Stand der Technik Elektrische Maschinen, deren Betrieb eine Kommutierung (Strom- wendung) erfordert, zum Beispiel Gleichstrommotoren, weisen eine Kommutiereinrichtung auf. Zur Durchführung der Kommutierung sind sowohl elektrische Maßnahmen, beispielsweise unter Verwendung einer elektronischen Schaltung, als auch mechanische Maßnahmen bekannt. Zu den mechanischen Maßnahmen zählt die Verwendung eines Kommutators und leitenden Bürstenelementen, wobei der Kommutator einzelne Kommutatorlamellen aufweist. Üblicherweise ist es vorgesehen, dass die Bürstenelemente ortsfest derart relativ zum um eine Drehachse rotierenden Kommutator angeordnet sind, dass die Bürstenelemente während der Rotation des Kommutators die einzelnen Kommutatorlamellen in sequenzieller Reihenfolge ü- berstreichen. Durch den Kontakt des Bürstenelements mit einer Kommutatorlamelle wird eine elektrisch leitende Verbindung geschaf- fen, durch die der Betriebsstrom der Maschine fließt. Beim Übergang eines Bürstenelements von einer Kommutatorlamelle zur nächsten, entstehen Gasentladungen, die sehr steile Stromspitzen hervorrufen.

Diese Stromspitzen führen wiederum zu hochfrequenten Störemissi- onen, die sich sowohl in elektrischen Impulsen entlang der stromfüh- renden Elemente der Maschine als auch in elektromagnetischer Ab-

strahlung (Störstrahlung) manifestieren. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die leitungsgebundenen elektrischen Störimpulse mit- tels eines Filters zu reduzieren. Zur Reduzierung der abgestrahlten Störemission sind aus dem Stand der Technik unter Anderem metal- lische Gehäuse bekannt. Zudem ist es aus der DE 101 29 884 A1 bekannt, eine Leiterplatte zu verwenden, die als Abschirmung die Störemission reduziert. Dennoch bleibt der Wunsch nach einer ver- besserten Reduzierung der Störemission direkt an der Störquelle (hier die Kommutiereinrichtung) insbesondere deshalb weiterhin be- stehen, da aus Kostengründen zunehmend Metall-Motorgehäuse durch Kunststoff-Motorgehäuse ersetzt werden und die Störemission, die vorher vom Metall-Motorgehäuse absorbiert wurde, nun das Kunststoff-Motorgehäuse ungehindert durchdringen kann.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Entstörvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass auf der Leiterplatte mindestens eine Leiterfläche angeordnet ist, die als Abschirmfläche ausgeführt ist. Die Abschirmfläche bewirkt, dass die elektromagnetische Störemission der Kommutiereinrichtung absorbiert, reflektiert und/oder gedämpft wird (nachfolgend einfach : abgeschirmt wird). Für die Ausgestaltung der Leiterfläche ergibt sich eine Vielzahl von Möglichkeiten : Die Leiterfläche kann meanderför- mig, streifenförmig, gitterförmig, teilflächig oder vollflächig ausgeführt sein. Zudem ist es möglich die Leiterfläche als zusätzliche Lage der Leiterplatte auszuführen oder aber funktional unbenutzt Flächen, also solche Bereiche, die die Funktionsbereiche der Leiterplatte- zum Beispiel Leiterbahnen, Messpunkte, Kontaktpunkte oder Bau- <BR> <BR> teilanschlussstellen (pads) -umgeben, zu nutzen. Entscheidend für die Ausführung der Leiterfläche ist lediglich, dass die Leiterfläche

eine abschirmende Wirkung entfaltet. Es sei dabei lediglich am Ran- de auf die Analogie zum Faraday'schen Käfig hingewiesen, der auch in vielen Varianten ausgestaltet sein kann, um ein Eindringen eines Stroms/einer Spannung in den Innenraum des Käfigs zu verhindern.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn die Abschirmfläche mit einem Gleichspannungspotenzial elektrisch ver- bunden ist. Dadurch lässt sich die absorbierende und/oder dämpfen- de Wirkung der Abschirmfläche verbessern.

Vorteilhaft ist es, wenn die Abschirmfläche mit einem Massepotenzial elektrisch verbunden ist. Somit lässt sich auf konstruktiv sehr einfa- che Weise die Wirkung der Abschirmfläche verbessern.

Vorteilhafterweise ist die Abschirmfläche durchgehend geschlossen ausgebildet. Dadurch lässt sich im Verhältnis zur zur Verfügung ste- henden Fläche eine optimale Abschirmung bewirken. Dabei ist es auch möglich, dass die Abschirmfläche eine gesamte Lage der Lei- terplatte ausfüllt und, falls gewünscht, auch als Masselage der Lei- terplatte benutzt werden kann.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Leiter- platte einen die Störemission dämpfenden Lack auf. Dadurch lässt sich die abschirmende Wirkung weiter verbessern, insbesondere in solchen Bereichen der Leiterplatte, die nicht als Abschirmfläche aus- geführt sind.

Mit Vorteil ist auf der Leiterplatte ein die leitungsgebundene Stör- emission dämpfendes und/oder absorbierendes elektrisches Entstör- filter, insbesondere ein Keramik-Entstörfilter, angeordnet. Diese Aus-

führungsform senkt die Störemission weiter, da nun auch leitungsge- bundene Störemissionen (auch solche die durch die Störstrahlung eingekoppelt werden) gedämpft oder gegebenenfalls absorbiert wer- den.

Vorzugsweise wird als elektrisches Entstörfilter ein XZY-Filter ver- wendet, das eine für den beschriebenen Einsatz vorteilhafte Charak- teristik aufweist.

Vorteilhafterweise ist die Entstörvorrichtung zur Kommutiereinrich- tung so positioniert, dass ein Bereich der Abschirmfläche zwischen dem Entstörfilter und der Kommutiereinrichtung liegt. Insbesondere wenn es sich bei der Abschirmfläche um eine Masselage der Leiter- platte handelt, kann durch eine direkte Anbindung des Entstörfilters an die Masselage eine hohe Wirksamkeit erzielt werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung ergibt sich, wenn die Entstörvorrich- tung eine die Kommutiereinrichtung umschließende, mantelförmige Schirmvorrichtung aufweist, deren eine Seitenöffnung von der Leiter- platte zumindest teilweise abgedeckt ist. Die Schirmvorrichtung be- steht dabei aus einem Material, welches die elektromagnetische Strahlung abschirmt. Mittels einer solchen Entstörvorrichtung kann die elektromagnetische Störemission nahezu vollständig abgeschirmt werden. Zwar ergibt sich bereits bei einer teilweisen Abdeckung der Seitenöffnung eine deutlich verbesserte elektromagnetische Verträg- lichkeit (EMV), doch ist eine vollständige Abdeckung für eine optima- le Abschirmung angezeigt.

Vorteilhafterweise ist die Abschirmfläche und/oder die Schirmvorrich- tung aus einem Material gebildet, welches eine hohe Leitfähigkeit a,

insbesondere a ungefähr gleich 1, und eine hohe Permeabilität, insbesondere u deutlich größer als 1, aufweist. So können beispiels- weise Kupfer-, Eisen-oder Stahllegierungen, insbesondere mit ei- nem Nickelanteil, verwendet werden. Auch spezielle Kunststoffe zur Dämpfung von elektromagnetischer Strahlung können hier zum Ein- satz kommen.

Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einer Ent- störvorrichtung, die eines oder mehrere der zuvor genannten Merk- male aufweist.

Zeichnungen Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt die Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ent- störvorrichtung, Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erFindungsge- mäßen Entstörvorrichtung mit einer Schirmvorrichtung, Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer meanderförmigen Leiter- fläche der Entstörvorrichtung, und Figur 4 ein Ausführungsbeispiel einer gitterförmigen Leiter-- che der Entstörvorrichtung.

Die Figur 1 zeigt eine Entstörvorrichtung 1 und-stark vereinfacht- eine elektrische Maschine 2, die hier als Gleichstrommotor ausgebil- det ist. Da die Funktion der elektrischen Maschine 2 dem Fachmann gut bekannt ist, soll darauf hier nicht näher eingegangen werden.

Daher sind von der elektrischen Maschine 2 lediglich der Stator 3,

der Rotorkern 4, die Rotorwelle 5 mit ihrer Drehachse 6 sowie die Kommutiereinrichtung 7 gezeigt. Die Kommutiereinrichtung 7 weist einen Kommutator 8 und Bürstenelemente auf, wobei die prinzipielle Anordnung der Bürstenelemente dem Fachmann wohl bekannt ist und die Bürstenelemente der Übersichtlichkeit halber nicht einge- zeichnet sind. Der Kommutator 8 weist eine Vielzahl von Kommuta- torlamellen 9 auf, die wie gezeigt entlang des Umfangs des Kommu- tators 8 angeordnet sind, wobei zwei jeweils nebeneinander liegende Kommutatorlamellen 9 von einander elektrisch isoliert sind. Beim Betrieb der elektrischen Maschine 2 dreht sich die Rotorwelle 5 und der mit ihr fest verbundene Kommutator 8, so dass die ortsfest zum Stator angeordneten Bürstenelemente nacheinander über die einzel- nen Kommutatorlamellen 9 streichen. Beim Wechsel eines Bürsten- elements von einer Kommutatorlamelle 9 zur nächsten entsteht eine Störemission, die auch als Bürstenfeuer bezeichnet wird. Die Stör- strahlung der Kommutiereinrichtung 7 trifft auf die Entstörvorrichtung 1, die eine Leiterplatte 10 aufweist. Die Leiterplatte 10 trägt auf ihrer der Kommutiereinrichtung 7 zugewandten Seite eine Leiterfläche 11, die als Abschirmfläche 17 ausgebildet ist. In diesem Beispiel wurde die Leiterfläche 11 als durchgehend geschlossene Abschirmfläche 17 ausgebildet. Als Teil der Leiterfläche 11 ist ein Anschlussbereich 12 ausgebildet, mittels dessen die Abschirmfläche 17 mit einem Gleichspannungspotenzial V elektrisch verbunden ist. Selbstver- ständlich können auch anders ausgebildete Anschlussmöglichkeiten gewählt werden. Bei der Leiterplatte 10 kann es sich um eine ohne- hin zur Steuerung/Regelung der elektrischen Maschine 2 vorhande- ne Leiterplatte 10 handeln. Ebenso ist es möglich eine bereits vor- handene Leiterplatte 10 mit einer genannten Abschirmfläche 17 zu versehen oder eine eigenständige Leiterplatte 10 zu Abschirmzwe- cken zu verwenden.

Die Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Kommutiereinrichtung 7 von einer Schirmvorrichtung 13 umschlos- sen ist, die hier zylindermantelförmig ausgebildet ist. Die Schirmvor- richtung 13 bildet eine Seitenöffnung 14, die von der Leiterplatte 10 teilweise abgedeckt wird. Die Leiterplatte 10 ist mit einem die Stör- emission dämpfenden Lack 19 beschichtet. Auf der von der Kommu- tiereinrichtung 7 abgewandten Seite 15 der Leiterplatte 10 ist ein e- lektrisches Entstörfilter 16, hier ein Keramik-Entstörfilter, insbesonde- re ein X2Y-Filter 20, angeordnet. Das Entstörfilter 16 ist wie gezeigt in Serie mit den Stromleitungen der elektrischen Maschine 2 ge- schaltet, um die leitungsgebundenen Störemissionen zu dämpfen und/oder zu absorbieren. Die in dieser Ansicht verdeckte Leiterfläche 11 ist über den Anschlussbereich 12 an ein Massepotenzial 18 an- geschlossen. Die hier gezeigte Entstörvorrichtung 1 bietet eine sehr gute Abschirmung sowohl von gestrahlter als auch von leitungsge- bundener Störemission.

Figur 3 und Figur 4 zeigen jeweils eine-nicht maßstabsgerechte- mögliche Ausführung der Leiterfiäche 11 auf der Leiterplatte 10 der Entstörvorrichtung 1. In der Figur 3 ist die Leiterfläche 11 meander- förmig und in der Figur 4 gitterförmig ausgeführt.

Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem e- lektrischen Universalmotor kann ein Motor, insbesondere ein Gleich- strommotor realisiert werden, bei dem die elektromagnetischen Stö- rungen wesentlich vermindert werden können. Des Weiteren kann dadurch erreicht werden, dass SMD (Surface Mounted Device) Sin- gle-Chips eingesetzt werden können. Dem derzeitigen Entwicklungs- trend im Hinblick auf die Verwendung von Kunststoffgehäusen kann

dadurch Rechnung getragen werden, was eine günstigere Herstel- lung ermöglicht.

Des Weiteren kann ein Kosteneinsparungspotenzial dadurch bewirkt werden, indem der Filteraufwand minimiert wird, wobei durch den verminderten Bauteileaufwand auch die Haltbarkeit und Zuverlässig- keit der Kommutiereinrichtung erhöht werden können. Ein optimales Design der Filterstruktur ist gewährleistet. Durch die Reduzierung der Bauteile und die Möglichkeit Kunststoffgehäuse verwenden zu kön- nen, kann auch eine relativ große Reduzierung des Gewichts der Kommutiereinrichtung erreicht werden. Darüber hinaus können mit der erfindungsgemäßen Entstörvorrichtung auch die gesetzlich ge- forderten Entstörgrade in den abgestrahlten Frequenzbereichen ein- gehalten werden.

Ein weiterer Vorteil kann darin gesehen werden, dass der Design- Freiheitsgrad bei der Motorgehäuse-Konstruktion und der System- auslegung erhöht wird. Besonders in unmittelbarer Nähe der Stö- rungsquelle kann durch die erfindungsgemäße Entstörvorrichtung eine erhebliche Reduktion der abgestrahlten Felder und der leitung- gebundenen Störung erzielt werden.