Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Bürstenmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Antreiben eines Kompressors, eine Drucklufterzeugung mit einem Kompressor und dem Gleichstrom-Bürstenmotor und ein Verfahren zum Betreiben eines Gleichstrom-Bürstenmotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.

Ein eingangs genannter Gleichstrom-Bürstenmotor weist typischerweise einen Stator, einen Rotor, einen Kommutator und eine Anzahl Bürsten auf und wird mit Gleichstrom betrieben. Der Stator ist in der Regel unbeweglich und weist regelmäßig einen Hohlzylinder auf, an welchem Hauptpole der dem Stator zu geordneten eingangs genannte Mehrzahl von Polpaaren angebracht sind. Die Hauptpole dienen zum Erzeugen eines Magnetfeldes und umfassen beispiels weise in Reihe geschaltete gleichspannungsgespeiste Hauptpolwicklungen, auch Erregerwicklungen genannt oder -häufiger- Permanentmagnete.

Typischerweise ist in dem Stator ein drehbar gelagerter Rotor angeordnet, der eine oder mehrere Spulen umfasst, die sich in dem Magnetfeld des Stators be finden und die dem Rotor zugeordnete eingangs genannte Mehrzahl von Pol paaren bilden. Oft sind die Spulen des Rotors um einen Eisenkern gewickelt, der als Anker bezeichnet wird.

Die Spulen des Rotors sind elektrisch mit dem eingangs genannten Kommuta tor verbunden, der in der Regel ausgebildet ist, eine Wechselspannung in eine Gleichspannung zu wandeln. Das geschieht dadurch, dass ein Kommutator im Motorbetrieb immer dann eine Umpolung der in den Spulen induzierten Span- nung bewirkt, wenn sich die Richtung der induzierten Spannung ändert. Die so im Motorbetrieb erzeugte Gleichspannung ist typischerweise drehzahlabhängig. In der Regel wird ein Kommutator im Motorbetrieb durch Bürsten der eingangs genannten Bürstenanordnung, beispielsweise Metall- oder Kohlebürsten, bestromt. Eine Bürste stellt einen Schleifkontakt dar, welcher typischerweise über eine Feder mechanisch an den Kommutator gedrückt wird, um im Betrieb eine elektrisch leitfähige Verbindung herzustellen. Wird ein Rotor über einen Kommutator bestromt, so wechselwirkt das in den Spulen des Rotors erzeugte Magnetfeld mit dem Magnetfeld des Stators, sodass sich der drehbar gelagerte Rotor in dem Stator dreht. Durch die durch den Kommutator bewirkte Umpolung wird sichergestellt, dass das Drehmoment des Rotors stets in dieselbe Richtung wirkt.

Beispiele für einen Gleichstrom-Bürstenmotor sind ein permanenterregter Gleichstrom-Bürstenmotor, bei dem das Stator-Magnetfeld durch einen Perma nentmagneten erzeugt wird, und ein elektrisch erregter Gleichstrom- Bürstenmotor, bei dem das Stator-Magnetfeld durch einen Elektromagneten erzeugt wird. Ein elektrisch erregter Gleichstrom-Bürstenmotor umfasst eine Reihenschlussmaschine, eine Nebenschlussmaschine, eine fremderregte Ma schine und eine Verbundmaschine. Letztere wird auch Doppelschlussmotor genannt.

Gleichstrom-Bürstenmotoren finden heutzutage in vielen Bereichen Anwen dung, insbesondere in einem Fahrzeug als Startermotor oder als Komponente einer Druckluftversorgung für ein Fahrzeug, aufgrund ihres vergleichsweise ho hen Wirkungsgrads, einer in der Regel unterbrechungsfreien Drehmomentab gabe und eines emissionsfreien Motorbetriebs.

In DE 10 2012 024 400 A1 wird eine Begrenzung eines Betriebsstroms eines Elektromotors beschrieben. Insbesondere wird ein Verdichter zur Erzeugung von Druckluft, insbesondere für eine Druckluftversorgungsanlage eines Fahr zeugs, beschrieben. Das Fahrzeug weist einen Elektromotor in Form eines bürstenbehafteten Gleichstrom-Elektromotors BDC Elektromotors und einen Kompressor, insbesondere einem zweistufigen Kompressor mit wenigstens ei ner ersten und einer zweiten Verdichterstufe auf, der über den Elektromotor antreibbar ist. Der Elektromotor ist mittels einem elektronischen Steuermodul einer Steuereinrichtung unter Begrenzung eines Betriebsstroms des Elektromo tors

Steuerbar.

Problematisch ist dennoch regelmäßig, dass bei vergleichsweise hohen Lastan forderungen, insbesondere beim Einschalten und beim Ausschalten eines Gleichstrom-Bürstenmotors, vergleichsweise große Stromgradienten auftreten können. Beispielweise kann sich ein beim Einschalten eines Gleichstrom- Bürstenmotors auftretender kurzzeitiger Anlaufstrom-Peak negativ auf ein elekt risches Bordnetz eines Fahrzeugs auswirken. Es ist daher wünschenswert ein Auftreten großer Stromgradienten im Betrieb eines Gleichstrom-Bürstenmotors verlässlich zu vermeiden.

In DE 10 2012 214 122 A1 wird ein eingangs genannter elektrischer Startermo tor für eine Startvorrichtung beschrieben, der Erregerwicklungen im Stator und Ankerwicklungen im rotierenden Anker aufweist, die über eine Kommutierungs einrichtung mit Bürsten bestrombar sind. Der beschriebene Startermotor ist wahlweise mit maximaler Polzahl oder mit reduzierter Polzahl betreibbar. Der in DE 10 2012 214 122 A1 beschriebene Startermotor ist als Reihenschlussmotor ausgebildet und wird nicht im Dauerbetrieb betrieben, sondern jeweils zeitlich begrenzt während eines Startvorgangs eines Fahrzeugs.

Ein Gleichstrom-Bürstenmotor ist insbesondere hinsichtlich der Begrenzung eines Betriebsstroms und/oder weiterer Laufparameter des Gleichstrom- Bürstenmotors immer noch verbesserbar, insbesondere, wenn er im Dauerbe trieb betrieben werden soll.

An dieser Stelle setzt die Erfindung ein deren Aufgabe es ist einen verbesserten Gleichstrom-Bürstenmotor, eine verbesserte Drucklufterzeugung und ein ver- bessertes Verfahren zum Betreiben eines Gleichstrom-Bürstenmotors bereitzu stellen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch einen Gleichstrom- Bürstenmotor gemäß Anspruch 1.

Der erfindungsgemäße Gleichstrom-Bürstenmotor ist ausgebildet, zum Antrei ben eines Kompressors. Insbesondere im Rahmen einer Drucklufterzeugung mit einem Kompressor und dem Gleichstrom-Bürstenmotor, vorzugsweise für eine Luftfederanlage, eine Bremsanlage od. dgl. Druckluftabnehmer eines Fahrzeugs.

Die Erfindung geht aus von einem Gleichstrom-Bürstenmotor der eingangs ge nannten Art. Dieser weist einen Stator und einen Rotor mit jeweils einer Mehr zahl von Polpaaren auf. Der Rotor ist über einen Kommutator und eine Bürs tenanordnung mit einer Mehrzahl von Bürsten, bestrombar. Der Gleichstrom- Bürstenmotor weist weiterhin eine mit der Bürstenanordnung steuerverbundene Schalteinrichtung zum Schalten einer Bestromung einer der Bürsten auf.

Erfindungsgemäß ist die Schalteinrichtung in einer Betriebsschaltung des Gleichstrom-Bürstenmotors von dieser ansteuerbar integriert. Die Betriebs schaltung ist erfindungsgemäß ausgebildet, Laufzustände des Motors, zu steu ern, wobei die Betriebsschaltung für den Laufzustand einen die Leistungsauf nahme und/oder Leistungsabgabe des Motors bestimmenden Laufparameter, überwacht und in Abhängigkeit von dem Laufparameter die Schalteinrichtung ansteuert, derart, dass mittels der Schalteinrichtung die Bestromung der Bürste schaltbar ist, wenn der Laufparameter einen Schwellwert erreicht.

Damit ist ein Auftreten großer Stromgradienten, insbesondere beim Ein- und Ausschalten des erfindungsgemäßen Gleichstrom-Bürstenmotors, verlässlich vermieden. Die Erfindung führt auch auf eine Drucklufterzeugung des Anspruchs 12, vor zugsweise für eine Luftfederanlage, eine Bremsanlage od. dgl. eines Fahr zeugs, mit einem Kompressor und einem erfindungsgemäßen Gleichstrom- Bürstenmotor.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren des Anspruchs 13 zum Betreiben eines Gleichstrom- Bürstenmotors, insbesondere zum Betreiben einer Drucklufterzeugung mit ei nem Kompressor und einem Gleichstrom-Bürstenmotor, vorzugsweise zum Be treiben einer Luftfederanlage, einer Bremsanlage od. dgl. Druckluftabnehmer eines Fahrzeugs.

Das Verfahren geht aus von der Verwendung eines Gleichstrom- Bürstenmotors, der einen Stator und einen Rotor mit jeweils einer Mehrzahl von Polpaaren aufweist. Der Rotor ist über einen Kommutator und eine Bürstenano rdnung mit einer Mehrzahl Bürsten bestrombar ist. Der Gleichstrom- Bürstenmotor weist weiterhin eine mit der Bürstenanordnung steuerverbundene Schalteinrichtung zum Schalten einer Bestromung einer Bürste auf, wobei die Schalteinrichtung in einer Betriebsschaltung des Gleichstrom-Bürstenmotors von dieser ansteuerbar integriert ist.

Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass

die Betriebsschaltung Laufzustände des Motors steuert,

die Betriebsschaltung für den Laufzustand einen die Leistungsaufnahme- und/oder Leistungsabgabe des Motors bestimmenden Laufparameter überwacht, und

in Abhängigkeit von dem Laufparameter die Schalteinrichtung ansteuert, wobei

die derart angesteuerte Schalteinrichtung die Bestromung der Bürste schaltet, wenn der Laufparameter einen Schwellwert erreicht. Damit ist ein Auftreten großer Stromgradienten, insbesondere beim Ein- und Ausschalten des erfindungsgemäßen Gleichstrom-Bürstenmotors, verlässlich vermieden.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass es grundsätzlich vorteilhaft ist einen Kompressor mit einem Gleichstrom-Bürstenmotor anzutreiben. Die Erfin der haben jedoch erkannt, dass es Vorkommen kann, dass bei einem mit einem Gleichstrom-Bürstenmotor angetriebenen Kompressor durch seine Leistungs aufnahme beispielsweise beim Einschalten oder beim Ausschalten, aber auch im Betrieb unter unterschiedlichen Lastbedingungen, vergleichsweise hohe Ströme auftreten können. Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass sich mit einem höherpoligen Gleichstrom-Bürstenmotor, der einen Stator und einen Rotor mit jeweils einer Mehrzahl von Polpaaren aufweist, eine Leistungs dichte im Vergleich zu einem Gleichstrom-Bürstenmotor mit nur einem Polpaar erhöhen lässt. Vorteilhafterweise lässt sich die Baugröße und Gewicht bei glei cher Leistungsdichte reduzieren.

Der Erfindung liegt weiterhin die Erkenntnis zugrunde, dass ein Gleichstrom- Bürstenmotor mit einer Mehrzahl von Polpaaren bei veränderter Charakteristik auch mit einer reduzierten Anzahl von Bürsten lauffähig ist. Das heißt, dass ein Kommutator in diesem Laufzustand mit einer reduzierten Leistungsdichte nicht mit allen Bürsten einer Bürstenanordnung, sondern lediglich mit einer im Ver gleich kleineren Anzahl Bürsten bestromt wird. Wenn lediglich eine Bestromung von Bürsten einer Bürstenanordnung mittels einer Schalteinrichtung geschaltet wird, können vorteilhafterweise alle Bürsten, auch diejenigen, die nicht bestromt werden, in Kontakt mit dem Kommutator verbleiben und müssen nicht mecha nisch von diesem gelöst werden, um eine Bestromung des Kommutators durch eine der Bürsten zu unterbrechen.

Die Erfinder haben weiterhin erkannt, dass es beim Antreiben eines Kompres sors mit einem Gleichstrom-Bürstenmotor verschiedene Laufzustände gibt, und dass es vorteilhaft sein kann, in den verschiedenen Laufzuständen jeweils eine unterschiedliche Anzahl Bürsten einer Bürstenanordnung zu bestromen. Die Erfindung beruht weiter auf der Erkenntnis, dass es vorteilhaft sein kann, wenn ein Gleichstrom-Bürstenmotor im Motorbetrieb in verschiedenen Laufzuständen mit jeweils einer unterschiedlichen Anzahl Bürste einer Bürstenanordnung bestromt wird.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass es vorteilhaft ist einen die Leistungsaufnahme- und/oder Leistungsabgabe des Motors bestimmenden Laufparameter mittels einer Betriebsschaltung -vorzugsweise transient- über die Zeit zu überwachen und die Anzahl der bestromten Bürsten der Bürstenano rdnung auf Basis des überwachten Laufparameters in einem entsprechenden Laufzustand des Motors zu bestimmen. Es hat sich als geeignetes Kriterium herausgestellt, für einen Laufparameter einen Schwellwert zu definieren und die Bestromung einer Bürste der Bürstenanordnung bei Erreichen des Schwell werts zu schalten. Zum Schalten der Bürste steuert die Betriebsschaltung in Abhängigkeit von dem überwachten Laufparameter die Schalteinrichtung, mit tels der die Bestromung der Bürste schaltbar ist, wenn der überwachte Laufpa rameter einen Schwellwert erreicht. Vorteilhafterweise ist die Schalteinrichtung in die ohnehin vorgesehene Betriebsschaltung integriert, sodass an einem Gleichstrom-Bürstenmotor selbst grundsätzlich keine Veränderungen vorge nommen werden müssen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu ent nehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläu terte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vor teile zu realisieren.

Vorteilhafterweise kann der erfindungsgemäße Gleichstrom-Bürstenmotor mit nur einer Spannungsquelle betrieben werden. Dadurch lässt sich der Einsatz von zusätzlichen Komponenten, wie eine zusätzliche Batterie, weiteren Leitun gen und Anschlüssen, in einem Fahrzeug vermeiden. Das beschriebene Kon zept ermöglicht also Kosteneinsparungen insbesondere gegenüber der heuti gen CSS-Lösung, durch einen Wegfall von einem zusätzlichen Gehäuse und Steckern. Ein Laufzustand kann einen beliebigen Zustand im Motorbetrieb des Gleich strom-Bürstenmotors betreffen und ist insbesondere nicht nur auf einen Motor anlauf beschränkt. Vorteilhafterweise kann also während eines Motorbetriebs zu einem beliebigen Zeitpunkt die Bestromung einer Bürste der Bürstenanord nung in Abhängigkeit von einem überwachten Laufparameter geschaltet wer den, um so eine Bestromung des Gleichstrom-Bürstenmotors anzupassen und einen Laufparameter gezielt zu manipulieren.

Der Gleichstrom-Bürstenmotor ist vorzugsweise ein Permanentmagnet- Gleichstrom-Bürstenmotor, also ein permanenterregter Gleichstrom- Bürstenmotor, bei dem das Stator-Magnetfeld durch einen Permanentmagneten erzeugt wird.

Der Kompressor wird in der Regel über ein Kompressor-Relais angesteuert und durch den Permanentmagnet-Gleichstrom-Bürstenmotor angetrieben. Vorteilha ferweise und bevorzugt entfällt jedoch ein konventionelles, mechanisches Re lais.

Ein von einem Gleichstrom-Bürstenmotor angetriebener Kompressor läuft in der Regel durchgängig und insbesondre nicht in einem Start-Stopp Betrieb. Die Laufzustände eines Gleichstrom-Bürstenmotors zum Antreiben eines Kompres sors erstrecken sich also teilweise über einen vergleichsweise langen Zeitraum, beispielsweise einen Dauerbetrieb bei konstanter Last. Bevorzugt umfassen die Laufzustände wenigstens einen Motoranlauf, einen Motordauerlauf, und einen Motorauslauf.

In bestimmten Laufzuständen kann es vorteilhaft sein, wenn die Leistungsdichte eines höherpoligen Gleichstrom-Bürstenmotors durch ein Reduzieren der An zahl bestromter Bürsten einer Bürstenanordnung gesenkt wird. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein einen Gleichstrom-Bürstenmotor im Motordauerlauf mit allen vorhandenen Bürsten und im Motoranlauf und -auslauf mit einer reduzier ten Anzahl Bürsten zu bestromen. Das heißt, es kann vorteilhaft sein die Bestromung von einzelnen Bürsten temporär oder über einen längeren Zeit raum abzuschalten. Durch einen Motorbetrieb mit einer reduzierten Anzahl Bürsten kann vorteilhafterweise ein eine Leistungsaufnahme des Motors be stimmenden Laufparameter, der beispielweise einen Anlaufstrom repräsentiert, oder ein eine Leistungsabgabe des Motors bestimmenden Laufparameter, der beispielweise eine Drehzahl repräsentiert, reduziert werden. Die Anzahl der bestromten Bürsten ist hierbei bevorzugt kleiner oder gleich der Zahl von Polen der Mehrzahl von Polpaaren und beträgt aber insbesondere wenigstens zwei bestromte Bürsten.

Die Betriebsschaltung ist bevorzugt ausgebildet, für einen Laufzustand einen die Leistungsaufnahme- und/oder Leistungsabgabe des Motors bestimmenden Laufparameter transient zu überwachen. Vorteilhafterweise wird ein Laufpara meter also transient über die Zeit für einen Laufzustand während eines Motor betriebs des Gleichstrom-Bürstenmotors überwacht. Beispielsweise können in regelmäßigen oder in zufällig definierten Zeitintervallen Abfragen eines über wachten Laufparameters durch die Betriebsschaltung stattfinden.

Vorzugsweise ist einer der Laufzustände ein Motoranlauf und der Laufparame ter ein Anlaufparameter, insbesondere ein Anlaufstrom- und/oder gradient. Be vorzugt ist die Betriebsschaltung vorzugsweise ausgebildet, den Anlaufparame ter zu überwachen und in Abhängigkeit von dem Anlaufparameter die Schaltein richtung anzusteuern.

Bevorzugt erfolgt ein Einschalten über zwei Bürsten. Das heißt während des Motoranlauf wird vorzugsweise lediglich ein Polpaar bestromt. Vorzugsweise werden nach dem Motoranlauf die übrigen Bürsten stufenweise nacheinander oder gemeinsam in Abhängigkeit von dem überwachten Anlaufparameter hinzu geschaltet, d. h. bestromt. Vorteilhafterweise lässt sich so ein Anlaufstrom oder eine Anlaufstromcharakteristik kontrolliert einstellen und zu hohe Anlaufstrom- Peaks vermeiden. Vorteilhafterweise ist es dann auch möglich kleinere Lei tungsquerschnitte für Kompressor-Versorgungsleitungen zu verwenden. Vorzugsweise ist einer der Laufzustände ein Motordauerlauf und der Laufpara meter ein Dauerlaufparameter, insbesondere eine Drehzahl. Bevorzugt ist die Betriebsschaltung vorzugsweise ausgebildet, den Dauerlaufparameter zu über wachen und in Abhängigkeit von dem Dauerlaufparameter die Schalteinrichtung anzusteuern.

Wie eingangs erwähnt ist eine im Motorbetrieb erzeugte Gleichspannung typi scherweise drehzahlabhängig. Wenn im Motorbetrieb unterschiedliche Lastbe dingungen auftreten kann es vorteilhaft sein eine Drehzahl des Gleichstrom- Bürstenmotors beispielsweise abhängig von einer Last zu senken oder zu er höhen. Bei einer geforderten Drehzahlabsenkung wird vorzugsweise die Bestromung von einer oder von mehreren Bürsten abgeschaltet. Durch einen Motorbetrieb mit einer reduzierten Anzahl Bürsten kann eine Drehzahl des Gleichstrom-Bürstenmotors entsprechend der Anzahl bestromter Bürsten, der bereitgestellten Spannung und des abgeforderten Drehmoments gesenkt wer den.

Vorzugsweise ist einer der Laufzustände ein Motorauslauf und der Laufparame ter ein Auslaufparameter, insbesondere eine Drehzahl. Bevorzugt ist die Be triebsschaltung vorzugsweise ausgebildet, den Auslaufparameter zu überwa chen und in Abhängigkeit von dem Auslaufparameter die Schalteinrichtung an zusteuern. Beispielsweise kann ein Gleichstrom-Bürstenmotor durch ein von dem überwachten Auslaufparameter abhängiges Abschalten von Bürsten der Bürstenanordnung, stufenweise nacheinander oder mehrere Bürsten zusam men, kontrolliert in einen Stillstand überführen.

Vorzugsweise umfasst der Gleichstrom-Bürstenmotor zwei Polpaare, d. h. vier Pole und entsprechend vier Bürsten. Es kann aber auch vorteilhaft sein eine größere Anzahl Polpaare zu verwenden, beispielsweise drei Polpaare und ent sprechend sechs Bürsten.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Betriebsschaltung ausgebildet, die Schalteinrichtung derart anzusteuern, dass in Abhängigkeit von dem Laufpara- meter stufenweise die Bestromung einzelner Bürsten der Bürstenanordnung geschaltet wird.

Bevorzugt wird eine Bestromung einzelner Bürsten nacheinander ein- oder ab geschaltet. Die Anzahl der Stufen entspricht dann der Anzahl der ein- oder ab geschalteten Bürsten. Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn die Bestromung mehrerer Bürsten gemeinsam ein- oder abgeschaltet wird. In diesem Fall um fasst das stufenweise Schalten der Bestromung der Bürsten im Vergleich weni ger Stufen, beispielsweise nur eine Stufe zwischen der Bestromung von zwei Bürsten während eines Motoranlaufs und der Bestromung von vier Bürsten während eines Motordauerlaufs. Durch ein stufenweises Ein- oder Abschalten der Bestromung von Bürsten einer Bürstenanordnung kann kontrolliert eine An laufstrom- oder eine Ausschaltstromcharakteristik eingestellt werden oder ge zielt eine Drehzahl des Gleichstrom-Bürstenmotors erhöht oder gesenkt und somit eingestellt werden. Durch das beschriebene Konzept lässt sich vorteilhaf terweise neben einer in Stufen einstellbaren Anlaufstrom- /Ausschaltstromcharakteristik auch eine Drehzahl eines Gleichstrom- Bürstenmotors in Stufen beeinflussen, ohne eine Notwendigkeit den generellen Aufbau eines Gleichstrom-Bürstenmotors selbst grundsätzlich ändern zu müs sen.

Bevorzugt umfasst die Abhängigkeit der Ansteuerung der Schalteinrichtung von dem Laufparameter, dass

- die Schalteinrichtung die Bestromung einer Bürste abschaltet, wenn der Lauf parameter einen Schwellwert überschreitet und/oder

- die Bestromung einer Bürste einschaltet, wenn der Laufparameter einen Schwellwert unterschreitet. Die Betriebsschaltung ist also vorzugsweise ausge bildet, die Schalteinrichtung derart anzusteuern, dass diese die Bestromung einer Bürste abschaltet, wenn der Schwellwert überschritten wird und/oder ein schaltet, wenn der Schwellwert unterschritten wird.

Vorteilhafterweise lässt sich also die Zahl der bestromten Bürsten in Abhängig keit von dem überwachten Laufparameter wählen, insbesondere lässt sich die Zahl der bestromten Bürsten dadurch wählen, dass für den Laufparameter ein Schwellwert definiert wird. Anhand eines Über- oder Unterschreitens des Schwellwerts, kann dann während des Motorbetriebs die Zahl der bestromten Bürsten geändert werden. Ein Schwellwert bietet hierbei ein besonders geeig netes Kriterium. Es ist kann aber auch vorteilhaft sein, die Zahl der bestromten Bürsten in Abhängigkeit von einem weiteren zusätzlichen oder alternativen Kri terium zu wählen.

Vorzugsweise umfasst die Abhängigkeit der Ansteuerung der Schalteinrichtung von dem Laufparameter, dass die Anzahl der in einem Lauzustand bestromten Bürsten der Bürstenordnung von dem überwachten Laufparameter abhängt.

In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Schalteinrichtung elektronische Schaltelemente auf. Die Schaltelemente haben bevorzugt wenigstens einen elektrisch leitenden Schaltzustand in dem eine oder mehrere Bürsten im Betrieb mit Strom beaufschlagt werden und in einem elektrisch nichtleitenden Schaltzu stand, in dem eine Bestromung einer oder mehrerer Bürsten unterbrochen ist. Vorzugsweise sind die elektronischen Schaltelemente der Schalteinrichtung von der Betriebsschaltung ansteuerbar. Jeweils ein Schaltelement ist vorzugsweise genau einer Bürste der Bürstenanordnung zugeordnet und schaltet eine

Bestromung dieser zugeordneten Bürste. Vorteilhafterweise können die Bürsten dann unabhängig voneinander geschaltet werden. Besonders bevorzugt sind die Schaltkontakte durch die Betriebsschaltung unabhängig voneinander an steuerbar. Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn mit einem Schaltelement mehrere Bürsten gemeinsam schaltbar sind. Beispielsweise kann lediglich ein Schaltelement in einer Schalteinrichtung vorgesehen sein, welches ausgebildet ist, zwischen einer reduzierten Anzahl bestromter Bürsten und einer vollen An zahl bestromter Bürsten zu schalten.

Vorzugsweise sind die Schaltelemente als Halbleiterschalter auf einer Leiter platte der Betriebsschaltung verbaut. Vorteilhafterweise können die Halbleiter schalter vergleichsweise preiswerte, ungeschützter Halbleiter sein, da es nicht notwendig ist externe Verkabelungsfehler zu berücksichtigen. Bevorzugt sind die Halbleiterschalter Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren.

Vorzugsweise umfasst die Abhängigkeit der Ansteuerung der Schalteinrichtung von dem Laufparameter, dass der Laufparameter durch eine hochfrequente Taktung der Halbleiterschalter begrenzt, insbesondere reduziert, wird. Vorteil hafterweise können z. B. zwei Halbleiterschalter, die jeweils eine Bestromung einer entsprechenden Bürste schalten, über eine schnelle Taktung beispielwei se einen Anlaufstromgradienten beeinflussen. Während eines Motoranlaufs wird vorzugsweise der Anlaufstrom begrenzt oder sogar reduziert. Nach einem Motoranlauf können dann über weitere die Halbleiterschalter die restlichen Bürsten zugeschaltet werden. Vorteilhafterweise lässt sich so während eines Motoranlaufs der Anlaufstromgradient durch eine gepulste Ansteuerung einstel len und zwei weitere Kompressor-Drehzahlen durch eine statische Ansteuerung der übrigen Halbleiterschalter darstellen.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Schalteinrichtung ausgebildet, eine Bürste der Bürstenanordnung zeitgesteuert anzusteuern. Die Schalteinrichtung umfasst vorzugsweise eine Zeitsteuerlogik, welche gemeinsam mit Schaltele menten der Schalteinrichtung auf einer Leiterplatte der Betriebsschaltung ver baut ist. Eine zeitgesteuerte Ansteuerung der Bürsten stellt eine vergleichswei se einfache Möglichkeit der Ansteuerung dar. Durch eine zeitgesteuerte An steuerung der Bürsten kann vorteilhafterweise eine Strommessung zur Ansteu erung entfallen. Es ist auch denkbar, dass nur ausgewählte Bürsten der Bürs tenanordnung zeitgesteuert angesteuert werden. Die Zeitsteuerlogik ist vor zugsweise ein integraler Bestandteil derjenigen Leiterplatte, auf der die Schalt elemente verbaut sind.

In einer Weiterbildung ist die Schalteinrichtung ausgebildet, ein Steuersignal von einem wirkverbundenen und dem Gleichstrom-Bürstenmotor übergeordne ten Steuergerät zu empfangen. Vorzugsweise ist die Schalteinrichtung ausge bildet, die Bestromung der Bürste in Abhängigkeit von dem empfangenen Steu ersignal zu schalten. Vorteilhafterweise kann durch das übergeordnete Steuer- gerät unabhängig von der Betriebsschaltung durch ein Steuersignal eine Anzahl bestromter Bürsten der Bürstenanordnung bestimmt werden. Bürsten können also mittels einem entsprechenden Steuersignal ein- oder abgeschaltet werden.

Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeich nung beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der all gemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung kön nen sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Er findung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgen den gezeigten und- beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder be schränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungs bereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte Offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

FIG. 1 : eine schematische Darstellung eines Gleichstrom-Bürstenmotors;

FIG. 2: eine schematische Darstellung einer Verschaltung einzelner Bürsten bei einem vier-poligen Gleichstrom-Bürstenmotor; FIG. 3: ein elektrisches Ersatzschaltbild eines vier-poligen Gleichstrom- Bürstenmotors mit vier Bürsten;

FIG. 4: eine mögliche Beschaltung der Bürsten eines vier-poligen Gleichstrom- Bürstenmotors;

Fig. 5: zeigt einen Rotor, der als zwölf-nutiger Anker mit zwölf Einzelspulen, welche die Ankerwicklungen bilden, aufgebaut ist.

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Gleichstrom-Bürstenmotors 100 gezeigt. Der Gleichstrom-Bürstenmotor 100 ist vorzugsweise zum Antrei ben eines Kompressors (nicht gezeigt), insbesondere als Bestandteil einer Drucklufterzeugung mit einem Kompressor und einem Gleichstrom- Bürstenmotor, vorzugsweise für eine Luftfederanlage, eine Bremsanlage od. dgl. Druckluftabnehmer eines Fahrzeugs, vorgesehen. Der gezeigte Gleich strom-Bürstenmotor 100 ist ein Permanentmagnet-Gleichstrom-Bürstenmotor.

Der Gleichstrom-Bürstenmotor 100 weist einen Stator 102 und einen Rotor 104 mit jeweils zwei Polpaaren auf. In einer hier nicht gezeigten Ausführungsform weist der Gleichstrom-Bürstenmotor mehr als zwei Polpaare auf, wobei generell zwei oder drei Polpaare bevorzugt sind. Der Rotor 104 ist in dem Stator 102 drehbar gelagert.

Der Rotor 104 ist über einen Kommutator 106 und eine Bürstenanordnung 108 mit einer Mehrzahl von Bürsten 109.n, bestrombar. In dem gezeigten Ausfüh rungsbeispiel sind die Bürsten 109.n als Kohlebürsten realisiert, die jeweils über eine Feder mechanisch an den Kommutator 106 gedrückt werden. Die Bürsten 109.n befinden sich also permanent in Kontakt mit dem Kommutator 106. In einer hier nicht gezeigten Ausführungsform sind die Bürsten Metallbürsten.

Der Gleichstrom-Bürstenmotor 100 weist weiterhin eine mit der Bürstenanord nung 108 steuerverbundene Schalteinrichtung 1 10 zum Schalten einer Bestro- mung einer der Bürstenl 09. n auf. Typischerweise haben mit einem Gleichstrom-Bürstenmotor angetriebene Kompressoren für Fahrzeug-Luftfederungen eine Leistungsaufnahme von 180 W bis 400 W, bei einem Anlaufstrom von bis zu 120 A. Ein solcher kurzzeitige Anlaufstrom-Peak kann sich negativ auf das elektrische Bordnetz eines Fahr zeugs, eine Sicherungsauslegung eines Kompressor-Versorgungskreises aus wirken oder einen Spannungsfall über Kompressor-Versorgungsleitungen im Anlaufmoment bewirken und sich damit auf eine Anlauffähigkeit des Kompres sors auswirken.

Beispielsweise kann es im Falle einer geschwächten Starterbatterie Vorkom men, dass ein Gleichstrom-Bürstenmotor einen steilen Stromanstieg beim Ein schalten eines Kompressors nicht ausregeln kann. Dadurch kann es zu einer kurzzeitigen Unterspannung in einem Fahrzeug kommen, die wiederum zu Funktionsstörungen anderer Fahrzeugsysteme führen kann. Wird der Kompres sor beispielsweise über ein Relais ausgeschaltet, kann die schlagartige Redu zierung des Strombedarfes um ca. 25 A - 30 A bei geschwächter Batterie eine unerwünschte Beeinflussung des Bordnetzes bewirken. Eine solche Beeinflus sung kann eine kurzfristige Überspannung betreffen, die wiederum zu Funkti onsstörungen anderer Systeme eines Fahrzeugs führen kann.

Ein Spannungsfall AU über Kompressor-Versorgungsleitungen mit dem Lei tungswiderstand Ri_eitung berechnet sich aus

AU = R|_eitung X lAnlauf-

Bei einem hohen Anlaufstrom l _An iauf ergibt sich ein hoher Spannungsfall, der die Startfähigkeit des Kompressors reduzieren kann. Zur Kompensation eines Spannungsfalls ist es vorteilhaft entsprechende ausgelegte Leitungsquerschnit te für Kompressor-Versorgungsleitungen zu verwenden.

Heutzutage werden zum Antreiben eines Kompressors typischerweise zweipo lige Gleichstrom-Bürstenmotoren, d. h. mit genau einem Polpaar, eingesetzt. Um eine Einschaltstrom- oder Ausschaltstromcharakteristik einzustellen wird in der Regel eine CSS (Compressor-Soft-Start)-Steuerung verwendet, um insbe sondere einen Sanft-Anlauf zu bewirken. Eine Strombegrenzung mittels CSS erfordert jedoch ein hochdynamisch schaltbares Element sowie eine hochdy namische Messung eines Kompressorstroms und ist somit mit vergleichsweise hohem technischen Aufwand verbunden. Eine Drehzahlstellung mittels CSS wird aufgrund von erhöhten Anforderungen beispielsweise an eine Kühlung und Schaltelemente bislang nicht genutzt.

Gemäß dem Konzept der Erfindung ist nun -wie hier dargestellt- vorgesehen, dass die Schalteinrichtung 1 10 in einer Betriebsschaltung 1 12 des Gleichstrom- Bürstenmotors 100 von dieser ansteuerbar integriert ist. Die Schalteinrichtung 110 weist elektronische Schaltelemente 1 14 auf, die in der gezeigten Ausfüh rungsform Halbleiterschalter sind.

Die Betriebsschaltung 1 12 ist ausgebildet, Laufzustände des Motors 100, zu steuern. Die Laufzustände können beispielsweise einen Motoranlauf, einen Mo tordauerlauf, und einen Motorauslauf umfassen. Die Betriebsschaltung 1 12 ist weiterhin ausgebildet für wenigstens einen der Laufzustände einen die Leis tungsaufnahme und/oder Leistungsabgabe des Motors 100 bestimmenden Laufparameter, zu überwachen und in Abhängigkeit von dem Laufparameter die Schalteinrichtung 1 10 anzusteuern.

Die Betriebsschaltung 1 12 ist gemäß dem Konzept der Erfindung ausgebildet, die Schalteinrichtung 110 derart anzusteuern, dass mittels der Schalteinrichtung 110 die Bestromung der Bürste 109.n schaltbar ist, wenn der Laufparameter einen Schwellwert erreicht.

Damit ist ein Auftreten großer Stromgradienten, insbesondere beim Ein- und Ausschalten des erfindungsgemäßen Gleichstrom-Bürstenmotors, verlässlich vermieden. Insbesondere steuert die Betriebsschaltung 1 12 die Schalteinrichtung 1 10 im Betrieb derart an, dass die Schalteinrichtung 1 10 die Bestromung einer Bürste 109.n abschaltet, wenn der Schwellwert überschritten wird und/oder einschaltet, wenn der Schwellwert unterschritten wird. Die Anzahl der in einem Lauzustand bestromten Bürsten 109.n der Bürstenordnung 108 hängt also von dem über wachten Laufparameter ab. Insbesondere wird die Bestromung einzelner Bürs ten 109.n der Bürstenanordnung 108 in Abhängigkeit von dem überwachten Laufparameter stufenweise geschaltet.

Auch mit einer reduzierten Anzahl von Bürsten 109.n ist der hier beschriebene Gleichstrom-Bürstenmotor mit zwei Polpaaren lauffähig. Vorteilhafterweise kann durch einen Motorbetrieb mit einer reduzierten Anzahl Bürsten 109.n, eine Drehzahl des Gleichstrom-Bürstenmotors 100 oder eine Anlauf- oder Auslauf stromcharakteristik durch eine flexible Wahl der Anzahl bestromten Bürsten 109.n, gezielt und kontrolliert eingestellt werden.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Verschaltung einzelner Bürs ten 209.1 , 209.2, 209,3, 209.4 bei einem vier-poligen Gleichstrom-Bürstenmotor 200. Der Gleichstrom-Bürstenmotor 200 umfasst eine Schalteinrichtung 210 mit vier Schaltelementen 214.1 , 214.2, 214.3, 214.4. Die Schaltelemente 214.1 und

214.2 sind jeweils unabhängig voneinander und von den Schaltelementen

214.3 und 214.4 schaltbar, wohingegen die Schaltelemente 214.3 und 214.4 nur gemeinsam über einen Taster 215 aber unabhängig von den Schaltelemen ten 214.1 und 214.2 schaltbar sind.

Die Schaltelemente 214.1 , 214.2, 214.3, 214.4 haben jeweils einen geschlos senen, elektrisch leitenden Schaltzustand in dem eine Bürste 209.1 , 209.2, 209,3, 209.4 mit Strom beaufschlagbar ist und einen geöffneten, elektrisch nichtleitenden Schaltzustand, in dem eine Bestromung einer Bürste unterbro chen ist. Die elektronischen Schaltelemente 214.1 , 214.2, 214.3, 214.4 der Schalteinrichtung 210 sind von einer Betriebsschaltung (nicht gezeigt) ansteu erbar. In der gezeigten Ausführungsform ist jeweils ein Schaltelement 214.1 , 214.2, 214.3, 214.4 genau einer Bürste 209.1 , 209.2, 209,3, 209.4 zugeordnet und schaltet eine Bestromung dieser zugeordneten Bürste 209.1 , 209.2, 209,3, 209.4. Die Schaltelemente sind über Anschlussleitungen 21 1.1 und 21 1.2 mit einer Spannungsversorgung 213, beispielsweise einer Autobatterie, verbunden. Insbesondere sind die Schaltelemente 214.2 und 214. 4 mit dem Pluspol der Spannungsversorgung 213 verbunden und werden im Betrieb mit einer positi ven Spannung beaufschlagt. Die Schaltelemente 214.1 und 214. 3 sind mit dem Minuspol der Spannungsversorgung 213 verbunden und werden im Betrieb mit einer negativen Spannung beaufschlagt.

Eines der Schaltelemente ist über eine der Leitungen 216.1 , 216.2, 216.3,

216.4 jeweils mit einer der Bürsten 209.1 , 209.2, 209,3, 209.4 elektrisch ver bunden. Wenn sich ein Schaltelement 216.1 , 216.2, 216.3, 216.4 im leitenden Zustand befindet und von der Spannungsversorgung mit einer Spannung be aufschlagt wird, so wird die entsprechende Bürste bestromt. Da die Schaltele mente 214.2 und 214. 4 im Betrieb mit einer positiven Spannung beaufschlagt, werden auch die Bürsten 209.2 und 209.4 mit einer positiven Spannung beauf schlagt. Entsprechend werden die Bürsten 209.1 und 209.3 im Betrieb mit einer negativen Spannung beaufschlagt.

Die Bürsten 209.1 , 209.2, 209,3, 209.4 befinden sich in Kontakt mit einem Kommutator 206 des Gleichstrom-Bürstenmotors 200 und zwar derart, dass entlang des Umfangs des Kommutators 206 eine mit einer positiven Spannung beaufschlagbare Bürste auf eine mit einer negativen Spannung beaufschlagba re Bürste folgt. Wenn die Bürsten 209.1 , 209.2, 209,3, 209.4 bestromt sind, wird ein Rotor über den Kommutator 206 und die bestromten Bürsten bestromt. Der Rotor 204 befindet sich drehbar gelagert in einem Stator (nicht gezeigt). Der Stator ist unbeweglich und weist einen Hohlzylinder auf, an welchem ein Per manentmagnet 203 angebracht ist, der ein statisches Stator-Magnetfeldes er zeugt, in welchem der Rotor 204 angeordnet ist. Beim dem gezeigten Gleich strom-Bürstenmotor 200 handelt es sich entsprechend um einen Permanent- magnet-Gleichstrom-Bürstenmotor 200. Der Gleichstrom-Bürstenmotor 200 kann mit einer vollen Anzahl Bürsten 209.1 , 209.2, 209,3, 209.4, d. h. mit vier Bürsten, oder mit einer reduzierten Anzahl Bürsten 209.1 , 209.2, 209,3, 209.4, d. h. weniger als vier aber mindestens zwei der Bürsten 209.1 , 209.2, 209,3, 209.4 betrieben werden. Auch mit einer redu zierten Anzahl Bürsten 209.1 , 209.2, 209,3, 209.4 bleibt der Gleichstrom- Bürstenmotor 200 bei veränderter Charakteristik und reduzierter Leistungsdich te lauffähig. So kann bei Bedarf, z. B. abhängig von einem überwachten Lauf parameter, ein Laufparameter, beispielsweise ein Anlaufstrom oder einer Dreh zahl, in einem entsprechenden Laufzustand des Gleichstrom-Bürstenmotors 200 eingestellt werden.

Für das in Fig. 3 gezeigte elektrische Ersatzschaltbild eines vier-poligen Gleich strom-Bürstenmotors kann beispielhaft eine Abhängigkeit eines Anlaufstroms von einer Anzahl bestromter Bürsten rechnerisch betrachtet werden. Den im Folgenden beschriebenen Beispielrechnungen liegt ein Modell eines Rotors 300 zugrunde, der als zwölf-nutiger Anker mit zwölf Einzelspulen 304, den Anker wicklungen, aufgebaut ist. Der Rotor 300 soll in diesem Beispielmodell maximal mit vier Bürsten 309.1 , 309.2, 309,3, 309.4 bestromt werden können.

Der Widerstand einer solchen Einzelspule R _SpU ie kann hier beispielsweise als Rspuie = 66.67 mOhm und die Bürsten- und Drosselwiderstände zusammen als R _B ürs _t e + R _D rosse _l = 50 mOhm angenommen werden. Für die Details der Berech nung des Gesamtwiderstands wird an dieser Stelle auf die Beschreibung der Fig. 5 verwiesen; für die Berechnung der im Folgenden angegebenen Anlauf ströme I _A n _l aut wurde das ohmsche Gesetz verwendet.

Für den Fall, dass der Rotor 300 bei diesem Beispielmodell mit zwei Bürsten 309.1 , 309.2 bestromt wird, beträgt dann der Anlaufstrom l _An iauf = 48 A, bei einer Spannung von 12 V und einem Gesamtwiderstand von 250 mOhm.

Für den Fall, dass der Rotor 300 bei diesem Beispielmodell mit drei Bürsten, beispielsweise 309.1 , 309.2, 309.3 oder 309.1 , 309.2, 309.4, bestromt wird, be- trägt dann der Anlaufstrom l _An iauf = 68 A, bei einer Spannung von 12 V und ei nem Gesamtwiderstand von 175 mOhm.

Für den Fall, dass bei diesem Beispielmodell der Rotor 300 mit vier Bürsten 309.1 , 309.2, 309.3, 309.4, bestromt wird, beträgt dann der Anlaufstrom l _An iauf = 120 A, bei einer Spannung von 12 V und einem Gesamtwiderstand von 100 mOhm.

Diese beispielhafte rechnerische Betrachtung der Abhängigkeit des Anlauf stroms von der Anzahl bestromter Bürsten am Beispiel eines vier-poligen Gleichstrom-Bürstenmotors verdeutlicht also, dass ein Anlaufstrom, durch Re duzieren der Anzahl bestromter Bürsten auf zwei bzw. drei bestromte Bürsten, im Vergleich zu einem Motoranlauf mit vier bestromten Bürsten deutlich gesenkt werden kann - bei dem vorliegenden Beispielmodell von 120A auf 68A bei drei Bürsten (also deutlich unter 75%) bzw. 48A bei zwei Bürsten (also deutlich un ter 50%). Diese beispielhafte rechnerische Betrachtung der Abhängigkeit des Anlaufstroms von der Anzahl bestromter Bürsten -hier am Beispiel eines vier- poligen Gleichstrom-Bürstenmotors- verdeutlicht, dass ein Anlaufstrom, durch Reduzieren der Anzahl bestromter Bürsten überproportional im Vergleich zur Zahl der Bürsten gesenkt werden kann.

Fig. 4 zeigt beispielhaft eine mögliche Beschaltung der Bürsten 409.1 , 409.2, 409,3, 409.4 eines vier-poligen Gleichstrom-Bürstenmotors 400.

Der Gleichstrom-Bürstenmotors 400 umfasst einen Kommutator 406, einen Ro tor, einen Stator (beide nicht gezeigt) und eine Schalteinrichtung mit drei Schaltelementen 414.1 , 414.2, 414.3. Mit dem Schaltelement 414.1 lassen sich die Bestromungen der Bürsten 409.1 und 409.2 gemeinsam ein- und abschal ten. Die Bürste 409.2 liegt bevorzugt dauerhaft auf Masse. In einer hier nicht gezeigten Ausführungsform ist neben den Schaltelementen 414.1 , 414.2, 414.3 ein viertes Schaltelement vorgesehen, mit welchem alle Bürsten 409.1 , 409.2, 409,3, 409.4 gemeinsam ein- und abgeschaltet werden können. Mit dem Schaltelement 414.3 lässt sich die Bestromung der Bürste 409.3 ein- und abschalten, sodass durch Schalten dieses Schaltelements 414.3 in einen Motorbetrieb des Gleichstrom-Bürstenmotors 400 mit drei bestromten Bürsten 409.1 , 409.2, 409,3 gewechselt werden kann, wenn sich das Schaltelement 414.2 im nichtleitenden Schaltzustand befindet und die Bürste 409.4 somit ab geschaltet ist. In einem Laufzustand des Gleichstrom-Bürstenmotors 400, in dem sich das Schaltelement 414.3 im leitenden Schaltzustand befindet, kann, durch Schalten des Schaltelements 414.2 in einen leitenden Schaltzustand, in einen Laufzustand mit vier bestromten Bürsten 409.1 , 409.2, 409,3, 409.4 ge wechselt werden.

Die Bürsten 409.1 , 409.2, 409,3, 409.4 sind in elektrisch leitfähigem Kontakt mit dem Kommutator 406, der entsprechend der Schaltung der Bestromung durch die Schaltelemente 414.1 , 414.2, 414.3 mit einer unterschiedlichen Anzahl Bürsten 409.1 , 409.2, 409,3, 409.4 bestromt werden kann.

Die Schalteinrichtung des in Fig. 4 gezeigten Gleichstrom-Bürstenmotors 400 umfasst eine Zeitsteuerlogik 418, welche gemeinsam mit Schaltelementen 414.1 , 414.2, 414.3 der Schalteinrichtung auf einer Leiterplatte der Betriebs schaltung (nicht gezeigt) des Gleichstrom-Bürstenmotors 400 verbaut ist. Die Zeitsteuerlogik 418 ist mit einer Spannungsversorgung 421 verbunden. Mittels der Zeitsteuerlogik 418 können Bürsten 409.1 , 409.2, 409,3, 409.4 einzeln oder in Gruppen über die Schaltelemente 414.1 , 414.2, 414.3 zeitgesteuert ange steuert werden. Eine zeitgesteuerte Ansteuerung der Bürsten 409.1 , 409.2, 409,3, 409.4 stellt eine vergleichsweise einfache Möglichkeit der Ansteuerung dar, bei der beispielsweise eine Strommessung zur Ansteuerung entfallen kann. Beispielsweise kann eine zeitgesteuerte Ansteuerung der Bürsten derart erfol gen, dass beim Einschalten des Gleichstrom-Bürstenmotors 400 zunächst zwei der Bürsten 409.1 , 409.2, 409,3, 409.4 bestromt werden und mit einer zeitlichen Verzögerung von jeweils 100 ms, dann nacheinander eine dritte und eine vierte Bürste dazu geschaltet werden. Zum gemeinsam Abschalten aller Bürsten 409.1 , 409.2, 409,3, 409.4 kann dann die Bestromung der Bürsten kollektiv un terbrochen werden. Während eines Motordauerlaufs, kann dann eine Bestro- mung von zwei der Bürsten 409.1 , 409.2, 409,3, 409.4 abgeschaltet werden, um beispielweise eine Drehzahlabsenkung zu bewirken.

Der gezeigte Gleichstrom-Bürstenmotor 400 ist weiterhin mit einem dem

Gleichstrom-Bürstenmotor 400 übergeordneten Steuergerät 420 wirkverbun den, z. B. drahtlos, jedoch bevorzugt elektrisch über eine Steuerleitung 422. Durch das Steuergerät kann automatisch oder durch eine manuelle Eingabe eines Nutzers ein Steuersignal bereitgestellt und über einen Filter 419 an die Schalteinrichtung übertragen werden. Die Schalteinrichtung ist ausgebildet, die Bestromung der Bürsten 409.1 , 409.2, 409,3, 409.4 in Abhängigkeit von dem empfangenen Steuersignal zu schalten. Zusätzlich zu einer Schaltung der Bestromung der Bürsten 409.1 , 409.2, 409,3, 409.4 kann also durch ein von der übergeordneten Steuergerät 420 bereitgestelltes Steuersignal eine Bestromung der Bürsten 409.1 , 409.2, 409,3, 409.4 geschaltet werden. Durch das überge ordnete Steuergerät 418 kann also unabhängig von einer Betriebsschaltung (nicht gezeigt) durch ein Steuersignal eine Anzahl bestromter Bürsten 409.1 , 409.2, 409,3, 409.4 bestimmt werden, um so beispielweise einen Anlaufstrom oder eine Drehzahl einzustellen.

Fig. 5 zeigt einen Rotor 500, der als zwölf-nutiger Anker 502 mit zwölf Einzel spulen 504, den Ankerwicklungen, aufgebaut ist. Die Einzelspulen 504 sind elektrisch leitfähig mit elektrischen Anschlüssen 508 eines Kommutators ver bunden. In der gezeigten Darstellung sind Bürsten 506.1 , 506.2, 506.3, 506.4 mit jeweils einem der elektrischen Anschlüsse 508 des Kommutators mecha nisch und elektrisch leitfähig in Kontakt.

In a), b) und c) sind verschiedene, --auch in Bezug auf Fig. 3 diskutierte-- Vari anten einer Bestromung des Rotors 500 dargestellt, die sich jeweils in der An zahl bestromter Bürsten 506.1 , 506.2, 506.3, 506.4 unterscheiden.

Im Moment eines Einschaltens einer Bestromung wird ein Strom durch die An kerwicklungen nur durch deren ohmschen Widerstand begrenzt. Der Gesamt widerstand Roesam _t ergibt sich durch die elektrische Verschaltung der Einzelspu- len mit dem Widerstand R _Sp uie d. h. den entsprechenden Reihen- und Parallel schaltungen der einzelnen Spulenwiderstände Rspuie _, sowie der Anzahl paralle ler, stromdurchflossener Ankerzweige.

In a) wird der Rotor 500 mit zwei Bürsten 506.1 , 506.2 bestromt und die

Bestromung der Bürsten 506.3, 506.4 ist abgeschaltet. Eine solche Bestromung kann zum Beispiel geeignet sein, während eines Motoranlaufs einen Anlauf strom zu begrenzen -wie dies beispielhaft anhand von Fig. 3 erläutert wurde- oder während eines Motordauerlaufs eine Drehzahlabsenkung zu bewirken. Ein Stromfluss erfolgt hier über zwei Ankerzweige - der Gesamtwiderstand ergibt sich in diesem Fall nach den allgemeinen Regeln und obigem Beispielmodell demzufolge aus R _G esamt = (Rspuie ^* Rspuie) / (3 ^* Rspuie + 9 ^* Rspuie) + 2 ^* 50 mOhm = 2.25 ^* Rspuie + 1 00 mOhm.

In b) wird der Rotor 500 über drei Bürsten 506.1 , 506.2, 506.3 bestromt und die Bestromung der Bürste 506.4 ist abgeschaltet. Auch hier erfolgt der Stromfluss über zwei Ankerzweige. Der Gesamtwiderstand ergibt sich in diesem Fall nach den allgemeinen Regeln und obigem Beispielmodell demzufolge aus R _G esam _t = 3 ^* Rspuie / 2 + 50 / 2 mOhm + 50 mOhm = 1 .5 ^* Rspuie + 75 mOhm.

In c) wird der Rotor 500 über alle vier Bürsten 506.1 , 506.2, 506.3, 506.4 bestromt. Der Stromfluss erfolgt dann über vier Ankerzweige. Der Gesamtwi derstand ergibt sich in diesem Fall nach den allgemeinen Regeln und obigem Beispielmodell demzufolge aus R _G esam _t = 3 ^* R _SpUi e / 4 + 50 / 2 mOhm + 50 / 2 mOhm = 0.75 ^* R _SpUi e + 50 mOhm.

Bezuqszeichenliste Gleichstrom-Bürstenmotor

Stator

Rotor

Kommutator

Bürstenanordnung

Mehrzahl von Bürsten

Schalteinrichtung

Betriebsschaltung

elektronische Schaltelemente

Gleichstrom-Bürstenmotor

Permanentmagnet

Rotor

Kommutator

209.2, 209.3, 209.4Bürsten

Schalteinrichtung

21 1.2 Anschlussleitungen

Spannungsversorgung

214.2, 214.3, 214.4elektronische Schaltelemente Taster

216.2, 216.3, 216.4Leitungen

Rotor

zwölf Einzelspulen

309.2, 309.3, 309.4Bürsten

Gleichstrom-Bürstenmotor

Kommutator

409.2, 409,3, 409.4Bürsten

414.2, 414.3 Schaltelemente

Zeitsteuerlogik

Filter

übergeordnetes Steuergerät

Spannungsversorgung 422 Steuerleitung

500 Rotor

502 zwölf-nutiger Anker

504 zwölf Einzelspulen

506.1 , 506.2, 506.3, 506.4 Bürsten508 elektrischen Anschlüsse des Kommuta tors