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Die
Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät, insbesondere Steuergerät, vorzugsweise
eines Elektromotors, mit einem zumindest bereichsweise elektrisch
leitfähigen
Gehäuse
und mindestens einer Anschlussleitung, die durch eine Öffnung des
Gehäuses hindurchgeführt und/oder
an einen in der Öffnung vorgesehenen
Steckverbinder angeschlossen ist.
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Stand der Technik
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Elektrische
Geräte
der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik hinreichend
bekannt. Nahezu jedes elektrische Gerät verfügt über eine Anschlussleitung,
die das Gehäuse
durchgreift oder an einen Steckverbinder angeschlossen ist, der in
einer Öffnung
des Gehäuses
vorgesehen ist. Ebenso ist es bekannt, das Gehäuse zumindest bereichsweise
elektrisch leitfähig
auszuführen.
Häufig emittieren
elektrische Geräte
dieser Bauart EMV-Störungen.
Dies ist insbesondere bei elektrisch kommutierten Motoren der Fall,
die sowohl leitungsgebundene als auch abgestrahlte Störungen dieser
Art abgeben. Diese Störungen
werden durch das Umschalten der Motorinduktivitäten, getaktete Leistungsendstufen
und getaktete elektronische Baugruppen hervorgerufen. Das bedeutet,
dass ohne eine Entstörvorrichtung
diese Störungen über die
Anschlussleitung aus dem elektrischen Gerät herausgelangen können. In
dem Fall der elektrisch kommutierten Motoren geschieht dies über den
Weg des Steuergeräts, über welches
der Elektromotor an ein Stromnetz angeschlossen ist. Üblicherweise
werden Störungen
solcher Art durch diskrete EMV-Filterbauelemente, wie beispielsweise
Entstörkondensatoren
und Entstördrosseln
bekämpft.
Es sind also sowohl induktive als auch kapazitive Elemente vorgesehen,
die für
die Entstörung
des elektrischen Geräts
sorgen. Solche Entstörlösungen sind
jedoch nicht optimal, da häufig eine
Vielzahl an Bauelementen (sowohl induktiv und kapazitiv) notwendig
sind, was häufig
hohe Kosten zur Folge hat.
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Offenbarung der Erfindung
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Demgegenüber weist
das elektrische Gerät mit
den in Anspruch 1 genannten Merkmalen den Vorteil auf, dass es effektiv
entstörte
elektrische Geräte
ermöglicht,
bei welchen induktive Elemente vollständig entfallen und somit Kosten
eingespart werden können.
Dies wird erfindungsgemäß erreicht,
indem die Leitung über
mindestens ein im Bereich der Öffnung
und/oder des Steckverbinders angeordnetes kapazitives Element in
elektrischer Verbindung mit dem elektrisch leitfähigen Bereich des Gehäuses steht.
Dabei sind ausschließlich
kapazitive Elemente vorgesehen, es sind also keinerlei induktive
Elemente notwendig. Durch die unmittelbar im Bereich des Steckverbinders
oder der Öffnung
an einem Austritt der Anschlussleitung aus dem elektrischen Gerät angeordnete
kapazitive Verbindung mittels des kapazitiven Elements von der Anschlussleitung
zu dem elektrisch leitfähigen
Bereich des Gehäuses
ergibt sich ein so genanntes EMI-Supression-Filter.
Daraus resultiert eine erhebliche Wirkungsverbesserung der EMV-Filtereigenschaft
durch impedanzoptimierte Masseanbindung und direkte Kontaktierung
der Anschlussleitung. Somit sind strahlungsarme, also effektiv EMV-entstörte elektrische
Geräte,
insbesondere EC-Motoren, möglich.
Ebenso werden Kosten reduziert, da induktive Entstörelemente
im Wesentlichen überflüssig sind
oder nur in geringer Anzahl vorgesehen werden müssen. Auf diese Weise wird
der Filteraufwand minimiert und die Entstörvorrichtung kann integriert
aufgebaut werden. Durch die Reduzierung der Bauteilanzahl ergibt
sich neben der Kostenersparnis auch eine Erhöhung der Zuverlässigkeit.
Mit dem erfindungsgemäßen elektrischen
Gerät lassen
sich auf einfache Weise die von Gesetzgeber und Abnehmern geforderten
Entstörgrade
in gewünschten
Frequenzbereichen erreichen. Auch kann das Entstörfilterdesign optimal ausgelegt
sein, insbesondere können
dabei Single-Chip-Entstörlösungen auf
Keramik-Basis – wie
beispielsweise X2Y – eingesetzt
werden. Es ist vorgesehen, dass mittels der elektrischen Verbindung
eine möglichst
kurze Strecke überbrückt wird.
Daher sollen die die elektrische Verbindung herstellenden kapazitiven
Elemente im Bereich der Öffnung
oder des Steckverbinders angeordnet sein. Durch eine solche mechanisch
kurze Anbindung wird ein induktivitätsarmer Aufbau realisiert. Die Filterwirkung
der kapazitiven Elemente wird dadurch über große Frequenzbereiche hinweg,
also breitbandig, wirksam.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das kapazitive Element
in der Öffnung
vorgesehen ist. Um mittels des kapazitiven Elements eine möglichst
kleine Strecke überbrücken zu
müssen,
ist dieses in der Öffnung
angeordnet. Das bedeutet, dass die elektrische Verbindung unmittelbar
in der Öffnung
hergestellt sein soll. Vorteilhafterweise sind dabei Randflächen der Öffnung in
dem elektrisch leitfähigen
Bereich des Gehäuses
vorgesehen, die elektrisch mit den kapazitiven Elementen verbunden sind.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das kapazitive Element
einen Kondensator, insbesondere Keramik-Kondensator, ist. Das kapazitive Element
ist also ein Entstörkondensator.
Besonders vorteilhaft kann hier ein Keramik-Entstörkondensator vorgesehen sein.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mehrere kapazitive Elemente
vorgesehen sind, die gleichmäßig über den
Umfang der Öffnung
verteilt sind, insbesondere sich diametral gegenüberliegen. Eine besonders zuverlässige Entstörung des elektrischen
Geräts
lässt sich
erreichen, indem mehrere kapazitive Elemente verwendet im Bereich
der Öffnung
oder des Steckverbinders werden. Die Anzahl der kapazitiven Elemente
kann in Abhängigkeit der
Anwendung variiert werden. Die kapazitiven Elemente sollen über den
Umfang der Öffnung
verteilt angeordnet sein. Dabei ist insbesondere eine gleichmäßige Verteilung
vorgesehen. Bei einer geraden Anzahl von kapazitiven Elementen können sich
diese diametral gegenüberliegen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Leitung zumindest
bereichsweise eine Isolierung aufweist. Um ein mögliches Sicherheitsrisiko zu
minimieren und zu verhindern, dass, wenn mehrere Anschlussleitungen
vorgesehen sind, diese miteinander in elektrischen Kontakt treten,
ist die Leitung zumindest bereichsweise isoliert. Dies kann sowohl
innerhalb als auch außerhalb
des Gehäuses vorgesehen
sein. Die Leitung kann im Wesentlichen vollständig isoliert sein, lediglich
in dem Bereich, in dem die elektrische Verbindung mit dem kapazitiven Element
vorliegt, weist sie keine Isolierung auf.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse aus
Metall besteht oder Metall aufweist. Das Gehäuse ist besonders vorteilhaft
elektrisch leitfähig
ausbildbar, wenn es zumindest bereichsweise aus Metall besteht oder
Metall aufweist. Beispielsweise kann das Gehäuse vollständig aus Metall bestehen, also
ein Metallgehäuse
sein, oder lediglich im Bereich der Öffnung oder des Steckverbinders
aus Metall bestehen, um die elektrische Verbindung mit der Leitung
zu ermöglichen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ebenso viele Öffnungen
wie Anschlussleitungen vorgesehen sind. Idealerweise liegt für jede Anschlussleitung
eine eigene Öffnung
vor, durch welche diese geführt
ist. Auf diese Weise wird das Risiko minimiert, dass bei mehreren
Anschlussleitungen diese im Bereich der elektrischen Verbindung
ungewollt miteinander in Kontakt kommen und somit das elektrische
Gerät beschädigen. Auch
wird auf diese Weise die Wirkung der Filterung mittels der kapazitiven Elemente
verbessert.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Elektromotor mittels
des Steuergeräts
elektronisch kommutiert ist. Ein solcher elektronisch kommutierter
Elektromotor weist, abhängig
von seiner Leistungsklasse, starke leitungsgebundene und abgestrahlte
EMV-Störungen
auf. Diese werden, wie bereits erwähnt, durch das Umschalten der
Motorinduktivitäten,
getaktete Leistungsendstufen und getaktete elektronische Baugruppen
hervorgerufen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das elektrische Gerät mindestens
eine getaktete elektronische Baugruppe, insbesondere Leistungsendstufe,
aufweist. Die getaktete elektronische Baugruppe kann beispielsweise
zum elektronischen Kommutieren des Elektromotors vorgesehen sein. Sie
kann jedoch auch einem beliebigen anderen Zweck dienen. Derartige
getaktete elektronische Baugruppen erzeugen häufig starke EMV-Störungen, die
durch geeignete Filtermaßnahmen
reduziert werden müssen.
Dies gilt insbesondere für
Leistungsendstufen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne
dass eine Beschränkung
der Erfindung erfolgt. Es zeigt die
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Figur
einen Ausschnitt aus einem elektrischen Gerät mit vier durch Öffnungen
eines Gehäuses
hindurchgeführten
Anschlussleitungen, die mittels kapazitiver Elemente eine Entstörfunktion
für das elektrische
Gerät aufweisen.
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Die
Figur zeigt einen Ausschnitt eines elektrischen Geräts 1,
beispielsweise eines Steuergeräts eines
Elektromotors (nicht dargestellt). Das elektrische Gerät 1 weist
ein Gehäuse 2 auf,
in das vier Anschlussleitungen 3, 4, 5 und 6 hineingeführt sind.
Dieses Hereinführen
erfolgt durch Öffnungen 7, 8, 9 und 10,
die in einer Wand 11 des Gehäuses 2 eingebracht sind.
In einer Umgebung 12 des elektrischen Geräts 1 beziehungsweise
des Gehäuses 2 sind
die Anschlussleitungen 3, 4, 5 und 6 isoliert,
weisen also eine Isolierung 13 auf. Das Gehäuse 2 besteht
aus Metall und ist daher elektrisch leitfähig.
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Zur
Reduzierung der von dem elektrischen Gerät 1 abgegebenen EMV-Störungen sind
im Bereich der Öffnungen 7, 8, 9 und 10 kapazitive
Elemente 14 vorgesehen, die beispielsweise als Keramik-Kondensatoren
ausgebildet sind. In jeder Öffnung 7, 8, 9 und 10 sind
in dem dargestellten Beispiel vier solche kapazitiven Elemente 14 vorgesehen. Diese
kapazitiven Elemente 14 sind gleichmäßig über den Umfang der Öffnung 7, 8, 9 und 10 verteilt, wobei
sich jeweils zwei diametral gegenüberliegen. Im Bereich der Öffnungen 7, 8, 9 und 10 sind
die Anschlussleitungen 3, 4, 5 und 6 nicht
isoliert. Die kapazitiven Elemente 14 sind unmittelbar
an die Anschlussleitungen 3, 4, 5 und 6 angeschlossen
und stellen eine Verbindung zu Innenseiten 15, 16, 17 und 18 der Öffnungen 7, 8, 9 und 10 her.
Die Anschlussleitungen 3, 4, 5 und 6 sind
also über
die kapazitiven Elemente 14 elektrisch mit dem Gehäuse 2 beziehungsweise
dessen leitfähigem
Bereich gekoppelt. Die kapazitiven Elemente 14 sind unmittelbar
in den Öffnungen 7, 8, 9 und 10 angeordnet.
Wie in der Figur erkennbar, ist jeder Anschlussleitung 3, 4, 5 und 6 eine
eigene Öffnung 7, 8, 9 und 10 zugeordnet. Dabei
kann der Durchmesser der Öffnungen 7, 8, 9 und 10 an
einen jeweiligen Leitungsquerschnitt der Anschlussleitungen 3, 4, 5 und 6 angepasst
sein.
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Durch
die unmittelbare Anordnung der kapazitiven Elemente 14 in
den Öffnungen 7, 8, 9 und 10 des
Gehäuses 2 ergibt
sich ein so genanntes EMI-Supression-Filter.
Daraus ergibt sich eine erhebliche Wirkungsverbesserung der EMV-Filtereigenschaft
durch die impedanzoptimierte Masseanbindung und eine direkte Motoranschluss-Kontaktierung.
Die unmittelbare Anordnung der kapazitiven Elemente 14 in
den Öffnungen 7, 8, 9 und 10 ist
vorteilhaft, da durch diese Maßnahme
ein möglichst
kurzer Kontaktweg zwischen Anschlussleitungen 3, 4, 5 und 6 und
dem Gehäuse 2 beziehungsweise
den Innenseiten 15, 16, 17 und 18 der Öffnungen 7, 8, 9 und 10 erreicht
wird. Durch diese mechanisch kurze Anbindung wird ein induktivitätsarmer
Aufbau realisiert.