EP3075075A1 - Entstörfilter für einen gleichstrommotor und gleichstrommotor damit - Google Patents

Entstörfilter für einen gleichstrommotor und gleichstrommotor damit

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Publication number
EP3075075A1
EP3075075A1 EP14776851.9A EP14776851A EP3075075A1 EP 3075075 A1 EP3075075 A1 EP 3075075A1 EP 14776851 A EP14776851 A EP 14776851A EP 3075075 A1 EP3075075 A1 EP 3075075A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
capacitor
impedance
motor
noise filter
filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14776851.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Claus Schmiederer
Suhas Jawale
Marcel Gorges
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3075075A1 publication Critical patent/EP3075075A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/02—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for suppression of electromagnetic interference
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
    • H03H7/0115—Frequency selective two-port networks comprising only inductors and capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/42—Networks for transforming balanced signals into unbalanced signals and vice versa, e.g. baluns
    • H03H7/425—Balance-balance networks
    • H03H7/427—Common-mode filters

Definitions

  • the present invention relates to a DC motor having a noise filter.
  • Commutator lamella which express themselves in current peaks and high-frequency
  • Filter supply lines to and from the source of interference are usually constructed of resistors, capacitors and / or chokes.
  • Push-pull interference refers to high-frequency voltages between the wires of the power lines, as common-mode interference to earth-acting radio interference voltages.
  • a DC motor 2 with a conventional noise filter 1 is shown in FIG. 1.
  • Conventional noise filters 1 include two in the leads 31, 32nd
  • a noise filter 1 With such a noise filter 1, the normal mode noise is attenuated.
  • such a filter works because of
  • DC motor 2 whose housing is not at zero potential, only up to about 8 - 10 MHz.
  • a broadband interference suppression requires full interference suppression with an interference filter 1, which also comprises two Cy capacitors 14, 15.
  • the Cy capacitors 14, 15 are each provided between one of the two leads 31, 32 and ground M and attenuate the common mode noise. They act as short circuits for high-frequency interference currents.
  • a mass for the Cy capacitors usually serves the housing of the DC motor 1, in particular the pole pot of the DC motor. Disclosure of the invention
  • Object of the present invention is to provide a DC motor with a low-cost, broadband anti-interference filter, in particular
  • the suppression filter is intended to attenuate a conducted interference radiation in the frequency range of 150 kHz - 1 10 MHz, and therefore cause a full suppression.
  • the object of the invention is achieved by a noise filter according to the
  • a noise filter for a DC motor is created, the two each arranged in a supply line chokes and one between the
  • Supply lines arranged Cx capacitor comprises, and arranged between one of the two leads and a mass Cy capacitor.
  • the noise filter is characterized by the fact that the impedances of the chokes, the Cx capacitor and / or the Cy capacitor are dimensioned so that a high-frequency noise current flowing in the other of the two leads, flows through the Cx capacitor and the Cy capacitor to ground.
  • a noise current in the frequency range of 150 kHz-1 10 MHz, in particular of 30 MHz-1 10 MHz is referred to as high-frequency interference current.
  • the noise filter according to the invention comprises exactly one Cy capacitor.
  • this noise filter thus eliminates the conventionally connected to the other of the two leads Cy condenser. Nevertheless, the components of the noise filter are dimensioned so that the noise filter allows a full interference, especially in the frequency range of at least 150kHz - 1 10MHz.
  • the noise filter is preferably made of conducted suppression components and is therefore suitable for damping a conducted interference radiation.
  • the Cx capacitor, the Cy capacitor and / or the inductors are formed as wired components. But it is also a production of SMD components (Surface Mounted Device) preferred.
  • the impedances of the two inductors are the same.
  • the noise filter of this embodiment is thus constructed symmetrically.
  • a total impedance of these capacitors of the Noise filter resulting from the addition of the impedance of the Cx capacitor and the Cy capacitor, smaller than the impedance of the chokes is:
  • the electrical connection lines are preferably those of the current path through which the high-frequency interference current flows to the ground. They therefore comprise the other of the two supply lines and the electrical connection lines to the Cx capacitor, the Cy capacitor and the ground.
  • the electrical connection lines of the interference suppression filter in particular in the current path, via which the high-frequency interference current flows to the ground, are made short. This reduces the parasitic inductances.
  • the inductive component of the impedance of the Cx capacitor is less than or equal to that of the Cy capacitor.
  • the inductive component of the impedance of the Cx capacitor is considerably smaller than that of the Cy capacitor.
  • an interference filter for a DC motor is provided, the two in the
  • Supply lines arranged chokes comprises having the same impedance, and which comprises the arranged between the leads Cx capacitor, as well as arranged between the one of the two leads and the mass Cy capacitor.
  • the noise filter of this embodiment is characterized in that a total impedance of the Cx capacitor and the Cy Capacitor is smaller than an impedance of the chokes, wherein at a flowing in the other of the two leads high-frequency noise an inductive component of the impedance of the Cx capacitor is smaller than an inductive component of the impedance of the Cy capacitor, so that the high-frequency
  • Interference current a noise current in the frequency range of 150kHz - 1 10MHz
  • This inventive noise filter includes exactly the one Cy capacitor, so that the conventionally connected to the other of the two leads Cy capacitor omitted. This also occurs in this
  • DC motor with this suppression filter is also due to the smaller number of components also more compact, easier to adapt to the space requirements, and the cost and manufacturing cost of the noise filter are reduced.
  • the total impedance of these capacitors is approximately equal to the impedance of the second Cy capacitor connected to the other of the two supply lines in conventional interference suppression filters, or smaller:
  • an inductive component of an impedance of the Cx capacitor and / or an inductive component of an impedance of the Cx capacitor are particularly preferred. Condenser at the flowing in the other of the two leads high-frequency noise current smaller than the inductive component of the impedance of the chokes. Most preferably, the inductive component of the total impedance of the capacitors of the noise filter is smaller than the inductive component of the impedance of the chokes in the case of the high-frequency interference current flowing in the other of the two supply lines.
  • the inductance of the chokes is preferably about 50nH - 20 ⁇ , more preferably about 1 ⁇ - 7 ⁇ .
  • the capacitance of the Cx capacitor is preferably about 400pF - 10 ⁇ , more preferably about 680pF - 3 ⁇ .
  • the capacity of the Cy capacitor is preferably about 1-50nF, more preferably about 8-12nF.
  • the one lead is either one to a positive pole of a
  • the other of the two leads is connected to a negative pole of the DC voltage supply line, or vice versa.
  • the selection of which of the two leads of the Cy capacitor is connected is preferably determined by the space conditions in the brush holder.
  • a stamped grid is preferably used. In this case, it is preferred that an impedance of the stamped grid, in particular an inductive component of the impedance of the stamped grid, is negligibly small in the case of high-frequency interference current flowing through the stamped grid.
  • the object is further achieved with a DC motor (DC motor, direct current), in particular for a motor vehicle, with such a noise filter.
  • DC motor DC motor, direct current
  • the noise filter is preferably in the area of the brush holder or on
  • the brush holder of the DC motor is due to the smaller number of components more compact and easier to produce
  • the DC motor therefore has the two arranged in one of the two leads to the DC motor chokes and arranged between the leads Cx capacitor, which dampen the normal mode noise. And instead of two Cy capacitors, the noise filter of the
  • This Cy capacitor is disposed between a first of the two leads of the DC motor and a ground. It is preferred that the mass, to which the Cy capacitor is connected, the housing, in particular the pole pot of the DC motor, is used. In the following, this mass is called the floating mass.
  • the impedances of the chokes, the Cx capacitor and / or the Cy capacitor of the noise filter of this DC motor, in particular their inductive components are dimensioned so that a high-frequency
  • Noise current which flows in the other of the two supply lines to which no Cy capacitor is connected, flows through the Cx capacitor and the Cy capacitor to the floating mass.
  • the common mode noise is therefore attenuated via the one Cy capacitor and the Cx capacitor.
  • Fig. 1 shows a DC motor with a conventional noise filter, which is provided for the full suppression of spurious emissions
  • Fig. 2 shows in (a) a DC motor with a first embodiment of an anti-interference filter and in (b) the DC motor with a second embodiment of the anti-interference filter
  • FIG. 3 shows by way of example frequency responses of a spurious emission
  • FIG. 1 shows the conventional interference suppression filter 1 already described above.
  • a first noise current S1 of a differential mode is shown schematically.
  • the first interference current S1 flows over the path of the lowest
  • the chokes have a same impedance.
  • FIG. 2 shows in (a) a DC motor 2 with a first embodiment of an anti-interference filter 1 according to the invention.
  • the second Cy capacitor 15 connected to the second supply line 32 is omitted.
  • the one supply line 31 to which the one Cy capacitor 14 of the interference suppression filter 1 according to the invention is connected is therefore the PLUS line of one DC voltage source (not shown).
  • third interference current S3 Supply lines 32 flowing interference current is hereinafter referred to as third interference current S3. Otherwise, the noise filter 1 corresponds to that of FIG. 1. It can be seen that the third parasitic current S3 flowing via the second supply line 32, ie the MINUS supply line, flows here in a third current path, that from the second supply line 32 via the Cx capacitor 13 to the first supply line 31 and from there the first Cy capacitor 14 leads to the mass M out. The third parasitic current S3 therefore flows from the second supply line 32 via this third
  • Nozzle filter 1 according to the invention of FIG. 2 (b), the first Cy capacitor 14 connected to the first supply line 31 is omitted.
  • the interference current flowing in the other of the two supply lines 31 is referred to below as the second interference current S2. Otherwise that corresponds
  • the second interference current S2 flowing via the first supply line 31, ie the PLUS supply line flows here in a second current path, which flows from the first supply line 31 via the Cx capacitor 13 to the second supply line 32 and from there the second Cy capacitor 1 5 leads to the mass M out.
  • the second interference current S2 therefore flows from the first supply line 31 via this second
  • Total impedance Z Cx + Z Cy i these capacitors 1 3, 14 of the noise filter 1 small compared to the impedance Z L of the chokes 1 1, 12 is selected.
  • the Cx capacitor 13 and the Cy capacitor 14 (Fig. 2 (a)), 15 (Fig. 2 (b)) are dimensioned such that an inductive component L Cx of the impedance Z Cx of the Cx capacitor 13 at a high-frequency interference current S2, S3 flowing in the other of the two supply lines 32 (FIG. 2 (a)), 31 (FIG. 2 (b)) is less than or equal to an inductive component L Cy i of an impedance Z Cy i of the
  • Capacitor 14, 15 is.
  • the inductive component L Cx of the impedance Z Cx of the Cx capacitor 13 is preferably selected to be smaller or even considerably smaller than the inductive component L Cy i of an impedance Z Cy i of the Cy capacitor 14, 15.
  • the Cx capacitor 13 and the Cy capacitor 14 (Fig. 2 (a)), 15 (Fig. 2 (b)) are further dimensioned so that their inductive components L Cx , L Cy at the high frequency interference current flowing through them S2, S3 are small compared to the inductance L L of the chokes 1 1, 12.
  • connection lines in particular of the electrical connection lines in the second current path of the noise filter 1 of Fig. 2 (b) or the third current path of the noise filter 1 of Fig. 2 (c), reduced.
  • the parasitic inductances are reduced so that they are negligible.
  • Noise filter according to the invention 1, a full suppression in the frequency range of 150kHz - 1 10MHz, in particular from 30MHz - 1 10MHz, achievable.
  • FIG. 3 shows by way of example three frequency responses D1-D3 one after the
  • the first frequency response D1 shows the amount of interference voltage
  • the second frequency response D2 shows the magnitude of the noise voltage of the common mode noise of a circuit corresponding to that of FIG. 2 (a), but with the impedances Z Cx , Z Cy i of the Cx and Cy capacitors 13, 14 of the circuit of this frequency response D2 and the parasitic inductances are not optimized.
  • the third frequency response D3 shows the amount of the noise voltage of the common mode noise with the
  • Noise filter 1 according to the invention of Fig. 2 (a), wherein the Cx capacitor 13, the Cy capacitor 14 and the line impedances of the electric
  • Connection lines are optimized in the current paths S2, S3 leading current paths. In each case, the amounts of the interference voltage in dbV versus the frequency f in Hz are shown.
  • the conventional noise filter 1 (see Fig. 1), with which the first frequency response D1 was measured, has chokes 1 1, 12 with an impedance Z L , whose
  • Inductance L L is 1, 5 ⁇ .
  • the impedance Z Cx of the Cx capacitor 13 has a capacitive component Ccx of 2.2 and an inductive component L Cx of 6nH.
  • the two Cy capacitors 14, 15 have an impedance Z Cy with a capacitive component C Cy of 10nF and an inductive component L Cy of 6nH.
  • the chokes 1 1, 12 an impedance Z L , whose inductance L L 1, 5 ⁇ .
  • the impedance Z Cx of the Cx capacitor 13 has a capacitive component Ccx of 2.2 and an inductive component L Cx of 6nH.
  • the remaining Cy capacitor 14 has an impedance Z Cy i with a capacitive component C Cy i of 10nF and an inductive component L Cy i of 6nH.
  • Frequency response D2 shows an approximation of the first frequency response D1 despite the loss of the Cy capacitor up to approximately 4 MHz. From about 10MHz, in particular from 30MHz, however, the difference between the interference voltages U (D1), U (D2) is more than 10dB and is therefore insufficient.
  • the chokes 1 1, 12 an impedance Z L , whose inductance L L 1, 5 ⁇ .
  • the impedance Z Cx of the Cx capacitor 13 has a capacitive component Ccx of 2.2 ⁇ and an optimized inductive component L Cx of 2nH.
  • the remaining Cy capacitor 14 has an impedance Z Cy i with a capacitive component Cc y i of 10nF and an inductive component L Cy i of 2nH.
  • Embodiment therefore, the inductive components L Cx , L Cy i of the impedances Zcx, Z Cy i of the Cx and the Cy capacitor 13, 14 optimized.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Entstörfilter für einen Gleichstrommotor (2), der zwei jeweils in einer Zuleitung (31, 32) angeordnete Drosseln (11, 12) und einen zwischen den Zuleitungen (31, 32) angeordneten Cx-Kondensator (13) umfasst, sowie einen zwischen einer der beiden Zuleitungen (31, 32) und Masse (M) angeordneten Cy-Kondensator (14), wobei die Impedanzen der Drosseln (11, 12), des Cx-Kondensators (13) und/oder des Cy-Kondensators (14) so dimensioniert sind, dass ein hochfrequenter Störstrom, der in der anderen der beiden Zuleitungen fließt, über den Cx-Kondensator (13) und den Cy-Kondensator (14) abfließt. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Gleichstrommotor mit dem Entstörfilter.

Description

Beschreibung
Titel
ENTSTÖRFILTER FÜR EINEN GLEICHSTROMMOTOR UND GLEICHSTROMMOTOR DAMIT
Stand der Technik Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor mit einem Entstörfilter.
Bei elektrischen Kommutatormaschinen entstehen Gasentladungen zwischen den Kommutatorlamellen und den die Kommutatorlamellen überstreichenden Bürsten, insbesondere beim Übergang einer Bürste von einer auf die nächste
Kommutatorlamelle, die sich in Stromspitzen äußern und hochfrequente
Störemissionen verursachen. Auch schnelle Stromänderungen, beispielsweise bei Ein- und Ausschaltvorgängen elektrischer Verbraucher, verursachen im Bereich eines sehr breiten Frequenzbandes elektromagnetische Oberwellen. Um Störemissionen zu verringern, wird neben der Abschirmung der Störquellen die Entstehung solcher Störungen durch eine Begrenzung des Stromanstiegs reduziert. Oder es werden Entstörfilter vorgesehen, die die Signale auf den
Zuleitungen von und zur Störquelle filtern. Solche Entstörfilter sind üblicherweise aus Widerständen, Kondensatoren und/oder Drosseln aufgebaut.
Bei den Störemissionen unterscheidet man Gegentaktstörungen und
Gleichtaktstörungen. Als Gegentaktstörungen werden hochfrequente Spannungen zwischen den Adern der Netzleitungen bezeichnet, als Gleichtaktstörungen gegen Erde wirkende Funkstörspannungen.
Einen Gleichstrommotor 2 mit einem herkömmlichen Entstörfilter 1 zeigt die Fig. 1 . Herkömmliche Entstörfilter 1 umfassen zwei in den Zuleitungen 31 , 32
angeordnete Entstördrosseln 1 1 , 12, die den Stromanstieg bei Schaltvorgängen begrenzen, und einen Cx- Kondensator 13, der zwischen den Zuleitungen 31 , 32 (Plus- / Minus- Anschluss) angeordnet ist, und der als Kurzschluss für die hochfrequenten Störströme dient. Mit einem solchen Entstörfilter 1 wird die Gegentaktstörung gedämpft. Jedoch wirkt ein solches Filter wegen
Resonanzeffekten der Drosseln 1 1 , 12 und der parasitären Kapazität des
Gleichstrommotors 2, dessen Gehäuse nicht auf Nullpotential liegt, nur bis etwa 8 - 10 MHz. Eine breitbandige Entstörung erfordert hingegen eine Vollentstörung mit einem Entstörfilter 1 , das zudem zwei Cy- Kondensatoren 14, 15 umfasst. Die Cy- Kondensatoren 14, 15 sind jeweils zwischen einer der beiden Zuleitungen 31 , 32 und Masse M vorgesehen und dämpfen die Gleichtaktstörungen. Sie wirken als Kurzschlüsse für hochfrequente Störströme. Als Masse für die Cy- Kondensatoren dient dabei zumeist das Gehäuse des Gleichstrommotors 1 , insbesondere der Poltopf des Gleichstrommotors. Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Gleichstrommotor mit einem kostengünstigen, breitbandig wirkenden Entstörfilter, insbesondere aus
bedrahteten Bauteilen, zu schaffen, das in dem begrenzten Raum des
Bürstenhalters des Gleichstrommotors anordbar ist. Das Entstörfilter soll eine leitungsgebundene Störabstrahlung im Frequenzbereich von 150kHz - 1 10MHz dämpfen, und daher eine Vollentstörung bewirken.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Entstörfilter gemäß den
Patentansprüchen 1 und 5 sowie einen Gleichstrommotor gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Dafür wird ein Entstörfilter für einen Gleichstrommotor geschaffen, das zwei jeweils in einer Zuleitung angeordnete Drosseln und einen zwischen den
Zuleitungen angeordneten Cx- Kondensator umfasst, sowie einen zwischen einer der beiden Zuleitungen und einer Masse angeordneten Cy- Kondensator. Das Entstörfilter zeichnet sich dadurch aus, dass die Impedanzen der Drosseln, des Cx- Kondensators und/oder des Cy- Kondensators so dimensioniert sind, dass ein hochfrequenter Störstrom, der in der anderen der beiden Zuleitungen fließt, über den Cx- Kondensator und den Cy- Kondensator zur Masse abfließt. Als hochfrequenter Störstrom wird dabei ein Störstrom im Frequenzbereich von 150kHz - 1 10MHz, insbesondere von 30MHz - 1 10MHz, bezeichnet.
Das erfindungsgemäße Entstörfilter umfasst genau einen Cy- Kondensator. Bei diesem Entstörfilter entfällt somit der herkömmlich an die andere der beiden Zuleitungen angeschlossene Cy- Kondensator. Dennoch sind die Bauteile des Entstörfilters so dimensioniert, dass das Entstörfilter eine Vollentstörung, insbesondere im Frequenzbereich von zumindest 150kHz - 1 10MHz, ermöglicht.
Aufgrund des entfallenen Cy- Kondensators und der daher reduzierten Anzahl der Entstörbauteile treten weniger Eigenresonanzen auf. Ein Bürstenträger für einen Gleichstrommotor mit diesem Entstörfilter ist aufgrund der geringeren Bauteilezahl zudem kompakter herstellbar, leichter an die Bauraumverhältnisse anpassbar, und die Kosten und der Fertigungsaufwand für das Entstörfilter sind verringert. Das Entstörfilter ist bevorzugt aus leitungsgebundenen Entstörbauteilen gefertigt und eignet sich daher zur Dämpfung einer leitungsgebundenen Störabstrahlung. Besonders bevorzugt sind der Cx- Kondensator, der Cy- Kondensator und/oder die Drosseln als bedrahtete Bauteile ausgebildet. Es ist aber auch eine Fertigung aus SMD- Bauteilen (Surface Mounted Device) bevorzugt.
Bevorzugt sind die Impedanzen der beiden Drosseln gleich. In Bezug auf eine Gegentaktstörung ist das Entstörfilter dieser Ausführungsform somit symmetrisch aufgebaut.
Damit der über die andere der beiden Zuleitungen fließende hochfrequente Störstrom über den Cx- Kondensator und den Cy- Kondensator zur Masse abfließt, ist es bevorzugt, dass eine Gesamtimpedanz dieser Kondensatoren des Entstörfilters, die sich aus der Addition der Impedanz des Cx- Kondensators und des Cy- Kondensators ergibt, kleiner als die Impedanz der Drosseln ist:
Dabei ist es bevorzugt, dass parasitäre Induktivitäten elektrischer
Verbindungsleitungen des Entstörfilters bei in der anderen der beiden Zuleitungen fließendem hochfrequentem Störstrom klein, besonders bevorzugt
vernachlässigbar klein sind. Als parasitäre Induktivitäten sind hier induktive Anteile der Leitungsimpedanz der elektrischen Verbindungsleitungen bezeichnet. Die elektrischen Verbindungsleitungen sind bevorzugt die des Strompfades, über die der hochfrequente Störstrom zur Masse abfließt. Sie umfassen daher die andere der beiden Zuleitungen sowie die elektrischen Verbindungsleitungen zum Cx- Kondensator, zum Cy- Kondensator und zur Masse. Dafür ist es weiterhin bevorzugt, dass die elektrischen Verbindungsleitungen des Entstörfilters, insbesondere in dem Strompfad, über den der hochfrequente Störstrom zur Masse abfließt, kurz ausgebildet sind. Dadurch werden die parasitären Induktivitäten verringert. In einer bevorzugten Ausführungsform ist außerdem bei dem in der anderen der beiden Zuleitungen fließenden hochfrequenten Störstrom der induktive Anteil der Impedanz des Cx- Kondensators kleiner als oder gleich dem des Cy- Kondensators. Es ist aber besonders bevorzugt, dass der induktive Anteil der Impedanz des Cx- Kondensators erheblich kleiner als der des Cy- Kondensators ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform, die die Aufgabe ebenfalls löst, wird ein Entstörfilter für einen Gleichstrommotor geschaffen, der die beiden in den
Zuleitungen angeordneten Drosseln umfasst, die die gleiche Impedanz aufweisen, und der den zwischen den Zuleitungen angeordneten Cx- Kondensator, sowie den zwischen der einen der beiden Zuleitungen und der Masse angeordneten Cy- Kondensator umfasst. Das Entstörfilter dieser Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine Gesamtimpedanz des Cx- Kondensators und des Cy- Kondensators kleiner als eine Impedanz der Drosseln ist, wobei bei einem in der anderen der beiden Zuleitungen fließenden hochfrequenten Störstrom ein induktiver Anteil der Impedanz des Cx- Kondensators kleiner als ein induktiver Anteil der Impedanz des Cy- Kondensators ist, so dass der hochfrequente
Störstrom über den Cx- Kondensator und den Cy- Kondensator zur Masse abfließt.
Auch bei dem Entstörfilter dieser Ausführungsform ist als hochfrequenter
Störstrom ein Störstrom im Frequenzbereich von 150kHz - 1 10MHz,
insbesondere von 30MHz - 1 10MHz, bezeichnet.
Auch dieses erfindungsgemäße Entstörfilter umfasst genau den einen Cy- Kondensator, so dass der herkömmlich an die andere der beiden Zuleitungen angeschlossene Cy- Kondensator entfällt. Dadurch treten auch bei diesem
Entstörfilter weniger Eigenresonanzen auf. Ein Bürstenträger für einen
Gleichstrommotor mit diesem Entstörfilter ist aufgrund der geringeren Bauteilezahl zudem ebenfalls kompakter herstellbar, leichter an die Bauraumverhältnisse anpassbar, und die Kosten und der Fertigungsaufwand für das Entstörfilter sind verringert.
Es ist bevorzugt, dass auch dieses Entstörfilter aus leitungsgebundenen
Entstörbauteilen gefertigt ist.
Die Folgenden Ausführungen gelten für beide Ausführungsformen des
Entstörfilters.
Weiterhin bevorzugt ist die Gesamtimpedanz dieser Kondensatoren etwa gleich der Impedanz des bei herkömmlichen Entstörfiltern an die andere der beiden Zuleitungen angeschlossenen zweiten Cy- Kondensators, oder kleiner:
Besonders bevorzugt sind ein induktiver Anteil einer Impedanz des Cx- Kondensators und/oder ein induktiver Anteil einer Impedanz des Cy- Kondensators bei dem in der anderen der beiden Zuleitungen fließenden hochfrequenten Störstrom kleiner als der induktive Anteil der Impedanz der Drosseln. Ganz besonders bevorzugt ist der induktive Anteil der Gesamtimpedanz der Kondensatoren des Entstörfilters bei dem in der anderen der beiden Zuleitungen fließenden hochfrequenten Störstrom kleiner als der induktive Anteil der Impedanz der Drosseln. Die Induktivität der Drosseln beträgt bevorzugt etwa 50nH - 20μΗ, besonders bevorzugt etwa 1 μΗ - 7μΗ. Die Kapazität des Cx- Kondensators beträgt bevorzugt etwa 400pF - 10μΡ, besonders bevorzugt etwa 680pF - 3μΡ. Die Kapazität des Cy- Kondensators beträgt bevorzugt etwa 1 - 50nF, besonders bevorzugt etwa 8 - 12nF.
Die eine Zuleitung ist dabei entweder eine an einen Plus- Pol einer
Gleichspannungsquelle angeschlossene Zuleitung, wobei die andere der beiden Zuleitungen eine an einen Minus- Pol der Gleichspannungsquelle angeschlossene Zuleitung ist, oder umgekehrt. Die Auswahl, an welche der beiden Zuleitungen der Cy- Kondensator angeschlossen ist, ist bevorzugt durch die Bauraumverhältnisse im Bürstenträger bestimmt. Für die Zuleitungen wird bevorzugt ein Stanzgitter verwendet. Dabei ist es bevorzugt, dass eine Impedanz des Stanzgitters, insbesondere ein induktiver Anteil der Impedanz des Stanzgitters, bei über das Stanzgitter fließendem hochfrequentem Störstrom, vernachlässigbar klein ist.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Gleichstrommotor (DC- Motor, direct current), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem solchen Entstörfilter.
Aufgrund des entfallenen Cy- Kondensators und der daher reduzierten Anzahl der Entstörbauteile sind die Kosten und der Fertigungsaufwand für den
Gleichstrommotor verringert. Das Entstörfilter ist bevorzugt im Bereich des Bürstenträgers oder am
Bürstenträger angeordnet. Der Bürstenträger des Gleichstrommotors ist aufgrund der geringeren Bauteilezahl kompakter herstellbar und leichter an die
Bauraumverhältnisse des Gleichstrommotors und/oder die Einbauverhältnisse anpassbar.
Der Gleichstrommotor weist daher die zwei jeweils in einer der beiden Zuleitungen zum Gleichstrommotor angeordneten Drosseln und den zwischen den Zuleitungen angeordneten Cx- Kondensator auf, die die Gegentaktstörung dämpfen. Und anstelle von zwei Cy- Kondensatoren weist der Entstörfilter des
Gleichstrommotors nur einen Cy- Kondensator auf. Dieser Cy- Kondensator ist zwischen einer ersten der beiden Zuleitungen des Gleichstrommotors und einer Masse angeordnet. Dabei ist es bevorzugt, dass als Masse, an die der Cy- Kondensator angeschlossen ist, das Gehäuse, insbesondere der Poltopf des Gleichstrommotors, genutzt wird. Im Folgenden wird diese Masse als schwebende Masse bezeichnet.
Die Impedanzen der Drosseln, des Cx- Kondensators und/oder des Cy- Kondensators des Entstörfilters dieses Gleichstrommotors, insbesondere ihre induktiven Anteile, sind dabei so dimensioniert, dass ein hochfrequenter
Störstrom, der in der anderen der beiden Zuleitungen fließt, an die kein Cy- Kondensator angeschlossen ist, über den Cx- Kondensator und den Cy- Kondensator zur schwebenden Masse abfließt. Bei diesem Entstörfilter werden die Gleichtaktstörungen daher über den einen Cy- Kondensator und den Cx- Kondensator gedämpft.
Im Folgenden wird die Erfindung durch Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
Fig. 1 zeigt einen Gleichstrommotor mit einem herkömmlichen Entstörfilter, das zur Vollentstörung von Störemissionen vorgesehen ist; Fig. 2 zeigt in (a) einen Gleichstrommotor mit einer ersten Ausführungsform eines Entstörfilters und in (b) den Gleichstrommotor mit einer zweiten Ausführungsform des Entstörfilters; und Fig. 3 zeigt beispielhaft Frequenzgänge einer Störemission einer
Gleichtaktstörung mit verschiedenen Entstörfiltern.
Fig. 1 zeigt das oben bereits beschriebene herkömmliche Entstörfilter 1 . In die Schaltung ist ein erster Störstrom S1 einer Gegentaktstörung schematisch eingezeichnet. Der erste Störstrom S1 fließt über den Weg der niedrigsten
Impedanz ab. Da der Cx- Kondensator 13 für hohe Frequenzen einen Kurzschluss darstellt, fließt der erste Störstrom S1 der Gegentaktstörung vom
Gleichstrommotor 2 aus über die in der ersten Zuleitung 31 angeordnete Drossel 1 1 , über den Cx- Kondensator 13, über die in der zweiten Zuleitung 32
angeordnete Drossel 12, und zurück zum Gleichstrommotor 2. Bei der hier gezeigten Schaltung weisen die Drosseln eine gleiche Impedanz auf.
Ein in der ersten Zuleitung 31 fließender zweiter Störstrom S2 einer
Gleichtaktstörung fließt vom Gleichstrommotor 2 über die in der ersten Zuleitung
31 angeordnete erste Drossel 1 1 und den ersten Cy- Kondensator 14 zur Masse M ab.
Ein in der zweiten Zuleitung 32 fließender dritter Störstrom S3 einer
Gleichtaktstörung fließt vom Gleichstrommotor 2 über die in der zweiten Zuleitung
32 angeordnete zweite Drossel 12 und den zweiten Cy- Kondensator 15 zur Masse M ab.
Fig. 2 zeigt in (a) einen Gleichstrommotor 2 mit einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Entstörfilters 1 . Bei dieser Ausführungsform entfällt der mit der zweiten Zuleitung 32 verbundene zweite Cy- Kondensator 15. Die eine Zuleitung 31 , an der der eine Cy- Kondensator 14 des erfindungsgemäßen Entstörfilters 1 angeschlossen ist, ist hier daher die PLUS - Leitung einer Gleichspannungsquelle (nicht dargestellt). Der in der anderen der beiden
Zuleitungen 32 fließende Störstrom ist hier im Folgenden als dritter Störstrom S3 bezeichnet. Ansonsten entspricht das Entstörfilter 1 dem der Fig. 1 . Sichtbar ist, dass der über die zweite Zuleitung 32, das ist die MINUS- Zuleitung, fließende dritte Störstrom S3 hier in einem dritten Strompfad fließt, der von der zweiten Zuleitung 32 über den Cx- Kondensator 1 3 zur ersten Zuleitung 31 und von dort über den ersten Cy- Kondensator 14 zur Masse M hin führt. Der dritte Störstrom S3 fließt daher von der zweiten Zuleitung 32 über diesen dritten
Strompfad zur Masse M hin ab.
Bei dem Gleichstrommotor 2 mit der zweiten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Entstörfilters 1 der Fig. 2 (b) ist der mit der ersten Zuleitung 31 verbundene erste Cy- Kondensator 14 entfallen. Die eine Zuleitung 32, an der der eine Cy- Kondensator 1 5 des erfindungsgemäßen Entstörfilters 1
angeschlossen ist, ist hier daher die MINUS - Leitung der Gleichspannungsquelle. Der in der anderen der beiden Zuleitungen 31 fließende Störstrom ist hier im Folgenden als zweiter Störstrom S2 bezeichnet. Ansonsten entspricht das
Entstörfilter 1 dem der Fig. 1 .
Sichtbar ist, dass der über die erste Zuleitung 31 , das ist die PLUS- Zuleitung, fließende zweite Störstrom S2 hier in einem zweiten Strompfad fließt, der von der ersten Zuleitung 31 über den Cx- Kondensator 1 3 zur zweiten Zuleitung 32 und von dort über den zweiten Cy- Kondensator 1 5 zur Masse M hin führt. Der zweite Störstrom S2 fließt daher von der ersten Zuleitung 31 über diesen zweiten
Strompfad zur Masse M hin ab.
Damit der zweite Störstrom S2 des Entstörfilters 1 der Fig. 2 (b) oder der dritte Störstrom S3 des Entstörfilters 1 der Fig. 2 (a) über den Cx- Kondensator 1 3 und den einen Cy- Kondensator 14, 15 zur Masse M hin abfließt, wird die
Gesamtimpedanz ZCx + ZCyi dieser Kondensatoren 1 3, 14 des Entstörfilters 1 klein gegenüber der Impedanz ZL der Drosseln 1 1 , 12 gewählt. Zudem werden der Cx- Kondensator 13 und der Cy- Kondensator 14 (Fig. 2(a)), 15 (Fig. 2 (b)) so dimensioniert, dass ein induktiver Anteil LCx der Impedanz ZCx des Cx- Kondensators 13 bei einem in der anderen der beiden Zuleitungen 32 (Fig. 2(a)), 31 (Fig. 2(b)) fließenden hochfrequenten Störstrom S2, S3 kleiner als oder gleich einem induktiven Anteil LCyi einer Impedanz ZCyi des Cy-
Kondensators 14, 15 ist. Bevorzugt wird der induktive Anteil LCx der Impedanz ZCx des Cx- Kondensators 13 kleiner oder sogar erheblich kleiner als der induktive Anteil LCyi einer Impedanz ZCyi des Cy- Kondensators 14, 15 gewählt. Bevorzugt werden der Cx- Kondensator 13 und der Cy- Kondensator 14 (Fig. 2(a)), 15 (Fig. 2 (b)) weiterhin so dimensioniert, dass ihre induktiven Anteile LCx, LCy bei dem sie durchfließenden hochfrequenten Störstrom S2, S3 klein sind gegenüber dem der Induktivität LL der Drosseln 1 1 , 12. Zudem werden parasitäre Induktivitäten durch Verkürzen von elektrischen
Verbindungsleitungen, insbesondere von den elektrischen Verbindungsleitungen in dem zweiten Strompfad des Entstörfilters 1 der Fig. 2 (b) oder dem dritten Strompfad des Entstörfilters 1 der Fig. 2 (c), verringert. Vorzugsweise werden die parasitären Induktivitäten so verringert, dass sie vernachlässigbar sind.
Dadurch ist trotz des fehlenden zweiten Cy- Kondensators mit dem
erfindungsgemäßen Entstörfilter 1 eine Vollentstörung im Frequenzbereich von 150kHz - 1 10MHz, insbesondere von 30MHz - 1 10MHz, erzielbar. Fig. 3 zeigt beispielhaft drei Frequenzgänge D1 - D3 einer nach der
internationalen Norm CISPR 25 Edition 3 (Comite international special des ßerturbations radioelectriques) gemessenen, leitungsgebundenen Störspannung (CEV - conducted emission oltage). Diese Störspannung ist ein Maß für die Dämpfung der Gleichtaktstörung und Gegentaktstörung bei einem
Gleichstrommotor 2.
Der erste Frequenzgang D1 zeigt den Betrag der Störsspannung der
Gleichtaktstörung bei dem Gleichstrommotor 2 der Fig. 1 mit herkömmlichem Entstörfilter 1 in Abhängigkeit von der Frequenz. Der zweite Frequenzgang D2 zeigt den Betrag der Störspannung der Gleichtaktstörung einer Schaltung, die der der Fig. 2 (a) entspricht, wobei jedoch die Impedanzen ZCx, ZCyi des Cx- und des Cy- Kondensators 13, 14 der Schaltung dieses Frequenzganges D2 sowie die parasitären Induktivitäten nicht optimiert sind. Und der dritte Frequenzgang D3 zeigt den Betrag der Störspannung der Gleichtaktstörung mit dem
erfindungsgemäßen Entstörfilter 1 der Fig. 2 (a), wobei der Cx- Kondensator 13, der Cy- Kondensator 14 und die Leitungsimpedanzen der elektrischen
Verbindungsleitungen in den den Störstrom S2, S3 führenden Strompfaden optimiert sind. Dargestellt sind jeweils die Beträge der Störspannung in dbV gegenüber der Frequenz f in Hz.
Die Impedanzen Z der Cx- und Cy- Kondensatoren 13 - 15 weisen einen kapazitiven und einen induktiven Anteil auf, so dass sie mit Z = 1 /jcoC + jcoL darstellbar sind, mit C als kapazitivem und L als induktivem Anteil.
Das herkömmliche Entstörfilter 1 (s. Fig. 1 ), mit dem der erste Frequenzgang D1 gemessen wurde, weist Drosseln 1 1 , 12 mit einer Impedanz ZL auf, deren
Induktivität LL1 ,5 μΗ beträgt. Die Impedanz ZCx des Cx- Kondensators 13 weist einen kapazitiven Anteil Ccx von 2,2 und einen induktiven Anteil LCx von 6nH auf. Und die beiden Cy- Kondensatoren 14, 15 weisen eine Impedanz ZCy mit einem kapazitiven Anteil CCy von 10nF und einem induktiven Anteil LCy von 6nH auf. Bei dem Entstörfilter 1 , mit dem der zweite Frequenzgang D2 gemessen wurde, weisen die Drosseln 1 1 , 12 eine Impedanz ZL auf, deren Induktivität LL 1 ,5 μΗ beträgt. Die Impedanz ZCx des Cx- Kondensators 13 weist einen kapazitiven Anteil Ccx von 2,2 und einen induktiven Anteil LCx von 6nH auf. Und der verbliebene Cy- Kondensator 14 weist eine Impedanz ZCyi mit einem kapazitiven Anteil CCyi von 10nF und einem induktiven Anteil LCyi von 6nH auf. Dieser zweite
Frequenzgang D2 zeigt trotz des entfallenen Cy- Kondensators bis etwa 4MHz eine Annäherung an den ersten Frequenzgang D1 . Ab etwa 10MHz, insbesondere ab 30MHz, beträgt die Differenz zwischen den Störspannungen U (D1 ), U(D2) jedoch mehr als 10dB und ist daher unzureichend.
Bei dem erfindungsgemäßen Entstörfilter 1 , mit dem der dritte, weiter optimierte Frequenzgang D3 gemessen wurde, weisen die Drosseln 1 1 , 12 eine Impedanz ZL auf, deren Induktivität LL 1 ,5 μΗ beträgt. Die Impedanz ZCx des Cx- Kondensators 13 weist einen kapazitiven Anteil Ccx von 2,2 μΕ und einen optimierten induktiven Anteil LCx von 2nH auf. Und der verbliebene Cy- Kondensator 14 weist eine Impedanz ZCyi mit einem kapazitiven Anteil Ccyi von 10nF und einem induktiven Anteil LCyi von 2nH auf. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel sind daher die induktiven Anteile LCx, LCyi der Impedanzen Zcx, ZCyi des Cx- und des Cy- Kondensators 13, 14 optimiert.
Sichtbar ist, dass durch die weitere Optimierung der Impedanzen Z cx, Zcyi des Cx- Kondensators 13 und/oder des Cy- Kondensators 14 des erfindungsgemäßen Entstörfilters 1 mit diesem eine sehr gute Annäherung an die mit einer
herkömmlichen Vollentstörung erzielbare Dämpfung der Störemission der Gleichtaktstörung möglich ist, insbesondere in einem Frequenzbereich größer als 30MHz.

Claims

Ansprüche
1 . Entstörfilter (1 ) für einen Gleichstrommotor (2), der zwei jeweils in einer
Zuleitung (31 , 32) angeordnete Drosseln (1 1 , 12) und einen zwischen den Zuleitungen (31 , 32) angeordneten Cx- Kondensator (13) umfasst, sowie einen zwischen einer der beiden Zuleitungen (31 ) und einer Masse (M) angeordneten Cy- Kondensator (14),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Impedanzen der Drosseln (1 1 , 12), des Cx- Kondensators (13) und/oder des Cy- Kondensators (14) so dimensioniert sind, dass ein hochfrequenter
Störstrom (S2), der in der anderen der beiden Zuleitungen (32) fließt, über den Cx- Kondensator (13) und den Cy- Kondensator (14) zur Masse (M) abfließt.
2. Entstörfilter (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Impedanzen der beiden Drosseln gleich sind.
3. Entstörfilter (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Gesamtimpedanz (Z cx + Zcyi ) der Kondensatoren (13, 14) des Entstörfilters (1 ) kleiner als die Impedanz (ZL) der Drosseln (1 1 , 12) ist.
4. Entstörfilter (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass ein induktiver Anteil (Lex) einer Impedanz (ZCx) des Cx- Kondensators (13) bei dem in der anderen der beiden Zuleitungen (32) fließenden hochfrequenten Störstrom (S2) kleiner als ein induktiver Anteil (LCyi ) einer Impedanz (ZCyi ) des Cy- Kondensators (14) ist.
5. Entstörfilter (1 ) für einen Gleichstrommotor (2), insbesondere nach Anspruch 2, der zwei jeweils in einer Zuleitung (31 , 32) angeordnete Drosseln (1 1 , 12) mit gleicher Impedanz (ZL) und einen zwischen den Zuleitungen (31 , 32) angeordneten Cx- Kondensator (13) umfasst, sowie einen zwischen einer der beiden Zuleitungen (31 ) und einer Masse (M) angeordneten Cy- Kondensator dadurch gekennzeichnet, dass
die Impedanz (ZL) der Drosseln (1 1 , 12) größer als eine Gesamtimpedanz (ZCx + ZCyi ) des Cx- Kondensators (13) und des Cy- Kondensators (14) ist, wobei ein induktiver Anteil (LCx) der Impedanz (ZCx) des Cx- Kondensators (13) bei einem in der anderen der beiden Zuleitungen (32) fließenden hochfrequenten Störstrom (S2) kleiner als oder gleich einem induktiven Anteil (LCyi ) einer Impedanz (ZCyi ) des Cy- Kondensators (14) ist, so dass der hochfrequente Störstrom (S2) über den Cx- Kondensator (13) und den Cy- Kondensator (14) zur Masse (M) abfließt
6. Entstörfilter (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der induktive Anteil (LCx) der Impedanz (ZCx) des Cx- Kondensators (13) und/oder der induktive Anteil (LCyi ) der Impedanz (ZCyi ) des Cy- Kondensators (14) bei einem in der anderen der beiden Zuleitungen (32) fließenden hochfrequenten Störstrom (S2) kleiner als der induktive Anteil (LL) der Impedanz (ZL) der Drosseln (1 1 , 12) ist.
7. Entstörfilter (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass ein induktiver Anteil (LCx + LCyi ) der Gesamtimpedanz (ZCx + ZCyi ) der Kondensatoren (13, 14) des Entstörfilters (1 ) bei einem in der anderen der beiden Zuleitungen (32) fließenden hochfrequenten Störstrom (S2) kleiner als ein induktiver Anteil (LL) der Impedanz (ZL) der Drosseln (1 1 , 12) ist.
8. Entstörfilter (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Cx- Kondensator, der Cy- Kondensator und/oder die Drosseln als bedrahtete Bauteile ausgebildet sind.
9. Entstörfilter (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die erste Zuleitung (31 ) entweder an einen Plus- Pol (+) einer Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, wobei die zweite Zuleitung (32) an einen Minus- Pol (-) der Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, oder umgekehrt.
10. Gleichstrommotor (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem
Entstörfilter (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche.
1 1 . Gleichstrommotor (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Entstörfilter (1 ) im Bereich des Bürstenträgers oder am Bürstenträger angeordnet ist.
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