CN101061623B - 用于抑制直流电机的高频干扰发射的抗干扰装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一个用于抑制一个可以在多个级和/或方向上运行的直流电机(26)的高频干扰发射的抗干扰装置(10)，它具有多个布置在一个电路板(14)的第一侧面(12)上的电容器(16)，并具有布置在电路板(14)第一侧面(12)上的第一印制导线(18)分别用于将电容器(16)连接到接地接头(20)和第一(22)或者至少另一个用于电流电动机(26)的单个级的接头(24)，其中第一(22)和至少另一个接头(24)与用于第一级的第一(48)连接导线或者与至少另一个用于直流电机(26)的至少另一个级的连接导线(50)接通。抗干扰装置(10)的特下在于，在电路板(14)的另一个位于第一侧面(12)对面的那个侧面(32)上设有一个接地面(34)，而第一(48)和至少另一个连接导线(50)相对于接地面(34)绝缘地穿过。

Description

用于抑制直流电机的高频干扰发射的抗干扰装置

技术领域

本发明涉及一种按用于抑制一种可以在多个级和/或方向上运行的直流电机的高频干扰发射的抗干扰装置。

背景技术

众所周知既有电的措施，例如应用一个用晶体管构成的功率终端级，也有机械的措施用于使直流电动机换向(电流换向)。机械措施有应用换向器接合导电电刷元件，其中换向器具有各个单个的换向器片。通常规定：电刷元件位置固定地相对于围绕一个旋转轴线旋转的换向器布置，从而电刷元件在换向器旋转时按顺序次序扫过各个单个的换向器片。由于电刷元件与一个换向器片的接触就形成一种导电连接，直流电动机的工作电流就流过此连接。当电刷元件从一个转移到下一个换向器片上时就产生气体放电，它引起很陡的电流尖峰。这种电流尖峰又导致高频的干扰发射，这种干扰发射既表现为沿着直流电机的导电元件的电脉冲，又表现为电磁辐射(干扰辐射)。

由DE 101 29 884 A1已知，应用了一种电路板，它作为屏蔽，减小了由直流电机所发射的干扰发射。除此之外由现有技术已知：应用了设于电路板上的陶瓷电容器用于进一步抑制高频的干扰发射。

发明内容

按照本发明的用来抑制一种可以在多个级和/或方向上运行的直流电机的高频干扰发射的抗干扰装置具有多个布置在电路板的第一侧面上的电容器并具有布置在电路板第一面上的第一印制导线用来分别将电容器连接到地线，和第一或者至少另一个用于直流电机的单个级的接头，其中第一和至少另一个接头与用于第一级的第一连接导线或者与至少另一个用于直流电机的至少另一个级的连接导线接通，如果在电路板的另一个位于第一面对面的那个面上设有一个接地面并且第一和至少另一个连接导线相对于接地面绝缘地穿过接地面，那么本发 明的抗干扰装置通过一种阻抗最优化的接地和直接的电动机接线的连接，使抗干扰工艺技术的作用效果大大改善。按此方式可以实现一种很紧凑和成本经济有利的结构形式的抗干扰装置。而且不再必需断开直流电机的连接导线，这种断开又会在断开处造成高的干扰发射。

在一种备选的设计方案中规定了：在电路板的第一面上布置了至少一个可变电阻和/或至少一个Cx电容器并通过另外的印制导线与第一或者至少另一个接头连接。这可以使换向器抗干扰和断路电压脉冲的限制有效而经济有利地组合在一个抗干扰元件里。

特别有利的是：印制导线在电路板的第一面上围绕电路板的一个轴线对称布置，因此可以实现对干扰发射的尽可能高的阻抑。

此外还规定了：这布置在电路板另一个面上的接地面分别通过通透连接(Durchkontaktierung)与在电路板的第一面上的电容器的接地接头电连接。通透连接以有利的方式作成通路(Via)，它们可以实现与接地面的极低电阻连接，其中接地面导电地与一个围住抗干扰装置的屏蔽的外壳连接。通过将电容作成SMD-陶瓷电容器(SurfaceMaunted Device表面安装器件)还可以实现抗干扰装置的一个很紧凑和经济有利的结构型式。与之有关同样也有利的是：第一和至少另一个连接导线穿过了屏蔽的外壳的话。

在另一个设计方案中规定：屏蔽外壳导电地与直流电机外壳例如与极头连接。在电机外壳和抗干扰装置的屏蔽外壳之间的连接应该有利地通过多个接触位置来实施，以保证极低电阻的接地并因此保证对干扰发射尽可能大的抑制。

印制导线优选在规定的位置上有变细部分，它们保护了抗干扰装置和直流电机不受可能的短路危害，如它可能例如由于陶瓷开裂而引起的那样。

为了节省成本，备选地可以通过径向或轴向引出的连接线来接通电容器和/或至少一个可变电阻和/或至少一个Cx电容。

发明的其它优点可见中所述的特征以及附图和以下的说明。

附图说明

以下按附图1至4举例说明此发明，其中附图中具有相同功能的相同构件采用相同标号。所示为：

图1：按照本发明的抗干扰装置的一个电路板的第一面的实施例，

图2：按照本发明的抗干扰装置的电路板的另一个面的一个实施例，

图3：在按本发明的抗干扰装置和一个直流电机之间的电连接的一个实施例，

图4：按照本发明的抗干扰装置的方框电路图。

具体实施方式

图1表示了按照本发明的抗干扰装置10的一个电路板14的第一面12的一个实施例，其中第一面12是电路板14的前侧或者上侧。在电路板14上设有多个电容器16(在所示实施例中为8个)，它们分别通过第一印制导线18与一个接地接头20和用于一个在图3和4中所示的直流电机26的单个级的第一接头22或者至少另外一个接头24接通。用作为电容器16的例如为SMD陶瓷电容器(表面安装器件)28，它们由于尺寸小可以使抗干扰装置10实现一种很紧凑的结构型式。相反如果强调要节省成本，那么至少一部分电容器16可以通过引出来的径向或轴向的连接线来接通。根据滤波要求电容器16的电容值为10nF至900nF。

电容器16的接地接头20借助于通透连接30与一个图2所示的，布置在电路板14另外一个面32上的接地面34连接，其中另外一个面32就是电路板14的背面或者底侧。接地面34可以作成全表面的，也就是说它可以覆盖住电路板14的整个另外一面32。但也可以考虑，如果例如结构上的措施需要的话，使接地面34只覆盖住另一个面32的一个部分。任何情况下都应设计接地面34，使它包括了所有的通透连接30。

通透连接30优选作成所谓通路36。这里是指能导电的套筒，它们用有高导电能力的金属，例如铜、金或类似金属填充，以保证在电容器16的接地接头20和接地面34之间一种很低电阻的并因此是抗干扰的连接。

按照本发明按图1规定了：在电路板14的第一面12上的可变电阻38分别通过另外的印制导线42与第一接头22或者与至少另一个接头24连接。此外两个可变电阻38与共同的接地接头20连接。但也可 以备选地，使每个可变电阻38具有一个自身的接地接头20。另外表示出一个Cx电容器40，它通过印制导线42与第一接头22和至少另一个接头24相连接。也可以应用多个串联或者并联的Cx-电容器40以替代只是一个Cx电容器40。这尤其取决于所提出的抗干扰装置10或者电动机26的功率要求。同样也可以使用多个可变电阻38用于第一接头22或者至少另一个接头24。可变电阻38或者Cx-电容器40的附加应用可以实现抗干扰装置10的强烈的电抗最优化的连接，其中可变电阻38用于满足所谓卸载要求或者用作断路电压脉冲的限制及Cx-电容器40用来满足长-，中-或短波抗干扰要求。印制导线18和42以及接地面34和接地接头20更有利地作成铜层。但也可以备选地应用其它的导电材料。此外应该指出：Cx-电容器就是一个接在第一接头22和至少另一个接头24之间并因此与接地接头20不具有直接连接的电容器。正如电容器16那样，至少一个可变电阻38和/或至少一个Cx-电容器40也可以SMD-技术实施。作为备选的方案此外还考虑通过引出的径向或轴向连接线进行接通。至少一个Cx电容器40的电容值可以如同电容器16的值那样，在一个从10nF至900nF的范围里。

为了防止抗干扰装置10可能有的短路，印制导线18或者42在规定的位置上44具有变细部分46，它在短路时就烧断并因此阻止了由于过热引起的着火危险。变细部分46例如可以通过由SpectrumControl Inc.公司开发的失效-安全工艺技术来实现。

为了更好地抑制住干扰发射，印刷导线18或者42围绕电路板14的一个轴线47对称布置。并不强制需要使轴线47(如在实施例中所示)经过印制导线14的中点。而这轴线也可以是一个割线(Sekante)或者当电路板14为非圆结构形式时可以是一条任意的分割电路板14的直线。

图3表示了在按照本发明的抗干扰装置10和直流电机26之间的电连接的一个实施例。按图1可见到这设有电容器16、可变电阻38以及Cx电容器40的电路板14的第一面12。在电路板14的第一面12上的第一接头22与用于直流电机24的第一级的第一连接导线48接通，其中连接导线48按照图2相对于在电路板14的另一面32上的接地面34绝缘地穿过去。相应的连接存在于用于直流电机24第二级的另一个连接导线50和另一个接头24之间。按此方式可以实现从第一 电源电位V₊₁和第二电源电位V₊₂向流电机26的连续连接。

在电路板14的另一个面32上的接地面34导电地通过一个接触点52(例如通过钎焊连接)与一个屏蔽住抗干扰装置10的外壳54连接。屏蔽外壳54可以或者全部由金属或者由一种金属蒸镀的塑料制成并通过多个触点56与直流电机26的外壳58连接。与之相关地更为有利地业已证实在八和十个弹簧接点60之间产生适合的接地，其中根据可供使用的结构空间完全也可以考虑或多或少的接点56。最后通过接地导线62还在一个参照电位V_-1屏蔽外壳54和直流电机26之间有一种直接连接。也可以备选地取消接地导线62至屏蔽外壳54的连接。

图4表示按照本发明的抗干扰装置10的方框电路图。可以见到在第一接头22或者另一个接头24和接地接头20之间用于直流电机26的第一和第二级的电容器16分别为并联(在按图1和3的所示实施例中直流电机26的每个级分别有四个电容器16)。每个并联连接通过第一印制导线18、连头22或者24和连接导线48或者50一方面对于直流电机26的第一级与第一参照电位V₊₁连接或者说对于直流电机26的第二级与第二参照电位V₊₂连接，而且另一方面与直流电机26的相应接头连接。还分别通过另一个印制导线42在第一接头22或者另一个接头24和接地接头20之间接入一个可变电阻38，而Cx-电容40则用于在第一接头22和另一个接头24之间的抗干扰。最后通过接地导线62在直流电机26、接地接头20和参照电位V-之间存在有电连接。屏蔽外壳54还通过接点52与接地导线62连接。最后用附图标记64表示了按照上述实施例的失效-安全-短路保护，其中各个印制导线18或者42也可以排除于短路保护。

最后还应该指出：所示实施例既不局限于图1至4也不限于印制导线18或者得42和接地接头20的所示构造以及电容器16和至少一个Cx-电容器40的所述电容值。所示的电路板14的圆形结构型式也并不认为是限制。而是同样也可以使用其它的电路板形状(椭圆的、多边形的等等)并因此也使用对应于结构设计或者位置情况的外壳形状。此外本发明也可以应用于具有多个方向的直流电机，其中接地导线62或者并不连接，但或者借助于一个未示出的开关装置与直流电机26的位于参照电位V-的那个连接导线48或者50相连接。

Claims (9)

1.用于抑制可以在多个级和/或方向上运行的直流电动机(26)的高频干扰发射的抗干扰装置(10)，它具有多个布置在电路板(14)的第一面(12)上的电容器(16)并具有布置在电路板(14)第一面(12)上的第一印制导线(18)，第一印制导线分别用于将电容器(16)连接到接地接头(20)，抗干扰装置还具有用于直流电动机(26)的单个级的第一接头(22)和至少另一个接头(24)，其中第一接头(22)与用于直流电动机(26)的第一级的第一连接导线(48)连接，至少另一个接头(24)与直流电动机(26)的至少另一个用于至少另一个级的连接导线(50)连接，其特征在于，在电路板(14)的另一个位于第一面(12)对面的那个面(32)上设有接地面(34)，而第一连接导线(48)和至少另一个连接导线(50)相对于接地面(34)绝缘地穿过接地面，接地面(34)通过作成通路(36)的通透连接(30)与电路板(14)的第一面(12)上的电容器(16)的接地接头(20)连接，在此，通路(36)是能导电的套筒，它们用有高导电能力的金属填充。

2.按权利要求1所述的抗干扰装置(10)，其特征在于，在电路板(14)的第一面(12)上至少设有一个可变电阻(38)和/或至少一个Cx-电容器(40)并通过其它的印制导线(42)与第一接头(22)或者至少另一个接头(24)连接，其中Cx-电容器就是接在第一接头(22)和至少另一个接头(24)之间并因此与接地接头(20)不具有直接连接的电容器。

3.按权利要2所述的抗干扰装置(10)，其特征在于，印制导线(18，42)在电路板(14)的第一面(12)上关于电路板(14)的轴线(47)对称布置。

4.按上述权利要求1-2之一所述的抗干扰装置(10)，其特征在于，电容器(16)设计成SMD陶瓷电容器(28)。

5.按权利要求1所述的抗干扰装置(10)，其特征在于，还包括围住抗干扰装置(10)的屏蔽外壳(54)，它导电地与接地面(34)连接。

6.按权利要求5所述的抗干扰装置，其特征在于，第一连接导线(48)和至少另一个连接导线(50)穿过屏蔽外壳(54)。

7.按权利要求5所述的抗干扰装置(10)，其特征在于，屏蔽外壳(54)导电地与直流电动机(26)的电机外壳(58)相连接。

8.按权利要求7所述的抗干扰装置(10)，其特征在于，屏蔽外壳(54)和直流电动机(26)的电机外壳(58)通过多个接点(56)相互连接起来。

9.按权利要求2所述的抗干扰装置(10)，其特征在于，印制导线(18，42)在规定的位置(44)具有用于短路保护的逐渐变小部分(46)。

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