DE1513149B2

DE1513149B2 - Elektrisches kleingeraet mit wiederaufladbarer batterie und ladegeraet

Info

Publication number: DE1513149B2
Application number: DE19651513149
Authority: DE
Inventors: Chnscie Medway Mass Petndes (V St A)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1964-04-02
Filing date: 1965-04-01
Publication date: 1971-06-24
Also published as: FR1436155A; GB1076354A; NL6504194A; DE1513149A1; NL146632B; CH440403A; JPS4431368B1; US3510747A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kleingerät mit wiederaufladbarer Batterie und Ladegerät, bestehend aus einem Handgerät mit einem länglichen Gehäuse aus nichtmagnetisierbarem Material, das den Verbraucher (z.B. Elektromotor), die Batterie, einen Gleichrichter und, an seiner einen Stirnfläche liegend, die ringförmig ausgebildete Sekundärwicklung eines Transformators enthält, und aus einem zum Einstecken des Handgerätes geeigneten becherförmigen Fußteil aus nichtmagnetisierbarem Materrial, der die ringförmig ausgebildete Primärwicklung des Transformators und Netzanschlußmittel enthält, derart, daß bei eingestecktem Handgerät der Ladekreis für die Batterie durch induktive Kopplung der dann aneinanderliegenden Primär- und Sekundärwicklung geschlossen ist.

Ein Gerät mit diesen Merkmalen ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 118 328 bekannt. Bei diesem bekannten Gerät ist die Anordnung derart getroffen, daß die Primärwicklung und die Sekundärwicklung jeweils in einem, die Wicklung konzentrisch umschließenden Eisengehäuse angeordnet ist, das im Bereiche der freien Stirnfläche durch eine Eisenplatte abgedeckt ist. Beim Einfügen des Handgerätes in den becherförmigen Fußteil kommen die stirnseitigen Eisenplatten des der Primärwicklung und des der Sekundärwicklung zugeordneten Eisengehäuses flach aufeinander zu liegen. Der Hohlraum, der von den ringförmig ausgebildeten Wicklungen umschlossen wird, ist zur Aufnahme einer Sicherung und/oder eines Spannungsumschalters bzw. der Gleichrichter bestimmt, so daß als Kern des Transformators im wesentlichen lediglich die dünnwandigen, innenliegenden Teile der erwähnten Eisengehäuse dienen. Diese Anordnung hat zwar den Vorteil, daß auf die Verwendung von Steckstiften zwischen der elektrischen Ladeschaltung des Kleingerätes und dem Fußteil verzichtet werden kann, doch weist sie konstruktionsmäßig bedingt einen verhältnismäßig großen magnetischen Streufluß auf, der einen entsprechenden Magnetisierungsstrom zur Folge hat. Starke magnetische Streufelder sind aber deshalb unerwünscht, weil sie zu einer erheblichen Erwärmung magnetisch leitender Konstruktionsteile, beispielsweise aus Eisen, während des Ladevorganges führen. Diese Erwärmung wird durch induzierte Wirbelströme hervorgerufen. Da bei einem elektrischen Kleingerät, beispielsweise einer elektrischen Zahnbürste, davon ausgegangen werden muß, daß der Ladevorgang auch sehr lange andauern kann, weil das Kleingerät, beispielsweise über Nacht oder länger, in dem an das Lichtnetz angeschlossenen Fußteil stecken gelassen wird, besteht die Gefahr einer unzulässigen Erwärmung des der Sekundärwicklung zugeordneten Gehäuseendteiles. -

Die Notwendigkeit einer möglichst festen und einwandfreien magnetischen Kopplung zwischen der Primär- und Sekundärwicklung des Transformators wurde bei einem wiederaufladbaren Kleinelektrogerät, wie es in der deutschen Patentschrift 1 116 305 beschrieben ist, bereits erkannt. Bei diesem Gerät wird ein im wesentlichen hufeisenförmiger Kern verwendet, in dessen seitlichen Schlitz das gesamte Gerät einfügbar ist. In einer anderen Ausführungsform wird das gesamte Gerätegehäuse als magnetischer Rückschluß verwendet, während in einer weiteren Ausführungsform ein Klappdeckel vorgesehen ist, der den Schließungskreis der magnetischen Kraftlinien nach vollständigem Einlegen des Gerätes vervollständigt. Dieses Kleinelektrogerät setzt die Verwendung von Akkumulatoren mit Stahlhüllen zwingend voraus, wobei diese Stahlhüllen eine solche Wandstärke aufweisen müssen, daß sie den gesamten Magnetfluß leiten können. Außerdem müssen die Handgeräte selbst sehr flach sein und über verhältnismäßig kleine Akkumulatoren verfügen, Erfordernissen, denen bei einer Vielzahl von elektrischen Kleingeräten, beispielsweise bei elektrischen batteriebetriebenen Zahnbürsten, nicht genügt werden kann.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem elektrischen Kleingerät der eingangs genannten Art, insbesondere einer elektrischen Zahnbürste, eine verbesserte magnetische Kopplung zwischen der im Fußteil angeordneten Primärspule und der geräteeigenen Sekundärspule des Transformators zu erzielen, und zwar ohne daß hierdurch unerwünschte Beschränkungen in der Gerätegehäusekonstruktion oder der Art der verwendeten Bauteile, beispielsweise der Akkumulatoren, bedingt wären. Die ganze Anordnung soll·- sich durch eine besonders einfache Handhabung auszeichnen, wobei insbesondere die Form des Gerätegehäuses seiner eigentlichen Funktion entsprechend gestaltbar sein soll.

Zu diesem Zwecke ist das Kleingerät gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmig ausgebildete magnetisierbare Kern des Trans-

30. formators mit dem Fußteil fest verbunden ist, daß er zentrisch in dem Hohlraum inmitten der Primärwicklung steckt, jedoch aus dieser Wicklung in Richtung des Handgerätes herausragt, daß das Gehäuse des Handgerätes eine in den Hohlraum inmitten der Sekundärwicklung hineinragende zylindrische Einbuchtung aufweist, derart, daß bei Ladebetrieb der magnetisierbare Kern in den Hohlraum inmitten der Sekundärwicklung hineinragt und so die induktive Kopplung herstellt.

Bei dem neuen Kleingerät ist für die Primär- und die Sekundärwicklung des Transformators lediglich ein einziger Kern vorgesehen, so daß das Auftreten von störenden Geräuschen, wie es bei zweigetrenn¹ ten Kernen wegen der mit der doppelten Netzfrequenz erfolgenden mechanischen Schwingungen der beiden Kerne gegeneinander zu befürchten ist, ausgeschlossen ist. Dadurch, daß der Kern des Transformators mit dem Fußteil fest verbunden ist, wird eine unerwünschte Gewichtsbelastung des Handgerätes selbst vermieden, während die ganze Anordnung eine einwandfreie induktive Kopplung gewährleistet. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.
Es zeigt

F i g. 1 eine batteriegetriebene elektrische Zahnbürste, welche die zweite Wicklung eines Batterieladegerätes gemäß der Erfindung enthält, in perspektivischer Darstellung,

F i g. 2 das Batterieladegerät in einer Vorderansicht und teilweise in einem axialen Schnitt, wobei Teile des Handgerätes aus Gründen der Klarheit weggelassen sind,

F i g. 3 einen Teil des Batterieladegerätes gemäß F i g. 2, in einer perspektivischen Explosionsansicht, F i g. 4 den Behälterteil des Batterieladegerätes gemäß F i g. 2 in einer Draufsicht und

F i g. 5 die elektrische Schaltung des Batterieladegerätes in einer schematischen Darstellung.

In F i g. 1 ist ein batteriegespeistes Handgerät 10 mit einem Gehäuse 11 dargestellt. Das Gehäuse 11 weist einen Mittelteil 12 auf, der gleichzeitig als Handgriff für den Benutzer dient und ein Unterteil 13 und ein Oberteil 14 des Gehäuses abteilt. Das Werkzeug des Handgerätes 10, in dem dargestellten Beispiel eine Zahnbürste 15, sitzt im Oberteil 14 des Gehäuses und ist mit einem nicht dargestellten Elektromotor gekuppelt, der in dem Gehäuse 11 enthalten ist. Der Unterteil 13 des Gehäuses besteht aus magnetisch durchlässigem Material und weist eine äußere zylindrische Wand 16 und einen ebenen Boden 17 auf. Vom Mittelteil des Bodens 17 erstreckt sich eine zylindrische Eindrückung 18 nach innen, so daß ein axial angeordneter, zylindrischer Hohlraum 19 entsteht (vgl. F i g. 2).

Wie F ig. 2 erkennen läßt, ist eine elektrische Wicklung 20 auf einem Spulenkörper 21 angebracht, der aus dem Zylinder 22, der oberen Scheibe 23 und der unteren Scheibe 24 besteht. Die Wicklung 20 wird in den Unterteil 13 des Gehäuses eingesetzt, indem der Zylinder 22 des Spulenkörpers 21 auf die zylindrische Eindrückung 18 aufgesteckt wird, bis der Spulenkörper 21 innen auf dem Boden 17 aufliegt.

In dem Gehäuse 11 ist oberhalb der Wicklung 20 eine aufladbare Batterie 25 untergebracht. Das untere Ende der Batterie ist am Oberteil des Spulenkörpers 21 mit Hilfe eines kappenartigen Halters 26 befestigt, der einen Bodenteil26a aus wärmeisoliertem Material aufweist, der die Battterie 25 von dem oberen Ende der Wicklung trennt und zwischen diesen einen Wärmeschild bildet. Von dem Bodenteil 26 α erstreckt sich eine Anzahl federnder Finger 27 nach oben, so daß die Batterie 25 mit einem festen Reibungssitz aufgenommen wird. Andererseits erstreckt sich von dem Bodenteil 26 α eine Anzahl von Nasen 28 nach unten und legt sich gegen die Kante der oberen Scheibe 23 des Spulenkörpers 21 an, so daß die Batterie an dem Spulenkörper 21 befestigt ist. Ein ähnlicher kappenartiger Halter 29 ist vorgesehen, um die Batterie 25 an dem nicht dargestellten Motor zu befestigen. Der Halter 29 weist einen Bodenteil 30 auf, der wiederum aus wärmeisolierendem Material besteht und als Wärmeschild zwischen der Batterie 25 und dem Motor wirkt. Eine Anzahl von federnden Fingern 31 erstreckt sich von dem Bodenteil 30 nach unten und umgreift die Batterie 25 mit einem festen Reibungssitz. Ein mit Gewinde versehener Ansatz 52 erstreckt sich von dem Bodenteil 30 nach oben und ermöglicht die Befestigung des Motors an dem Halter 29. Zwischen dem Halter 29 und der Oberseite der Batterie 25 ist eine Zwischenlegscheibe 33 aus elastischem Kunststoff eingelegt, um die richtige Lage aller Einzelteile zu gewährleisten.

Das eine Ende 34 der Wicklung 20 ist mit einer Diode 35 verbunden. Die Diode steht andererseits durch eine Leitung 37 mit dem Pluspol 36 der Batterie 25 in Verbindung, so daß zwischen der Wicklung und der Batterie ein Gleichrichterstromkreis gebildet ist. Um die Diode 35 abzustützen und sie in die geeignete Lage zu bringen, ist die Leitung 34 um einen Stift 37 α herumgewickelt, der vom Bodenteil 30 des Halters 29 aus nach oben ragt. Die andere von der Wicklung 20 ausgehende Leitung 38 ist mit dem Minuspol 39 der Batterie 25 verbunden. Auf diese Weise kommt ein elektrischer Stromkreis zustande von der Wicklung 20 über die Leitung 34, die Diode 35, die Leitung 37, die Batterie 25 und die Leitung 38 zurück zur Wicklung 20.

Um das Handgerät zum Laden der Batterie befestigen zu können, ist ein becherförmiger Behälter 40 vorgesehen, der aus magnetisch durchlässigem Material besteht. Der Behälter weist einen flachen Boden 41 auf und eine zylindrische Seitenwand 42 mit einer Öffnung 43. Das Gehäuse 11 kann mit seinem Bodenteil 13 in den Behälter 40 eingesetzt werden. An dem

ίο Mittelteil des Bodens 41 des Behälters 40 ist ein Kern 44 aus magnetisch durchlässigem Material in geeigneter Weise, z. B. mittels der Prägeverbindung 45, befestigt. Der Kern 44 erstreckt sich in den Behälter 40 nach oben bis zu einem Punkt kurz unterhalb des oberen Randes des Behälters. Auf einem Spulenkörper 47 mit einem Zylinder 48, einer oberen Scheibe 49 und einer unteren Scheibe 50 ist eine elektrische Wicklung 46 angebracht. Die Wicklung 46 und der Spulenkörper 47 sind in den Behälter derart eingesetzt, daß ein ringförmiger Vorsprung der unteren Scheibe 50 des Spulenkörpers 47 den Boden 41 berührt. Die Wicklung 46 besitzt zwei Anschlußklemmen 52 und 53, die durch die Öffnung 43 herausragen und mit den Leitungen 54 und 55 eines Zuleutungskabels 56 verbunden sind, um die Wicklung 46 mit dem Lichtnetz zu verbinden.

Ein Körper 57 aus Isoliermaterial umschließt die Wicklung 46 und den Spulenkörper 47 und umgibt das untere Ende des Kerns 44, so daß diese Teile innerhalb des Behälters 40 festliegen. Der Körper 57 erstreckt sich durch die Öffnung 63 nach außen, so daß er auch die Verbindungen zwischen den Klemmen 52 und 53 und den Leitungen 54 und 55 einschließt und elektrisch isoliert. Die untere Begrenzungsfläche 58 des Körpers 57 bildet die Fortsetzung des Bodens 41 des Behälters 40, so daß dieser eine stabile Lage besitzt, wenn er zum Laden der Batterie 25 auf eine geeignete ebene Fläche gestellt wird.

Wie aus F i g. 5 ersichtlich ist, ist die Diode 35 mit der Wicklung 20 und der Batterie 25 durch Leitungen 34 und 37 in Reihe geschaltet. Das andere Ende der Wicklung 20 ist mit der Batterie 25 durch die Leitung 38 verbunden. Wenn daher der untere Teil 13 des Gehäuses 11 in den Behälter 40 eingesetzt wird, wobei das obere Ende des Kerns 44 in den zylindrischen Hohlraum 19 eindringt, bilden die Wicklungen 46 und 20 die Primär- und Sekundärwicklung eines Transformators. Wenn dann das Zuleitungskabel 56 mit dem Wechselstromnetz verbunden wird, wird in der Wicklung 20 eine elektromotorische Kraft induziert, so daß in dem Stromkreis mit der Windung 20, der Leitung 34, der Diode 35, der Leitung 37, der Batterie 25 und der Leitung 38 ein Strom fließt. Jedoch läßt die Diode 35 einen Stromfluß nur bei jeder zweiten Halbperiode zu, so daß die in der Wicklung 20 erzeugte Wechselspannung die Batterie 25 aufladen kann.

Wenn ein Handgerät zwei wiederaufladbare Batterien besitzt, ist es mit einem Batterieladegerät gemäß der Erfindung möglich, diese beiden Batterien gleichzeitig aufzuladen. In diesem Falle werden die zweite Batterie 59 und eine zweite Diode 60 durch Leitungen 61, 62 und 63 zur Batterie 25 und zur Diode 35 parallel geschaltet. Dieser zusätzliche Stromkreis ist in F i g. 5 in gestrichelten Linien schematisch dargestellt, wobei zu ersehen ist, daß die Batterie 59 und die Diode 60 entgegengesetzt gepolt sind wie die

Batterie 25 und die Diode 35. Wenn die Wicklung nunmehr an eine gewöhnliche Wechselstromquelle angeschlossen wird, werden die Batterien 25 und 59 nunmehr wechselweise während der verschiedenen Halbperioden geladen.

Claims

Patentanspruch:

Elektrisches Kleingerät mit wiederaufladbarer Batterie und Ladegerät, bestehend aus einem Handgerät mit einem länglichen Gehäuse aus nichtmagnetisierbarem Material, das den Verbraucher (z. B. Elektromotor), die Batterie, einen Gleichrichter und, an seiner einen Stirnfläche liegend, die ringförmig ausgebildete Sekundärwicklung eines Transformators enthält, und aus einem zum Einstecken des Handgerätes geeigneten becherförmigen Fußteil aus nichtmagnetisierbarem Material, der die ringförmig ausgebildete Primärwicklung des Transformators und Netzanschlußmittel enthält, derart, daß bei eingestecktem Handgerät der Ladekreis für die Batterie durch induktive Kopplung der dann aneinanderliegenden Primär- und Sekundärwicklung geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmig ausgebildete magnetisierbare Kern (44) des Transformators (46, 44, 20) mit dem Fußteil (40) fest verbunden ist, daß er zentrisch in dem Hohlraum inmitten der Primärwicklung (46) steckt, jedoch aus dieser Wicklung (46) in Richtung des Handgerätes (10) herausragt, daß das Gehäuse des Handgerätes (10) eine in den Hohlraum inmitten der Sekundärwicklung (20) hineinragende zylindrische Einbuchtung (19) aufweist, derart, daß bei Ladebetrieb der magnetisierbare Kern (44) in den Hohlraum (19) inmitten der Sekundärwicklung (20) hineinragt und so die induktive Kopplung herstellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen