DE102009002664A1 - Kommutatoranordnung für einen Elektrokleinmotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kommutatoranordnung für einen Elektrokleinmotor, mit einer Kondensator-Ringscheibe, bei der in Multilayer-Technik abwechselnd erste (S1) und zweite Schichten (S2) aus einem dielektrischen Material übereinander laminiert sind, wobei auf einer ersten Oberseite der ersten Schicht (S1) mehrere sektorenförmig ausgebildete Elektroden (1) und auf einer zweiten Oberseite der zweiten Schicht (S2) in zu den Elektroden (1) im Wesentlichen korrespondierender Ausbildung Gegenelektroden (2) vorgesehen sind und wobei die erste Schicht (S1) und die zweite Schicht (S2) so übereinander angeordnet sind, dass sich die Elektroden (1) und die Gegenelektroden (2) im Wesentlichen einander gegenüberliegen. Zur Vereinfachung der Herstellung eines Dämpfungswiderstands (R) ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die übereinander angeordneten Gegenelektroden (2) eines jeden Sektors elektrisch leitend miteinander und mit einer an einer Unterseite der Kondensator-Ringscheibe im Wesentlichen radial verlaufenden Leiterbahn (3) verbunden sind inen Widerstand (R) vorgegebener Größe miteinander verbunden sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Kommutatoranordnung für einen Elektrokleinmotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Eine solche Kommutatoranordnung ist beispielsweise aus der EP 0 551 740 B1 bekannt. Dabei sind in einer Kondensator-Ringscheibe in Multilayer-Technik hergestellte Kondensatoren untereinander in Reihe geschaltet. Die Kondensatoren sind außerdem parallel zu den durch die Motorwicklung gebildeten Induktivitäten geschaltet.
• Zur Verbesserung der Entstörwirkung wird in der EP 1 294 080 A2 eine Kondensator-Ringscheibe vorgeschlagen, bei der anstelle sektorenartig ausgebildeter Gegenelektroden jeweils eine einzige vollflächig ausgebildete Gegenelektrode vorgesehen ist. Die vorgeschlagene Kondensator-Ringscheie zeichnet sich zwar durch eine verbesserte Entstörwirkung aus. In der Praxis hat es sich allerdings als schwierig erwiesen, einen Dämpfungswiderstand der in der Kondensator-Ringscheibe integrierten Kondensatoren exakt auf einen vorgegebenen Wert einzustellen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Kommutatoranordnung angegeben werden, bei welcher der Dämpfungswiderstand möglichst einfach und genau auf einen vorgegebenen Wert einstellbar ist.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 6.
• Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass die übereinander angeordneten Gegenelektroden eines jeden Sektors elektrisch leitend miteinander und mit einer an einer Unterseite der Kondensator-Ringscheibe im Wesentlichen radial verlaufenden Leiterbahn verbunden sind, und dass die Leiterbahnen jedes Sektors über einen Widerstand vorgegebener Größe miteinander verbunden sind. – Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leiterbahnen bilden leicht zugängliche Kontaktstellen an der Unterseite der Kondensator-Ringscheibe. Damit ist es möglich, die Gegenelektroden durch auf die Unterseite montier- oder aufdruckbare Widerstände zu verbinden und damit den Dämpfungswiderstand exakt einzustellen. Die vorgeschlagene Kommutatoranordnung lässt sich einfach herstellen und ermöglicht außerdem eine besonders präzise Einstellung des Dämpfungswiderstands. In Abkehr vom Stand der Technik ist es insbesondere nicht mehr erforderlich, den Dämpfungswiderstand in schlecht reproduzierbarer Weise durch eine Änderung der Zusammensetzung der zur Herstellung der Gegenelektroden verwendeten Leiterpasten einzustellen.
• Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff ”Leiterbahn” allgemein ein mit den Gegenelektroden eines Sektors verbundenes Kontaktfeld verstanden, welches auf der Unterseite der Kondensator-Ringscheibe vorgesehen ist. Die Kontaktfelder sind so ausgebildet, dass sie nicht unmittelbar miteinander verbunden sind. Die Verbindung der Kontaktfelder erfolgt über den Widerstand.
• Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Leiterbahnen jedes Sektors über zumindest einen Widerstand und eine in Reihe geschaltete Induktivität miteinander verbunden sind. Durch das Vorsehen einer zwischen die Leiterbahnen eingeschalteten Induktivität kann die Entstörwirkung der Kommutatoranordnung weiter verbessert werden.
• Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Widerstand eine in Dickschichttechnik hergestellte Widerstandsschicht. Eine solche Widerstandsschicht bzw. -bahn kann einfach über die Leiterbahnen gedruckt werden. Zur Herstellung eines solchen Dickschichtwiderstands können herkömmliche Materialien, beispielsweise Kohlenstoff oder Ruthenium-haltige Pasten, verwendet werden. Der Widerstandswert eines solchen Dickschichtwiderstands lässt sich besonders einfach mittels Laser schneiden und damit trimmen. Auch eignet sich das zur Herstellung der Kondensator-Ringscheibe verwendete dielektrische Material hervorragend als Substrat zum Aufbringen eines Dickschichtwiderstands. Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle eines Dickschichtwiderstands beispielsweise einen SMD-Widerstand zur Herstellung einer Verbindung zwischen den benachbarten Leiterbahnen zu verwenden.
• Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die übereinander angeordneten Elektroden eines jeden Sektors elektrisch leitend miteinander und mit jeweils einer Kommutatorlamelle verbunden sind. Die Anzahl der Sektoren entspricht zweckmäßigerweise der Anzahl der Kommutatorlamellen.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Kondensator-Ringscheibe mit einer die Kommutatorlamellen tragenden Kommutatorhülse verbunden ist. Die Kommutatorhülse kann z. B. auf die Kondensator-Ringscheibe montiert sein. Es kann aber auch sein, dass die Kondensator-Ringscheibe in Form eines Hohlzylinders ausgebildet ist. In diesem Fall können die Kommutatorlamellen die Kommutator-Ringscheibe umgeben.
• Die Erfindung betrifft ferner einen Elektrokleinmotor mit einer Welle und einer daran angebrachten erfindungsgemäßen Kommutatoranordnung.
• Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung der Kommutatoranordnung,
• 2 ein Ersatzschaltbild der Kommutatoranordnung gemäß 1,
• 3 eine Draufsicht auf eine erste Oberseite einer ersten Schicht,
• 4 eine Draufsicht auf eine zweite Oberseite einer zweiten Schicht,
• 5 eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung einer ersten Oberseite der ersten Schicht und
• 6 eine Unteransicht der Kondensator-Ringscheibe.
• Bei der in 1 schematisch gezeigten Kommutatoranordnung ist eine Kommutatorlamelle K jeweils mit ersten Elektroden 1 verbunden. Den ersten Elektroden 1 gegenüberliegend angeordnete zweite Elektroden 2 sind elektrisch miteinander verbunden. Mit dem Bezugszeichen 3 sind schematisch Leiterbahnen angedeutet, welche auf eine Unterseite der Kommutator-Ringscheibe (hier nicht gezeigt) aufgebracht sind. Zwei benachbarte Leiterbahnen 3 sind über einen Widerstand R und eine Induktivität L miteinander verbunden. Die Induktivität L kann auch weggelassen werden.
• 2 zeigt ein Ersatzschaltbild der Anordnung nach 1. Zwischen den Elektroden 1 und den Gegenelektroden 2 befindet sich ein Dielektrikum (hier nicht gezeigt). Wegen der damit sich ergebenden Multilayer-Anordnung werden durch die Elekt roden 1 und die Gegenelektroden 2 mehrere parallel geschaltete Kondensatoren C gebildet, welche jeweils mit einem Widerstand R1 behaftet sind.
• Die Elektroden 1 und die Gegenelektroden 2 sind sektorenförmig ausgebildet. Infolgedessen kann in der Kondensator-Ringscheibe – wie in 2 gezeigt ist – für jede Kommutatorlamelle K eine mehrere parallel geschaltete Kondensatoren C umfassende Entstörschaltung realisiert werden.
• 3 zeigt eine Draufsicht auf eine erste Schicht S1. Die erste Schicht S1 umfasst ein aus einem dielektrischen Material hergestelltes erstes Substrat 4, auf welches fünf sektorenartig ausgebildete Elektroden 1 aufgedruckt sind. Zur Herstellung der Elektroden 1 können herkömmliche Leiterpasten verwendet werden.
• 4 zeigt eine Draufsicht auf eine zweite Schicht S2. Die zweite Schicht S2 ist wiederum aus einem zweiten Substrat 5 gebildet. Das zweite Substrat 5 ist aus einem dielektrischen Material hergestellt. Dabei kann es sich um dasselbe Material handeln, welches zur Herstellung des ersten Substrats 4 verwendet wird. Auf dem zweiten Substrat 5 sind die ebenfalls sektorenförmig ausgebildeten Gegenelektroden 2 aufgebracht. Zur Herstellung der Gegenelektroden 2 können wiederum herkömmliche Leiterpasten verwendet werden.
• Zur Herstellung der Kondensator-Ringscheibe werden die in der 3 gezeigte erste Schicht S1 und die in der 4 gezeigte zweite Schicht S2 abwechselnd übereinander gestapelt und mittels einer Temperaturbehandlung verbunden.
• 5 zeigt eine Oberseite der Kommutator-Ringscheibe, d. h. eine Ausgestaltung der ersten Oberseite der obersten ersten Schicht S1.
• 6 zeigt eine Unteransicht der Kommutator-Ringscheibe. Dabei sind auf einer Unterseite der zweiten Schicht S2 radial verlaufende Leiterbahnen 3 vorgesehen, welche von einer aufgedruckten ringförmigen Widerstandsschicht 6 überlagert sind.
• Die Kontaktierung der Elektroden 1 erfolgt über in Ausnehmungen 9 am Umfangsrand geführte erste Leiterbahnen 7. Die Kontaktierung der Gegenelektroden 2 erfolgt über am Umfangsrand geführte zweite Leiterbahnen 8, welche mit den jeweiligen Leiterbahnen 3 verbunden sind. Zur Vermeidung eines Kontakts zwischen den Elektroden 1 und den Gegenelektroden 2 sind die Gegenelektroden 2 nicht bis zum Rand von Ausnehmungen 9 der zweiten Schicht S2 geführt. Erste Isolationspfade 10 zwischen den ersten Elektroden 1 und zweite Isolationspfade 11 zwischen den Gegenelektroden 2 sind so ausgestaltet, dass bei einem Übereinanderstapeln der ersten S1 und der zweiten Schichten S2 die zweiten Leiterbahnen 8 nicht mit den Elektroden 1 in Kontakt kommen.
• Die auf der Unterseite der untersten zweiten Schicht S2, d. h. auf der Unterseite der Kondensator-Ringscheibe, vorgesehene Widerstandsschicht 6 lässt sich einfach und kostengünstig mittels Drucktechnik herstellen. Damit kann ein Dämpfungswiderstand R exakt eingestellt werden. Zur Einstellung ist es beispielsweise möglich, die Widerstandsschicht 6 mittels eines Lasers zu schneiden und damit auf einen vorgegebenen Widerstandswert zu trimmen.
• Zwischen zwei benachbarten Leiterbahnen 3 können in die Widerstandsschicht 6 optional jeweils eine Induktivität L eingeschaltet sein. Eine solche Induktivität L kann beispielsweise mittels eines SMD-Bauelements realisiert werden. Durch das Vorsehen einer Induktivität L kann die Entstörwirkung der Kondensator-Ringscheibe weiter verbessert werden.

1

Elektrode

2

Gegenelektrode

3

Leiterbahn

4

erstes Substrat

5

zweites Substrat

6

Widerstandsschicht

7

erste Leiterbahn

8

zweite Leiterbahn

9

Ausnehmung

10

erster Isolationspfad

11

zweiter Isolationspfad

C

Kondensator

K

Kommutatorlamelle

L

Induktivität

R

Dämpfungswiderstand

R1

Widerstand eines Kondensatorfelds

S1

erste Schicht

S2

zweite Schicht

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• - EP 0551740 B1 [0002]
• - EP 1294080 A2 [0003]

Claims (7)

1. Kommutatoranordnung für einen Elektrokleinmotor, mit einer Kondensator-Ringscheibe, bei der in Multilayer-Technik abwechselnd erste (S1) und zweite Schichten (S2) aus einem dielektrischen Material übereinander laminiert sind, wobei auf einer ersten Oberseite der ersten Schicht (S1) mehrere sektorenförmig ausgebildete Elektroden (1) und auf einer zweiten Oberseite der zweiten Schicht (S2) in zu den Elektroden (2) im Wesentlichen korrespondierender Ausbildung Gegenelektroden (2) vorgesehen sind, und wobei die erste Schicht (S1) und die zweite Schicht (S2) so übereinander angeordnet sind, dass sich die Elektroden (1) und die Gegenelektroden (2) im Wesentlichen einander gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, dass die übereinander angeordneten Gegenelektroden (2) eines jeden Sektors elektrisch leitend miteinander und mit einer an einer Unterseite der Kondensator-Ringscheibe im Wesentlichen radial verlaufenden Leiterbahn (3) verbunden sind, und dass die Leiterbahnen (3) jedes Sektors über einen Widerstand (R) vorgegebener Größe miteinander verbunden sind.
2. Kommutatoranordnung nach Anspruch 1, wobei dass die Leiterbahnen (3) jedes Sektors über zumindest einen Widerstand (R) und eine in Reihe geschaltete Induktivität (L) miteinander verbunden sind.
3. Kommutatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Widerstand (R) eine in Dickschichttechnik hergestellte Widerstandsschicht (6) ist.
4. Kommutatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die übereinander angeordneten Elektroden (1) eines jeden Sektors elektrisch leitend miteinander und mit jeweils einer Kommutatorlamelle (K) verbunden sind.
5. Kommutatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kondensator-Ringscheibe mit einer die Kommutatorlamellen (K) tragenden Kommutatorhülse verbunden ist.
6. Kommutatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kondensator-Ringscheibe von den Kommutatorlamellen (K) umgeben ist.
7. Elektrokleinmotor mit einer Welle und einer daran angebrachten Kommutatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.