DE19620073A1 - Verfahren zur Erkennung des Einlaufzustandes der Kohlebürsten elektrischer Kommutatormaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung des Einlaufzustandes der Kohlebürsten elektrischer Kommutatormaschinen, die in hohen Stückzahlen gefertigt und vorzugsweise in elektrischen Hausgeräten und Elektrowerkzeugen eingesetzt werden.

Es ist bekannt, am Ende eines Einlaufprozesses mit einer Funkstörmessung die Stabilität der Motorparameter, und damit den Einlaufzustand, zu prüfen. Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß unter den Bedingungen der Fertigung nur eine Störfrequenz gemessen wird, aber kritische Werte auch bei anderen Meßverfahren auftreten können.

Es ist auch bekannt, am Ende des Einlaufprozesses den Motor unter betriebsähnlichen Bedingungen anlaufen zu lassen und aus dem Verlauf des Einschaltstromes die Motorparameter abzuleiten. Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß die Prüfung erst nach Ablauf einer bestimmten Einlaufzeit vorgenommen wird und die Maschine zu diesem Zeitpunkt zu wenig oder zu viel eingelaufen sein kann. Ist die Maschine zu wenig eingelaufen, so kann eine Schädigung des Prüflings bei der Prüfung durch den hohen Einschaltstrom die Folge sein. Ist die Maschine zu lange eingelaufen, so bedeutet das verschenkte Fertigungszeit. Einer anzustrebenden Minimierung der Fertigungszeit steht entgegen, daß bei den bekannten Verfahren Einlaufen und Prüfen nur seriell erfolgen.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Erkennung des Einlaufzustandes der Kohlebürsten elektrischer Kommutatormaschinen, um die Fertigungszeiten unter Vermeidung von Schädigungen des Prüflings zu minimieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß der Kohlebürsteneinlauf und die Prüfung des Einlaufzustandes parallel erfolgen. Der Einlaufvorgang braucht nicht bis zum Ablauf einer erfahrungsgemäß geforderten Zeit zu erfolgen. Nachdem ein vorgegebener Traganteil der Kohlebürsten erreicht ist, wird der Einlaufvorgang beendet und die nächste Maschine nimmt den Platz zum Einlaufen ein. Vorteilhaft ist auch, daß das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut mit dem zeitlich sehr effektiven Einlaufverfahren mit höheren Frequenzen kombinierbar ist. Dadurch können extrem kurze Einlaufzeiten erreicht werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die einer Grundschwingung überlagerten Kommutierungsströme für einen kleinen Traganteil der Kohlebürste und

Fig. 2 die einer Grundschwingung überlagerten Kommutierungsströme für einen großen Traganteil der Kohlebürste.

In einer elektrischen Reihenschlußmaschine werden zwei benachbarte Lamellen durch die Kohlebürste kurzgeschlossen. Der dadurch in der Kohlebürste fließende Strom ist der Kommutierungsstrom und setzt sich vektoriell zusammen aus einem rotatorischen und einem transformatorischen Anteil. Die Höhe und die Dauer des mit der Kommutierungsfrequenz fließenden Stromes sind abhängig von der Auflagefläche der Kohlebürste auf dem Kommutator. Ist die Auflagefläche klein, spricht man von einem kleinen Traganteil, und der Kommutierungsstrom ist auch entsprechend klein, wie in Fig. 1 dargestellt. Im Gegensatz dazu spricht man bei großer Auflagefläche von einem hohen Traganteil, siehe Fig. 2, und der Kommutierungsstrom ist entsprechend groß. Wenn also die Bürstenanlagefläche groß ist, kann der Kommutierungsstrom länger fließen und seine Amplitude ist infolge des kleineren Kontaktwiderstandes größer. Auf diese Weise erfolgt eine dynamische Erkennung des Einlaufzustandes der Kohlebürsten durch Messung des Traganteils der Kohlebürsten über eine dem Kommutierungsstrom proportionale Spannung. Bei Erreichen eines motorspezifischen Normwertes des Einlaufgrades wird die Maschine abgeschaltet. Dabei ist es günstig, die Frequenz der Klemmenspannung so zu wählen, daß beim Einlaufen der Maschine ein vom Traganteil der Kohlebürsten abhängiger und hinsichtlich Impulsamplitude und Impulsbreite auswertbarer Kommutierungsstrom fließt.

Die Maschine läuft unter elektrischen und mechanischen Bedingungen ein, die ihr auch bei kleinerem Traganteil der Kohlebürsten keinen Schaden verursachen. Parallel dazu (Echtzeitverfahren) wird der Einlaufzustand der Bürsten geprüft. Jede Bürste kann dabei für sich gemessen werden.

Die Maschine kann bei einer oder mehreren Frequenzen laufen, wobei die Frequenzen seriell oder parallel wirken können. Es kann auch die Maschine während des Einlaufs kurzzeitig auf eine Frequenz umgeschaltet werden, bei der der Kommutierungsstrom als Maß für den Traganteil während des Einlaufs gemessen wird. Die Frequenzen liegen dabei vorzugsweise zwischen 50 Hz und 1 kHz.

Zur Erzeugung eines auswertbaren Kommutierungsstromes kann auch einem Gleichstrom oder einem niederfrequenten Strom ein höherfrequenter Anteil überlagert werden.

Die Messung des Kommutierungsstromes an der Bürste ist möglich, aber in der Fertigung schwierig. Vorteilhafterweise wird an einer oder beiden Feldwicklungen eine dem Kommutierungsstrom proportionale Spannung gemessen und einer Auswerteschaltung zugeführt.

Die Prüfung des Traganteils für die Maschine erfolgt schonend nicht unter Nennbedingungen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Erkennung des Einlaufzustandes der Kohlebürsten elektrischer Kommutatormaschinen,­ gekennzeichnet durch eine dynamische Erkennung des Einlaufzustandes ihrer Kohlebürsten durch Messung des Traganteils der Kohlebürsten über eine dem Kommutierungsstrom proportionale Spannung, wobei bei Erreichen eines motorspezifischen Normwertes des Einlaufgrades die Maschine abgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Klemmenspannung so gewählt wird, daß beim Einlaufen der Maschine ein vom Traganteil der Kohlebürsten abhängiger und hinsichtlich Impulsamplitude und Impulsbreite auswertbarer Kommutierungsstrom fließt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine bei einer oder mehreren Frequenzen einläuft, die gleich oder größer als die Nennfrequenz ist oder sind, wobei die Frequenzen seriell oder parallel wirken können.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer Gleichspannung zum Betrieb der Maschine ein frequenter Anteil zum Erzeugen eines Kommutierungsstromes und damit zum Messen eines Traganteils überlagert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzbereich zum Erzeugen des Kommutierungsstromes zwischen 50 Hz und 1 kHz liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Traganteils während des Kohlebürsteneinlaufs erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Kommutierungsstromes über eine analoge Größe an mindestens einer Feldwicklung oder mindestens an einer Kohlebürste erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung des Traganteils für die Maschine schonend nicht unter Nennbedingungen erfolgt.