DE102009060731A1

DE102009060731A1 - Elektronische Bürstenabschaltung für einen Elektromotor

Info

Publication number: DE102009060731A1
Application number: DE200910060731
Authority: DE
Inventors: Hans Hermann 25782 Rottmerhusen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2011-06-30

Abstract

Es wird eine elektronische Bürstenabschaltung für einen Elektromotor vorgeschlagen, bei der durch eine Überwachung mit einem Programm eines Controllers einer Steuerelektronik der Elektromotor auf Störung geschaltet wird, wenn beim zum Anliegenkommen einer Bürstenandruckfeder auf einen Bürstenhalter keine ausreichende Kommutierung mehr vorhanden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Bürstenabschaltung für einen Elektromotor, gemäß den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 3.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Bürstenabschaltung für einen Elektromotor bereitzustellen, womit die Bürsten rechtzeitig abgeschaltet werden, bevor die Bürsten zu feuern beginnen und der Kollektor hierdurch Schaden nimmt.
Diese Aufgabe wird durch die nebengeordneten Patentansprüche 1 und 3 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung dargelegt.
Die Vorteile der Erfindung werden im besonderen darin gesehen, daß eine sichere Bürstenabschaltung nach dem Erreichen der Mindestbürstenlänge mit einer elektronischen Steuereinrichtung erfolgt, und hierdurch der Kollektor des Ankers des Elektromotors vor Schäden geschützt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 und 2 jeweils eine Schaltungsanordnung einer elektronischen Steuereinrichtung für einen Elektromotor,
3 bis 8 Aufzeichnungen über Stromverläufe während eines Motorbetriebes und während eines Bremsbetriebes.
1 zeigt eine Schaltungsanordnung womit eine netzabhängige Bremsung eines Elektromotors durchführbar ist. Dem Anker 1 ist ein zweipoliger Umschalter mit Schaltgliedern S1, S2 zugeordnet. Die Feldwicklung 2 wird während des Bremsbetriebes aus einem Netz gespeist, und der Anker wird mit dem Umschalter kurzgeschlossen. Zur Steuerung des Elektromotors ist ein Triac 3 in einem Netzanschluß geschaltet, und dem Triac 3 ist ein Shunt 4 vorgeschaltet. Der Elektromotor wird mit einer Steuerelektronik 5 betrieben.
Mit einer solchen Schaltungsanordnung und der zugeordneten Steuerelektronik 5 läßt sich gut eine elektronische Bürstenabschaltung realisieren, wenn die Bürsten 6 eine minimale Länge erreicht haben, und somit der Kollektor des Ankers 1 nicht durch hohes Bürstenfeuer von verbrauchten Bürsten beschädigt wird.
3 zeigt eine Halbwellenaufzeichnung von einem Leerlaufbetrieb und von einem Bremsbetrieb des Elektromotors. Nach Halbwellen 7 des Leerlaufbetriebes folgen Halbwellen 8 des Bremsbetriebes. Ein Drehzahlverlauf des Elektromotors ist durch eine aufgezeichnete Linie 9 dargestellt. Am Ende 10 des aufgezeichneten Drehzahlverlaufs steht der Elektromotor. Bei der Aufzeichnung der Halbwellen 8 des Bremsbetriebes verfügen die Bürsten 6 über einen ausreichenden Andruck am Kollektor, somit besitzen die Bürsten noch eine ausreichende Länge.
4 zeigt eine Halbwellenaufzeichnung vom Bremsbetrieb des Elektromotors, bei der die Bürsten 6 über keinen ausreichenden Andruck am Kollektor verfügen. Der Motorbetrieb ist hier noch voll gewährleistet wie die Aufzeichnung der Halbwellen 7 des Leerlaufbetriebes zeigt. Für den Bremsbetrieb reicht der Andruck der Bürsten auf dem Kollektor aber nicht mehr aus, wenn die Andruckfeder der Bürsten auf den Bürstenhalter zum Anliegen kommt. Da während des Bremsbetriebes die Feldwicklung 2 des Elektromotors direkt aus dem Netz gespeist wird, und der Bremsverlauf an einer festeingestellten Phasenanschnittwinkelkurve gebunden ist, reicht die Spannung des kurzgeschlossenen Ankers an den Bürsten nicht mehr aus, um den notwendigen Stromfluß über die Feldwicklung zu ermöglichen. Die Aufzeichnung der Halbwellen 8' der 4 zeigt den reduzierten Stromfluß über die Feldwicklung, der durch den zu niedrigen Stromfluß des kurzgeschlossenen Ankers über die Bürsten, durch einen zu niedrigen Andruck der Bürsten auf den Kollektor, verursacht wird. Hierdurch wird die Bremsleistung erheblich reduziert, und die Auslaufzeit des Elektromotors deutlich erhöht.
Ein Controller der Steuerelektronik 5 beinhaltet ein Programm zur Überwachung der Auslaufzeit des Elektromotors während des Bremsbetriebes. Wird die vorgegebene Auslaufzeit überschritten, so schaltet die Steuerelektronik auf Störung, und der Elektromotor wird vom Netz getrennt. Nun sollten die Bürsten gewechselt werden.
Mit einer derartigen Einrichtung zum Bremsen eines Motors und einer elektronischen Abschaltung der Bürsten, wird ein starkes Feuern der Bürsten verhindert und der Kollektor vor einer Beschädigung bewahrt, wenn die Bürsten verbraucht sind.
Eine elektronische Bürstenabschaltung läßt sich auch gut realisieren, wenn ein Elektromotor ungebremst ist.
2 zeigt eine Schaltungsanordnung von einem ungebremsten Elektromotor. Der Elektromotor wird auch mit einer Steuerelektronik 5 über einen Triac 3 gesteuert.
5 zeigt eine Halbwellenaufzeichnung während des Hochlaufs und während des Leerlaufbetriebes des Elektromotors. Wie aus der Aufzeichnung der Halbwellen 11 zu ersehen ist, reicht der Andruck der Bürsten 6 auf den Kollektor aus, um eine einwandfreie Stromaufnahme für den Elektromotor sicherzustellen.
6 zeigt eine Aufzeichnung der Halbwellen während des Leerlaufbetriebes, bei der ein Andruck der Bürsten nicht mehr ausreichend ist für eine einwandfreie Kommutierung. Hier kommt die Andruckfeder der Bürsten zum Anliegen auf den Bürstenhalter, und die Bürsten beginnen zu feuern. Dieses Bürstenfeuern ist gekennzeichnet durch Nadelspitzen 12 und Stromeinbrüche 13. Mit dem Controller der Steuerelektronik 5 wird der Stromverlauf über einen Shunt 4 überwacht. Registriert der Controller in einer vorgegebenen Zeit eine Anzahl von Nadelspitzen 12 und Stromeinbrüchen 13, so sind voraussichtlich die Bürsten 6 verbraucht, und die Steuerelektronik 5 schaltet auf Störung, indem der Motor über dem Halbleiterschalter 3 abgeschaltet wird.
7 zeigt eine Aufzeichnung von Halbwellen während des Leerlaufbetriebes und 8 zeigt eine Aufzeichnung von Halbwellen während des Hochlaufs des Elektromotors, bei denen die Bürsten schon stark feuern, wobei die Stromaufnahme sich schon verringert hat und extreme Nadelspitzen 12 bereits vorhanden sind. Werden hier die Bürsten nicht abgeschaltet, so wird der Kollektor geschädigt.

Claims

Elektronische Bürstenabschaltung für einen netzabhängig gebremsten Elektromotor mit einem Anker (1) und einer Feldwicklung (2) und mit einer Steuerelektronik (5) mit einem Controller zur Überwachung eines Bremsbetriebes, – wobei während des Bremsbetriebes die Bremszeit derart überwacht ist, – daß beim zum Anliegenkommen einer Bürstenandruckfeder auf einen Bürstenhalter, der Andruck der Bürsten auf einen Kollektor und somit der Stromfluß über den Kollektor nicht mehr ausreichend ist für eine vorgegebene Bremszeit, – und bei einer Überschreitung der vorgegebenen Bremszeit der Elektromotor über einen Halbleiterschalter (3) vom Netz getrennt wird, und die Steuerelektronik (5) auf Störung schaltet.
Elektronische Bürstenabschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremszeit des Elektromotors an einer fest eingestellten Phasenanschnittwinkelkurve gebunden ist.
Elektronische Bürstenabschaltung für einen Elektromotor mit einem Anker (1) und einer Feldwicklung (2) und mit einer Steuerelektronik (5) mit einem Controller, – wobei mit einem Programm des Controllers ein Stromverlauf über einen Shunt (4) derart überwacht wird, daß während des Motorbetriebes beim zum Anliegenkommmen einer Bürstenandruckfeder auf einen Bürstenhalter, – eine Anzahl von Nadelspitzen (12) und Stromeinbrüchen (13) in einer vorgegebenen Zeit vom Controller erfaßt sind, der Elektromotor über einen Halbleiterschalter (3) vom Netz getrennt wird, und die Steuerelektronik (5) auf Störung schaltet.
Elektronische Bürstenabschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Hochlaufs des Elektromotors und während des Leerlaufbetriebes der Stromverlauf über den Shunt (4) überwacht ist.