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Titel der Erfindung
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Anordnung zur Schalt spannung sbe dämpfung an Kommutatoren von Kleinmaschinen
Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bedampfung
von Schaltspannungen, die beim Stromwendevorgang am Eommutator von Gleichstrommaschinen
entstehen. Die Anordnung ist insbesondere für die Anwendung bei kleinen Gleichstrommaschienen
im Leistungsbereich bis 10 W geeignet, deren Kommutatoren mehr als drei Lamellen
aufweisen.
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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Zur Bedämpfung der
Schalt spannungen und damit zur Verringerung des Verschleißes am Kommutierungssystem
sind bereits verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden.
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Prinzipiell sind die nachfolgend beschriebenen Lösungen bekannt.
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Eine Gruppe von Lösungen wendet für die Schaltspannw1gsbedampfung
nur Kondensatoren an, die parallel zu den sich öffnenden Kontakten Kommutatorlamelle
- Bürste liegen. Diese Maßnahmen, wie sie in der DR-PS 142 562, DPK 21 d1 39 beschrieben
sind, erfordern aedoch bei externer Kondensatoranordnung Zusatzbürsten oder bei
Integrierung in den Anker der Gleichstrommaschine erhebliche axiale Baulänge und
hohen Schaltungsaufwand zum Verbinden der Einzelkapazitäten mit den Kommutatorlamellen.
In der DR-PS 395 372, DPK 21 d¹ 39 ist vorgeschlagen worden, zur Unterdräckung von
Zahnfluktuation
s spannungen, die ebenfalls zum 3ür stenfeuer beitragen,
in die Ausgleichsleitungen Kondensatoren einsuschalten, die vorteilhaft im Radstern
untergebracht sind bzw. die Ausgleichsleitungen selbst als Eondensatoren auszubilden.
Diese Maßnahme, die nur an mehrpoligen Gleichstronmaschinen angewandt werden kann,
bedämpft die Schaltspannungen zwischen benachbarten Lamellen nicht. Gleichzeitig
wird die Funktion der Ausgleichsleitungen, da sie galvanisch getrennt werden, nur
noch bei frequenzbehafteten Spannungen wirksam.
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In einer anderen Gruppe von Lösungen zur Bedampfung der Schalt spannungen
werden verlustbehaftete Bauelemente verwendet. Dazu gehören Widerstände, Varistoren,
Zenerdioden, die einzeln oder in Kombination mit Kondensatoren eingesetzt werden.
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In dem DE-GM 1 873 206, DPK 21 d1 39 ist die Anordnung von diskreten
Widerständen vorgeschlagen, die vor der Montage zu einem Ring zusammengelötet werden.
Gemäß der DE-OS 1 929 984, IPK H 02 K, 13/10 ist es auch bekannt, die diskreten
Widerstände durch einen mit Widerstandsmaterial beschichteten Ring zu ersetzen oder
in die Zwischenräume der Eommutatorlamellen Widerstandsmaterial einzubringen.
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Eine weitere Variante der Schaltspannungsbedämpfung ist in der DE-OS
2 336 643 beschrieben, wonach auf einem Ring aus halbleitendem Material Widerstände
und Eondensatoren realisiert sind.
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Während die Beschaltungen aus diskreten Bauelementen, insbesondere
bei mehr als drei Kommutatorlamellen, zu erheblichen technologischen Aufwendungen
führen und auch deren Unterbringung am Läufer äußerst problematisch ist, sind in
den Kommutator integrierte Anordnungen durch die Wärmeentwicklung in ihrer Anwendung
und Wirkung begrenzt. Manche Ausführungen, wie z. B. die nach der DE OS 2 336 643,
sind durch ihren konstruktiven Aufbau auf
die Anwendung an Kommutatoren
mit 3 Lamellen, bei denen die 3etriebsspannung gleich der Lamellenspannung ist,
festgelegt.
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Ziel der Erfindung Die Erfindung bezweckt bei derartigen Anordnungen
bei optimaler Bedampfung der Schaltspannungen den Aufwand und den Platzbedarf auf
ein Minimum zu reduzieren.
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DarleFung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, eine Anordnung zur Bedämpfung von Schaltspannngen für kleine Gleichstronmaschinen
mit Kondensatoren zu schaffen, die für Lommutatoren mit mehr als drei Lamellen geeignet
ist und im wesentlichen ohne zusätzliche Volumina eine reelle Dimensionierung zuläßt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kommutator
mit seinen Lamellen direkt mit den Elektroden eines spiralförmig gewickelten Mehrfachkondensators
verbunden ist, wobei die Elektrodenzahl des Mehrfachkondensators zumindest der Lamellenzahl
des Kommutators entspricht.
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In einer Ausfübrungsforn der Erfindung ist der Mehrfachkondensator
koaxial im Kommutator angeordnet. Dabei ist es möglich, die Elektroden des Mehrfachkondensators
an ihren Enden als Kommutatorlamellen auszubilden.
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In einer anderen Ausführungsform ist der Mehrfachkondensator als Scheibe
ausgebildet und axial neben dem Kommutator angeordnet.
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Wird die Erfindung an einem eisenlosen Glockenläufer angewandt, kann
der als Scheibe ausgebildete Mehrfachkondensator als Tragscheibe für die Läuferwicklung
verwendet werden. Mit der erfindungsgernäßen Anordnung zur Bedämpfung der Schaltspannungen
ist die Möglichkeit gege-
ben, mit geringstem technologischen Aufwand
praktisch ohne zusätzliche Verluste im Dämpfungselement selbst die Schalt spaxinnng
sspitzen und damit das verschleißfördernde Birstenfeuer weitestgehend zu unterdrucken.
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Durch den technischen Fortschritt auf dem Gebiet der Herstellung von
Folienkondensatoren, welche die Realisierung relativ großer Kapazitäten auf kleinstem
Raum ermöglicht, ist es bei Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung möglich,
die Kondensatoren in der tatsächlich erforderlichen Größe zu dimensionieren. Das
wird insbesondere dadurch erreicht, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung nur
eine Elektrode je Lamelle benötigt wird. Bei Anwendung konventioneller Bauelemente
werden je Lamelle 2 Elektroden, d. h. ein kompletter Kondensator benötigt.
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Ausführungsbeispiel Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt in Fig. 1: einen Kommutator mit
einem Mehrfachkondensator im Querschnitt Fig. 2s einen eisenlosen Glockenläufer
mit Xehrfachkondensator im Längsschnitt In Figur 1 ist auf einen Tragkörper 1, der
die Wellenbohrung 2 enthält, ein Mehrfachkondensator angeordnet, der aus neun Folien
3 besteht, die parallel spiralförmig aufgewickelt sind. Die Enden der gegeneinander
isolierten Folien 3 durchdringen einen Lamellentragkörper 4 und sind jeweils mit
einer Lamelle 5 verbunden. Die Herstellung dieses Kommutators mit Bedämpfungsanordnung
kann durch Spritzgießen erfolgen, wobei der mit den Lamehlen 5 verbundene Mehrfachkondensator
ein vorgefertigtes Einlegeteil ist. Der Tragkörper 1 und der Lamellenkörper 4 sind
an den Stirnseiten verbunden und bilden somit ein einheitliches Spritzgußteil. Es
sind
auch andere Herstellungsverfahren möglich. Z. B. können die
Folien 3 durch galvanische Verfahren an ihren Enden mit einer Beschichtung versehen,
selbst als Lamellen 5 ausgebildet sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den
Lamellentragkörper 4 selbst zu metallisieren und die Lamellen 5 durch bekannte chemische
Abscheidungsverfahren herzustellen.
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In Figur 2 ist ein eisenloser Glockenläufer einer Gleichstrommaschine
dargestellt. Auf einer Welle 6 ist eine Urgscheibe 7 für die Läuferwicklung 8 angeordnet.
Die Eragscheibe 7 ist als Mehrfachfolienkondensator 9 ausgebildet. Die Folien 3
des Mehriachkondensators 9 sind parallel spiralförmig gewickelt und stirnseitig
über nicht näher dargestellte Anschlußelemente mit dem Kommutator 10 verbunden.
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Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Tragkörper 2 Wellenbohrung
3 Folie 4 Lamellentragkörper 5 Lamelle 6 Welle 7 Tragscheibe 8 Läuferwicklung 9
Mehrfachfolienkondensator 10 Kommutator
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