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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Staubsauger von dem Typ, der ein Sauggebläse,
das von einem elektrischen Motor angetrieben ist, der elektronisch gesteuert ist, eine
Saugdüse, die mit der Einlaßseite des Sauggebläses über einen Staubbehälter verbunden ist, und
ein flexibles Mittel enthält, das für die elektrische Energiezufuhr des Motors vorgesehen ist.
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Der Stand der Technik umfaßt Staubsauger, die gemäß einigen unterschiedlichen
Philosophien gestaltet sind. Ein gemeiner Typ ist der sogenannte Kanisterstaubsauger, der die Form
eines größeren Laibes hat, und ein Sauggebläse enthält, das durch einen elektrischen Motor
angetrieben ist. Der Staubsauger hat eine Einlaßöffnung, die mit einer Saugdüse über einen
Schlauch und ein Verlängerungsrohr verbunden ist. Von der Saugdüse wird die Luft über
das Verlängerungsrohr und den Schlauch in den Staubsauger geleitet, indem die Luft durch
einen Filter in der Form eines Staubcontainers passiert, wo die Staubpartikel, die mit der
Luft gefördert werden, abgetrennt werden. Dann passiert die Luft das Sauggebläse und wird
auch hinter den Motor für den Zweck des Kühlens desselben geführt, bevor sie zu der
umgebenden Atmosphäre ausgelassen wird, gewöhnlich nachdem sie einen zusätzlichen Filter
passiert hat, der auch als ein Diffusor wirkt. Wenn der Staubsauger eingesetzt werden soll,
greift eine Person einen Handgriff, der an dem Ende des Schlauchs, welches weg von dem
Staubsauger gedreht ist und den Schlauch mit dem Verlängerungsrohr verbindet,
vorgesehen ist. Auf diese Weise kann der Verwender die Saugdüse quer zu der darunterliegenden
Oberfläche bewegen und, falls es notwendig ist, kann der Staubsauger, der mit Rollen
versehen ist, entlang der darunterliegenden Oberfläche durch den Verwender, der den Schlauch
zieht, bewegt werden.
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Eine andere Art von Staubsauger ist der sogenannte aufrechte Reiniger, der eine
Bodeneinheit und ein Handteil umfaßt. Die Bodeneinheit umfaßt eine Saugdüse und zusätzlich eine
rotierende Bürste, die einen schlagenden Effekt auf weiche Oberflächen, wie Wand-zu-
Wand-Teppiche, hat. Das Handteil umfaßt einen größeren Staubcontainer und dient auch
als eine Betätigungseinrichtung zum Steuern der Bewegung der Bodeneinheit entlang der zu
reinigenden Oberfläche.
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Die zwei Typen von Staubsaugern, die oben genannt sind, haben ein beträchtliches Gewicht
in der Größenordnung von 5 bis 10 kg, und sind unhandlich für den Einsatz aufgrund des
hohen Gewichtes. Eine besonders schwierige Situation tritt auf, wenn der Staubsauger aus
einem Lagerfach herausgenommen bzw. in ein Lagerfach hineingestellt werden soll, oder
wenn beispielsweise bei einer Villa er zwischen zwei verschiedenen Etagen bewegt werden
soll.
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Auf dem Markt ist auch ein Typ von Staubsauger, der zu einem gewissen Ausmaß die durch
das Gewicht verursachten Nachteile heilt. Dieser Typ von Staubsauger, der oft als ein
Stabstaubsauger bezeichnet wird, ist von derselben Kategorie wie der aufrechte
Staubsauger, wobei die Bodeneinheit jedoch ein Saugventil ohne irgendeine rotierende Bürste
umfaßt und der Staubsauger kleiner und auch weniger schwer als der normale aufrechte
Staubsauger ist. Ein Nachteil ist, daß aus Gewichtsgründen der Staubsauger mit einer kleineren
Motorgebläseeinheit ausgerüstet ist, was den Staubsauger dazu bringt, weniger effizient
verglichen mit dem korrespondierenden Kanisterstaubsauger oder dem aufrechten
Staubsauger zu sein.
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Basierend auf dem Stabstaubsauger, der genannt wurde, ist es die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, diesen Staubsauger so effizient wie einen korrespondierenden Staubsauger des
Kanistertyps oder des aufrechten Typs zu machen und gleichzeitig das Gewicht noch weiter
zu reduzieren. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, sich auf die schwerste Einheit in dem
Staubsauger, namentlich die Motorgebläseeinheit und dann, an erster Stelle, den Motor zu
konzentrieren.
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Von Turboeinheiten in Automobilen ist es bekannt, daß durch den Einsatz von schnell
rotierenden Flügelrädern, die klein in der Größe sind, es möglich ist, unter Druck größere
Anteile von Luft in das Einlaßsystem eines Automotors einzuführen. In diesem Fall wird ein
hoher Druck mittels des Flügelrads erzeugt, aber eine Saugkraft kann natürlich entsprechend
erzeugt werden. Diese Idee ist die Basis der Erfindung, nämlich daß mittels eines schnell
drehenden Flügelrads, welches klein in der Größe ist, es möglich sein würde, einen
Saugeffekt derselben Größenordnung wie bei den Staubsaugern des Kanister- oder des aufrechten
Typs jeweils zu erzeugen, die oben genannt sind, jedoch mit reduzierten Dimensionen des
Sauggebläses. In diesem Fall wird das Flügelrad nicht durch Abgase, wie bei dem Fall des
Automobils, sondern durch einen elektrischen Motor angetrieben, der bei einer
Geschwindigkeit betrieben werden muß, die die Geschwindigkeit, die bis jetzt bei Motoren für
Staubsauger eingesetzt wurde, beträchtlich übersteigt. Mit dem Typ von eingesetzter Last macht
es die hohe Geschwindigkeit möglich, dieselbe Leistung wie bei einem Staubsauger des
gemeinen Typs, aber mit reduzierten Dimensionen des Motors zu erhalten.
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Ein Teil des Standes der Technik ist auch das Dokument DE-A-39 32 802, welches eine
Motor/Gebläse-Einheit für einen Staubsauger beschreibt, der ein Sauggebläse enthält, das
durch einen elektrischen Motor angetrieben ist. Der Motor wird elektronisch gesteuert und
ist angepaßt, um bei einer Geschwindigkeit angetrieben zu werden, so daß das Sauggebläse
im Einsatz bei einer Geschwindigkeit in dem Bereich von 20 000 bis 30 000 rpm betrieben
wird.
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Schließlich beschreibt das Dokument US-A-4,969,797 ein Sauggebläse, ds von einem
elektrischen Motor mit Geschwindigkeiten im Bereich von 50.000 bis 60.000 rpm angetrieben
wird.
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Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, einen Staubsauber mit einem Sauggebläse, das
bei einer Geschwindigkeit über 50.000 rpm betrieben wird, weiter zu verbessern.
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Die angeführten Aufgaben werden mit einem Staubsauger der oben genannten Art erreicht,
der die charakterisierenden Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind Gegenstand der angehängten Unteransprüche.
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Andere Aufgabe und Vorteile der Erfindung werden von der folgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich werden, in
denen:
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Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel zeigt, das eine handgehaltene Saubsaugereinheit umfaßt,
die dafür vorgesehen ist, in einer stationären Einheit gelagert zu werden, wenn sie
nicht eingesetzt wird;
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Fig. 2 eine Seitenansicht der handgehaltenen Staubsaugereinheit mit angebrachtem
Verlängerungsrohr und Saugdüse zeigt;
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Fig. 3 schematisch einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels einer handgehaltenen
Staubsaugereinheit zeigt;
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Fig. 4 eine Detailansicht eines Turbogebläserads ist, das in der Staubsaugereinheit der
Fig. 3 enthalten ist;
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Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm einer elektronischen Steueranordnung für den
elektrischen Motor ist, der den Staubsauger antreibt; und
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Fig. 6 ein Diagram ist, das verschiedene Wellenformen von Spannungen zeigt, die in der
Schaltung der Fig. 5 auftreten.
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Wie oben offenbart ist, könnte die Erfindung beschrieben werden, als daß sie in dem
Transfer der bei Turboladern für interne Verbrennungsmotoren eingesetzten Technik auf das
Gebiet der Staubsauger besteht, und spezieller in dem Antreiben des Turbogebläserads, das aus
dem Gebiet der Turbotechnik genommen wird, durch einen elektrischen
Hochgeschwindigkeitsmotor, um eine Saugkraft zu erreichen, die vergleichbar mit der ist, die bei einem
konventionellen Staubsauger erhalten wurde, wobei gleichzeitig sowohl das Gebläserad als
auch der Motor Dimensionen erhalten, die bescheiden sind. Die Technik ist in Verbindung
mit Staubsaugern aller Art einsetzbar, aber ist insbesondere in Fällen vorteilhaft, wo es
gewünscht wird, die Dimensionen und entsprechend das Gewicht eines Staubsaugers der Art
zu reduzieren, die als Handstaubsauger oder Stabstaubsauger bezeichnet wurden. Folglich
wird die weitere Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel
in der Form eines solchen leichtgewichtigen und handlichen Stabstaubsaugers gemacht
werden, wobei es gleichzeitig so zu verstehen ist, daß eine Motorgebläseeinheit, die in dem
Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, auch bei einem konventionellen bodengestützen
Staubsauger vorgesehen werden kann, bei dem die Dimensionen der Einheit nicht dieselbe
entscheidende Wichtigkeit haben. Unabhängig von der Anwendung bietet die Erfindung den
Vorteil, daß die Sauggebläseeinheit mit beträchtlich größerer Effizienz verglichen mit den
Einheiten des Standes der Technik arbeitet.
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Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wurde der Staubsauger in zwei Einheiten geteilt, nämlich eine
Handeinheit 10 und eine stationäre Einheit 11. Die Handeinheit 10 ist mit einem
Kopplungsteil 12 versehen, daß das Anbringen einer festen Leitung in der Form eines
Verlängerungsrohres 13 möglich macht (Fig. 2), wobei das gegenüberliegende Ende davon mit einer
Saugdüse 36 verbunden ist. Seitlich ist die Einheit 10 durch eine Tür 17 verschlossen,
innerhalb der ein Hohlraum 14 vorgesehen ist, der mit der Saugseite einer
Motorgebläseeinheit kommuniziert, die unten mehr im Detail beschrieben ist. In dem Hohlraum 14 ist ein
Staubbehälter 15 angeordnet, der durch die Saugluft von der Saugdüse 36 geförderte
Teilchen trennt. Auf eine nicht im Detail beschriebene Art kann der Staubbehälter mit der Tür
17 verbunden sein, so daß der Staubbehälter herausschwingt, wenn die Tür geöffnet wird,
wobei das Auswechseln des Staubbehälters erleichtert wird. Die eingesaugte Luft passiert
die Motorgebläseeinheit (nicht in Fig. 1 gezeigt) und wird über eine Öffnung 16, die an dem
hinteren Ende der Einheit 10 angeordnet ist, ausgestoßen. In einer an sich bekannten Weise
kann die Öffnung 16 innerhalb des Gehäuses der Einheit durch einen zusätzlichen Filter
überdeckt werden, der Diffusorfilter genannt wird. Ferner ist die Einheit 10 mit einem
Handgriff 18 versehen, mittels dessen die Einheit gehalten werden kann, wenn sie
verwendet wird. Zuletzt ist die Einheit 10 mit einer Steuerfläche 19 versehen, die an dem vorderen
Ende des Handgriffs angeordnet ist, und eine Betätigungseinrichtung in der Form von
Druckknöpfen 20, 21, 22 oder ähnlichem für die Steuerung der Funktionen des
Staubsaugers umfaßt.
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Wenn die Einheit 10 nicht im Einsatz ist, wird sie auf der stationären Einheit 11 gelagert.
Aus diesem Grund hat die Einheit 11 eine Aussparung 23, in der die Einheit 10 eingefügt
und in Position verriegelt werden kann. Die stationäre Einheit 11 ist mit einem
Befestigungselement 25 versehen, das eine Öffnung 24 hat, die fast vollständig das Kopplungsteil
12 an der Einheit 10 umgibt, wenn die Einheit auf der stationären Einheit 11 gelagert ist.
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Ein Verlängerungskabel 26 verbindet die Handeinheit 10 mit der stationären Einheit 11
elektrisch, und wenn der Staubsauger eingesetzt wird, kann das Verlängerungskabel bis auf
die gewünschte Länge herausgezogen werden, um das Reinigen in einer gewünschten
Distanz von der stationären Einheit stattfinden zu lassen. Über ein Verlängerungskabel 39 und
einen Stecker 38 ist die stationäre Einheit mit einer Anschlußdose verbindbar, die mit einem
elektrischen Wechselstromnetz verbunden ist. Über eine geeignete Schalteinrichtung wird
der elektrische Motor, der in der Handeinheit 10 angeordnet ist, über das
Verlängerungskabel 26 mit Energie versorgt. Die letztere kann um einen Kabelwickler 27 gewickelt sein, der
in einer an sich bekannten Weise (mittels einer Feder oder einem elektrischen Motor) so
angeordnet ist, um den nichtgebrauchten Teil des Kabels aufzunehmen. Zuletzt hat die
stationäre Einheit 11 eine Tür 28, an der Abteilungen für die Lagerung von verschiedenen
Saugdüsen 29, 30, 31 vorgesehen sind. Die Einheit 11 hat auch einen Raum, in dem
Staubbehälter 33 gelagert werden können, und dieser Raum ist durch eine Tür 32 schließbar.
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Nach dieser allgemeinen Beschreibung des gegebenen Ausführungsbeispiels werden unten
die Teile des Staubsaugers beschrieben, durch die die wichtigen Verbesserungen bezogen
auf die Effizienz und die Funktion des Staubsaugers, der oben erwähnt wurde, ermöglicht
wurden. Eine Voraussetzung ist der Einsatz eines Sauggebläserads, das Turbogebläserad
genannt wird, des gewöhnlich bei Turboladers für interne Verbrennungsmotoren
eingesetzten Typs. Entsprechend dem ursprünglichen Konzept wird dieses Rad eingesetzt, um einen
Druck zu geben, und das Rad wird durch Abgase von dem Verbrennungsmotor über eine
Turbine angetrieben, die bei einer sehr hohen Geschwindigkeit, oft in dem Bereich von 100
000 mm oder höher rotiert.
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Bei der Anwendung bei Staubsaugern gibt es keine Verbrennungsgase und das Turborad
muß durch einen elektrischen Motor angetrieben werden, der fähig ist, das Rad bei den
hohen erforderlichen Geschwindigkeiten, namentlich in dem Bereich von mindestens etwa 100
000 rpm anzutreiben. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, daß das genannte
Turbogebläserad nicht den notwendigen Druck geben wird, oder alternativ nicht die Saugkraft mit
einer akzeptablen Effizienz geben wird, bis die Geschwindigkeit des Rads den angegeben
Bereich erreicht. Es wurde bewiesen, daß hinsichtlich der verschiedenen Parameter, wie die
Größe des Gebläserads, die Quantität der dadurch strömenden Luft und die gewünschte
Saugkraft spezielle optimale Ergebnisse bei einer Gebläseradgeschwindigkeit von etwa 100
000 rpm erreicht wurden.
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Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, hat das mit 34 bezeichnete Turbogebläserad eine spezielle
Form, entsprechend der es an der Einlaßseite in dem Zentrum des Rades Blätter 35 hat, die
stark gekrümmt sind und die beim Schaufeln von soviel Luft wie möglich in das Gebläse
assistieren. Diese Luft, die hauptsächlich axial in das Gebläse eingesaugt wird, wird dann
aufgrund der Tatsache geteilt, daß die Krümmung der Blätter in die Richtung zu dem
Umfang des Rades abnimmt. Benachbart zu dem Umfang erstrecken sich die Blätter
hauptsächlich axial, was die Luft zwingt, das Gebläse in eine radiale äußere Richtung zu verlassen.
Daher kann über das Turbogebläserad gesagt werden, daß es als ein axiales Gebläse an der
Einlaßseite, aber als ein radiales Gebläses an der Auslaßseite arbeitet.
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In Fig. 3 ist ein Querschnitt einer handgehaltenen Staubsaugereinheit entsprechend der
Erfindung gezeigt. Die Einheit umfaßt ein Gehäuse 36, das an einem Ende ein Kopplungsteil
37 hat, das für das Anbringen eines Verlängerungsrohres und einer Saugdüse vorgesehen
ist. Die durch das Kopplungsteil 37 eingesaugte Luft passiert einen Hohlraum 38, in dem
ein Staubbehälter für das Trennen von Staubteilchen vorgesehen sein kann. Das am
innersten gelegene Ende des Hohlraums 38 ist durch einen losen Filter 39 überdeckt, der als
Aufprallfilter bezeichnet wird, der das folgende Gebläserad davor schützt, zerstört zu werden,
im Fall, daß der Staubbehälter zusammenbricht aufgrund von Flüssigkeit oder scharfen
Objekten, die durch den Lufteinlaß gefördert werden. Der Motor ist mit 40 bezeichnet und ist
von einem Typ, der bei hoher Geschwindigkeit betreibbar ist. Im allgemeinen umfaßt der
Motor einen Rotor 41, der auf einer Welle 42 angeordnet ist, die in Kugellagern 43, 44 in
Endschildern 45, 46 gelagert ist. Der Rotor kooperiert mit einem Stator 47, der an dem
Gehäuse des Motors befestigt ist, der allgemein durch 48 bezeichnet ist. Die Gestaltung des
Motors ist nicht kritisch und dementsprechend wurde der Motor nur schematisch gezeigt.
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Auf der Motorwelle 42 ist auch das Turbogebläserad 34 vorgesehen, welches durch
Schrauben oder andere Mittel befestigt werden kann, die eine permanente und sichere Verbindung
neben der hohen Geschwindigkeit des Rad gewährleisten. Das Turbogebläserad kooperiert
mit einem Gebläsegehäuse 49, das wie ein Trichter geformt ist, um die Luft zu sammeln und
sie zu dem Lufteinlaß an dem Zentrum des Rads zu richten. Von der Seite gesehen sind die
Blätter zu dem Umfang des Rads gekrümmt und in dem gekrümmten Bereich 50 dreht sich
das Rad mit sehr exakter Passung gegenüber dem Gebläsegehäuse 49, d. h. ein sehr kleiner
Zwischenraum existiert zwischen diesen zwei Teilen. Am Umfang außerhalb des
Gebläserads 34 folgt die Luft einer gekrümmten Passage 51, die die Luft von einer radialen zu einer
axialen Richtung ableitet, so daß die Luft, nachdem sie an der Außenseite des Motors zum
Kühlen desselben vorbeigestrichen ist, von dem Staubsauger in einer hauptsächlich axialen
Richtung ausgestoßen wird.
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Es sollte bemerkt werden, daß vorteilhaft eines der Endschilder des Motors so gestaltet
werden kann, daß es mit dem Gebläsegehäuse die gekrümmte Passage S 1 bildet. Ein
gekrümmter Abschnitt 52 des Endschildes kooperiert mit einem ähnlich gekrümmten Abschnitt 53
des Gebläsegehäuses.
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Hinsichtlich der Wahl des Motors ist es klar, daß ein gemeiner Serienmotor aufgrund der
Tatsache ausgeschlossen ist, daß der Kommutator und die Bürsten nicht mit der hohen
Geschwindigkeit mithalten können, die für den Motor erforderlich ist. Entsprechend fällt die
Wahl auf einen elektronisch kommutierten oder gesteuerten Motor. Geeignete Motoren
können elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren, Reluktanzmotoren oder
Induktionsmotoren sein. Der letztgenannte Motortyp hat eine fest etablierte Reputation,
unempfindlich und dauerhaft zu sein, aber schwierig zu steuern zu sein, wenn der Motor bei hohen
Geschwindigkeiten betrieben werden muß. Wenn der Motor unter schweren und/oder
variierenden Belastungen ist, muß die Steuerung mittels sogenannter Beschleunigungs- und
Verlangsamungsrampen hinsichtlich der Frequenz stattfinden, die zu einem großen Ausmaß den
Preis für die notwendigen Steuerelektroniken erhöht. In dem vorliegenden Fall ist der Motor
für den Betrieb eines Gebläses vorgesehen, welches eine sehr leichte Last bildet, und in der
Steuervorrichtung ist es möglich, von den verschiedenen rampenerzeugenden
Einrichtungen, die normalerweise erforderlich sind, Abstand zu nehmen. Die Aufgabe der
elektronischen Steuervorrichtung ist es nur, den Motor in Rotation zu setzen und dann den Motor in
den gewünschten Geschwindigkeitsbereich zu bringen. Diese Aufgabe kann durch eine
relativ einfache elektronische Einrichtung erreicht werden, und der ausgewählte Motor wird
dann eine recht brauchbare Wahl für die Anwendung in einem Staubsauger auch aus
Kostengründen bilden.
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Wie oben angezeigt ist, wurde in dem Ausführungsbeispiel ein Motor des Induktionstyps
ausgewählt und spezieller ein Dreiphasen-Läuferkäfigmotor. Dieser Motor hat einen Stator,
der mit einer Dreiphasen-Wicklung versehen ist, die mit einem kurzgeschlossenen Rotor
kooperiert. Der Motortyp ist allgemein bekannt und in der Literatur beschrieben und wird in
diesem Zusammenhang nicht im Detail beschrieben. Der Motor wurde allgemein durch 54
in Fig. 5 bezeichnet und die drei Statorwicklungen wurden schematisch gezielt und durch
55, 56 und 57 bezeichnet. Auf eine bekannte Weise sind die Wicklungen mit
Ausgangsanschlüssen R, S und T der in Fig. 5 gezeigten Steuervorrichtung verbunden, die allgemein
durch 58 bezeichnet ist. In gewöhnlicher Art kann die Verbindung eine Y-Verbindung oder
eine Delta-Verbindung sein.
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In seinem normalen Betriebsmodus wird ein dreiphasiger Läuferkäfig-Induktionsmotor
direkt von einem dreiphasigen Hauptwechselspannungsnetzwerk bei einer Geschwindigkeit
angetrieben, die durch die Anzahl der Pole in dem Motor und der Frequenz des Netzwerk
bestimmt ist. Gewöhnlich ist die Geschwindigkeit etwa 3000 rpm im Falle eines
zweipoligen Motors. In dem vorliegenden Fall ist der Motor bei einer Geschwindigkeit anzutreiben,
die beträchtlich höher ist, und aus diesem Grund muß eine Betriebsspannung zu den drei
Phasen bei einer Frequenz gebracht werden, die entsprechend höher als die gemeinen
Hauptfrequenzen, die 50 Hz oder 60 Hz sind, ist: In diesem Ausführungsbeispiel wurde ein
Betriebsfrequenz von 1500 Hz gewählt.
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Hauptsächlich kann die Steuervorrichtung als ein Dreiphasen-Schalter betrachtet werden,
dessen Aufgabe es ist, auf die jeweilige Wicklung des Motors eine Gleichstromspannung
der richtigen Größenordnung und Polarität aufzubringen, um mit einer dreiphasigen
Wechselspannung der Frequenz von 1500 Hz zu korrespondieren.
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Die Technik des Standes Technik schlägt eine große Anzahl von geeigneten
Oszillatorschaltungen vor, durch die es möglich ist, Nadelimpulse einer richtigen Frequenz zu
erzeugen. Durch nachfolgende Frequenzteilung, beispielsweise durch den Einsatz eines Schaltregisters,
ist es möglich, Impulse, zwei für jede Phase, zu erhalten, die mit einer
Zeitverschiebung versehen sind, so daß für jede Phase ein erstes Signal vorhanden ist, um eine höhere
Spannung positiver Polarität an dem jeweiligen Ausgangsanschluß R, 5 oder T zu erzeugen,
wobei das andere Signal vorhanden ist, um eine korrespondierende Spannung der
gegenteiligen Polarität an dem Ausgang zu erzeugen. Der Funktionsblock, der betroffen ist, wurde
durch 59 in Fig. 5 bezeichnet, und dieser Block gibt Impulse auf einer schematisch mit 60
bezeichneten Linie ab. Diese Leitung ist mit einer Antriebsschaltung 61, beispielsweise vom
Typ 2130 verbunden, deren Aufgabe es ist, die verschiedenen Impulse zu Paaren von
Transistoren 62, 63; 64, 65; 66, 67 zu verteilen, die für jede Phase vorgesehen sind. In dem
Beispiel sind die Transistoren Power-FET-Transistoren, aber Transistoren vom IGBT können
genauso eingesetzt werden. Jeder Transistor 62 bis 66 hat einen Eingang, der mit der
Antriebsschaltung 61 über einen Widerstand 68 und eine Schmelzsicherung 69 verbunden ist.
Ferner sind in jedem Paar die zwei Transistoren in Reihe zwischen einer
Versorgungsspannung U und der Erde verbunden. Die Gleichstromspannung wird durch Rektifikation und
Glätten einer gemeinsamen Hauptspannung erzeugt und ist von der Größenordnung von 325
V im Fall, daß die Hauptspannung 230 V ist.
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In Fig. 6 ist ein Diagramm gezeigt, das die Wellenformen der verschiedenen Impulse
darstellt, die in der Steuervorrichtung der Fig. 5 vorhanden sind. An der Oberseite des
Diagramms sind die Wellenformen für die drei Spannungen an den Ausgangsanschlüssen R, S
und T gezeigt. Auf gewöhnliche Weise haben diese Spannungen eine Phasenverschiebung
von 120º hinsichtlich zu einander. Für diese Spannungen, die durch die Steuervorrichtung
erhalten werden müssen, müssen die verschiedenen Transistoreingänge Impulse erhalten,
wie in den folgenden Linien in dem Diagramm angezeigt ist. Die unterschiedlichen
Wellenformen wurden durch die Bezugszeichen des korrespondierenden Transistors 61-67 mit
dem Suffix "i" bezeichnet. Wie aus dem Diagramm offensichtlich ist, erhält der Ausgang
alternierend hohe bzw. niedrige Level durch den Transistor 62, der während der ersten
Hälfte der Periode leitend ist, während der Transistor 63 abgeschnitten ist, und dann wird
der Transistor 63 leitend während der zweiten Hälfte der Periode gleichzeitig, wenn der
Transistor 62 abgeschnitten wird. Während der ersten Hälfte der Periode wird Strom von
dem Ausgang U über den leitenden Transistor 62 und den Ausgang R zu der
korrespondierenden Motorwicklung geleitet. Während der zweiten Hälfte der Periode wird Strom stattdessen
von der Motorwicklung über den Ausgang R und den Transistor 63, der nun leitend
ist, zu der Erde geleitet. Die zwei verbleibenden Transistorpaare 64, 65 und 66, 67 werden
korrespondierend mittels Impulsen gesteuert, die durch die Linien 64i, 65i, bzw. 66i, 67i
angezeigt sind, wobei in dem Diagramm für das Erzeugen der Spannungen, die durch die
Linien 5 und T des Diagramms dargestellt sind, und bewirken, daß der Strom durch die
korrespondierenden Motorwicklungen strömt.
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In dem Diagramm sind die Spannungsverschiebungen momentan zwischen positiven und
negativem Potential, als ob der Motor durch eine sinusförmige Spannung der Frequenz des
Hauptnetzes angetrieben ist. Dies heißt, daß der sogenannte Nennbetriebstrom bis zu 50%
beträgt. Wenn ein Motor der angezeigten Art durch rechteckförmige Wellenimpulse bei
einem Nennbetriebstrom von 50% angetrieben ist, werden sehr bald Hitzeprobleme
auftreten und der Motor wird überhitzt. Um dieses Problem zu beseitigen, wurde der
Nennbetriebstrom auf einen Wert reduziert, der niedriger als 50%, beispielsweise 45% ist. Aus diesem
Grunde müssen die Impulse der Transistoren 62 und 63 entsprechend verzögert werden, um
später in dem Diagramm zu beginnen. Das hintere Ende der Impulse tritt jedoch zu
denselben Zeitpunkten auf, wie in dem Diagramm gezeigt ist. Die entsprechende Verzögerung
muß hinsichtlich zu den Impulsen der Transistoren der Paare 64, 65 bzw. 66, 67 gemacht
werden. Die Verzögerung der Impulse kann in dem Funktionsblock 59 durch den Einsatz
bekannter Einrichtungen durchgeführt werden, die eine Kombination von Widerständen und
Kondensatoren umfassen.
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Wie oben schon diskutiert wurde, ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung
bereitzustellen, die es ermöglicht, einem Staubsauger beträchtlich reduzierte Dimensionen
verglichen mit einem gemeinen Staubsauger der gleichen Leistung zu geben. Das gezeigte
Ausfährungsbeispiel bildet nur ein Beispiel eines Staubsaugers, der eine Gestaltung für das
Erfüllen der angegebenen Aufgabe hat. Die wichtige Lehre der Erfindung ist die, daß ein
Sauggebläse, das ein sogenanntes Turbogebläserad hat, während des Einsatzes bei einer
Geschwindigkeit von mindestens etwa 100 000 rpm angetrieben ist, wobei eine beträchtlich
größere Effizienz verglichen mit der, die durch einen Staubsauger erreicht wird, bei dem ein
klassischer Typ des Sauggebläses bei einer Geschwindigkeit betrieben wird, die ca. 20 000
rpm nicht überschreitet, erreicht wird. Aufgrund der größeren Effizienz können die Dimensionen
des Sauggebläses und des Antriebmotors stark reduziert werden, was, wenn es
jemand wünscht, eingesetzt werden kann, um die Leistung eines Staubsaugers des Stabtyps
mit ungeänderten Gesamtdimensionen zu verbessern. Alternativ kann die Erfindung bei
einem Staubsauger des klassischen Typs eingesetzt werden, um eine bessere Art des
Bereitstellens von Raum für die Lagerung der Saugdüsen und anderer Implementierungen zu
ermöglichen, als dies bei gegenwärtigen Staubsaugern möglich war. Bei den letzteren ist der
Innenraum des Staubsaugers in einem großen Ausmaß durch einen starken und
raumbenötigenden Antriebsmotor mit verbundenem radialen Gebläse besetzt, welches auch große
Gesamtdimensionen in einer radialen Richtung hat. Oft ist das Gebläse von dem Zwei-Stufen-
Typ, das einen großen Raumbedarf auch axial hat. Wie aus dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel offensichtlich ist, macht es die Erfindung möglich, einen handgehaltenen
Staubsauger mit Gesamtdimensionen bereitzustellen, die verglichen mit denen eines
sogenannten Autostaubsaugers vergleichbar sind, die jedoch mit der Leistung eines klassischen
bodengestützen Staubsaugers vergleichbar sind. Vorteilhaft kann der handgehaltene
Staubsauger auch als ein Autoreiniger zum Reinigen von Polstermaterial und Bodenoberfläche in
dem Auto eingesetzt werden, und dabei die Saugleistung eines bodengestützen Staubsaugers
aber mit vereinfachter Handhabung zu bieten, die mit dem sogenannten Autostaubsauger
verbunden ist.