DE2316901A1

DE2316901A1 - Anordnung zur beleuchtung des arbeitsbereichs eines durch einen elektromotor betriebenen arbeitsgeraets

Info

Publication number: DE2316901A1
Application number: DE2316901A
Authority: DE
Inventors: J Edward Brenneman; Ray H Enders
Original assignee: Schick Inc
Current assignee: Schick Inc
Priority date: 1972-07-31
Filing date: 1973-04-04
Publication date: 1974-02-14
Also published as: GB1413421A; FR2194916B1; CA988613A; FR2194916A1; IT977946B; US3770950A; JPS4945583A

Description

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN
POSTFACIi 860 820

SCHICK INCORPORATED möhlstrasse 22, rufnummer 983921/22

21ο Greenfield Road

Lancaster, Pennsylvania/7. St .A.

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Anordnung zur Beleuchtung des Arbeitsbereichs eines durch einen Elektromotor betriebenen Arbeitsgeräts

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Beleuchtung des Arbeitsbereichs eines durch einen Elektromotor betriebenen Arbeitsgeräts mittels einer eingebauten elektrischen Glühlampe, deren maximale Strombelastbarkeit niedriger als der Speisestrom für den Elektromotor ist.

Kleine, am Lichtnetz betriebene elektrische Handgeräte,
beispielsweise Elektrorasierer und elektrische Bohrmaschinen, werden oft unter schlechten Beleuchtungsverhältnissen eingesetzt, so da3 es schwierig oder unmöglich ist, solche Geräte ohne zusätzliche Beleuchtung zu verwenden. Deshalb ist bei diesen Geräten eine eingebaute Lichtquelle sehr
erwünscht, die den jeweiligen Arbeitsbereich beleuchtet»

Der große Unterschied zwischen der relativ hohen Betriebsspannung der Elektromotore, die in solchen Geräten eingesetzt sind, und der relativ niedrigen Betriebsspannung von Glühlampen, die bei kleiner Bauart eine ausreichende Lichtabgabe gewährleisten, macht die direkte Speisung geeigneter Glühlampen aus dem Lichtnetz unpraktisch. Bei Geräten mit Viechseistrommotoren ist deshalb normalerweise eine

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Anzapfung oder eine zusätzliche Wicklung auf dem Motor vorgesehen, um die' erforderliche Niederspannung für die Glühlampe zu erzielen. Viele Handgeräte arbeiten jedoch mit permanentmagnetischen Gleichstrommotoren, da diese eine wesentliche Verringerung dar Kosten, der üaugro'ße und des Gewichts gegenüber vergleichbaren ^T..ech3elstrommotoren ermöglichen. In solchen Gleichstrommotoren ist jedoch eine Wicklungsanzapfung zur Erzeugung einer' Niederspannung nicht möglich. Deshalb werden mit ihnen zwischen dem Lichtnetz und- der Niederspannunglanpe ein oder mehrere in Reihe geschaltete Elemente verwendet, die einen Spannungsabfall erzeugen. Solche Elemente können V.iderstände sein. Der große Leistungsverbrauch und die dabei auftretenden Kühl- und Isolationsprobleme solcher V;iderstände führten dazu, daß an ihrer Stelle eine Serienreaktanz eingesetzt wurde. Meist wird deshalb zwischen dem V.^:echselstromnetz und der Niederspannungslampe bei den Geräten, die mit einem Gleichstrommotor arbeiten, ein reihegeschalteter Kondensator ver vi endet.

An den hierzu geeigneten Kondensatoren, deren Dielektrikum Polyethylenterephthalat oder ein anderes Material ist, erweist sich das relativ große Volumen als nachteilig, da in einem kleinen Elektrogerät der zur Verfügung stehende Raum oft sehr gering ist. Dies zeigt sich insbesondere bei sehr kleinen Elektrogeräten, beispielsweise bei Damen-Elektrorasierern, bei' denen eine Beleuchtung des Arbeitsbereiches erforderlich ist, da ihre Anwendung normalerweise nicht vor einem beleuchteten Spiegel erfolgt. Außerdem sind wesentliche Faktoren für die Nachfrage nach kleinen - - ^ Elektrogeräten das Gewicht und die Größe. Polyathylenterephthalatkondensatoren sind ferner relativ teure Bauelemente, so daß sie einen zusätzlichen Kostenfaktor insbesondere in der sehr konkurrenzbetonten Industrie der Elektrorasierer verursachen.

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Die Aufgabe dor Erfindung besteht deshalb darin, eine verbesserte Anordnung zur Beleuchtung des Arbeitsbereiches von Elektrogeräten au schiffen, die sich dureh einen wirtschaft lichen und kompakten und daher billigen Aufbau auszeichnet.

Eine Anordnung der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufg&bo erfindung;;gemUß derart ausgebildet, daß die Glühlampe mit dem Elektromotor in Reihenschaltung an die Betriebsstro^iCuelle angeschaltet und mit einer den dureh sie- fließenden Strom auf einen gegenüber der maximalen Strombelastoarkeit geringeren \\'ert begrenzenden Vorrichtung verbunden ist.

Eine derartige Anordnung kann beispielsweise so ausgeführt seizi, daß ein Gleichstrommotor vorgesehen ist, dem ein Brückengleichrichter zur Umwandlung des Netzwechselstroms in Gleichstrom zugeordnet ist. Ferner ist eine Niederspannungsglühlampe zur Beleuchtung des Arbeitsbereichs vorgesehen. Diese kann zwischen den Brüekengleichrichter und den Elektromotor geschaltet sein, so daß eine besondere Niederspannungs-Stromversorgung nicht erforderlich ist. Ferner kann .der Lampe eine Zenerdiode para Helges ehaltet sein, die zur Erzeugung einer konstanten Beleuchtungsstärke führt und verhindert, daß der durch die Lampe fließende Strom deren maximale Strombelastbarkeit übersteigt, wenn der Motor anläuft oder unter hoher Last arbeitet.

Sine Anordnung nach der Erfindung enthält also ganz allgemein einen Motor, dessen Anlaufstromspitze höher liegen kann als der Betriebsstrom und der aus einer entsprechend leistungsfähigen Stromquelle gespeist wird. Die Glühlampe ist zwischen die Stromquelle und den Motor geschaltet und mit einer Anordnung verbunden, die den durch sie hindurchfließ.enden Strom auf einen V.ert begrenzt, der unter ihrer maximalen Strornbelastbarkeit liegt. Auf diese V,"eise ist es

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möglich, eine Glühlampe in einfacher Serienschaltung-zum Elektromotor vorzusehen, diese jedoch gegenüber den hohen Betriebsstromwerten und Anlaufspijbzenströmen c[es Elektromotors wirksam zu schützen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Damen-Elektrorasierers, der eine Anordnung nach der Erfindung enthält, ·■.-'"

Fig. 2 eine Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Elektrorasierers in der Ansicht 2-2 aus Figo 1,

Flg. J) den Schnitt J5-3 aus Fig. 2 und

Fig. 4 die elektrische Schaltung der Anordnung nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein kompakter und leichter Damen-Elektrorasierer 10 dargestellt. Dieser hat ein Gehäuse, das aus zwei komplementären Halbschalen 11 und 12 aufgebaut ist, die aus einem stabilen Kunststoff oder einem ähnlichen elektrisch nichtleitenden Material bestehen. Das untere Ende des Gehäuses bildet einen Handgriff, das obere Ende ist erweitert und trägt den Rasierkopf. Der untere Teil des Rasierkopfes enthält ein stationär auf einem Führungsblock 14 montiertes kammartiges Dreifach-Scherelement 13· Das Scherelement 1^, der Führungsblock 14 und die darunter liegende Scherklinge bilden gemeinsam eine neuartige Einheit, die je nach V.'unsch entfernt werden kann. Diese Einheit kann durch Reibungskontakt zwischen den verlängerten Halbschalen des Gehäuses gehalten werden, -ferner kann sie auch mittels einer Federklammer oder einer Schraube befestigt sein. Die Entfernung dieser Einheit wird durch einen Auswerfer 15 erleichtert, der in einander gegenüber angeordneten Aussparungen der Halbschalen des Gehäuses

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verschiebbar angeordnet ist -und bei Betätigung gegen die Kopfeinheit drückt« Ein einpoliger Ausschalter I7 ist am unteren Ende des Gehäuses angeordnet und.ermöglicht die Sin- und Ausschaltung des Rasierers.

Per obere Teil des Rasierlcopfes enthält eine transparente Kunststofflinse l6, die den Arbeitsbereich nahe dem Rasierkopf beleuchtet. Diese Linse ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie um die Oberkante des Rasierkopfes verläuft und mit einer oder mehreren geriffelten oder anderweitig behandelten Flächen versehen-ist, urn das durch sie hindurchfallende Licht einer unter ihr angeordneten Lichtquelle besser zu streuen. In Fig, 2 ist die Anordnung der Linse 16 über einer Glühlampe 18 zu erkennen. Die Unterfläche der Linse ist nahe der Glühlampe mit einer großen Anzahl paralleler Linien 19 geriffelt, so daß das Licht der Glühlampe gestreut wird. Für gewisse Anwendungsfälle kann es günstig sein, das Licht auf einen bestimmten Punkt zu fokussieren, in anderen Fällen ist eine starke Streuung des Lichtes besser. In jedem Falle kann dies durch entsprechend andersartige Ausbildung der Linse Ik gewährleistet werden.

In Fig. 5 ist der Rasierer im Querschnitt dargestellt. Er enthält einen Elektromotor 20, der aus den zuvor genannten Gründen der Größe, des Gewichts und der Wirtschaftlichkeit ein üblicher Permanentmagnet-Gleichstrommotor sein kann. Es sei darauf hingewiesen, daß außer einem Gleichstrommotor jedoch auch andere Motore und andere Arten elektromechanischer V.andler vorgesehen sein können, beispielsweise elektromagnetisch angetriebene Vibratoren. Ein exzentrisches Antriebselement 21 ist auf der Abtriebswelle 22 des Motors angeordnet. Dieses enthält einen exzentrisch angeordneten Stift 2^, der auf eine schlitzförmige Aussparung in einem Ende eines Verbindungsarins 24 einwirkt. Wenn sich der Motor dreht, so dreht sich das Antriebselement 21 und

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,überträgt auf den Verbindungsarm 24 eine l.echselbev.'egung. Das andere Ende dieses Verbindungsarms 24 ist mit einer·- Scherklinge 25 gekoppelt, die auf dem Führungsblock 14 unmittelbar unter dem Scherelement. 13 verschiebbar angeordnet ist. Da die Scherklinge 25 unter dem Scherelement 13 durch den Verbindungsarm 24 in eine VJechse!bewegung versetzt wird, erzeugt sie zusammen mit dem Scherelement 13 die gewünschte Ras'ierwirkung.

Die Leistung für den Elektrorasierer 10 wird, über eine nicht dargestellte Anschlußleitung zugeführt, die an einem normalen zweiteiligen Steckersockel 26 am unteren Ende des Handgriffs angeschlossen wird. Die Lampe 18, die entweder normale An-,schlußdrähte oder einen Steck- oder Schraubsockel haben kann, wird mit einer geeigneten Fassung 27 an ihrer Stelle gehalten.

In der in Fig. 4 gezeigten Schaltung ist der Steckersockel 26 über einen Strombegrenzungswiderstand 28 mit einem Eingang eines Brückengleichrichters 29 verbunden. Der andere Anschluß des Sockels 26 ist über den Schalter 17 mit dem anderen Eingang des Brückengleichrichters 29 verbunden.' Dieser Brückengleichrichter 29 enthält vier Diode 30 bis 33, die in Form einer Brückenschaltung zusammengefügt sind.. Die Kathode der Diode 30 und die Anode der Diode 31 sind mit dem Widerstand 28 verbunden, während die Kathode der Diode 32 und die Anode der Diode 33 mit dem Schalter I7 verbunden sind. Die Anoden der Dioden 30 und 32 «bilden gemeinsam eine negative Ausgangsklemme J>K des Brückengleichrichters 29, die Kathoden der Dioden 3I und 33 bilden gemeinsam den positiven Anschluß 35· Der negative Anschluß.^34 ist direkt mit dem negativen Anschluß des Motors 20 verbunden, der positive Anschluß,35 ^lst über die Lampe 18 mit dem positiven Anschluß des Motors 20 verbunden.

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Gemäß der jirfindung ist eine-Anordnung zur Strombegrenzung in Form einer Zenerdiode 3>6 der Lampe 18 parallelgeschaltet, wodurch deren Lebensdauer verlängert wird und eine gleichmäßigere Beleuchtung v.'ährend veränderlicher Mot orb e lastung erzielt v:ird. Die Anode der .Zenerdiode >5 ist mit dem Anschluß j55j die Kathode mit dein Motor 20 verbunden, so daß die Zenerdiode 56 einen Nebens"tromweg zur Lampe 13 bildet. Außer einer Zenerdiode können auch andere Anordnungen verwendet werden, die einen Lawineneffekt haben, d.h. die eine vorbestirnmte Schwellenspannung aufv-eisen, bei der sie in den·leitfähigen Zustand übergehen. Ferner können auch äquivalente Schaltungsausführungen vorgesehen sein.

Beim Betrieb ist der Schalter I7-geschlossen, und es wird Wechselstrom über den Widerstand 28 auf den Brückengleichrichter 29 geleitet. Dadurch entsteht an dessen Anschlüssen J4 und 35 eine Gleichspannung, und der Motor 20, d,er an diese Anschlüsse angeschaltet ist, wird mit Gleichstrom versorgt, so daß er seinen Betrieb beginnt. Der V.'id erstand 28 dient als Strombegrenzer, er verhindert eine Lichtbogenbildung zwischen den einzelnen Segmenten des Kommutators, wenn dem Motor im ersten Augenblick Strom zugeführt wird.

Der Motor 20 kann einen Anlaufstrom ziehen, der den dreibis fünffachen V.'ert seines vollen Betriebsstroms hat. Bei Fehlen der Zenerdiode j5o würde dieser Anlaufstrom durch die Lampe 18 fließen, so daß diese überlastet würde und bei Jedem Start des Motors ein starker Lichtblitz erzeugt würde. Bei wiederholten derartigen Überlastungen könnte die Lampe vorzeitig ausfallen. Die Zenerdiode 3$ verhindert dies, indem sie die Spannung an der Lampe auf ihre Schwellenspannung begrenzt.

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Für den bei norrna.ler Belastung laufenden Kiotor sind die Sclialtungsgroßcn so ausgewählt, dais die Lampe 1ύ ihre volle Liehtabgabe erzeugt. Dies wird durch Verwendung einer Lampe Iu^ erreicht, deren Nennsti'om ungefähr gleich oder geringer als derjenige des iuotors" 20 ist. Die Schwellensi-sannung der Zenerdioce 3>6 ist so ausgewählt, daß sie ungefähr gleich der Nennspannung der Lampe 1st.. Steigt der Motorstrom an, beispielsweise beim Anlaufen, so leitet die Zenerdiode 56 stärker und hält diesen Strom von der Lampe l8 fern. Dadurch wird der Spannungsabfall an der Lampe 18 auf der Schwellenspanmmg der Zener-diode ^o gehalten, die der Nennspannung der Lampe Io entspricht. Auf diese V<'eise wird- die Lampe 18 gegenüber anliegenden Überspannungen und damit gegenüber Stromwerten geschützt, die ihre Nennwerte übersteigen. Ferner wird die Lampe ohne Lichtstärkeänderungen betrieben, die bei Fehlen der Strombegrenzung bei jedem Anlaufen des Motors auftreten könnten.

Bei einer Ausführungsform eines Damen-Elektrorasierers wird ein Gleichstrommotor mit einem Nennstrom von βθ Milliampere verwendet. Die Lampe hat eine Nennspannung von 28 Volt bei ho Milliampere, die Zenerdiode ei-ne Schwellen spannung von 2o Volt. Der Gleichstrommotor hat eine Betriebsspannung von 92 Volt. Der Motorstrom kann beim Anlaufen auf 120 bis 220, Milliampere ansteigen, dabei wird jedoch der Strom durch die Glühlampe wirksam auf 4θ Milliampere begrenzt, da die Spannung an der Lampe auf 28 Volt begrenzt, ist.

In einigen Fällen kann es günstig sein, eine. Zenerdiode mit einer gegenüber der Nennspannung der Lampe niedrigeren oder höheren Sehwellenspannung zu verwenden, V.enn der Motor in dem vorstehend beschriebenen Beispiel einen Nennstrom entsprechend oder etwas unter dem Nennstrom der Lampe hatte, beispielsweise einen Nennstrom von ho Milliampere,'oder wenn die Zenerdiode eine große Schwellenspannungstoleranz hätte, so könnte es günstig sein, eine Zenerdiode mit

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einer Schwellenspannung -über der Nennspannung der Lampe zu verwenden, beispielsweise von ;>O Volt, um eine volle Lichtabgabe der Lampe au erreichen. Sin weiteres Beispiel ist dann gehoben, \:enn. die Zenerdlode mit einer Schwellenspannung unter der Nennspannung der Lampe ausgewählt ist, wodurch die Lebensdauer der Lampe verlängert wird. Der Nachteil einer solchen Anordnung besteht darin, daß die volle Lichtabgabe der Lampe nicht erzielt wird und das Licht daher eine unerwünschte Gelbtönung haben kann.

Es sei darauf hingewiesen, daß der beschriebene Elektrorasierer mit Gleichstrom und mit Wechselstrom betrieben werden kann. Der Brückengleichrichter erzeugt während des Gleichstroinbetriebs den Gleichstrom der vorgegebenen Polarität an den Anschlüssen ~$K und 35· Es ist außerdem möglich, die Erfindung auch bei Netzwechselspannungen unterschiedlicher Spannungswerte und Frequenzwerte anzuwenden oder .sie auch bei zwei unterschiedlichen Netzspannungen einzusetzen, in dem lediglich die Schaltelemente entsprechend bemessen werden. Die Erfindung kann auch mit einem Wechselstrommotor verwirklicht werden, wobei dann zwei Zenerdioden mit geeigneter Schwellenspannung und entgegengesetzter Polarität der Lampe parallelgeschaltet sind.

Die Erfindung eignet sich für Elektrorasierer und andere, insbesondere kleine Geräte, die durch einen Elektromotor angetrieben sind. Die beschriebene Schaltung erzeugt eine konstante Lichtabgabe, die unabhängig von der auf den Motor einwirkenden Belastung ist. Ferner verlängert sie die Lebensdauer der Glühlampe, da diese gegenüber Betriebszuständen über ihren Nennwerten geschützt wird.·' Die Schaltung ist kompakt und billig aufgebaut und eignet sich deshalb besonders gut für kleine Elektrorasierer, bei denen Größe, Gewicht und Herstellungskosten wesentliche Faktoren sind. Ferner kann die Erfindung auf eine Vielzahl anderer

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Geräte angewendet werden, da-sie'keine V.'idcrctäiida¹ oder andere Bauelemente mit LeIstunresverbrauch bcaiöti^t.

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Claims

P a t e η t -a η ε ρ r ü c h e

1, Anordnung zur Beleuchtung des Arbeitsbereichs eines durch üinon Elektromotor betriebenen Arbeitsgeräts mittels einer eingebauten elektrischen Glühlampe, deren maximale ßtroi:ibclastbi'rkeit niedriger als der Speisestrom für den Elektromotor int, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühlampe (18) mit dom Elektromotor (20) in Reihenschaltung an die Betricbr.stromquelle (29) angeschaltet und mit einer den durch sie fließenden Strom auf einen gegenüber der maximalen Strombelastbarkeit geringeren V.ert begrenzenden Vorrichtung (!56) verbunden ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (20) ein Gleichstrommotor ist, der durch eine Gleichstromquelle (29) gespeist wird,
^. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Gleichstromquelle ein an das Wechselstromnetz angeschlossener Gleichrichter (29) ist.
^. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Strom begrenzende Vorrichtung eine Zenerdiode (3o) umfaSt.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da3 die Zenerdiode (;5o) der Glühlampe (IG) parallelgeschaltet ist.

ü. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Glühlampe (Ib) vorgesehen ist, deren maximale Strombelastbarkeit dem Nennstrom des i-lotors (20) gleich ist.

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7« Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nenristrom der Glühlampe (18) mit deren maximaler Strombelastbarkeit übereinstimmt.

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