Kühleinrichtung mit Kältemaschine Bekanntlich wird bei Motoren, die in Kältema- schinenkapseln eingebaut sind, die im Motor durch die elektrischen Verluste erzeugte Wärme grössten teils durch den Kühlmittelkreislauf abgeführt. Diese Verluste des Motors erhöhen die Temperatur des Kühlmittels und belasten zusätzlich den Kühlmittel kreislauf. Diese Anordnung ist wegen der reibungslo sen und leckfreien Abdichtung betriebssicher.
Man hat schon Motoren mit im Kühlmittel ange ordnetem Läufer über koaxial dazu angebaute Trans formatoren mit Nutenwicklungen gespeist. Der Stator dieser Motoren war als Stabwicklung ausgebildet, die mit einer ebenfalls in den Nuten eines ringförmigen Blechpaketes untergebrachten Sekundärwicklung eines Transformators zusammengeschaltet war. Der Primärteil des Transformators war auf ;einer druck dichten Hülse ausserhalb der Kapsel der Kältema schine angebracht. Diese Anordnung stellt etwa den Aufwand für zwei Motoren dar und erzeugt entspre chend hohe Verluste. -Die Motorverluste und die des Transformators wirken dabei zugleich als Wärme quelle auf die Kältemaschine und erhöhen die Tem peratur des Kühlmittels.
Motoren für Kältemaschinen wurden auch schon mit dem Rotor in einer Trennkapsel des Kältema- schinengehäuses ausgebildet, wobei der Stator auf der Trennkapsel nicht mehr im Kühlmittel angeordnet ist. Derartige Motoren sind jedoch ungünstiger.
Die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe be trifft die Verbesserung von gekapselten Kältemaschi nen durch eine besondere Anordnung und Ausbil dung des im Kühlmittel befindlichen Motors und der zu seinem Betrieb erforderlichen Bauteile.
Es wird daher bei einer Kühleinrichtung, welche in einer Kapsel eine Kältemaschine, bestehend aus Kompressor und elektrischem Antriebsmotor enthält, erfindungsgemäss der Motor von einem Transforma tor gespeist, welcher in der Nähe der Kapsel der Käl temaschine derart angeordnet ist, dass er diese nicht erwärmt und für sich gekühlt wird. Eine vergrösserte Kupferfüllung der Nuten des Motors kann den Widerstand der Statorwicklung auf einen Bruchteil herabsetzen, so dass die Verluste des Motors wesent lich vermindert werden und der Wirkungsgrad steigt.
Es ist zweckmässig, wenn der Transformator und die Kapsel der KältemaschIne indem, vom. Wärme,aus- tauscher der Kühleinrichtung ehernrodynamisch er zeugten Luftstrom derart angeordnet sind, dass der Luftstrom zuerst zur Kapsel und nachher zum Trans formator gelangt. Hierdurch wird in einfacher und dabei überaus wirkungsvoller Weise eine Erwärmung der Kapsel der Kältemaschine durch den Transfor mator verhindert.
Vorteilhafterweise wird ein Gebläse vorgesehen, das einen zusätzlichen, vorzugsweise als Spaltmotor ausgeführten Antriebsmotor hat, der vom selben Transformator gespeist wird wie der Antriebsmotor der Kältemaschine. Da der zusätzliche Gebläsemotor von dem ohnedies vorhandenen Transformator ge speist wird, kann er mit einer sehr geringen Spannung betrieben werden, so dass die Motorwicklung sehr billig und dabei sehr sicher herstellbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Statorwicklung des Gebläsemotors in Reihe mit der Hauptwicklung des Antriebsmotors für die Kältema schine geschaltet.
Es ist günstig, wenn die Hilfswicklung des An triebsmotors der Kältemaschine über einen Konden sator von einer zusätzlichen Spule des Transforma tors gespeist wird. Denn dann kann auch ein für kleine Betriebsspannungen noch gut ausführbarer bipolarer Elektrolytkondensator verwendet werden. Bei einer anderen Ausführungsform wird ein zu sätzlicher Transformator angeordnet, der primärseitig über einen Kondensator am Netz liegt und dessen Sekundärspule sowohl die Statorhilfswicklung des Antriebsmotors für die Kältemaschine als auch die Statorhilfswicklung des Antriebsmotors speist.
In diesem Fall kann als Kondensator eine handelsübli che, also billige Kondensatortype verwendet werden. Die Betriebsspannung der Hauptwicklung des Motors kann unabhängig von der Spannung des Kondensa- tors, gewählt werden. Die Phasenverschiehung für die Hilfswicklung für beide Motoren wird von demselben Kondensator bewirkt.
Um die vom Motor an das Kühlmittel abgegebene Wärme zu verringern, und damit die ausnutzbare Kühlleistung des Kühlsystems (Kompressor, Kühl raum, Wärmeaustauscher) zu steigern, ist es vorteil haft, wenn die Kältemaschine von einem Elektromo tor angetrieben wird, dessen Stator Nuten hat, die bis auf schmale Schlitze geschlossen sind, deren Breite höchstens die dreifache Länge des Luftspaltes zwi schen Rotor und Stator beträgt und dessen Rotor als Massivläufer ausgebildet ist.
Durch diese Massnah- men tritt eine radikale Verminderung der Oberflä chenverluste ein. Motoren mit Massivläufer erfahren durch diese spezielle Ausbildung des Stators eine überraschende Erhöhung des Motorwirkungsgrades und der Leistung um ,etwa 33 bis 50 %,
ohne dass die Leistungsaufnahme aus dem Netz erhöht wird.
Wenn der Rotor als einseitig geschlossene eiserne Glocke ausgeführt ist, deren offener Rand einen nach aussen vorspringenden Wulst aufweist, der vorzugs weise als Flanschring ausgebildet ist, dann ergibt sich eine für zweipolige Motoren besonders günstige Aus führungsform. Bei diesen Motoren werden durch die besondere Ausgestaltung der Glocke die Wirbel strombahnen bevorzugt im verstärkten offenen Rand und im Bodenteil verlaufen, so dass sich für den mitt leren Teil der Glocke eine wesentliche Verbesserung der elektromagnetischen Kopplung der Wirbelströme mit dem Statorfeld ergibt.
Wird z. B. der Motor über den Transformator mit niedriger Spannung, aber hohen Strömen gespeist, dann ergeben sich verhältnismässig starke Stromzu führungen. Um zu vermeiden, dass diese infolge der im Betrieb unvermeidlich auftretenden Vibrationen brechen, wird zweckmässig der Strom für den An triebsmotor der Kältemaschine über Federn zuge führt, mit denen der Motor an der Kapsel schwingend befestigt ist.
Um die elektrischen Verluste des Motors mög lichst klein, also den Kupferfüllfaktor der Nuten möglichst gross zu halten, ist es zweckmässig, wenn die im Kältemittel befindliche Statorwicklung des Antriebsmotors für die Kühlmaschine mit oxydierten Aluminiumfolien oder Aluminiumoxydschichten iso liert ist.
Diese Isolation ist sehr wärmebeständig, hat gute Wärmeleitfähigkeit, ist gegen idie meisten Kühl mittel neutral, mechanisch sehr fest und kann mit sehr geringer Dicke ausgeführt werden. Im nachstehenden wird die Erfindung in Verbin dung mit den Ausführungsbeispiele darstellenden Figuren beschrieben, wobei alle zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Teile fortgelassen sind. Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren in der gleichen Weise bezeichnet.
Es zeigt: Fig. 1 das Prinzip der Erfindung, Fig. 2 eine Variante der Erfindung, Fig.3 ein Prinzipschaltbild zur Variante nach Fig. 2, Fig.4 ein Prinzipschaltbild einer anderen, zwei Transformatoren enthaltenden Schaltung zur Variante nach Fig. 2, Fig. 5 eine Detailzeichnung als Erläuterung zum Schaltbild nach Fig. 4,
Fig. 6 eine zweckmässige Ausführungsform des Antriebsmotors, Fig. 7 ein Konstruktionsdetail einer Variante des Motors nach Fig. 6.
In Fig. 1 ist schematisch ein Kühlschrank mit den zum Verständnis der vorliegenden Erfindung erfor derlichen Teilen dargestellt. Auf der Rückseite des schrankartigen Kühlraumes 1 ,befindet sich der Wärmeaustauscher 2, welcher das zu kondensierende Kältemittel enthält. Bei der Kondensation wird Wärme an die umgebende Aussenluft abgegeben. Der Kompressor und der elektrische Antriebsmotor sind in einer gasdichten Kapsel 3 angeordnet.
Der Motor befindet sich daher im Kältemittel. Die Wicklung des Motors wird vom Lichtnetz in üblicher Weise über eine Steckdose 4 und einen Transformator 5 gespeist, welcher für den Betrieb des Motors eine niedrige Spannung liefert. Infolgedessen wird nur wenig Isola tion in den Motornuten benötigt. Dadurch wird ein sehr hoher Kupferfüllfaktor der Nuten und damit eine wesentliche Herabsetzung der sonst bei An triebsmotoren für Kühlaggregate üblichen elektri schen Verluste erzielt. Es hat sich gezeigt, dass die im Transformator 5 entstehenden elektrischen Verluste wesentlich geringer sind als die durch die Ausführung des Motors für sehr kleine Speisespannung erzielte Herabsetzung der elektrischen Motorverluste.
Es ist ferner zu berücksichtigen, dass die Verlust wärme des Motors ebenfalls durch das Kühlmittel abgeführt werden muss. Jede Verringerung der Motorverluste bedeutet daher eine Verringerung der erforderlichen Kühlleistung des Kühlaggregates, also eine Verringerung der erforderlichen Kompressorlei- stung und damit eine Verringerung der erforderlichen Antriebsleistung - also der Motorleistung.
Um jedoch in den Genuss der vorstehend ge nannten Vorteile zu kommen, ist es wesentlich, dass die Verlustwärme des Transformators nicht die Tem peratur der den Motor und den Kompressor enthal tenden Kapsel 3 erhöht.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform befindet sich der Wärmeaustauscher 2 in einem Luft kanal mit Kaminwirkung. Durch .die vom Wärmeaus- tauscher 2 abgegebene Wärme wird .die umgebende Luft erwärmt und in Richtung des gezeichneten Pfei les 7 strömen. Infolgedessen wird von unten her Luft nachströmen, wie durch den Pfeil 8 angedeutet ist.
Da die untere Einströmöffnung sich üblicherweise in der Nähe des Fussbodens befindet, wird die ange saugte Luft verhältnismässig kühl sein. Es wird sich also eine Luftströmung ausbilden, welche in der Richtung von der Kapsel 3 zum Transformator 5 ge richtet ist. Dadurch wird eine Rückführung der Ver lustwärme des Transformators in Richtung zur Kälte kapsel praktisch verhindert.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird der Luftstrom durch einen zu sätzlichen Ventilator 10 verstärkt. Der Ventilator wird von einem eigenen kleinen Motor 11 angetrie ben, welcher ebenfalls vom Transformator 5 gespeist wird.
Fig. 3 zeigt schematisch die elektrische Zuleitung der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Er findung. Die Primärspule 13 des Transformators 5 wird vom Lichtnetz gespeist. Auf der Sekundärseite befinden sich zwei Spulen 14 und 15, wobei ein Ende der Spule 14 mit einem Ende der Spule 15 verbunden ist. Der elektrische Antriebsmotor des Kompressors 17 hat im Stator eine Hauptwicklung 18 und eine Hilfswicklung 19; letztere wird in an sich bekannter Weise über den Kondensator 20 von der Sekundär spule 15 mit einem Strom gespeist, der gegenüber dem Strom der Hauptwicklung eine Phasenverschie bung hat. Die von der Spule 15 gelieferte Spannung ist unabhängig von der Höhe der Spannung der Spule 14.
Die Hauptwicklung 18 des Antriebsmotors liegt in Reihe mit der Wicklung 24 im Stator des Motors 11, der den Lüfter 10 antreibt. Die Wicklungen 18 und 21 werden von der Sekundärspule 14 gespeist. Der Motor 11 ist ein sog. Spaltpolmotor, der eine Kurzschlusswindung 22 enthält. Die Sekundärspule 15 wird vorzugsweise für eine höhere Spannung dimensioniert als die Sekundärspule 14, um die Hilfswicklung 19 über einen bipolaren Elektrolyt kondensator handelsüblicher Type speisen zu kön nen.
Der Schalter 23 wird jeweils in an sich bekannter Weise eingeschaltet, sobald die Temperatur im In nern des Kühlraumes 1 über einen vorgegebenen Wert steigt, und er wird ausgeschaltet, wenn die Temperatur einen unteren Grenzwert unterschreitet.
Wenn der Schalter 23 eingeschaltet ist, erhalten sowohl der Antriebsmotor für den Kompressor 17 als auch der Antriebsmotor 11 für den Ventilator 10 Strom. Der Energiebedarf des Motors 11 ist viel ge ringer als der des Antriebsmotors des Kompressors 17, und da beide Wicklungen vom selben Strom durchflossen werden, liegt an der Wicklung des Motors 11 eine wesentlich geringere Spannung als an der Wicklung 18 des Motors. An die Isolation der Wicklung des Motors 11 werden dahex nur sehr ge ringe Anforderungen gestellt. Der Motor kann daher sehr billig hergestellt werden. Fig. 4 zeigt eine gegenüber Fig. 3 etwas abgeän derte Ausführungsform der Schaltung.
Die Haupt wicklungen 21 und 18 der beiden Elektromotoren werden ebenso wie bei Fig. 3 von der Sekundärspule 14 gespeist. Die Hilfswicklung 19 des Antriebsmotors für den Kompressor 17 und die Hilfswicklung 24 für den Antriebsmotor 11 des Ventilators 10 werden von der Sekundärspule 25 eines zusätzlichen Transforma tors 26 gespeist, dessen Primärspule 27 über den Kondensator 29 mit einem entsprechend in der Phase verschobenen Strom gespeist wird. Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass auch die Hilfswicklungen 18 und 19 für sehr geringe Speise spannungen dimensioniert werden können und dass man für den Kondensator 29 handelsübliche, preis günstige Ausführungen für genormte Spannungen verwenden kann.
In Fig. 5 ist schematisch dargestellt, wie der in der Kapsel 3 befindliche elektrische Antriebsmotor 31 elastisch mittels Federn 32, 33 und 34 gelagert ist. Alle drei Federn dienen als Stromzuführung. Die Federn 32 und 34 sind isoliert an der Kapsel 3 befe stigt, und die Stromzuführung erfolgt durch je eine Isolierdurchführung 32' bzw. 34'. Die Feder 33 ist unmittelbar mit der Kapsel verbunden. In den Fig. 3 und 4 ist dieser Anschlusspunkt mit 33' bezeichnet.
Für den Antrieb des Kompressors 17 soll ein Motor mit hohem Anlaufdrehmoment verwendet werden. Der Motor soll ausserdem, wie bereits er wähnt, möglichst geringe Verluste, also einen hohen Wirkungsgrad besitzen. Es ist daher zweckmässig, als Antriebsmotor einen nutenlosen Aussenläufermotor zu verwenden, wie er in Fig. 6 schematisch dargestellt ist. Der Motor besteht im wesentlichen aus einem Flanschstück 40, welches ein Rohr 41 trägt, auf dem das Statorblechpaket 42 mit der Statorwicklung 43 befestigt ist. In dem Rohr 41 ist eine Welle 44 gela gert, auf der ein glockenförmiger massiver Rotor 45 befestigt ist.
Dieser besteht aus einer gezogenen oder gepressten Glocke aus kohlenstoffarmem Eisen mit verhältnismässig guter Leitfähigkeit.
Derartige Motoren besitzen bei zweipoliger Aus führung einen besonders guten Wirkungsgrad, wenn die Glocke am offenen Ende verstärkt ausgeführt ist, weil sich, dann eine besonders günstige Verteilung der Wirbelströme in der Glocke ergibt. Als Verstärkung des Randes der Glocke besitzt diese einen beim Pres sen erzeugten Wulst 47.
Fig. 7 zeigt eine etwas abgeänderte Ausführungs form der Glocke. Diese ist mit einem beim Ziehen erzeugten, nach aussen gerichteten Flansch 48 verse hen. Hierdurch wird eine verbesserte Kühlung der Glocke erzeugt, da an dem radial nach aussen gerich teten Flansch Luft durch Reibung und Zentrifugal kraft weggeschleudert wird.