DE3300313A1 - Anordnung zur schaltspannungsbedaempfung an kommutatoren von kleinmaschinen - Google Patents

Description

• Titel der Erfindung
• Anordnung zur Schalt spannung sbe dämpfung an Kommutatoren von Kleinmaschinen Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bedampfung von Schaltspannungen, die beim Stromwendevorgang am Eommutator von Gleichstrommaschinen entstehen. Die Anordnung ist insbesondere für die Anwendung bei kleinen Gleichstrommaschienen im Leistungsbereich bis 10 W geeignet, deren Kommutatoren mehr als drei Lamellen aufweisen.
• Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Zur Bedämpfung der Schalt spannungen und damit zur Verringerung des Verschleißes am Kommutierungssystem sind bereits verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden.
• Prinzipiell sind die nachfolgend beschriebenen Lösungen bekannt.
• Eine Gruppe von Lösungen wendet für die Schaltspannw1gsbedampfung nur Kondensatoren an, die parallel zu den sich öffnenden Kontakten Kommutatorlamelle - Bürste liegen. Diese Maßnahmen, wie sie in der DR-PS 142 562, DPK 21 d1 39 beschrieben sind, erfordern aedoch 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. In der DR-PS 395 372, DPK 21 d¹ 39 ist vorgeschlagen worden, zur Unterdräckung von Zahnfluktuation s spannungen, die ebenfalls zum 3ür stenfeuer beitragen, in die Ausgleichsleitungen Kondensatoren einsuschalten, die vorteilhaft im Radstern untergebracht sind bzw. die Ausgleichsleitungen selbst als Eondensatoren auszubilden. Diese Maßnahme, die nur an mehrpoligen Gleichstronmaschinen 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 Bedampfung der Schalt spannungen werden verlustbehaftete Bauelemente verwendet. Dazu gehören Widerstände, Varistoren, Zenerdioden, die einzeln oder in Kombination mit Kondensatoren eingesetzt werden.
• In dem DE-GM 1 873 206, DPK 21 d1 39 ist die Anordnung von diskreten Widerständen vorgeschlagen, die vor der Montage zu einem Ring zusammengelötet werden. Gemäß der DE-OS 1 929 984, IPK H 02 K, 13/10 ist es auch bekannt, die diskreten Widerstände durch einen mit Widerstandsmaterial beschichteten Ring zu ersetzen oder in die Zwischenräume der Eommutatorlamellen Widerstandsmaterial einzubringen.
• Eine weitere Variante der Schaltspannungsbedämpfung ist in der DE-OS 2 336 643 beschrieben, wonach auf einem Ring aus halbleitendem Material Widerstände und Eondensatoren 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. B. die nach der DE OS 2 336 643, sind durch ihren konstruktiven Aufbau auf die Anwendung an Kommutatoren mit 3 Lamellen, bei denen die 3etriebsspannung gleich der Lamellenspannung ist, festgelegt.
• Ziel der Erfindung Die Erfindung bezweckt bei derartigen Anordnungen bei optimaler Bedampfung der Schaltspannungen den Aufwand und den Platzbedarf auf ein Minimum zu reduzieren.
• DarleFung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Bedämpfung von Schaltspannngen für kleine Gleichstronmaschinen mit Kondensatoren zu schaffen, die für Lommutatoren mit mehr als drei Lamellen geeignet ist und im wesentlichen ohne zusätzliche Volumina eine reelle Dimensionierung zuläßt.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kommutator mit seinen Lamellen direkt mit den Elektroden eines spiralförmig gewickelten Mehrfachkondensators verbunden ist, wobei die Elektrodenzahl des Mehrfachkondensators zumindest der Lamellenzahl des Kommutators entspricht.
• In einer Ausfübrungsforn der Erfindung ist der Mehrfachkondensator koaxial im Kommutator angeordnet. Dabei ist es möglich, die Elektroden des Mehrfachkondensators an ihren Enden als Kommutatorlamellen auszubilden.
• In einer anderen Ausführungsform ist der Mehrfachkondensator als Scheibe ausgebildet und axial neben dem Kommutator angeordnet.
• Wird die Erfindung an einem eisenlosen Glockenläufer angewandt, kann der als Scheibe ausgebildete Mehrfachkondensator als Tragscheibe für die Läuferwicklung verwendet werden. Mit der erfindungsgernäßen Anordnung zur Bedämpfung der Schaltspannungen ist die Möglichkeit gege- ben, mit geringstem technologischen Aufwand praktisch ohne zusätzliche Verluste im Dämpfungselement selbst die Schalt spaxinnng sspitzen und damit das verschleißfördernde Birstenfeuer weitestgehend zu unterdrucken.
• Durch den technischen Fortschritt auf dem Gebiet der Herstellung von Folienkondensatoren, welche die Realisierung relativ großer Kapazitäten auf kleinstem Raum ermöglicht, ist es bei Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung möglich, die Kondensatoren in der tatsächlich erforderlichen Größe zu dimensionieren. Das wird insbesondere dadurch erreicht, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung nur eine Elektrode je Lamelle benötigt wird. Bei Anwendung konventioneller Bauelemente werden je Lamelle 2 Elektroden, d. h. ein kompletter Kondensator benötigt.
• Ausführungsbeispiel Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt in Fig. 1: einen Kommutator mit einem Mehrfachkondensator im Querschnitt Fig. 2s einen eisenlosen Glockenläufer mit Xehrfachkondensator im Längsschnitt In Figur 1 ist auf einen Tragkörper 1, der die Wellenbohrung 2 enthält, ein Mehrfachkondensator angeordnet, der aus neun Folien 3 besteht, die parallel spiralförmig aufgewickelt sind. Die Enden der gegeneinander isolierten Folien 3 durchdringen einen Lamellentragkörper 4 und sind jeweils mit einer Lamelle 5 verbunden. Die Herstellung dieses Kommutators mit Bedämpfungsanordnung kann durch Spritzgießen erfolgen, wobei der mit den Lamehlen 5 verbundene Mehrfachkondensator ein vorgefertigtes Einlegeteil ist. Der Tragkörper 1 und der Lamellenkörper 4 sind an den Stirnseiten verbunden und bilden somit ein einheitliches Spritzgußteil. Es sind auch andere Herstellungsverfahren möglich. Z. B. können die Folien 3 durch galvanische Verfahren an ihren Enden mit einer Beschichtung versehen, selbst als Lamellen 5 ausgebildet sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Lamellentragkörper 4 selbst zu metallisieren und die Lamellen 5 durch bekannte chemische Abscheidungsverfahren herzustellen.
• In Figur 2 ist ein eisenloser Glockenläufer einer Gleichstrommaschine dargestellt. Auf einer Welle 6 ist eine Urgscheibe 7 für die Läuferwicklung 8 angeordnet. Die Eragscheibe 7 ist als Mehrfachfolienkondensator 9 ausgebildet. Die Folien 3 des Mehriachkondensators 9 sind parallel spiralförmig gewickelt und stirnseitig über nicht näher dargestellte Anschlußelemente mit dem Kommutator 10 verbunden.
• Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Tragkörper 2 Wellenbohrung 3 Folie 4 Lamellentragkörper 5 Lamelle 6 Welle 7 Tragscheibe 8 Läuferwicklung 9 Mehrfachfolienkondensator 10 Kommutator Leerseite

Claims (5)

1. Erfindiin sansoruch 1. Anordnung zur Bedampfung der Schaltspannungen, insbesondere von Kleinmaschinenkommutatoren mit Sondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutator mit seinen Lamellen mit den Elektroden eines spiralförmig gewickelten Mehrfachkondensators verbunden ist, wobei die Elektrodenzahl des Mehrfachkondensators zumindest der Lamellenzahl des Kommutators entspricht.
2. 2. Anordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrfachkondensator koaxial im Kommutator angeordnet ist.
3. 3. Anordnung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden des Mehrfachkondensators als Kommutatorlamellen ausgebildet sind.
4. 4. Anordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrfachkondensator als Scheibe ausgebildet und axial neben dem Kommutator angeordnet ist.
5. 5. Anordnung nach Punkt 4, dadurch gekennzeichnet daß der Mehrfachkondensator als Tragscheibe für die Läuferwicklung eines eisenlosen Glockenläufers verwendet wird.