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Diese Erfindung betrifft eine Anordnung für die
Funkentstörung von elektrischen Motoren und insbesondere von
elektrischen Motoren mit kraftfahrtechnischen
Anwendungen, wie beispielsweise in Scheibenwischerschaltkreisen
und Heizlüfterschaltkreisen. Diese elektrischen Motoren
erzeugen aufgrund von Funkenschlag an der
Bürste/Kollektor-Zwischenfläche elektrisches Rauschen. Dieses
elektrische Rauschen wird über Strahlung, Leitung oder
gemeinsame Impedanzkopplung in den Radioempfänger des
Motorfahrzeuges eingekoppelt, was eine Störung beim
Radioempfang hervorruft.
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Es ist üblich, Entstörungsschaltkreisbauteile, die das
Störrauschen des Radioempfängers vermindern oder
ausschalten, mit den Verdrahtungselementen der
elektrischen Motoren aufzunehmen. Diese Schaltkreisbauteile
bestehen üblicherweise aus Induktoren und Kondensatoren,
die die Rauschspannung dämpfen, aber wenig oder keine
Wirkung auf die Gleichstromversorgungsspannung des
elektrischen Motors ausüben. Aufgrund ihrer Konstruktion
ist es nicht möglich, lediglich einen einfachen
Induktor oder einen einfachen Kondensator zu verwenden, um
die Rauschspannung bei allen Frequenzen zu dämpfen.
Beispielsweise besitzt ein Kondensator, der die
Rauschspannung in den niedrigeren Radiofrequenzbändern (AM
Band) von 140 KHz bis 1,6 MHz dämpfen kann, wenig oder
keine Wirkung in den höheren Radiofrequenzbändern (FM
Band) von 86 MHz bis 108 MHz. Der Kondensator kann
sogar bewirken, daß die Rauschspannung bei Frequenzen,
die nicht denen für die er zur Unterdrückung bestimmt
ist, verstärkt wird. Dieses Problem tritt auf, weil der
Kondensator bei bestimmten Frequenzen mit anderen
Schaltkreisbauelementen mitschwingen kann, was in
anderen Radiofrequenzbändern Rauschspitzen hervorruft.
Diese Wechselwirkung zwischen Schaltkreisbauteilen ist
ein bekanntes Problem, das den Gebrauch von
kosteneffektiven Komponenten zur Störungsunterdrückung begrenzt.
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Ferner ist es auch üblich, aus Draht gewickelte
Drosselspulen als die Induktoren zu verwenden, und diese
Drosselspulen innerhalb des Gehäuses des Elektromotors
anzubringen, wobei die Kondensatoren mit dem
Verdrahtungsschaltkreis verbunden sind, der den elektrischen
Motor mit der Gleichstromversorgungsspannung verbindet.
Die Verwendung von Drosselspulen als Induktoren und der
Einsatz der Kondensatoren eignet sich nicht für einen
automatisierten Zusammenbau der
Entstörungsschaltkreisbauteile.
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US-A-4 329 605 offenbart ein PI-Filter, das an jede
Bürste eines elektrischen Motors angeschlossen ist, um
eine Funkentstörung herbeizuführen.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
Anordnung zur Funkentstörung zu schaffen, die einen
Kostenvorteil gegenüber vorbekannten Anordnungen aufweist,
und die aus sich für einen automatisierten Zusammenbau
eignet.
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Ein Schaltkreis nach der vorliegenden Erfindung zur
Funkentstörung eines elektrischen Motors mit zumindest
zwei Bürsten ist durch die in Anspruch 1 angegebenen
Merkmale gekennzeichnet.
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Vorzugsweise weist der
Niederfrequenz-Funkentstörungsschaltkreis ein induktives Reaktanzmittel auf, das in
der Lage ist, den Kondensator des
Niederfrequenz-Funkentstörschaltkreises bei hohen Frequenzen zu isolieren.
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Dort, wo die Hoch- und
Niederfrequenz-Funkentstörschaltkreise mit Erde verbunden sind, sind vorzugsweise die
Erdverbindungen voneinander isoliert.
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Die Hoch- und Niederfrequenz-Funkentstörschaltkreise
sind vorzugsweise auf einer Leiterplatte angebracht,
und eine vorbestimmte Leiterbahnlänge der Leiterplatte
definiert vorzugsweise das induktive Reaktanzmittel.
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Die vorliegende Erfindung umfaßt auch einen
elektrischen Motor, vorzugsweise für kraftfahrtechnische
Anwendungen, mit einer Anordnung zur Funkentstörung, wie sie
hier beschrieben ist.
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Die vorliegende Erfindung wird nun beispielshaft unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
in denen:
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Figur 1 ein Schaltkreisdiagramm ist, das eine
typische vorbekannte Anordnung zeigt;
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Figur 2 ein Schaltkreisdiagramm ist, das eine
Anordnung gemäß einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zur Funkentstörung eines elektrischen
Motors zeigt; und
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Figur 3 ein alternatives Schaltkreisdiagramm
ist, das eine Anordnung nach einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Bezugnehmend auf Figur 1 ist ein herkömmlicher
elektrischer Motor 10 mit drei Bürsten 11, 13, 15 für den
Hochgeschwindigkeits- und den Niedergeschwindigkeitsbetrieb
gezeigt. Die Bürste 15 ist eine gemeinsame Bürste für
die Niedergeschwindigkeitsbürste 11 und die
Hochgeschwindigkeitsbürste 13. Die Schaltkreisbauteile
umfassen zwei Induktoren 12, 14 in Form von aus Draht
gewickelten Drosselspulen; zwei Kondensatoren 16, 18; ein
Schalter 20 mit drei Positionen, AUS, NIEDRIG, HOCH;
und eine Batterie 22 zur Versorgung des elektrischen
Motors 10 mit einer Gleichstromversorgungsspannung. Der
Induktor 12 und der Kondensator 16 bilden eine
Funkentstörung für den Niedergeschwindigkeitsbetrieb des
elektrischen Motors 10; und der Induktor 14 und der
Kondensator 18 bilden eine Funkentstörung für den
Hochgeschwindigkeitsbetrieb des elektrischen Motors. Die
Induktoren 12, 14 bilden eine Strecke hoher Impedanz für
die höheren Frequenzen, und führen dabei eine
Funkentstörung des FM Bandes herbei. Die Kondensatoren 16, 18
bilden eine Strecke tiefer Impedanz für die niedrigeren
Frequenzen und führen dabei eine Funkentstörung des AM
Bandes herbei.
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In der in Figur 2 gezeigten Anordnung sind der
elektrische Motor 10, der Schalter 20 und die Batterie 22 wie
in Figur 1 gezeigt angeordnet. In dieser Anordnung sind
jedoch die aus Draht gewickelten Drosselspulen durch
Ferritperlen 24, 26 und Kondensatoren 28, 30 ersetzt.
Die Ferritkerne 24, 26 (die die Leitungen 36, 38
umgeben) haben die Wirkung, die Induktivität der Leitungen
36, 38 zu erhöhen, die an die Bürsten des elektrischen
Motors 10 angeschlossen sind und somit als Induktoren
auftreten. Dies als solches genügt jedoch nicht, um die
Rauschspannung auf eine annehmbare Höhe zu dämpfen, so
daß zusätzliche Kondensatoren 28, 30 benötigt werden.
Das Frequenz-Ansprechverhalten der Ferritperlen 24, 26
ist relativ flach mit wenig oder keiner Resonanz. Der
Wert der Kondensatoren 28, 30 ist deshalb derart
gewählt, daß sie selbst bei etwa 100 MHz (um den
Mittelpunkt des FM Bandes) mitschwingen. Die Ferritperlen 24,
26 tragen zu dieser Resonanz bei und ergeben eine
breitere Bandbreite der Dämpfung (vorzugsweise zumindest 35
dB) um eine Entstörung über das gesamte FM Band
herbeizuführen.
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Die Kondensatoren 32, 34, die für die Funkentstörung
bei niederen Frequenzen benutzt werden, können jedoch
(da sie parallel mit den Kondensatoren 28, 30 verbunden
sind) eine Wirkung auf die Resonanz der Kondensatoren
28, 30 haben und einen Dämpfungsverlust und eine
Änderung der Resonanzfrequenz der Kondensatoren 28, 30
verursachen. Diese Wirkung ist auf die induktive Wirkung
der Kondensatoren 32, 34 und den daran angeschlossenen
Leitungen zurückzuführen, was die Q und die Bandbreite
vermindern kann und eine Verminderung der
Dämpfungseigenschaften des Ferritperlen 24, 26/Kondensatoren 28/30
Schaltkreises hervorruft.
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Als eine weitere Verbesserung der vorliegenden
Erfindung sind daher die Kondensatoren 32, 34 wirksam von
dem Ferritperlen 24, 26/Kondensatoren 28, 30
Schaltkreis isoliert, wie dies in Figur 3 gezeigt ist. In
dieser Anordnung sind die Ferritperlen 24,
26/Kondensatoren 28, 30 Schaltkreis (der einen
Hochfrequenzfunkentstörungsschaltkreis definiert), getrennt von den
Kondensatoren 32, 34 (die einen
Niederfrequenz-Funkentstörungsschaltkreis definieren) geerdet. Weiterhin ist ein
zusätzliches induktives Hochimpedanzbauteil 40, 42
enthalten, das die wirksame Last der Kondensatoren 32, 34
auf den Ferritperlen 24, 26/Kondensatoren 28, 30
Schaltkreis minimalisiert und dabei wirksam die Kondensatoren
32, 34 von dem Hochfrequenz-Entstörungsschaltkreis
isoliert.
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Die gemeinsame Impedanzkopplung zwischen den
Kondensatoren 28, 30 und 32, 34 ist durch das Vorsehen von
getrennten Erdungen vermindert.
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Bei hohen Frequenzen sind die zusätzlichen
Induktivitäts/Hochimpedanz-Bauteile 40, 42 vorzugsweise derart
ausgelegt, daß sie eine induktive Reaktanz von 200 Ohm
aufweisen, die die Kondensatoren 32, 34 (die
typischerweise eine Impedanz von 20 Ohm bei hohen Frequenzen
besitzen) von der tiefen Impedanz (näherungsweise 3 Ohm),
die von dem mitschwingenden Ferritperlen 24,
26/Kondensatoren 28, 30 Schaltkreis gebildet wird, wirksam
isoliert. Dies ermöglicht es, die Werte der Kondensatoren
28, 30 niedrig zu halten und dabei die Dämpfung zu
erhöhen. Die Länge der Leitungen 44, 46 zwischen den
Kondensatoren 28, 30 und der Erde wird vorzugsweise so kurz
wie möglich gehalten, um zu gewährleisten, daß die
Impedanz auf einem Minimum gehalten ist.
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In einem Beispiel der Anordnung in Figur 3 ist der
Schaltkreis auf einer Leiterplatte aufgebaut. Die
Kondensatoren 32, 34 sind Kondensatoren von 1 Mikrofarad
mit einem gewickelten oder gestapelten Folienaufbau.
Die Kondensatoren 28, 30 sind
Keramikplattenkondensatoren von 470 pF. Die Ferritperlen 24, 26 sind 16 mm
lang und 6 mm im Durchmesser. Das zusätzliche
Induktivitäts/Hochimpedanz-Bauteil 40, 42 ist auf der
Leiterplatte als eine vorbestimmte Leiterbahnlänge
vorgesehen. Diese Anordnung ermöglicht einen automatisierten
Zusammenbau des Schaltkreises. Bei einer
beispielsweisen Verwendung mit einem Scheibenwischermotor mit
zwei Geschwindigkeiten kann die Leiterplatte innerhalb
des Gehäuses des Motors angebracht werden, wobei die
Kondensatoren 32, 34 an einer Seite mit der Erde der
gemeinsamen Bürste 15 des Motors verbunden sind und die
Kondensatoren 28, 30 auf der einen Seite mit der Erde
verbunden sind, die von dem Gehäuse des Motors gebildet
wird.
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Bei Verwendung der vorliegenden Erfindung kann die
Größe der Kondensatoren 32, 34 zur
Niederfrequenz-Funkentstörung gegenüber vorbekannten Anordnungen
vermindert werden, was folglich die Kosten vermindert; der
Einsatz von Ferritperlen ist beträchtlich billiger als
der von drahtgewickelten Drosselspulen; und die
vorliegende Erfindung eignet sich für einen automatisierten
Zusammenbau.