WO2005101606A1 - Reihenschlussmotor und verfahren zum steuern eines solchen - Google Patents

Reihenschlussmotor und verfahren zum steuern eines solchen Download PDF

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WO2005101606A1
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circuit breaker
control switch
motor
switch
control
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PCT/EP2005/003237
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Christof Kress
Martin Beichert
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C. & E. Fein Gmbh
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    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
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    • H02H7/0833—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors for electric motors with control arrangements
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    • H02H3/021—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order
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    • H02H3/044—Checking correct functioning of protective arrangements, e.g. by simulating a fault
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    • Y10S388/00—Electricity: motor control systems
    • Y10S388/935—Specific application:
    • Y10S388/937—Hand tool

Definitions

  • the invention relates to a series motor with contactless switching function interruption elements in the form of electronic switches.
  • Power tools are usually driven by electric motors that are designed as series motors (universal motors) and are controlled via mechanical switches.
  • electronics are becoming more and more widespread in power tools, control of power tools is becoming more common only regarded as insufficiently safe via power semiconductors, which are also used to switch the power tool on and off.
  • semiconductors can alloy through (internal short circuit) and are then no longer controllable. In the case of purely electronic switches with only a single switching distance, this can result in a permanent connection between the power supply and the motor, ie the motor can no longer be switched off or starts immediately.
  • the invention is therefore based on the object of providing a series motor and a method for controlling a series motor, with which, despite the absence of mechanical switching elements, safe switching on and off is only possible using electronic switches.
  • a series motor in particular for a power tool, with a first electronic switch (control switch) for switching the motor on and off, with a second electronic switch (circuit breaker), which is in series with the control switch, with a monitoring circuit to monitor the function of the switch, which evaluates the voltage potential at the connection between the control switch and the circuit breaker, and with an electronic control, preferably a microprocessor, which is coupled to the two switches and the monitoring circuit and controls at least one of the switches into a blocking state if the monitoring circuit registers a malfunction of a switch.
  • the fact that two electronic switches, a control switch and a circuit breaker, are connected in series enables the motor to be switched on and off safely even if one of the two switches should malfunction.
  • a monitoring circuit ensures that malfunctions of both the control switch and the circuit breaker can be detected and the motor can be controlled in a safe OFF state can. Manual monitoring of the circuit is therefore not necessary. Rather, an error check is carried out automatically when the engine is switched on, and switching on is only possible if no malfunction has been determined.
  • a means for bridging the switching path of the circuit breaker with a high resistance is provided in order to permit a functional test of the control switch without starting the motor.
  • the motor can be started briefly during the initial functional test, provided the control switch is alloyed. Due to the high-impedance bridging of the switching path of the circuit breaker, it can first be checked safely without the risk of the motor starting in the event of a fault in the control switch.
  • the means for high-resistance bridging of the switching path of the circuit breaker can have, for example, an optocoupler, which preferably has an optotriac, and which is connected in parallel with the main connections of the circuit breaker via a resistor.
  • Another way of avoiding a brief motor start-up when testing the circuit breaker in the event of a control switch failure is to provide a means for monitoring rotation of the motor coupled to the controller so that in the event of a start-up of the Motors to control at least one of the two switches into a blocking state when the protective switch is actuated without actuating the control switch.
  • the means for monitoring the motor rotation can be designed as a speed sensor, for example, or can monitor the motor current. In the latter case, the armature is connected in series with a shunt resistor whose voltage drop is monitored.
  • the monitoring circuit has a voltage divider with two resistors connected in series, the first resistor being connected to a first pole of an auxiliary voltage and the second resistor being connected to one of the main connections of the control switch and the second pole of the auxiliary voltage, wherein the connection between the two resistors via a third resistor to the other main terminal of the control switch is connected and an output of the control is supplied as the output of the monitoring circuit.
  • the object is achieved by a series motor, in particular a series motor for a power tool, with a fuse via which the armature is connected to the supply voltage via a first electronic switch (control switch) for switching the motor on and off , and with a second electronic switch (circuit breaker), which is connected in parallel to the armature and to the control switch to trigger the fuse in the event of a fault, with an electronic control, preferably a microprocessor, which is coupled to the switches, with blocking means of the circuit breaker and for testing the function of the circuit breaker in the blocked state and with a monitoring circuit which evaluates the voltage drop at the control switch and whose output signal is fed to the electronic control in order to control the circuit breaker to trigger the fuse, if the monitoring circuit registers a malfunction of the control switch.
  • a series motor in particular a series motor for a power tool
  • a fuse via which the armature is connected to the supply voltage via a first electronic switch (control switch) for switching the motor on and off
  • a second electronic switch circuit
  • the object of the invention is also completely achieved in this way.
  • a transistor with an emitter and a collector is connected between the control connection and a main connection of the circuit breaker, which transistor can be controlled for a measurement of the control current of the circuit breaker for testing it, in order to prevent the fuse from being triggered when the circuit breaker is tested.
  • the electronic switches are designed as triacs.
  • the object of the invention is further achieved by a method for controlling a series motor, preferably a series motor for an electric tool, with the following steps:
  • a functional test is first carried out in this way before the control switch is switched on to determine whether the circuit breaker is working correctly. If this is the case, the control switch is then first checked before the control switch can be switched on in order to start the motor.
  • the circuit breaker is immediately switched off again, provided the voltage potential does not rise when the circuit breaker is switched on when the control switch is switched off.
  • a rotation of the motor can be monitored in order to switch the motor off again immediately when the control switch is switched off and the circuit breaker is switched on, provided that a motor rotation is registered.
  • the circuit breaker for testing the control switch can also be bridged with a high resistance and it can be checked whether the voltage potential at the control switch rises to the predetermined threshold value. In this way, starting of the motor when checking the control switch can be reliably avoided even in the event of a defect.
  • the object of the invention is alternatively further achieved by a method for controlling a series motor, preferably a series motor for an electric tool, with the following steps:
  • step (d) disable control switch control if a malfunction is determined in step (b),
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a series motor according to the invention in a simplified basic circuit
  • FIG. 2 shows a preferred embodiment of a monitoring circuit suitable for the motor according to FIG. 1;
  • FIG. 2a shows a graphical representation of the input voltage at resistor R 3 of the monitoring circuit according to FIG. 2 along with the assigned output voltage at PIN 1;
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of the monitoring circuit for the motor according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a modification of the circuit according to FIG. 1;
  • FIGS. 1 and 5 shows a further modification of the circuit according to FIGS. 1 and
  • Fig. 6 shows another embodiment of the invention with a parallel circuit breaker for tripping a fuse.
  • an electric motor according to the invention is shown in the form of a circuit of a series motor and is generally designated by the number 10.
  • the motor 10 is fed from the two poles 24 and 26 of an AC voltage source with 230 volts.
  • the motor 10 has an armature 12 which is in series with the field windings (not shown) and to which one pole 24 of the supply voltage is connected.
  • the other pole of the armature 12 is connected to the other pole 26 of the supply voltage via two triacs connected in series, namely a circuit breaker 16 and a control switch 14.
  • the control connections 28 and 30 of the control switch 14 and the circuit breaker 16 are connected to an electronic control 18, which is designed as a microprocessor.
  • the electronic control 18 is also connected to the two poles 24 and 26 of the supply voltage source or is additionally supplied with a supply voltage by a DC voltage source (provided the voltage supply is not already integrated in the electronic control 18).
  • a monitoring circuit 20 is also connected, which monitors the voltage potential between control Switches 14 and circuit breaker 16, on the one hand, and the second pole 26 of the supply voltage source, on the other hand, are monitored and their output is coupled via a line 32 to an input 22 (pin 1) of the electronic control 18.
  • the electronic control 18 also takes over the functions of a soft start when the motor is switched on and speed or power control during operation by means of a phase control of the control switch 14.
  • an auxiliary voltage which can be the supply voltage V cc for the electronic control 18, is connected via a voltage divider to the one main connection of the control switch 14, which is connected to the second pole 26 of the AC voltage source.
  • the voltage divider consists of resistors R. and R 2 .
  • the tap of the voltage divider is connected to the input 22 (pin 1) of the controller 18.
  • the tap of the voltage divider is also coupled via a third resistor R 3 to the connection between control switch 14 and circuit breaker 16.
  • monitoring circuit particularly simple monitoring of the voltage potential present at the control switch 14 is made possible with only three components.
  • other monitoring circuits can also be used, as is known, for example, from US Pat. No. 6,236,177 B1. Such a circuit is shown in Fig. 3 and designated by the number 20 '. Because of the simpler construction, however, a monitoring circuit according to FIG. 2 is preferred.
  • FIG. 4 A modified embodiment of the electric motor according to the invention is shown in FIG. 4 and is designated overall by the number 10a. Corresponding reference numerals are used here for corresponding parts and for the modifications still to be explained.
  • a means 36 for high-resistance bridging of the circuit breaker 16 is additionally provided.
  • This means 36 for high-resistance bridging of the circuit breaker 16 consists of an optotriac 38 which is connected via a resistor R 4 in parallel to the two main connections of the circuit breaker 16.
  • the Optotriac 38 is controlled by an LED 40.
  • one of the two field windings lying in series with the armature 12 is additionally indicated by the number 13.
  • this first test level is OK. This check ensures that the blocking effect is checked for both the positive half-wave and the negative half-wave.
  • the circuit breaker 16 is first activated via the line 30 when switching on according to FIG. 1. In this case, if the voltage applied to pin 1 fluctuates so that the threshold value limits according to FIG. 2a are exceeded, the function is OK. Otherwise, the function is disturbed. This is because there is either a defect in the control switch 14 (short circuit), or the control circuit of the control switch 14 is defective, or the monitoring circuit 20 is defective.
  • the means 36 for high-resistance bridging of the circuit breaker 16 was additionally introduced in the motor 10a according to FIG. 4.
  • test 1 in the uncontrolled state of the circuit breaker and the monitoring switch, voltage at pin 1 within the threshold value range
  • the latter is only bridged with high impedance with the aid of the circuit 36. In this way, a functional test of the control switch 16 can be carried out without the risk that the motor will start up immediately in the event of a short circuit in the control switch 16.
  • FIG. 5 As an alternative to the circuit 36 for high-resistance bridging of the control switch 16, a means for monitoring the speed of the motor, designated overall by number 10b, is shown in FIG. 5 as a further modification.
  • a shunt resistor R 5 can be provided in series with the field windings 13.
  • a voltage drop at the shunt resistor R s between the pole 26 of the AC voltage and the line 52 is registered, the activation of the circuit breaker 16 is interrupted immediately in order to prevent the motor from starting.
  • a speed sensor 54 could be provided, which monitors the speed of the motor, as indicated by dashed lines in FIG. 5. If the speed sensor 54 receives test 2, i.e. when the protective switch 16 is activated to test the control switch 14, a signal, the activation of the protective switch 16 is interrupted immediately to prevent the electric motor from continuing to run. Otherwise, the circuit of the motor 10b corresponds to the circuit of the motor 10a.
  • FIG. 6 Another embodiment of an electric motor according to the invention is shown in FIG. 6 and is designated overall by 10c.
  • a fuse 56 is provided, which can be triggered via a circuit breaker 16 in the event of a fault in the control switch 14.
  • the circuit breaker 16 is connected in parallel directly behind the fuse 56 to the two poles 24 and 26 of the supply voltage source.
  • the voltage potential dropping across the control switch 14 is in turn monitored by a protective circuit 20, as explained above.
  • the output of the monitoring circuit 20 is in turn on pin 1 of the microprocessor 18.
  • a complete functional test is not possible with the circuit according to FIG. 6, since the fuse 56 would respond immediately.
  • the Control circuit of the circuit breaker 16 are checked by preventing the ignition of the circuit breaker or triacs 16.
  • the gate 28 of the triac 16 is connected to an output (pin 3) of the microprocessor 18 via two resistors R 6 and R 7 connected in series.
  • the connection point between the two resistors R 6 , R 7 is connected via a line 62 to a measurement input (pin 4) of the microprocessor 18.
  • a transistor 60 is arranged between the gate 28 of the circuit breaker 16 and the pole 26 of the supply voltage, the base of which can be controlled via an output (pin 2) of the microprocessor 18.
  • the monitoring circuit 20 is first evaluated. The test is carried out as described in connection with FIGS. 2 and 2a. If an error is found here, the circuit breaker 16 is activated to trigger the fuse 56.
  • the transistor 60 is driven via pin 2 of the microprocessor 18 at its base 64. Ignition of the triac 16 is thereby prevented. Firing pulses are now output via pin 3, the transistor 60 preventing the firing. The voltage between the resistors R 6 , R 7 can now be detected at pin 4 of the microprocessor 18. The output voltage at pin
  • the control of the transistor 60 via the pin 2 is canceled so that the circuit breaker or triac 16 can work during operation in order to enable the fuse 56 to trip in the event of a fault in the control switch 14.
  • the control switch 14 can then be turned on to turn on the engine. If the control switch 14 is no longer activated, i.e. If no more ignition pulses are output via line 30, the voltage drop across control switch 14 must rise above a predetermined threshold value. Otherwise, the control switch 14 is defective. If a defect in the control switch 14 is detected when the device is switched off, the circuit breaker 16 is controlled via pin 3 of the control circuit 18 in order to trigger the fuse 56.

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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

Es wird eine Schaltung für einen Reihenschlussmotor angegeben, bei der mittels zweier elektronischer Schalter ohne die Verwen­dung eines mechanisch trennenden Schalters eine sichere Schalt­funktion erreicht wird. Hierzu sind zwei elektronische Schalter (Triacs) (14, 16) vorzugsweise in Reihe geschaltet, wobei der Spannungsabfall an dem Triac (14) ständig über eine Überwa­chungsschaltung (20) überwacht wird. Vor dem Einschalten kann eine Fehlerüberprüfung durchgeführt werden. Alternativ kann auch über einen parallel angeordneten Schutzschalter (Triac) (16) eine Schmelzsicherung ausgelöst werden.

Description

Reihenschlussmotor und Verfahren zum Steuern eines solchen
Die Erfindung betrifft einen Reihenschlussmotor mit kontaktlos schaltenden Funktionsunterbrechungselementen in Form von elektronischen Schaltern.
Elektrowerkzeuge werden in der Regel von Elektromotoren angetrieben, die als Reihenschlussmotoren (Universalmotoren) ausgebildet sind und über mechanische Schalter gesteuert werden. Obwohl die Elektronik auch bei Elektrowerkzeugen mehr und mehr verbreitet wird, wird eine Steuerung von Elektrowerkzeugen ausschließlich über Leistungshalbleiter, die auch zum Ein- und Ausschalten des Elektrowerkzeugs dienen, als nicht ausreichend sicher angesehen. Der Grund hierfür liegt darin, dass Halbleiter durchlegieren können (interner Kurzschluss) und dann nicht mehr steuerbar sind. Bei rein elektronischen Schaltern mit nur einer einzigen Schaltstrecke kann es damit zu einer dauerhaften Verbindung zwischen Spannungsversorgung und Motor kommen, d.h. der Motor lässt sich nicht mehr abschalten bzw. läuft sofort an .
Um nun ohne die Verwendung von mechanischen Schaltern lediglich mit elektronischen Schaltern eine ausreichend sichere Steuerung von Elektrowerkzeugen zu realisieren, ist es im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, parallel zu einem Steuerschalter, über den der Motor ein- und ausgeschaltet wird, einen Schutzschalter anzuordnen, der bei einer Fehlfunktion des Steuerschalters eine Sicherung auslöst (vgl. DE 3 119 794 C2, DE 3 432 845 AI, DE 4 021 559 Cl).
Derartige Schaltungen arbeiten allerdings nur dann zuverlässig, wenn ein Fehlverhalten der Maschine und des elektronischen Schaltelementes erkannt wird und das Gerät in einen definierten AUS-Zustand gebracht werden kann und darüber hinaus auch ein Fehler in der Schutzschaltung erkannt werden kann, um das Gerät in einen definierten AUS-Zustand zu bringen.
Im Stand der Technik wird auf die Problematik des Auftretens eines Fehlers in der Schutzschaltung lediglich in der DE 3 119 794 C2 eingegangen, jedoch wird hierbei vom Bediener gefordert, ab und zu die Schutzschaltung mittels eines Tasters zu prüfen. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Reihenschlussmotor und ein Verfahren zum Steuern eines Reihenschlussmotors zu schaffen, womit trotz des Verzichts auf mechanische Schaltelemente ein sicheres Ein- und Ausschalten lediglich unter Verwendung von elektronischen Schaltern ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Reihenschlussmotor, insbesondere für ein Elektrowerkzeug, gelöst, mit einem ersten elektronischen Schalter (Steuerschalter) zum Ein- und Ausschalten des Motors, mit einem zweiten elektronischen Schalter (Schutzschalter), der mit dem Steuerschalter in Reihe liegt, mit einer Überwachungsschaltung zur Überwachung der Funktion der Schalter, die das Spannungspotential an der Verbindung von Steuerschalter und Schutzschalter auswertet, und mit einer elektronischen Steuerung, vorzugsweise einem Mikroprozessor, die mit den beiden Schaltern und der Überwachungsschaltung gekoppelt ist und zumindest einen der Schalter in einen Sperrzustand steuert, wenn die Überwachungsschaltung eine Fehlfunktion eines Schalters registriert.
Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Erfindungsgemäß wird nämlich dadurch, dass zwei elektronische Schalter, ein Steuerschalter und ein Schutzschalter, in Reihe geschaltet sind, ein sicheres Ein- und Ausschalten des Motors auch dann ermöglicht, wenn einer der beiden Schalter eine Fehlfunktion zeigen sollte. Durch eine Überwachungsschaltung wird hierbei sichergestellt, dass Fehlfunktionen sowohl des Steuerschalters als auch des Schutzschalters erkannt werden können und der Motor in einen sicheren AUS-Zustand gesteuert werden kann. Ein manuelles Überwachen der Schaltung ist somit nicht erforderlich. Vielmehr wird automatisch beim Einschalten des Motors zunächst eine Fehlerprüfung durchgeführt und ein Einschalten nur dann ermöglicht, wenn hierbei keine Fehlfunktion festgestellt wurde.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist ein Mittel zur hochohmigen Überbrückung der Schaltstrecke des Schutzschalters vorgesehen, um ohne Anlaufen des Motors eine Funktionsprüfung des Steuerschalters zu erlauben.
Auf diese Weise wird es vermieden, dass im Falle der Ansteue- rung des Schutzschalters bei der anfänglichen Funktionsprüfung ein kurzzeitiges Anlaufen des Motors erfolgen kann, sofern der Steuerschalter durchlegiert ist. Durch die hochohmige Überbrückung der Schaltstrecke des Schutzschalters kann dieser zunächst gefahrlos geprüft werden, ohne dass die Gefahr des Anlaufens des Motors im Falle eines Fehlers des Steuerschalters besteht.
Das Mittel zur hochohmigen Überbrückung der Schaltstrecke des Schutzschalters kann beispielsweise einen Optokoppler aufweisen, der vorzugsweise einen Optotriac aufweist, und der über einen Widerstand parallel zu den Hauptanschlüssen des Schutzschalters angeschlossen ist.
Eine andere Möglichkeit, um ein kurzzeitiges Anlaufen des Motors bei der Prüfung des Schutzschalters im Falle eines Fehlers des Steuerschalters zu vermeiden, besteht darin, ein Mittel zur Überwachung einer Drehung des Motors vorzusehen, das mit der Steuerung gekoppelt ist, um im Falle eines Anlaufens des Motors bei Ansteuerung des Schutzschalters ohne Ansteuerung des Steuerschalters zumindest einen der beiden Schalter in einen Sperrzustand zu steuern.
Auch auf diese Weise wird die Gefahr eines kurzzeitigen Anlaufens des Motors im Falle einer Fehlfunktion des Steuerschalters bei Prüfung des Schutzschalters vermieden.
Das Mittel zur Überwachung der Motordrehung kann etwa als Drehzahlsensor ausgebildet sein oder aber den Motorstrom überwachen. Im letzteren Fall liegt mit dem Anker ein Shunt-Wider- stand in Reihe, dessen Spannungsabfall überwacht wird.
Für die Auslegung der Überwachungsschaltung zur Überwachung des Spannungspotentials am Steuerschalter bieten sich verschiedene Möglichkeiten an.
Während im Stand der Technik, etwa aus der US 6,236,177 Bl , eine Schaltung mit einem Transistor, einer Diode und zwei Widerständen bekannt ist, ist erfindungsgemäß eine deutlich einfachere Schaltung bevorzugt.
Die Überwachungsschaltung weist in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung einen Spannungsteiler mit zwei in Reihe geschalteten Widerständen auf, wobei der erste Widerstand an einen ersten Pol einer Hilfsspannung angeschlossen ist und der zweite Widerstand an einen der Hauptanschlüsse des Steuerschalters und den zweiten Pol der Hilfsspannung angeschlossen ist, wobei die Verbindung zwischen den beiden Widerständen über einen dritten Widerstand an den anderen Hauptanschluss des Steuerschalters angeschlossen ist und als Ausgang der Überwachungsschaltung einem Eingang der Steuerung zugeführt ist.
Auf diese Weise kann lediglich unter Verwendung von drei Widerständen und der ohnehin für die Elektronik notwendigen Versorgungsspannung eine zuverlässige Überwachung erreicht werden.
Gemäß einer alternativen Ausführung der Erfindung wird die Aufgabe durch einen Reihenschlussmotor, insbesondere einen Reihenschlussmotor für ein Elektrowerkzeug, gelöst, mit einer Sicherung, über die der Anker über einen ersten elektronischen Schalter (Steuerschalter) zum Ein- und Ausschalten des Motors an die Versorgungsspannung angeschlossen ist, und mit einem zweiten elektronischen Schalter (Schutzschalter), der parallel zum Anker und zum Steuerschalter angeschlossen ist, um die Sicherung im Falle eines Fehlerzustandes auszulösen, mit einer elektronischen Steuerung, vorzugsweise einem Mikroprozessor, die mit den Schaltern gekoppelt ist, mit Mitteln zur Blockierung des Schutzschalters und zur Prüfung der Funktion des Schutzschalters im blockierten Zustand und mit einer Überwachungsschaltung, die den Spannungsabfall am Steuerschalter auswertet und deren Ausgangssignal der elektronischen Steuerung zugeführt ist, um den Schutzschalter zur Auslösung der Sicherung anzusteuern, wenn die Überwachungsschaltung eine Fehlfunktion des Steuerschalters registriert.
Auch auf diese Weise wird die Aufgabe der Erfindung vollkommen gelöst.
Während es im Stand der Technik nicht möglich war, bei einer parallelen Anordnung des Schutzschalters zur Auslösung einer Sicherung im Fehlerfall die Funktion des Schutzschalters zu prüfen, wird erfindungsgemäß nunmehr der Schutzschalter zunächst blockiert und kann dann gefahrlos geprüft werden, ohne dass die Sicherung ausgelöst wird.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist hierzu zwischen dem Steueranschluss und einem Hauptanschluss des Schutzschalters ein Transistor mit Emitter und Kollektor angeschlossen, der für eine Messung des Steuerstroms des Schutzschalters zu dessen Prüfung durchsteuerbar ist, um eine Auslösung der Sicherung bei der Prüfung des Schutzschalters zu verhindern.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind die elektronischen Schalter als Triacs ausgebildet.
Dies hat den Vorteil, dass auf diese Weise hohe Lasten auch bei Wechselstrom weitgehend verlustfrei geschaltet werden können und gleichzeitig der Steuerschalter auch zur Leistungsregelung und Drehzahlregelung des Motors verwendet werden kann.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe der Erfindung ferner durch ein Verfahren zum Steuern eines Reihenschlussmotors, vorzugsweise eines Reihenschlussmotors für ein Elektrowerkzeug, gelöst, mit folgenden Schritten:
(a) Verbinden des Motors über einen ersten elektronischen Schalter (Steuerschalter) zum Ein- und Ausschalten des Motors und einen zweiten elektronischen Schalter (Schutzschalter) mit einer Speisespannung,
(b) Überwachen des Spannungspotentials am Steuerschalter, (c) Sperren der Schalter, falls im ausgeschalteten Zustand beider Schalter das Spannungspotential am Steuerschalter Werte außerhalb eines vorgegebenen Schwellwertbereiches annimmt,
(d) falls im ausgeschalteten Zustand beider Schalter das Spannungspotential am Steuerschalter innerhalb des Schwellwertes liegt, zum Einschalten des Motors zunächst Einschalten des Schutzschalters,
(e) Einschalten des Steuerschalters, falls das Spannungspotential am Steuerschalter Werte außerhalb des Schwellwertbereiches annimmt und
(f) Sperren beider Schalter, falls das Spannungspotential am Steuerschalter keine Werte außerhalb des Schwellwertbereiches gemäß (e) annimmt.
Erfindungsgemäß wird auf diese Weise zunächst vor dem Einschalten des Steuerschalters eine Funktionsprüfung dahingehend durchgeführt, ob der Schutzschalter korrekt arbeitet. Falls dies der Fall ist, wird anschließend zunächst der Steuerschalter geprüft, bevor ein Einschalten des Steuerschalters erfolgen kann, um den Motor in Betrieb zu setzen.
Auf diese Weise können Fehler sowohl im Schutzschalter als auch im Steuerschalter sicher erkannt werden. Eine Unterbrechung des Schutzschalters oder des Steuerschalters stellt keine Gefahr dar, da in diesem Fall der Motor nicht anlaufen kann. Da am Eingang der elektronischen Steuerung für das Erkennen eines korrekten Arbeitens des Steuerschalters und des Schutzschalters gegensätzliche Eingangssignale bei den Prüfungen verlangt werden, führen sowohl ein Kurzschluss als auch Unterbrechungen einzelner Teile der Überwachungsschaltung zu einem sicheren AUS-Zustand. Auch Fehler in den Ansteuerschaltungen werden erkannt. Ein permanentes Ansteuern zeigt nämlich denselben Fehler wie ein Kurzschluss des Steuerschalters oder des Schutzschalters. Erfolgt keine Ansteuerung, so führt dies zu demselben Verhalten wie eine Unterbrechung des Steuerschalters oder des Schutzschalters. Ein Anlaufen des Motors ist in diesem Fall nicht möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Schutzschalter sofort wieder abgeschaltet, sofern das Spannungspotential beim Einschalten des Schutzschalters bei ausgeschaltetem Steuerschalter nicht ansteigt.
In diesem Fall liegt ein Fehler des Steuerschalters vor. Durch ein sofortiges Abschalten des Schutzschalters soll ein Anlaufen des Motors vermieden werden.
Hierzu kann gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Drehung des Motors überwacht werden, um den Motor bei ausgeschaltetem Steuerschalter und Einschalten des Schutzschalters sofort wieder abzuschalten, sofern eine Motordrehung registriert wird.
In alternativer Ausführung kann hierzu auch zunächst der Schutzschalter zur Prüfung des Steuerschalters hochohmig überbrückt werden und geprüft werden, ob das Spannungspotential am Steuerschalter bis auf den vorgegebenen Schwellwert ansteigt. Auf diese Weise kann ein Anlaufen des Motors bei Prüfung des Steuerschalters auch im Falle eines Defekts sicher vermieden werden .
Die Aufgabe der Erfindung wird in alternativer Weise ferner durch ein Verfahren zum Steuern eines Reihenschlussmotors, vorzugsweise eines Reihenschlussmotors für ein Elektrowerkzeug, mit folgenden Schritten gelöst:
(a) Verbinden des Motors über eine Sicherung und einen ersten elektronischen Schalter (Steuerschalter) zum Ein- und Ausschalten des Motors mit einer Speisespannung und Verbinden eines zweiten elektronischen Schalters (Schutzschalter) über die Sicherung mit der Speisespannung,
(b) bevor der Steuerschalter eingeschaltet wird, zunächst Blockieren des Schutzschalters und Prüfen der Funktion der Ansteuerung des Schutzschalters durch Ansteuern des Schutzschalters und Prüfen des Steuerstroms,
(c) wenn eine korrekte Funktion der Ansteuerung des Schutzschalters festgestellt wird, Aufhebung der Blockierung des Schutzschalters und Einschalten des Steuerschalters zum Einschalten des Motors,
(d) Ansteuerung des Steuerschalters sperren, falls im Schritt (b) eine Fehlfunktion festgestellt wird,
(e) Überwachen des Spannungsabfalls am Steuerschalter und Ansteuern des Schutzschalters zum Auslösen der Sicherung, falls der Spannungsabfall beim Ausschalten des Steuer- Schalters nicht über einen vorgegebenen Schwellwert ansteigt.
Auf diese Weise kann unter Verwendung einer parallelen Schaltung des Schutzschalters eine Fehlfunktion der Ansteuerschaltung des Schutzschalters vor dem Einschalten des Steuerschalters geprüft werden und eine Abschaltung erreicht werden, falls der Steuerschalter versagen sollte.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführung eines erfindungsgemäßen Reihenschlussmotors in vereinfachter Prinzipschaltung;
Fig. 2 eine bevorzugte Ausführung einer für den Motor gemäß Fig. 1 geeigneten Überwachungsschaltung;
Fig. 2a eine grafische Darstellung der Eingangsspannung am Widerstand R3 der Überwachungsschaltung gemäß Fig. 2 nebst der zugeordneten Ausgangsspannung am PIN 1;
Fig. 3 eine alternative Ausführung der Überwachungsschaltung für den Motor gemäß Fig. 1; Fig. 4 eine Modifikation der Schaltung gemäß Fig. 1;
Fig. 5 eine weitere Modifikation der Schaltung gemäß Fig. 1 und
Fig. 6 eine weitere Ausführung der Erfindung mit einem parallelen Schutzschalter zum Auslösen einer Sicherung.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Elektromotor in Form einer Schaltung eines Reihenschlussmotors dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet.
Der Motor 10 wird aus den beiden Polen 24 und 26 einer Wechselspannungsquelle mit 230 Volt gespeist. Der Motor 10 weist einen Anker 12 auf, der mit den Feldwicklungen (nicht dargestellt) in Reihe liegt und an den einen Pol 24 der Speisespannung angeschlossen ist. Der andere Pol des Ankers 12 ist über zwei in Reihe geschaltete Triacs, nämlich einen Schutzschalter 16 und einen Steuerschalter 14, mit dem anderen Pol 26 der Speisespannung verbunden. Die Steueranschlüsse 28 und 30 von Steuerschalter 14 und Schutzschalter 16 sind an eine elektronische Steuerung 18 angeschlossen, die als Mikroprozessor ausgebildet ist. Die elektronische Steuerung 18 ist gleichfalls an die beiden Pole 24 bzw. 26 der Speisespannungsquelle angeschlossen bzw. wird von einer Gleichspannungsquelle zusätzlich mit einer Speisespannung versorgt (sofern die Spannungsversorgung nicht bereits in der elektronischen Steuerung 18 integriert ist) . Zwischen der Verbindung zwischen Steuerschalter 14 und Schutzschalter 16 einerseits und dem zweiten Pol 26 der Speisespannungsquelle andererseits ist ferner eine Überwachungsschaltung 20 angeschlossen, die das Spannungspotential zwischen Steuer- Schalter 14 und Schutzschalter 16 einerseits und dem zweiten Pol 26 der Speisespannungsquelle andererseits überwacht und deren Ausgang über eine Leitung 32 mit einem Eingang 22 (Pin 1) der elektronischen Steuerung 18 gekoppelt ist.
Die elektronische Steuerung 18 übernimmt in grundsätzlich bekannter Weise auch die Funktionen eines Sanftanlaufes beim Einschalten des Motors und einer Drehzahl- bzw. Leistungssteuerung während des Betriebs durch eine Phasenanschnittsteuerung des Steuerschalters 14.
Mit der Überwachungsschaltung 20 kann nun vor dem Einschalten des Elektromotors 10 zunächst eine Funktionsprüfung durchgeführt werden, um eine fehlerfreie Funktion sowohl des Steuerschalters 14 als auch des Schutzschalters 16 sicherzustellen.
In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführung der Überwachungsschaltung 20 dargestellt. Hierbei ist eine Hilfsspannung, bei der es sich um die Speisespannung Vcc für die elektronische Steuerung 18 handeln kann, über einen Spannungsteiler an den einen Hauptanschluss des Steuerschalters 14 angeschlossen, der mit dem zweiten Pol 26 der Wechselspannungsquelle verbunden ist. Der Spannungsteiler besteht aus den Widerständen R. und R2. Der Abgriff des Spannungsteilers ist mit dem Eingang 22 (Pin 1) der Steuerung 18 verbunden. Der Abgriff des Spannungsteilers ist ferner über einen dritten Widerstand R3 mit der Verbindung zwischen Steuerschalter 14 und Schutzschalter 16 gekoppelt.
Mit einer derartigen Überwachungsschaltung ist eine besonders einfache Überwachung des am Steuerschalter 14 anliegenden Spannungspotentials mit nur drei Bauteilen ermöglicht. Grundsätzlich können in alternativer Ausführung der Erfindung auch andere Überwachungsschaltungen verwendet werden, wie etwa aus der US 6,236,177 Bl bekannt. Eine derartige Schaltung ist in Fig. 3 dargestellt und mit der Ziffer 20' bezeichnet. Wegen des einfacheren Aufbaus ist jedoch eine Überwachungsschaltung gemäß Fig. 2 bevorzugt.
Eine abgewandelte Ausführung des erfindungsgemäßen Elektromotors ist in Fig. 4 dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10a bezeichnet. Hierbei sowie bei den noch zu erläuternden Abwandlungen werden für entsprechende Teile entsprechende Bezugsziffern verwendet.
Der einzige Unterschied der Schaltung des Elektromotors 10a zu der Ausführung des Elektromotors 10 gemäß Fig. 1 besteht darin, dass zusätzlich noch ein Mittel 36 zur hochohmigen Überbrückung des Schutzschalters 16 vorgesehen ist. Dieses Mittel 36 zur hochohmigen Überbrückung des Schutzschalters 16 besteht aus einem Optotriac 38, der über einen Widerstand R4 parallel zu den beiden Hauptanschlüssen des Schutzschalters 16 angeschlossen ist. Der Optotriac 38 wird über eine LED 40 angesteuert.
In Fig. 4 ist zusätzlich noch eine der beiden mit dem Anker 12 in Reihe liegenden Feldwicklungen mit Ziffer 13 angedeutet.
Die Funktionsweise des Reihenschlussmotors 10 bzw. 10a ist wie folgt:
Bei der Schaltung gemäß Fig. 1 bzw. 2 wird vor einem ersten Einschalten des Elektromotors 10 in einer ersten Prüfung zunächst festgestellt, ob die Ausgangsspannung der Überwachungs- Schaltung 20, die über die Leitung 32 dem Eingang 22 (Pin 1) des Mikroprozessors 18 zugeführt ist, innerhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegt. Dies ist aus Fig. 2a näher ersichtlich. Während an Rx die Speisespannung Vcc liegt und R2 auf Masse liegt, wird über R3 an PIN 1 die Wechselspannung an der Verbindung zwischen Steuerschalter 14 und Schutzschalter 16 angelegt. Im ausgeschalteten Zustand von Steuerschalter 14 und Schutzschalter 16 darf an R3 keine Wechselspannung liegen, so dass die Spannung an PIN 1 ausschließlich von dem Spannungsteiler R. und R2, sowie Vcc abhängt. Ist beispielsweise Vcc =5V und R1=R2, so gibt es einen Schwellwertbereich von 2,5V±0,5 V, innerhalb dessen die Spannung an PIN 1 liegen muss, wenn Steuerschalter 14 und Schutzschalter 16 nicht angesteuert sind.
Ist dies der Fall, so ist diese erste Prüfstufe in Ordnung. Durch diese Prüfung wird eine Prüfung der Sperrwirkung sowohl bei der positiven Halbwelle als auch bei der negativen Halbwelle gewährleistet.
Anderenfalls liegt ein Fehler vor. Entweder ist der Schutzschalter 16 defekt, d.h. es liegt ein Kurzschluss vor, oder die Ansteuerschaltung des Schutzschalters 16 ist defekt oder aber die Überwachungsschaltung 20 ist defekt. In diesem Fall wird der Steuerschalter 14 nicht angesteuert und der Mikroprozessor 18 geht in einen sicheren Fehlerzustand (AUS-Zustand) über.
Verläuft die erste Prüfung positiv, so wird beim Einschalten gemäß Fig. 1 zunächst der Schutzschalter 16 über die Leitung 30 angesteuert. Pendelt in diesem Fall die am Pin 1 anliegende Spannung, so dass die Schwellwertgrenzen gemäß Fig. 2a überschritten werden, so ist die Funktion in Ordnung. Anderenfalls ist die Funktion gestört. Es liegt nämlich entweder ein Defekt im Steuerschalter 14 vor (Kurzschluss), oder die Ansteuerschaltung des Steuerschalters 14 ist defekt, oder aber die Uberwachungsschaltung 20 ist defekt.
Im Falle eines Defektes wird der Schutzschalter 16 so schnell wie möglich wieder abgeschaltet und der Mikroprozessor 18 geht in einen sicheren Fehlerzustand (AUS-Zustand) über.
Wird entweder der Steuerschalter 14 oder der Schutzschalter 16 als defekt erkannt (Kurzschluss), so lässt sich der Motor nicht einschalten. Im Falle einer Unterbrechung des Steuerschalters 14 oder des Schutzschalters 16 kann der Motor gleichfalls nicht anlaufen, so dass dies keine Gefahr darstellt. Mit der beschriebenen Schaltung des Motors 10 werden sowohl Fehler in der Überwachungsschaltung erkannt als auch Fehler in den Ansteuerschaltungen erkannt. Da am Eingang 22 (Pin 1) des Mikroprozessors 18 für die Funktion „In Ordnung" gegensätzliche Eingangssignale bei den Prüfungen verlangt werden, führen sowohl ein Kurzschluss als auch Unterbrechungen einzelner Teile der Uberwachungsschaltung 20 zu einem sicheren AUS-Zustand. Ein ständiges Ansteuern entweder des Steuerschalters 14 oder des Schutzschalters 16 führt zum selben Fehler wie ein Kurzschluss des Steuerschalters bzw. Schutzschalters. Gibt der Mikroprozessor 18 fehlerhaft kein Steuersignal auf die Leitung 28 bzw. die Leitung 30 zum Ansteuern von Steuerschalter 14 bzw. Schutzschalter 16 aus, so führt dies zum selben Ergebnis wie eine Unterbrechung des Steuerschalters 14 bzw. des Schutzschalters 16. Ein Anlaufen des Motors ist in diesem Fall nicht möglich. Bei der Schaltung gemäß Fig. 1 ist es erforderlich, dass für den Fall, dass bei der zweiten Prüfung, wenn der Schutzschalter 16 angesteuert wird, während der Steuerschalter 14 nicht angesteuert wird, eine Fehlfunktion festgestellt wird, der Schutzschalter 16 sofort wieder ausgeschaltet wird. Eine verspätete Ausschaltung des Schutzschalters 16 im Falle der Feststellung eines Fehlers bei der zweiten Prüfung kann ggf. zu einem Anlaufen des Motors führen, was unter Umständen nachteilig sein könnte.
Um auch diesen Fall auszuschließen, wurde bei dem Motor 10a gemäß Fig. 4 zusätzlich das Mittel 36 zur hochohmigen Überbrückung des Schutzschalters 16 eingeführt.
Nach Abschluss der Prüfung 1 (im nicht angesteuerten Zustand des Schutzschalters und des Überwachungsschalters Spannung an Pinl innerhalb des Schwellwertbereiches) wird anstelle einer Ansteuerung des Schutzschalters 16 dieser lediglich mit Hilfe der Schaltung 36 hochohmig überbrückt. Auf diese Weise kann eine Funktionsprüfung des Steuerschalters 16 durchgeführt werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass im Falle eines Kurzschlusses des Steuerschalters 16 sofort ein Anlaufen des Motors auftritt.
Als Alternative zu der Schaltung 36 zur hochohmigen Überbrückung des Steuerschalters 16 ist in Fig. 5 als weitere Abwandlung ein Mittel zur Drehzahlüberwachung des insgesamt mit Ziffer 10b bezeichneten Motors dargestellt.
Hierzu kann in Reihe mit den Feldwicklungen 13 ein Shunt- Widerstand R5 vorgesehen sein. Wird bei der zweiten Prüfung, d.h. beim Einschalten des Schutzschalters 16 zur Prüfung des Steuerschalters 14 ein Spannungsabfall am Shunt-Widerstand Rs zwischen dem Pol 26 der Wechselspannung und der Leitung 52 registriert, so wird die Ansteuerung des Schutzschalters 16 sofort unterbrochen, um ein Anlaufen des Motors zu verhindern.
Alternativ (oder ggf. zusätzlich) könnte ein Drehzahlsensor 54 vorgesehen sein, der die Drehzahl des Motors überwacht, wie in Fig. 5 gestrichelt angedeutet. Erhält der Drehzahlsensor 54 bei der Prüfung 2, d.h. beim Ansteuern des Schutzschalters 16 zur Prüfung des Steuerschalters 14, ein Signal, so wird die Ansteuerung des Schutzschalters 16 sofort unterbrochen, um ein Weiterlaufen des Elektromotors zu verhindern. Im Übrigen entspricht die Schaltung des Motors 10b der Schaltung des Motors 10a.
Eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Elektromotors ist in Fig. 6 dargestellt und insgesamt mit 10c bezeichnet.
Hierbei ist eine Schmelzsicherung 56 vorgesehen, die über einen Schutzschalter 16 im Falle eines Fehlers des Steuerschalters 14 ausgelöst werden kann. Hierzu ist der Schutzschalter 16 parallel unmittelbar hinter der Sicherung 56 an die beiden Pole 24 und 26 der Speisespannungsquelle angeschlossen. Das über dem Steuerschalter 14 abfallende Spannungspotential wird wiederum über eine Schutzschaltung 20, wie vorstehend erläutert, überwacht. Der Ausgang der Überwachungsschaltung 20 liegt wiederum am Pin 1 des Mikroprozessors 18. Eine vollständige Funktionsprüfung ist zwar mit der Schaltung gemäß Fig. 6 nicht möglich, da sofort die Sicherung 56 ansprechen würde. Jedoch kann die Ansteuerschaltung des Schutzschalters 16 geprüft werden, indem das Zünden des Schutzschalters bzw. Triacs 16 verhindert wird.
Hierzu ist das Gate 28 des Triacs 16 über zwei in Reihe geschaltete Widerstände R6 und R7 mit einem Ausgang (Pin 3) des Mikroprozessors 18 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Widerständen R6, R7 ist über eine Leitung 62 an einen Messeingang (Pin 4) des Mikroprozessors 18 angeschlossen. Zwischen Gate 28 des Schutzschalters 16 und dem Pol 26 der Speisespannung ist ein Transistor 60 angeordnet, dessen Basis über einen Ausgang (Pin 2) des Mikroprozessors 18 ansteuerbar ist.
Zur Prüfung wird zunächst die Überwachungsschaltung 20 ausgewertet. Die Prüfung erfolgt, wie im Zusammenhang mit Fig. 2 bzw. 2a beschrieben. Falls hierbei ein Fehler festgestellt wird, wird der Schutzschalter 16 angesteuert, um die Sicherung 56 auszulösen.
Wir bei der vorherigen Prüfung kein Fehler festgestellt, so wird nun die Ansteuerschaltung des Schutzschalters 16 wie folgt geprüft:
Zunächst wird der Transistor 60 über Pin 2 des Mikroprozessors 18 an seiner Basis 64 angesteuert. Dadurch wird ein Zünden des Triacs 16 verhindert. Es werden nun über Pin 3 Zündimpulse ausgegeben, wobei der Transistor 60 das Zünden verhindert. Am Pin 4 des Mikroprozessors 18 kann nun die Spannung zwischen den Widerständen R6, R7 erfasst werden. Die Ausgangsspannung an Pin
3 entspricht etwa der Versorgungsspannung Vcc. Falls nun am Pin
4 keine Spannung anliegt, so sind entweder die Widerstände R6, R7 unterbrochen oder es wird kein Zündimpuls ausgegeben, so dass ein Fehler vorliegt. Unter der Annahme, dass die Widerstände R6, R7 gleich sind, muss am Pin 4 etwa die halbe Versorgungsspannung Vcc anliegen, während der Zündstrom fließt. In diesem Fall ist die Ansteuerschaltung für den Triac 16 in Ordnung. Liegt während der Ausgabe von Zündimpulsen am Pin 3 die volle Versorgungsspannung Vcc am Pin 4 an, so ist der Widerstand R6 unterbrochen, so dass wiederum ein Fehler vorliegt.
Wird kein Fehler festgestellt, so wird die Ansteuerung des Transistors 60 über den Pin 2 wieder aufgehoben, damit der Schutzschalter bzw. Triac 16 während des Betriebs arbeiten kann, um im Falle eines Fehlers des Steuerschalters 14 eine Auslösung der Sicherung 56 zu ermöglichen. Anschließend kann der Steuerschalter 14 eingeschaltet werden, um den Motor einzuschalten. Wird der Steuerschalter 14 nicht mehr angesteuert, d.h. werden keine Zündimpulse mehr über die Leitung 30 ausgegeben, so muss der Spannungsabfall über dem Steuerschalter 14 über einen vorgegebenen Schwellwert ansteigen. Ansonsten ist der Steuerschalter 14 defekt. Wird ein Defekt des Steuerschalters 14 beim Ausschalten erkannt, so wird der Schutzschalter 16 über Pin 3 der Steuerschaltung 18 angesteuert, um die Sicherung 56 auszulösen.

Claims

Patentansprüche
Reihenschlussmotor, insbesondere für ein Elektrowerkzeug, mit einem ersten elektronischen Schalter (Steuerschalter) (14) zum Ein- und Ausschalten des Motors (10, 10a, 10b), mit einem zweiten elektronischen Schalter (Schutzschalter) (16), der mit dem Steuerschalter (14) in Reihe liegt, mit einer Überwachungsschaltung (20, 20') zur Überwachung der Funktion der Schalter (14, 16), die das Spannungspotential an der Verbindung von Steuerschalter (14) und Schutzschalter (16) auswertet, und mit einer elektronischen Steuerung (18), vorzugsweise einem Mikroprozessor, die mit den beiden Schaltern (14, 16) und der Uberwachungsschaltung (20, 20') gekoppelt ist und zumindest einen der Schalter (14, 16) in einen AUS-Zustand steuert, wenn die Uberwachungsschaltung (20, 20') eine Fehlfunktion eines Schalters (14, 16) registriert.
Reihenschlussmotor nach Anspruch 1, mit einem Mittel (36) zur hochohmigen Überbrückung der Schaltstrecke des Schutzschalters (16), um ohne Anlaufen des Motors (10, 10a, 10b) eine Funktionsprüfung des Steuerschalters (14) zu erlauben.
Reihenschlussmotor nach Anspruch 2, bei dem das Mittel (36) für eine hochohmige Überbrückung einen Optokoppler, vorzugsweise einen Optotriac (38), aufweist, der über einen Widerstand (R4) parallel zu den Hauptanschlüssen (42, 44) des Schutzschalters (16) angeschlossen ist. Reihenschlussmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Mittel zur Überwachung einer Drehung des Motors (10, 10a, 10b), das mit der Steuerung (18) gekoppelt ist, um im Falle eines Anlaufens Motors (10, 10a, 10b) bei Ansteuerung des Schutzschalters (16) ohne Ansteuerung des Steuerschalters (14) zumindest einen der beiden Schalter (14, 16) in einen AUS-Zustand zu steuern.
Reihenschlussmotor nach Anspruch 4, bei dem das Mittel zur Überwachung der Motordrehung als Drehzahlsensor (54) ausgebildet ist.
Reihenschlussmotor nach Anspruch 4, bei dem das Mittel zur Überwachung der Motordrehung den Motorstrom überwacht.
Reihenschlussmotor nach Anspruch 6, bei dem das Mittel zur Überwachung der Motordrehung ein Shunt-Widerstand (R5) ist, der mit dem Anker (12) in Reihe liegt und dessen Spannungsabfall überwacht wird.
Reihenschlussmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Überwachungsschaltung (20) einen Spannungsteiler mit zwei in Reihe geschalteten Widerständen ( Rl t R2) aufweist, wobei der erste Widerstand (RL) an einen ersten Pol einer Hilfsspannung (Vco) angeschlossen ist und der zweite Widerstand (R2) an einen der Hauptanschlüsse des Steuerschalters (14) und den zweiten Pol der Hilfsspannung angeschlossen ist, die Verbindung zwischen den beiden Widerständen (Rlf R2) über einen dritten Widerstand (R3) an den anderen Hauptanschluss des Steuerschalters (14) angeschlossen ist und als Ausgang der Überwachungs- Schaltung einem Eingang (22) der Steuerung (18) zugeführt ist.
9. Reihenschlussmotor, insbesondere für ein Elektrowerkzeug, mit einer Sicherung (56), über die der Anker (12) über einen ersten elektronischen Schalter (Steuerschalter) (14) zum Ein- und Ausschalten des Motors (10c) an die Versorgungsspannung angeschlossen ist, und mit einem zweiten elektronischen Schalter (Schutzschalter) (16), der parallel zum Anker (12) und zum Steuerschalter (14) angeschlossen ist, um die Sicherung (56) im Falle eines Fehlerzustandes auszulösen, mit einer elektronischen Steuerung (18), vorzugsweise einem Mikroprozessor, die mit den Schaltern (14, 16) gekoppelt ist, mit Mitteln (16) zur Blockierung des Schutzschalters (16) und zur Prüfung der Funktion des Schutzschalters (16) im blockierten Zustand, und mit einer Überwachungsschaltung (20), die den Spannungsabfall am Steuerschalter (14) auswertet und deren Ausgangssignal der elektronischen Steuerung (18) zugeführt ist, um den Schutzschalter (16) zur Auslösung der Sicherung (56) anzusteuern, wenn die Überwachungsschaltung (16) eine Fehlfunktion des Steuerschalters (14) registriert.
10. Reihenschlussmotor nach Anspruch 9, bei dem zwischen dem Steueranschluss (28) und einem Hauptanschluss (44) des Schutzschalters (16) ein Transistor (60) mit Emitter und Kollektor angeschlossen ist, der für eine Messung des Steuerstroms des Schutzschalters (16) zu dessen Prüfung durchsteuerbar ist, um eine Auslösung der Sicherung (56) bei der Prüfung des Schutzschalters (16) zu verhindern.
11. Reihenschlussmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schalter (14, 16) als Triacs ausgebildet sind.
12. Verfahren zum Steuern eines Reihenschlussmotors, vorzugsweise für ein Elektrowerkzeug, mit folgenden Schritten: (a) Verbinden des Motors (12) über einen ersten elektronischen Schalter (Steuerschalter) (14) zum Ein- und Ausschalten des Motors und einen zweiten elektronischen Schalter (Schutzschalter) (16) mit einer Speisespannung, (b) Überwachen des Spannungspotentials am Steuerschalter (14), (c) Sperren der Schalter (14, 16), falls im ausgeschalteten Zustand beider Schalter (14, 16) das Spannungspotential am Steuerschalter (14) Werte außerhalb eines vorgegebenen Schwellwertbereiches annimmt, (d) falls im ausgeschalteten Zustand beider Schalter (14, 16) das Spannungspotential am Steuerschalter (14) innerhalb des Schwellwertbereiches liegt, zum Einschalten des Motors zunächst Einschalten des Schutzschalters ( 16 ) , (e) Einschalten des Steuerschalters (14), falls das Spannungspotential am Steuerschalter (14) Werte außerhalb des Schwellwertbereiches annimmt und (f) Sperren beider Schalter (14, 16), falls das Spannungspotential am Steuerschalter (14) keine Werte außerhalb des Schwellwertbereiches annimmt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schutzschalter (16) sofort wieder abgeschaltet wird, sofern das Span- nungspotential beim Einschalten des Schutzschalters (16) bei ausgeschaltetem Steuerschalter (14) nicht ansteigt.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem eine Drehung des Motors überwacht wird, um den Motor bei ausgeschaltetem Steuerschalter (14) und Einschalten des Schutzschalters (16) sofort wieder abzuschalten, sofern eine Motordrehung registriert wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem der Schutzschalter (16) zur Prüfung des Steuerschalters (14) zunächst hochohmig überbrückt wird und geprüft wird, ob das Spannungspotential am Steuerschalter (14) bis auf den vorgegebenen Schwellwert ansteigt.
16. Verfahren zum Steuern eines Reihenschlussmotors, vorzugsweise für ein Elektrowerkzeug, mit folgenden Schritten: (a) Verbinden des Ankers (12) über eine Sicherung (56) und einen ersten elektronischen Schalter (Steuerschalter) (14) zum Ein- und Ausschalten des Motors mit einer Speisespannung und Verbinden eines zweiten elektronischen Schalters (Schutzschalter) (16) über die Sicherung (56) mit der Speisespannung, (b) bevor der Steuerschalter (14) eingeschaltet wird, zunächst Blockieren des Schutzschalters (16) und Prüfen der Funktion des Schutzschalters (16) durch Ansteuern des Schutzschalters (16) und Prüfen des Steuerstroms, (c) wenn eine korrekte Funktion des Schutzschalters (16) festgestellt wird, Aufhebung der Blockierung des Schutzschalters (16) und Einschalten des Steuerschalters (14) zum Einschalten des Motors, (d) Steuern der Schalter (14, 16) in einen AUS-Zustand, falls im Schritt (b) eine Fehlfunktion festgestellt wird,
(e) Überwachen des Spannungsabfalls am Steuerschalter (14) und Ansteuern des Schutzschalters (16) zum Auslösen der Sicherung (56), falls der Spannungsabfall beim Ausschalten des Steuerschalters (14) nicht über einen vorgegebenen Schwellwert ansteigt.
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