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Die
Erfindung betrifft ein handgeführtes Elektrogerät,
insbesondere ein handgeführtes Arbeitsgerät wie
eine Heckenschere, eine Motorkettensäge, ein Freischneider
oder dgl. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 1 297 349 B ist
eine kabelgebundene Heckenschere mit einem Elektromotor bekannt, der
in einem turmartigen Gehäuse angeordnet ist. Innerhalb
des Gehäuseturms ist ein Kühllufteintrittsraum
ausgebildet, aus dem der Elektromotor über ein Lüfterrad
Kühlluft in sein Motorgehäuse ansaugt. Über
eine Ausblasöffnung am gegenüberliegenden Ende
des Motorgehäuses wird die Kühlluft in einen Kühlluftaustrittsraum
ausgeblasen, der über einen Ringspalt zur Umgebung belüftet
ist. Da der Kühllufteintrittsraum und der Kühlluftaustrittsraum
gemeinschaftlich innerhalb des glockenförmigen Gerätegehäuses
angeordnet sind, kann bei ungünstigen Betriebsbedingungen
ein Kühlluftkurzschluss auftreten. Wird z. B. die Kühlluftzufuhr
zum Kühllufteintrittsraum behindert, saugt der Elektromotor über
das glockenförmige Gehäuse seine Kühlluft
aus dem Kühl luftaustrittsraum an, was zu unzulässigen
Temperaturerhöhungen des antreibenden Elektromotors führen kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein handgeführtes
Elektrogerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart
auszubilden, dass eine effektive Kühlung auch unter ungünstigen
Betriebsbedingungen gewährleistet ist.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass der Kühllufteintrittsraum und der Kühlluftaustrittsraum
durch eine innere Gehäusewand weitgehend luftdicht voneinander
getrennt sind, so dass ein Ansaugen von warmer Luft aus dem Kühlluftaustrittsraum
weitgehend ausgeschlossen werden kann. Das Motorgehäuse
des Elektromotors bildet die einzige ausgeprägte Strömungsverbindung zwischen
den Räumen, so dass – auch unter ungünstigen
Betriebsbedingungen – die kühlende Strömungsverbindung
zwischen Kühllufteintrittsraum und Kühlluftaustrittsraum
erzwungen ist. Die konstruktiv vorgesehene, einzige ausgeprägte
Strömungsverbindung gibt an, dass im Wesentlichen der gesamte Kühlluftstrom
durch diese Strömungsverbindung strömt und eventuell
auftretende Nebenströmungen unbedeutend gering sind.
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Bevorzugt
bilden das Kühllufteintrittsfenster und das Kühlluftaustrittsfenster
in der Außenwand des Gehäuses ein gemeinsames
Fenster, wobei dieses gemeinsame Fensterfeld durch eine innere Gehäusewand
geteilt ist, die innen an der Außenwand des Gerätegehäuses
anliegt. Dabei ist die Teilung so vorgesehen, dass die einströmende
Kühlluft und die ausströmende Kühlluft
eine gleiche Strömungsorientierung haben, wobei die Strömungen
unter einem Winkel von etwa 90° bis 130° zueinander
liegen.
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Das
Gerätegehäuse weist eine Gerätelängsachse
auf, wobei auf jeder Längsseite des Gerätegehäuses
ein Kühllufteintrittsfenster und/oder ein Kühlluftaustrittsfenster
angeordnet ist. Dadurch ist gewährleistet, dass der Kühllufteintrittsraum
durch zwei Kühllufteintrittsfenster gespeist ist, wodurch
auch bei ungünstigen Betriebsbedingungen ein ausreichender Kühlluftzutritt
gewährleistet ist. Die beiden Ausblasöffnungen
auf jeder Längsseite des Gerätegehäuses stellen
in gleicher Weise ein störungsfreies Abströmen
der erwärmten Kühlluft sicher.
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In
bevorzugter Ausgestaltung weist das Motorgehäuse zwei Ausblasöffnungen
auf, wobei jeder Ausblasöffnung ein Austrittsfenster im
Gerätegehäuse zugeordnet ist. Obwohl beide Ausblasöffnungen
in einen gemeinsamen Kühlluftaustrittsraum münden, wird
der Ausblasstrom so gerichtet, dass die erste Ausblasöffnung
im Wesentlichen über ein erstes Kühlluftaustrittsfenster
auf der einen Längsseite des Gerätegehäuses
und die zweite Ausblasöffnung im Wesentlichen über
ein zweites Kühlluftaustrittsfenster auf der anderen Längsseite
des Gerätegehäuses Kühlluft abbläst.
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Bevorzugt
besteht das Gerätegehäuse aus einer oberen Gehäuseschale
und einer unteren Gehäuseschale, wobei das Kühllufteintrittsfenster
und das Kühlluftaustrittsfenster in der oberen Gehäuseschale
ausgebildet sind. Dabei wird der Kühllufteintrittsraum
durch die Außenwand des Gerätegehäuses
und die innere Gehäusewand begrenzt, wobei die innere Gehäusewand Teil
einer Luftführungshutze ist, die zweckmäßig
am Elektromotor befestigt ist. Die Luftführungshutze weist
einen Boden auf, in dem die Ansaugöffnung des Lüfterrades
liegt.
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In
Weiterbildung der Erfindung liegt im Strömungsweg der Kühlluft
zwischen dem Eintrittsfenster und dem Austrittsfenster ein Wärmetauscher
für ein elektrisches Bauteil zur Steuerung des Elektromotors.
Zweckmäßig liegt der Wärmetauscher im
Kühlluftaustrittsraum, insbesondere im Ausblasstrom einer
Ausblasöffnung des Motorgehäuses.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen,
der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im Einzelnen
beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt
ist. Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht auf ein handgeführtes Elektrogerät
am Beispiel einer Heckenschere,
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2 in
schematischer Ansicht den Strömungsverlauf der Kühlluft
im Gehäuse einer Heckenschere nach 1,
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3 eine
perspektivisch dargestellte, teilgeschnittene Heckenschere nach 1,
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4 eine
Draufsicht auf die Heckenschere nach 3,
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5 eine
Seitenansicht der Heckenschere nach 1 mit abgenommener
oberer Gehäuseschale,
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6 eine
Frontansicht der Heckenschere nach 5,
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7 eine
Ansicht auf eine Luftführungshutze von unten,
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8 eine
Seitenansicht der Luftführungshutze nach 7,
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9 in
schematischer Darstellung eine Explosionsdarstellung der Heckenschere
nach 1.
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Das
in den Figuren dargestellte handgeführte Elektrogerät
ist ein insbesondere tragbares, handgeführtes Arbeitsgerät
und am Beispiel einer Heckenschere 1 beschrieben. Das handgeführte
Arbeitsgerät kann ebenso eine Motorsäge, ein Trennschleifer,
ein Freischneider, ein Kantenscheider, ein Hochentaster, ein Blasgerät,
ein Sprühgerät, ein Sauggerät, ein Erdbohrgerät,
ein Kombimotorgerät für multifunktionelle Vorsätze,
ein Kehrgerät, eine Motorhacke, eine Bodenfräse,
ein Hochdruckreiniger, ein Rasenmäher, ein Vertikutierer,
ein Häcksler, ein Nass- oder Trockensauger oder dgl. Arbeitsgerät sein.
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Das
dargestellte handgeführte Elektrogerät weist ein
Gerätegehäuse 2 auf, das – wie
insbesondere 9 zeigt – im Wesentlichen
aus einer Gehäuseunterschale 3 und einer Gehäuseoberschale 4 zusammengesetzt
ist. Im Gerätegehäuse 2 ist – wie
insbesondere die 2 bis 4 zeigen – ein
Elektromotor 5 angeordnet, der insbesondere ein bürstenloser
Hochleistungsmotor sein kann. Ein derartiger bürstenloser
Elektromotor 5 benötigt zum Betrieb eine entsprechende
Steuerelektronik 23, die in 2 auf einer
Platine 6 angeordnet ist.
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Der
Elektromotor 5 treibt über ein nicht näher dargestelltes
Getriebe 7 (9) ein Werkzeug 8 des Arbeitsgerätes
an, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Messerbalken 9 mit
hin- und hergehenden Schermessern ist.
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Wie
den Figuren zu entnehmen, liegt die Drehachse 10 des antreibenden
Elektromotors 5 etwa lotrecht zu der von dem Messerbalken 9 aufgespannten
Ebene.
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Das
Getriebe 7 bildet zusammen mit dem Messerbalken 9 und
dem Antriebsmotor 5 eine Baueinheit 11, an der
das Gerätegehäuse 2 – bestehend aus
der Gehäuseunterschale 3 und der Gehäuseoberschale 4 – festgelegt
ist. Wie 9 zeigt, wird die Gehäuseunterschale 3 auf
die Baueinheit 11 aus Getriebe 7, Messerbalken 9 und
Elektromotor 5 aufgesetzt, wobei der Elektromotor 5 eine
Aufnahmeöffnung 12 der Gehäuseunterschale 3 durchgreift
und so innerhalb des Gerätegehäuses 2 zu
liegen kommt. Nach Aufsetzen der Gehäuseunterschale 3 wird
auf der gegenüberliegenden Seite der Baueinheit 11 eine Bodenschale 13 festgelegt,
die das Getriebe 7 nach unten vollständig abdeckt,
so dass lediglich der Messerbalken 9 aus dem Gerätegehäuse 2 nach
vorne vorsteht.
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In
die Gehäuseunterschale 3 wird ein U-förmiger
Akkuträger 14 von oben eingesetzt, der im Bodenbereich
Kontakte 15 für einen Akkupack 16 aufweist,
welcher in den Akkuträger 14 einsetzbar ist.
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Wie 9 deutlich
zeigt, hält der Akkuträger 14 an seinen
Schenkeln 21a, 21b verschiedene Bauteile des Elektrogerätes.
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An
dem einen, einem hinteren Handgriff 17 zugeordneten Schenkel 21a ist
ein Drehzahlsteller 18 festgelegt, der über einen
Gashebel 19 zu betätigen ist, der im oberen Teil
des hinteren Handgriffs 17 verschwenkbar gehalten ist.
Der hintere Handgriff 17 wird durch eine Handgriffoberschale 20 abgedeckt.
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Der
gegenüberliegende Schenkel 21b des Akkuträgers 14 ist
zugleich Trennwand zu einem Motorraum 22, der zwischen
dem Akkuträger 14 und dem Werkzeug 8 des
Arbeitsgerätes ausgebildet ist. Der Motorraum 22 ist
somit von der unteren Gehäuseschale 3, dem Schenkel 21 des
Akkuträgers 14 und der oberen Gehäuseschale 4 begrenzt.
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Der
Schenkel 21b trägt die Steuerelektronik 23 zum
Betrieb des im Ausführungsbeispiel als Bürstenläufer
ausgebildeten Elektromotors 5, wobei die Steuerelektronik 23 im
Motorraum 22 liegt. Wie 9 zeigt,
ist ein Wärmetauscher 24, der bevorzugt als Kühlkörper
ausgebildet ist, auf der einen Längsseite 47 des
Motorraums 22 vorgesehen, während auf der gegenüberliegenden
Längsseite 48 weitere elektronische Bauteile der
Steuerelektronik 23 angeordnet sind.
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Die
obere Gehäuseschale 4 weist eine Einschuböffnung 25 für
den Akkupack 16 auf, so dass der Akkupack 16 – wie
in 1 gezeigt – von oben in Pfeilrichtung 26 in
das Gerätegehäuse 2 eingesetzt werden
kann. Wie 1 zeigt, liegt die obere Stirnseite 27 des
Akkupacks 16 in der eingeschobenen Betriebsstellung nach 1 etwa
in einer Ebene mit der Gehäuseoberseite 28 des
Gerätegehäuses 2.
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Wie
die 2 bis 6 zeigen, trägt der Elektromotor 5 eine
Luftführungshutze 30, die den Elektromotor 5 kappenartig übergreift.
Zweckmäßig ist die Luftführungshutze 30 am
Elektromotor 5 befestigt. Im Boden 31 der Luftführungshutze 30 ist
eine dem Durchmesser des Elektromotors 5 angepasste Öffnung 32 vorgesehen,
in die das dem Getriebe 7 abgewandte stirnseitige Ende 29 des
Elektromotors 5 im Wesentlichen luftdicht eingesetzt ist.
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Am
stirnseitigen Ende 29 des Elektromotors ist – wie
die 3 und 4 zeigen – ein Lüfterrad 33 gehalten,
welches auf der Motorwelle 34 befestigt ist und mit dieser
dreht. Das Lüfterrad 33 saugt axial über
in der Stirnseite 29 vorgesehene Ansaugöffnungen 54 Kühlluft 55 in
den Elektromotor 5 ein und bläst diese über
vorzugsweise radiale Ausblasöffnungen 35, 36 im
Mantel 37 des Motorgehäuses 38 aus. Wie 9 zeigt,
liegt die eine Ausblasöffnung 35 nach vorne gewandt,
also dem Messerbalken 9 zugewandt, während die – vorzugsweise
diametral zur Drehachse 10 im Motorgehäuse 38 vorgesehene – andere
Ausblasöffnung 36 nach hinten gewandt liegt, also
dem hinteren Handgriff 17 des Gerätegehäuses 2 zugewandt
liegt.
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Die
Luftführungshutze 30 liegt derart im Motorraum 22,
dass ihr Rand 39 als innere Gehäusewand auf der
Innenseite des Gerätegehäuses 2 anliegt,
im gezeigten Ausführungsbeispiel innerhalb des Gerätegehäuses 2 an
der Wand der oberen Gehäuseschale 4 anliegt.
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Die
schalenartig gestaltete Luftführungshutze 30 liegt über
ihren gesamten Rand 39 an der oberen Gehäuseschale 4 an,
wo durch ein Kühllufteintrittsraum 40 gebildet
ist, der einerseits von der Luftführungshutze 30 und
andererseits von der Wand 41 der oberen Gehäuseschale 4 des
Gerätegehäuses 2 begrenzt ist. Im Bereich
des Kühllufteintrittsraums 40 sind im Gerätegehäuse 2,
im Ausführungsbeispiel in der Gehäuseoberschale 4,
Kühllufteintrittsfenster 42 ausgebildet. Wie die 3 und 4 zeigen,
weist das Gerätegehäuse 2 der Heckenschere 1 eine
Gerätelängsachse 43 auf, die sich in
Richtung des Messerbalkens 9 erstreckt. Das Gerätegehäuse 2 hat
auf der dem Messerbalken 9 abgewandt liegenden Seite einen
hinteren Handgriff 17 und im Bereich der vorderen Stirnseite 44 einen
vorderen Handgriff 45, der als Bügelgriff ausgebildet
ist. Zwischen dem Bügelgriff 45 und dem Messerbalken 9 ist
ein Handschutz 46 vorgesehen.
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Auf
jeder Längsseite 47, 48 des Gerätegehäuses 2 ist
ein Kühllufteintrittsfenster 42 vorgesehen, so
dass in den Kühllufteintrittsraum 40 von beiden
Längsseiten 47 und 48 Kühlluft 55 zuströmt.
Dies stellt unabhängig von den Arbeitsbedingungen eine ausreichende
Kühlluftzufuhr sicher.
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Unterhalb
der Luftführungshutze 30 ist im Motorraum 22 ein
Kühlluftaustrittsraum 50 gebildet, der einerseits
durch die Luftführungshutze 30 begrenzt ist und
andererseits durch das Gerätegehäuse 2,
nämlich die Gehäuseunterschale 3 und
die Gehäuseoberschale 4 sowie den Schenkel 21b des
Akkuträgers 14. Der Kühlluftaustrittsraum 50 wird über Kühlluftaustrittsfenster 52 entlüftet,
wobei die Kühlluftaustrittsfenster 52 vorzugsweise
in der oberen Gehäuseschale 4 des Gerätegehäuses 2 ausgebildet sind.
Entsprechend den Kühllufteintrittsfenstern 42 sind
auf jeder Längsseite 47 und 48 des Gerätegehäuses 2 je
ein Kühlluftaustrittsfenster 52 vorgesehen.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bilden das Kühllufteintrittsfenster 42 und
das Kühlluftaustrittsfenster 52 ein gemeinsames
Fensterfeld 49 in der Außenwand 41 des
Gerätegehäuses 2. Dieses gemeinsame Fensterfeld 49 ist
durch die Luftführungshutze 30 bzw. durch deren
innere Gehäusewand 39 innerhalb des Gerätegehäuses 2 in
ein Eintrittsfenster 42 und ein Austrittsfenster 52 aufgeteilt. Dabei
wird die Anordnung zweckmäßig so getroffen, dass
der Ausblasstrom 51 der einen, hinteren Ausblasöffnung 36 dem
einen Kühlluftaustrittsfenster 52 auf der einen
Längsseite 48 zugeordnet ist, während der
Ausblasstrom 53 der anderen, vorderen Ausblasöffnung 35 durch
die Luftführungshutze 30 derart nach hinten umgelenkt
ist, dass ihr Ausblasstrom 53 im Wesentlichen über
das Kühlluftaustrittsfenster 52 auf der anderen
Längsseite 47 des Gerätegehäuses 2 austritt.
Bevorzugt sind somit den Ausblasöffnungen 35 und 36 jeweils
ein Kühlluftaustrittsfenster 52 in der einen Längsseite 47 oder
der anderen Längsseite 48 zugeordnet.
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Die
Anordnung ist so getroffen, dass die eintretende Kühlluft 55 von
vorne in das nahe dem Bügelgriff 45 liegende vordere
Kühllufteintrittsfenster 42 einströmt
und der Ausblasstrom der abströmenden Kühlluft 65 etwa
in gleicher Strömungsrichtung orientiert in Richtung zum
hinteren Handgriff 17 aus dem hinteren Kühlluftaustrittsfenster 52 abströmt.
In Draufsicht auf das Gerätegehäuse 2 – vgl. 4 – schließt
die einströmende Kühlluft 55 und die
abströmende Kühlluft 65 einen Winkel α ein,
der kleiner als 180° ist, vorzugsweise etwa 150° bis
90° ist.
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Es
kann zweckmäßig sein, am Kühllufteintrittsfenster 42 und/oder
am Kühlluftaustrittsfenster 52 Leitrippen 61 (3)
zur Strömungsführung vorzusehen um z. B. zu erreichen,
das ausströmende erwärmte Kühlluft nicht
wieder über das Kühllufteintrittsfenster angesaugt
wird. Derartige Leitrippen 61 können sowohl auf
der Außenseite wie auf der Innenseite des Fensters 42, 52 angeordnet
sein. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind an der Luftführungshutze 30 Leitrippen 63 (7, 8)
vorgesehen, die der Luftführung des Ausblasstroms 51, 53 ebenso
dienen können wie der Leitung der eintretenden Kühlluft 55 zu
den Ansaugöffnungen 54 in der Stirnseite 29 des
Elektromotors 5.
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Der
Kühllufteintrittsraum 40 und der Kühlluftaustrittsraum 50 sind
durch die innere Gehäusewand 39 der Luftführungshutze 30 voneinander
getrennt, vorzugsweise weitgehend luftdicht voneinander getrennt,
wobei das Motorgehäuse 38 des Elektromotors 5 die
im Wesentlichen einzige Strömungsverbindung zwischen dem
Kühllufteintrittsraum 40 und dem Kühlluftaustrittsraum 50 bildet.
Die konstruktiv vorgesehene, einzige ausgeprägte Strömungsverbindung
hat zum Ziel, dass im Wesentlichen der gesamte Kühlluftstrom
durch diese Strömungsverbindung strömt und eventuell
auftretende Nebenströmungen weitgehend vermieden oder unbedeutend
gering sind. Undichtigkeiten oder geringe Falschluftströme
können dennoch zugelassen sein, sofern keine vorzugsweise
erhöhte Dichtigkeit ausgeführt ist. Bei einer
derartigen erhöhten Dichtigkeit werden mehr als 85%, vorzugsweise
mehr als 95% bis zu 99% der gesamten Kühlluft über
die einzige Strömungsverbindung strömen.
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Wie
in 2 schematisch dargestellt, tritt im Bereich des
vorderen Handgriffs 45 Kühlluft 55 über die
Kühllufteintrittsfenster 42 von beiden Längsseiten 47 und 48 des
Gerätegehäuses 2 in den Kühllufteintrittsraum 40 ein. Über
Ansaugöffnungen 54 in der Stirnseite 29 des
Elektromotors 5, der im Boden 31 der Luftführungshutze 30 gehalten
ist, tritt die Kühlluft 55 in den Elektromotor 5 ein,
kühlt diesen und wird über die Ausblasöffnungen 35 und 36 im
Mantel 37 des Motorgehäuses 38 ausgeblasen.
Dabei wird der eine Ausblasstrom 51 direkt auf im Kühlluftaustrittsraum 50 angeordnete
elektronische Bauteile 56 geführt; die elektronischen
Bauteile 56 stehen bevorzugt mit einer wärmeleitenden
Wand 57 in Verbindung, die als Wärmetauscher im
Ausblasstrom 51 der hinteren Ausblasöffnung 36 liegt.
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Der
Ausblasstrom 53 der vorderen Ausblasöffnung 35 wird über
Wandteile 58 der Luftführungshutze 30 (4)
nach hinten umgelenkt und überstreicht einen Wärmetauscher 24,
der mit einem Leistungsbauteil wärmeübertragend
verbunden ist.
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Wie 3 zeigt,
ist das Gehäusevolumen des Gerätegehäuses 2 im
Wesentlichen bestimmt durch den Akkupack 16, der in einen
entsprechenden Akkuschacht 60 eingesetzt ist, der zwischen
dem hinteren Handgriff 17 und dem vorderen Motorraum 22 liegt.
Der Motorraum 22 liegt in einem Abschnitt des Gerätegehäuses 2,
der zwischen dem vorderen, bügelartigen Handgriff 45 und
dem Akkuschacht 60 liegt.
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Der
Akkupack 16 des Ausführungsbeispiels besteht aus
einer Vielzahl von Zellen 59; im Ausführungsbeispiel
sind zwei Lagen von je zehn Zellen 59 angeordnet. Die Zellen 59 sind
bevorzugt wiederaufladbare Zellen, z. B. Akkuzellen wie NiCd-Zellen
(Nickel-Cadmium-Zellen), NiMh-Zellen (Nickel-Metallhydrid-Zellen),
LiIo-Zellen (Lithium-Ionen-Zellen), LiPo-Zellen (Lithium-Polymer-Zellen),
LiFePo4-Zellen (Lithium-Eisen-Phosphat-Zellen), Lithium-Titanat-Zellen
oder dgl. aufgebaute Zellen und haben eine Zellenspannung von 2
Volt bis 5 Volt, vorzugsweise etwa 3,6 Volt bis 3,7 Volt. Mit den
verwendeten Zellen können je nach der ausgeführten
Schaltung (Reihenschaltung, Parallelschaltung) Akkupackspannungen
von 12 Volt bis 150 Volt, vorzugsweise 25 Volt bis 50 Volt bereitgestellt
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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