DE10023731A1 - Ungerichteter Frequenzgenerator - Google Patents

Abstract

Es wird ein ungerichteter Frequenzgenerator (200) offenbart, der in der Lage ist, ein Reibungsgeräusch, das aufgrund eines mechanischen Rotationsmechanismus erzeugt wird, zu minimieren und der folgendes umfaßt: eine Vielzahl von Bürsten (121, 123), die mit einer Gleichspannungsquelle verbunden sind; und einen Kommutator (230), der eine Gleichspannungswellenform, die von einer der Bürsten eingespeist wird, in eine Wchselspannungswellenform durch eine Rotationsbewegung desselben umwandelt, wobei er eine die nach innen zum Kommutator (230) abgeschrägt ist, um die Reibung mit den Bürsten während dessen Rotation zu vermindern.

Description

Die Erfindung betrifft einen ungerichteten Frequenzgenerator und insbesondere einen ungerichteten Frequenzgenerator zum Umwandeln von Gleichspannung in Wechselspannung.

Im allgemeinen ist ein ungerichteter Frequenzgenerator eine Vorrichtung zum Umwandeln von Gleichspannung in Wechselspannung unter Verwendung eines gewöhnlichen Relais oder eines Halbleiterelements, und meistens wird ein Verfahren verwendet, welches das Halbleiterelement, wie z. B. einen Thyristor usw., verwendet.

In einer solchen Halbleiterschaltung eines ungerichteten Frequenzgenerators ist ein Triggerschaltungsabschnitt mit einer Gleichspannungsquelle verbunden, und eine Vielzahl von Thyristoren wird durch eine Schaltoperation des Triggerschaltungsabschnitts abwechselnd durchgesteuert/gesperrt, und folglich kehrt der elektrische Strom, der durch einen Transformator fließt, seine Richtung um. Demzufolge wird an einem Ausgangsende des Transformators eine Wechselspannung mit einer bestimmten Spannung erzeugt.

In einer herkömmlichen Halbleiterschaltung eines ungerichteten Frequenzgenerators muß, um eine hohe Wechselspannungsausgabe zu erzeugen, ein teures Halbleiterelement verwendet werden, was die Herstellungskosten erhöht. Ferner besteht aufgrund der Schaltoperation ein großer Ausgangsverlust des Halbleiterelements, während infolge des Ausgangsverlusts eine übermäßige Wärme erzeugt wird.

Um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen, wurde von demselben Anmelder dieser Anmeldung in der Koreanischen Patentanmeldung Nr. 98-18589 (eingereicht am 22. Mai 1998) und in der Koreanischen Patentanmeldung Nr. 98-21117 (eingereicht am 8. Juni 1998) ein ungerichteter Frequenzgenerator zum Umwandeln der Gleichspannung in Wechselspannung unter Verwendung eines drehbaren Wechselrichtermittels offenbart.

Nachstehend wird der obige ungerichtete Frequenzgenerator mit Bezug auf die zugehörige Zeichnung als Stand der Technik kurz beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines ungerichteten Frequenzgenerators, der durch die Gleichspannungsquelle angetrieben wird, gemäß dem Stand der Technik.

Mit Bezug auf Fig. 1 umfaßt der ungerichtete Frequenzgenerator 100 einen durch die Gleichspannungsquelle angetriebenen Motor 110 zum Erzeugen einer Rotationskraft, einen Kommutator 130, der durch den Motor 110 gedreht wird, und eine Vielzahl von Bürsten in Kontakt mit einem äußeren Umfang des Kommutators 130, wie z. B. die erste, die zweite, die dritte und die vierte Bürste 121-124, wie in Fig. 1 gezeigt. Der Kommutator 130 umfaßt einen zylindrischen Körper 131, einen leitenden Teil, der in eine gerade Anzahl von Teilen aufgeteilt ist, aber in mindestens zwei leitende Teile 132a und 132b auf der Umfangsfläche des Körpers 131 aufgeteilt ist, wie in Fig. 1 gezeigt, und einen isolierenden Teil 133, der dazwischen auf dem Umfang des Kommutatorkörpers ausgebildet ist. Jeder der leitenden Teile 132a und 132b und mindestens zwei benachbarte Bürsten der ersten, zweiten, dritten und vierten Bürste 121-124 stehen miteinander in gleichzeitigem Kontakt. Die Gleichspannungsquelle ist mit der ersten und der dritten Bürste 121 und 123 verbunden, während die zweite und die vierte Bürste 122 und 124 mit einem Transformator T verbunden sind. Das erste und das zweite Relais RY1 und RY2 schalten den Betrieb des ungerichteten Frequenzgenerators ein/aus.

Der Betrieb des ungerichteten Frequenzgenerators 100 wird nachstehend beschrieben: Zuerst befinden sich das erste und das zweite Relais RY1 und RY2 im eingeschalteten Zustand, und der Kommutator 130 wird durch den Motor 110 gedreht. Folglich kommen die mit dem Kommutator 130 in Kontakt stehenden Bürsten 121-124 nacheinander mit dem leitenden Teil 132a, dem isolierenden Teil 133, dem leitenden Teil 132b bzw. dem isolierenden Teil 133 in Kontakt.

Insbesondere, wenn die erste Bürste 121 mit dem leitenden Teil 132a des Kommutators 130 in Kontakt kommt, fließt der elektrische Strom durch den positiven Anschluß der Gleichspannungsquelle, die erste Bürste 121, den leitenden Teil 132a des Kommutators 130, die vierte Bürste 124 und dann vom oberen Teil einer Primärspule 202 des Transformators T nach unten zu deren unterem Teil. Dann fließt der elektrische Strom durch die zweite Bürste 122 und über den leitenden Teil 132b und die dritte Bürste 123 zum negativen Anschluß der Gleichspannungsquelle.

Während der Kommutator 130 gedreht wird und wenn die erste Bürste 121 als nächstes mit dem isolierenden Teil 133 in Kontakt kommt, fließt der elektrische Strom nicht durch den Kommutator 130.

Wenn sich der Kommutator 130 bis neunzig Grad (90°) dreht, dann fließt der elektrische Strom vom positiven Anschluß der Gleichspannungsquelle durch die erste Bürste 121 und den leitenden Teil 132b des Kommutators 130 und die zweite Bürste 122 und kehrt seine Richtung um vom unteren Teil der Primärspule 202 des Transformators T nach oben zum oberen Teil der Primärspule 202 des Transformators T. Dann fließt der elektrische Strom durch die vierte Bürste 124 und über den leitenden Teil 132a des Kommutators 130 und die dritte Bürste 123 zum negativen Anschluß der Gleichspannungsquelle.

Durch die konstante Rotation des Kommutators 130 des ungerichteten Frequenzgenerators wird folglich an der Primärspule 202 des Transformators T die Wechselspannung erzeugt.

Während der Rotation des Kommutators 130 kommt jede der Bürsten 121-124 nacheinander mit dem leitenden Teil 132a, dem isolierenden Teil 133, dem leitenden Teil 132b bzw. dem isolierenden Teil 133, die auf dem äußeren Umfang des Kommutators 130 ausgebildet sind, in Kontakt.

Unterdessen verursachen unterschiedliche Bestandteile der leitenden Teile 132a und 132b und des isolierenden Teils 133 des Kommutators 130 verschiedene Probleme. Das heißt, da während der Rotation des Kommutators 130 Wärme erzeugt wird, werden die leitenden Teile 132a und 132b mit hoher Wärmeleitfähigkeit durch die Wärme ausgedehnt, und die ausgedehnten leitenden Teile 132a und 132b bilden eine Überzugsschicht auf dem isolierenden Teil 133. Um diese Phänomene zu verhindern, sind zwischen den leitenden Teilen 132a und 132b und dem isolierenden Teil 133 Nuten 134 ausgebildet.

Da die Nuten 134 jedoch in senkrechter Beziehung bezüglich der Rotationsfläche des Kommutators 130 ausgebildet sind, besteht ein weiteres Problem im Reibungsgeräusch, das aufgrund des Zusammenstoßes der Kanten der Nuten 134 mit den Bürsten 121-124 während der Rotation des Kommutators 130 verursacht wird.

Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die vorstehend erwähnten Probleme des Standes der Technik zu beseitigen, und folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen ungerichteten Frequenzgenerator mit minimiertem Reibungsgeräusch, das aufgrund eines mechanischen Rotationsmechanismus verursacht wird, bereitzustellen.

Die obige Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen ungerichteten Frequenzgenerator gelöst, welcher folgendes umfaßt: eine Vielzahl von Bürsten, die mit einer Gleichspannungsquelle verbunden sind, und einen Kommutator zum Umwandeln einer Gleichspannungswellenform, die von einer der Bürsten eingespeist wird, in eine Wechselspannungswellenform durch eine Rotation desselben, wobei der Kommutator eine auf einem äußeren Umfang desselben ausgebildete Nut aufweist, die nach innen zum Kommutator abgeschrägt ist, um die Reibung mit den Bürsten während dessen Rotation zu vermindern.

Die Nut ist nach innen zum Kommutator hin entlang der Richtung der Rotation des Kommutators abgeschrägt.

Ein stumpfer Winkel, der auf dem äußeren Umfang des Kommutators aufgrund der schrägen Nut ausgebildet ist, ist sanft gekrümmt, um den Stoß zwischen dem Kommutator und den Bürsten, wenn die Bürsten während der Rotation des Kommutators an der Nutbildungsfläche vorbeikommen, zu vermindern.

Die Nut ist zwischen einem leitenden Teil und einem isolierenden Teil, die auf dem äußeren Umfang des Kommutators ausgebildet sind und nach außen freiliegen, ausgebildet.

Wie beschrieben, sind bei dem erfindungsgemäßen ungerichteten Frequenzgenerator die auf dem äußeren Umfang des Kommutators zwischen dem leitenden Teil und dem isolierenden Teil ausgebildeten Nuten nach innen zum Kommutator entlang der Rotationsrichtung des Kommutators schräg ausgebildet. Folglich wird während der Rotation des Kommutators der Stoß zwischen den Bürsten und dem Kommutator verringert, und das Geräusch des ungerichteten Frequenzgenerators kann vermindert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schaltung eines ungerichteten Frequenzgenerators gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2A eine Schnittansicht eines Kommutators und einer Vielzahl von Bürsten eines ungerichteten Frequenzgenerators gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2B eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung des Kommutators und der Vielzahl von Bürsten von Fig. 2A und

Fig. 3 eine schematische Schaltung des ungerichteten Frequenzgenerators mit dem Kommutator und der Vielzahl von Bürsten von Fig. 2.

Fig. 2A ist eine Schnittansicht zur schematischen Darstellung eines Kommutators und einer Vielzahl von Bürsten eines ungerichteten Frequenzgenerators gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2B ist eine schematische perspektivische Ansicht von Fig. 2A. Fig. 3 ist eine Schaltung zur schematischen Darstellung des ungerichteten Frequenzgenerators mit dem Kommutator und der Vielzahl von Bürsten von Fig. 2.

Mit Bezug auf Fig. 2A und 2B umfaßt ein Kommutator 230 eines ungerichteten Frequenzgenerators 200 der Erfindung einen zylindrischen Körper 131, leitende Teile 132a und 132b und einen isolierenden Teil 133 mit einer bestimmten Breite, der zwischen den leitenden Teilen 132a und 132b auf einem äußeren Umfang des Körpers 131 ausgebildet ist. Die leitenden Teile 132a und 132b sind in eine gerade Anzahl, aber in mindestens zwei Teile aufgeteilt.

Die leitenden Teile 132a und 132b stehen in gleichzeitigem Kontakt mit mindestens zwei der jeweiligen benachbarten Bürsten 121-124.

Die unterschiedlichen Bestandteile der leitenden Teile 132a und 132b, die auf der äußeren Umfangsfläche des Körpers 131 des Kommutators 130 freiliegen, und des isolierenden Teils 133 verursachen verschiedene Probleme. Das heißt, da während der Rotation des Kommutators 130 Wärme erzeugt wird, werden die leitenden Teile 132a und 132b mit hoher Wärmeleitfähigkeit durch die Wärme ausgedehnt, so daß die ausgedehnten leitenden Teile 132a und 132b auf dem isolierenden Teil 133 eine Überzugsschicht bilden. Um diese Phänomene bei der vorliegenden Erfindung zu verhindern, sind zwischen den leitenden Teilen 132a und 132b und dem isolierenden Teil 133 Nuten 134 ausgebildet.

Die Nuten 134 sind am Kommutator 230 in schräger Weise bezüglich der Rotationsfläche des Kommutators 230 ausgebildet. Ferner sind die Nuten 134 nach innen zum Kommutator 230 entlang einer Rotationsrichtung des Kommutators 230 ausgebildet. Da die Nuten 134 schräg sind, sind die stumpfen Winkel 134a, die auf dem äußeren Umfang des Kommutators 230 neben den Nuten 134 ausgebildet sind, sanft gekrümmt. Folglich wird während der Rotation des Kommutators 230 das Ausmaß des Stoßes zwischen den stumpfen Winkeln 134a und den Bürsten 121-124 vermindert, wenn die Bürsten 121-124 an der Nutbildungsfläche des Kommutators 230 vorbeikommen.

Der ungerichtete Frequenzgenerator mit dem Kommutator 230 und den Bürsten 121-124 wird nachstehend kurz beschrieben.

Mit Bezug auf Fig. 3 umfaßt der ungerichtete Frequenzgenerator 200 einen Motor 110, der durch die Gleichspannungsquelle angetrieben wird, zum Erzeugen der Rotationskraft, einen Kommutator 230, der durch den Motor 110 gedreht wird, und eine Vielzahl von Bürsten in Kontakt mit dem äußeren Umfang des Kommutators 230, wie z. B. eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Bürste 121- 124, wie in Fig. 3 gezeigt. Der Kommutator 230 weist dieselbe Konstruktion, wie vorstehend beschrieben, auf. Die Gleichspannungsquelle ist mit Eingangsbürsten, beispielsweise der ersten und der dritten Bürste 121 und 123, verbunden, während der Transformator T mit den Ausgangsbürsten, beispielsweise der zweiten und der vierten Bürste 122 und 124, verbunden ist. Das erste und das zweite Relais RY1 und RY2 schalten den Betrieb des ungerichteten Frequenzgenerators 200 ein/aus.

Der Betrieb des ungerichteten Frequenzgenerators 200 ist folgendermaßen: zuerst befinden sich das erste und das zweite Relais RY1 und RY2 im eingeschalteten Zustand, und der Kommutator 230 wird durch die Gleichspannungsquelle im Uhrzeigersinn gedreht. Folglich kommen die mit dem äußeren Umfang des Kommutators 230 in Kontakt stehenden Bürsten 121-124 nacheinander mit dem leitenden Teil 132a, dem isolierenden Teil 133, dem leitenden Teil 132b bzw. dem isolierenden Teil 133 in Kontakt.

Insbesondere, wenn die erste Bürste 121 mit dem leitenden Teil 132a des Kommutators 230 in Kontakt kommt, fließt der elektrische Strom durch den positiven Anschluß der Gleichspannungsquelle, die erste Bürste 121, den leitenden Teil 132a, die vierte Bürste 124 des Kommutators 230 und dann vom oberen Teil einer Primärspule 202 des Transformators T nach unten zu deren unterem Teil. Dann fließt der elektrische Strom durch die zweite Bürste 122, und über den leitenden Teil 132b und die dritte Bürste 123 zum negativen Anschluß der Gleichspannungsquelle.

Wenn als nächstes die erste Bürste 121 mit dem isolierenden Teil 133 in Kontakt kommt, während der Kommutator 230 immer noch gedreht wird, fließt der elektrische Strom nicht durch den Kommutator 230.

Wenn sich der Kommutator 230 bis neunzig Grad (90°) dreht, dann fließt der elektrische Strom vom positiven Anschluß der Gleichspannungsquelle durch die erste Bürste 121 und den leitenden Teil 132b des Kommutators 230 und die zweite Bürste 122, und kehrt seine Richtung um vom unteren Teil der Primärspule 202 des Transformators T nach oben zum oberen Teil der Primärspule 202 des Transformators T. Dann fließt der elektrische Strom durch die vierte Bürste 124, und über den leitenden Teil 132a des Kommutators 230 und die dritte Bürste 123 zum negativen Anschluß der Gleichspannungsquelle.

In einer solchen Weise wird an der Primärspule 202 des Transformators T während der konstanten Rotation des Kommutators 230 des ungerichteten Frequenzgenerators die Wechselspannung erzeugt.

In einer solchen Situation wird der Kommutator 230 gedreht, während die Bürsten 121-124 nacheinander mit dem leitenden Teil 132a, dem isolierenden Teil 133, dem leitenden Teil 132b und dem isolierenden Teil 133, die auf dem äußeren Umfang des Kommutators 230 ausgebildet sind, in Kontakt kommen.

Da die Nuten 134 schräg sind und die stumpfen Winkel 134a sanft gekrümmt sind, wird das Ausmaß des Stoßes zwischen den stumpfen Winkeln 134a und den Bürsten 121-124 verringert, wenn die Bürsten 121-124 während der Rotation des Kommutators 230 an der Nutbildungsfläche vorbeikommen.

Wie beschrieben, sind bei dem erfindungsgemäßen ungerichteten Frequenzgenerator die auf dem äußeren Umfang des Kommutators zwischen dem leitenden Teil und dem isolierenden Teil ausgebildeten Nuten nach innen zum Kommutator entlang der Rotationsrichtung des Kommutators schräg ausgebildet. Folglich wird während der Rotation des Kommutators der Stoß zwischen den Bürsten und dem Kommutator verringert, und das Geräusch des ungerichteten Frequenzgenerators kann vermindert werden. Außerdem wird die Lebensdauer des ungerichteten Frequenzgenerators verlängert, während der stabile Betrieb des Kommutators garantiert werden kann.

Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf deren bevorzugtes Ausführungsbeispiel speziell gezeigt und beschrieben wurde, ist es für Fachleute selbstverständlich, daß verschiedene Änderungen in der Form und in Einzelheiten darin vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, abzuweichen.

Claims (4)

1. Ungerichteter Frequenzgenerator, umfassend:
eine Vielzahl von Bürsten (121, 123), die mit einer Gleichspannungsquelle verbunden sind, und
einen Kommutator (230) zum Umwandeln einer Gleichspannungswellenform, die von einer der Bürsten eingespeist wird, in eine Wechselspannungswellenform durch eine Rotation desselben, wobei der Kommutator (230) eine auf einem äußeren Umfang desselben ausgebildete Nut (134) aufweist, die nach innen zum Kommutator (230) abgeschrägt ist, um die Reibung mit den Bürsten während dessen Rotation zu vermindern.

2. Ungerichteter Frequenzgenerator nach Anspruch 1, wobei die Nut (134) nach innen zum Kommutator (230) entlang der Richtung der Rotation des Kommutators abgeschrägt ist.

3. Ungerichteter Frequenzgenerator nach Anspruch 1, wobei ein stumpfer Winkel (134a), der auf dem äußeren Umfang des Kommutators aufgrund der schrägen Nut (134) ausgebildet ist, sanft gekrümmt ist, um den Stoß zwischen dem Kommutator (230) und den Bürsten (121-124) zu vermindern, wenn die Bürsten während der Rotation des Kommutators an der Nutbildungsfläche vorbeigeleitet werden.

4. Ungerichteter Frequenzgenerator nach Anspruch 1, wobei die Nut (134) zwischen einem leitenden Teil (132a, 132b) und einem isolierenden Teil (133), die auf dem äußeren Umfang des Kommutators (230) ausgebildet sind und nach außen freiliegen, ausgebildet ist.