Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Elektromotor mit einer elek¬ trodynamischen Bremse und mit einer Steuerung, die über ein Leistungsstellglied den Motorstrom bzw. dessen Drehzahl steuert. Aus der DE 3539841 C2 ist schon eine Bremseinrichtung für einen Reihenschlußmotor bekannt, bei dem im Bremsbetrieb die Feldwicklung umgepolt und über einen Halbleiterschalter in Reihe zum Anker geschaltet wird. Im Motorbetrieb ist dagegen der Leistungshalbleiter praktisch wirkungslos, da er einen separaten Stromkreis zum Motor bildet. Soll der Motor drehzahl- gesteuert sein, dann ist eine Steuerung mit einem weiteren Leistungsstellglied erforderlich. Wegen der zwei zu ver¬ wendenden Leistungsstellglieder ist der Schaltungsaufwand für

BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP

den Motor- und Bremsbetrieb des Elektromotors relativ auf¬ wendig.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Elektromotor mit den kennzeichnenden Merk¬ malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sowohl im Motor- als auch im Bremsbetrieb das gleiche Lei¬ stungsstellglied verwendbar ist. Besonders vorteilhaft ist, daß durch die doppelte Verwendung des Leistungsstellgliedes sich nicht nur der Schaltungsaufwand verringert, sondern auch auf einen weiteren Kühlkörper verzichtet werden kann. Ein Kühlkörper benötigt in der Regel viel Platz und ist daher -uner¬ wünscht.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Elektromotors möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß das Leistungsstellglied im Bremsbetrieb den Erregerstrom zum Aufbau des Magnetfeldes steuert. Über den Steuereingang des Leistungsstellgliedes läßt sich vorteilhaft der Verlauf des Bremsstromes steuern. Besonders läßt sich dadurch auch der Verlauf einer bestimmten Erregerstromkurve steuern. Dies erfolgt vorzugsweise durch eine Phasenanschnitt¬ steuerung, die ohnehin im Motorbetrieb zur Drehzahlsteuerung vorgesehen ist.

Durch die vorgesehene Steuerung des Bremsstromes kann die Bremszeit zum Abbremsen des Motors mit einem eventuell in Ver¬ bindung stehenden Schneid- oder Sägewerkzeug vorgegeben werden. Insbesondere bei Kreissägen, Heckenscheren oder Rasenmähern ist ein sehr schnelles Abbremsen des laufenden Werkzeuges er-

wünscht, um die Verletzungsgefahr für den Bediener gering zu halten.

Vorteilhaft ist weiter, daß die Steuerung Mittel zur Messung des Bremsstromes aufweist. Mit Hilfe dieser Mittel kann vorteilhaft der Erregerstrom einer vorgegebenen Kurve angepaßt oder auch konstant gehalten werden. Eine Konstanthaltung des Bremsstromes möglichst über den ganzen Bremsvorgang ist er¬ wünscht, um die hohen Stromspitzen beim Einleiten des Bremsvorganges zu vermeiden. Sie verursachen extremes Bürsten¬ feuer, das eine ungleichmäßige und überhöhte Abnutzung der Kohlen verursacht. Dadurch wird der Elektromotor oder auch ein Elektrohandwerkzeug relativ schonend abgebremst.

Vorteilhaft ist weiter, daß ein erster Umschalter verwendet wird, der im Motorbetrieb den Motorstrom über das Leistungs¬ stellglied leitet bzw. im Bremsbetrieb die Feldwicklung oder Teile von dieser so umschaltet, daß der Erregerstrom das Bremsmagnetfeld aufbauen kann.

Um Überlastung der Feldwicklungen zu vermeiden, ist weiter vorgesehen, einen Strombegrenzungswiderstand in den Erreger¬ stromkreis zu schalten. Ebenso kann für den Bremsvorgang in dem Ankerkreis ein Bremswiderstand geschaltet werden. Dadurch ist eine getrennte Einstellung sowohl des Erregerstromes als auch des Bremsstromes möglich.

Eine bevorzugte Anwendung des Elektromotors ist in einem Elek¬ trohandwerkzeug gegeben, bei dem das eingesetzte Werkzeug möglichst rasch abgebremst werden soll, um die Verletzungsge¬ fahr zu vermindern. Dies ist vorzugsweise bei einer Säge, einem Schleifer, einem Rasenmäher u.a. erwünscht.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur 1 zeigt ein erstes Ausfühningsbeispiel mit einem Blockschaltbild und Figur 2 zeigt ein zweites Aus- führungsbeispiel.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Figur zeigt einen Elektromotor mit einem Anker 1, einer er¬ sten Feldspule 2 und einer zweiten Feldspule 3 in Reihenschal¬ tung. Zwischen der erste Feldspule 2 und dem Anker 1 ist ein erster Umschalter 13 geschaltet, bei dem im Motorbetrieb die Kontakte 6, 8 geschlossen sind. Die zweite Feldwicklung 3 ist über ein Leistungsstellglied 4, vorzugsweise einem Triac oder Thyristor, mit einer Netzklemme N verbunden. Die erste Feld¬ wicklung 2 ist mit einer zweiten Netzklemme P verbunden. Der Steuereingang des Leistungsstellgliedes 4 ist mit einer Steuerung 5 verbunden, die einerseits ebenfalls auf die N-Lei- tung des Netzes geführt ist. Die Steuerung 5 hat zusätzliche Eingänge für die gemessene Istdrehzahl n und Solldrehzahl ng. Des weiteren ist die Steuerung 5 mit einem zweiten Umschal¬ ter 14 verbunden, der im Motorbetrieb über die geschlossenen Kontakte 9, 11 die Spannung am Anker 1 erfaßt. Im Bremsbetrieb ist der Kontakt 9, 10 geschlossen und dadurch ein Bremswider¬ stand 15 dem Anker 1 parallel geschaltet. Als Bremswiderstand 15 kann vorteilhaft auch eine Diode verwendet werden, die den Bremsstrom gleichrichtet, da sie nur eine Halbwelle durchläßt. Andererseits hat ein ohmscher Widerstand 15 den Vorteil, daß er beim Kurzschluß des Stellgliedes 4 (Triac) als Sicherung wirkt.

Dabei kann diese Dimensionierung auf den Erreger- und Brems¬ strom abgestimmt sein. Da nun der Kontakt 9, 11 des zweiten Umschalters 14 offen ist, erhält der Steuereingang der Steuerung 5 kein Signal. Dadurch kann die Steuerung 5 erkennen, ob gerade ein Motor- oder Bremsbetrieb vorliegt.

Falls die Ist-Drehzahl nicht direkt erfaßt wird, könnte hier auch die Ankerspannung im Motorbetrieb als Regelgröße verwendet werden (Kontakt 9/11 geschlossen) .

Der zweite Umschaltkontakt 6, 7 des ersten Umschalters 13 ist über einen Strombegrenzungswiderstand 12 ebenfalls dem Anker 1 parallel geschaltet. Der Strombegrenzungswiderstand 12 kann einen bestimmten Wert, vorzugsweise auch den Wert 0 Ohm haben.

Die Steuerung 5 ist als Phasenanschnittsteuerung ausgebildet und ist beispielsweise aus der DE-PS 3739623 bekannt. Es kann jedoch auch jede andere geeignete Steuerung 5 für das Lei¬ stungsstellglied 4 verwendet werden.

Im folgenden wird die Funktionsweise dieser Schaltungsanordnung beschrieben. Im Motorbetrieb ist der Kontakt 6, 8 des ersten Umschalters 13 geschlossen, ebenso der Kontakt 9, 11 des zweiten Umschalters 14. An dem Elektromotor liegt nun über die Klemme P, N die Netzspannung U an. Der Strom fließt nun über die erste Feldwicklung 2, den Anker 1, die zweite Feld¬ wicklung 3 und das Leistungsstellglied 4 zurück über den zweiten Netzanschluß N. Mittels der Steuerung 5 kann nun eine Drehzahl eingestellt werden, die über den Eingang ng beispielsweise durch ein Stellglied vorgegeben ist. Die Ist¬ drehzahl wird beispielsweise über einen Tachogenerator einer Motorwelle abgegriffen und dem Eingang nj der Steuerung 5

zugeführt, so daß die Steuerung einen Soll-/Istvergleich durch¬ führen kann. Dieser normale Motorbetrieb ist per se bekannt. Des weiteren erfaßt die Steuerung 5 über die geschlossene Klemme 9, 11 des zweiten Umschalters 14 die Ankerspannung und erhält dadurch die Information über den Motor- oder Bremsbe¬ trieb.

Für den Bremsbetrieb wird der Motor vom Netz fremderregt. Beim Umschalten in den Bremsbetrieb ist nun der Kontakt 6, 7 (gestrichelt) des ersten Umschalters 13 bzw. 9, 10 (gestrichelt) des zweiten Umschalters 14 geschlossen. Der Er¬ regerstrom fließt nun von der Netzklemme P über die erste Feldwicklung 2, eventuell den Strombegrenzungswiderstand 12 und die zweite Feldwicklung 3 sowie das Leistungsstellglied 4. Mit dem Erregerstrom wird das Magnetfeld zum Aufbau des Bremsmomentes erzeugt. Zusätzlich fließt über den Anker 1 und den Bremswiderstand 15 sowie die Kontakte 9, 10 der Bremsstrom, der im wesentlichen durch den Bremswiderstand 15 bestimmt ist. Die Steuerung erfaßt durch den offenen Kontakt 9, 11, daß auf den Bremsbetrieb umgeschaltet wurde. Sie gibt nun für das Leistungsstellglied den Erregerstrom vor, so daß sich ein be¬ stimmtes Abbremsmoment einstellt. Der Erregerstrom ist im Bremsfall ein pulsierender Gleichstrom, wobei jede zweite Halb¬ welle vorzugsweise mit einem Mikrorechner getriggert wird. Der Wert für den Erregerstrom, seinem vorgegebenen Verlauf, wobei auch der Erregerstrom konstant gehalten werden kann, ist in einem nicht dargestellten Speicher abgelegt. Im einfachsten Fall kann auch ein Komparator verwendet werden, der einen Sollwert für den Erregerstrom vorgibt. Auch ist ein nicht dargestelltes Zeitglied, beispielsweise ein Monoflop, vorgesehen, mit dem eine maximale Bremszeit eingestellt wird. Die Bremszeit wird dabei so gewählt, daß der Elektromotor si-

eher zum Stehen kommt. Entsprechend kann dann der maximale Er¬ regerstrom oder auch eine entsprechende Spannung, die mit einem nicht dargestellten Tachogenerator erfaßbar ist, für den Brems¬ strom für eine bestimmte Zeit vorgegeben werden. Nach Ablauf dieser vorgegebenen Zeit wird der Stromfluß in der Feldspule 2, 3 unterbrochen, so daß wegen fehlender Erregung die Bremswirkung nachläßt.

Es ist weiter vorgesehen, die Dauer des Bremsvorgangs mittels des Tachogenerators zu erfassen und damit die Dauer des Brems- Stromes zu steuern.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, über den Bremswiderstand 15 die Spannung zu messen, die ein Maß für den Bremsstrom ist. Dadurch kann der Bremsstrom mit Hilfe des Erregerstroms besonders einfach geregelt werden. Die Messung des Bremsstromes ist besonders einfach bei asymmetrisch geschalteten Feldspulen, d.h. wenn gemäß Figur 2 zwischen dem Anker 1 und einer Feldspule 2, 3 das Stellglied 4 geschaltet ist.