DE102016220070A1

DE102016220070A1 - Entstörsystem, Antrieb und Handwerkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102016220070A1
Application number: DE102016220070.4A
Authority: DE
Inventors: Joachim Heizmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2018-04-19
Also published as: CN107959386B; US10666117B2; CN107959386A; US20180109165A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Entstörsystem, einen Antrieb mit solch einem Entstörsystem und eine Handwerkzeugmaschine mit solch einem Antrieb, wobei das Entstörsystem einen Kern umfasst, wobei der Kern genau eine erste Durchgangsöffnung, eine zweite Durchgangsöffnung und eine dritte Durchgangsöffnung aufweist, wobei in der ersten Durchgangsöffnung ein erster Leitungsabschnitt einer ersten Anschlussleitung des Antriebs angeordnet ist, wobei in der zweiten Durchgangsöffnung ein zweiter Leitungsabschnitt einer zweiten Anschlussleitung des Antriebs angeordnet ist und wobei in der dritten Durchgangsöffnung ein dritter Leitungsabschnitt einer dritten Anschlussleitung des Antriebs angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Entstörsystem gemäß Patentanspruch 1, einen Antrieb gemäß Patentanspruch 9 und eine Handwerkzeugmaschine gemäß Patentanspruch 11.
Stand der Technik
Es ist ein Bohrhammer mit einem Antrieb, einem Steuergerät, einem Akkupack und einer Werkzeugaufnahme bekannt, wobei der Antrieb einen bürstenlosen Gleichstrommotor umfasst. Der bürstenlose Gleichstrommotor treibt die Werkzeugaufnahme an. Das Steuergerät dient zur Steuerung des bürstenlosen Gleichstrommotors und stellt dazu elektrische Energie aus dem Akkupack dem bürstenlosen Gleichstrommotor bereit. Weist das Steuergerät MOSFET-Transistoren, auf, so können in Verbindung mit einer Induktivität des bürstenlosen Gleichstrommotors Störströme bei einem Ein- und Ausschaltvorgang der MOSFET-Transistoren auftreten, die eine elektromagnetische Verträglichkeit des Bohrhammers verschlechtern.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Entstörsystem, einen verbesserten Antrieb und eine verbesserte Handwerkzeugmaschine bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mittels eines Entstörsystems gemäß Patentanspruch 1, mittels eines Antriebs gemäß Patentanspruch 9 und mittels einer Handwerkzeugmaschine gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Es wurde erkannt, dass ein verbessertes Entstörsystem für einen Antrieb einer Handwerkzeugmaschine dadurch bereitgestellt werden kann, dass das Entstörsystem einen Kern umfasst, wobei der Kern genau eine erste Durchgangsöffnung, eine zweite Durchgangsöffnung und eine dritte Durchgangsöffnung aufweist, wobei in der ersten Durchgangsöffnung ein erster Leitungsabschnitt einer ersten Anschlussleitung des Antriebs angeordnet ist, wobei in der zweiten Durchgangsöffnung ein zweiter Leitungsabschnitt einer zweiten Anschlussleitung des Antriebs angeordnet ist, und wobei in der dritten Durchgangsöffnung ein dritter Leitungsabschnitt einer dritten Anschlussleitung des Antriebs angeordnet ist.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Entstörsystem besonders kompakt ausgebildet ist. Ferner ist das Entstörsystem besonders robust gegenüber Vibrationen, sodass über die Lebensdauer der Handwerkzeugmaschine hinweg die elektromagnetische Verträglichkeit der Handwerkzeugmaschine sichergestellt ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Durchgangsöffnung und/oder die zweite Durchgangsöffnung und/oder die dritte Durchgangsöffnung als Bohrung ausgebildet. Dadurch kann der Kern besonders einfach in einem Sinterverfahren oder einem spanenden Verfahren hergestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Durchgangsöffnung parallel zur zweiten Durchgangsöffnung und parallel zur dritten Durchgangsöffnung angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform weist die erste Durchgangsöffnung einen ersten Innendurchmesser auf. Die zweite Durchgangsöffnung weist einen zweiten Innendurchmesser auf. Die dritte Durchgangsöffnung weist einen dritten Innendurchmesser auf, wobei die ersten bis dritten Innendurchmesser der ersten bis dritten Durchgangsöffnung identisch sind. Dadurch wird die Montage des Kerns an den Anschlussleitungen vereinfacht, da auf eine Orientierung des Kerns gegenüber den Anschlussleitungen verzichtet werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine äußere Umfangsfläche des Kerns prismenförmig oder rechteckförmig ausgebildet. Dadurch wird bei Einbringung einer Gleichtaktstörung in die erste bis dritte Anschlussleitung sichergestellt, dass ein magnetischer Fluss optimal innerhalb des Kerns fließt und gleichzeitig kein unnötiges Material zusätzlich am Kern verbaut wird.
In einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich die erste Durchgangsöffnung entlang einer ersten Längsachse. Die zweite Durchgangsöffnung erstreckt sich entlang einer zweiten Längsachse. Die dritte Durchgangsöffnung erstreckt sich entlang einer dritten Längsachse. Jede der Längsachsen weist einen identischen Abstand zu den jeweils anderen Längsachsen auf. Alternativ sind die Längsachsen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Dadurch wird bei Einbringung einer Gegentaktstörung in die erste bis dritte Anschlussleitung eine zuverlässige Dämpfung der Gegentaktstörung durch den Kern sichergestellt.
In einer weiteren Ausführungsform weist die erste Durchgangsöffnung eine innere Umfangsfläche auf, wobei der Kern eine äußere Umfangsfläche aufweist, wobei eine Wandstärke zwischen einem ersten Abschnitt der inneren Umfangsfläche und einem zweiten Abschnitt der äußeren Umfangsfläche im Wesentlichen über ein Winkelsegment konstant ist. Vorzugsweise erstreckt sich das Winkelsegment über 120° oder 180°. Dadurch kann der Kern gewichtsoptimiert ausgebildet werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Kern eine erste Stirnfläche und eine in Längsrichtung gegenüberliegend zur ersten Stirnfläche angeordnete zweite Stirnfläche auf, wobei die erste Stirnfläche parallel zur zweiten Stirnfläche angeordnet ist. Vorzugsweise ist die erste Stirnfläche und/oder die zweite Stirnfläche senkrecht zu wenigstens einer der Durchgangsöffnungen angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Antrieb eine elektrische Maschine, eine erste Anschlussleitung, eine zweite Anschlussleitung, eine dritte Anschlussleitung und ein Entstörsystem auf, wobei das Entstörsystem wie oben beschrieben ausgebildet ist, wobei durch die erste Durchgangsöffnung ein erster Leitungsabschnitt der ersten Anschlussleitung des Antriebs geführt ist, wobei durch die zweite Durchgangsöffnung ein zweiter Leitungsabschnitt der zweiten Anschlussleitung des Antriebs geführt ist, und wobei durch die dritte Durchgangsöffnung ein dritter Leitungsabschnitt der dritten Anschlussleitung des Antriebs geführt ist. Die elektrische Maschine ist als bürstenloser Elektromotor ausgebildet und weist einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss und einen dritten Anschluss auf. Der erste Anschluss ist mit der ersten Anschlussleitung verbunden. Der zweite Anschluss ist mit der zweiten Anschlussleitung verbunden. Der dritte Anschluss ist mit der dritten Anschlussleitung verbunden.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Antrieb ein Steuergerät auf. Die elektrische Maschine weist eine erste Wicklungsanordnung, eine zweite Wicklungsanordnung und eine dritte Wicklungsanordnung auf, wobei die erste Wicklungsanordnung mit dem ersten Anschluss elektrisch verbunden ist. Die zweite Wicklungsanordnung ist mit dem zweiten Anschluss elektrisch verbunden. Die dritte Wicklungsanordnung ist mit dem dritten Anschluss elektrisch verbunden. Das Steuergerät ist eingangsseitig mit einer elektrischen Energiequelle, vorzugsweise mit einer Gleichspannungsenergiequelle, verbindbar. Das Steuergerät ist ausgangsseitig mit der ersten Anschlussleitung, der zweiten Anschlussleitung und der dritten Anschlussleitung verbunden. Das Steuergerät ist ausgebildet, eine elektrische Energie derart bereitzustellen, dass die Wicklungsanordnungen ein Drehfeld in der elektrischen Maschine ausbilden. Vorzugsweise weist das Steuergerät ein Schaltelement, insbesondere einen MOSFET-Transistor, auf.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Handwerkzeugmaschine einen Antrieb auf. Der Antrieb ist wie oben beschrieben ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Handwerkzeugmaschine als Bohrhammer, Bohrschrauber, Säge, insbesondere Kettensäge oder Kreissäge, Freischneider oder Trennschleifer ausgebildet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Handwerkzeugmaschine mit einem Antrieb mit einem Entstörsystem;
2 eine perspektivische Darstellung des in 1 gezeigten Entstörsystems;
3 eine Schnittansicht entlang einer in 2 gezeigten Schnittebene A-A durch das in 2 gezeigte Entstörsystem; und
4 eine Schnittansicht entlang der in 2 gezeigten Schnittebene A-A durch das in 2 gezeigte Entstörsystem; und
5 ein Ersatzschaltbild des in den 1 bis 4 gezeigten Antriebs.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Handwerkzeugmaschine 10.

In der Ausführungsform ist beispielhaft die Handwerkzeugmaschine 10 zur netzunabhängigen Stromversorgung mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack 15 verbindbar. Auch kann die Handwerkzeugmaschine 10 mit einem Wechselstrom verbindbar sein und auf den Akkupack 15 verzichtet werden. In 1 ist beispielhaft die Handwerkzeugmaschine 10 als Bohrschrauber ausgebildet. Auch kann die Handwerkzeugmaschine 10 als Bohrhammer, Heckenschere, Rasenmäher, Freischneider oder Säge, insbesondere Kettensäge oder Kreissäge, ausgebildet sein.
Die Handwerkzeugmaschine 10 weist ein Maschinengehäuse 20, eine Werkzeugaufnahme 25 und einen Antrieb 35 auf. Der Antrieb 35 weist ein Steuergerät 30, eine elektrische Maschine 40, eine erste Anschlussleitung 45, eine zweite Anschlussleitung 50, eine dritte Anschlussleitung 55 und ein Entstörsystem 60 auf. Ferner umfasst die Handwerkzeugmaschine 10 eine vierte Anschlussleitung 65 und eine fünfte Anschlussleitung 70.
Die elektrische Maschine 40 ist beispielhaft als bürstenloser Gleichstrommotor (BL-DC) ausgebildet und weist einen Rotor 75 und einen Stator 80 auf. Der Rotor 75 ist drehmomentschlüssig mit der Werkzeugaufnahme 25 verbunden. Der Rotor 75 weist beispielhaft eine Anordnung von Permanentmagneten 85 auf. Auch kann der Rotor 75 wenigstens eine Spule aufweisen.
Der Stator 80 weist eine erste Wicklungsanordnung 90, eine zweite Wicklungsanordnung 95 und eine dritte Wicklungsanordnung 100 auf. Jede der Wicklungsanordnungen 90, 95, 100 kann eine oder mehrere Wicklungen aufweisen, die seriell oder parallel miteinander verschaltet sind.
Die elektrische Maschine 40 weist ferner einen ersten Anschluss 105, einen zweiten Anschluss 110 und einen dritten Anschluss 115 auf. Der erste Anschluss 105 ist mit einer ersten Seite der ersten Wicklungsanordnung 90 elektrisch verbunden. Ferner ist der zweite Anschluss 110 mit einer ersten Seite der zweiten Wicklungsanordnung 95 elektrisch verbunden. Ferner ist der dritte Anschluss 115 mit einer ersten Seite der dritten Wicklungsanordnung 100 elektrisch verbunden.
Die erste Anschlussleitung 45 ist mit dem ersten Anschluss 105 und dem Steuergerät 30 verbunden. Die zweite Anschlussleitung 50 ist mit dem Steuergerät 30 und dem zweiten Anschluss 110 und die dritte Anschlussleitung 55 ist mit dem Steuergerät 30 und dem dritten Anschluss 115 verbunden.
Der Akkupack 15 weist einen elektrischen Energiespeicher 120 mit vorzugsweise einer Vielzahl von Zellen 125 auf. Die Zellen 125 können dabei parallel und/oder seriell miteinander verschaltet sein. Der elektrische Energiespeicher 120 kann beispielsweise als Nickel-Metallhydrid-Akkumulator oder als Lithium-Ionen-Akkumulator ausgebildet sein. Der elektrische Energiespeicher 120 ist ausgebildet, eine erste elektrische Energie mit einer Gleichspannung bereitzustellen. Ferner weist die elektrische Maschine 40 ein Anschlussmittel 130 auf, um den Akkupack 15 mechanisch mit dem Maschinengehäuse 20 und elektrisch mit der vierten Anschlussleitung 65 und der fünften Anschlussleitung 70 zu verbinden. Die vierte und fünfte Anschlussleitung 65, 70 sind mit dem Steuergerät 30 verbunden.
Das Steuergerät 30 weist wenigstens eine Steuerschaltung 140 mit wenigstens einem Schaltelement 135 auf. Das Schaltelement 135 kann beispielsweise als Halbleiterschaltelement, insbesondere als MOSFET-Transistor, ausgebildet sein. Die Steuerschaltung 140 kann beispielsweise eine B6-Brückenschaltung mit sechs Schaltelementen 135 aufweisen. Das Schaltelement 135 weist eine Schaltelementkapazität auf. Während eines Ausschaltvorgangs des Schaltelements 135 entsteht eine hochfrequente Schwingung zwischen einer Ausgangsspannung der Steuerschaltung 140 und dem abgeschalteten Schaltelement 135. Diese Schwingung erzeugt zwischen der Schaltelementkapazität und einer Induktivität der elektrischen Maschine 40 einen hochfrequenten Störstrom und Störspannung in der ersten bis dritten Anschlussleitung 45, 50, 55 der elektrischen Maschine 40. Der Störstrom kann eine hohe Frequenz aus einem breiten Frequenzspektrum aufweisen.
Zur Aktivierung der Handwerkzeugmaschine 10 wird von dem elektrischen Energiespeicher 120 eine erste elektrische Energie mit einer Gleichspannung dem Steuergerät 30 bereitgestellt. Das Steuergerät 30 stellt mittels der Steuerschaltung 140 eine zweite elektrische Energie mit einer Wechselspannung bereit, die über die erste bis dritte Anschlussleitung 45, 50, 55 und dem Anschluss 105, 110, 115 zu den Wicklungsanordnungen 90, 95, 100 weitergeleitet wird. Die Wicklungsanordnungen 90, 95, 100 sind derart geometrisch zueinander angeordnet und die bereitgestellte zweite elektrische Energie ist derart ausgebildet, dass ein Drehfeld in der elektrischen Maschine 40 erzeugt wird, wobei auf Grundlage des Drehfelds der Rotor 75 ein Drehmoment zum Antrieb der Werkzeugaufnahme 25 bereitstellt.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Entstörsystems 60.
Das Entstörsystem 60 weist einen Kern 145, einen ersten Leitungsabschnitt 150 der ersten Anschlussleitung 45, einen zweiten Leitungsabschnitt 155 der zweiten Anschlussleitung 50 und einen dritten Leitungsabschnitt 160 der dritten Anschlussleitung 55 auf.
Die erste Anschlussleitung 45 weist einen ersten Isolator 165 und einen ersten elektrischen Leiter 170 auf. Der erste Isolator 165 isoliert elektrisch den ersten elektrischen Leiter 170. Dabei umgreift der erste Isolator 165 den ersten elektrischen Leiter 170 vollständig.
Die zweite Anschlussleitung 50 weist einen zweiten Isolator 175 und einen zweiten elektrischen Leiter 180 auf. Der zweite elektrische Leiter 180 wird vollständig durch den zweiten Isolator 175 umgriffen. Dabei isoliert der zweite Isolator 175 den zweiten elektrischen Leiter 180.
Die dritte Anschlussleitung 55 weist einen dritten Isolator 185 und einen dritten elektrischen Leiter 190 auf. Der dritte elektrische Leiter 190 wird durch den dritten Isolator 185 umgriffen und elektrisch isoliert.
In der Ausführungsform sind beispielhaft der erste elektrische Leiter 170, der zweite elektrische Leiter 180 und der dritte elektrische Leiter 190 identisch zueinander ausgebildet. Ebenso sind jeweils der erste Isolator 165, der zweite Isolator 175 und der dritte Isolator 185 identisch zueinander ausgebildet. Selbstverständlich können die Isolatoren 165, 175, 185 und/oder die elektrischen Leiter 170, 180, 190 unterschiedlich zueinander ausgebildet sein.
Der Kern 145 weist vorzugsweise Ferrit als Werkstoff auf. Der Kern 145 weist genau eine erste Durchgangsöffnung 195, eine zweite Durchgangsöffnung 200 und eine dritte Durchgangsöffnung 205 auf. Eine andere Anzahl von Durchgangsöffnungen 195, 200, 205 ist nicht vorgesehen. Insbesondere ist die Anzahl von Durchgangsöffnungen 195, 200, 205 nicht größer als drei. Auch ist eine Funktionalität des Entstörsystems 60 mit einer geringeren Anzahl als drei Durchgangsöffnungen 195, 200, 205 nicht gegeben.
Die erste Durchgangsöffnung 195 erstreckt sich entlang einer ersten Längsachse 210. Die zweite Durchgangsöffnung 200 erstreckt sich entlang einer zweiten Längsachse 215. Die dritte Durchgangsöffnung 205 erstreckt sich entlang einer dritten Längsachse 220. Die erste Durchgangsöffnung 195 weist einen ersten Innendurchmesser d₁, die zweite Durchgangsöffnung 200 weist einen zweiten Innendurchmesser d₂ und die dritte Durchgangsöffnung 205 weist einen dritten Innendurchmesser d₃ auf. Besonders von Vorteil ist, wenn die Innendurchmesser d₁, d₂, d₃ der ersten bis dritten Durchgangsöffnung 195, 200, 205 identisch zueinander sind. Dabei ist von besonderem Vorteil, wenn der Innendurchmesser d₁, d₂, d₃, im Wesentlichen einem Außendurchmesser d_A des jeweils durch die Durchgangsöffnung 195, 200, 205 geführten ersten bis dritten Leitungsabschnitts 150, 155, 160 entspricht.
Die erste Durchgangsöffnung 195 und/oder die zweite Durchgangsöffnung 200 und/oder die dritte Durchgangsöffnung 205 sind als Bohrung ausgebildet. Selbstverständlich kann auch die erste Durchgangsöffnung 195 und/oder die zweite Durchgangsöffnung 200 und/oder die dritte Durchgangsöffnung 205 eine andersartige Querschnittsausgestaltung aufweisen. So ist beispielsweise auch denkbar, dass die erste Durchgangsöffnung 195 und/oder die zweite Durchgangsöffnung 200 und/oder die dritte Durchgangsöffnung 205 polygonförmig, rechteckförmig, elliptisch oder andersartig ausgebildet sind.
Die erste Durchgangsöffnung 195 ist parallel zu der zweiten Durchgangsöffnung 200 angeordnet. Ferner ist auch die zweite Durchgangsöffnung 200 parallel zu der dritten Durchgangsöffnung 205 ausgerichtet.
Der Kern 145 weist eine äußere Umfangsfläche 225 auf. Die äußere Umfangsfläche 225 ist im Wesentlichen prismenförmig ausgebildet. Ferner weist der Kern 145 eine erste Stirnfläche 230 und eine zweite Stirnfläche 235 auf. Die zweite Stirnfläche 235 ist in Längsrichtung versetzt zu der ersten Stirnfläche 230 angeordnet. Ferner sind die erste Stirnfläche 230 und die zweite Stirnfläche 235 parallel zueinander ausgerichtet. Von besonderem Vorteil ist, wenn wenigstens eine der Durchgangsöffnungen 195, 200, 205, vorzugsweise alle Durchgangsöffnungen 195, 200, 205, senkrecht zu der ersten Stirnfläche 230 und/oder zu der zweiten Stirnfläche 235 angeordnet sind.
3 zeigt einen Querschnitt entlang einer in 2 gezeigten Schnittebene A-A durch den in 2 gezeigten Kern 145.
Von besonderem Vorteil ist, wenn jede der Längsachsen 210, 215, 220 einen identischen Abstand a zu den jeweils anderen Längsachsen 210, 215, 220 aufweist. Die Längsachsen 210, 215, 220 bilden damit ein gleichschenkliges Prisma aus, wobei die Längsachsen 210, 215, 220 jeweils an den Kanten des gleichschenkligen Prismas angeordnet sind. Dadurch kann der Kern 145 besonders kompakt ausgebildet sein.
Ferner weist die erste Durchgangsöffnung 195 eine erste innere Umfangsfläche 240 auf. Die zweite Durchgangsöffnung 200 weist eine zweite innere Umfangsfläche 245 und die dritte Durchgangsöffnung 205 weist eine dritte innere Umfangsfläche 250 auf. Die inneren Umfangsflächen 240, 245, 250 verlaufen jeweils auf einer Kreisbahn um die Längsachse 210, 215, 220 der jeweils zugeordneten Durchgangsöffnung 195, 200, 205.
In einem ersten Abschnitt 255 der ersten inneren Umfangsfläche 240 ist eine Wandstärke 260 zwischen dem ersten inneren Abschnitt 255 und einem zweiten Abschnitt 265 der äußeren Umfangsfläche 225 im Wesentlichen über ein erstes Winkelsegment 270 konstant. Vorzugsweise erstreckt sich das erste Winkelsegment 270 über einen Winkel von 120°. Die konstante Wandstärke 260 zwischen dem ersten Abschnitt 255 und dem zweiten Abschnitt 265 wird dadurch erreicht, dass im zweiten Abschnitt 265 die äußere Umfangsfläche 225 auf einer Kreisbahn um die erste Längsachse 210 verläuft.
Ebenso weist die zweite innere Umfangsfläche 245 einen dritten Abschnitt 275 auf. Die äußere Umfangsfläche 225 weist einen vierten Abschnitt 280 auf. Die Wandstärke 260 zwischen dem dritten Abschnitt 275 und dem vierten Abschnitt 280 ist derart gewählt, dass die Wandstärke 260 über ein zweites Winkelsegment 285 im Wesentlichen konstant ist. Das zweite Winkelsegment 285 erstreckt sich vorzugsweise über 120°. Dabei verläuft die äußere Umfangsfläche 225 im vierten Abschnitt 280 auf einer Kreisbahn um die zweite Längsachse 215.
Die dritte innere Umfangsfläche 250 weist einen fünften Abschnitt 290 und die äußere Umfangsfläche 225 einen sechsten Abschnitt 295 auf. Im sechsten Abschnitt 295 erstreckt sich die äußere Umfangsfläche 225 auf einer Kreisbahn um die dritte Längsachse 220. Zwischen dem fünften Abschnitt 290 und dem sechsten Abschnitt 295 ist die Wandstärke 260 im Wesentlichen konstant. Dabei erstrecken sich der fünfte Abschnitt 290 und der sechste Abschnitt 295 im Wesentlichen über ein drittes Winkelsegment 300. Das dritte Winkelsegment 300 erstreckt sich vorzugsweise über 120°.
Die äußere Umfangsfläche 225 ist zwischen dem zweiten Abschnitt 265 und dem vierten Abschnitt 280 sowie zwischen dem vierten Abschnitt 280 und dem sechsten Abschnitt 295 und dem sechsten Abschnitt 295 und dem zweiten Abschnitt 265 jeweils plan ausgebildet.
In 3 sind die Wicklungsanordungen 90, 95, 100 in Sternschaltung verschaltet, sodass eine zweite Seite der jeweils ersten, zweiten und dritten Wicklungsanordnung 90, 95, 100 gemeinsam elektrisch miteinander verbunden sind. Ferner stellt das Steuergerät 30 ausschließlich die zweite elektrische Energie mit einer Wechselspannung zwischen zwei der ersten bis dritten Anschlussleitungen 45, 50, 55 bereit. So stellt das Steuergerät 30 beispielsweise die zweite elektrische Energie mit einem Potential zwischen der zweiten Anschlussleitung 50 und der dritten Anschlussleitung 55 bereit. Die erste Anschlussleitung 45 ist stromlos geschaltet.
Ferner ist in 3 der Effekt einer Gegentaktstörung gezeigt. Bei den Störemissionen unterscheidet man zwischen der Gegentaktstörung und einer Gleichtaktstörung. Als Gegentaktstörung werden hochfrequente Spannungen zwischen den elektrischen Leitern 170, 180, 190 bezeichnet.
Durch den Abschaltvorgang des entsprechenden Schaltelements 135 der Steuerschaltung 140 wird in Verbindung mit der Induktivität der ersten Wicklungsanordnung 90 in der ersten Anschlussleitung 45 über die erste Anschlussleitung 45 eine erste Störung vom Steuergerät 30 hin zum ersten Anschluss 105 verlaufend erzeugt. Dabei bildet sich um den ersten elektrischen Leiter 170 ein erstes magnetisches Feld 305 aus. Das erste magnetische Feld 305 weist beispielsweise eine Ausrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn, wie in 3 symbolisch dargestellt, auf.
Wird über die zweite Anschlussleitung 50 und/oder die dritte Anschlussleitung 55 die elektrische Energie vom Steuergerät 30 zur elektrischen Maschine 40 hin übertragen, so verläuft ein Strom in entgegengesetzter Richtung zur Störung, weshalb in 3 auch von einer Gegentaktstörung gesprochen wird. Der Strom der zur elektrischen Maschine 40 fließenden zweiten elektrischen Energie bildet um den zweiten elektrischen Leiter 180 ein zweites magnetisches Feld 310 und um den dritten elektrischen Leiter 190 ein drittes magnetisches Feld 315 aus. Eine Drehrichtung des zweiten und des dritten magnetischen Feldes 310, 315 ist entgegengesetzt zum ersten magnetischen Feld 305. In 3 sind die magnetischen Felder 305, 310, 315 mittels Flusslinien symbolisch gekennzeichnet.
Auf Grund der hohen Frequenz (im zwei- bis dreistelligen KHz-Bereich) der Störung in der ersten Anschlussleitung 45 wirkt der Kern 145 über seine Induktivität als Drossel gegenüber der Störung und dämpft die Störung. Dadurch wird die Störung nur stark reduziert in einen vierten Leitungsabschnitt 325 der ersten Anschlussleitung 45 zwischen dem Steuergerät 30 und dem Kern 145 eingeleitet.
Durch die niedrige Frequenz der Wechselspannung der zweiten elektrischen Energie wirkt der Kern 145 gegenüber der zweiten elektrischen Energie nicht als Drossel, sodass diese ungedrosselt zur elektrischen Maschine 40 geleitet werden kann.
4 zeigt eine Schnittansicht entlang der in 2 gezeigten Schnittebene A-A durch das Entstörsystem 60.
In 4 ist die elektrische Maschine 40 in Dreieckschaltung verschaltet, sodass die Wicklungsanordungen 90, 95, 100 in Reihenschaltung geschaltet sind und der zweite Anschluss 110 mit einer zweiten Seite der ersten Wicklungsanordnung 90 elektrisch verbunden ist. Der dritte Anschluss 115 ist elektrisch mit einer zweiten Seite der zweiten Wicklungsanordnung 95 verbunden. Des Weiteren ist eine zweite Seite der dritten Wicklungsanordnung 100 mit dem ersten Anschluss 105 verbunden.
Wird eine (Gleichtakt-)Störung mit hoher Frequenz in der ersten bis dritten Anschlussleitung 45, 50, 55 durch das Steuergerät 30, beispielsweise durch einen Abschaltvorgang des Schaltelements 135, eingebracht, so wird um jede erste bis dritte Anschlussleitung 45, 50, 55 das erste bis dritte magnetische Feld 305, 310, 315 mit gleicher Drehrichtung erzeugt. Daraus resultierend wird im Kern 145 durch das erste bis dritte magnetische Feld 305, 310, 315 ein viertes magnetisches Feld 320 erzeugt, das außenseitig um die Durchgangsöffnung 195, 200, 205 verläuft. Durch die hohe Frequenz wirkt der Kern 145 als Drossel und die (Gleichtakt-)Störung wird in der Anschlussleitung 45, 50, 55 reduziert.
Durch die oben beschriebene Ausgestaltung des Entstörsystems 60 können, insbesondere bei Handwerkzeugmaschinen 10 mit hoher Spannung des Akkupacks 15, beispielsweise 36 V, auf einfache Weise sowohl Gleichtaktstörungen als auch Gegentaktstörungen gedämpft werden.
Insbesondere kann durch die kompakte Ausgestaltung des Kerns 145 in seiner einstückigen und materialeinheitlichen Ausgestaltung das Entstörsystem 60 besonders kostengünstig und einfach hergestellt werden. Ferner kann der Antrieb 35 in der Montage besonders einfach montiert werden, indem die erste Anschlussleitung 45 durch die erste Durchgangsöffnung 195, die zweite Anschlussleitung 50 durch die zweite Durchgangsöffnung 200 und die dritte Anschlussleitung 55 durch die dritte Durchgangsöffnung 205 gesteckt wird und der Kern 145 vorzugsweise möglichst nahe an der elektrischen Maschine 40 angeordnet ist. Zusätzlich kann ein Befestigungsmittel vorgesehen sein, um den Kern 145 beispielsweise am Maschinengehäuse 20 in seiner Position zu fixieren.
Durch die einstückige und materialeinheitliche Ausgestaltung des Kerns 145 wird ferner sichergestellt, dass über die Lebensdauer der Handwerkzeugmaschine 10 das Entstörsystem 60 funktionsfähig ist.
Ferner wird dadurch, dass die erste bis dritte Anschlussleitung 45, 50, 55 durch die jeweilige Durchgangsöffnung 195, 200, 205 ohne weitere Manipulation gesteckt ist, vermieden, dass der elektrische Leiter 170, 180, 190 der Anschlussleitung 45, 50, 55 durch den Kern 145 beschädigt wird. Insbesondere sichert hierbei der den elektrischen Leiter 170, 180, 190 ummantelnde Isolator 165, 175, 185 den elektrischen Leiter 170, 180, 190 vor einer Beschädigung durch den Kern 145. Insbesondere ist von Vorteil, dass der Innendurchmesser d₁, d₂, d₃ der Durchgangsöffnung 195, 200, 205 im Wesentlichen dem Außendurchmesser d_A der Anschlussleitung 45, 50, 55 im Leitungsabschnitt 150, 155, 160 entspricht, sodass eine Relativbewegung zwischen dem Leitungsabschnitt 150, 155, 160 und dem Kern 145 in der Durchgangsöffnung 195, 200, 205 vermieden wird.
In den 1 bis 4 ist ausschließlich gezeigt, dass das Entstörsystem 60 nur einen Kern 145 aufweist, durch den die erste bis dritte Anschlussleitung 45, 50, 55 geführt ist. Selbstverständlich kann das Entstörsystem 60 auch mehrere Kerne 145 umfassen, die beabstandet oder aneinander angrenzend angeordnet sind und durch die die Anschlussleitungen 45, 50, 55 geführt sind.
5 zeigt eine Schnittansicht durch ein Entstörsystem gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Das Entstörsystem 60 ist im Wesentlichen identisch zu dem in den 1 bis 4 gezeigtem Entstörsystem 60 ausgebildet. Abweichend dazu sind die Längsachsen 210, 215, 220 der Durchgangsöffnungen 195, 200, 205 in einer gemeinsamen Ebene 345 angeordnet. Ferner weist der Kern 145 einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Die erste Längsachse 210 der ersten Durchgangsöffnung 195 weist zu der benachbart angeordneten zweiten Längsachse 215 der zweiten Durchgangsöffnung 200 einen ersten Abstand a₁ auf. Die zweite Durchgangsöffnung 200 ist in Querrichtung zwischen der ersten Durchgangsöffnung 195 und der dritten Durchgangsöffnung 205 angeordnet. Dabei ist ein zweiter Abstand a₂ zwischen der zweiten Längsachse 215 der zweiten Durchgangsöffnung 200 zu der dritten Längsachse 220 beispielhaft identisch zu dem ersten Abstand a₁.
In dem ersten Abschnitt 255 der ersten inneren Umfangsfläche 240 ist die Wandstärke 260 zwischen dem ersten inneren Abschnitt 255 und einem zweiten Abschnitt 265 der äußeren Umfangsfläche 225 im Wesentlichen über das erste Winkelsegment 270 konstant. Vorzugsweise erstreckt sich das erste Winkelsegment 270 über einen Winkel von 180°. Die konstante Wandstärke 260 zwischen dem ersten Abschnitt 255 und dem zweiten Abschnitt 265 wird dadurch erreicht, dass im zweiten Abschnitt 265 die äußere Umfangsfläche 225 auf einer Kreisbahn um die erste Längsachse 210 verläuft.
Ferner erstreckt sich im sechsten Abschnitt 295 die äußere Umfangsfläche 225 auf einer Kreisbahn um die dritte Längsachse 220. Zwischen dem fünften Abschnitt 290 und dem sechsten Abschnitt 295 ist die Wandstärke 260 im Wesentlichen konstant. Dabei erstrecken sich der fünfte Abschnitt 290 und der sechste Abschnitt 295 im Wesentlichen über ein drittes Winkelsegment 300. Das dritte Winkelsegment 300 erstreckt sich vorzugsweise über 180°.
6 zeigt ein Ersatzschaltbild des in den 1 bis 4 gezeigten Antriebs 35 nach einem symmetrischen Antennenmodell.
Im Betrieb der elektrischen Maschine 40 rotiert der Rotor 75. Bei einem Wechsel der Kommutierung der Wicklungsanordnungen 90, 95, 100 wird zumindest ein Schaltelement 135 der Steuerschaltung 140 abgeschaltet. Hinsichtlich einer elektromagnetischen Verträglichkeit wirkt der vierte Leitungsabschnitt 325 zwischen dem Kern 145 und dem Steuergerät 30 als Antenne 330, über die ein durch die Störung erzeugtes elektromagnetisches Feld 335 in eine Umgebung 340 abgestrahlt wird.
Durch das Entstörsystem 60 wird das elektromagnetische Feld 335 stark geschwächt und die elektromagnetische Verträglichkeit der Handwerkzeugmaschine 10 verbessert.
Durch die in den Figuren beschriebene Ausgestaltung des Entstörsystems 60 wird auch bei bürstenlosen Gleichstrommaschinen sichergestellt, dass in Verbindung mit dem Steuergerät 30 diese elektromagnetisch verträglich sind und die jeweiligen EMV-Bestimmungen erfüllen.
Ferner ist das Entstörsystem 60, insbesondere bei der Ausgestaltung der Handwerkzeugmaschine 10 als Bohrhammer, besonders resistent gegenüber Vibrationen. Ferner kann durch die kompakte Ausgestaltung des Entstörsystems 60 die Handwerkzeugmaschine 10 besonders kompakt ausgebildet werden.

Claims

Entstörsystem (60) für einen Antrieb (35), - wobei das Entstörsystem (60) einen Kern (145) umfasst, - wobei der Kern (145) genau eine erste Durchgangsöffnung (195), eine zweite Durchgangsöffnung (200) und eine dritte Durchgangsöffnung (205) aufweist, - wobei in der ersten Durchgangsöffnung (195) ein erster Leitungsabschnitt (150) einer ersten Anschlussleitung (45) des Antriebs (35) angeordnet ist, - wobei in der zweiten Durchgangsöffnung (200) ein zweiter Leitungsabschnitt (155) einer zweiten Anschlussleitung (50) des Antriebs (35) angeordnet ist, und - wobei in der dritten Durchgangsöffnung (205) ein dritter Leitungsabschnitt (160) einer dritten Anschlussleitung (55) des Antriebs (35) angeordnet ist.
Entstörsystem (60) nach Anspruch 1, - wobei die erste Durchgangsöffnung (195) und/oder die zweite Durchgangsöffnung (200) und/oder die dritte Durchgangsöffnung (205) als Bohrung ausgebildet ist.
Entstörsystem (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die erste Durchgangsöffnung (195) parallel zur zweiten Durchgangsöffnung (200) und parallel zur dritten Durchgangsöffnung (205) angeordnet ist.
Entstörsystem (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die erste Durchgangsöffnung (195) einen ersten Innendurchmesser (d₁) aufweist, - wobei die zweite Durchgangsöffnung (200) einen zweiten Innendurchmesser (d₂) aufweist, - wobei die dritte Durchgangsöffnung (205) einen dritten Innendurchmesser (d₃) aufweist, - wobei die ersten bis dritten Innendurchmesser (d₁, d₂, d₃) der ersten bis dritten Durchgangsöffnung (195, 200, 205) identisch sind.
Entstörsystem (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei eine äußere Umfangsfläche (225) des Kerns (145) prismenförmig oder rechteckförmig ausgebildet ist.
Entstörsystem (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die erste Durchgangsöffnung (195) sich entlang einer ersten Längsachse (210) erstreckt, - wobei die zweite Durchgangsöffnung (200) sich entlang einer zweiten Längsachse (215) erstreckt, - wobei die dritte Durchgangsöffnung (205) sich entlang einer dritten Längsachse (220) erstreckt, - wobei jede der Längsachsen (210, 215, 220) einen identischen Abstand (a) zu den jeweils anderen Längsachsen (210, 215, 220) aufweist - oder - wobei die Längsachsen (210, 215, 220) in einer gemeinsamen Ebene (345) angeordnet sind.
Entstörsystem (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die erste Durchgangsöffnung (195) eine innere Umfangsfläche (240) aufweist, - wobei der Kern (145) eine äußere Umfangsfläche (225) aufweist, - wobei eine Wandstärke (260) zwischen einem ersten Abschnitt (255) der inneren Umfangsfläche (240) und einem zweiten Abschnitt (265) der äußeren Umfangsfläche (225) im Wesentlichen über ein Winkelsegment (270) konstant ist, - wobei vorzugsweise das Winkelsegment (270) sich über 120°oder 180° erstreckt.
Entstörsystem (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der Kern (145) eine erste Stirnfläche (230) und eine in Längsrichtung gegenüberliegend zur ersten Stirnfläche (230) angeordnete zweite Stirnfläche (235) aufweist, - wobei die erste Stirnfläche (230) parallel zur zweiten Stirnfläche (235) angeordnet ist, - wobei vorzugsweise die erste Stirnfläche (230) und/oder die zweite Stirnfläche (235) senkrecht zu wenigstens einer der Durchgangsöffnungen (195, 200, 205) angeordnet ist.
Antrieb (35) für eine Handwerkzeugmaschine (10), - aufweisend eine elektrische Maschine (40), eine erste Anschlussleitung (45), eine zweite Anschlussleitung (50), eine dritte Anschlussleitung (55) und ein Entstörsystem (60), - wobei das Entstörsystem (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, - wobei die elektrische Maschine (40) als bürstenloser Elektromotor ausgebildet ist und einen ersten Anschluss (105), einen zweiten Anschluss (110) und einen dritten Anschluss (115) umfasst, - wobei der erste Anschluss (105) mit der ersten Anschlussleitung (45) verbunden ist, - wobei der zweite Anschluss (110) mit der zweiten Anschlussleitung (50) verbunden ist, - wobei der dritte Anschluss (115) mit der dritten Anschlussleitung (55) verbunden ist.
Antrieb (35) nach Anspruch 9, - aufweisend ein Steuergerät (30), - wobei die elektrische Maschine (40) eine erste Wicklungsanordnung (90), eine zweite Wicklungsanordnung (95) und eine dritte Wicklungsanordnung (100) aufweist, - wobei die erste Wicklungsanordnung (90) mit dem ersten Anschluss (105), die zweite Wicklungsanordnung (95) mit dem zweiten Anschluss (110) und die dritte Wicklungsanordnung (100) mit dem dritten Anschluss (115) elektrisch verbunden sind, - wobei das Steuergerät (30) eingangsseitig mit einer elektrischen Energiequelle, vorzugsweise mit einer Gleichspannungsenergiequelle, verbindbar ist, - wobei das Steuergerät (30) ausgangsseitig mit der ersten Anschlussleitung (45), der zweiten Anschlussleitung (50) und der dritten Anschlussleitung (55) verbunden ist, - wobei das Steuergerät (30) ausgebildet ist, eine elektrische Energie derart bereitzustellen, dass die Wicklungsanordnungen (90, 95, 100) ein Drehfeld in der elektrischen Maschine (40) ausbilden, - wobei vorzugsweise das Steuergerät (30) wenigstens ein Schaltelement (135), insbesondere einen MOSFET-Transistor, aufweist.
Handwerkzeugmaschine (10) -mit einem Antrieb (35) nach Anspruch 9 oder 10, -wobei die Handwerkzeugmaschine (10) vorzugsweise als Bohrhammer oder als Bohrschrauber oder als Trennschleifer oder als Freischneider oder als Heckenschere ausgebildet ist.