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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidmaschine mit einer Pumpeneinrichtung
(einem Kompressor) zum Komprimieren eines Arbeitsfluids (Kühl- bzw.
Kältemittels),
die durch mindestens eine äußere Antriebsquelle
oder einen Elektromotor angetrieben ist, insbesondere eine Fluidmaschine,
die bei einem Hybridfahrzeug zu verwenden ist, das durch die Kombination
der Antriebskräfte
eines Elektromotors und eines Verbrennungsmotors fährt.
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Bei
einer herkömmlichen
stationären
Klimaanlage, beispielsweise einer Klimaanlage zur häuslichen
Verwendung, wird der Kompressor durch einen Elektromotor angetrieben.
Der Elektromotor wird in mindestens zwei unterschiedlichen Regelungsmodi betrieben,
deren einer der Betriebsregelungsmodus ist, wenn die Drehzahl des
Elektromotors niedrig ist, und deren anderer der Betriebsregelungsmodus
ist, wenn die Drehzahl des Elektromotors hoch ist, sodass die Vibration
des Kompressors bei dessen Betrieb mit niedriger Drehzahl herabgesetzt
ist.
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Das
bereits auf dem Markt befindliche Hybridfahrzeug weist einen Elektromotor
und einen Verbrennungsmotor für
den Fahrbetrieb des Fahrzeugs auf, wobei das Fahrzeug durch die
Antriebskraft des Elektromotors allein, durch die Antriebskraft
des Motors allein oder durch eine Kombination dieser Antriebskräfte fährt. Der
Kompressor einer Klimaanlage für
das Hybridfahrzeug wird entsprechend durch die Antriebskraft des
Motors angetrieben oder durch einen Elektromotor angetrieben, der
ausschließlich zum
Antrieb des Kompressors vorgesehen ist.
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Da
der Kompressor das Arbeitsfluid (Kühlmittel) ansaugt und komprimiert,
verändert
sich das Gegenmoment am Kompressor so, dass das Gegenmoment bei
einem Ansaughub kleiner ist als dasjenige bei einem Kompressionshub.
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Wenn
der Kompressor durch die Antriebskraft des Motors über ein
Kraftübertragungsmittel, beispielsweise
Keilriemen, angetrieben wird, wird die Veränderung des am Kompressor erzeugten
Gegenmoments über
die Keilriemen an den Motor übertragen.
Als Folge können
zusätzliche
Geräte,
die am Motor angebracht sind, beispielsweise eine Wechselstromlichtmaschine,
in Resonanz versetzt werden, sodass eine größere Vibration und ein Geräusch, d.h. Resonanz
der zusätzlichen
Geräte,
erzeugt werden.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in Hinblick auf
die oben angegebenen Probleme eine neue Fluidmaschine zu schaffen,
die in der Lage ist, deren Vibration und Geräusche zu unterdrücken.
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Unter
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Fluidmaschine
eine Pumpeneinrichtung (einen Kompressor) zum Komprimieren eines
Arbeitsfluids durch Aufnahme der Antriebskraft von mindestens einer äußeren Antriebsquelle
(einem Motor) oder einem Elektromotor, wobei dann, wenn die Pumpeneinrichtung
durch die äußere Antriebskraftquelle
(den Motor) angetrieben wird, ein Moment in einer entgegengesetzten
Phase zu einer Komponente der an der Pumpeneinrichtung erzeugten
Momentenveränderung
durch den Elektromotor an die Pumpeneinrichtung zur Einwirkung gebracht
wird. Und hierdurch kann die Komponente der Momentenveränderung
an der Pumpeneinrichtung durch das Moment in der. entgegengesetzten
Phase, das am Elektromotor erzeugt wird, ausgeglichen werden, um die
Vibration und die Geräusche
an der Pumpeneinrichtung und/oder den zusätzlichen Geräten, beispielsweise
einer Wechselstromlichtmaschine, die am Motor angebracht sind, zu
reduzieren.
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Unter
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind der Elektromotor,
die Pumpeneinrichtung (der Kompressor) und eine Energieübertragungseinrichtung
zur Übertragung
der Antriebskraft von der äußeren Antriebsquelle
(dem Motor) an die Pumpeneinrichtung als eine einzige Einheit einstückig zusammengebaut.
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Unter
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird, wenn die
Pumpeneinrichtung (der Kompressor) durch die äußere Antriebsquelle (den Motor)
angetrieben wird und wenn die Frequenz der Vibration der Pumpeneinrichtung
einen vorbestimmten Frequenzbereich (den Resonanzfrequenzbereich)
erreicht, die Zuführung
elektrischer Energie zu einer elektromagnetischen Kupplung (der
Kraftübertragungseinrichtung)
abgeschaltet, und wird der Betrieb der Pumpeneinrichtung durch die
Antriebskraft des Elektromotors fortgesetzt.
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Als
Folge ist verhindert, dass die Vibration der Pumpeneinrichtung an
die äußere Antriebsquelle übertragen
wird, und kann hierdurch eine Resonanz der zusätzlichen Geräte verhindert
werden.
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Unter
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird, wenn die
Pumpeneinrichtung (der Kompressor) durch die äußere Antriebsquelle (den Motor)
angetrieben wird und wenn die Drehzahl der Pumpeneinrichtung einen
vorbestimmten Drehzahlbereich (den Resonanzdrehzahlbereich) erreicht,
die Zuführung
der elektrischen Energie zu der elektromagnetischen Kupplung (der
Kraftübertragungseinrichtung)
abgeschaltet, und wird der Betrieb der Pumpeneinrichtung durch die
Antriebskraft des Elektromotors fortgesetzt.
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Als
Folge kann die gleiche Wirkung erreicht werden, ist nämlich verhindert,
dass die Vibration der Pumpeneinrichtung an die äußere Antriebsquelle übertragen
wird, und kann hierdurch eine Resonanz der zusätzlichen Geräte verhindert
werden.
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Unter
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind der Elektromotor,
die Kraftübertragungseinrichtung
(elektromagnetische Kupplung) und die Pumpeneinrichtung (der Kompressor) über eine
einzige Drehwelle arbeitstechnisch miteinander verbunden.
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Die
obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden Detailbeschreibung,
die auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug nimmt. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Übersicht
mit der Darstellung eines Regelungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung
für zusätzliche
Geräte
eines Fahrzeugs;
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2 einen Schnitt durch einen
elektrisch angetriebenen Kompressor gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ein Diagramm mit der Darstellung
der Beziehung zwischen einem Moment und dem Drehwinkel einer Welle;
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4 ein Diagramm mit der Darstellung
der Beziehung zwischen den Vibrationen bei maximaler Verdrängung für eine Wechselstromlichtmaschine und
der Drehzahl einer Welle;
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5 einen Schnitt durch einen
elektrisch angetriebenen Kompressor gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 ein Diagramm mit der Darstellung
des Betriebs einer Kraftübertragungseinrichtung
für die zweite
Ausführungsform;
und
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7 ein Diagramm mit der Darstellung
der Beziehung zwischen einem Moment und dem Drehwinkel einer Welle.
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(Erste Ausführungsform)
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Nachfolgend
wird eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben,
wobei 1 eine schematische Übersicht
mit der Darstellung eines Regelungssystems für zusätzliche Geräte eines Fahrzeugs zeigt und 2 einen Schnitt durch einen elektrisch
angetriebenen Kompressor gemäß einer ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen
Verbrennungsmotor (eine äußere Antriebsquelle),
die eine Antriebskraft für
den Fahrbetrieb eines Fahrzeugs erzeugt, bezeichnet das Bezugszeichen 2 eine
Wechselstromlichtmaschine (ein zusätzliches Gerät für einen
Motor), die durch die Antriebskraft des Motors zur Erzeugung von
elektrischem Strom, mit dem eine Batterie 8 geladen wird,
angetrieben wird.
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In
der Wechselstromlichtmaschine 2 wird, wie hinlänglich bekannt
ist, ein Feldstrom, der einem Rotor zuzuführen ist, mittels eines Spannungsreglers 7 zur
Regelung der Stärke
eines umlaufenden Magnetfelds und dadurch zur Regelung des zu erzeugenden
elektrischen Stroms geregelt.
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Das
Bezugszeichen 11 bezeichnet einen Kompressor, der durch
die Antriebskraft des Motors 1 und/oder die Antriebskraft
einer umlaufenden elektrischen Maschine (eines Elektromotors) 12 angetrieben
wird, wobei der Kompressor 11 ein Arbeitsfluid (Kühlfluid
eines Kühlzyklus)
ansaugt und komprimiert. Bei der in 2 dargestellten
vorliegenden Ausführungsform
bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Hybridkompressor
(eine Fluidmaschine), der eine all-in-one-Einheit ist, die den Kompressor 11 und den
Elektromotor 12 umfasst, der einstückig und arbeitstechnisch mit
dem Kompressor 11 verbunden ist.
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Das
Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Kondensator, der ein Wärmetauscher
zur Abstrahlung von Wärme
aus dem Hochdruck-Hochtemperatur-Kühlmittel ist, das vom Kompressor 11 aus
herausgepumpt wird. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine
Druckreduzierungseinrichtung (im Allgemeinen als Expansionsventil
bezeichnet) zur Reduzierung des Drucks des durch den Kondensator 3 herunter gekühlten Kühlmittels.
Das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Ver dampfer zum Verdampfen
des Kühlmittels,
um einen Kühlvorgang
durchzuführen. Bei
dieser Ausführungsform
kühlt der
Kondensator 3 das Kühlmittel
im Wege des Wärmeaustauschs
mit Umgebungsluft ab, während
der Verdampfer 5 das Kühlmittel
im Wege des Wärmeaustauschs
mit in den Fahrgastraum des Fahrzeugs einzublasender Luft erwärmt.
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Das
Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Motorregelungseinheit zur
Regelung des Betriebs des Elektromotors 12, und ein Signal
der Motordrehzahl wird in die Motorregelungseinheit 6 von
einem Drehzahlsensor 6a aus eingegeben.
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Wenn
der Kompressor 11 durch den Elektromotor 12 angetrieben
wird, wird dessen Drehzahl durch die Motorregelungseinheit 6 durch
Regelung der Spannung geregelt, die am Elektromotor anzulegen ist.
Und dann, wenn der Elektromotor 12 als elektrischer Stromerzeuger
betrieben wird, wird die Stromerzeugung durch den Spannungsregler 7 geregelt.
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Der
Hybridkompressor 10 wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
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Der
Hybridkompressor 10 umfasst einen Spiralkompressor 11 zum
Ansaugen und Komprimieren des Kühlmittels,
die elektrische umlaufende Maschine 12 (bei dieser Ausführungsform
einen bürstenlosen
Gleichstrommotor) zum Antrieb des Kompressors 11 und eine
Kraftübertragungseinrichtung 13, beispielsweise
eine elektromagnetische Kupplung, zur selektiven Übertragung
der Antriebskraft vom Motor 1 an den Kompressor 11,
wobei der Kompressor 11, der Elektromotor 12 und
die elektromagnetische Kupplung 13 einstückig und
arbeitstechnisch miteinander verbunden sind.
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Wie
oben erläutert
ist, ist die elektrische umlaufende Maschine (der Elektromotor) 12 der
bürstenlose
Gleichstrommotor bei dieser Ausführungsform,
wobei ein Statorkern 12a aus einem magnetischen Material,
beispielsweise Silizium-Stahlplatten hergestellt
und an einem Motorgehäuse 12b im Wege
des Schrumpfsitzes oder Presssitzes befestigt ist. Eine Wicklung 12c ist
um den Statorkern 12a herum gewickelt. Der Statorkern 12a und
die Wicklung 12c bilden einen Stator.
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Das
Bezugszeichen 12d bezeichnet einen Rotor mit mehreren Permanentmagneten
und einer Welle 14, die mit Hilfe von Lagern 12e und 12f drehbar
gelagert ist.
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Das
Lager 12f ist an einem mittleren Gehäuse 11a befestigt,
das am Motorgehäuse 12b mit
Hilfe von Befestigungsmitteln, beispielsweise Schrauben, befestigt
ist, während
das Lager 12e am Motorgehäuse 12b befestigt
ist.
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Nachfolgend
wird der Spiralkompressor 11 erläutert. Eine Kappe 11b ist
ein Element, das am mittleren Gehäuse 11a zur dortigen
Bildung eines Raums befestigt und mit einer Spiralwandung 11c ausgebildet
ist, die sich in Richtung zum mittleren Gehäuse 11a hin erstreckt.
Die Kappe 11b arbeitet als feststehende Spirale.
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Eine
bewegbare Spirale 11f ist arbeitstechnisch in dem Raum
zwischen dem mittleren Gehäuse 11a und
der Kappe (feststehenden Spirale) 11b angeordnet und umfasst
eine Basisplatte 11e und eine Spiralwandung 11d,
die von der Basisplatte 11e aus in Richtung zu der feststehende
Spirale 11b hin vorsteht, wobei die Wandbereiche der Spiralwandungen 11c und 11d miteinander
zur Bildung von Arbeitskammern V in Berührung stehen. Wenn die bewegbare
Spirale 11b umläuft,
wird der Raum der Arbeitskammer V vergrößert oder verkleinert, um dadurch das
Arbeitsfluid (Kühlmittel)
einzusaugen und das Kühlmittel
zu komprimieren.
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Ein
zylindrischer Ansatzbereich 11g ist fast im Zentrum der
Basisplatte 11e ausgebildet, und eine Buchse 14b ist
durch den zylindrischen Ansatzbereich 11g über ein
Nadellager 14c drehbar abgestützt. Die Buchse 14b ist
mit einem Kurbelbereich 14a verbunden, der an einem Ende
(dem rechten Ende in der Zeichnung) der Welle 14 ausgebildet
ist.
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Der
Kurbelbereich 14a ist exzentrisch an der Welle 14 mit
Bezug auf das Drehzentrum der Welle 14 ausgebildet. Und
daher läuft,
wenn die Welle 14 umläuft,
die bewegbare Spirale 11b in einer orbitalen Bewegung um
die Welle 14 herum.
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Die
Buchse 14b ist mit dem Kurbelbereich 14a derart
verbunden, dass die Buchse 14b um eine bestimmte kleine
Strecke in einer Ebene rechtwinklig zur Achse der Welle 14 verschoben
wird, sodass die bewegbare Spirale 11f in einer Richtung
verschoben wird, dass der Berührungsdruck
zwischen den Spiralwandungen 11c und 11d durch
die Reaktionskraft für die
Kompression vergrößert wird.
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Das
Bezugszeichen 11h bezeichnet eine Autorotationsverhinderungseinrichtung
(umfassend ein Paar Stifte und einen Ring) zur Verhinderung der Autorotation
der bewegbaren Spirale 11f um den Kurbelbereich 14a herum.
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Wenn
die Welle 14 umläuft,
läuft die
bewegbare Spirale 11f in einer orbitalen Bewegung um ihre orbitale
Achse (die gleich dem Drehzentrum der Welle 14 ist) in
einer Ebene rechtwinklig zur die Achse der Welle 14 um,
während
die Autorotation der bewegbaren Spirale 11f um den Kurbelbereich 14a herum
verhindert ist.
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Ein
hinteres Gehäuse 11j ist
an der Kappe 11b mit Hilfe von Schrauben oder dergleichen
zur Bildung einer Abgabekammer 11k zum Ausgleichen des
Drucks des Kühlmittels
durch Glätten
des Pulsierens des herausgepumpten Kühlmittels befestigt.
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Das
Bezugszeichen 11m bezeichnet eine Abgabeöffnung,
die fast am Zentrum der Kappe (feststehenden Spirale) 11b ausgebildet
ist, um die Arbeitskammer V mit der Abgabekammer 11k zu
verbinden.
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Ein
Abgabeventil und ein Ventilanschlag sind an der feststehenden Spirale 11b mittels
einer Schraube an der Abgabeöffnung
befestigt, wobei das Ventil ein Rückschlagventil des Typs eines
Reedventils ist, um zu verhindern, dass das herausgepumpte Kühlmittel
zu der Arbeitskammer V von der Abgabekammer 11k aus zurückströmt, und
der Anschlag ist eine Platte zur Begrenzung der Bewegung des Reedventils.
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Wenn
der Elektromotor 12 betrieben wird, wird das Kühlmittel
in den Kompressor 11 durch eine Ansaugöffnung 11n hindurch
eingesaugt. Dann strömt
das Kühlmittel
weiter in eine Motorkammer 12h mit dem Rotor 12d und
dem Stator durch eine Einlassöffnung 12g hindurch,
die am Motorgehäuse 12b ausgebildet
ist, ein, um den Elektromotor 12 zu kühlen. Das durch den Kompressor 11 komprimierte Kühlmittel
wird durch die Kammer 11k und eine Auslassöffnung 11p hindurch
an den Kondensator 3 abgegeben.
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Die
elektromagnetische Kupplung 13 umfasst eine Riemenscheibe 13a,
die durch das Motorgehäuse 12b drehbar
gelagert ist und eine Antriebskraft vom Motor über Keilriemen aufnimmt, eine
Ankerplatte 13c, die an der Welle 14 befestigt
ist, und eine elektromagnetische Wicklung 13d, sodass dann,
wenn die Wicklung 13d erregt ist, die Ankerplatte 13c zum
Rotorbereich 13b der Riemenscheibe 13a hin angezogen
wird, um die Welle 14 umlaufen zu lassen.
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Wie
oben angegebenen sind der Elektromotor 12, die elektromagnetische
Kupplung 13 und der Kompressor 11 über die
Welle 14, die die Antriebskraft überträgt, arbeitstechnisch miteinander
verbunden.
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Nachfolgend
wird die die Arbeitsweise des Hybridkompressors 10 erläutert.
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Arbeitsweise, bei der
der Kompressor 11 durch den Elektromotor 12 angetrieben
wird
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Bei
dieser Arbeitsweise ist die Zuführung
von elektrischem Strom zu der elektromagnetischen Kupplung 13 abgeschaltet,
um den Kompressor 11 vom Motor 1 zu trennen, und
wird stattdessen der elektrische Strom der Wicklung 12c (dem
Stator) zugeführt.
Das am Elektromotor 12 zu erzeugende Moment wird durch
die Spannung geregelt, die am Elektromotor anliegt, und dessen Drehzahl
wird durch die Frequenz des elektrischen Stroms geregelt, der der Wicklung 12c zugeführt wird.
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Arbeitsweise, bei der
der Kompressor 11 durch den Motor 1 angetrieben
wird
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Bei
dieser Arbeitsweise wird der elektrische Strom der elektromagnetischen
Kupplung 13 zugeführt,
um den Kompressor 10 arbeitstechnisch mit der Motor 1 zu
verbinden, sodass die Drehantriebskraft vom Motor 1 an
den Kompressor 11 übertragen wird.
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Bei
dieser Arbeitsweise verändert
sich, wie mittels einer ausgezogenen Linie in 3 dargestellt ist, das für den Antrieb
des Kompressors notwendige Moment (Gegenmoment) in Verbindung mit
dem Ansaugen und Komprimieren des Kühlmittels durch den Kompressor 11.
Die Spannung an den Keilriemen verändert sich gleichfalls in Reaktion
auf die Momentenveränderung,
und dann wird die Momentenveränderung
an den Motor 1 über
die Keilriemen übertragen.
Als Folge können
die am Motor 1 angebrachten zusätzlichen Geräte, beispielsweise
eine Wechselstromlichtmaschine, in Resonanz versetzt werden, so
dass eine größere Vibration
und ein größeres Geräusch, d.h.
eine Resonanz der zusätzlichen
Geräte, erzeugt
werden.
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Gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Moment in entgegengesetzter Phase
(wie mittels einer gestrichelten Linie in 3 angegeben) zu dem Moment für den Antrieb
des Kompressors 11 durch den Elektromotor 12 erzeugt und
am Kompressor 11 zur Einwirkung gebracht, um die am Kompressor
erzeugte Momentenveränderung auszugleichen,
und als Folge kann die Resonanz der zusätzlichen Geräte überwunden
bzw. unterdrückt werden.
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Die
am Spiralkompressor 11 erzeugte Momentenveränderung
ist durch dessen geometrische Konfiguration bestimmt, und die Frequenz
der Momentenveränderung
ist proportional zur Drehzahl der Welle 14. Entsprechend
wird die Frequenz des Moments in der entgegengesetzter Phase durch
Berechnen der Frequenz der am Spiralkompressor 11 erzeugten
Momentenveränderung
auf der Grundlage der berechneten Drehzahl der Welle 14,
nämlich
des Kompressors 11, aus dem Signal des Drehzahlsensors 6a bestimmt.
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(Zweite Ausführungsform)
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Wenn
die Steifigkeit der Anbringung der zusätzlichen Geräte, beispielsweise
der Wechselstromlichtmaschine 2, am Motor 1 gering
ist und die am Kompressor 11 erzeugte Momentenveränderung
der Resonanzfrequenz der zusätzlichen
Geräte 2 entspricht,
wird die Resonanz der zusätzlichen
Geräte größer, wie
in 4 dargestellt ist.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
wird, wenn der Kompressor 11 durch den Motor 1 angetrieben wird,
das Moment in der entgegengesetzter Phase gleichfalls durch den
Elektromotor 12 erzeugt und am Kompressor 11 zur
Einwirkung gebracht, dies in der gleichen Weise wie bei der ersten
Ausführungsform. Weiter
wird, wenn sich die Frequenz der am Kompressor 11 erzeugten
Momentenveränderung
der Resonanzfrequenz der zusätzlichen
Geräte
annähert,
die Zuführung
von elektrischem Strom zur elektromagnetischen Kupplung 13 abgeschaltet,
um den Kompressor 11 vom Motor 1 zu trennen, und
wird der Kompressor durch den Elektromotor 12 angetrieben. Als
Folge dieser Betriebsweise kann die Resonanz der zusätzlichen
Geräte
sicher verhindert bzw. unterdrückt
werden.
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Wie
oben erläutert
ist, wird, da sich die Frequenz der am Kompressor 11 erzeugten
Momentenveränderung
proportional zur Drehzahl des Kompressors 11 ändert, bestimmt,
dass die Frequenz der Momentenveränderung am Kompressor 11 einen
Bereich der Resonanzfrequenz erreicht, wenn die Drehzahl des Kompressors 11 einen
vorbestimmten Drehzahlbereich erreicht, was in Tests und dergleichen vorab
festgelegt wird.
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Wenn
die Frequenz der am Kompressor 11 erzeugten Momentenveränderung
den Bereich der Resonanzfrequenz verlässt, wird der elektrische Strom
wieder der elektromagnetischen Kupplung 13 zugeführt, um
die Antriebskraft vom Motor 1 an den Kompressor 11 zu übertragen,
während
das Moment in der entgegengesetzten Phase am Elektromotor 12 erzeugt
und dem Kompressor 11 zugeführt wird.
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(Dritte Ausführungsform)
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Bei
dieser Ausführungsform
wird ein Getriebe 15 mit veränderbarer Drehzahl für den Hybridkompressor 10 gemäß Darstellung
in 5 verwendet. Das
Getriebe 15 mit veränderbarer
Drehzahl umfasst ein Innenzahnrad (Ringzahnrad) 15a in
Ringform, mehrere (beispielsweise drei) Planetenräder 15b,
die mit dem Innenzahnrad 15a im Eingriff stehen, und ein Sonnenrad 15c,
das mit den Planetenrädern 15b im Eingriff
steht.
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Das
Sonnenrad 15c ist mit dem Rotor 12d des Elektromotors 12 einstückig ausgebildet,
die Planetenräder 15b sind
mit der Welle 13d, die mit der Ankerplatte 13c der
elektromagnetischen Kupplung 13 als eine Einheit umläuft, zusammengefasst
ausgebildet, und das Ringzahnrad 15a ist mit der Welle 14 einstückig ausgebildet.
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Ein
Lager 13e stützt
die Welle 13d drehbar ab, ein Lager 13f stützt das
Sonnenrad 15c, nämlich den
Rotor 12d, gegenüber
der Welle 14 drehbar ab, und ein Lager 13g stützt das
Ringzahnrad 15a gegenüber
der Welle 14 drehbar ab.
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Nachfolgend
wird die Arbeitsweise des Hybridkompressors 10 der dritten
Ausführungsform
erläutert.
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Arbeitsweise, bei der
der Kompressor 11 durch den Elektromotor 12 angetrieben
ist
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Der
elektrische Strom wird der elektromagnetischen Kupplung 13 zugeführt, um
die Welle 13d mit der Riemenscheibe 13a zu verbinden,
und der elektrische Strom wird auch der Statorwicklung 12c zugeführt.
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In
diesem Fall wird ist ein Planetenträger, der das Planetenrad 15b trägt, mit
der Riemenscheibe 13a über
die Welle 13d verbunden. Da der Motor 1 in diesem
Fall nicht läuft,
und hierdurch der Planetenträger
sowie die Welle 13d nicht umlaufen, wird die Drehkraft
des Elektromotors 12 an den Spiralkompressor 11 über das
Getriebe 15 mit variabler Drehzahl übertragen, wobei die Drehzahl
herabgesetzt wird.
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Arbeitsweise, bei der
der Kompressor 11 durch den Motor 1 angetrieben
wird
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Der
elektrische Strom wird der elektromagnetischen Kupplung 13 und
auch dem Elektromotor 12 zugeführt, um ein solches Moment
am Rotor 12d zu erzeugen, dass das Sonnenrad, nämlich der
Rotor 12d, nicht umlaufen kann. Als Folge wird die Drehantriebskraft
des Motors 1, die an die elektromagnetische Kupplung 13 übertragen
wird, schließlich
an den Spiralkompressor 11 über das Getriebe 15 mit veränderbarer
Geschwindigkeit übertragen,
wobei die Drehzahl erhöht
wird .
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Wenn
das Sonnenrad 15c umläuft
und die Drehzahl geregelt wird, kann das Übersetzungsverhältnis, wie
in 6 dargestellt ist,
geregelt werden. In 7 zeigt
eine gestrichelte Linie das Moment des Elektromotors, wenn das Übersetzungsverhältnis geregelt
wird.
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(Weitere Ausführungsformen)
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Bei
den obigen Ausführungsformen
besteht, obwohl der Spiralkompressor als Pumpmaschine zum Komprimieren
des Kühlmittels
verwendet wird, keine Beschränkung
auf diesen Typ, sondern können andere
Typen von Kompressoren, beispielsweise Rotationskompressoren, Kolbenkompressoren, Schaufelkompressoren
und dergleichen, verwendet werden.
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Obwohl
die obigen Ausführungsformen
als Fluidmaschine erläutert
worden sind, die die bei dem Hybridkompressor für ein Motorfahrzeug zu verwenden
ist, kann die vorliegende Erfindung jedoch auch für andere
Fluidmaschinen verwendet werden.
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Der
bürstenlose
Gleichstrommotor ist als Elektromotor 12 bei den obigen
Ausführungsformen angegeben
worden. Jedoch ist es ist verständlich auch
möglich,
irgendwelche anderen Typen von Elektromotoren zu verwenden, die
für den
Zweck der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
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Bei
den obigen Ausführungsformen
sind der Elektromotor 12, die elektromagnetische Kupplung 13 und
der Spiralkompressor 11 über die Welle 14, die
die Antriebskraft an den Kompressor 11 überträgt, arbeitstechnisch miteinander
verbunden. Jedoch ist es nicht notwendig, die vorliegende Erfindung
auf diese Bauweise zu beschränken.