energie für die Zündanlage des Verbrennungsmotors durch ein mit der Kurbel­ welle umlaufendes Polrad erzeugt, dessen in Umlaufrichtung hintereinander angeordnete Dauermagnete in den Erreger­ spulen gehäusefester Ladeankern einen elektrischen Strom induzieren. Die Erregerspulen sind in Reihe geschaltet und speisen gemeinsam unter anderem eine Griffheizung und eine Vergaserheizung der Motorkettensäge, um deren Einsatz auch bei tiefen Temperaturen zu ermöglichen. Die zur Verfügung stehende Leistung des Generators teilt sich je nach Wider­ standsverhältnis der Heizwicklungen auf die Griffe und den Vergaser auf. Ist nur eine der beiden Heizungen im Einsatz, wird diese mit einer hohen Leistung versorgt, was bei der Vergaserheizung zu überhöhten Temperaturen und dadurch auch zu Dampfblasenbildung im Vergaser führen kann. Werden die Wicklungen der Erregerspulen auf eine angepaßte Heiz­ leistung des Vergasers ausgelegt, steht beim parallelen Be­ trieb der Vergaserheizung und der Griffheizung eine zu ge­ ringe Gesamtleistung zur Verfügung, so daß insbesondere die Griffheizung nicht zufriedenstellend arbeitet; deren zu er­ reichende Temperatur ist dann zu gering. Bei einer Anpas­ sung durch unterschiedliche Lastwiderstände treten aufgrund der elektrischen Kopplung im Wicklungswiderstand des Ge­ nerators und der magnetischen Kopplung im Magnetkreis im Betrieb unerwünschte Rückwirkungen in den Heizkreisen auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein tragbares, handgeführtes Arbeitsgerät mit einem Verbrennungsmotor der­ art weiterzubilden, daß eine Vergaserheizung und eine Griffheizung angepaßt mit elektrischer Energie versorgt werden können.

Die Aufgabe wird bei einem Arbeitsgerät der gattungsgemäßen Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch eine Auftrennung der Generatorwicklung in einzelne, elektrisch getrennte Gruppen von Erregerspulen ist eine An­ passung an die jeweilige Heizung mit optimiertem Arbeits­ punkt möglich. Die elektrische Aufteilung in einzelne Erre­ gerspulen und deren ausgewählte Zusammenfassung in Gruppen von Erregerspulen, die in Umfangsrichtung des Polrades hintereinander liegen, bewirkt außerdem, daß der Spannungs­ abfall durch Feldschwächung infolge eines Laststromes nur geringen Einfluß auf die andere Gruppe von Erregerspulen hat. Die Kopplung durch einen gemeinsamen Wicklungswider­ stand der Generatorwicklung ist entfallen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den wei­ teren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Motorkettensäge mit einem Verbrennungsmotor und teilweise entferntem Lüfter­ deckel,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines im Lüfterrad inte­ grierten Generators mit voneinander getrennten Erregerwicklungen und daran angeschlossener Ver­ gaserheizung und Griffheizung,

Fig. 3 ein Segment des Generators nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht auf den Generator nach Fig. 2 mit im Heizkreis angeordnetem Kaltleiter und/oder Halb­ leiter,

Fig. 5 ein Diagramm des Temperaturverlaufs einer mit dem erfindungsgemäßen Generator betriebenen Heizung.

In Fig. 1 ist eine Motorkettensäge gezeigt, die einen fremdgezündeten Verbrennungsmotor als Antriebsmotor auf­ weist. Die Motorkettensäge 14 weist eine Führungsschiene 15 mit umlaufender Sägekette 18 auf und wird an zwei Hand­ griffen 16 und 17 von einer Bedienungsperson geführt und gehalten. Die Sägekette 18 wird von einem Kettenritzel über eine nicht näher dargestellte Kupplung von der Kurbelweile 5 angetrieben. Auf dem anderen Ende der Kurbelwelle 5 ist ein als Polrad 3 ausgeführtes Lüfterrad gehalten, das mit der Kurbelwelle dreht. Auf dem Polrad 3 sind in Umfangs­ richtung gleichmäßig verteilt Dauermagnete 4 angeordnet; im Ausführungsbeispiel sind sechs Dauermagneten vorgesehen, also zwölf magnetische Pole N, S ausgebildet. Gehäuseseitig fest sind, vom Polrad 3 umgeben, jeweils den magnetischen Kreis K zwischen je zwei Polen N, S schließende Ladeanker vorgesehen, deren Schenkel 8 mindestens jeweils eine Erregerspule 6.1 bis 6.12 tragen. Die aus jeweils zwei Schenkeln 8 bestehenden Ladeanker sind gleichmäßig über den Umfang des Polrades 3 verteilt; im Ausführungsbeispiel sind sechs Ladeanker mit je zwei Schenkeln 8 vorgesehen, also insgesamt zwölf magnetische Kreise K ausgebildet. Dreht das Polrad 3, schließen die Dauermagnete 4 abwechselnd die Schenkel 8 der Ladeanker zu magnetischen Kreisen K, wobei durch die Änderung des magnetischen Flusses in den Erreger­ spulen 6.1 bis 6.12 jeweils eine Spannung induziert wird. Einzelne Erregerspulen 6.1, 6.2, 6.3 oder 6.4, 6.5 werden durch Koppelglieder 20 in Reihe geschaltet und bilden Teil­ generatoren, wobei je nach Anzahl der verschalteten Erregerspulen in einer Gruppe G1, G2 verschiedene Spannun­ gen für unterschiedliche Verbraucher 9, 10 bereitgestellt werden können.

Das Polrad 3 besteht aus magnetisch nichtleitendem Ma­ terial, so daß mit der Art der Verschaltung der einzelnen Erregerspulen der Grad der magnetischen Entkopplung ge­ steuert werden kann. Im Ausführungsbeispiel sind sechs La­ deanker mit zwölf Schenkeln 8 und zwölf Erregerspulen 6.1 bis 6.12 vorgesehen, von denen einige zu zwei voneinander unabhängigen Teilgeneratoren zusammengefaßt sind. Es können auch drei oder mehr unabhängige Teilgeneratoren geschaltet werden. Dabei liegt die Gruppe G2 der Erregerspulen 6.1, 6.2 und 6.3 des ersten Teilgenerators in Umfangsrichtung des Polrades 3 in einer Reihe hinter der Gruppe G1 der Er­ regerspulen 6.4 und 6.5 des zweiten Teilgenerators. Durch diese räumliche Trennung sind die Gruppen G1 und G2 vonein­ ander weitgehend magnetisch entkoppelt. Lediglich die be­ nachbart liegenden Erregerspulen 6.3 und 6.4 der auf­ einanderfolgenden Gruppen G1 und G2 sind durch einen ge­ ringen Streufluß magnetisch leicht gekoppelt.

Durch die Wahl der Anzahl der zu einem unabhängigen Teil­ generator zusammengefaßten Erregerspulen 6.1 bis 6.12 kön­ nen - handelt es sich beispielsweise bei den Verbrauchern um eine Griffheizung 10 oder eine Vergaserheizung 9 - die einzelnen Heizungen unabhängig voneinander optimiert wer­ den, ohne die Windungszahl oder die Stärke des Drahtes 19 variieren zu müssen. Die beiden Heizungen 9, 10 können un­ abhängig voneinander mittels der Schalter 21 an- oder ab­ geschaltet werden. Die z. B. als Bimetallschalter ausgebil­ deten Thermoschalter 11 verhindern hierbei ein Überhitzen der jeweiligen Heizung 9, 10.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Genera­ tors 1, an dessen Teilgeneratoren eine Vergaserheizung 9 und eine Griffheizung 10 angeschlossen sind. Auf dem Polrad 3 sind in Umfangsrichtung sechs Dauermagnete 4 angeordnet, die aufgrund des magnetisch nichtleitfähigen Materials des Polrades 3 weitgehend magnetisch entkoppelt sind. Fest am hier nicht dargestellten Gehäuse des Verbrennungsmotors 2 sind sechs Ladeanker mit zwölf Schenkeln 8 so angeordnet, daß sie von dem Polrad 3 umgeben sind. Die auf den Schen­ keln 8 angeordneten Erregerspulen sind zu insgesamt drei Teilgeneratoren in Serie geschaltet. Läuft das auf der Kur­ belwelle 5 sitzende Polrad 3 mit den Dauermagneten 4 um, so wird in den Erregerspulen 6.1 bis 6.12 auf den Schenkeln 8 der Ladeanker durch die Änderung des magnetischen Flusses eine Spannung induziert. Die Spannung der in Reihe ge­ schalteten Erregerspulen 6.4 und 6.5 liegt über elektrische Leitungen 22 an der Vergaserheizung 9 und die Spannung der in Reihe geschalteten Erregerspulen 6.1 bis 6.3 liegt an der Griffheizung 10 an. Zur Temperaturregelung der Heizun­ gen 9, 10 sind in den Zuleitungen 22 Thermoschalter 11 vor­ gesehen, die ein überhitzen der Heizungen 9, 10 verhindern.

Fig. 3 verdeutlicht, daß beim Umlauf des Polrades 3 um die hier dargestellten Erregerspulen 6.1, 6.2 und 6.3 durch einen Laststrom in den Spulen diese auch untereinander magnetisch gekoppelt sind. Sind Gruppen G1 und G2 von Erregerspulen zu Teilgeneratoren in Serie geschaltet, sind durch einen Laststrom nur dis in Umfangsrichtung liegenden ersten bzw. letzten Erregerspulen magnetisch leicht mitein­ ander gekoppelt, während die anderen Erregerspulen 6.1 und 6.2 vom Laststrom der Gruppe G1 vollständig entkoppelt sind.

Fig. 4 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Genera­ tors für einen Verbrennungsmotor wie in Fig. 2, jedoch sind die Vergaserheizung 9 mit einem Kaltleiter (PTC) 12 und die Griffheizung 10 mit einem Halbleiter 13 gegen Überhitzung gesichert. Der Halbleiter 13 ist zweckmäßig Teil einer elektronischen Regelung.

Fig. 5 zeigt ein Diagramm des Temperaturverlaufs einer Heizung 9 in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbren­ nungsmotors 2. Die Temperatur wird hierbei entweder durch einen Thermoschalter, einen Kaltleiter oder ein Halbleiter­ bauteil geregelt.

Der erfindungsgemäße Generator ist vielseitig in Arbeits­ geräten unterschiedlicher Form einsetzbar, so auch in Trennschleifern, Heckenscheren, Freischneidegeräten oder dgl. Dabei kann eine Heizung je nach Anforderung durch einen PTC-Widerstand, einen Thermoschalter oder eine elektronische Regelung gesteuert werden.

In Fig. 2 ist neben den Teilgeneratoren mit der Gruppe G1 der Erregerspulen 6.4 und 6.5 sowie der Gruppe G2 der Erregerspulen 6.1, 6.2 und 6.3 ein dritter Teilgenerator mit den Erregerspulen 6.6 bis 6.12 angedeutet. Der Draht 19 ist über die strichliert dargestellten Koppelglieder als eine Reihenwicklung vorgesehen.

Claims (7)

1. Handgeführtes Arbeitsgerät, insbesondere Motorketten­ säge, Trennschleifer, Freischneidegerät, mit einem Ver­ brennungsmotor und einer Zündanlage, welche ein mit der Kurbelwelle (5) des Verbrennungsmotors (2) umlaufendes Polrad (3) mit auf dessen Umfang hintereinander ange­ ordneten Dauermagneten (4) aufweist sowie mit einer Mehrzahl von gehäusefesten Ladeankern, die jeweils den magnetischen Kreis (K) zwischen den Polen (N, S) der Dauermagnete schließen, wobei die Schenkel (8) der Ladeanker Erregerspulen (6.1-6.12) tragen, und die Dauermagnete (4) des Polrades (3) in der Erregerspule (6.1 bis 6.12) eines Ladeankers einen elektrischen Strom induzieren, der einer Vergaserheizung (9) und einer Griffheizung (10) zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Gruppe (G1) von Erregerspulen (6.4, 6.5) mit der Vergaserheizung (9) und eine zweite Gruppe (G2) von Erregerspulen (6.1, 6.2, 6.3) mit der Griffheizung (10) verbunden sind, wobei die erste Gruppe (G1) und die zweite Gruppe (G2) der Erregerspulen voneinander elektrisch getrennt und in Umfangsrichtung des Polrades (3) in einer Reihe hintereinander liegen.

2. Arbeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schenkel (8) eines Ladeankers mindestens eine Erregerspule (6.1 bis 6.12) trägt.

3. Arbeitsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspulen (6.1 bis 6.12) gleiche Windungszahl und gleiche Drahtstärke auf­ weisen.

4. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest vier Dauermagnete (4) über den Umfang des Polrades (3) hintereinander an­ geordnet sind, denen vier gehäusefeste Ladeanker mit je zwei Schenkeln (8) und Erregerspulen (6.1 bis 6.12) zugeordnet sind.

5. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Heizkreis der Heizung (9, 10) des Vergasers oder des Griffes ein Thermo­ schalter (11) in Form eines Bimetallschalters, angeord­ net ist.

6. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Heizkreis der Heizung (9) des Vergasers ein Kaltleiter (12) angeordnet ist.

7. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Heizkreis der Heizung (10) des Griffes ein Kaltleiter (12) angeordnet ist.