DD212144A1 - Anordnung zur schaltspannungsbedaempfung an kleinen gleichstrommaschinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Schaltspannungsbedaempfung an kleinen Gleichstrommaschinen. Diese Anordnung ist insbesondere fuer die Bedaempfung von Schaltspannungen an permanenterregten eisenlosen Glockenlaeufermaschinen geeignet. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine mit geringem technologischem Aufwand und geringstem Platzbedarf realisierbare Daempfung zu finden, die auf Kommutierungs- und Schaltspannungen gleichermassen Einfluss nimmt. Erfindungsgemaess weisen die den Arbeitsluftspalt begrenzenden Oberflaechen des Stators eine Schicht elektrisch hochleitenden Materials auf. In dieser Schicht koennen die mit Kommutierungs-und Schaltvorgaengen verbundenen Feldaenderungen Wirbelstroeme induzieren, die daempfend auf die verursachenden Feldaenderungen und damit die Schaltspannungen zurueckwirken. Die Erfindung ist auf dem Gebiet des Elektromaschinenbaus anwendbar.

Description

Titel der Erfindung

Anordnung zur Schaiΐspannungsbedämpfung an kleinen Gleichstrommaschinen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bedämpfung von Sc halt spannung en, die beim Stromwendevorgang bzw. beim. Prellen ._. der Bürsten durch Burst ens chwingungeii am-Kommutator von Gleichstrommaschine η entstehen. Die Anordnung ist für kleine Gleichstrommaschinen, insbesondere für permanenterregte eisenlose Glockenläufermaschinen geeignet.

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Zur Bedämpfung von Schaltspannungen und damit zur Verringerung des Verschleißes am Kommutierungssystem sind bereits verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden. Im wesentlichen handelt es sich dabei um BeSchaltungsmaßnahmen für die Läuferspulen bzw. den Kommutator. Prinzipiell sind die nachfolgend beschriebenen Lösungen bekannt.

Eine Gruppe von Lösungen wendet für die Schaltspannungsbedämpfung nur Kondensatoren an, die parallel zu den sich Öffnenden Kontakten Kommutatorlamelle-Bürste liegen. Diese Maßnahmen, wie sie in der DR-PS 142 562, DPK 21d¹39 beschrieben sind, erfordern jedoch bei externer Kondensatoranordnung Zusatzbürsten oder bei Integrierung in den Anker der Gleichstrommaschine erhebliche axiale Baulänge und hohen Schaltungsaufwand zum Verbinden der Einzelkapazitäten mit den Kommutatorlamellen.

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In der DR-PS 395 372, DPK 21d¹39 ist vorgeschlagen worden, zur Unterdrückung von Zahnfluktuationsspannungen, die ebenfalls zürn Bürstenfeuer beitragen, in die Ausgleichsleitungen Kondensatoren einzuschalten, die vorteilhaft im Radstern untergebracht sind bzw. die Ausgleichsleitungen selbst als Kondensatoren auszubilden,

Diese Maßnahme, die nur an mehrpoligen Gleichstrommaschine:^! angewandt werden kann, bedämpft die Schaltspannungen zwischen benachbarten Lamellen nicht. Gleichzeitig wird die Funktion der Ausgleichsleitungen, da sie galvanisch getrennt werden, nur noch bei frequenzbehafteten Spannungen wirksam.

In einer anderen Gruppe von Lösungen zur Bedämpfung der Schaltspannungen werden verlustbehaftete Bauelemente verwendet, Dazu gehören Widerstände, Varistoren, Zenerdioden, die einzeln oder in Kombination mit Kondensatoren eingesetzt werden.

In dem DS-GM 1 373 206, DPK 21d¹39 ist die Anordnung von diskreten Widerständen vorgeschlagen, die vor der Montage au einem Ring zusammengelötet werden. Gemäß der DE-OS 1 929 934, IPK K02K, 13/10 ist es auch bekannt, die diskreten Widerstände durch einen mit Widerstandsmaterial beschichteten Ring zu ersetzen oder in die Zwischenräume der Kommutatorlamellen Widerstandsmaterial einzubringen.

Eine weitere Variante der Schaltsioaianungsbedämpiunfg ist in der DS-OS 2 336 643 beschrieben, wonach auf einem Ring aus halbleitendem Material 'Widerstände und Kondensatoren realisiert sind.

Während die Beschaltungen aus diskreten Bauelementen, insbesondere bei mehr als drei Kommutatorlamellen, zu erheblichen technologischen Aufwendungen führen und auch deren Unterbringung am Läufer äußerst problematisch ist, sind in den Kommutator integrierte Anordnungen durch die Wärmeentwicklung in ihrer Anwendung und Wirkung begrenzt.

Manche Ausführungen, wie z. 3. die nach der DE-OS 2 336 643, sind durch ihren konstruktiven Aufbau auf die Anwendung an Korn-

rnutatoreii mit drei Lamellen, bei denen die Betriebsspannung gleich der Lamellenspannung ist, festgelegt.

weiterhin wurde in der Patentanmeldung WP HO2K/238 599 8 vorgeschlagen, zur Schaltspannungsbedämpfung spiralförmig gewickelte Mehrfachkondensatoren zu verwenden, dessen Elektroden mit .je einer Kommutatorlamelle verbunden sind. Obwohl mit dieser Anordnung eine wesentliche Reduzierung des Platzbedarfes erzielt wird, ist es bei kleinen eisenlosen Glockenläufermaschinen schwierig, den zusätzlichen Platz bereitzustellen.

Eine weitere Gruppe von Lösungsvorschlägen zur Bedämpfung von Schaltspannungen, sieht induktiv wirkende Zusatzwicklungen vor. So sind z. B. in der DR-PS 497 915 und 520 546, DPK 21d¹,39 kurzgeschlossene Hilfswicklungen in den Ankernuten vorgesehen, die den Uutquerfluß bedampfen und dadurch die SchaItspannungen herabsetzen. Sine ähnliche Wirkung haben die in den Ankernuten angeordneten Dämpferplatten nach der DR-PS 618 281, DPK 21d¹39. Each der DR-PS 657 495, DPK 21 d¹39 ist es bekannt, über Widerstandswicklungen eine der Kommutierungsspannung entgegengerichtete Hilfsspannung zu erzeugen. Alle diese Maßnahmen erfordern einen hohen technologischen Aufwand und sind an permanenterregten eisenlosen Glockenläufern nicht anwendbar.

Nach der DE-OS 1 488 562, DPK 21a¹39 ist es auch bekannt, störende Felder durch Hilfswicklungen im Stator zu bedampfen, wobei es hierbei 'jedoch im wesentlichen um die Dämpfung von transforma'torischen Spannungen in der kommutierenden Spule durch Änderung des Ankerfeldes bzw. des Ständerhauptfeldes selbst geht. Die durch die Selbstinduktion in den kommutierenden Spulen entstehenden Schaltüberspannungen werden dadurch nicht beeinflußt. Außerdem ist die Anwendung nur an elektrischen Maschinen mit ausgeprägten Polen möglich.

Ziel der Erfindung

Mit der Erfindung soll.erreicht werden, daß durch eine Schaltspannung sbedämpfung die Lebensdauer von kleinen C-leichstrcmmaschinen, vorzugsweise von permanenterregten eisenlosen Glockenläuf ermaschinen wesentlich erhöht wird.

- 4 Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zu finden, mit der es bei geringem technologischem Aufwand und geringstem Platzbedarf möglich ist, an kleinen Gleichstrommotoren, insbesondere an permanenterregten eisenlosen Glockenläufermaschinen, die Schaltspannungen wirksam zu bedampfen. Dabei ist es prinzipiell gleichgültig, ob diese Schaltspannungen durch den Kommutierungsvorgang oder z. B. durch das-Prellen der Bürsten auf dem Kommutator entstehen.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß mindestens eine der den Arbeitsluftspalt begrenzenden Oberflächen des Stators eine Schicht elektrisch hochleitenden Materials aufweist. Ist im Kommutierungsapparat ein Bürstenprellen nicht zu erwarten, genügt es, daß die Schicht auf die Bereiche der Oberflächen des Stators begrenzt ist, die den kommutierenden Spulen gegenüberliegen. Die Schicht stellt dabei einen in sich geschlossenen Leiterzug dar. . . .

Zweckmäßigerweise besteht die Schicht aus Kupfer. In dieser Schicht können sich bei Kommutierungs- und Schaltvorgängen durch die damit verbundenen Feldänderungen Wirbelströme ausbilden, die dämpfend auf diese Feldänderungen und damit auf die Schaltspannungen zurückwirken«

Ausfüiirungsbe ispiel

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausfülirungsbeispiel erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine Gleichstronikle!röstmaschine mit einem eisenlosen Glockenläufer.

In einem Gehäuse 1, das gleichzeitig den Bisenrückschluß für den Magnetkreis bildet, ist ein Permanentmagnet 2 fest angeordnet. Zwischen diesem und dem Gehäuse 1 befindet sich der Arbeitsluftspalt 3 in dem die freitragende Wicklung 4 des eiseniosen Glockenläufers angeordnet ist. Die dem Arbeitsluftspalt 3 zugekehrten Oberflächen des Gehäuses 1 und des Permanentmagneten 2 tragen eine Kupferschicht 5. Diese Kupferschicht 5 braucht bei

einem eisenlosen Glockenläufermotor mit einem Durchmesser von 32 mm und einer Leistung von etwa 6 W nicht stärker als 10/um zu sein. In ihr können die durch Kommutierungs- und Schaltvorgänge bewirkten Feldänderungen Wirbelströme induzieren, die ihrerseits auf die verursachenden Feldänderungen und damit auf die am Kommutator anliegenden Schaltspannungen dämpfend Einfluß ne Innen,

Die Kupferschichten 5 können in einfacher Weise galvanisch hergestellt -werden.

Diese Anordnung zur Schaltspannungsbedämpfung ist gut geeignet zur kombinierten Anwendung mit anderen Maßnahmen zur Schaltspannungsbedämpfung, z. B. durch äußere Beschal rung mit Kondensatoren nach der Patentanmeldung WP E02K/236 599 8.

Claims (3)

1. Er findung; sanspruch

   1. Anordnung zur Schaltspannungsbedämpfung an kleinen GIe ichstrommaschinen, insbesondere für permanenterregte eisenlose Glockenläufermaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der den Arbeitsluftspalt begrenzenden Oberflächen des Stators eine Schicht elektrisch hochleitenden Materials aufweist.
2. 2. Anordnung zur Schaltspanmmgsbedämpfung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht als geschlossener Leiterzug auf die Bereiche der Oberflächen des Stators begrenzt ist, die den kommutierenden Spulen gegenüberliegen.
3. 3. Anordnung zur Schaltspannungsbedämpfung nach Punkt 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Kupfer besteht.

   - Hierzu 1 Blatt Zeichnungen -