DE1638439A1 - Kompressorantrieb - Google Patents

Description

• K o ifi p r e s s o r a n t r i e b Die Erfindung betrifft einen Kompressorantrieb, insbesondere für Kältemaschinen, bei welche#n das aus Liotor und Kompressor besbehende Antriebsaggregat in einer gasdicht geschlossenen Kapsel untergebracht ist. Als Antriebsmotoren werden Induktions;iioboren, vorwiegend Widerstandshilfsphasenmotoren, verwendet. Die Kapsel beansprucht einen störend großen Einbau-2aum im Ki*Lhlschranh. Deshalb ist die Aufgabe der Erfindung, die Baugröße der Kapsel zu verringern.
• ErfindurigsGein,7#9.ß wird vorgeschlagen, daß der Kompressor von einem durch gleich-erichteten Wechselstrom gespeisten, elektronisch kounaubierten, einsträngigen Gleichstrommotor mit daueriaaj#cetischeia 1-olrad angetrieben wird, und daß der Läufer dieses Iziotors reLativ zu seinem durch eine Feder oder derGleicnen w,--'.hrend des Ausschaltzustandes um nur einiGe 'iiinkelL-#,rade in den Drehwinkelbereich gedreht ist, in welchem

  der i.i(it(ir ein 1)rchiilo.iont erzeuL;t, und daß der Läufer bei die-

  111 Le um eInen Winkel von bis zu 60

  der Lintcveri '#utpuriktlage des Kompr essor k 01 b e 1 1 s7

  Es wurde erkannt, daß der Antriebsmotor in erster.Linie die BaugrÖße der Kapsel beeinflußt. Die bisher Verv-#rendeten l-14,Loboren benÖtigen relativ viel Eisen und L:--uj)fer, sie -#!,-e-iLse-" axial weit ausladende diiekelköpfe auf..Lie Verluste sind unabhc.#-#nSig von der.Belastung praktisch gleicifbleibend &roß. Diese Nachteile vermeidet der erfindungsgemc'#-'B vorgeschlagene Miotor. Wegen des dauermagnetischen Läuferpolrades fließt in der Ständerwicklung praktisch kein MagnetierungsstroLl mehr, so daß gegenüber einem Induktionsmotor erheblich iveniger Stromwärmeverluste erzeugt werden. Insbesondere bei geringer Belastung treten nur noch sehr kleine Verluste aufm Die zeitlich mittlere Verlustleistung ist niedrir,-7,"_ so daß hinsichtlich der Wärmeabfuhr eine Verkleinerung der Kapseloberfläcbe zulässig ist. Das ist auch konstrukItiv rüÖglich-, weil ein elektronisch kommutierter Motor bei gleicher Leistung kleinere Abmessungen als ein Induktionsnotor aufweist, wobei die erfindungsgemäß vorgeschlagene einsträngige Ausführung besonders vorteilhaft ist. Sie läßt eine besonders flache Bauart zu, wenn man erf indu-ngsge4äß- den Motor in- der -,.;eise unsymmetrisch aufbaut, daß die Wicklung als konzentrierte, das Ständerjoch umschließende Spule einseitig neben dem Laufer--. raum angeordnet ist. Eine vorteilhaft im Kühlachrank einzubauende Form einer KÜhlkapsel wird dadurch möglich, daß Motox, Kompressor und die für beide Bauteile erforderlichen Hilfselemente hintereinander angeordnet sind, und in eIneia flachen quaderförmigen Gehäuse untergebracht sind. Die einsträngige MotorausfÜhrung benötigt nur wenig elektronische Bauteile, so daß sie ebenso preis&ünstig herzustellen ist wie ein bisher verwendeter-Induktionsmotor.
• Derartige Motoren haben jedoch die Eigenart, daß sie nu . r ilber einen bestimmten Drehwinkelbereich des Läufers ein Dreh.Läument; bilden. So muß also einerseits in bekannter Weise durch. eine reder,oder eine andere gleichwertige Llaßnahme dafür gesorgt werden, daß der Läuf er bei ausgeschaltetem Motor in eine Stellung.Sezo,gen wird', au-s welcher erlmit Sicherheit anläuft. Andererseits-wird-erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Lotor in der Weise dem Kompressor zugeordnet wird, daß der Drehwinkelbereich, in welchem der Motor ein Drehmoment bildet, praktisch mit dem Bereich übereinstimmt, in dem der KQmpressor Drehmoment benÖtigt. Dann Überwindet der läufer ohne Schwierigkeiten die belastungsfreie Zone mit Hilfe der gespeicherten kinetischen Energie.
• Ein elektronisch kommutierter Antriebsmotor bietet weiterhin die MÖglichkeit, eine wesentlich hÖhere Nenndrehzahl-zu wäh" len, als der synchronen Drehzahl eines zweipoligen Induktionsmotors entspricht.-1,1an kann dann sowohl die Abmessungen dels Lotors als auch des Kompressors noch weiter verkleinern. Die Erfindung und vorteilhafte Schaltuhü;smÖglichkeiten'für geeignete elektronisch kommutierte Glei chstrommotoren w erden anhand der Zeichnung erläutert.
• Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Kompressorantriebes gemäß der Erfindung, Fig. 2 zeigt ein Prinzipschaltbild eines elektronisch kommutierten, einsträngigen Gleichstrommotors, welcher mittels ein-er im Motor angeordneten H.ilfsspule kommutiert wird, Fig. 3 zeigt eine aus einem Kommutierungspolrad und einer gesehnten Kommutierungsspule bestehende Kommutierungseinrichtung., Fig. 4 zeigt eine Schaltung eInes mit der Kommutierungseinrichtung nach Fig.3 elektronisch kommutierten Gleichstrommotors. Der im -Zylinder 1 geführte Kolben 2 wird über die Pleuelstange 3 vom dauermagnetischen Läuferpolrad 4 angetrieben. Durch die Feder 5 ist die Polachse relativ zur Achse der im Stator 6 angeordneten WiLcklung 7 um einige Winkelgrade gedreht, so daß bei Ansteuerung des der Wicklung vorgeschalteten steuerbaren Halbleiters ein Drehmoment erzeugt wird. In dieser Stellung hat der Kolben 2 bereits seine untere Totpunktlage verlassen. Es wird vorgeschlagen, daß 0 sich-bei der Haltestellung der Läufer#um. bis zu 60 , ausgehend von der unteren Totpunktlage des Kolbens., weiterbewegt hat, weil dann der Drehwinkelberei-ch., in dem der Motor Drehmoment erzeugt" vorteilhaft mit'dem 1)rehwinkelbereich des vom Kolben herrührenden höchsten Drehmomentbedarfes übereinstimmt.
• In bekannter Weise können die Steuerimpulse zur Ansteuerung des steuerbaren Halbleiters von einem Hallgenerator erzeugt werden. In den Zeichnungen ist jedoch eine schaltungstechnisch weniger aufwendige Lösung dargestellt. Die Ansteuerung, auch elektronische Kommutierung genannt, erfolgt durch die gleichachsig zur Wicklung 7 gewickelte Kom-_ mutierungsspule 8. Die in dieser induzierte Spannung wird der Basis des,Schalttransistors 9 (Fig.2) zugeführt. Der erste Ansteuerungsimpuls beim Einschalten des Motors wird durch den Ladestromstoß bewirkt, welcher durch den der Gleichrichterbrücke 10 nachgeschalteten Glättungskondensator-11 fließt. Dem Kondensator ist ein Widerstand 12 parallel geschaltet, welcher bei Abschaltung des Motors durch den Schalter 13 den Kondensator 11 entläd, so daß beim erneuten Einschalten ein neuer Ladestromstoß erfolgen kann.
• An den Stellen 44 und 15 sind die Leitungsdurchführungen durch die Gehäusewand der Kapsel angedeute t. Eine' andere v-o-r-te:Llhafte -Möglichkeit zur Erzielung. eines selbsttätigen Anlauf es b-eiVei#wencLung -nur einer - Kommutierungsspule zeigen die Fig.3--und 4.. Auf der Motoxwelle ist, das--Ko=utierungspolrad 16, befestigte, Dieses induziert- in der Kommutierungsspule--81 eine Wechselspannung übereinen. Winkelbereiäh 3600- In F-iS.,4 wird diese gleichgeric#-tet und -der von der Speis-espannung erzeugten Basisspannung entgegengeselialtet, so -daß der -Schaltt.a#an,äisto:c- 9 -nur dann leitend wird, wenn ##die Spannung---de-.ri --"-K-Qr-&,mutierungsspule 8 1 - verschwindet.- Bei Einschaltung- d>,es:,##,U-o--,tors,.'i st der Transistor 9,,ste.ts #-16.itenddh#

Claims (2)

1. P a t -e. n- t -a n,s p r ti c h e 1. Kompressorantrieb,-insbesondere fULr Kältemaschinen, d. a d u-- r c h e k e n'n- z ä i c h -n e - t -daß er voh einem durch gleicIgerichteten Wechselstrom gespeisten.,-elektronisch kommuti#r--tein, -öinäträngiE;#en Gleichstrommo-; tor mit dauermagnetischem Läuferpolrad (4) angetrieben, wird, und daß der Läufer dieses Motors relativ zu seinem Ständer (6) durch eine Feder (5) oder-dergleic#he-nz während des Aussehaltzustandes um nur einige,-i#,1-inkelgrade iii'den Drehwin161höre-ich gedreht ist, in welchem -d-er Motor ein 1)rehaomeüt"erzeugt, ünd daß bei-dreser Halte' lage- der Läu:ter &,leichz - eitig um einenVi#-Lnkel-vönbi2 zu 609"-aüsgehend Von der unteren Totpu-#kt-l#age- -des Kompressorkolbens (2),gedreht Ist.
2. 2. Kompressorantrieb nach- Anspruch, I#, 4, a --d u-.-r c h g;e#-k e n n z. ja i. c -h n e t , daß -die Nenndreh.zahl des 1.go-. tors größer Uls'die Synchrondrehzahl eines -2-poligp n Induktibusmotors ist..-- Kompressorantrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z-e i c h n e t , daß der Motor in der Weise unsymmetrisch aufgebaut ist, daß die Wicklung als konzentrierte, das Ständerjoch umschließende Spule einseitig neben dem Läuferraum angeord-net ist. 4. Kompressorantrieb nach-Anepruch 1, d a d u r c h g e_-k e n n z e i c h n e t-, daß die Steuerspannung zur Ansteuerung eines der Motorwicklung vorgeschalteten.steuerbaren Halbleiters (9) einer im Motor angeordneten Hilfswicklung (8) entnommen wird,-Kompressorantrieb nach Anspruch 4, d.a d u r C h e - k e n n z e i c h n e t 9 daß der selbsttätige Anlauf durch den Ladestromstoß eines Kondensaters (11) bewirkt wird. 6. Kompressorantrieb nach Anspruch 1" d a d u r c, h g e k e n n z e i c h n e t , daß.auf der Motorwelle ein dauermagnetisch6s-Kommiitierun gspolrad (16) angeordnet isti und daß die Polweitenides Nord- und des-direkt-danebenliegenden Südpoles-un-d -auch die-Weite-der von dem Kommutierungspolrad. beeinflußten Kommutierungsspule (8) jeweils betragen, wobei T der Drehwinkel ist, über welchem 4er Motor ein Drehmomenterzeugt, und daß die in der Kommutierungsspule induzierte Spannung nach Gleichrichtung in einer eine Sperrung bewirkenden Polarität dein Steueranschluß des der Motorwicklung vor" geschalteten steuerbaren Halbleiters zugefährt ist.-Kompressorantrieb nach den Ansprächen 1 oder 3 d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Motor, Kompressor und die für beide Bauteile erforderlichen Hilfselemente hintereinander abgeordnet sind". und in einem flachen quaderfÖrmigen Gehhuse untergebrachtsind.