DE102004037912A1

DE102004037912A1 - Elektromotor mit Entstörung

Info

Publication number: DE102004037912A1
Application number: DE102004037912A
Authority: DE
Inventors: Christof Bernauer; Tobias Kuechen; Christian Bauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2006-04-06
Also published as: WO2006015914A1

Abstract

Es wird ein Elektromotor vorgeschlagen, bei dem ein innerhalb des Motorgehäuses (1) in dieses eingebauter X2Y-Kondensator (2) zur Führung des Elektromotors vorgesehen ist, bei dem ein erster Y-Kondensator (C¶y1¶) zwischen eine erste Kontaktleitung (5a) und Masse (G) geschaltet ist, ein zweiter Y-Kondensator (C¶y1¶) zwischen eine zweite Kontaktleitung (5b) und Masse (G) geschaltet ist, und ein X-Kondensator (C¶x¶) zwischen die erste Kontaktleitung (5a) und die zweite Kontaktleitung (5b) geschaltet ist. Der vorgeschlagene Elektromotor eröffnet einen Ersatz aller herkömmlichen Entstör- bzw. Filterbauelemente in einem Elektromotor, da der X2Y-Kondensator (2) nahe an der Störquelle angeordnet und durch das Motorgehäuse (1) HF-gerecht abgeschirmt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, insbesondere einen Kommutatormotor, der zwei zu seinen Bürsten führende Kontaktleitungen aufweist.
Stand der Technik
Bei allen elektronischen Systemen oder Komponenten bestehen Anforderungen der EMV (elektro-magnetische Verträglichkeit) bezüglich der Störfestigkeit und Funkenentstörung. Das hat zur Folge, dass bei allen zum Einsatz kommenden elektrischen Komponenten in der Regel bereits in der Planungsphase EMV-Maßnahmen entwickelt und entsprechend integriert werden müssen. Durch diese Maßnahmen soll gewährleistet werden, dass die elektrischen Komponenten in einer definierten elektromagnetischen Umgebung ohne gegenseitige Beeinträchtigung funktionieren. Die EMV ist somit ein wesentliches Qualitätsmerkmal bei der Produktplanung.
Eine Möglichkeit der Entstörung eines Kommutatormotors besteht darin, Induktivitäten in Reihe zum Anker zu schalten. Genügt dies nicht, so werden zudem noch Kondensatoren zwischen die Ankerklemmen bzw. deren Zuleitungen und das als Masse dienende Gehäuse gelegt. Diese als Drossel wirkenden Induktivitäten und Kondensatoren begrenzen die hauptsächlichen Störungen heutiger Kommutatormotoren, die durch das Bürstenfeuer beim Kommutierungsvorgang entstehen. Reichen solche Entstörmaßnahmen nicht aus, können mit zusätzlichen Filtern oder einer Schirmung der Komponenten weitere Verbesserungen erzielt werden.
Um den hohen Entstöranforderungen gerecht zu werden, müssen in den entsprechenden Motoren meist mehrere Kondensatoren und Drosseln, ggf. mit Ferrit-Elementen, eingesetzt werden. Diese herkömmlichen Lösungen haben einen entsprechend hohen Bauraumbedarf. Zudem erhöht sich besonders der Preis der einzelnen Entstörelemente beträchtlich mit der Motorgröße.
Eine Möglichkeit, den Bauraumbedarf zu verringern, gleichzeitig die Kosten zu senken, und zudem noch die Leistung bzw. die Qualität der Entstörung zu verbessern, bietet seit einigen Jahren der X2Y-Kondensator, wie er in den 5 und 6 dargestellt ist. Der X2Y-Kondensator 2, der in 5 links in einer perspektivischen Ansicht schematisch dargestellt ist und rechts in einer Aufsicht mit Bezeichnung seiner vier Anschlüsse schematisch dargestellt ist, macht sich für eine relativ einfache Entstörtechnik drei Kondenstoren zunutze, wie es in dem in 6 gezeigten Schaltbild dargestellt ist. Bei dieser Entstörtechnik werden zwei Y-Kondensatoren C_y1, C_y2, die jeweils von einer Kontaktleitung des Motors abgehen, zur Ableitung von Gleichtaktstörungen gegen Masse genutzt, wobei ein X-Kondensator C_x zur Unterdrückung von differenziellen Störungen quer zu beiden Kontaktleitungen geschaltet ist. D.h., der X2Y-Kondensator 2 weist zwei Kontaktanschlüsse A, B und zumindest einen Masseanschluß G auf, wobei ein Y-Kondensator C_y1 zwischen einen Kontaktanschluß A und Masse G, ein zweiter Y-Kondensator C_y2 zwischen einen zweiten Kontaktanschluß B und Masse G und ein X-Kondensator C_x zwischen die beiden Kontaktanschlüsse A, B geschaltet sind. Dadurch ist ein einzelner X2Y-Kondensator 2 in der Lage, gleichzeitig sowohl Gleichtakt- als auch differenzielle Störungen zu unterdrücken.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Elektromotor ist gekennzeichnet durch einen innerhalb des Motorgehäuses in dieses eingebauten X2Y-Kondensator zur Entstörung des Elektromotors, bei dem ein erster Y-Kondensator zwischen eine erste Kontaktleitung und Masse geschaltet ist, ein zweiter Y-Kondensator zwischen eine zweite Kontaktleitung und Masse geschaltet ist, und ein X-Kondensator zwischen die erste Kontaktleitung und die zweite Kontaktleitung geschaltet ist.
Der erfindungsgemäße Elektromotor kombiniert den X2Y-Kondensator derart mit einem Elektromotor, dass der X2Y-Kondensator in dessen Motorgehäuse eingebaut und damit in den Elektromotor integriert ist. Hierdurch können die herkömmlichen Entstör- bzw. Filterkomponenten ersetzt werden, wobei die Kontaktierung des X2Y-Kondensators durch dessen Anordnung innerhalb des Motorgehäuses so optimiert werden kann, dass eine maximale Entstörung gewährleistet wird, denn die Qualität der Entstörung wird hauptsächlich durch eine möglichst großflächige Masseanbindung und eine HF-gerechte Abschirmung des X2Y-Kondensators bestimmt. Diese beiden Faktoren sind durch Anordnung des X2Y-Kondensators innerhalb des Motorgehäuses, welches als Masse dient, besonders einfach realisierbar, da dieses sowohl eine großfläche Masseanbindung erlaubt, als auch eine HF-gerechte Abschirmung bietet. Weiter besteht bei in das Motorgehäuse eingebautem X2Y-Kondensator zur Entstörung der Vorteil, dass dieser mit geringem Abstand zu den Bürsten, d.h., zur hauptsächlichen Störquelle des Elektromotors angeordnet werden kann, wodurch sich eine bessere Entstörung ergibt, als bei einer entfernt zu den Bürsten außerhalb des Motorgehäuses gewählten Anordnung.
Der erfindungsgemäße Elektromotor weist vorzugsweise ein an das Motorgehäuse angepasstes und in dieses eingesetztes Kontaktblech zur Aufnahme des X2Y-Kondensators auf. Durch ein solches Kontaktblech kann der in dieses eingesetzte X2Y-Kondensator bei der Montage des Elektromotoros leicht platziert und kontaktiert werden, wobei eine Anbindung mit hoher Qualität erreichbar ist, d.h., eine möglichst gute Kontaktierung des als Masse dienenden Motorgehäuses und der Kontaktleitungen zu den Bürsten.
Hierbei ist das Kontaktblech vorzugsweise so an das Motorgehäuse angepasst, dass es vollflächig an der inneren Mantelfläche des Motorgehäuses anliegt. Weiter vorzugsweise wird das Kontaktblech alternativ oder zusätzlich über einen Zapfen am Bürstenträger des Elektromotors an das Motorgehäuse gedrückt, damit eine möglichst gute Masseanbindung und ein stabiler Einbau des X2Y-Kondensators erfolgt. Weiter alternativ oder zusätzlich wird das Kontaktblech vorzugsweise über einen Federmechanismus an das Motorgehäuse gedrückt und/oder ist das Kontaktblech formschlüssig mit dem Motorgehäuse verbunden, um die Masseanbindung zu erreichen. Das Kontaktblech ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass die Masseanbindung möglichst großflächig erfolgen kann. Weiter alternativ oder zusätzlich ist das Kontaktblech vorzugsweise so ausgestaltet, dass der von diesem aufgenommene X2Y-Kondensator symmetrisch zu den Bürsten des Elektromotors sitzt, wenn das Kontaktblech in das Motorgehäuse eingesetzt ist. Durch eine solche Anordnung ergibt es sich, dass beide Kontaktanschlüsse des X2Y-Kondensators einen gleichen Abstand zu den Bürsten des Elektromotors aufweisen, die die hauptsächliche Störquellen sind, weswegen eine bessere Entstörung erfolgt.
Der X2Y-Kondensator ist bei dem erfindungsgemäßen Elektromotor vorzugsweise an das Kontaktblech gelötet und/oder mittels einer Schneid-Klemm-Verbindung mit dem Kontaktblech verbunden und/oder mittels einer Klemmverbindung mit dem Kontaktblech verbunden, wodurch eine einfache Montage bei hochqualitativer Kontaktierung erfolgen kann.
Zeichnung
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination oder als bevorzugtes Ausführungsbeippiel der Erfindung bezeichnet. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßiger Weise auch einzeln betrachten und/oder zur sinnvollen weiteren Kombination zusammenfassen.
Es zeigen:
1 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektromotors in einer Teil-Schnitt-Ansicht;
2 das in 1 gezeigte bevorzugte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektromotors in einer perspektivischen Teilansicht;
3 perspektivische Vorder- und Rückansichten des in dem in den 1 und 2 gezeigten Elektromotor verwendeten Kontaktblechs mit aufgenommenem X2Y-Kondensator;
4 den Einbau des in 3 gezeigten Kontaktblechs in den in den 1 und 2 gezeigten Elektromotor;
5 Prinzipdarstellungen eines X2Y-Kondensators; und
6 ein Schaltbild eines X2Y-Kondensators.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine Teil-Schnitt-Darstellung des in das Motorgehäuse 1 eingebauten X2Y-Kondensators 2, wobei dieser innerhalb des Motorgehäuses 1 symmetrisch zu den Bürsten 6a, 6b des Kommutatormotors angeordnet ist. Der X2Y-Kondensator 2 wird von einem Kontaktblech 3 so gehalten, dass seine Kontaktanschlüsse A, B an Kontaktleitungen 5a, 5b anliegen, die die Bürsten 6a, 6b mit Energie versorgen. Weiter liegt das Kontaktblech 3 an dem Motorgehäuse 1 an und verbindet dadurch die beiden Massenanschlüsse G1, G2 des X2Y-Kondensators, mit welchen dieser am Kontaktblech 3 befestigt ist, mit dem als Masse dienenden Motorgehäuse 1. Das Kontaktblech 3 wird von dem Bürstenträger 4 an das Motorgehäuse 1 gedrückt, in dieser bevorzugten Ausführungsform insbesondere von einem Zapfen 4a, der abgewinkelte Andruckflächen 3a, 3b des Kontaktblechs 3 in eine Aussparung 1a des Motorgehäuses presst, wie es in den 2 und 4 gezeigt ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform des verwendeten Kontaktblechs ist in 3 gezeigt. Das den X2Y-Kondensator aufnehmende Kontaktblech ist vorzugsweise ein Kupferblech, auf das der X2Y-Kondensator 2 gelötet ist und welches eine großflächige Kontaktierung an das Motor- oder Polgehäuse 1 erlaubt. Alternativ oder zusätzlich kann der X2Y-Kondensator mittels einer Schneid-Klemm-Verbindung oder einer ähnlichen Klemmverbindung mit dem Kontaktblech 3 verbunden werden. Die Geometrie des Kontaktblechs 3 ist so gewählt, dass es entsprechend der Größe des X2Y-Kondensators 2 eine einfache Kontaktierung ermöglicht und sich zudem optimal an die Innenseite des Motorgehäuses 1 anpaßt. Der X2Y-Kondensator 2 ist dabei so angebracht, dass er symmetrisch zu den Bürsten 6a, 6b sitzt, wodurch die Kontaktleitungen 5a, 5b zwischen dem X2Y-Kondensator 2 und den Bürsten 6a, 6b gleichlang sind. Bei einer anderen Bürstenanordnung kann die Position des X2Y-Kondensators entsprechend angepasst werden.
Das Kontaktblech 3 weist weiter zwei abgewinkelte Andruckflächen 3a, 3b auf, worüber es über einen entsprechenden Zapfen 4a am Bürstenträger 4 an das Motorgehäuse 1 angedrückt wird, wie es in 4 dargestellt ist. Der Zapfen 4a sowie weitere Zapfen des Bürstenträgers 4 dienen hierbei gleichzeitig als Fixierung des Bürstenträgers 4 im Motorgehäuse 1. Über eine weitere Passung wird sichergestellt, dass das Kontaktblech 3 vollflächig an der inneren Mantelfläche des Motorgehäuses 1 anliegt, wie es in den 1 und 2 dargestellt ist. Falls diese Passung allein nicht ausreicht, ist es auch möglich, das Kontaktblech formschlüssig mit dem Motorgehäuse zu verbinden oder zusätzlich über einen Federmechanismus radial daran anzudrücken. Das Motorgehäuse 1 dient hierbei gleichzeitig als Abschirmung des X2Y-Kondensators 2.
In den 1, 2 und 4 ist eine axiale Herausführung der Kontaktleitungen 5a, 5b gezeigt. Bei radial aus dem Motorgehäuse 1 geführten Kontaktleitungen kann durch kürzer gewählte Abstände zu den Bürsten eine weitere Entstörungsverbesserung erreicht werden.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass erfindungsgemäß eine großflächige Masseanbindung des X2Y-Kondensators 2 zum Motorgehäuse 1 über ein Kontaktblech 3 gegeben ist, welches über einen Zapfen 4a am Bürstenträger 4 an das Motorgehäuse 1 gepreßt wird. Ersetzt der X2Y-Kondensator alle herkömmlichen Entstör- bzw. Filterbauelemente in einem Elektromotor, so ergibt sich ein erhebliches Kosteneinsparpotential. Ein solcher Ersatz ist möglich, wenn die bevorzugten Ausführungen, wie große Masseanbindung, Abschirmung durch Anordnung innerhalb des Motorgehäuses, symmetrische Anordnung der Kontaktleitungen, möglichst kurze Kontaktleitungen und eine möglichst gut leitende Masseanbindung beachtet werden.

Claims

Elektromotor, gekennzeichnet durch einen innerhalb des Motorgehäuses (1) in dieses eingebauten X2Y-Kondensator (2) zur Entstörung des Elektromotors, bei dem ein erster Y-Kondensator (C_y1) zwischen eine erste Kontaktleitung (5a) und Masse (G) geschaltet ist, ein zweiter Y-Kondensator (C_y2) zwischen eine zweite Kontaktleitung (5b) und Masse (G) geschaltet ist, und ein X-Kondensator (C_x) zwischen die erste Kontaktleitung (5a) und die zweite Kontaktleitung (5b) geschaltet ist.
Elektromotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein an das Motorgehäuse (1) angepasstes und in dieses eingesetztes Kontaktblech (3) zur Aufnahme des X2Y-Kondensators (2).
Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktblech (3) so an das Motorgehäuse (1) angepasst ist, dass es vollflächig an der inneren Mantelfläche des Motorgehäuses (1) anliegt.
Elektromotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktblech (3) über einen Zapfen (4a) am Bürstenträger (4) des Elektromotors an das Motorgehäuse (1) gedrückt wird.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktblech (3) formschlüssig mit dem Motorgehäuse (1) verbunden ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktblech (3) über einen Federmechanismus an das Motorgehäuse (1) gedrückt wird.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktblech (3) so ausgestaltet ist, dass der von diesem aufgenommene X2Y-Kondensator (2) symmetrisch zu den Bürsten (6a, 6b) des Elektromotors sitzt, wenn das Kontaktblech (3) in das Motorgehäuse (1) eingesetzt ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der X2Y-Kondensator (2) an das Kontaktblech (3) gelötet ist und/oder mittels einer Schneid-Klemm-Verbindung mit dem Kontaktblech (3) verbunden ist und/oder mittels einer Klemmverbindung mit dem Kontaktblech (3) verbunden ist.