Antriebseinheit für eine Haarschneidemaschine

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für eine Haarschneidemaschine gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Antriebseinheiten sind grundsatzlich bekannt und bestehen aus einem Stator, einer Erregerspule und einem Anker. Der Stator und der Anker sind dabei aus einzelnen isolierten Blechlagen stanzpaketiert, um ein Auftreten von Wirbelstromen zu verhindern. Der Stator ist im Wesentlichen U-formig ausgebildet und weist einen ersten und einen zweiten Schenkel auf, wobei ein zusatzlicher Schenkel vorgesehen ist, der zwischen dem ersten Schenkel und dem zweiten Schenkel angeordnet ist. Die Erregerspule ist als Spule für einen Elektromagneten aus- gestaltet und ist an dem wenigstens einem zusatzlichen Schenkel anordenbar. Quer zu den Schenkeln des Stators ist der Anker angeordnet, wobei zwischen dem ersten Schenkel und dem An ^¬ ker und zwischen dem zweiten Schenkel und dem Anker seitliche Luftspaltabschnitte und zwischen dem zusätzlichen Schenkel und dem Anker mittlere Luftspaltabschnitte ausgebildet sind. Die mittleren Luftspaltabschnitte und die seitlichen Luftspaltabschnitte verlaufen dabei schräg geneigt in Bezug auf eine Langsachse des zusätzlichen Schenkels.

Eine solche Antriebseinheit ist beispielsweise aus der WO 00/27599 der Anmelderin bekannt.

Nachteilig ist bei dieser Konstruktion, dass keine optimale mechanische Leistung der Antriebseinheit erreicht wird. Es ist des Weiteren nachteilig, dass bei einer derartigen Anordnung der Kupferverbrauch für die Erregerspule sowie der Stanzverschnitt bei dem Dynamoblech, aus dem der Stator und der Anker paketiert werden, relativ hoch sind.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine bekannte Antriebseinheit für eine Haarschneidemaschine der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sie die geschilderten Nachteile nicht mehr aufweist. Insbesondere soll die mechanische Leistung der Maschine verbessert werden, während gleichzeitig der Kupferverbrauch sowie der Verschnitt von Dynamoblech reduziert werden sollen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebseinheit für eine Haarschneidemaschine mit dem Merkmal des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die Merkmale der Unteransprüche wiedergegeben.

Eine erfindungsgemäße Antriebseinheit für eine Haarschneidemaschine weist einen Antriebsmotor aus einem im Wesentlichen U- förmig ausgebildeten Stator mit einem ersten und einem zweiten Schenkel und wenigstens einem zusätzlichen Schenkel auf, der zwischen dem ersten Schenkel und dem zweiten Schenkel angeord- net ist. Der Antriebsmotor weist des Weiteren wenigstens eine Erregerspule auf, die an dem wenigstens einen zusätzlichen Schenkel anordenbar ist. Quer zu den Schenkeln des Stators ist ein Anker vorgesehen, wobei zwischen dem ersten Schenkel und dem Anker und zwischen dem zweiten Schenkel und dem Anker seitliche Luftspaltabschnitte und zwischen dem zusätzlichen Schenkel und dem Anker mittlere Luftspaltabschnitte gebildet sind, die sich in Bezug auf eine Längsachse des zusätzlichen Schenkels jeweils schräg geneigt verlaufend erstrecken. Eine Vergrößerung eines ersten seitlichen Luftspaltabschnittes zwi- sehen dem ersten Schenkel und dem Anker wird durch eine erste Nase erreicht, die an dem ersten Schenkel endseitig und von dem zusätzlichen Schenkel wegweisend angeordnet ist. Durch eine an dem zweiten Schenkel zu dem zusätzlichen Schenkel hin-

weisend und zu der Nase korrespondierend angeordnete Ausklinkung wird erreicht, dass ein zweiter Luftspaltabschnitt zwischen dem zweiten Schenkel und dem Anker nicht verkleinert wird und im Stanzzuschnitt trotzdem eine platzsparende Anord- nung möglich ist. Sowohl der Stator als auch der Anker sind dabei aus einzelnen isolierten Stanzblechen gestapelt, wobei die einzelnen Lagen beispielsweise vernietet sind.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist an dem zweiten Schen- kel endseitig und von dem zusätzlichen Schenkel wegweisend eine zweite Nase angeordnet. Durch die zweite Nase wird erreicht, dass der zweite seitliche Luftspaltabschnitt zwischen dem zweiten Schenkel und dem Anker ebenfalls weiter vergrößert wird. Besonders vorteilhaft ist diese Ausgestaltungsform, wenn der zweite Schenkel der einem Lager des Ankers nächst befindliche Schenkel des Stators ist, da bei dem näher am Lager des Ankers befindlichen Luftspaltabschnitt geringere Luftspaltschwankungen auftreten und der Luftspalt insgesamt mit einer geringeren Spaltbreite ausgebildet ist.

Zur weiteren Verbesserung der mechanischen Leistung ist es vorteilhaft, wenn der Anker im Bereich des zusätzlichen Schenkels eine Ausnehmung aufweist, die im Wesentlichen dreiecks- förmig ausgebildet ist und zum Stator weisend wenigstens einen Abschnitt aufweist, der parallel zu der Längsachse des zusätzlichen Schenkels verläuft. Der zusätzliche Schenkel ist dabei geeignet lang ausgebildet, dass wenigstens mit einem parallel zu seiner Längsachse verlaufenden Abschnitt in die korrespondierend in dem Anker ausgebildete Ausnehmung eingreift. Durch eine derartige Ausgestaltung von Anker und zusätzlichem Schenkel wird gewahrleistet, dass auch wahrend des Betriebs der Antriebseinheit eine permanente überdeckung von Anker und zu-

satzlichem Schenkel vorhanden ist und damit der magnetische Fluss in diesem Bereich optimiert wird.

Der Anker ist vorteilhafterweise über eine Bugelfeder, die an dem zweiten Ende des Ankers anordenbar ist, mit dem Stator schwingfahig verbunden bzw. gelagert. Alternativ kann auch eine aus dem Stand der Technik bekannte schwingfahige Lagerung des Ankers durch eine Befestigung mit einem Ankerwinkel in einem Gehäuse vorgesehen sein. Die schwingfahige Anordnung des Ankers über die Bugelfeder am Stator hat jedoch den Vorteil, dass die Antriebseinheit außerhalb des Gehäuses vormontiert und anschließend als Modul in dem Gehäuse montiert werden kann. Die Bugelfeder kann dabei am Anker und/oder dem Stator durch Einpressen in einen entsprechend ausgeformten Schlitz befestigt sein.

Zur Magnetflussoptimierung ist es sinnvoll, wenn der Stator an übergängen zu den Schenkeln Innenradien aufweist, die geeignet ausgebildet sind, einer überhöhung der magnetischen Flussdich- te in diesem Bereich entgegenzuwirken. Als Innenradien sind in diesem Zusammenhang abgerundete übergänge zu verstehen, durch die eine lokale überhöhung der magnetischen Flussdichte verhindert wird.

Zur weiteren Optimierung des Materialverbrauchs ist es sinnvoll, dass der wenigstens eine zusatzliche Schenkel dunner als der erste und der zweite Schenkel ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme ist es möglich, die gleiche Anzahl an Spulenwindungen mit einem reduzierten Verbrauch an Kupferdraht zu erreichen oder beim gleichbleibenden Verbrauch an Kupferdraht eine erhöhte Windungszahl der Erregerspule zu realisieren.

Die Auslegung der Erregerspule und des zusatzlichen Schenkels erfolgt idealerweise derart, dass der zusätzliche Schenkel so ausgebildet ist, dass er bei gegebener magnetischer Feldstarke annähernd in magnetischer Sättigung betrieben wird. Ein Uber- schreiten des Sattigungsbereiches ist in diesem Zusammenhang nicht sinnvoll, da bei einem Betrieb in Sättigung nur durch einen extrem erhöhten Aufwand des Produkts aus Strom x Windungen eine erhöhte Feldstarke erzielt werden kann.

Für die geometrische Optimierung des Stanzzuschnittes ist es m diesem Zusammenhang sinnvoll, wenn der Stator zwischen dem ersten Schenkel und dem wenigstens einem zusätzlichen Schenkel eine Aussparung aufweist, in die in einer Stanzanordnung ein zusatzlicher Schenkel eines weiteren Statorblechs eingreift. Durch eine derartige Anordnung ist es möglich, den zusätzlichen Schenkel langer auszubilden und trotzdem eine möglichst kompakte Anordnung für den Stanzzuschnitt zu ermöglichen.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind bei dem Stator zwei parallel angeordnete zusatzliche Schenkel vorgesehen. Diese Ausgestaltungsform hat den Vorteil, dass die Breite der zusatzlichen Schenkel weiter reduziert werden kann und die Anordnung von zwei Erregerspulen möglich ist.

Eine Anordnung von Stanzprofilen für einen Stator, wie er oben beschrieben wurde, zeichnet sich dadurch aus, dass zwei Statorbleche um 180° gedreht angeordnet sind, wobei die Anordnung derart erfolgt, dass jeweils die erste Nase eines Statorblechs in die Ausklinkung des anderen Statorblechs eingreift. Durch diese Anordnung ist ein besonders kompaktes und verschnittsparendes Stanzen der einzelnen Statorbleche möglich.

Eine Antriebseinheit, wie sie oben beschrieben wurde, wird besonders bevorzugt in einer Haarschneidemaschine eingesetzt.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beige- fügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform, wobei die aus Stator und Erregerspule bestehende Einheit separat zu dem Anker ausgebildet ist,

Figur 2 eine Draufsicht auf eine Anordnung von Stanzprofilen für den Stator aus Figur 1,

Figur 3 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform, wo- bei der Stator mit zwei zusatzlichen Schenkeln ausgebildet ist,

Figur 4 eine Draufsicht auf eine Anordnung von Stanzprofilen für den Stator aus Figur 3 und

Figur 5 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des Ausführungs- beispiels aus Figur 1, wobei der Anker und der Stator über eine Bugelfeder verbunden sind.

In der nachstehenden, detaillierten Figurenbeschreibung sind jeweils übereinstimmende Teile mit derselben Bezugsziffer versehen .

Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbei- spiel einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit für eine Haarschneidemaschine mit einem Antriebsmotor 1. Der Antriebsmotor 1 ist aus einem Stator 100 mit einer Erregerspule 140 sowie einem korrespondierend zu dem Stator 100 angeordneten Anker

150 aufgebaut. Der Stator 100 ist im Wesentlichen U-formig mit einem ersten Schenkel 110 und einem zweiten Schenkel 120 ausgebildet. Zwischen dem ersten Schenkel 110 und dem zweiten Schenkel 120 ist ein zusätzlicher Schenkel 130 angeordnet, an dessen Umfang die Erregerspule 140 sitzt. Der Anker 150 ist quer zu den Enden der Schenkel 110, 120, 130 des Stators 100 angeordnet, wobei an dem ersten Ende 158 ein Mitnehmer 160 und an dem zweiten Ende 156 eine Lagerung 190 befestigt ist. Der Mitnehmer 160 ist geeignet ausgebildet, einen Schneidsatz ei- ner Haarschneidemaschine in Schwingung zu versetzen und so eine Bewegung des Ankers 150 auf den Schneidsatz zu übertragen. Die Lagerung 190 ist beispielsweise über Bolzen 194 in einem Gehäuse befestigt und weist eine Schwingfeder 192 auf, über welche der Anker 150 schwingfahig gelagert ist.

Um eine möglichst optimale mechanische Leistung des Antriebsmotors 1 zu erreichen, sind verschiedene Maßnahmen zur Optimierung des Antriebsmotors 1 realisiert.

In einem ersten Schritt ist es notwendig, den magnetischen

Fluss innerhalb des Antriebsmotors 1 möglichst optimal zu führen und möglichst große magnetisch wirksame Luftspaltflachen bzw. Luftspaltabschnitte zu erzeugen. Zwischen dem ersten Schenkel 110 des Stators 100 und dem Anker 150 ist ein erster Luftspaltabschnitt A gebildet, der durch die Anformung einer Nase 112 nach außen hin vergrößert wird. Ein zweiter seitlicher Luftspaltabschnitt B, der zwischen dem zweiten Schenkel 120 des Stators 100 und dem Anker 150 gebildet ist, wird ebenfalls außenseitig durch die Anformung einer zweiten Nase 124 vergrößert. Die Vergrößerung des zweiten Luftspaltabschnittes B zeigt eine besonders große Wirkung auf die mechanische Leistung des Antriebsmotors 1, da der zweite Luftspaltabschnitt B

naher an der Lagerung 190 des Ankers 150 befindlich ist und daher geringere Schwankungen einer Spaltbreite s auftreten.

Um trotz der Anformung der ersten Nase 112 eine möglichst platzsparende Anordnung von Stanzprofilen für den Stator 100 zu ermöglichen, ist an dem zweiten Schenkel 120 eine Ausklinkung 122 vorgesehen. Die Anordnung der Stanzprofile wird jedoch naher unter Bezugnahme auf Figur 2 erläutert.

Ein zweiter Ansatz zur Verbesserung der mechanischen Leistung des Antriebsmotors 1 ist durch die Optimierung eines Luftspalts zwischen dem zusätzlichen Schenkel 130 und dem Anker 150 gegeben. Der Anker 150 weist dazu im Bereich des zusatzlichen Schenkels 130 eine Ausnehmung 152 auf, die im Wesentli- chen dreiecksformig ausgebildet ist und statorseitig einen parallel zu einer Längsachse des zusätzlichen Schenkels 130 verlaufenden Abschnitt 154 aufweist. Der zusatzliche Schenkel 130 ist endseitig ebenfalls dreiecksformig ausgebildet und greift in die Ausnehmung 152 mit gesamter Breite ein. Zwischen dem zusatzlichen Schenkel 130 und dem Anker 150 sind damit mittlere Luftspaltabschnitte a, b gebildet, die bezogen auf die Langsachse L schräg nach außen verlaufen und in parallel zur Langsachse L verlaufende Luftspaltabschnitte c übergehen. Durch eine derartige Ausgestaltung des Antriebsmotors 1 wird ein tieferes Eingreifen des zusatzlichen Schenkels 130 in die Ausnehmung 152 des Ankers 150 erreicht, wodurch auch wahrend eines Betriebs des Antriebsmotors 1 eine permanente vertikale Uberdeckung von zusätzlichem Schenkel 130 und Anker 150 gewährleistet ist. Durch diese vertikale Uberdeckung in den pa- rallel zur Langsachse L verlaufenden Luftspaltabschnitten c wird ein verbesserter Magnetfluss erreicht, was positive Auswirkungen auf die mechanische Leistung des Antriebsmotors 1 hat.

Ein dritter Ansatz zur Leistungsoptimierung des Leistungsmotors 1 besteht darin, den zusätzlichen Schenkel 130 mit geringerer Breite d auszubilden. Durch eine geringere Breite d des zusatzlichen Schenkels 130 ist es bei sonst gleichbleibendem Materialaufwand möglich, eine größere Anzahl an Spulenwindungen an dem zusatzlichen Schenkel 130 anzuordnen. Dieser Ansatz erlaubt es auch, bei gleichbleibender Windungsanzahl mit einem geringeren Verbrauch an Kupferdraht die gleiche magnetische Feldstarke H zu erzeugen. Als Obergrenze ist dabei eine ab einer gewissen Feldstarke eintretende magnetische Sättigung in einem Material zu beachten. Im vorliegenden Fall wird der zusatzliche Schenkel 130 des Stators 100 annähernd in magnetischer Sättigung betrieben.

Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Anordnung von Stanzprofilen für den Stator 100 aus Figur 1. In dieser Ansicht ist die korrespondierende Anordnung der ersten Nase 112 an dem ersten Schenkel 110 mit der Ausklinkung 122 an dem zweiten Schenkel 120 zu erkennen. Der ersten Schenkel 110 wird nach dem Eingriff des zweiten Schenkels 120 über der Ausklinkung 122 in der gleichen Breite, wie mit der angeformten Nase 112 weitergeführt. Diese Maßnahme ist nicht zwingend notwendig, wurde aber keine Reduzierung des Stanzverschnitts bewirken und kann somit positiv zur Magnetfeldfuhrung eingesetzt werden.

Die zweiten Nasen 124 sind außenseitig im Stanzprofil vorgesehen und bewirken damit eine Verbreiterung, die jedoch auf Grund der großen mechanischen Wirkung des verbreiteten zweiten Luftspaltes B in Kauf genommen wird.

Zwischen dem ersten Schenkel 110 und dem zusatzlichen Schenkel 130 ist eine Aussparung 102 angeordnet. Diese Aussparung 102 ermöglicht es, die Stanzprofile trotz einer längeren Ausbil-

düng des zusatzlichen Schenkels 130 in der dargestellten Form ineinander zu legen und so den Stanzverschnitt zu reduzieren.

Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf eine zweite Ausfuhrungsform einer Antriebseinheit für eine Haarschneidemaschine. Der übersichtlichkeit halber sind der Mitnehmer 160 sowie die Lagerung 190 aus Figur 1 nicht dargestellt. Die in Figur 3 dargestellte Ausfuhrungsform unterscheidet sich von der in Figur 1 im Wesentlichen dadurch, dass zwei zusätzliche Schenkel 130 vorge- sehen sind. Dementsprechend weist der Anker 150 auch zwei Aus- nehmungen 152 auf, die beide wie im ersten Ausfuhrungsbeispiel beschrieben ausgeformt sind. An jedem der zusatzlichen Schenkel 130 ist je eine Erregerspule 140 angeordnet, wobei die Erregerspulen 140 für einen Betrieb des Antriebsmotors 1 syn- chron ansteuerbar sind. Wie in Figur 1 dargestellt, ist der erste Luftspaltabschnitt A durch die an dem ersten Schenkel 110 angeformte erste Nase 112 und der zweite Luftspaltab- schnitt B durch die an dem zweiten Schenkel angeformte zweite Nase 124 vergrößert. Der zweite Schenkel 120 weist auch in diese Ausfuhrungsform eine korrespondierend zu der ersten Nase 112 angeordnete Ausklinkung 122 auf. Durch die Ausgestaltung des Stators 100 mit zwei zusatzlichen Schenkels 130 und zwei daran angeordneten Erregerspulen 140 ist es einerseits möglich, durch die zwei Erregerspulen 140 in dem Stator 100 einen größeren magnetischen Fluss zu erzeugen und gleichzeitig die magnetisch relevante Spaltfläche, die sich aus den seitlichen Luftspaltabschnitten A, B und den mittleren Luftspaltabschnitten a, b sowie den parallel zur Längsachse der zusatzlichen Schenkel 130 verlaufenden Abschnitten c zusammensetzt zu ver- großem und so die mechanische Leistung des Antriebsmotors 1 zu optimieren.

Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf eine Anordnung von Stanzpro- filen für einen Stator 100, wie er in Figur 3 dargestellt ist. Analog zur Anordnung der Stanzprofile aus Figur 2 greift wieder die erste Nase 112 in die Ausklinkung 122 ein und ermog- licht so das Ineinanderlegen zweier Stanzprofile. In der in

Figur 4 dargestellten Anordnung kommt einer der beiden zusätzlichen Schenkel 130 zwischen dem ersten Schenkel 110 und einem zusatzlichen Schenkel 130 des zweiten Stanzprofils zu liegen, wobei der zweite zusatzliche Schenkel 130 zwischen den beiden zusatzlichen Schenkeln 130 des anderen Stanzprofiis angeordnet ist. Um die zusatzlichen Schenkel 130 mit einer größeren Lange ausbilden zu können, können dellenformige Aussparungen zwischen den Schenkeln vorgesehen sein, die eine kompakte Anordnung der Stanzprofile ermöglichen.

Es ist insbesondere festzuhalten, dass es bei der hier dargestellten Ausfuhrungsform notwendig ist, den ersten Schenkel 110 und den zweiten Schenkel 120 des Stators 100 mit einer geringeren Breite auszubilden um die in Figur 4 dargestellte An- Ordnung der Stanzprofile zu ermöglichen.

Figur 5 zeigt einen Ausschnitt des Ausfuhrungsbeispiels aus Figur 1, wobei anstelle der Lagerung 190 eine Bugelfeder 180 vorgesehen ist, die den Anker 150 mit dem Stator 100 verbin- det . In dieser Ausfuhrungsform ist es besonders vorteilhaft, dass der Antriebsmotor 1 außerhalb eines Gehäuses der Haarschneidemaschine vormontiert werden kann und anschließend als komplettes Modul in das Gehäuse eingesetzt wird. Zur Befestigung der Bugelfeder 180 können im Anker 150 und dem Stator 100 entsprechende Schlitze 182 vorgesehen sein, in denen die Bugelfeder 180 verpresst wird. Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage. Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel weisen der Stator 100 und der Anker 150 federseitig eine rechteckfor-

mige Anformung 184 auf, in der die Schlitze 182 angeordnet sind. Die Anformung 184 kann aber auch so ausgeformt sein, dass ein geneigt verlaufender Schlitz erreicht wird.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die dargestellten Ausführungsformen mehrere Vorteile erreicht werden können. Insbesondere ist durch die neuartige Ausgestaltung der seitlichen Luftspaltabschnitte A, B sowie der mittleren Luftspaltabschnitte a, b und deren Ergänzung durch die parallelen Luft- spaltabschnitte c eine Optimierung der mechanischen Leistung des Antriebsmotors möglich. Des Weiteren wird durch die korrespondierende Anordnung der ersten Nase 112 mit der Ausklinkung 122 ermöglicht, bei der Herstellung des beschriebenen Antriebsmotors 1 eine kompakte Anordnung der Stanzprofile zu er- reichen und den Verschnitt beim Stanzen der einzelnen Blechlagen zu minimieren. Durch die Ausbildung des zusätzlichen Schenkels 130 mit einer geringeren Breite d ist es außerdem möglich, den magnetischen Fluss im Stator zu optimieren und den Kupferverbrauch für die Wicklungen der Erregerspule 140 zu reduzieren.

Bezugszeichenliste

1 Antriebsmotor

100 Stator

102 Aussparung

110 erster Schenkel

112 erste Nase

120 zweiter Schenkel

122 Ausklinkung

124 zweite Nase

130 zusätzlicher Schenkel

140 Erregerspule

150 Anker 152 Ausnehmung

154 Abschnitt

156 zweites Ende

158 erstes Ende

160 Mitnehmer

180 Bügelfeder

182 Schlitz

184 Anformung

190 Lagerung

192 Schwingfeder

194 Befestigungsbolzen

A erster seitlicher Luftspaltabschnitt B zweiter seitlicher Luftspaltabschnitt s Spaltbreite

a erster mittlerer Luftspalt b zweiter mittlerer Luftabschnitt c paralleler Luftspaltabschnitt d Breite

L Langsachse

H magnetische Feldstarke