WO1999040671A1 - Kollektormotor - Google Patents

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WO1999040671A1
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supply
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Detlef Marth
Johann Rothkopf
Luciano Zorzin
Wolfgang Pfaff
Dirk Arnold
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Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/02—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for suppression of electromagnetic interference
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/01—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for shielding from electromagnetic fields, i.e. structural association with shields
    • H02K11/014—Shields associated with stationary parts, e.g. stator cores
    • H02K11/0141—Shields associated with casings, enclosures or brackets

Definitions

  • the present invention relates to a collector motor.
  • collector motors Due to the commutation processes on the collector / brush system, collector motors often generate high-frequency interference that can interfere with (broadcast) radio reception.
  • interference suppression measures are known, such as, for example, cladding with interference suppression elements or a suitable structural design of the collector motor.
  • a particular problem are small-sized collector motors, which are often partially made of plastic and have supply connections ( ⁇ voltage supply) that are insulated from the metallic pole tube.
  • interference suppression elements such as, for example, longitudinal inductors in the feed lines and / or capacitors between the connections.
  • the effectiveness of these interference suppression elements is reduced by the property of the components and the limited space available.
  • DE-A 27 02 404 describes a collector motor with an interference suppression device.
  • This interference suppression device comprises interference suppression elements which are arranged in the immediate vicinity of a brush carrier plate and which are connected to the - 2 -
  • the object of the present invention is to provide a collector motor with an interference suppression device, by means of which the interference suppression behavior is further improved.
  • a conductive connection is created via a supply line to the minus connection and / or a capacitive connection of the plus and / or minus connection to the pole tube.
  • the line inductances which are harmful to the interference suppression e.g. the inductance of the conductive connection or the supply inductances of the capacitors can be further limited in an advantageous embodiment of the invention, so that it is sufficient in particular for higher frequencies in a range of> 50 MHz.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an interference suppression device according to a first embodiment of the present invention
  • Fig. 2 shows a second embodiment of an interference suppression device according to the present invention
  • Fig. 3 shows a third embodiment of an interference suppression device according to the present invention
  • Fig. 4 shows a fourth embodiment of an interference suppression device according to the present invention
  • 5 shows a cross section through the fourth embodiment according to the present invention.
  • FIG. 1 shows the supply connections 4 - / - of the plus / minus voltage supply of a collector motor with a metallic pole tube 1.
  • the source of interference is shown schematically with reference number 2.
  • Interference suppression inductors 3a and 3b are located in the supply lines for the plus supply and the minus supply.
  • the supply connections are connected by a capacitor 4, which acts as a known interference suppression element.
  • the interference suppression effect can be considerably improved by an additional interference suppression element 5 in the form of an electrically conductive connection between a selected supply connection, for example the negative connection, and the pole tube 1.
  • the pole tube 1 is included in the interference suppression concept. and part of the interference suppression system.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, in which a capacitor 6 instead of an electrically conductive connection between a selected supply connection and the pole tube 1 - 4 -
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention, which differs from the second embodiment by an additional capacitor 7, which is connected between the other supply connection and the pole tube 1, so that both supply connections are capacitively connected to the pole tube 1 are.
  • a selected supply connection for example the negative connection
  • the pole tube 1 takes place via a highly conductive, metallic shielding cup 8.
  • the shielding cup 8 is provided with openings 9a, 9b for cooling medium or the like and for the other continuous supply connection, for example the positive connection.
  • the opening for the supply connection is isolated from the other continuous supply connection by additional parts (not shown).
  • the supply voltage connection connected to the pole tube via the shielding cup 8 is connected to the shielding cup 8 via 10 with a low resistance.
  • the contact with the pole tube 1 is established by means of a connecting collar 11.
  • the shielding cup 8 establishes a large-area connection between a selected supply connection and the pole tube 1 and, due to its large area, considerably improves the interference suppression effect.
  • FIG. 5 shows a cross section of an interference suppression device according to the fourth embodiment of the invention.
  • An interference suppressor is inserted into the pole tube 1, which shows a connection cover 12, which is made of electrically insulating material and closes the end of the pole tube 1.
  • the shielding cup 8 is an insert in the interior of the connection cover - 5 -
  • the selected supply connection for example a negative connection, is connected to the shielding cup 8 by a welded or soldered connection 13 via an opening 10.
  • the shielding cup 8 contacts the pole tube 1 via the connection collar 11.
  • the brush holders 14, the brush chamber 15 and brushes with connection strands in a known manner are inside the shielding cup 8 and the brush chamber 15 and brushes with connection strands in a known manner.
  • an interference suppression capacitor 16 is connected between the other supply connections.
  • the interference suppression effect is further improved with inductances between brushes and in the other supply connections in the form of suppression chokes 17.
  • the shielding cup 8 forms, together with the pole tube 1, an electromagnetically shielded space.
  • the connection is made with a selected supply connection, for example the minus connection, directly on the wall of the shielding cup, and the other supply connection, for example the positive connection, is also connected to the wall via a low-impedance filter circuit, e.g. through a capacitor. In this way, the damping of high-frequency interference is drastically improved.
  • the shielding cup 8 is preferably designed as an insert for inserting into a connection cover 12, whereby this part can be connected directly to the selected supply connection, for example the negative connection, via a welded or soldered connection or the like, and on the other hand can be connected to the pole tube 1 over a large area during assembly of the Collector motor can be connected.
  • a connecting collar 11 can be provided at the edge of the shielding cup 8 in order to - 6 -
  • pole tube 1 To connect pole tube 1 with a brush holder 14 and a connection cover 12 in a flanging process.
  • the improved shielding and interference suppression effect can be achieved in such a way that the shielding cup 8 is designed as a metallic grid which is integrated into a connecting cover 12 made of plastic in such a way that a low-impedance connection to the selected one Supply connection, for example the minus connection, and the pole tube 1 takes place over its entire circumference.
  • the separate shielding cup 8 can be integrated into the connection cover 12 in such a way that the connection cover 12 is made of a conductive plastic and thus takes over the shielding effect of the shielding cup 8, the other supply connection, for example the Plus connection, then must be insulated from the connection cover.
  • the shielding cup 8 can be attached outside the connection cover and connected to the pole tube with low impedance.
  • the present invention can also be applied to electric motors which are operated in two directions of rotation.
  • the shielding cup 8 is connected via a capacitor to a supply connection, as shown in FIG. 2, or to both supply connections, as shown in FIG. 3.
  • the present invention allows a considerable improvement in the interference suppression effect.
  • the following elements can be improved in a preferred manner:
  • the present invention also includes any combination of features of the above-described embodiments.

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Abstract

In einem Kollektormotor mit zwei oder mehreren Versorgungsanschlüssen (+, -) zur Spannungsversorgung des Kollektormotors, einem metallischen Polrohr (1) und einer Entstöreinrichtung (3a, 3b und 4) ist das Polrohr (1) in Verbindung mit dem Abschirmbecher (8) Teil der Entstöreinrichtung.

Description

Kollektormotor
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kollektormotor.
Kollektormotoren erzeugen durch die Kommutierungsvorgänge am Kollektor/ Bürstensystem häufig Hochfrequenzstörungen, die den (Rund-) Funkempfang stören können. Um diese Störungen zu dämpfen, sind Entstörungsmaßnahmen bekannt, wie beispielsweise das Beschälten mit Entstörelementen oder eine geeignete konstruktive Gestaltung des Kollektor motors. Ein besonderes Problem sind Kollektormotoren von kleiner Bauart, die häufig teilweise aus Kunststoff gefertigt sind und Versorgungsanschlüsse (±-Spannungsversorgung) aufweisen, die gegenüber dem metallischen Polrohr isoliert sind.
Stand der Technik
Es ist bekannt, die an diesen Anschlüssen auftretenden Störungen dadurch zu reduzieren, daß Entstörelemente wie beispielsweise Längs induktivitäten in den Zuleitungen und/oder Kondensatoren zwischen den Anschlüssen angebracht werden. Jedoch ist die Wirksamkeit dieser Entstörelemente durch die Eigenschaft der Bauteile und den begrenzt vorhandenen Bauraum vermindert.
In der DE-A 27 02 404 ist ein Kollektormotor mit einer Entstöreinrichtung beschrieben. Diese Entstöreinrichtung umfaßt Entstörelemente, die in un- mittelbarer Nähe einer Bürstenträgerplatte angeordnet sind und mit den - 2 -
Anschlußzuleitungen zu den Kohlebürsten (Plusseite und Minusseite) verbunden sind.
Vorteile der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kollektormotor mit einer Entstöreinrichtung bereitzustellen, durch welche das Entstörverhalten weiter verbessert wird.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen Kollektormotor mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Vorteilhaft wird durch die Einbeziehung des Polrohrs in das Entstörkonzept das Entstörverhalten weiter verbessert. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine leitfähige Verbindung über eine Zuleitung mit dem Minusanschluß und/oder eine kapazitive Anbindung von Plus- und/oder Minusanschluß an das Polrohr geschaffen.
Auch die für die Entstörwirkung schädlichen Leitungsinduktivitäten, wie z.B. die Induktivität der leitfähigen Verbindung oder die Zuleitungs induktivitäten der Kondensatoren, können in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weiter begrenzt werden, so daß sie insbesondere für höhere Frequenzen in einem Bereich von > 50 MHz ausreicht.
Zeichnungen
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung in bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen: - 3 -
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Entstöreinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Entstöreinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 3 eine dritte Ausführungsform einer Entstöreinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 4 eine vierte Ausführungsform einer Entstöreinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 5 einen Querschnitt durch die vierte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ausführungsbeispiel
Fig. 1 zeigt die Versorgungsanschlüsse 4-/- der Plus/Minus-Spannungsver- sorgung eines Kollektormotors mit einem metallischen Polrohr 1. Die Störquelle ist mit Bezugszeichen 2 schematisch dargestellt. In den Versorgungsleitungen für die Plusversorgung und die Minusversorgung befinden sich Entstörinduktivitäten 3a bzw. 3b. Die Versorgungsanschlüsse sind durch einen Kondensator 4 verbunden, der als ein bekanntes Entstörelement wirkt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann die Entstörungswirkung erheblich verbessert werden durch ein zusätzliches Entstörelement 5 in Form einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem gewählten Versorgungsanschluß, beispielsweise dem Minusanschluß, und dem Polrohr 1. Auf diese Weise wird das Polrohr 1 in das Entstörkonzept mit einbezo- gen und Teil der Entstöreinrichtung.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher anstelle einer elektrisch leitfälligen Verbindung zwischen einem gewählten Versorgungsanschluß und dem Polrohr 1 ein Kondensator 6 - 4 -
geschaltet ist, der den gewählten Versorgungsanschluß kapazitiv an das Polrohr 1 anbindet.
In Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ge- zeigt, die sich von der zweiten Ausführungsform durch einen zusätzlichen Kondensator 7 unterscheidet, der zwischen dem anderen Versorgungsanschluß und dem Polrohr 1 geschaltet ist, so daß beide Versorgungsanschlüsse kapazitiv mit dem Polrohr 1 verbunden sind.
In einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, erfolgt die Verbindung zwischen einem gewählten Versorgungsanschluß, beispielsweise dem Minusanschluß, und dem Polrohr 1 über einen hochleitfähigen, metallischen Abschirmbecher 8. Der Abschirmbecher 8 ist mit Durchbrüchen 9a, 9b für Kühlmedium oder ähnliches und für den anderen durchgehenden Versorgungsanschluß, beispielsweise den Plusanschluß, versehen. Durch zusätzliche Teile (nicht gezeigt) ist der Durchbruch für den Versorgungsanschluß gegenüber dem anderen durchgehenden Versorgungsanschluß isoliert. Der über den Abschirmbecher 8 mit dem Polrohr verbundene Versorgungsspannungsanschluß wird mit dem Abschirm- becher 8 niederohmig über 10 verbunden. Mittels eines Anschlußkragens 11 wird der Kontakt mit dem Polrohr 1 hergestellt. Der Abschirmbecher 8 stellt eine großflächige Verbindung zwischen einem gewählten Versorgungsanschluß und dem Polrohr 1 her und verbessert aufgrund seiner großen Fläche die Entstörwirkung erheblich.
In Fig. 5 ist ein Querschnitt einer Entstöreinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In das Polrohr 1 ist eine Entstöreinrichtung eingesetzt, die einen Anschlußdeckel 12 zeigt, der aus elektrisch isolierendem Material gefertigt ist und das Ende des Polrohrs 1 abschließt. Der Abschirmbecher 8 ist als Einlegeteil im Inneren des Anschlußdeckels - 5 -
aufgenommen und ist als tiefgezogenes Teil mit Durchbrüchen 9a, 9b und 10 ausgebildet. Der gewählte Versorgungsanschluß, beispielsweise Minusanschluß, durch eine Schweiß- oder Lötverbindung 13 über Durchbruch 10 mit dem Abschirmbecher 8 verbunden. Der Abschirmbecher 8 kontaktiert das Polrohr 1 über den Anschlußkragen 11. Im Inneren des Abschirmbechers 8 befinden sich die Bürstenhalter 14, die Bürstenkammer 15 und Bürsten mit Anschluß litzen in bekannter Weise.
Als weiteres Entstörelement ist ein Entstörkondensator 16 zwischen den anderen Versorgungsanschlüssen geschaltet. Mit Induktivitäten zwischen Bürsten und in den anderen Versorgungsanschlüssen in Form von Entstördrosseln 17 wird die Entstörwirkung weiter verbessert.
Der Abschirmbecher 8 bildet zusammen mit dem Polrohr 1 einen elektroma- gnetisch abgeschirmten Raum. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Verbindung mit einem gewählten Versorgungsanschluß, beispielsweise dem Minusanschluß, direkt an der Wand des Abschirmbechers, und der andere Versorgungsanschluß, beispielsweise der Plusanschluß , ist über eine Filterschaltung niederimpedant ebenfalls mit der Wand verbunden, z.B. über einen Kondensator. Auf diese Weise wird die Dämpfung der hochfrequenten Störungen drastisch verbessert.
Vorzugsweise ist der Abschirmbecher 8 als Einlegeteil zum Einlegen in einen Anschlußdeckel 12 ausgebildet, wodurch dieses Teil einerseits direkt mit dem gewählten Versorgungsanschluß, beispielsweise dem Minusanschluß, über eine Schweiß- oder Lötverbindung oder ähnliches angeschlossen werden kann und andererseits großflächig mit dem Polrohr 1 beim Zusammenbau des Kollektormotors verbunden werden kann. Beispielsweise bei einem Kollektormotor, der eine Elektrokraftstoffpumpe betreibt, kann ein Anschluß- kragen 11 am Rand des Abschirmbechers 8 vorgesehen werden, um das - 6 -
Polrohr 1 mit einem Bürstenhalter 14 und einem Anschluß deckel 12 in einem Bördelvorgang zu verbinden.
In einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) kann die verbesserte Abschirm- und Entstörwirkung in der Weise erreicht werden, daß der Abschirmbecher 8 als metallisches Gitter ausgebildet ist, das in einen Anschlußdeckel 12 aus Kunststoff so integriert wird, daß eine nieder impedante Anbindung an den gewählten Versorgungsanschluß, beispielsweise den Minusanschluß, und das Polrohr 1 über seinen gesamten Umfang erfolgt.
In einer weiteren Ausführungsform (nicht gezeigt) kann der gesonderte Abschirmbecher 8 in den Anschlußdeckel 12 in der Weise integriert werden, daß der Anschluß deckel 12 aus einem leitfähigen Kunststoff gefertigt ist und so die Abschirmwirkung des Abschirmbechers 8 übernimmt, wobei der andere Versorgungsanschluß, beispielsweise der Plusanschluß, dann gegenüber dem Anschlußdeckel isoliert werden muß.
In einer weiteren Ausführungsform (nicht gezeigt) kann der Abschirmbecher 8 außerhalb des Anschlußdeckels angebracht und mit dem Polrohr nieder- impedant verbunden werden.
Die vorliegende Erfindung kann auch bei Elektromotoren angewendet werden, die in zwei Drehrichtungen betrieben werden. Die Anbindung des Abschirmbechers 8 erfolgt in diesem Fall über einen Kondensator an einem Versorgungsanschluß, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, oder an beiden Versorgungsanschlüssen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.
Gegenüber den vorbekannten Entstörvorrichtungen für Elektromotoren erlaubt die vorliegende Erfindung eine erhebliche Verbesserung der Entstörwirkung. Insbesondere kann in bevorzugter Weise mit den folgenden Elementen die Entstörwirkung verbessert werden:
Abschirmwirkung des Abschirmbechers
niederohmige und niederimpedante Kontaktierung des Abschirmbechers mit dem Polrohr, wodurch ein abgeschlossener Schirmraum geschaffen wird, in dem sich die Störquellen und die Entstörelemente befinden
- Anbindung des gewählten Versorgungsanschlusses, beispielsweise des Minusanschlusses, galvanisch und des anderen Versorgungsanschlusses, beispielsweise des Plusanschlusses kapazitiv oder Anbindung beider Versorgungsanschlüsse kapazitiv über den Abschirmbecher an das Polrohr
- signifikante Verbesserung der Entstörung (besonders im wichtigen Bereich zwischen 50 MHz und 150 MHz um mehr als 20 dB gegenüber vorbekannten Lösungen).
Die vorliegende Erfindung umfaßt auch beliebige Kombinationen von Merk- malen der oben beschriebenen Ausführungsformen.

Claims

Patentansprüche
Kollektormotor mit zwei oder mehreren Versorgungsanschlüssen (+ ,-) zur Spannungsversorgung des Kollektormotors, einem metallischen Polrohr (1) und einer Entstöreinrichtung (3a), (3b) und (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Polrohr (1) Teil der Entstöreinrichtung ist.
Kollektormotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden Versorgungsanschlüsse kapazitiv (6, 7) mit dem Polrohr (1) verbunden ist.
3. Kollektormotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Versorgungsanschlüsse miteinander kapazitiv verbunden sind.
4. Kollektormotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Versorgungsanschlüsse elektrisch leitend mit dem Polrohr (1) verbunden ist.
5. Kollektormotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungsanschluß mit dem Polrohr (1) großflächig elektrisch leitend verbunden ist.
Kollektormotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungsanschluß über einen Abschirmbecher (8) mit dem Polrohr (1) großflächig elektrisch leitend verbunden ist. - 9 -
7. Kollektormotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmbecher (8) als tiefgezogenes Einlegeteil ausgebildet ist, das in einen elektrisch isolierenden Anschlußdeckel (12) eingelegt ist und einen Anschluß kragen (11) aufweist, der das Polrohr (1) elektrisch mit dem Abschirmbecher (8) verbindet.
8. Kollektormotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmbecher (8) als metallisches Gitter ausgebildet ist und im Inneren eines elektrisch isolierenden Anschlußdeckels (12) integriert ist.
9. Kollektormotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungsanschluß über einen Anschlußdeckel (12) aus elektrisch leitendem Kunststoff mit dem Polrohr (1) verbunden ist.
10. Kollektormotoren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmbecher (8) außerhalb des Anschluß deckeis angebracht und nieder impedant mit dem Polrohr (1) verbunden ist.
11. Kollektormotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in einem Versorgungsanschluß eine
Induktivität (17) vorgesehen ist.
PCT/DE1999/000264 1998-02-04 1999-02-01 Kollektormotor WO1999040671A1 (de)

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