DE4136102A1 - Sensor zum erfassen der erwaermung einer wicklung eines kommutatormotors - Google Patents
Sensor zum erfassen der erwaermung einer wicklung eines kommutatormotorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Sensor zum Erfassen der Erwärmung
einer Wicklung eines Kommutatormotors nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Ein derartiger Sensor wird beispielsweise in der Braun Kom
pakt-Küchenmaschine UK 400 verwendet, der aus einem Heizwider
stand, der von dem Ankerstrom durchflossen wird, einem Tempera
turfühler und einem wärmespeichernden Wärmeleitkörper besteht.
Die Abwärme von dem Heizwiderstand wird über den Wärmeleitkörper
dem Temperaturfühler zugeführt. Bei geeigneter Dimensionierung
verhält sich die Temperatur, die von dem Wärmeleitkörper auf den
Temperaturfühler übertragen wird, ähnlich wie die Temperatur in
der Ankerwicklung, weil die Ankerwicklung und der Heizwiderstand
von dem gleichen Ankerstrom durchflossen werden. Somit kann das
Signal, das an dem Temperaturfühler abgreifbar ist, als ein Maß
für die Grenztemperatur in der Ankerwicklung angesehen und über
eine elektronische Schaltung ein Abschalten des Motors bewirkt
werden. Folglich dient der Sensor im Zusammenwirken mit einer Ab
schaltelektronik als Motorschutzvorrichtung. Eine funkenstörende
Wirkung wird mit diesem Sensor nicht erreicht. Der bekannte Sen
sor wird in Dickschichttechnik hergestellt, was sich jedoch als
fertigungstechnisch aufwendig erwiesen hat.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, einen Sensor zum Detektieren
der Erwärmung einer Wicklung eines Kommutatormotors zu schaffen,
der die Einsparung von Funkenstörmitteln ermöglicht und der die
Wirkung des Kühlsystems gleichzeitig miterfaßt.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des kenn
zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung wird als Heizwiderstand der reelle Widerstand
des Scheinwiderstandes einer Funkentstördrossel verwendet.
Funkentstördrosseln werden möglichst nahe an einem Kommutatormo
tor angebracht, um die von dem Motor erzeugten Funkentstörungen
nicht über die Anschlußleitungen, die gleichfalls als Antennen
wirken können, in andere Schaltungsteile gelangen zu lassen.
Üblicherweise ist man bemüht, Widerstände möglichst induktivi
tätsarm zu gestalten. Demgegenüber ist der Heizwiderstand nach
der Erfindung induktivitätsreich aufgebaut und erfüllt in vor
teilhafter Weise eine Doppelfunktion. Zum einen wirkt der durch
den Ankerstrom erwärmte Heizwiderstand als Bestandteil des Anker
stromsensors und zum anderen resultiert aus dem induktivitäts
reichen Heizwiderstand die Entstörfunktion. Somit wird für den
Sensor der reelle Widerstand und für die Funkentstörung der in
duktive Widerstand des Scheinwiderstandes eines induktivitäts
reich aufgebauten Heizwiderstandes ausgenutzt. Da sich beide
Funktionen in einem Bauteil vereinen, reduziert sich der Bau
teileaufwand erheblich. Zudem lassen sich induktivitätsreiche
Heizwiderstände in einfacher Weise durch Aufwickeln eines Leiter
drahtes zu einer Spule aufbauen.
Die als Funkentstördrosseln ausgebildeten Heizwiderstände lassen
sich leicht aufwickeln oder aufschieben. Dem Wärmeleitkörper
kommt somit gleichfalls eine Trägerfunktion für den Heizwider
stand bzw. die Funkentstördrossel zu.
Bevorzugt weist der Wärmeleitkörper eine Längsnut auf, in die der
Temperaturfühler geschützt vor Umgebungstemperaturen eingesetzt
ist und somit eine gute Wärmeanbindung an dem Wärmeleitkörper
aufweist. Wird ein Wärmeleitkörper mit einer Längsbohrung ver
wendet, in die der Temperaturfühler einsetzbar ist, ist der
Temperaturfühler weitestgehend von allen Seiten gegen äußere,
thermische Störeinflüsse geschützt. Damit läßt sich auch die Bau
form weiter verkleinern, da der Temperaturfühler geschützt durch
das Isoliermaterial im Inneren des gewickelten Heizwiderstandes
unterbringbar ist.
Der Wärmeübergang zwischen dem Heizwiderstand und dem Wärmeleit
körper sowie dem Wärmeleitkörper und dem Temperaturfühler kann
durch ein Wärmeleitmittel verbessert werden, die alle luftge
füllten kleinen Zwischenräume ausfüllt. Als besonders vorteil
haftes Material hat sich wärmeleitendes, mit Metalloxyden ge
fülltes Kunstharz erwiesen, welches noch elektrisch isolierend
wirkt.
Auf den Wärmeleitkörper lassen sich leicht Trägerscheiben aus
Isoliermaterial aufstecken, die die Anschlüsse für den Tempera
turfühler und die Heizwiderstände bzw. die Funkentstördrosseln
tragen. Wenn die Trägerscheiben viereckig ausgebildet sind,
wirken diese als Haltevorrichtungen für den gesamten Sensor, der
sich so sicher und plan auf einer Leiterplatte positionieren
läßt.
Weisen die Trägerscheiben einen Zapfen auf, der verdrehsichernd
in die Längsnut des Wärmeleitkörper eingreift, können sich die
gewickelten Heizwiderstände und Funkentstördrosseln, die an den
Anschlüssen in den Trägerscheiben angelötet sind, nicht lösen. Es
ergibt sich eine kompakte Sensoreinheit.
Insbesondere runde Keramikstäbe lassen sich einfach in einem
Strangpreßverfahren herstellen, wobei gleichfalls die Längsnut
oder eine zentrale Mittenbohrung einbringbar ist. Jedoch in
anderen Ausführungsformen kann der stabförmige Wärmeleitkörper im
Querschnitt auch andere Formen, wie z. B. eine viereckige Grund
form, aufweisen.
Meist werden zwei Drosseln zum funkentstörten Absichern eines
Kommutatormotors, insbesondere eines Gleichstrommotors verwendet.
Hierbei ist jede Anschlußleitung mit einer Entstördrossel ver
sehen. Erfindungsgemäß lassen sich auch zwei Funkentstördrosseln
als Heizwiderstände auf dem Wärmeleitkörper anordnen, die bevor
zugt beidseitig zu dem Temperaturfühler liegen. Durch diese Aus
führungsform wird der Vorteil einer höheren Wärmeausbeutung
(doppelte Wärme) erzielt, denn der Ankerstrom durchfließt beide
Funkentstördrosseln bzw. Heizwiderstände und dem Temperaturfühler
lassen sich so von zwei Heizwiderständen Wärme zuführen.
Bevorzugt ist der Temperaturfühler symmetrisch im gleichen Ab
stand zu den beiden Funkentstördrosseln bzw. Heizwiderständen an
geordnet, was die größte Wärmeausbeutung bewirkt, weil beide
Heizwiderstände gleichermaßen begünstigt sind.
Wird als Temperaturfühler ein NTC-Widerstand verwendet, läßt sich
ein preiswerter Sensor aufbauen.
Da die induktiven Eigenschaften der Funkentstördrosseln an die
Widerstandseigenschaften der Heizwiderstände angepaßt werden
müssen, lassen sich die Induktiven Eigenschaften zusätzlich da
durch variieren, indem als Keramikmaterial Ferritmaterial ver
wendet wird.
Bevorzugt besteht der Wärmeleitkörper aus einem Stab aus Keramik,
wie z. B. Aluminiumoxyd. Insbesondere Aluminiumoxyd besitzt her
vorragende Isolations- und Wärmeleiteigenschaften, die für die
erfindungsgemäße Anwendung vorteilhaft zum Tragen kommen.
Wird der erfindungsgemäße Sensor im Kühlluftstrom eines Kommuta
tormotors angeordnet, ergibt sich der Vorteil, daß auch das Aus
fallen des Kühlluftstromes detektiert werden kann. Denn wird
beispielsweise der Motor durch einen zweiten kleinen Lüfter ge
kühlt und der kleine Lüfter fällt aus, führt dies zu einer Er
höhung der Temperatur in dem Kommutatormotor, ohne daß der Anker
strom verändert wurde. Daher ist es vorteilhaft, wenn man den
erfindungsgemäßen Sensor in den Kühlluftstrom bringt und zum Aus
gleich die Heizleistung bzw. die Wärmeabgabe um den Betrag
heraufsetzt, die durch die Kühlwirkung verloren geht. Fällt die
Kühlung aus, führt dies gleichermaßen zu einem schnelleren Tempe
raturanstieg, der von dem Temperaturfühler detektierbar ist. Der
erfindungsgemäße Temperatursensor läßt sich somit in mehrfacher
Weise als Schutzvorrichtung für den Kommutatormotor heranziehen,
indem die erwärmende Wirkung des Ankerstroms auf die Wicklung mit
und ohne Kühlluftstrom überwacht wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher be
schrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schaltung des erfindungsgemäßen Sensors,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Sensors und
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 2.
In Fig. 1 umfaßt der erfindungsgemäße Sensor zum Detektieren der
Erwärmung der Wicklung eines Gleichstrommotors 9 eine erste
Funkentstördrossel 7 und eine zweite Funkentstördrossel 8, einen
Wärmeleitkörper 3 und einen Temperaturfühler 4. Die beiden
Funkentstördrosseln 7, 8 liegen in Reihe zu dem Motor 9. In
anderen Ausführungsformen ist es möglich, nur eine der Funkent
stördrosseln 7, 8 vorzusehen. Üblicherweise werden jedoch zwei
Funkentstördrosseln 7, 8 verwendet, um auf allen Anschlußleitun
gen 10, 11, die als Antennen wirken können, Funkstörungen zu be
seitigen.
Der über die Anschlußleitungen 10, 11 fließende Ankerstrom des
Motors 9 durchfließt gleichzeitig die Funkentstördrosseln 7, 8,
deren Scheinwiderstand in die beiden reellen Widerstände 1 und 5
sowie die Induktiven Widerstände 2 und 6 aufteilbar ist. Die In
duktiven Widerstände 2, 6 dienen zur Funkentstörung. Andererseits
dienen die beiden reellen Widerstände 1, 5 als Wärmequelle, deren
Erwärmung dann an den Temperaturfühler übertragen wird.
Der durch die reellen Widerstände 1, 5 fließende Ankerstrom er
wärmt die beiden Widerstände. Die Wärme wird an einen Wärmeleit
körper 3 abgegeben und einem Temperaturfühler 4 zugeführt, bei
dem es sich bevorzugt um einen NTC-Widerstand handelt. Die ab
gegebene Wärme ist ein Maß für die Ankerstromverluste, die
wiederum den Temperaturfühler 4 auf einen bestimmten Meßwert ein
stellt. Dieser Meßwert des Temperaturfühlers 4 kann an den
Klemmen 12, 13 abgegriffen werden. Folglich läßt sich an den
Klemmen 12, 13 ein Meßwertsignal abgreifen, das die Temperatur
des Ankers simuliert, wobei die Koppelung zwischen den zwei
Stromkreisen 10, 11 und 12, 13 ausschließlich auf thermischem
Wege über den Wärmeleitkörper 3 erfolgt.
Üblicherweise werden die Funkentstördrosseln 7, 8 nicht als Heiz
widerstände aufgebaut. Umgekehrt versucht man auch, Heizwider
stände 1, 5 möglichst Induktivitätsarm aufzubauen. Demgegenüber
sind nach der Erfindung die Funkentstördrosseln 7, 8 als Heiz
widerstände gestaltet, bzw. die Heizwiderstände 1, 5 induktivi
tätsreich gehalten.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Sensors aus Fig. 1. Als
Wärmeleitkörper 3 wird ein Keramikstab verwendet, der eine Längs
nut 20 aufweist. Anstelle der Längsnut 20 kann auch eine Längs
bohrung (nicht dargestellt) verwendet werden, so daß der Wärme
leitkörper 3 ein Rohr bildet. Die Längsnut 20 dient zur Aufnahme
des Temperaturfühlers 4, bei dem es sich bevorzugt um einen
kleinen, vorzugsweise scheibenförmigen, radial bedrahteten
NTC-Widerstand handelt, der in die Längsnut 20 einklebbar ist.
Somit wird durch die Längsnut 20 bzw. die Bohrung in dem Wärme
leitkörper 3 ein besserer Wärmeübergang zu dem Temperaturfühler 4
erzielt. Wird eine Bohrung gewählt, so wird axial bedrahteter
NTC-Widerstand verwendet.
Zusätzlich dient die Längsnut 20 als Verdrehsicherung für die
Trägerscheiben 14, die auf den Keramikstab 3 aufschiebbar sind
und vorzugsweise einen Zapfen 16 aufweisen, der verdrehsichernd
in die Nut 20 eingreift (Fig. 3). An den Trägerscheiben 14 sind
die Anschlüsse 17, 19 für die erfindungsgemäßen Funkentstördros
seln 7, 8 und den Temperaturfühler 4 ausgebildet. Bei den Träger
scheiben 14 handelt es sich bevorzugt um viereckige Lochscheiben,
die eine Bohrung 15 im Durchmesser des stabförmigen Wärmeleitkör
pers 3 aufweisen. Die beiden Längsscheiben 14 am linken und
rechten Ende des Keramikstabes 3 können zur konstanten Abstands
einhaltung über im Bereich der Zapfen 16 angeordnete Abstandsele
mente (nicht dargestellt) miteinander verbunden sein.
An den freien Enden des Keramikstabes 3, sind die Funkentstör
drosseln 7, 8 aufgewickelt, die gleichfalls und erfindungsgemäß
die reellen Heizwiderstände 1, 5 enthalten. Beispielsweise be
stehen die Funkentstördrosseln 7, 8 aus 30 Windungen von
Kupfer- oder Aluminium-Lackdraht. Wird Kupfer-Lackdraht
verwendet, so hat sich ein Durchmesser von 0,4 mm als vorteilhaft
erwiesen.
Durch den symmetrischen Aufbau, der in Fig. 2 gezeigt ist, ergibt
sich eine gleichmäßige Wärmeübertragung von beiden Seiten auf den
Temperaturfühler 4. Wie zuvor ausgeführt, kann je nach Anwen
dungsfall auch ein kürzerer Keramikstab 3 verwendet werden, der
nur eine Funkentstördrossel 7 und den Temperaturfühler 4 trägt.
Hier ergibt sich eine sehr kleine Bauform, wenn es sich bei dem
Keramikstab 3 um eine Röhre handelt, in deren Mittenbohrung der
Temperaturfühler 4 eingeschoben ist.
Der Temperaturfühler 4 und die Funkentstördrosseln 7, 8 sind in
ein Wärmeleitmittel 18 eingebettet, die den Wärmeübergang
zwischen den einzelnen Bauteilen verbessert. Bevorzugt wird ein
wärmeleitfähiges Harz, vorzugsweise Epoxydharz, verwendet.
Durch die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform mit den viereckigen
Trägerscheiben 14 läßt sich der erfindungsgemäße Sensor sicher
auf einer Leiterplatte positionieren und anlöten.
Claims (13)
1. Sensor zum Erfassen der Erwärmung einer Wicklung eines Kom
mutatormotors, bestehend aus mindestens einem Heizwiderstand
(1, 2), der von dem Ankerstrom durchflossen wird, einem
Temperaturfühler (4), und einem wärmespeichernden Wärmeleit
körper (3), der die von dem Heizwiderstand (1, 2) abgegebene
Wärme dem Temperaturfühler (4) zuführt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Heizwiderstand (1, 2) der ohmsche Widerstand einer
Funkentstördrossel (7, 8) ist.
2. Sensor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf den Wärmeleitkörper (3) die Funkentstördrossel (7,
8) aufgewickelt ist.
3. Sensor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmeleitkörper (3) eine Längsnut (20) oder eine
Längsbohrung aufweist, in die der Temperaturfühler (4) ein
gesetzt ist.
4. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Funkentstördrossel (7, 8) und dem Wärme
leitkörper (3), und zwischen dem Wärmeleitkörper (3) und dem
Temperaturfühler (4) ein Wärmeleitmittel (18) zum besseren
Wärmeübergang vorgesehen ist.
5. Sensor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Wärmeleitmittel (18) ein mit Metalloxyden gefülltes
Kunstharz ist.
6. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem Wärmeleitkörper (3) Trägerscheiben (14) aus
Isoliermaterial aufgesteckt sind, die die Anschlüsse (17)
tragen und die vorzugsweise eine viereckige Grundform auf
weisen.
7. Sensor nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Trägerscheiben (14) einen Zapfen (16) aufweisen, der
verdrehsichernd in die Längsnut (20) des Wärmeleitkörpers
(3) eingreift.
8. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmeleitkörper (3) zylindrisch ist.
9. Sensor nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem Wärmeleitkörper (3) zwei Funkentstördrosseln (7,
8) beidseitig mit Abstand zu dem Temperaturfühler (4) ange
ordnet sind.
10. Sensor nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Funkentstördrosseln (7, 8) mit gleichem Ab
stand zu dem Temperaturfühler (4) angeordnet sind.
11. Sensor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Temperaturfühler (4) ein NTC-Widerstand ist.
12. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmeleitkörper (3) aus Keramik, vorzugsweise aus
Aluminiumoxyd, besteht.
13. Sensor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor im Kühlluftstrom des Motors (9) angeordnet
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4136102A DE4136102C2 (de) | 1991-11-02 | 1991-11-02 | Sensor zur Überwachung der Erwärmung der Ankerwicklung eines Kommutatormotors |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE4136102A DE4136102C2 (de) | 1991-11-02 | 1991-11-02 | Sensor zur Überwachung der Erwärmung der Ankerwicklung eines Kommutatormotors |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4136102A1 true DE4136102A1 (de) | 1993-05-06 |
DE4136102C2 DE4136102C2 (de) | 1993-10-14 |
Family
ID=6443933
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4136102A Expired - Fee Related DE4136102C2 (de) | 1991-11-02 | 1991-11-02 | Sensor zur Überwachung der Erwärmung der Ankerwicklung eines Kommutatormotors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4136102C2 (de) |
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1991
- 1991-11-02 DE DE4136102A patent/DE4136102C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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DE4136102C2 (de) | 1993-10-14 |
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