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Title:
BRAKING DEVICE FOR A UNIVERSAL MOTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/076827
Kind Code:
A9
Abstract:
The invention relates to an electrodynamic braking device for a universal motor, wherein a field winding is fed from a grid during a braking operation, and an armature is directly short-circuited, and a braking process is performed by means of control electronics, whereby good braking is achieved with relatively low brush wear. Such an electrodynamic braking device can be used effectively for a power tool equipped with a hazardous tool.

Inventors:
ROTTMERHUSEN, Hans, Hermann (Grashofweg 34, Tellingstedt, 25782, DE)
Application Number:
EP2010/070457
Publication Date:
October 20, 2011
Filing Date:
December 22, 2010
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
ROTTMERHUSEN, Hans, Hermann (Grashofweg 34, Tellingstedt, 25782, DE)
International Classes:
H02P3/22
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Elektrodynamische Bremseinrichtung für einen Universalmotor mit einer Einrichtung zum Umschalten von einem Motorbetrieb in einen Bremsbetrieb,

wobei während des Bremsbetriebes eine Feldwicklung (3) des Universalmotors über ei- nen ersten und einen zweiten Schalter (1 ,1 ') aus einem Netz gespeist ist, und ein Anker (2) des Universalmotors über den zweiten Schalter (1 ') kurzgeschlossen ist,

und mit einer Steuerelektronik (5), die ausgebildet ist, um während des Bremsbetriebes vorzugsweise innerhalb einer jeden Halbwelle der Netzspannung kurzzeitig einen Motorbetrieb und nachfolgend einen Bremsbetrieb vorzugeben , wobei zuerst der erste Schalter (1 ) leitend geschalten wird und mit einem vorbestimmten Zeitverzug der zweite Schalter (1 ') leitend geschalten wird.

2. Elektrodynamische Bremseinrichtung nach Anspruch 1 , wobei der Zeitverzug für eine Ansteuerung des zweiten Schalters (1 ') derart ausgelegt ist,

dass der vorgelegte Motorbetrieb innerhalb einer Halbwelle der Netzspannung eine Reduzierung eines Bürstenfeuers am Kollektor des Universalmotors bewirkt.

3. Elektrodynamische Bremseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitverzug zwischen 1 s und 1 ms liegt.

4. Elektrodynamische Bremseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitverzug für die Ansteuerung des zweiten Schalters (1 ') nach dem ersten Schalter während eines Bremsbetriebes konstant ist. 5. Elektrodynamische Bremseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitverzug für die Ansteuerung des zweiten Schalters (1 ') nach dem ersten Schalter während des Bremsbetriebes von Parametern des Universalmotors und der Netzspannung abhängen. 6. Elektrodynamische Bremseinrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitverzug für die Ansteuerung des zweiten Schalters (1 ') nach dem ersten Schalter während des Bremsbetriebes abhängig von einer Netzspannung zum Zeitpunkt des Schaltens des ersten Schalters und/oder abhängig von einer von einer Drehzahl des Universalmotors ist und/oder abhängig von einer Temperatur des Universalmotors ist.

7. Elektrodynamische Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitverzug für die Ansteuerung des zweiten Schalters (V) am Anfang des Bremsbetriebes einen Wert aufweist, wobei der Wert im weiteren Verlauf des Bremsbetriebes abnimmt und insbesondere am Ende des Bremsbetriebes aufgehoben ist oder insbesondere vor dem ersten Schalter (1 ) liegt. 8. Elektrodynamische Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitverzug für die Ansteuerung des zweiten Schalters (V) derart ist, dass eine Stromwendung unter Bürsten am Kollektor des Universalmotors während der Einleitung des Bremsbetriebes innerhalb wenigstens eines Teils der Halbwellen von einer ablaufenden Kante der Bürsten hin zu einer auflaufenden Kante verlegt ist, und der Anker während des Bremsbetriebes nicht angetrieben ist.

9. Elektrodynamische Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik ausgebildet ist, um den Bremsbetrieb ungeregelt oder geregelt durchzuführen.

10. Elektrodynamische Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (5) auf eine Tabelle zugreift, in der Pha- senanschnittwinkel zur Ansteuerung des ersten und/oder des zweiten Schalters abgelegt sind, wobei vorzugsweise wenigstens eine Phasenanschnittwinkelkurve abgelegt ist.

1 1 . Elektrodynamische Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass während des Bremsbetriebes der zweite Schalter (1 ') parallel zum Anker (2) und in Reihe mit der Feldwicklung (3) und in Reihe mit dem ersten Schalter (1 ) geschaltet ist, wobei dem zweiten Schalter (1 ') ein Umschaltglied (S) vorzugsweise mit einem Erkennungskontakt (f) vorgeschaltet ist.

12. Elektrodynamische Bremseinrichtung nach Anspruch 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltglied (S) als Signalgeberschaltglied (S') der Steuerelektronik (5) unmittelbar zugeordnet ist, und ein erster Schalter (1 ) in einem ersten Netzanschluss (a) und ein dritter Schalter (1 ") in einem zweiten Netzanschluss (b) angeordnet ist.

13. Verfahren zum Bremsen eines Universalmotors mit einer Einrichtung zum Umschalten des Universalmotors von einem Motorbetrieb in einen Bremsbetrieb,

wobei während des Bremsbetriebes eine Feldwicklung (3) des Universalmotors über einen ersten und einen zweiten Schalter (1 ,1 ') aus einer Netzspannung gespeist wird, und ein Anker (2) des Universalmotors über den zweiten Schalter (1 ') kurzgeschlossen ist, wobei während des Bremsbetriebes vorzugsweise innerhalb einer jeden Halbwelle der Netzspannung kurzzeitig ein Motorbetrieb des Universalmotors durch Schalten des ersten Schalters eingestellt wird, und wobei mit einem Zeitverzug nachfolgend ein Bremsbetrieb durch Schalten des zweiten Schalters (1 ') eingestellt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Zeitverzug zwischen dem Schalten des ersten Schalters für den Motorbetrieb und das Schalten des zweiten Schalters für den Bremsbetrieb zwischen 1 s und 1 ms liegt.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Zeitverzug für die Ansteuerung des zweiten Schalters (1 ') nach dem ersten Schalter während des Bremsbetriebes abhängig von einer Netzspannung zum Zeitpunkt des Schaltens des ersten Schalters und/oder abhängig von einer von einer Drehzahl des Universalmotors ist und/oder abhängig von einer Temperatur des Universalmotors ist.

Description:
Beschreibung

Titel

Bremseinrichtung für einen Universalmotor

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremseinrichtung für einen Universalmotor gemäß dem Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Bremsen gemäß Patentanspruch 13.

Elektrodynamische Bremseinrichtungen sind in unterschiedlichen Auslegungen bekannt.

US 6 236 177 B1 beschreibt eine Brems- und Steuerschaltung für einen Universalmotor, bei der einerseits ein erstes Schaltmittel (Triac) zum Betreiben des Motors in Reihe mit dem Motor geschaltet ist, und andererseits ein zweites Schaltmittel (Triac) zum Bremsen des Motors dem Anker parallel geschaltet ist, wobei der Anker zwischen der Feldwicklung angeordnet ist. Während des Motorbetriebes ist das zweite Schaltmittel parallel zum Anker nicht leitend, und während des Bremsbetriebes wird sowohl das erste Schaltmittel als auch das zweite Schalt- mittel angesteuert.

EP 0 578 366 A2 beschreibt eine Bremseinrichtung für Universalmotoren, bei der Schaltmittel zum Einsatz kommen, um die Feldwicklung und die Läuferwicklung mit dem Netz zu verbinden und/oder zu trennen, wobei die Schaltmittel Positionen aufweisen, bei der in der ersten Position die Läuferwicklung und die Feldwicklung mit dem Netz verbunden sind, und in der zweiten Position die Läuferwicklung kurzgeschlossen ist und das Netz nur mit der Feldwicklung verbunden ist.

DE 103 17 636 A1 beschreibt eine Bremseinrichtung für einen Universalmotor, bei der zum Kurzschließen der Ankerwicklung während des Bremsbetriebes ein Kurzschlussschalter (Triac) vorgesehen ist, wobei der Kurzschlussschalter zur Ermittlung seines Schaltzustandes einen Steuereingang aufweist, und der Steuereingang des Kurzschlussschalters ist mit einer Steuereinheit verbunden, um während des Bremsbetriebes zur Vermeidung von Bürstenfeuer eine Phasenanschnittsteuerung des Kurzschlussschalters durchzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effektive und kostengünstige elektrodynamische Bremseinrichtung und ein Verfahren zum Bremsen für einen Universalmotor zu schaffen, mit der eine gute Bremsung bei vorzugsweise reduziertem Bürstenfeuer und vorzugsweise geringem Bürstenverschleiß erzielt werden kann. Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der Patentanspruchs 1 und 13 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung dargelegt. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine elektrodynamische Bremseinrichtung für einen Universalmotor mit einer Einrichtung zum Umschalten von einem Motorbetrieb in einen Bremsbetrieb vorgesehen ist, wobei während des Bremsbetriebes eine Feldwicklung des Universalmotors über einen ersten und einen zweiten Schalter aus einem Netz gespeist ist, und ein Anker des Universalmotors über den zweiten Schalter kurzgeschlossen ist, und mit einer Steuerelektronik, die ausgebildet ist, um während des Bremsbetriebes vorzugsweise innerhalb einer jeden Halbwelle der Netzspannung kurzzeitig einen Motorbetrieb und nachfolgend einen Bremsbetrieb vorzugeben, wobei dem ersten Schalter mit einem vorbestimmten Zeitverzug der zweite Schalter leitend geschaltet ist. Auf diese Weise kann eine verbesserte Bremsung des Universalmotors durchgeführt werden.

In einer Weiterbildung ist der Zeitverzug für eine Ansteuerung des zweiten Schalters derart ausgelegt ist, dass der vorgelegte Motorbetrieb innerhalb einer Halbwelle eine Reduzierung eines Bürstenfeuers am Kollektor des Universalmotors bewirkt. In einer Weiterbildung der Bremseinrichtung liegt der Zeitverzug zwischen 1 s und 1 ms. Dieser Wertebereich hat sich als vorteilhaft erwiesen. Abhängig von der Realisierung können auch kürzere Zeiten oder längere Zeiten verwendet werden.

In einer Weiterbildung der Bremseinrichtung ist der Zeitverzug für die Ansteuerung des zwei- ten Schalters nach dem ersten Schalter während einer gesamten Abbremsung konstant.

In einer Weiterbildung der Bremseinrichtung hängt der Zeitverzug für die Ansteuerung des zweiten Schalters nach dem ersten Schalter während des Bremsbetriebes von Parametern des Universalmotors und der Netzspannung ab. Dadurch kann eine genauer angepasste Bremsung erreicht werden. Insbesondere kann die Bremszeit und die Belastung des Kollektors, insbesondere der Bürsten optimiert werden.

In einer Weiterbildung der Bremseinrichtung hängt der Zeitverzug für die Ansteuerung des zweiten Schalters nach dem ersten Schalter während des Bremsbetriebes von der Netz- Spannung zum Zeitpunkt des Schaltens des ersten Schalters und/oder von der Drehzahl des Universalmotors und/oder von der Temperatur des Universalmotors ab. Diese Weiterbildung ermöglicht eine noch bessere Anpassung des Bremsvorganges beispielsweise zur Optimie- rung der Bremszeit und/oder der Reduzierung der Belastung des Kollektors insbesondere der Bürsten.

In einer Weiterbildung der Bremseinrichtung weist der Zeitverzug für die Ansteuerung des zweiten Schalters am Anfang des Bremsbetriebes einen Wert auf, der im weiteren Verlauf des Bremsbetriebes abnimmt und insbesondere am Ende des Bremsbetriebes aufgehoben ist oder insbesondere der zweite Schalter vor dem ersten Schalter geschlossen wird.

In einer Weiterbildung der Bremseinrichtung ist der Zeitverzug für die Ansteuerung des zwei- ten Schalters derart gewählt, dass eine Stromwendung unter Bürsten am Kollektor des Universalmotors während der Einleitung des Bremsbetriebes innerhalb wenigstens eines Teils der Halbwellen von einer ablaufenden Kante der Bürsten hin zu einer auflaufenden Kante verlegt ist, wobei der Anker während des Bremsbetriebes im Wesentlichen nicht angetrieben d.h. beschleunigt wird.

In einer Weiterbildung der Bremseinrichtung ist die Steuerelektronik derart ausgebildet, um den Bremsbetrieb ungeregelt oder geregelt durchzuführen.

In einer Weiterbildung der Bremseinrichtung greift die Steuerelektronik auf eine Tabelle zu, in der Phasenanschnittwinkel zur Ansteuerung des ersten und/oder des zweiten Schalters abgelegt sind, wobei vorzugsweise wenigstens eine Phasenanschnittwinkelkurve abgelegt ist.

In einer Weiterbildung der Bremseinrichtung ist während des Bremsbetriebes der zweite Schalter parallel zum Anker und in Reihe mit der Feldwicklung und in Reihe mit dem ersten Schalter geschaltet, wobei vorzugsweise dem zweiten Schalter ein Umschaltglied vorzugsweise mit einem Erkennungskontakt vorgeschaltet ist.

In einer Weiterbildung der Bremseinrichtung ist das Umschaltglied als Signalgeberschaltglied der Steuerelektronik zugeordnet und der erste Schalter ist in einem ersten Netzanschluss und ein dritter Schalter ist in einem zweiten Netzanschluss angeordnet.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bremsen eines Universalmotors mit einer Einrichtung zum Umschalten des Universalmotors von einem Motorbetrieb in einen Bremsbetrieb, wobei während des Bremsbetriebes eine Feldwicklung des Universalmotors über einen ersten und einen zweiten Schalter aus einer Netzspannung gespeist wird, und ein Anker des Universalmotors über den zweiten Schalter kurzgeschlossen ist, wobei während des Bremsbetriebes vorzugsweise innerhalb einer jeden Halbwelle der Netzspannung kurzzeitig ein Motorbetrieb des Universalmotors durch Schalten des ersten Schalters eingestellt wird, und wobei mit einem Zeitverzug nachfolgend ein Bremsbetrieb durch Schalten des zweiten Schalters eingestellt wird.

In einer Weiterbildung des Verfahrens liegt der Zeitverzug zwischen dem Schalten des ersten Schalters für den Motorbetrieb und das Schalten des zweiten Schalters für den Bremsbetrieb zwischen 1 s und 1 ms. Dieser Wertebereich hat sich als vorteilhaft erwiesen. Abhängig von der Realisierung können auch kürzere Zeiten oder längere Zeiten verwendet werden.

In einer Weiterbildung der Bremseinrichtung ist der Zeitverzug für die Ansteuerung des zwei- ten Schalters nach dem ersten Schalter während des Bremsbetriebes abhängig von der Netzspannung zum Zeitpunkt des Schaltens des ersten Schalters und/oder abhängig von einer von der Drehzahl des Universalmotors und/oder abhängig von der Temperatur des Universalmotors.

Weitere Vorteile der Erfindung werden darin gesehen, dass ohne Umpolung einer Feldwicklung oder eines Ankers eine sanfte Schnellbremsung des Universalmotors bei einer guten Bürstenstandzeit erzielt wird. Der Anker ist während des Bremsbetriebes kurzgeschlossen, und die Feldwicklung ist durch eine spezielle Ansteuerung während des Bremsbetriebes aus einer Netzspannung erregt. Eine sanfte Schnellbremsung wird vorzugsweise über eine einfache Hardware und eine spezielle Software erreicht, wodurch die elektrodynamische Bremseinrichtung kostengünstig ist.

Das Bürstenfeuer am Kollektor des Ankers kann vorzugsweise während des Bremsbetriebes im besonderen dadurch reduziert werden, dass ein Controller einer Steuerelektronik ein Programm beinhaltet, womit ein schädlicher Aufbau eines erhöhten Lichtbogens am Kollektor reduziert, insbesondere dadurch unterbunden wird, dass innerhalb einer Halbwelle einer Netzspannung zuerst ein Motorbetrieb und anschließend der Bremsbetrieb erfolgt.

Des Weiteren sind vorzugsweise Einrichtungen für ein sicheres Erkennen des Motorbetriebes und des Bremsbetriebes, sowie eine Überwachung für die Betriebssicherheit der Steuerelektronik und der Schaltungsanordnung vorhanden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigt:

Fig. 1 und 2 Schaltungsanordnungen der elektrodynamischen Bremseinrichtung für einen

Universalmotor,

Fig. 3 bis 5 Aufzeichnungen über Stromverläufe während eines Motorbetriebes und während eines Bremsbetriebes und Fig. 6 einen Bremsbetneb wahrend einer HaJbwelle der Netzspannung.

Fig. 1 zeigt eine Schallüngsanordnung, bei der ein erster Triac 1 In einem ersten Netzanschlüss e angeordnet, und in Reihe mit dem Universalmotor geschaltet ist, und ein zweiter Triac 1 ' ist dem Anker 2 parallel geschaltet, wobei dem zweiten Triac 1 ' ein Umschaltglied S vorgeschaltet ist und in Reihe mit dem zweiten Triac liegt. Der Anker 2 ist zwischen zwei Feldwicklungen 3, 3' geschaltet. Das Umschaltglied S Ist an der einen Seite des Ankers 2 angeschlossen. Der zweite Triac 1 " ist mit der einen Seite an einen Bremsbetriebskontakt e des Umschaltgliedes S, und mit der anderen Seite an der anderen Seite des Ankers ange- schlössen. Ein Erkennungskontakt f des Umschaltgliedes S ist über eine Leitung 4 mit einer Steuerelektronik 5 verbunden. Die Steuerelektronik 5 ist über eine erste Steuerleitung 30 mit dem ersten Triac 1 und über eine zweite Steuerleitung 31 mit dem zweiten Triac 1' verbünden. Weiterhin ist die Steuerelektronik 5 über eine erste Versorgungsleitung 32 mit dem ersten Netzanschluss und über eine zweite Versorgungsleitung 33 mit dem zweiten Netzan- schluss b verbunden. Zudem ist eine Signalleitung 34 von der Steuerelektronik 5 zur Verbindungsleitung zwischen dem Shunt 6 und dem ersten Triac 1 geführt. Schließlich können weitere Sensoren 35, insbesondere ein Drehzahlmesser oder ein Temperatursensor für den Universalmotor 1 vorgesehen sein, die über eine weitere Signalleitung 36 mit der Steuerelektronik 5 verbunden sind.

Während des Motorbetriebes ist das Umschaltglied S zum Erkennungskontakt f geschlossen, und der Motorbetrieb erfolgt über den ersten Triac 1. Während des Bremsbetriebes ist das Umschaltglied S zum Bremsbetriebskontakt e geschlossen, und der Bremsbetrieb erfolgt sowohl über den ersten Triac 1 als auch über den zweiten Triac 1'.

■ ·

Auf das Umschaltglied S kann verzichtet werden. Weiterhin kann ein Signalgeberschaltglied der Steuerelektronik 5 zugeordnet sein. In dieser Ausführungsform ist der zweite Triac V mit den zwei Anschlüssen des Ankers 2 verbunden. Vorzugsweise besitzt ein solcher Signalschalter zum sicheren Erkennen des Motorbetriebes und des Bremsbetriebes drei Anschlüs- se.

Zur Verbesserung des Brennvorgangs und insbesondere zur Reduzierung des Bürstenfeuers während des Bremsbetriebes wird der erste und der zweite Triac 1 ,1 ' speziell mit einem Programm eines Controllers der Steuerelektronik 5 angesteuert, wobei das Programm des Cont- rollere so ausgelegt ist, dass vorzugsweise während jeder Halbwelle der Netzspannung zuerst der erste Triac 1 angesteuert wird, d.h. leitend geschalten wird, womit der Motorbetrieb aktiviert ist. Hier wird zwar der Begriff Motorbetne verwendet, da die Spannungsversorgung entsprechend gewählt ist, wobei jedoch vorzugsweise die Netzspannung und insbesondere die Zeitdauer so kurz gewählt sind, dass keine wesentliche, vorzugsweise keine Beschleunigung des Universalmotors auftritt. Dadurch wird durch eine vorgegebene Bürstenstellung eine optimale Kommutierung erreicht. Nach einem vorbestimmten Zeitverzug wird der zweite Triac V angesteuert, d.h. leitend geschaltet, so dass der erste Triac 1 und der zweite Triac V leitend sind. Dadurch ist der Anker 2 über den zweiten Triac 1 ' kurzgeschlossen und der Strom des Netzes fließt direkt über die Feldwicklung 3,3' und über den ersten und den zweiten Triac 1 ,1 '. Der induzierte Strom des kurzgeschlossenen Ankers 2 fließt mit über den zweiten Triac 1 '. Durch die Umkehrung des Feldes am Anker während des Bremsbetriebes ist durch die vorgegebene Bürstenstellung eine unzureichende Kommutierung am Anker vor- handen.

Da vorzugsweise jeweils innerhalb einer jeden Halbwelle während des Bremsbetriebes vor dem tatsächlichen Bremsbetrieb kurzzeitig noch ein Motorbetrieb vorhanden ist, wird das Bürstenfeuer während der Kurzschließung des Ankers unterdrückt und das Bürstenfeuer und somit der Bürstenverschleiß werden reduziert.

Der Zeitverzug für die Ansteuerung des zweiten Triacs 1 ' ist so bemessen, dass der Motorbetrieb vorzugsweise in jeder Halbwelle während des Bremsbetriebes für die Unterdrückung des Bürstenfeuers am Kollektor des Universalmotors ausreichend ist, aber für einen nennenswerten Antrieb des Ankers 2 nicht ausreichend ist.

Der Zeitverzug für die Ansteuerung des zweiten Triacs 1 ' während einer jeden Halbwelle ist vorzugsweise in der gesamten Bremszeit d.h. einem Abbremsvorgang des Universalmotors 1 konstant. Der Zeitverzug kann aber auch während des Bremsbetriebes variabel sein. Es kann am Anfang des Bremsbetriebes ein entsprechend hoher Zeitverzug vorhanden sein, wobei der Zeitverzug im weiteren Verlauf des Bremsbetriebes vorzugsweise kontinuierlich beispielsweise von Halbwelle zu Halbwelle abnimmt und am Ende der Bremszeit der zweite Triac 1 ' unmittelbar nach dem ersten Triac 1 , oder zeitgleich, oder sogar vor dem ersten Triac 1 gezündet wird.

Der Universalmotor kann auch beidseitig vom Netz trennbar sein.

Fig. 2 zeigt eine Lösung, bei der ein dritter Triac 1 " in dem zweiten Netzanschluss b angeordnet ist. Der erste und der dritte Triac 1 ,1 " werden stets zeitgleich angesteuert. Hier ist der Steuerelektronik 5 ein Signalschalter S' zur Bestimmung des Motorbetriebes und des Bremsbetriebes zugeordnet.

Der zweite Triac V der dem Anker 2 parallel geschaltet ist, kann über einen Shunt 6 überwacht werden. Wird nach dem Anschalten des Universalmotors ein zu hoher Stromfluß ermit- telt, ist voraussichtlich der zweite Triac 1 ' leitend, und der Universalmotor wird sofort vom Netz getrennt. In einem solchen Fall kann eine Warnleuchte blinken.

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden Triacs als Halbleiterschalter verwendet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können auch andere Schalter, insbesondere andere Halbleiterschalter verwendet werden, um die Spannungs- und Stromversorgung des Universalmotors für den Motorbetrieb und den Bremsbetrieb zu steuern.

Die zuvor beschriebene elektrodynamische Bremseinrichtung ist besonders gekennzeichnet durch eine gute Stromwendung unter den Bürsten am Kollektor des Universalmotors während des Bremsbetriebes. Dieser besondere Vorteil wird dadurch erzielt, dass der parallel zum Anker 2 geschaltete Triac V mit einem speziellen Zeitverzug zu dem mit dem Universalmotor in Reihe geschalteten ersten Triac 1 angesteuert wird. Anhand der Fig. 3 bis 5 soll das zuvor beschriebene Verfahren näher erläutert werden, wobei vorzugsweise stets die gleiche Tabelle des Programms des Controllers für eine Phasenan- schnittwinkelkurve während des Bremsbetriebes zur Ansteuerung der Triacs 1 ,1 ' zur Anwendung kommt. Fig. 3 zeigt eine Aufzeichnung über einen Stromverlauf während eines Bremsbetriebes. Ein Leerlaufbetrieb des Universalmotors ist durch angeschnittene Vollwellen 7 eines Netzes dargestellt. Nach einer kurzen Pause P beginnt sofort der Bremsbetrieb B, wobei der erste und der zweite Triac 1 ,1 ' zeitgleich mit einem Programm des Controllers der Steuerelektronik 5 angesteuert sind. In einem ersten zweidrittel Bereich 8 einer Bremszeit ist die Stromaufnah- me der Feldwicklung 3 annähernd gleich. Dieses hat zur Folge, dass am Anfang des Bremsbetriebes die Bürsten stark feuern, wodurch die Bürsten abbrennen und der Kollektor beschädigt wird. In einem letzten drittel Bereich 9 der Bremszeit steigt die Stromaufnahme zu gering an. Aus der aufgezeichneten Linie des Drehzahlverlaufs 10 geht hervor, dass am Anfang des Bremsbetriebes die Bremsung zu stark ist und am Ende zu schwach ist.

Fig. 4 zeigt eine Aufzeichnung über einen Stromverlauf während des Bremsbetriebes B, bei der der zweite Triac 1 ' mit einem entsprechenden Zeitverzug nach dem ersten Triac 1 ange- steuert ist, so dass vorzugsweise in jeder Halbwelle des Netzes zuerst ein Motorbetrieb, und danach ein Bremsbetrieb erfolgt. Am Anfang 1 1 der Bremszeit ist die Stromaufnahme der Feldwicklung 3 in Bezug zu der Fig. 3 deutlich niedriger, wobei die Stromaufnahme im weiteren Verlauf leicht ansteigt und im letzten Drittel 12 der Bremszeit stark ansteigt. Mit einem Zeitverzug der Ansteuerung des zweiten Triacs V ist eine Kommutierung am Kollektor des Universalmotors deutlich verbessert und der Abbrand der Bürsten schon beachtlich reduziert. Aus dem Drehzahlverlauf 10 ist zu ersehen, dass am Anfang des Bremsbetriebes die Bremsung schwächer ist und danach verstärkt ist. Fig. 5 zeigt eine Aufzeichnung über einen Stromverlauf während des Bremsbetriebes, bei der der zweite Triac V mit einem optimalen Zeitverzug nach dem ersten Triac 1 angesteuert ist, so dass vorzugsweise in jeder Halbwelle des Netzes zuerst ein ausreichender Motorbetrieb für eine gute Stromwendung unter den Bürsten vorhanden ist, und im Anschluß der Bremsbetrieb erfolgt, wobei der Zeitverzug so gewählt ist, dass die Stromwendung unter den Bürs- ten während des Überganges vom Motorbetrieb in den Bremsbetrieb von der ablaufenden Kante der Bürsten hin zu der auflaufenden Kante verlegt ist, und hierdurch das Bürstenfeuer erheblich gesenkt ist, und der Zeitverzug auch so gewählt ist, dass der Anker während des Bremsbetriebes im Prinzip nicht angetrieben wird. Bei der Fig. 5 ist am Anfang 13 der Bremszeit die Stromaufnahme der Feldwicklung 3 noch niedriger wie bei der Fig. 4, und im weiteren Verlauf steigt die Stromaufnahme kontinuierlich mäßig an, und zum letzten Drittel 14 hin steigt die Stromaufnahme zur Beschleunigung des Bremsverlaufs entsprechend hoch an. Zum Ende der Bremszeit wird die Feldwicklung mit Halbwellenpaketen 15 beaufschlagt.

Aus dem Drehzahlverlauf 10 geht hervor, dass eine optimale Bremskurve erzielt ist. Am Anfang des Bremsbetriebes wird die Bremsung sanft eingeleitet und fortwährend überproportional verstärkt, und am Ende des Bremsbetriebes läuft die Bremsung sanft aus. Durch den Zeitverzug der Ansteuerung des zweiten Triacs V kann ein ungeregelter Bremsbetrieb eingesetzt werden. Somit ist eine fest eingestellte Phasenanschnittwinkelkurve mittels einer Tabelle des Programms des Controllers zu verwenden, da bei einem geregelten Bremsbetrieb ein unruhiger Bremsstromverlauf vorhanden sein könnte, und hierdurch ein Feuern der Bürsten verstärkt werden könnte.

Damit die Stromsprünge während des Bremsbetriebes gering gehalten werden können, und hiermit das Bürstenfeuer reduziert wird, können die Phasenanschnittwinkelschritte beispiels- weise von Halbwelle zu Halbwelle der Phasenanschnittwinkelkurve vorzugsweise weniger wie 1 % betragen.

Bei kürzer werdenden Bürsten kann der Andruck der Bürsten auf den Kollektor für eine vor- gegebene Bremszeit nicht mehr ausreichend sein, da die Spannung des kurzgeschlossenen Ankers hierfür nicht mehr ausreichend ist.

Damit die Bremszeit wieder eingehalten werden kann, schaltet das Programm des Controllers der Steuerelektronik 5 auf eine weitere Tabelle für die Phasenanschnittwinkelkurve um, bei der der Anschnitt der Halbwellen der Wechselspannung des Netzes geringer ist.

Eine ausreichende Bremswirkung kann einerseits über einen Shunt ermittelt, oder über eine Drehzahlerkennung erfaßt werden.

Die elektrodynamische Bremseinrichtung kann alternativ auch mit Gleichstrom betrieben werden.

Vorzugsweise weist das Programm des Controllers der Steuerelektronik weitere Tabellen für Phasenanschnittwinkelkurven auf, die jeweils einen geringeren Anschnitt, der Halbwellen des Netzes aufweisen.

Weiterhin ist vorzugsweise eine Bremskurve derart ausgelegt, dass am Anfang des Bremsbetriebes eine Bremsung sanft eingeleitet wird, und fortwährend überproportional verstärkt ist und am Ende sanft ausläuft. Figur 6 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Halbwelle der Netzspannung über den Phasenwinkel der Netzspannung des Netzes a, b bei einem Bremsbetrieb des Universalmotors. Die Grundidee der Erfindung besteht darin, mit Hilfe der Netzspannung den Universalmotor schonend abzubremsen. Dabei wird zuerst während des Bremsbetriebes kurzzeitig ein Motorbetrieb durchgeführt und anschließend in den Bremsbetrieb umgeschalten. In dem dar- gestellten Ausführungsbeispiel wird beim Phasenwinkel von 130° der erste Schalter 1 leitend geschalten, wobei der zweite Schalter 1 noch sperrend ist. Anschließend wird bei einem folgenden Phasenwinkel von 134° auch der zweite Schalter V leitend geschaltet, sodass eine tatsächliche Bremswirkung auf den Universalmotor ausgeführt. In dem Zeitraum zwischen dem Phasenwinkel von 130° und 134° wird kurzzeitig ein Motorbetrieb durchgeführt. Nach dem Phasenwinkel von 134° wird ein reiner Bremsbetrieb durchgeführt, der beispielsweise bei 180° Phasenwinkel endet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform variiert der Einschaltwinkel und damit der Einschaltzeitpunkt zum leitend Schalten des ersten Schalters bei einem Bremsvorgang abhängig von verschiedenen Parametern, wie beispielsweise der Drehzahl des Universalmotors, der Temperatur des Universalmotors, einer gewünschten Bremszeit und/oder einer gewünschten Schonung der Bürsten des Kollektors. Zudem variiert auch der Zeitverzug zwischen dem Schalten des ersten Schalters zum kurzzeitigen Einstellen eines Motorbetriebes und dem Schalten des zweiten Schalters zum Einstellen des Bremsbetriebes.

Der Zeitverzug zwischen dem Schalten des ersten Schalters und dem Schalten des zweiten Schalters kann beispielsweise im Bereich zwischen einer Mikrosekunde und einer Millisekunde. Beispielsweise kann der Zeitverzug zwischen 1 Mikrosekunde und 5 Mikrosekunden oder zwischen 5 Mikrosekunden und 20 Mikrosekunden oder zwischen 20 Mikrosekunde und 50 Mikrosekunden oder zwischen 50 Mikrosekunden und 100 Mikrosekunden liegen. Weiterhin kann der Zeitverzug zwischen 100 Mikrosekunden und 300 Mikrosekunden liegen. Ab- hängig von der Realisierung können auch kürzere Zeiten oder längere Zeiten für den Zeitverzug verwendet werden.

In einer einfachen Ausführungsform kann der Zeitverzug zwischen der Ansteuerung des ersten Schalters und der Ansteuerung des zweiten Schalters zum kurzzeitigen Aktivieren des Motorbetriebes und anschließendem Aktivieren des Bremsbetriebes für den gesamten Bremsvorgang konstant sein.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Zeitverzug zwischen dem Schalten des ersten Schalters in einen kurzzeitigen Motorbetrieb und dem Schalten des zweiten Schalters zum Aktivieren des Bremsbetriebes bei einem Bremsvorgang von Parametern des Universalmotors wie z. B. der Temperatur, der Drehzahl, den elektrischen Eigenschaften wie z. B. dem Widerstand R und der Induktivität L und der Netzspannung abhängen.

Beispielsweise kann der Zeitverzug abhängig von der Netzspannung zum Zeitpunkt des Schaltens des ersten Schalters und/oder abhängig von der Drehzahl des Universalmotors und/oder abhängig von der Temperatur des Universalmotors sein. Dazu sind vorzugsweise experimentell ermittelte Tabellen oder Kennlinien in einem Datenspeicher abgelegt, auf die die Steuerelektronik zugreift. Die Temperatur des Universalmotors und die Drehzahl des Universalmotors kann mit den entsprechenden Sensoren 35 erfasst oder mit Hilfe von Betriebsparametern, wie z. B. dem Strom und der Spannung abgeschätzt bzw. berechnet werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Universalmotor während jeder Halbwelle der Netzspannung einem Bremsbetriebsbetrieb mit kurzzeitig vorausgehendem Motorbetrieb unterworfen werden, wie anhand von Figur 6 erläutert. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann dabei der Motorbetrieb vor dem tatsächlichen Bremsbetrieb beispielsweise bei nur einem Teil der Halbwellen durchgeführt werden.

Die Steuerelektronik ist in Form eines Controllers mit einem entsprechenden Softwareprogramm ausgebildet, um die Ansteuerung des ersten und des zweien Schalters durchzuführen. Dazu ist weiterhin ein Speicher vorgesehen, in dem das Steuerprogramm und Steuerda- ten wie z. B. Tabellen für den Phasenanschnitt der Schalter, das heißt die Phasenwinkel für das Ein- und Ausschalten des ersten Schalters und das Ein- und Ausschalten des zweiten Schalters gemäß dem Bremsbetrieb der Figur 6 abgelegt sind. Insbesondere sind im Speicher Tabellen und/oder Kennlinien für die Phasenwinkel abgelegt, bei denen der erste und/oder der zweite Schalter ein- bzw. ausgeschaltet werden. Die Tabellen und Kennlinien können dabei von Parametern des Universalmotors und/oder der Netzspannung abhängen. Insbesondere kann der Zeitverzug für die Ansteuerung des zweiten Schalters nach dem ersten Schalter während des Bremsbetriebes von der Netzspannung zum Zeitpunkt des Schaltens des ersten Schalters und/oder abhängig von der Drehzahl des Universalmotors und/oder von der Temperatur des Universalmotors abhängen. Dazu sind entsprechende Ta- bellen und/oder Kennlinien abgelegt, die beispielweise experimentell ermittelt wurden.

Weiterhin können Daten abgespeichert werden, die eine Veränderung der Phasenanschnitt- winkel von Halbwelle zu Halbwelle festlegen. Beispielsweise kann die Veränderung der Phasenwinkel von einer Halbwelle zur nächsten Halbwelle für das leitend Schalten des ersten Schalters und/oder für das leitend Schalten des zweiten Schalters auf einen Höchstwert von beispielsweise einem Prozent begrenzt sein.

Aus den Figuren 3 bis 5 ist ersichtlich, dass am Ende des Bremsbetriebes Pakete von Halbwellen verschiedener Spannungspolarität aufeinander folgen. Somit werden für festgelegte Zeiträume oder eine festgelegte Anzahl von Halbwellen beispielsweise nur positive Halbwellen des Spannungsnetzes verwendet, um eine Bremsung mit einem Motorbetrieb und einem Bremsbetrieb durchzuführen. Anschließend wird ein Paket von negativen Halbwellen des Spannungsnetzes verwendet, um eine Bremsung des Universalmotors mit einem kurzen Motorbetrieb und einem anschließenden Bremsbetrieb durchzuführen, wie anhand von Figur 6 erläutert ist.