WO2010076070A2 - Entstörungsanordnung für eine elektrische maschine - Google Patents

Entstörungsanordnung für eine elektrische maschine Download PDF

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    • H02K13/06—Resistive connections, e.g. by high-resistance chokes or by transistors

Definitions

  • the invention relates to a Entigensan Aunt for an electrical machine.
  • the interference suppression arrangement comprises a one-piece or multi-piece housing component and a one-piece or multi-piece shielding component, wherein the housing component forms a Faraday cage together with the shielding component.
  • the invention relates to an electrical machine, in particular a wiper motor.
  • DD 12956 describes a conventional suppressor.
  • a metallic shielding housing of a windscreen wiper motor in the wall of a metallic shielding housing of a windscreen wiper motor
  • Attached threaded connector which provides a tubular connection between the interior of the shielding and its surroundings.
  • a feedthrough capacitor is used, which completely fills the tubular connection.
  • a plus supply line is guided for the windscreen wiper motor.
  • the conventional suppressor no longer meets the increased requirements for electromagnetic compatibility with today's radio services and vehicle systems.
  • the invention is based on the generic Entigensan extract on that the Faraday cage encloses at least a first suppression choke.
  • a preferred embodiment provides that the Faraday cage completely envelopes a brush apparatus of the electrical machine.
  • the Faraday cage encloses a ground line of the electric machine, wherein the Faraday cage is electrically connected to the ground line.
  • a preferred embodiment also provides that the first suppression choke or a further suppression choke is inserted in the ground line.
  • a preferred embodiment provides that at least one feedthrough capacitor is arranged in a wall of the Faraday cage.
  • the Entigensan extract can be characterized in that the feedthrough capacitor comprises a metallized on a pipe inside and / or on a pipe outside ceramic tube.
  • the housing component and / or the shielding component has a receptacle for pressing in the feedthrough capacitor, in particular in an axial and / or in a radial direction.
  • the Faraday cage encloses a first interference suppression capacity.
  • the invention is based on a generic electrical machine in that the electric machine, in particular the wiper motor, comprises an interference suppression arrangement according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram for explaining an inventive electrical interconnection of the suppression components.
  • FIG. 2 shows a perspective schematic sketch of a spatial arrangement of interference suppression components according to the invention in the region of the shielding plate;
  • Fig. 3 is a perspective sketch of a feedthrough capacitor and a spatial arrangement according to the invention of the feedthrough capacitor in the rear element.
  • Small motors 10 are usually provided with a simple L / C suppression to suppress electrical noise caused by the brush fire.
  • the two wiper speeds required by the legislature are usually realized by means of two plus brushes 12, 14.
  • a first of the two plus brushes 12, 14 is diametrically opposed to a ground brush 16, while the other is at an acute circumferential angle of, for example, 70 ° to the first
  • Plus brush 12 is arranged. Consequently, the other of the two brushes 12, 14 of the ground brush 16 is not arranged diametrically opposite. In this case, both brushes 12, 14, each with its own L / C circuit 18, 20 and 22, 24 suppressed. In this case, the connection of the respective brush to a respective electrical supply line 34 or 36 via the inductance 18 and 22, wherein the power supply side terminal of the inductor 18 and 22 by means of a capacitor 20 and 24 is short-circuited against a ground 28 high frequency technology. This is called a 2L / 2C suppression. In order to improve the interference suppression in the long wave range, a third capacitance 26 connected between the terminals of the two plus brushes 12, 14 may be used.
  • a shielding component 30 connected to ground 28 is arranged so that the brushing apparatus 12, 14, 16 (and thus the original generator of the radio interference) is completely encapsulated in the pole housing 32.
  • the shielding component 30 is preferably an electrically conductive shielding sheet.
  • the electrical leads 34, 36 are passed through the shielding plate 30.
  • the two positive leads 34, 36 of the two-stage motor 10 by means of a feedthrough capacitor 40 and 42 high frequency technically shorted to the shield plate 30.
  • a throttle 44 in the ground path 46 of the wiper motor 10 By means of an insertion of a throttle 44 in the ground path 46 of the wiper motor 10, a further improvement is possible.
  • the ground line 48 may at any point, so for example between the ground brush 16 and the third throttle 44 or between the third throttle 44 and the brush housing 32, a thermo switch 50 be inserted ter.
  • a module 52 for receiving the suppression chokes 18, 22 is arranged in the motor housing 54 as follows.
  • the module 52 leads from a pole housing 56 through a motor flange (not shown) into a transmission housing (not shown).
  • the module 52 comprises a rear element 58 with suppression chokes 18, 22, a bow element 60 with contact springs to a (not shown) gear cover and a shield plate 30 between the rear element 58 and the bow member 60.
  • the shield plate 30 also have the function mechanically fix the bow member 60 to the rear member 58.
  • the shielding plate 30 in the direction of the bow element 60 have two tab-like extensions 64, 66, each with a recess 68, which are intended to clip the bow member 60 of two sides 72, 74 like a clip.
  • the bow element 60 has two lugs 70, which are intended to hook-engage in the recesses 68 of the tab-like extensions 64, 66.
  • a similar mechanical connection can also be provided between the shielding plate 30 and the rear element 58. It is expedient to arrange the two tabs 64, 66 for the bow member 60 on a left 72 and right 74 side of the shielding plate 30, when the two tabs 76, 78 for the rear element 58 on the top 80 and bottom 82 of the shield 30 are arranged.
  • the two tabs 76, 78 for the rear element 58 may also be expedient to arrange the two tabs 76, 78 for the rear element 58 on a left 72 and right 74 side of the shielding plate 30, and the two tabs 64, 66 for the bow element 60 on the top 80 and bottom 82 of the shielding plate 30.
  • the pole housing 56, the Gereteflanschgephaseuse and the shielding plate 30 form a closed Faraday cage 84.
  • the shield plate 30 causes a shield in the hatch from the pole housing 56 for Gearbox. It is expedient to pre-solder the two feedthrough capacitors 40, 42 to connecting wires 34, 36 of the throttles 18, 22 and to insert them into the rear element 58 together with the respective throttle 18, 22.
  • the interference suppression arrangement 86 for the electric machine 10 comprises a one-piece or multi-piece housing component 56 and a one-piece or multi-piece shielding component 30.
  • the housing component 56 forms, together with the shielding component 30, a Faraday cage 84.
  • the Faraday cage 84 encloses at least one first interference suppression throttle 18.
  • the Faraday cage 84 completely encloses a brush apparatus 12, 14, 16 and a ground line 48 of the electric machine 10.
  • the Faraday cage 84 is electrically connected to the ground line 48.
  • In a wall 30 of the Faraday cage 84 at least one feedthrough capacitor 40, 42 is arranged.
  • Each of the feedthrough capacitors 40, 42 may comprise a metallized ceramic tube 88 on a pipe inside and / or on a pipe outside.
  • the housing component 56 and / or the shielding component 30 may include a receptacle 90 for pressing in the feedthrough capacitor 40, 42, in particular in an axial 92 and / or in a radial direction 94 of the rear part 58.
  • the Faraday cage 84 may also envelope a first suppression capacity 26.
  • the invention is applicable to any type of electrical machine with brushes 12, 14, 16 and is particularly advantageous for wiper motors 10.
  • Ground line 48 Ground line 48, a further suppression choke 44 may be inserted.

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Abstract

Eine Entstörungsanordnung (86) für eine elektrische Maschine (10) umfasst eine ein- oder mehrstückige Gehäusekomponente (56) und eine ein- oder mehrstückige Abschirmungskomponente (30). Die Gehäusekomponente (56) bildet gemeinsam mit der Abschirmungskomponente (30) einen Faraday-Käfig (84). Der Faraday-Käfig (84) umhüllt mindestens eine erste Entstördrossel (44). Eine elektrische Maschine, insbesondere Wischermotor, umfasst eine wie zuvor beschriebene Entstörungsanordnung (86).

Description

Entstörungsanordnung für eine elektrische Maschine
Die Erfindung betrifft eine Entstörungsanordnung für eine elektrische Maschine. Die Entstörungsanordnung umfasst eine ein- oder mehrstückige Gehäusekomponente und eine ein- oder mehrstückige Abschirmungskomponente, wobei die Gehäusekomponente gemeinsam mit der Abschirmungskomponente einen Fa- raday-Käfig bildet. Außerdem betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, insbesondere einen Wischermotor.
DD 12956 beschreibt ein konventionelles Entstörglied. Hierbei ist in der Wan- düng eines metallischen Abschirmgehäuses eines Scheibenwischermotors ein
Gewindestutzen befestigt, der zwischen dem Innenraum des Abschirmgehäuses und seiner Umgebung eine rohrartige Verbindung bereitstellt. In die rohrartige Verbindung ist ein Durchführungskondensator eingesetzt, der die rohrartige Verbindung vollständig ausfüllt. Durch den Durchführungskondensator ist eine Plus- Zuleitung für den Scheibenwischermotor geführt. Das konventionelle Entstörglied genügt den gestiegenen Anforderungen an elektromagnetische Verträglichkeit mit heutigen Funkdiensten und Fahrzeugsystemen nicht mehr.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Entstö- rungsanordnung bereitzustellen, die den gestiegenen Anforderungen an elektromagnetische Verträglichkeit mit heutigen Funkdiensten und Fahrzeugsystemen Rechnung trägt. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Maschine, insbesondere einen Wischermotor, mit diesem Vorteil bereitzustellen. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche ge- löst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Entstörungsanordnung dadurch auf, dass der Faraday-Käfig mindestens eine erste Entstördrossel umhüllt. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Faraday-Käfig einen Bürstenapparat der elektrischen Maschine vollständig umhüllt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umhüllt der Faraday-Käfig eine Masseleitung der elektrischen Maschine, wobei der Faraday-Käfig mit der Masseleitung elektrisch verbunden ist.
Eine auch bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass in der Masseleitung die erste Entstördrossel oder eine weitere Entstördrossel eingefügt ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass in einer Wandung des Faraday-Käfigs mindestens ein Durchführungskondensator angeordnet ist.
Vorzugsweise kann die Entstörungsanordnung dadurch gekennzeichnet sein, dass der Durchführungskondensator ein auf einer Rohrinnenseite und/oder auf einer Rohraußenseite metallisiertes Keramikröhrchen umfasst.
Es ist von Vorteil, wenn die Gehäusekomponente und/oder die Abschirmungskomponente eine Aufnahme zum Einpressen des Durchführungskondensators, insbesondere in einer axialen und/oder in einer radialen Richtung, aufweist.
Auch ist es besonders bevorzugt, wenn der Faraday-Käfig eine erste Entstörkapazität umhüllt.
Außerdem baut die Erfindung auf einer gattungsgemäßen elektrischen Maschine dadurch auf, dass die elektrische Maschine, insbesondere der Wischermotor, eine erfindungsgemäße Entstörungsanordnung umfasst.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Figuren anhand beson- ders bevorzugter Ausführungsformen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Prinzipschaltbild zur Erläuterung einer erfindungs- gemäßen elektrischen Verschaltung der Entstörkomponenten; Fig. 2 eine perspektivische schematische Skizze einer erfindungsgemäßen räumlichen Anordnung von Entstörkomponenen im Bereich des Abschirmbleches; und
Fig. 3 eine perspektivische Skizze von einem Durchführungskondensator und einer erfindungsgemäßen räumlichen Anordnung des Durchführungskondensators im Heckelement.
Kleinmotoren 10 werden üblicherweise mit einer einfachen L/C-Entstörung ver- sehen, um elektrische Störungen zu unterdrücken, die durch das Bürstenfeuer verursacht werden. In einem Standard-Wischermotor 10 werden die zwei vom Gesetzgeber geforderten Wischgeschwindigkeiten üblicherweise mittels zwei Plus-Bürsten 12, 14 verwirklicht. Typischerweise steht eine erste der beiden Plus-Bürsten 12, 14 einer Massebürste 16 diametral gegenüber, während die andere in einem spitzen Umfangswinkel von beispielsweise 70° zu der ersten
Plus-Bürste 12 angeordnet ist. Folglich ist die andere der beiden Bürsten 12, 14 der Massebürste 16 nicht diametral gegenüber angeordnet. In diesem Fall werden beide Bürsten 12, 14 mit je einem eigenen L/C-Schaltkreis 18, 20 bzw. 22, 24 entstört. Hierbei erfolgt der Anschluss der jeweiligen Bürste an eine jeweilige elektrische Zuleitung 34 bzw. 36 über die Induktivität 18 bzw. 22, wobei der stromversorgungsseitige Anschluss der Induktivität 18 bzw. 22 mittels einer Kapazität 20 bzw. 24 gegen eine Masse 28 hochfrequenztechnisch kurzgeschlossen wird. Man spricht dann von einer 2L/2C-Entstörung. Um die Entstörung im Langwellenbereich zu verbessern, kann eine dritte Kapazität 26 verwendet wer- den, die zwischen den Anschlüssen der beiden Plus-Bürsten 12, 14 geschaltet ist. 2L/2C- bzw. 2L/3C-Entstörungen unterdrücken wirkungsvoll mittlere Störpegel, sind jedoch relativ unwirksam gegenüber kurzzeitig auftretenden Störereignissen, die sich in sogenannten "Stör-Peaks" bemerkbar machen. Die "Stör- Peaks" sind für frühere analoge Rundfunk- und Telekommunikationdienste eher unproblematisch, führen jedoch bei digitalen Kommunikationssystemen, wie Blue
Tooth und digitalen Rundfunkdiensten (Digital Broadcast) zu Ausfällen.
Erfindungsgemäß wird eine mit Masse 28 verbundene Abschirmungskomponente 30 so angeordnet, dass der Bürstenapparat 12, 14, 16 (und damit der originäre Erzeuger der Funkstörung) vollständig im Polgehäuse 32 gekapselt ist. Vorzugsweise ist die Abschirmungskomponente 30 ein elektrisch leitendes Abschirm- blech. Die elektrischen Zuleitungen 34, 36 werden durch das Abschirmblech 30 hindurchgeführt. Um eine Herausleitung von Störsignalen aus dem Bürstenraum 38 zu unterdrücken, werden die beiden Plusleitungen 34, 36 des zweistufigen Motors 10 mittels je eines Durchführungskondensators 40 bzw. 42 hochfrequenz- technisch mit dem Abschirmblech 30 kurzgeschlossen. Mittels einer Einfügung einer Drossel 44 in den Massepfad 46 des Wischermotors 10 ist eine weitere Verbesserung möglich. In die Masseleitung 48 kann an beliebiger stelle, also beispielsweise zwischen der Massebürste 16 und der dritten Drossel 44 oder zwischen der dritten Drossel 44 und dem Bürstengehäuse 32, ein Thermoschal- ter 50 eingefügt sein.
Ein Modul 52 zur Aufnahme der Entstördrosseln 18, 22 ist im Motorgehäuse 54 wie folgt angeordnet. Das Modul 52 führt von einem Polgehäuse 56 durch einen (nicht dargestellten) Motorflansch hindurch in ein (nicht dargestelltes) Getriebe- gehäuse. Das Modul 52 umfasst ein Heckelement 58 mit Entstördrosseln 18, 22, ein Bugelement 60 mit Kontaktfedern zu einem (nicht dargestellten) Getriebedeckel und ein Abschirmblech 30 zwischen dem Heckelement 58 und dem Bugelement 60. Neben der Abschirmungsfunktion kann das Abschirmblech 30 auch die Funktion haben, das Bugelement 60 an dem Heckelement 58 mechanisch zu befestigen. Dazu kann das Abschirmblech 30 in Richtung zu dem Bugelement 60 zwei laschenartige Fortsätze 64, 66 mit jeweils einer Aussparung 68 aufweisen, die dazu vorgesehen sind, das Bugelement 60 von zwei Seiten 72, 74 klammerartig zu umfassen. Das Bugelement 60 weist zwei Nasen 70 auf, die dazu vorgesehen sind, in die Aussparungen 68 der laschenartigen Fortsätze 64, 66 haken- artig einzugreifen. Eine gleichartige mechanische Verbindung kann auch zwischen dem Abschirmblech 30 und dem Heckelement 58 vorgesehen sein. Hierbei ist es zweckmäßig, die beiden Laschen 64, 66 für das Bugelement 60 an einer linken 72 und rechten 74 Seite des Abschirmblechs 30 anzuordnen, wenn die beiden Laschen 76, 78 für das Heckelement 58 auf der Oberseite 80 und Unter- seite 82 des Abschirmblech 30 angeordnet sind. Alternativ kann es auch zweckmäßig sein, die beiden Laschen 76, 78 für das Heckelement 58 an einer linken 72 und rechten 74 Seite des Abschirmblechs 30 anzuordnen, und die beiden Laschen 64, 66 für das Bugelement 60 auf der Oberseite 80 und Unterseite 82 des Abschirmblechs 30. Das Polgehäuse 56, das Getriebeflanschgehäuse und das Abschirmblech 30 bilden einen geschlossenen Faraday-Käfig 84. Das Abschirmblech 30 bewirkt eine Abschirmung in der Durchreiche vom Polgehäuse 56 zum Getriebegehäuse. Es ist zweckmäßig, die beiden Durchführungskondensatoren 40, 42 auf Anschlussdrähten 34, 36 der Drosseln 18, 22 vorzulöten und zusammen mit der jeweiligen Drossel 18, 22 in das Heckelement 58 einzulegen.
Die Entstörungsanordnung 86 für die elektrische Maschine 10 umfasst eine ein- oder mehrstückige Gehäusekomponente 56 und eine ein- oder mehrstückige Abschirmungskomponente 30. Die Gehäusekomponente 56 bildet gemeinsam mit der Abschirmungskomponente 30 einen Faraday-Käfig 84. Der Faraday-Käfig 84 umhüllt mindestens eine erste Entstördrossel 18. Außerdem umhüllt der Faraday-Käfig 84 ei- nen Bürstenapparat 12, 14, 16 und eine Masseleitung 48 der elektrischen Maschine 10 vollständig. Der Faraday-Käfig 84 ist mit der Masseleitung 48 elektrisch verbunden. In einer Wandung 30 des Faraday-Käfigs 84 ist mindestens ein Durchführungskondensator 40, 42 angeordnet. Jeder der Durchführungskondensatoren 40, 42 kann auf einer Rohrinnenseite und/oder auf einer Rohraußenseite ein metallisiertes Keramikröhrchen 88 umfassen. Die Gehäusekomponente 56 und/oder die Abschirmungskomponente 30 kann eine Aufnahme 90 zum Einpressen des Durchführungskondensators 40, 42, insbesondere in einer axialen 92 und/oder in einer radialen 94 Richtung des Heckteils 58 umfassen. Der Faraday-Käfig 84 kann auch eine erste Entstörkapazität 26 umhüllen. Grundsätzlich ist die Erfindung auf jede Art von elektrischen Maschinen mit Bürsten 12, 14, 16 anwendbar und ist insbesondere für Wischermotoren 10 von Vorteil. In der
Masseleitung 48 kann eine weitere Entstördrossel 44 eingefügt sein.

Claims

Ansprüche
1 . Entstörungsanordnung (86) für eine elektrische Maschine (10), umfassend eine ein- oder mehrstückige Gehäusekomponente (56) und eine ein- oder mehrstückige Abschirmungskomponente (30), wobei die Gehäusekomponente (56) gemeinsam mit der Abschirmungskomponente (30) einen Faraday-Käfig (84) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Faraday-Käfig (84) mindestens eine erste Entstördrossel (18) umhüllt.
2. Entstörungsanordnung (86) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Faraday-Käfig (84) einen Bürstenapparat (12, 14, 16) der elektrischen Maschine (10) vollständig umhüllt.
3. Entstörungsanordnung (86) gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Faraday-Käfig (84) eine Masseleitung (48) der elektrischen Maschine (10) umhüllt, wobei der Faraday-Käfig (84) mit der Masseleitung (48) elektrisch verbunden ist.
4. Entstörungsanordnung (86) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Masseleitung (48) die erste Entstördrossel (18) oder eine weitere Entstördrossel (44) eingefügt ist.
5. Entstörungsanordnung (86) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Wandung (30) des Faraday-Käfigs (84) mindestens ein Durchführungskondensator (40) angeordnet ist.
6. Entstörungsanordnung (86) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Durchführungskondensator (40) ein auf einer Rohrinnenseite und/oder auf einer Rohraußenseite metallisiertes Keramikröhrchen (88) umfasst.
7. Entstörungsanordnung (86) gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusekomponente (56) und/oder die Abschirmungskomponente (30) eine Aufnahme (90) zum Einpressen des Durchführungskondensators (40), insbesondere in einer axialen (92) und/oder in einer radialen (94) Richtung, aufweist.
8. Entstörungsanordnung (86) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Faraday-Käfig (84) eine erste Entstörkapazität (26) umhüllt.
9. Elektrische Maschine, insbesondere Wischermotor, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine eine Entstörungsanordnung (86) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
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