DE2417443C3

DE2417443C3 - Elektrischer Schwingverdichter für Kältemaschinen

Info

Publication number: DE2417443C3
Application number: DE2417443A
Authority: DE
Inventors: Masao Okuda; Morikazo Omura
Original assignee: Sawafuji Electric Co Ltd
Current assignee: Sawafuji Electric Co Ltd
Priority date: 1973-04-14
Filing date: 1974-04-10
Publication date: 1981-02-05
Also published as: DE2417443B2; US3886419A; DE2417443A1

Description

(104) eines Stromtransformators (102) empfängt, welcher in Reihe mit der Treiberspule (12) liegt, daß in der Triggerschaltung (105) parallel zu der Sekundärwicklung (104) des Stromtransformators (102) ein Widerstand (112) geschaltet ist, welcher das Eingangsstromsignal in ein Spannungssignal wandelt, daß zwei Spannungskomparatoren (106, 106') vorgesehen sind, welche abwechselnd betreibbar sind und den an dem Widerstand (112) erzeugten Spannungswert mit einem vorbestimmten Spannungswert vergleichen, daß der Widerstand (112) zwischen den beiden Eingangsanschlüssen der Komparatoren (106, 106') liegt, und daß die Spannungskomparatoren (106, 106) alternativ und wahlweise Triggerimpulse entsprechend der Richtung und dem Wert des Stromes durch die Treiberspule (12) erzeugen.

20. Schwingverdichter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerschaltung (105) Impulsformer (107, 107') umfaßt, welche das Ausgangssignal des Spannungskomparators formen und den geformten Impuls Impulsverstärkern (108, 108') zuführen.

21. Schwingverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Einschaltschwingungen kompensierende Schaltung vorgesehen ist, welche eine Reihenschaltung aus wenigstens einem Widerstand (122,122') und einem Kondensator (121, MY) umfaßt, und daß die Reihenschaltung zwischen der Anode und der Steuerelektrode des Thyristors (62,64) geschaltet ist.

22. Schwingvsrdichter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschaltkreis einen Komparator (106), einen ersten Impulsformer (107) und einen ersten Impulsverstärker (108) aufweist, die in Reihe miteinander geschaltet sind, daß ein Einschaltkreis durch die Reihenschaltung eines zweiten Impulsformers (124), eines zweiten Verstärkers (125) und eines Nulldurchgangsdetektors (123) gebildet ist, welcher in dem Augenblick, in welchem die Spannung der Treiberspule (12) ihre Polarität ändert, einen Impuls erzeugt, und daß der Einschalt- und der Ausschaltkreis zusammen die Triggerschaltung (114) bilden.

23. Schwingverdichter nach Anspruch 18. dadurch gekennzeichnet, daß eine Primärwicklung (117) des Steuertransformators (66) ais Kommutierungsreaktanz verwendet ist, wenn die Gleichspannungsquelle mit der Halbleiterschaltung verbunden ist, und daß ein Relais (82) belätigbar ist. so daß beim Anschluß einer Wechselspannungsquelle an die Halbleiterschaltung eine Wechselspannung in der Primärwicklung (117) des Steuertransformaiors erzeugt wird, dessen die Wcchsclstromcncrgic aufnehmende Wicklung (81) um den Kern der Primärwicklung (117) gewickelt ist, so daß der Treiberspule (12) ein Wechselstrom zugeführt wird.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schwingverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Bei einem aus der DE-OS 2^!⁷038 bekannten elektrischen Schwingverdichter ist die Treiberspule selbst von einer Wechselspannungsquelle mit Netzfrequenz beaufschlagt, wobei die Resonanzfeder mechanisch so aufgebaut ist, daß sie auf die Netzfrequenz abgestimmt ist. Bei dieser bekannten Anordnung wird also der Versuch unternommen, konstruktiv die mechanische Eigenfrequenz an die Betriebsfrequen/ anzupassen bzw. die beiden Frequenzen gleich zu machen. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß die Resonanzbedingung zur Anpassung an besondere Betriebsbedingungen nicht geändert werden kann, außer, die elektrische Frequenz der Speisequelle wird geändert. Diese starre Zuordnung der elektrischen Frequenz zur mechanischen Eigenfrequenz ist von erheblichem Nachteil, weil sich die mechanische Eigenfrequenz bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen ändert und weil es eines erheblichen Aufwandes bei der Konstruktion und Herstellung bedarf, die mechanische Eigenfrequenz gleich der elektrischen Frequenz der in Aussicht genommenen Wechselspannungsquelle zu machen. Gehen die beiden Frequenzen aber auseinander, so wird der Wirkungsgrad herabgesetzt. Einen schlechten Wirkungsgrad kann man sich unter Inkaufnahme höherer Kosten gegebenenfalls dann leisten, wenn dem Schwingverdichter eine externe Wechselspannungsquelle zur Verfügung steht. Soll der Schwingverdichter jedoch von einer geräteeigenen Gleichspannungsquelle, also einer Batterie gespeist werden, dann muß der erzielte Wirkungsgrad möglichst optimal sein.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen elektrischen Schwingverdichter der eingangs gene ^ten Art zu schaffen, bei dem die Eigenfrequenz des mechanischen Teils mit der Frequenz des elektrischen Teils automatisch zusammenfällt und der auf diese Weise mit einem besonders hohen Wirkungsgrad arbeitet Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1.

Der erfindungsgemäße Schwingverdichter ist damit in jeder Betriebsweise und unabhängig vom Aufbau des mechanischen Teils bzw. von der Auswahl der einzelnen mechanischen Elemente in der Lage, sich mit seiner elektrischen Schwingfrequenz an die sich gegebenenfalls während des Betriebes ändernde mechanische Eigenfrequenz anzupassen. Es bedarf keiner Anpassung der mechanischen Bestandteile an die Frequenz der Speisequeiie und es ist unerheblich, ob die einzelnen produzierten Schwingverdichter nun gleiche oder unterschiedliche mechanische Eigenfrequenzen besit-

/en. Denn zu diesem Zweck wird der erfindungsgemäße .Schwingverdichter von einer geräteeigenen oder einer externen Gleichspannungsquellc gespeist, wobei der Gleichstrom in einen Wechselstrom umgewandelt wird, dessen Frequenz sich entsprechend einem Signal ändert, das die Betriebsbedingungen des mechanischen Teils abtastet und an die Halbleiterschaltung weitergibt. Da damit c!k· beiden Teile stets in Resonanz miteinander sind, ist auch gewährleistet, daß der Schwingverdichter stets mit maximalem Wirkungsgrad arbeitet.

Aus der US-PS 17 83611 ist zwar jin mittels Gleichspannung betreibbarer elektrischer Schwingverdichter bekanntgeworden, jedoch gehört dieser zu einer anderen Gattung, d. h. er ist elektromagnetischer Art. Bei diesen bekannten Schwingverdichtern wird das elektrische Schwingsystem abhängig von der Bewegung des Kolbens an- und ausgeschaltet, so daß der elektrische Teil synchron mit der Eigenfrequenz des mechanischen Teils srbciici. Dort wird das Ein und Ausschalten in einer solchen Weise ausgeführt, daß ein Hebel mit dem Kolben mitbewegt wird und dadurch in den jeweiligen Umkehrpunkten des Kolbens über Kontakte die Gleichspannungsrichtung umschaltet. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Gefahr besteht, daß der Kolben den Punkt nicht oder nicht ganz erreicht, an dem der Hebel umgesteuert wird, oder auf Grund des sich ändernden Gasdruckes oder einer Spannungsschwenkung vibriert, so daß ein einwandfreier Betrieb nicht mehr möglich ist. Kommt der Kolben auf halbem Wege zum Stillstand, so kann der Nc;malbetrieb nicht mehr fortgesetzt werden. Dies bedeutet, daß der Kolben einen bestimmten Punkt erreichen muß, unabhängig davon, ob sich der Gasdruck und/oder die Speisespannung in der Höhe ändern.

Die Erfindung ist im folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 Kennlinien eines elektrischen Schwingverdichters, der mit seiner natürlichen Eigenfrequenz betrieben wird, in Abhängigkeit von den Eingangswerten, den Ausgangswerten und dem Kompressionswirkungsgrad.

F i g. 2 Kurven, welche die Korrelation der Kennlinien eines elektrischen Schwingverdichters mit der Eingangsspannung, der gegenelektromotorischen Kraft und der Wellenform der Amplitude zeigen,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen elektrischen Schwingverdichter,

F i g. 4b bis 4g Zeitlagendiagramme, welche den Schwingungszustand des erfindungsgemäßen Schwingverdichters zeigen,

F i g. 5 ein Diagramm, welches die natürliche Eigenfrequenz des mechanischen Teils bzw. Schwingsystems in Abhängigkeit von dem Gasdruck des Kältemittels an der Ausstoßöffnung und an der Ansaugöffnung zeigt,

Fig.6, 7a, 7b, 8a, 8b, 8d, 9a, 9b, 10, 11, 12 und 15 elektrische Schaltungsanordnungen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 13a bis 13f, 14a bis 14e, 16a und 16b Schaltungsanordnungen anderer Ausführungsformen der Erfindung und

Fig.8c und 16c Diagramme, welche den Schwingungszustand des elektrischen Teils bzw. Schwingsystems und des mechanischen Teils bzw. Schwingsystems des erfindungsgemäßen Schwingverdichters darstellen.

Die Fig.3 zeigt einen Schnitt durch den mechanischen Teil (im folgenden auch als mechanisches Schwingsystem bezeichnet) eines elektrischen Schwingverdichters. In einem abgeschlossenen, zylindrischen Gehäuse 1 ist eine Verdichtereinheit 2 über Schraubenfedern 5 und 6 an Bügeln 3 bzw. 4 aufgehängt. Das Gehäuse 1 weist Montagefüße 7 und 8 auf. Die ι Verdiehiereinheil 2 umfaßt ein zylindrisches joch 9, an dessen Zentrum ein Permanentmagnet 10 befestigt ist. An den Permanentmagneten 10 ist auf der Seite gegenüber der Unterseite des Joches 9 ein becherförmiger magnetischer Pol 11 angepaßt. In der Ringkammer

in zwischen der äußeren Oberfläche des magnetischen Pols 11 und der Innenwand des Joches 9 ist eine zylindrische Treiberspule 12 lose angeordnet. Die Treiberspule 12 ist mit mehreren Befestigungsteilen 13 an einer Tragplatte 14 befestigt. Leiterplatten 15 und 15'

i'i sind mit der Treiberspule 12 verbunden und dienen als elektrische Leiter. Isolatoren 16 und 16' dienen zur elektrischen Isolierung zwischen der Tragplatte 14 und den Leiterplatten 15 und 15'. In dem Raum zwischen rlnm mnnnahc^Kpn DrJ 1 1 nnr\ t\f*r TYacmlottp 14 icI pinp ***"" ■■•"O"*"*¹'"*"*·' ■ **· " " *"··** — ·.· . . — of*·****"* * · ·*** —·.-"■ schraubenförmige Schwingfeder 17 angeordnet. Es ist ein zylindrisches Gehäuse 18 vorgesehen, welches konzentrisch mit dem Joch 9 ausgerichtet ist und an dessen dem Joch 9 gegenüberliegenden Ende ein Zylinder 19 angeordnet ist. Die in Fig.3 gezeigte

r. Einrichtung umfaßt ferner leitende Federn 20 und 20', Anschlußschrauben 21 und 21', Isolatoren 22 und 22', welche die Anschlußschrauben 21 und 21' gegenüber dem Zylinder 19 isolieren, Leitungsdrähte 24 und 24', welche die Anschlußschrauben 21 und 21' mit dem

jo Anschluß 23 des Gehäuses verbinden, eine Ventilkammer 25 in dem Zylinder 19, eine Ventilplatte 26, eine Ventilkammer 28 in einem Kolben 27, eine Ventilplatte 29, eine becherförmige Kopfabdeckung 30, welche die Ventilkammer 25 abschließt, und eine schraubenförmige

v> Feder 32, welche gestaucht in der Öffnung 31 zwischen der Ventilplatte 26 und der Kopfabdeckung 30 angeordnet ist.

In dem unteren Teil des Gehäuses 18 sieht man einen Kältemitteldurchlaß 33, welcher den Innenraum des Gehäuses 18 mit dessen Außenraum verbindet. Ein Kältemittelauslaßrohr 34 ist so an der Kopfabdeckung 30 angeschlossen, daß es mit dem Raum 31 in der Kopfabdeckung 30 verbunden ist. Der Außenraum des äußeren Gehäuses 1 ist mit dem Außenraum der Verdichtereinheit 2 über ein Kältemitteleinlaßrohr 35 verbunden.

Ein hohler Kolben 27 weist an seinem linken Ende ein Loch 36 (vgl. F i g. 3) auf, welches den Innenraum des Kolbens mit der Ventilkammer über das Ventil 29 verbindet.

Wenn die Treiberspule 12 schwingt, schwingt auch der Kolben 27, wie es weiter unten im einzelnen beschrieben wird. Wenn der Kolben 27 schwingt, gelangt das Kältemittel über das Einlaßrohr 35 in das äußere Gehäuse 1 und strömt durch den Durchlaß 33 in das Gehäuse 18. Das Kältemittel strömt durch den Kolben 27, die Ventilkammern 28,25 und 31 und strömt durch das Auslaßrohr 34 wieder hinaus.

Das mechanische Schwingsystem besteht im wesentlichen aus der Treiberspule 12, dem Kolben 27, den sie verbindenden Teilen und der schraubenförmigen Feder 17. Dieses Schwingsystem hat eine Eigenfrequenz, welche von der Struktur des mechanischen Schwingsystems abhängt. Gemäß der Erfindung ist die mechanisehe Eigenschwingung mit dem Strom der Antriebsenergie auf Resonanz abgestimmt, wie es weiter unten beschrieben werden wird.
Im Idealfall sollten die Teile, aus welchen das

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mechanische Schwingsystem zusammengesetzt ist, von gleichmäßiger Qualität sein. Da es jedoch unmöglich ist, solche idealen Teile zu erhalten, ist die Eigenfrequenz des mechanischen Schwingsystems bei den einzelnen Verdichtern unregelmäßig oder veränderlich. Je stärker die Eigenfrequenz variiert, desto größer sind die Abweichungen zwischen der mechanischen Eigenfrequenz und der Frequenz des Treiberstroms. Dadurch wiederum wild die Erreichung eines hohen Verdich-'.ungswirkungsgrades verhindert. Um dieses Problem zu vermeiden, hat man bisher die Qualität und die Präzision der verwendeten mechanischen Komponenten verbessert, was wiederum die Produktivität erniedrigt hat.

Außerdem variiert die Frequenz der Eigenschwingung des mechanischen Schwingsystems entsprechend der Bedingung, unter welcher der Verdichter betrieben wird, mit der Folge, daß die mechanische Eigenfrequenz von der Frequenz des Treiberstroms abweicht.

In Fig. I sind Kurven gezeichnet, welche das

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Abgabevolumens Q des Kältemittelgases und der minimalen Frequenz der Eingangsleistung P darstellt, welches bei Schwingkolbenverdichtern zu dem Wirkungsgrad ζ=*(}/Ρ führt, vorausgesetzt, daß die Eingangsspannung, der Abgabedruck und der Ansaugdruck des Kältemittels konstant sind.

In F i g. I ist die höchste Frequenz Fj des Abgabevolumens Q größer als die maximale Hubfrequenz des Kolbens 27, und die minimale Frequenz Fi der Eingangsleistung P ist um zwei bis drei Hz niedriger als die Frequenz Fj. Dementsprechend liegt die Frequenz, bei welcher der Verdichter mit seinem maximalen Wirkungsgrad ξ arbeiten kann, zwischen Fi und F* bei

Ein Schwingkolbenverdichter, welcher mit einer im Handel erhältlichen Wechselstromquelle betrieben werden kann, wird aber nicht immer mit der optimalen Frequenz Fo betrieben, sondern mit einer Frequenz zwischen Fj und F4, z. B. mit einer Frequenz Fi oder F2. Das liegt an Veränderungen der Resonanzfrequenz, welche durch den Abgabe- oder Ausstoßdruck Pd und den Ansaugdruck Fs und durch Qualitätsunterschiede der verwendeten Komponenten beeinflußt wird.

Außerdem unterscheiden sich die Verdrängung und die Verdrängungszeit (d. h. die Schwingung) auf beiden Seiten des mechanischen Schwingsystems, in dessen Mittelpunkt sich die Null-Lage der Schwingung befindet, wie weiter unten anhand der F i g. 2 beschrieben wird. Diese Erscheinung ist darauf zurückzuführen, daß der Druck Pd, mit welchem das Kältemittel abgeführt wird, sich von dem Druck Fs, mit welchem es angesaugt wird, unterscheidet und weil die Federkonstanten auf beiden Seiten voneinander abweichen. Die F i g. 5 zeigt wie die mechanische Eigenfrequenz F sich mit den Drücken Pd'und Ps ändert

Wenn der Kolben 27 beim Saughub sich von dem neutralen Punkt 50 in seine extreme Position 51 bewegt und dann den Verdichtungshub ausführt, nimmt die 5-P-Kennlinie die Form einer Schleife 50-51-52-53-50 an. Infolgedessen schwingt das mechanische Schwingsystem asymmetrisch, wie es in Fig.2b dargestellt ist Dies zeigt an, daß sowohl die Verdrängung als auch die Frequenz beim Verdichtungshub kleiner als beim Saughub sind.

Es ist offensichtlich, daß der Wirkungsgrad eines Verdichters herabgesetzt wird, wenn das asymmetrische Schwingsystem von einem symmetrischen Strom angetrieben wird. Den maximal erreichbaren Wirkungsgrad erhält man, wenn das mechanische Schwingsystem von einem Strom angetrieben wird, dessen Wellenform 56, wie es die l· ig. 2c zeigt, der in Fig.2b gezeigten Kurve ähnelt. Anstelle der Wellenform 56 kann auch ί eine rechteckige Wellenform 57 dazu verwendet werden, die beiden Schwingungen koinzident zu machen.

Eine gegenelektromotorische Kraft Ec, wie sie in Fig.4c dargestellt ist, wird an der Treiberspule 12 des

1» Verdichters durch die in Fig.2b dargestellte Amplitudenvariation erzeugt, welche der in Fig.4b dargestellten Wellenform entspricht. Die gegenelektromotorische Kraft Ecnimmt die in Fig.4c dargestellte Wellenform an, welche am oberen Umkehrpunkt und am unteren

r> Umkehrpunkt den Wert Null hat. Es gibt eine Zeitverschiebung zwischen dem Verdichtungshub Ti und dem Ansaughub T2. Die gegenelektromotorische Kraft Fc hat deswegen nicht die Form einer perfekten Sinuskurve, sie ist vielmehr verzerrt. Die gegen die

ι» Verd!chterimpedan7 7. erzeugte Wellenform, welche sich zeitlich ändert, besteht aus der Grundwellenform plus der in Fig.4c dargestellten Wellenform. Diese Welle hat ihr Minimum an den Stellen, an denen die gegenelektromotorische Kraft den Wert Null hat, und

2ί sie hat ihr Maximum an den Stellen, an denen die gegenelektromotorische Kraft ebenfalls ihr Maximum hat, wie man aus der F i g. 4d sieht.

Es wird jetzt angenommen, daß dem Verdichter eine rechteckige Spannungswelle Vj, die in Fig.4e darge-

jo stellt ist und mit der Spannung Ec der F i g. 4c phasengleich ist, zugeführt wird. Unter dieser Bedingung wird ein Strom //. erzeugt, der in F i g. 4f dargestellt ist und dessen Maximum bei dem Minimum der Impedanz Z und dessen Minimum bei dem Maximum

j) der Impedanz Zliegt. Die Spannung Vl ist somit mit dem Strom /;. phasengleich.

In Wirklichkeit steigt die Flanke des Stromes //. nicht senkrecht an, sondern erreicht ihr Maximum in Abhängigkeit von der Reaktanz in dem Verdichter einschließlich des Arbeitsstromkreises. Dadurch wird eine Zeitverzögerung t\ des Verdichtungshubes und eine Zeitverzögerung ti des Ansaughubes hervorgerufen. Der ansteigende Teil der Stromwelle //. ist entsprechend gekrümmt (vgl. F i g. 4g).

Damit ein elektrischer Schwingkolbenverdichter von einer einseitig gerichteten, rechteckigen Stromwelle mit maximalem Wirkungsgrad betrieben werden kann, ist es notwendig, daß die Wellenform des Treiberstromes mit der Amplitudenwelle des Schwingsystems phasengleich ist.

Nach der Erfindung wird unter Berücksichtigung der obigen Ausführungen ein Verfahren zur Umwandlung einer Gleichstromspannung in eine Wechselspannung angewendet, welche mit der Amplitude des Schwingsystems des Verdichters phasengleich ist Zu diesem Zweck wird ein Steuertransformator mit ungesättigtem Kern verwendet und außerdem werden mehrere Halbleiterschalter verwendet welche die Gleichstromspannung ein- und ausschalten und auf diese Weise eine Wechselspannung erzeugen. Bei dieser Umwandlung der Gleichspannung in Wechselspannung werden die Schalteiganschaften der Halbleiterschalter wirksam eingesetzt Zu diesem Zweck eignen sich Halbleiterschalter, weiche eine Steuerelektrode aufweisen, z. B.

Transistoren oder Thyristoren.

Die Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden bei der Beschreibung des folgenden Beispiels besonders deutlich.

Il

Beispiel

Die Fig.6 zeigt eine Schaltungsanordnung, welche eine Brückenschaltung umfaßt. Diese Brückenschallung besteht aus einer Gleichspannungsquelle 61, Halbleiterschaltern 62, 63, 64 und 65, welche Transistoren mit einer Steuerelektrode sind, und einer oben beschriebenen Treiberspule 12. Die Primärwicklung 67 eines Steuertransformators 66 ist parallel zu der Treiberspule 12 geschaltet. Die Sekundärwicklungen 68,69,70 und 71 des Steuertransformators, welche die Transistoren steuern, sind so geschaltet, daß die Transistoren 62 und 64 und die Transistoren 63 und 65 jeweils paarweise durch zwei Wicklungen ein- und ausgeschaltet werden.

In den Steuerkreisen der Transistoren liegen Abgleichwidersiände 72, 73, 74 bzw. 75. Ferner sind eine Anlaßwickiung 76 und ein Kondensator 77 vorgesehen. Die Wicklung 76 ist um den Kern des Steuertransformators 66 gewickelt. In dem Anlaßkreis liegt ein Widerstand 78, und in Reihe mit der Primärwicklung 67, durch welche der Basisstrom zu den Transistoren 62,63, 64 und 65 (,^steuert wird, liegt ein Widerstand 79. Die Schaltungsanordnung umfaßt ferner eine im Handel erhältliche Wechselstromquelle 80 und eine von dieser gespeiste Primärwicklung 81, welche ebenfalls um den Kern des Steuertransformators 66 gewickelt ist. Ferner ist ein Relais 82 vorgesehen, welches automatisch von Gleichstrom auf Wechselstrom umschaltet, wenn der Verdichter von einer Wechselstromquelle gespeist ist. Das Relais 82 hat eine Erregerspule 83 und Schaltkontakte 84,85 und 86.

Wenn die Wechselspannungsquelle 80 in F i g. 6 abgeschaltet und die Gleichspannungsquelle 61 eingeschaltet ist, ist die Erregerwicklung 83 des Relais 82 nicht erregt. Deshalb sind die Kontakte 84 und 85 geöffnet, während der Kontakt 86 geschlossen ist. Von der Gleichspannungsquelle 61 fließt deswegen ein Strom durch den Kondensator 77, den Widerstand 78 und die Anlaßwicklung 76 des Steuertransformators 66, wodurch die Transistoren 62 und 64 bezüglich ihrer Emitter negativ und die Transistoren 63 und 65 bezüglich ihrer Emitter positiv angesteuert werden. Dadurch werden die Transistoren 62 und 64 eingeschaltet und die 1 ransistoren 63 und b5 ausgeschaltet, in dem Augenblick, in welchem die Transistoren 62 und 64 eingeschaltet werden, schließen die Kollektorströme dieser Transistoren durch die F'rimärwicklung 67 und durch den in Reihe liegenden Widerstand 79, wodurch die Sekundärwicklungen 69 und 71 weiter erregt werden. Die starken Kollektorströme der Transistoren 62 und 64 strömen durch diese Sekundärwicklungen in der Richtung, welche durch den Pfeil bei der Spule 12 gekennzeichnet ist Die Spule 12 und der Kolben 27 bewegen sich infolgedessen von dem unteren Umkehrpunkt, das ist die Podtion 51 in den F i g. 2a, 2b und 4b zu dem oberen Umkehrpunkt, nämlich dem Punkt 53, in Richtung der elektromagnetischen Kraft des Treibersystems.

Wie man aus F i g. 6 sieht, erreichen die Transistoren 62 und 64 ihren Sättigungszustand, und der Spannungsabfall zwischen ihrem Kollektor und ihrem Emitter wird erheblich reduziert Deshalb fällt an der Treiberspule 12 fast die gesamte Spannung der Gleichspannungsquelle 61 ab, und der Strom Il durch die Treiberspule 12 steigt auf einen Wert an, welcher der Spannung der Gleichspannungsquelle 61 entspricht. Dieser Strom h ist gleich dem Koliektorstrom Ic der Transistoren 62 und 64. Der Kollektorstrom Ic wird aufrechterhalten, solange die folgende Bedingung gilt.
I₁, ■ h_Ft: Z I₁

In ist dabei der Basisstrom und hn: ist der ■> Stromverstärkungsfaktor. In diesem Zustand bewegt die Treiberspule sich beständig in derselben Richtung. Wie man aus Fig. 4g sieht, steigt ujid fällt der Kollektorstrom /c umgekehrt proportional zur gegenelektromotorischen Kraft, d. h. zur Impedanz. Deshalb

^{1(1 gilt} /„ · >V, < /<■ (2)

Die Transistoren 62 und 64 werden derzeit aus ihrem Sättigungsbereich in den linearen Bereich überführt und dann abgeschaltet.

r> Nach der Erfindung wird ein Transformator mit ungesättigtem Kern dazu verwendet, eine lineare Arbeitskennlinie zu erhalten, bei welcher das Ausgangszeichen stets im wesentlichen proportional zum Eingangszeichen ist und auf Veränderungen der -'<> Spannungsquelle und auf Veränderungen der Eigenfrequenz des mechanischen Systems, die auf äußere Bedingungen zurückzuführen sind, anspricht und bei dem das Ausgangssignal nicht verzerrt wird. Dieses Prinzip gilt für das folgende Ausführungsbeispiel. Die

r> gegenelektromotorische Kraft an der Spule 12 wird am oberen und am unteren Umkehrpunkt des Kolbens 27 zu Null, wie es in Fig.4c dargestellt ist. Wenn die Treiberspule 12 den oberen Umkehrpunkt 53 erreicht, verschwindet die gegenelektromotorische Kraft in der

ι» Spule 12, wie die Kurve der Fig.4g es zeigt. Gleichzeitig verschwindet der Strom durch die Primärwicklung 67 des Steuertransformators 66, mit der Folge, daß eine gegenelektromotorische Kraft induziert wird, welche die Basisströme der Transistoren 63 und 65

r> durch die Wicklungen 68 und 67 treibt. Dadurch werden die Transistoren 63 und 65 leitend. Die Kollektorströme der Transistoren 63 und 65 fließen in umgekehrter Richtung durch die Treiberspule 12 wie die Kollektorströme der Transistoren 62 und 64. Deswegen wird der

-tu Kolben 27 von dem oberen Umkehrpunkt 53 zu dem unteren Umkehrpunkt 51 bewegt. Wenn der Kolben 27 den unteren Umkehrpunkt 51 erreicht, werden die Transistoren 63 und 65 abgeschaltet, an den Sekundärwicklungen 65 unü 7i ücs Sieucriiansiuiiiiaiuis 66 *nu

■»> eine gegenelektromotorische Kraft erzeugt, di> Transistoren 62 und 64 werden wieder leitend und die Treiberspule 12 beginnt sich von dem unteren Umkehrpunkt 51 zu dem oberen Umkehrpunkt 53 zu bewegen. In dem oben beschriebenen Zustand der Relation zwischen der Amplitude (b), der Spannung V; (e) und des Laststroms //. (f) der F i g. 4 steuert die Halbleiterschaltung den Ablauf dieser Vorgänge, indem sie die Treiberspule 12 und den mit ihr verbundenen Kolben 27 hin- und herbewegt.

Wenn das obengenannte Verhältnis vorhanden ist, ist die Frequenz des elektrischen Schwingsystems phasengleich mit dem mechanischen Schwingsystem. Im obigen Beispiel ist diese Relation sogar dann gegeben, wenn die Eigenschwingung des elektrischen Schwing-

kolbenverdichters sich mit der Änderung des Ansaugdmckes und des Ausstoßdruckes ändern und wenn die Schwingungen Tl und T2 sich wie in Fig.4 ändern. Das bedeutet, daß stets der Zustand erreicht wird, bei welchem der Wirkungsgrad seinen Maximalwert annimmt

Die Reihenschaltung, bestehend aus dem Kondensator 77, dem Widerstand 78 und der Wicklung 76 des Steuertransformators, liegt parallel zu beiden Anschlüs-

sen der Gleichspannungsquelle, welche die Schaltung anläßt und nach der Einschaltung die auftretenden Stromschwankungen während des Einschwingvorganges kompensiert Diese Schaltung arbeitet nicht im selben Augenblick, in welchem die Durchschaltung der Halbleiter beginnt

Wenn die Treiberspule 12 von dem elektrischen Schwingsystem, welches die Schaltelemente umfaßt getrennt wird, arbeiten die Transistoren entsprechend der Schaltbedingung, welche von den Kennlinien des Steuertransformators 66 mit nicht gesättigtem Kern abhängt im gesättigten Bereich hinter ihrer linearen Kennlinie, und das elektrische Schwingsystem führt keine Lastschwingungen aus.

Die Halbleitersteuerschaltung der Fig.6 arbeitet, wenn sie von der Wechselspannungsquelle 80 gespeist wird, wie folgt Zunächst wird die Erregerwicklung 83 des Relais 82 erregt wodurch die Kontakte 84 und 85 geschlossen und der Kontakt 86 geöffnet werden. Somit ist die GleichspannungsqueHe 61 von der Steuerschaltung getrennt und der Primärwicklung 81 des Transformators wird von der Wechselspannung-quelle 80 eine Wechselspannung zugeführt In dem Kern des Transformators 66 wird ein magnetischer Wechselfluß erzeugt Dadurch wird an der Primärwicklung, welche von der GleichspannungsqueHe 61 nur eine einseitig gerichtete Spannung erhält eine Wechselspannung erzeugt Der Wert dieser Wechselspannung hängt von der Anzahl der Windungen der Primärwicklung 67 ab. Diese Wechselspannung wird der Treiberspule 12 zugeführt Zu diesem Zeitpunkt fließt kein Strom von einem Anschluß zum anderen oder von einem Arm zu einem anderen Arm der Brücke, welche die Transistoren 62 bis 65 umfaßt, da die Transistoren 62 und 64 und die Transistoren 63 und 65 alternierend angesteuert werden. Die Treiberspule wird somit mit Wechselstrom erregt und beginnt mit der Frequenz dieser Wechselspannung zu schwingen. Der Schwingkolbenverdichter arbeitet deswegen mit denselben Kennwerten wie ein käuflich erwerblicher Schwingkolbenverdichter, der für den Betrieb mit einer Wechselspannungsquelle ausgelegt ist Dieses Prinzip gilt auch für die anderen Ausführungsbeispiele.

Das mechanische Schwingsystem und das elektrische Schwingsystem sind somit aufeinander abgestimmt, wenn eine Gleichspannungsquelle, z. B. eine Batterie, zu ihrem Betrieb verwendet wird. Die Systeme arbeiten mit minimalem Leistungsverbrauch und somit mit maximalem Wirkungsgrad. Dieser elektrische Schwingkolbenverdichter kann auch mit einer Wechselspannungsquelle betrieben werden, und er wird automatisch auf diesen Betrieb umgeschaltet. Der verwendete Transformator arbeitet als Steuertransformator, wenn der Verdichter von einer GleichspannungsqueHe betrieben wird, oder aber als Spannungstransformator, wenn er von einer Wechselspannungsquelle betrieben wird. Diese Anordnung macht einen individuellen Ausgangstransformator, einen Steuertransformator und einen handelsüblichen Leistungstransformator, wie sie bei herkömmlichen Vorrichtungen verwendet werden, überflüssig und dient zur Vereinfachung des gesamten Verdichters.

Beispiel 2

Ein anderes Ausführungsbeispiel wird anhand der F i g. 7a beschrieben, in welcher eine Gleichstromquelle 61 und Halbleiterschalter 62 und 62' dargestellt sind, die jeweils aus einem Transistor mit einer Steuerelektrode bestehen. Wenn der Verdichter von der Gleichstromquelle gespeist wird, werden die Primärwicklungen 67 und 67' des Steuertransformators 66 mit dem Kollektor der Transistoren 62 und 62' verbunden und bilden mit > diesen eine Gegentaktstufe. Die Steuerwicklungen 71 und 71' des Steuertransformators 66 sind mit den Basisanschlüssen der Transistoren 62 bzw. 62' verbunden. Der gemeinsame Anschluß dieser beiden Steuerwicklungen 71 und IV ist mit dem gemeinsamen Emitter

ίο der Transistoren 62 und 62* verbunden. Die Steuerwicklungen sind so gewickelt daß die beiden Transistoren abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden können. Eine Treiberspule 12 ist mit den Kollektoren der Transistoren 62 und 62' verbunden, und sie ist außerdem

i) parallel zu den Primärwicklungen 67 und 67' des Steuertransformators 66 geschaltet Einer Wechselstromquelle 80, die von herkömmlicher Bauart sein kann, ist eine Primärwicklung 81 nachgeschaltet welche um den Kern des Steuertransformators 66 gewunden ist

w Ein Relais 82 weist eine Erregerwicklung 83 und Kontakte 84 und 86 auf.

Diese beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt Wenn die Gleichstromquelle 61 angeschlossen und die Wechselstromquelle 80 abgetrennt ist ist die

>5 Wicklung 83 des Relais 82 entregt der Kontakt 84 ist geöffnet und der Kontakt 86 ist geschlossen. In diesem Zustand wird die Steuerschaltung von der Gleichstromquelle 81 gespeist Deshalb fließt durch den Anlaßwiderstand 87 ein Basisstrom zu den Transistoren 62 und 62'.

jo Gleichzeitig fließt ein Kollektorstrom des Transistors 62 durch die Wicklung 67, während der Kollektorstrom des Transistors 62' durch die Wicklung 67' fließt (In F i g. 7a zeigen die schwarzen Punkte die Wicklungsrichtung in bezug auf den Kern an. Der Einfachheit wegen wird das untere Ende gegenüber eines jeden schwarzen Punktes als der Anfang der Wicklung betrachtet) Durch diese Ströme wird der Kern des Steuertransformators 66 so erregt daß die Erregung durch die Wicklung 67 derjenigen durch die Wicklung 67' entgegengerichtet ist und diese auslöscht. In der Praxis gibt es einen Unterschied zwischen den verschiedenen Erregungskräften, der auf ungleiche Kennlinien der Transistoren 62 und 62' zurückzuführen ist Infolgedessen wird der Kern des Steuertransformators 66 in einer Richtung erregt Das hat zur Folge, daß Spannungen an den Steuerwicklungen 71 und 71' erzeugt werden, weiche um den Kern gewickelt sind. Aufgrund dieses Potentials wird durch die Basis desjenigen Transistors 62 bzw. 62', dessen Kollektorstrom größer als derjenige des anderen

so ist, ein Basisstrom geschickt und die Basis des anderen Transistors wird in Sperrichtung vorgespannt

Auf diese Weise wird ein Transistor ein- und der andere Transistor abgeschaltet Fast die gesamte Spannung der Gleichspannungsquelle 61 wird jetzt einer der beiden Primärwicklungen 67 bzw. 67' des Steuertransformators zugeführt (Das liegt daran, daß der Spannungsabfall vom Emitter zum Kollektor des eingeschalteten Transistors sehr klein ist Wenn der Transistor abgeschaltet ist fließt kein Strom hindurch.) Somit wird an der Wicklung 67' (bzw. 67) keine Gleichspannung von der Spannungsquelle 61 aufgebaut. Durch die Primärwicklung, an welcher die gesamte Gleichspannung abfällt, wird eine Erregungskraft in dem Kern des Transformators erzeugt, durch welchen an der anderen Wicklung eine Spannung erzeugt wird. Diese Spannung, welche von der Anzahl der Wicklungen und von der Wicklungsrichtung abhängt, stellt die Summe der zwei Spannungen der beiden Primärwick-

lungen 67 und 67' dar, da nach der Erfindung beide Enden der Treiberspule 12 mit den Kollektoranschlüssen der Wicklungen 67 und 67' des Steuertransformators 66 verbunden sind. Wenn die Wicklungen 67 und 67' gleich viele Windungen aufweisen, ist die Spannung an der Wicklung 67 etwa gleich groß wie die Spannung an der Wicklung 67', und folglich wird der Treiberspule 12 eine Spannung zugeführt, weiche zweimal so groß wie die Spannung an der Wicklung 67 oder S7' oder etwa doppelt so groß wie die Spannung der Spannungsquelle 61 ist.

Die Treiberspule 12 und der mit ihr verbundene Kolben 27 beginnen sich von dem unteren Endpunkt 51 in dem in Fig.2a gezeigten Zyklus zu bewegen. Dies geschieht aus dem gleichen Grund, wie es in Verbindung mit dem Beispiel der F i g. 6 erkärt wurde. Die von den Wicklungen 67 und 67' erzeugte Spannung wird der Treiberspule 12 zugeführt, und ein Strom, welcher umgekehrt proportional zu der gegenelektromotorischen Kraft der Treiberspule 12 ist, fließt entsprechend den F i g. 4b bis 4g, ähnlich wie es im Zusammenhang mit F i g. 6 beschrieben wurde. Der Kollektorstrom Fc des eingeschalteten Transistors ist gleich der Summe der Ströme durch die Spule 12 und durch entweder die Wicklung 67 oder durch die Wicklung 67', welche von der Gleichstromquelle Ober den eingeschalteten Transistor gespeist wird. Der Erregerverlust in dem Steuertransformator 66 und andere Verluste sind vernachlässigbar klein. Deshalb ist der Strom durch eine Seite der Primärwicklung 67 und 67' dann, wenn beide Wicklungen die gleiche Windungszahl haben, gleich dem Strom durch die Treiberspule 12 Das ist ein Anzeichen für die Tatsache, daß der Strom, welcher einer der Wicklungen 67 bzw. 67' über den eingeschalteten Transistor zufließt, den Strom durch die andere Wicklung kompensiert oder gleich dem Strom durch die Treiberspule 12 ist Der Kollektorstrom /_c ist ungefähr zweimal so groß wie der Strom durch die Treiberspule 12. Der Kollektorstrom Ic des eingeschalteten Transistors ändert sich, wenn der Strom durch die Treiberspule 12 sich ändert Der Kollektorstrom wird deswegen so lange aufrechterhalten, wie der obige Zustand (1) aufrechterhalten wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, wie auch beim ersten Ausführungsbeispiel, der eingeschaltete Transistor abgeschaltet und der andere Transistor eingeschaltet, wenn der Zustand (2) erreicht wird, da der Kern des Steuertransformators 66 nicht gesättigt wird. Die Frequenz des elektrischen Schwingsystems ist somit gleich der Frequenz des mechanischen Schwingsystems.

Wenn die Steuerschaltung der Fig.7a von der Wechselstromquelle 80 gespeist wird, wird die Wicklung 83 des Relais 82 erregt, woraufhin der Kontakt 84 geschlossen und der Kontakt 86 geöffnet wird. Die Gleichstromquelle 61 ist jetzt von der Steuerschaltung getrennt, und wenn der Primärwicklung 81 des Steuertransformators 66 ein Wechselstrom zugeführt wird, wird gleichzeitig in dem Kern des Transformators

66 ein Wechselfluß induziert. An jeder Primärwicklung

67 und 67' wird deswegen eine Wechselspannung erzeugt, die proportional zu der Zahl ihrer Windungen ist. Diese Spannungen werden der Treiberspule 12 zugeführt, die somit von einer Wechselspannung der Wechselspannungsquelle 80 angetrieben wird.

Beispiel 3

In diesem Beispiel werden Gleichrichterelemente mit Steuerelekiroden, z. B. Thyristoren, verwendet, wie es in den F i g, 8a bis 8d gezeigt ist. In dieser Figur bezeichnen 12 eine Treiberspule, 61 eine Gleichstromquelle, 62,63, 64 und 65 Thyristoren, 66 einen Steuertransformator, 67 die Primärwicklung des Transformators, wenn die Schaltung von der Gleichstromquelle 61 gespeist wird, 67' und 67" Teile der Primärwicklung 67, welche an beiden Enden dieser Primärwicklung 67 angeschlossen sind und einen Spartransformator bilden, 80 eine Wechselstromquelle, wie sie im Handel erhältlich ist, 81

ίο eine Wicklung eines Wechselspannungseingangs, 82 ein Relais. 83 die Erregerwicklung des Relais, 84,85 und 86 Kontakte des Relais, 88 und 89 Kommutierungsdrosseln, 94,95,96 und 97 Wicklungen dieser Drosseln, 90,91,92 und 93 Kommutierungskondensatoren, 98, 99, 100 und

i) 101 Rückkopplungsdioden, 102 einen Stromtransformator mit einer Primärwicklung 103 und mit Sekundärwicklungen 104 und 104' und 105 eine in Fig.8b gezeigte Triggerschaltung. Diese Steuerschaltung arbeitet wie folgt Wenn die Wechselstromquelle 80 abgetrennt und die Gleichstromquelle 61 der F i g. 8a angeschlossen wird, wird die Erregerwicklung 83 des Relais 82 erregt Daraufhin wird der Kontakt 84 geöffnet und die Kontakte 85 und 86 werden geschlossen. Die Triggerschaltung 105 emp fängt eine Energie von der Gleichstromquelle 61 und erzeugt einen Triggerimpuls, welcher die Thyristoren 62 und 64 bzw. 63 und 65 paarweise einschaltet Wenn die Thyristoren 62 und 64 eingeschaltet sind, fließt von dem positiven Pol der Gleichstromquelle 61 über den Thyristor 62 ein Strom durch die Wicklung 94 der Reaktanz 88. Ein Teil dieses Stroms strömt durch die Primärwicklungen 67', 67 und 67" auf der Seite der Gleichstromquelle und weiter durch die Wicklung 96 der Reaktanz 89. Dieser Strom fließt über den Thyristor 64 zu der Stromquelle 61 zurück. Ein anderer Teil des Stromes kommt über die Wicklung 103 des Stromtransformators 102, über die Treiberspule 12 und die Wicklung 96 der Reaktanz 89 zu dem Thyristor 64. Da dieser Strom in Richtung des Pfeiles durch die Treiberspule 12 fließt, bewegen die Treiberspule 12 und der Kolben 27 sich in der gleichen Richtung wie in F i g. 2a. Da zu diesem Zeitpunkt die Thyristoren 62 und 64 eingeschaltet oder geöffnet sind, werden die Kommutierungskondensatoren 91 und 93 etwa auf die

Spannung der Gleichspannungsquelle 61 aufgeladen.

Wenn die Thyristoren 63 und 65 von einem Triggerimpuls der Triggerstufe 105 eingeschaltet werden, werden die Kondensatoren 91 und 93 über die Drossel 95 und den Thyristor 63 bzw. über den Thyristor

so 65 und die Drossel 97 entladen. In diesem Augenblick schaltet die induzierte Spannung, welche durch die elektromotorische Kraft in den Drosseln 94 und 95 erzeugt worden ist, die Thyristoren 62 und 64 ein. Infolgedessen wird der Strom von der Gleichstromquel-

Ie 61 durch die Treiberspule 12 umgekehrt, wodurch die Treiberspule 12 und der Kolben 27 sich in die umgekehrte Richtung zu bewegen beginnen. Dieser Arbeitszyklus wird synchron mit den Triggerimpulsen wiederholt, wie es weiter unten ausführlich beschrieben wird, so daß die Treiberspule 12 und der Kolben 27 sich hin- und herbewegen.

In diesem Beispiel werden die elektrischen und die mechanischen Frequenzen durch die Thyristoren 62,63, 64 und 65, welche durch die Triggerimpulse der

h5 Triggerstufe 105 der F i g. 8b ein- und ausgeschaltet werden, aufeinander abgestimmt.

In Fig. 8b sind ein Stromtransformator 102 und ein Triggerimpulsgenerator 105 dargestellt, wie sie in

F i g. 8a verwendet werden. In dieser F i g. 8b bezeichnen 106 und 106' Spannungskomparatoren, welche ähnlich wie ein Schmitt-Trigger aufgebaut sind, 107 und 107' Impulsformer, welche ähnlich wie monostabile Multivibratoren aufgebaut sind, 10ß und 108' Impulsverstärker, welche Impulstransformatoren umfassen, 109, UO, 109' und 110' Ausgangsanschlüsse dieser Impulsverstärker, und 111 und 11Γ Dioden, welche zwischen dem Stromtransformator 102 und den Spannungskomparatoren 106 bzw. 106' liegen. 112 bezeichnet einen Widerstand, und 113 bezeichnet einen Eingangsanschluß für den Triggerimpulsgenerator. Der Eingangsanschluß des Triggerimpulsgenerators ist mit den Sekundärwicklungen 104 und 104' des Stromtransformators 102 verbunden. Ein Ende des Anschlusses 113 ist mit dem positiven Pol der Gleichstromquelle verbunden, während das andere Ende mit dem Kontakt 85 des Relais 82 verbunden ist Wenn diese Steuerschaltung von der in Fig.8a gezeigten Gleichstromquelle 61 gespeist wk*5, wird die negative Seite des Anschlusses 113 mit dieser Gleichstromquelle 61 verbunden. Die Ausgangsanschlüsse 109 und UO der Impulstransformatoren der Impulsverstärker 108 und 108' werden mit den Thyristoren 63 und 65 verbunden, und die anderen Anschlüsse 109' und HO' werden mit den Thyristoren 62 und 64 verbunden, wie in F ΐ g. 8a.

Wenn die Thyristoren 62 und 64 geöffnet sind, fließt von der Gleichstromquelle ein Strom durch die Primärwicklung des Stromtransformators 102 und induziert dabei Spannungen an den Sekundärwicklungen 104 und 104'. Infolgedessen fließt ein Strom durch den Widerstand 112, wodurch an diesem eine Spannung aufgebaut wird. Die Wellenform dieser Spannung ist phasengleich mit dem Shora durch die Treiberspule 12. Die an der Treiberspule 12 erzeugte Spannung ist proportional zu dem Strom, welcher durch die Primärwicklung 103 fließt Die an den Sekundärwicklungen 104 und 104' aufgebauten Spannungen werden den Komparatoren 106 und 106' über die Dioden 111 und 111' zugeführt. Wenn die Thyristoren 62 und 64 geöffnet sind, gelangt keine Spannung zu dem Komparator 106', da die Diode 111' in Sperrichtung geschaltet ist. Statt dessen erhält der Komparator 106 ein Spannungssignal. Dieser Komparator 106 erzeugt einen Impuls, wenn das Spannungssignal an seinem Eingang einen bestimmten Wert erreicht, und durch den erzeugten Impuls wird der nachgeschaltete Impulsformer 107 betrieben. Das Ausgangssignal des Impulsformers wird dem Impulsverstärker 108 zugeführt.

Das Ausgangssignal des Impulsformers wird den Thyristoren 63 und 65 zugeführt und schaltet diese ein. Gleichzeitig werden die Thyristoren 62 und 64 aus den oben beschriebenen Gründen abgeschaltet Durch die Treiberspule 12 fließt jetzt ein invertierter Strom gegen die Richtung des in F i g. 8a gezeigten Pfeiles.

Die Treiberspule 12 beginnt deshalb, sich in umgekehrter Richtung zu bewegen. Gleichzeitig wird der Strom durch die Primärwicklung 103 des Stromtransformators 102 in seiner Richtung umgekehrt. Auch die Spannungen an den Sekundärwicklungen 104 und 104' werden invertiert. Da die Spannung an der Sekundärwicklung 104 der Diode IH jetzt entgegengerichtet ist, gelangt keine Spannung zu dem Komparator 106. Die Spannung an der Sekundärwicklung 104 ist in Vorwärtsrichtung der Diode IH' gepolt und gelangt deswegen zu dem Komparator 106'. Die Spannung an der Sekundärwicklung 104' ist deshalb größer als die Vergleichsspannung, mit der Folge, daß der Komparator 106' einen Impuls erzeugt, und den Impulsformer 107 ansteuert Durch das Ausgangssignal des Impulsforiners 107' wird der Verstärker 108' angesteuert, der daraufhin Triggerimpuls an den Ausgangsanschlüssen 109' und HO' der Impulstransformatoren erzeugt

Auf diese Weise werden die Thyristoren 62 und 64 geöffnet und die Thyristoren 63 und 65 gesperrt Damit ist ein Zyklus des Steuerbetriebs beendet Dieser Ein- und Ausschaltzyklus hängt von der Bedingung

in Em= K- Im ab. E_M ist die Spannung an der Treiberspule li Im ist der Strom in der Treiberspule 12 und K ist der Umwandlungsgrad der Ausgangsspannung der Sekundärwicklungen 104 und 104' der Transformatoren 102 und 102* zu dem Primärstrom.

• 5 Falls jedoch E_o> Em ist (wobei Eo die Vergleichsspannung der Komparatoren 106 und 106' bezeichnet), erzeugt die Triggerschaltung 105 keinen Impuls. Sie erzeugt einen Impuls, wenn Eo<Em ist Solange Eo> K-I_M ist, werden die Thyristoren 62,63, 64 und 65 nicht von einem Zustand in den anderen übergeführt Wenn E_o<K-hi ist ändern die Thyristoren ihren öffnungs- bzw. Sperrzustand. Eine Reihe dieser Steuervorgänge wird nach dem gleichen Prinzip ausgeführt wie es für die vorherigen Beispiele gezeigt wurde.

Die Fig.8c zeigt die Korrelation zwischen der Kolbenstellung, der Eingangsspannung, dem Strom durch die Treiberspule und der Triggerspannung. Die Relation Eo> K- Im tritt deswegen ein, weil der Strom

jo durch die Treiberspule 12 an dem oberen Umkehrpunkt und an dem unteren Umkehrpunkt des Kolbens zunimmt, d.h. in den Positionen, in denen die gegenelektromotorische Kraft an der Treiberspule minimal ist Dies ist ein Kennzeichen für die Tatsache,

j5 daß die Frequenz des elektrischen und die Frequenz des mechanischen Schwingsystems phasengleich sind, wie es bei den anderen Beispielen anhand der Fi g. 6 und 7 beschrieben wurde.

Ein Kondensator 121' und ein Widerstand 122',

welche in Reihe zwischen der Steuerelektrode und der Anode des Thyristors 62 liegen, und ein Kondensator 121 und ein Widerstand 122, welche in Reihe miteinander zwischen der Steuerelektrode und der Anode des Thyristors 64 liegen (vgl. F i g. 8a), bilden eine Anlaß-Kompensationsstufe, welche diese Thyristoren unmittelbar nach Einschaltung der Gleichstromquelle einschalten. Der erste Einschaltvorgang des Thyristors nach dem ersten Anschluß der Gleichstromquelle wird durch das Signav bewirkt, welches durch den Kondensa tor und durch den Widerstand zu der Steuerelektrode des Thyristors gelangt. Dieser Anlaßvorgang wird in dem Beispiel der F i g. 8a durch die Thyristoren 62 und 64 ausgelöst Diese Steuerung ist allen gezeigten Ausfuhrungsbeispielen gemeinsam. Nach dem Anlassen arbeitet diese Schaltung so, wie es oben beschrieben wurde.

Es wird jetzt angenommen, daß die Schaltungsanordnung der Fig.8a von der Wechselstromquelle 80 gespeist wird. In diesem Fall wird die Erregerwicklung

83 des Relais 82 erregt, wodurch der Kontakt 84 geschlossen und die Kontakte 85 und 86 geöffnet werden und die Triggerschaltung 105 von den anderen Schaltungsstufen abgetrennt wird, so daß keine Impulse erzeugt werden. Da der Kontakt 84 geschlossen ist, wird der Eingangswicklung 81 des Steuertransformators M> ein Wechselstrom zugeführt. Dadurch werden Spannungen an den Primärwicklungen 67', 67 und 67" erzeugt, welche um denselben Kern gewickelt sind und beim

Gleichstrombetrieb verwendet werden. Diese Spannungen bewirken einen Wechselstromfluß durch die Treiberspule 12 über die Primärwicklung 103 des Stromtransformators 102. Dadurch werden an den Sekundärwicklungen 104 und 104' des Stromtransformators 102 Spannungen erzeugt Die Triggerschaltung 1OS kann jedoch dadurch nicht zur Abgabe eines Impulses veranlaßt werden, da der Kontakt 85 geöffnet ist und die Energieversorgung der Triggerschaltung unterbindet Deshalb fließt kein Strom durch die Steuerschaltung. Dieses Ausführungsbeispiel wirkt offensichtlich genauso wie die anhand der F ί g. 6 und 7 beschriebenen Ausführungsbeispiele.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt So kann z. B. die Primärwicklung 103 des Stromtransformators in der Schaltung so angeschlossen sein, wie es in Fig.8d gezeigt ist, wodurch in dem Steuertransformator 66 sehr geringe Verluste eintreten und die obengenannten Bedingungen der Erfindung im wesentlichen befriedigt werden. Durch die Trennung der Treiberspule 12 von der Schaltungsanordnung während des Betriebs wird die elektrische Schwingschaltung nicht zerstört, es werden vielmehr Schwingungen mit der Frequenz aufrechterhalten, welche durch die Sättigungscharakteristik des Transformators bestimmt ist

Beispiel 4

Die Fig.9a und 9b zeigen Schaltungsanordnungen anderer Ausführungsbeispiele, weiche Thyristoren verwenden.

In Fig.9a bezeichnen 12 eine Treiberspule, 61 eine Gleichstromquelle, 62 und 64 Thyristoren, 66 einen Steuertransformator, 67,67' und 67" Primärwindungen des Steuertransformators 66, welche beim Betrieb durch Gleichstrom verwendet werden, 80 eine Wechselstromquelle und 81 eine Primärwicklung des Steuertransformators, weiche bei dem Betrieb der Schaltungsanordnung mit einer Wechselstromquelle verwendet wird. Ein Relais 82 umfaßt eine Erregerwicklung 83 und Kontakte 84, 85 und 86. Ferner bezeichnen 88 eine Kommutierungsreaktanz, 114 eine Wicklung der Reaktanz, 98 und 99 Rückkopplungsdioden, 115 einen Kommutierungskondensator, 102 einen Stromtransformator, 103 die Primärwicklung des Stromtransformators, 104 und 104' Sekundärwicklungen des Stromtrsnsformators, 105 eine Triggerschaltung, ähnlich der im Beispiel 3 beschriebenen, welche abwechselnd die Thyristoren 62 und 64 ein- bzw. ausschaltet. In diesem Ausführungsbeispiel wird lediglich ein Thyristerenpaar verwendet, während im Ausffthrungsbeispiel 3 zwei Thyristorenpaare verwendet wurden. In diesem Ausführungsbeispiel sind deshalb zwei Triggerausgänge 109 und 109' vorgesehen, wie die F i g. 8b es zeigt

Wenn die Wächselstromquelle 80 in F i g. 9a abgetrennt wird, wird die Schaltungsanordnung von der Gleichstromquelle 61 betrieben, wie im Beispiel 3. Der Thyristor 62 ist dann eingeschaltet, und der Thyristor 64 ist ausgeschaltet. Von der Gleichstromquelle fließt ein Strom durch den Mittelabgriff der Primärwicklung des SteuertransformatoFs übeF die obere Hälfte der Wicklung zu dem Thyristor 62 und über die Wicklung 114 der Reaktanz 88 zu der Gleichstromquelle 61 zurück. Dabei wird der Kondensator 115 durch die Spannung an der Primärwicklung 67 des Steuertransformators aufgeladen. Der Thyristor 64 wird durch einen Triggerimpuls, welcher von der Triggerschaltung 105 zu seiner Steuerelektrode gelangt, eingeschaltet. Der Thyristor 62 ist durch den Kondensator 115 umgekehrt vorgespannt und abgeschaltet Der Strom fließt durch den Mittelabgriff der Primärwicklung 67 des Struertransformators 66 und kehrt jetzt über die untere Hälfte -. der Primärwicklung 67 und den Thyristor 64 zu der Stromquelle 61 zurück. Der Kondensator 115 wird infolgedessen umgekehrt aufgeladen, damit er den Thyristor 64 abschalten kann, wenn der Thyristor 62 eingeschaltet wird.

κι Somit erscheint an der Wicklung 67 des Steuertransformators eine Wechselspannung, welche darauf zurückzuführen ist daß die Thyristoren 62 und 64 wiederholt abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden. Die Treiberspule 12 wird durch diese Wechselspannung

angetrieben. Der Strom durch die Treiberspule 12 fließt durch die Primärwicklung 103 des Stromtransformators 102 und durch die Triggerschaltung 105. Der entstehende Triggerimpuls wird den Thyristoren 62 und 64 zugeführt Die Folge dieser Arbeitsschritte führt zu der gleichen Wirkung wie bei dem Ausführungsbeispiel, welches in Fig.8a dargestellt «t; das elektrische

Schwingsystem und das mechanisch-; Schwingsystem

schwingen mit gleicher Phase.

Wenn die Steuerschaltung von der Wechselstrom-

quelle 80 betrieben wird, arbeitet sie wie im Beispiel 3. Die Vi g. 9b zeigt eine andere Anschlußmöglichkeit der Primärwicklung des Stromtransformators 102 gegenüber derjenigen der Fig.9a. Bei dieser Anordnung weist der Stromtransformator 102 zwei Primärwicklun-

J!) gen auf, die jeweils für einen halben Zyklus zuständig sind. Die Wicklung 103 erfaßt den Anodenstrom des Thyristors 62, und die andere Wicklung 103' erfaßt den Anodenstrom des Thyristors 64. Bei dieser Schaltungsanordnung ist der Strom des Steuertransformators 66

3> gleichzeitig der Primärstrom des Stromtransformators 102. Der Verlust in diesem Steuertransformator aufgrund des Primärstromes ist im Minblick auf die erwartete Steuerfunktion der Schaltung vernachlässigbar klein. Selbst wenn die Treiberspüle 12 von der Schaltung getrennt wird, hören die Schwingungen nicht auf, und zwar aus den gleichen Gründen, weiche im Beispiel 3 anhand der F i g. 8c beschrieben wurden.

Es werden jetzt weitere Ausführungsbeispiele beschrieben, welche auf den Beispielen 1 bis 4 basieren.

Im Beispiel 1 werden PNP-Transistoren als Schalter verwendet (vgl. F i g. 6). Es können aber auch Kombinationen aus NPN- und PNP-Transistoren verwendet werden, wie in Fig. 10. Ir diesem Fall sollten die Kollektoren der Transistoren 63 und 64 bzw. der Transistoren 62 und 65 einen gemeinsamen Anschlußpunkt aufweisen Wenn die Kollektoren dieser Transistoren mit einem Flansch verbunden sind oder einen Flansch bilden, dienen die Kollektoren eines jeden Ti ansistorpaares als Wärmesenke. In dem Beispiel 1, welches in F i g. 6 gezeigt ist, können alle Transistoren des Brückenarmes NPN-Transistoren sein.

Die Anlaßschaltung im Beispiel 1 kann wie in der Schaltungsanordnung der F i g. Il angeordnet sein, in welcher ein Kondensator C am Anfang des Antriebs verwendet wird, wenn die beiden Brückenarme, welche die Transistoren 63 und 65 bzw. 62 und 64 umfassen, nicht abgeglichen sind. Die Steuerelemente, die zu diesem Zweck verwendet werden, können Kondensatoren, Widerstände oder Halbleiter mit veränderlichen Widerständen, 'vie Thermistoren PS mit positiver Charakteristik sein. Sie können an den Mittelpunkten der Wicklungen 67, 67' und 71 und 71' verwendet werden, wie in Fig, 7b, um beim Anlaßbetrieb einen

starken Sirom und danach, wegen ihrer Erwärmung, einen kleineren Strom fließen zu lassen. Dadurch werden die Verluste in der Anlaßschaltung verringert.

Aus den obigen Ausführungsbeispielen geht hervor, daß die Steuerschaltung lediglich für den Betrieb mit einer Gleichstromquelle geeignet ist. In diesem Fall kann auf das Relais 82 verzichtet werden. Auch wenn Transistoren als Schalter verwendet werden, können sie in Form einer Darlington-Schaltung angeordnet werden. In diesem Fall wird der Λ/y-Wert des Transistors als Produkt der Λ/*-Werte jedes Transistors des Transistorpaares betrachtet werden. Dies entspricht theoretisch der Bedingung der gemäß der Erfindung erforderlichen Steuerung, wie es bei den obigen Ausfühmngsbeispielen beschrieben wurde. Modifikationen dieses Ausführungsbeispiels sind in den Schaltungsdiagrammen der F i g. 14b, 14c, 14d und 14e dargestellt.

In den beschriebenen Ausfühmngsbeispielen kann zusätzlich eine unabhängige Ausgangswicklung 115" an dem Steuertransformator 66 angeordnet und zu der Treiberspule 12 parallel geschaltet werden, wie in Fig. 12. Der Steuertransformator kann dann ein proportionales Kennlinienverhältnis zwischen seiner Primärseite und seiner Sekundärseite aufweisen, vorausgesetzt, daß er eine ungesättigte Kerncharakteristik aufweist. (Das ist in Hinblick auf das Prinzip des Transformators offensichtlich.) Die Änderung des Verhältnisses des Stromes auf der Primärseite des Transformators ist dann gleich der Änderung des Verhältnisses des Stromes auf der Sekundärseite, welche durch die Impedanzänderung der Treiberspule hervorgerufen wird. Folglich ist das Stromänderungsverhältnis auf der Primärseite des Transformators gleich dem Stromänderungsverhältnis an der Treiberspule. Diese Anordnung ermöglicht es, der Treiberspule unter Berücksichtigung der Betriebsspannung des Verdichters die Treiberspule mit Strom zu versorgen, ohne die Vorteile der bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele aufzugeben.

Die Prinzipien der in den Fig. 14a bis I4e gezeigten Schaltungsanordnungen sind nicht nur bei Brückenscnailungeii vci wcliuuai. sunucni allgemein uci oiduci- schaltungen, welche Schalttransistoren umfassen. Die Fig. 14a zeigt eine Schaltungsanordnung mit vier Schalttransistoren, welche als Brücke geschaltet sind und von denen jeweils ein PNP- und ein NPN-Transistor ein Paar bilden. Die Kollektoren jedes Transistorpaares weisen einen gemeinsamen Anschluß auf. Die Kollektoren eines Transistorpaares sind mit dem einen Ende und die Kollektoren des anderen Transistorpaares sind mit dem anderen Ende der Treiberspule verbunden. Die Emitter der beiden PNP-Transistoren sind mit dem positiven Pol einer Gleichstromquelle verbunden, und die Emitter der beiden NPN-Transistoren sind mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle verbunden. Die Transistoren desselben Typs haben zwischen ihren Emittern und ihren Basisanschlüssen jeweils gemeinsam eine Steuerwicklung des Steuertransformators mit ungesättigtem Kern. Zwischen dem Emitter und der Basis eines jeden Transistors liegt in Sperrichtung eine Diode, wodurch zusammen mit der Basisschaltung eine brückenartige Rückkopplung erreicht wird. Diese Brückenanordnung ist bezüglich der Basisschaltung einfacher als die der F i g. 6.

Die Fig. 55 zeigt eine andere Brückenschakung mit vier Transistoren, von denen jeweils ein PNP- und ein N PN-Transistor ein Paar bilden. Sowohl die Emitter als auch die Basisanschlüsse eines Transistorpaares sind jeweils miteinander verbunden. Die gemeinsamen Emitteranschlüsse der beiden Transistorpaare sind mit dem einen bzw. mit dem anderen Ende der Treiberspule 12 verbunden. Die Kollektoren der beiden PNP-Transi

-. stören sind mit dem negativen Pol einer Gleichstromquelle verbunden, und die Kollektoren der beiden NPN-Transistoren sind mit dem positiven Pol der Gleichstromquelle verbunden. Jedes Transistorpaar weist zwischen seinen Basisanschlüssen und seinen

in Emittern eine gemeinsame Steuerwicklung des Steuertransformators auf. Die wechselseitig gegenüberliegenden Transistoren bilden einen rückgekoppelten Doppelweggleichrichter. Diese Anordnung weist eine sehr vereinfachte Rückkopplungsschaltung auf.

¹' Beispiel 5

In F i g. 13a bezeichnen 62 einen Transistor, 66 einen Steuertransformator, 67 eine Primärwicklung des Steuertransformators fur den Betrieb mit einer Gieicn-

-¹Ii stromquelle, und 68 eine Rückkopplungswicklung des Steuertransformators. Die Rückkopplungswicklung liegt in Reihe mit einem Basisstromsteuerwiderstand 75 zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 62, so daß die Leistung positiv zum Transistor 62

_>-> rückgekoppelt wird. Ferner bezeichnen 79 einen Begrenzungswiderstand der Primärwicklung 67,80 eine Wechselstromquelle, 81 eine Primärwicklung, welche um den Kern eines Steuertransformators 66 gewickelt ist und beim Betrieb der Schaltungsanordnung mit

in Wechselstrom verwendet wird, und 82 ein Relais, welches automatisch den elektrischen Schwingkolbenverdichter von dem Gleichstrombetrieb auf den Wechselstrombetrieb umschaltet, wenn eine Wechselstromquelle an die Schaltung angeschlossen wird. Das

r, Relais 82 umfaßt eine Erregerspule 83 und Kontakte 84, 85 und 86. Ferner ist ein Anlaßwiderstand 87 vorgesehen.

Diese Steuerschaltung arbeitet wie folgt. Wenn eine Wechselstromquelle 80 abgetrennt und eine Gleich-

stromquelle angeschlossen wird, wird die Erregerwicklung 83 des Relais 82 nicht erregt, mit der Folge, daß die

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Von der Gleichstromquelle fließt über den Widerstand 87 ein Strom zu der Basis des Transistors 62, welcher dadurch eingeschaltet wird. Durch den Transistor 62 fließt jetzt ein Kollektorstrom, und deshalb fließt auch ein Strom durch die Treiberspule 12 und, über den Widerstand 79, durch die Primärwicklung 67 des Steuertransformators 66, mit dem Ergebnis, daß der

so Kern des Steuertransformators 66 in der einen oder der anderen Richtung erregt wird und der magnetische Fluß in diesem Kern sich ändert. Durch diese Änderung des magnetischen Flusses wird in der Rückkopplungswicklung 68 eine Spannung und zwischen der Basis und dem

Emitter ein Strom erzeugt Infolgedessen steigt der Kollektorstrom des Transistors 62 weiter an, so dafl ein Strom durch die Primärwicklung 67 und durch die Treiberspule 12 fließen kann. Dieser Strom dient zur Erhöhung der Änderung des magnetischen Flusses in

dem Kern des Stelltransformator und zur Erzeugung einer großen Rückkopplungsspannung in der Rückkopplungswicklung 68. Damit nimmt auch der Basisstrom des Transistors 62 so lange zu, bis der Transistor vollständig gesättigt ist In diesem Zustand liegt die

gesamte Spannung der Gleichstromquelle 61 an der freiberspuie 12 an. Gleichzeitig fließt weiterhin ein Strom über den Widerstand 79 durch die Primärwicklung 67 des Steuertransformators 66. Deshalb beginnen

clic Trcibeispule 12 und der mil ihr verbundene Kolben 27 sich vom unteren llrnkchrpiinkl 51 (vgl. Γ i g. 2» und 4) fortzubewegen, nach demselben Prinzip, wie es im Heispiel I anhand der Funktion der in Cig. b gezeigten Schaltungsanordnung erklär! wurde. Wenn die Treiberspule 12 und der Kolben 27 den oberen Umkehrpunkt 53 erreichen, nimmt der Strom durch die Treiberspule 12, nämlich der Kollektorstrom des Transistors 62, seinen maxnralen Wert an, wodurch nicht die obige Bedingung (I). sondern die Bedingung (2) erfüllt wird. Deshalb wird der Transistor 62 abgeschaltet. Oa die Spannung der Gleichstromquelle 61 von dem Transistor 62 aufgenommen wird, wird der Zustand der Schaltungsanordnung invertiert, so daß die Treiberspule 12 zusammen mit dem Kolben 27 den leitenden Federn 20 und 20' und der schraubenförmigen Schwingfeder 17 beginnen, sich mit einer Eigenfrequenz zurück und bis in die entgegengesetzte extreme Position zu bewegen, d. h. bis zum unteren Umkehrpunkt 51 der I-" i g. 2b. Während dieses Vorgangs wird eine gcgenelektromotorische Kralt an der Treiberspule 12 erzeugt, weil die Treiberspulc 12 durch ein Magnetfeld bewegt wird. Diese in I'ig. 2c dargestellte Spannung ist derjenigen Spannung entgegengerichtet, welche bei geöffnetem Transistor 62 erscheint. Wenn also der Transistor 62 gesperrt ist und der Kolben 27 und die Treiberspulc 12 sich im Schwingungsbereich zwischen dem oberen Umkehrpunkt 53 und dem unteren Umkehrpunkt 51 bewegen, wie es in I·' i g. 2b gezeigt ist, wird die in der Treiberspulc 12 induz.ierte elektromotorische Kraft über den Widerstand 79 der Primärwicklung 67 des Steuertransformators 66 zugeführt. Die an der Rückkopplungswicklung 68 induzierte Spannung ist der bei geöffnetem Transistor 62 induzierten Spannung entgegengerichtet und dient dazu, die Basis-Emitter-Verbindung in Sperrichtung vorzuspannen, um diesen Transistor abgeschaltet zu halten. Wenn der Kolben 27 und die Treiberspulc 12 den oberen Umkehrpunkt 53 erreichen, schwindet die gegenelektromotorische Kraft an der Spule 12, da diese zum Stillstand kommt. In diesem Zustand kehrt die Steuerschaltung in ihren Ausgangszustand zurück und ist für einen neuen Arbeitszyklus

t :.

WUI V.U.

Bei diesem Beispiel fließt der Kollektorstrom /₍ so lange, wie der Kollektorstrom des eingeschalteten Transistors sich mit der Änderung des Stromes durch die Treiberspule 12 ändert und die Bedingung (1) erfüllt ist. Deshalb ist, wie im Beispiel 1, die Hälfte des Schwingungszyklus durch die Bedingung (1) erfüllt, während der übrige Teil des Schwingungszyklus durch die Eigenschwingung bestimmt wird, welche z. B. von dem Kolben 27, der Treiberspule 12, den leitenden Federn 20 und 20' und der schraubenförmigen Schwingfeder 17 abhängt. Somit schwingen das elektrische und das mechanische Schwingsystem mit gleicher Phase.

Bei dieser Arbeitsweise der Steuerschaltung bewirkt der Begrenzungs widerstand 79 folgendes:

Ist der Transistor 62 eingeschaltet, so liegt nahezu die gesamte Spannung der Gleichspannungsquelle 61 an der Reihenschaltung aus Primärwicklung 67 des Steuertransformators 66 und Begrenzungswiderstand 79. Infolgedessen setzt sich der durch diese Reihenschaltung fließende Strom aus dem Kompensationsstrom der Sekundärwicklung 68 des Steuertransformators 66 und dem Erregerstrom des Eisenkerns des Steuertransformators 66 zusammen. Die Gleichspannungsquelle 61, beispielsweise eine Batterie, bei der die Innenimpedanz relativ gering ist. liefert eine Spannung, deren Wclligkcil u. dgl. und deren zeitliche Änderung gering ist. Deshalb liegt, wenn der Transistor 62 eingeschaltet ist, die eine relativ geringe zeitliche Änderung besitzende Spannung "> der (jleichspannungsquellc 61 an den finden dieses Rcihcnschaltkrciscs. Der Erregers! rom des Kiscnkcrns des Steuertransformators 66 ist ein Strom, der allmählich zunimmt, so daß der Strom des obengenannten Reihenschaltkreises allmählich ansteigende Ten-

I» den/ zeigt. Infolgedessen steigt der Spannungsabfall am Widerstand 79 des Reihenschaltkreiscs allmählich an. wodurch die aufgedrückte Spannung der Primärwicklung 67 allmählich abfällt. Deshalb wird die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung 68 allmählich kleiner.

: . Da der Lastschallkreis der Sekundärwicklung 68 in bezug auf die Zeit konstante Impedanzeigenschaft zeigt, fällt dieser Strom, dessen Wert etwa derselbe wie der des Basisstroms vom Transistor 62 ist, über die Zeit allmählich ab. Deshalb wird die Schaltbedingung

-'" (lirhii)des Transistors 62 einen Wert erhalten, der über die Zeil allmählich abnimmt. Diese Tatsache ist unter folgenden Gesichtspunkten sehr wichtig: Bei Fortsetzung des eingeschalteten Zustands des Transistors 62 ergibt sich /»■/»//>/<. während im ausgeschalteten

.>■■ Zustand dieser Wert nach /«■/)// < l< rutscht. Andererseits ändert sich /(durch den Strom der Treiberspulc und erhält eine Form, die einen ersten und einen zweiten Wellenberg in jedem Zyklus besitzt. Im allgemeinen wird die Schaltkreisbcdingung so gewählt, daß der

tu zweite Wellenberg am Punkt In-hu liegt. Jedoch ist die Form und die Größe dieses Wellenberges nicht immer konstant. Mit anderen Worten, beim Einschalten bzw. Anfahren ist die Bewegung der Treiberspule klein und die Größe des ersten Wellenberges groß. Während der

Γι Strom In nicht die Tendenz besitzt, sich über die Zeit allmählich zu verringern, wird die obenerwähnte ausgeschaltete Bedingung am ersten Wellenberg erfüllt, und der normale Betrieb kann nicht erreicht werden, mit dem Ergebnis, daß das Anfahren schlecht wird. In

■in diesem Falle verringert sich der Basisstrom /_fl allmählich aufgrund der Wirkung des Begrenzungswiderstandes 7? und verringert sich mit der Zeit. Es ist deshalb möglich,

großen /»-A/y.-zu versehen und ein Λ? auszuwählen, das 4ϊ .ein geeignetes Ib- hn. in der Nachbarschaft des zweiten Wellenberges gibt. Dies bringt eine erhebliche Verbesserung der Anfahrbedingungen des Schwingverdichters. Wird die Steuerschaltung von einer Wechselstromquelle 80 über die Treiberspule 12 betrieben, so arbeitet w sie ähnlich wie die obigen Ausführungsbeispiele.

Beispiel 6

In Fig. 16a bezeichnen 12 eine Treiberspule, 61 eine Gleichstromquelle, 66 einen Steuertransformator, 80 eine Wechselstromquelle und 81 eine Primärwicklung, welche beim Betrieb der Steuerschaltung durch die Wechselstromquelle verwendet wird. Ein Relais 82 umfaßt eine Erregerwicklung 83 und Kontakte 84,85,86 und 120. Ein Stromtransformator 102 weist eine Primärwicklung 103 und eine Sekundärwicklung 104 auf. 114 bezeichnet eine Triggerschaltung, welche in F i g. 16b gezeigt ist. Die Steuerschaltung umfaßt ferner Thyristoren 115' und 116. Der Thyristor 115' steuert die Abschaltung des Thyristors 116. Ein Steuertransformator 66 umfaßt Primärwicklungen 117 und 117', weiche beim Betrieb der Steuerschaltung durch eine Gleichstromquelle 61 verwendet werden. Ferner sind eine

;ί Diode 118 und ein Komnuiiierungskondensator 119

)&'. vorgesehen.

;'· Wenn die Wechselslromquelle abgetrennt und die

H Gleichstromquelle an die Steuerschaltung angeschlossen wird, gelangt über den Widerstand 122 und ilen Kondensator 121 ein Signal zu der Steuerelektrode des fy Thyristors 116, welches diesen öffnet. Der Anodenstrom

h des Thyristors fließt durch die Primärwicklung 117 des

,.' Steueriransformators, wodurch über die Primärwiek-

p. lung 103 des Stromtransformators 102 ein Strom in der

;;! Treiberspule 12 erzeugt wird. Infolgedessen beginnen

die Treiberspule 12 und der mit ihr verbundene Kolben

27 sich von dem oberen Umkehrpunkt 53 der F i g. 2a fortzubewegen, wie es bei den obigen Beispielen •sf beschrieben wurde. Wenn sie den unteren Umkehr-

*i punkt 51 erreichen, erreicht der Strom durch die

|,' Treiberspule 12, das ist der Strom durch die

il Primärwicklung 103 des Stromtransformators 102,

f, seinen maximalen Wert, welcher die Triggerschaltung

114 veranlaßt, einen Impuls zu erzeugen. Dieser Impuls

s läuft zu der Steuerelektrode des Thyristors 115' und

öffnet diesen. Gleichzeitig wird durch den durch die Treiberspule 12 und die Primärwicklung 117 des Steuertransformators fließenden Strom in der Wicklung 117' eine Spannung induziert. Infolgedessen wird der Kommutierungskondensator 119 über die Diode 118 aufgeladen. Die Spannung des Kondensators 119 spannt den Thyristor 116 in Sperrichtung vor und schaltet ihn dadurch ab. Die Steuerschaltung wird dementsprechend invertiert, und die Treiberspule 12, der mit ihr verbundene Kolben 27, die leitenden Federn 20 und 20' und die Schwingfeder 17 beginnen sich in entgegengesetzter Richtung zurückzubewegen, mit einer Frequenz, welche durch diese mechanischen Teile bestimmt ist. Sie erreichen die gegenüberliegende extreme Position, nämlich den unteren Umkehrpunkt 51 der Fig. 2b. Bei diesem Vorgang wird eine gegenelektromotorische Kraft an der Treiberspule 12 erzeugt, weil die Spule 12 durch das magnetische Feld bewegt wird. Diese gegenelektromotorische Kraft ist der in Fig. 16c gezeigten Richtung entgeeengerichtet, in welcher der Thyristor i iö eingeschaiiei ist. Wenn der Kolben 27 unu die Treiberspule 12 den unteren Umkehrpunkt 51 erreichen, bei welchem die Treiberspule 12 sich nicht bewegt, verschwindet die gegenelektromotorische Kraft. Dadurch entsteht am Ausgangsanschluß 126 der Triggerschaltung 114 ein Triggerimpuls, welcher den Thyristor 116 einschaltet. Bei einer Aufeinanderfolge dieser Schritte schwingen das elektrische und das mechanische Schwingsystem mit gleicher Phase, wie im Beispiel 5.

Es wird jetzt die Arbeitsweise der Triggerschaltung 114 beschrieben, die in Fig. 16b dargestellt ist, welche einen Spannungskomparator 106, einen Impulsformer 107 und einen Impulsverstärker 108 umfaßt. Die Triggerschaltung 114 ist ein Impulsgenerator mit den genannten Komponenten und einem Impulstransformator, und sie arbeitet wie die Triggerschaltung des Beispiels 3. Wenn der Thyristor 116 eingeschaltet ist. fließt über die Primärwicklung 103 des Stromtransformators 102 ein Strom zu der Treiberspule IZ mit der Folge, daß auch durch die Sekundärwicklung 104 des Stromtransformators 102 ein Strom fließt. Dadurch wird an dem Widerstand 112 eine Spannung aufgebaut. Diese Spannung wird dem Komparator 106 zugeführt. Die induzierte Spannung ist proportional zu dtr Stärke des Stromes, der durch die Treiberspule 12 fließt. Wenn dieser Strom die Bedingung E₍>> K-hi erfüllt, erzeugt die Triggerschal'ving keinen Impuls. Wenn jedoch /:'()< K- l\t ist, wird ein Triggerimpuls erzeugt. Dieser Impuls wird über den Anschluß 109 zu der Steuerelektrode des Thyristors 115' geleitet, der dadurch eingeschaltet wird, und der andere Thyristor 116 wird aus den genannten Gründen abgeschaltet. Der Spannungskomparator 106, der Impulsformer 107 und der Impulsverstärker 108 bilden also eine Schaltstufe zur Abschaltung des Thyristors 116.

In Fig. 16b bezeichnen 12.3 einen Nulldurchgangsdetektor, dessen Eingang mit beiden Enden der Treiberspule 12 verbunden ist, 124 einen Impulsformer und 125 einen Impulsverstärker, welcher einen Impulstransformator umfaßt. Der Nulldurchgangsdetektor 123 erzeugt in dem Augenblick einen Impuls, in welchem die Spannung an seinen Eingangsanschlüssen ihre Polaritäi wechselt. Dieser Impuls wird in dem Impulsformer 124 geformt, und dieser geformte Impuls wird dem Inipulsverstärker U5 zugeführt. Der verstärkte impuis wird über den Anschluß 126 zu dem Thyristor 116 geleitet und öffnet diesen. Der Nulldurchgangsdetektor 123, der Impulsformer 124 und der Verstärker 125 bilden also eine Schaltstufe zur Einschaltung des Thyristors 116. Auf diese Weise v/ird der Thyristor 116 wiederholt ein- und ausgeschaltet, wenn der Kolben 27 und die Treiberspule 12 sich in der einen bzw. in der anderen extremen Position befinden. Die Zeitlagensteuerung ist in Fig. 16cdargestellt.

Wenn an diese Steuerschaltung eine Wechselstromquelle angeschlossen wird, wird die Erregerspule 83 des Relais 82 erregt, so daß die Kontakte 84 und 120 schließen, während die Kontakte 85 und 86 öffnen. Die Gleichstromquelle wird dadurch automatisch von der Steuerschaltung getrennt, welche von der Wechselstromquelle 80 über die Primärwicklung 81 des Steuertransfomiators 66 mit Energie versorgt wird. Gleichzeitig werden in den Wicklungen 117 und 117' des Steuertransfomiators Spannungen induziert. Die resultierende Energie wird über den geschlossenen Relaiskontakt 120 in gleicher Weise der Treiberspule 12 zugeführt, wie es oben bei den anderen Ausfüiirungsbei-

.^JJICICII Ui: 3 t 111 1V.UV.II W Ul U^..

Wenn der elektrische Schwingkolbenverdichter der Beispiele 5 und 6 von einer Gleichstromquelle 61 angetrieben wird, fließt durch die Treiberspule 12 ein Gleichstrom, der unterbrochen wird. Tatsächlich ist die in der Treiberspule 12 erzeugte elektromagnetische Kraft stets gleichgerichtet bezüglich des magnetischen Feldes, welches durch den Magnet 10, den magnetischen Pol 11 und das Joch 9 gebildet wird, und deshalb kann die elektromagnetische Kraft in der Treiberspule 12 mit der Magnetisierungsrichtung des Magneten 10 gleichgerichtet gehalten werden. In den Fig. 13c bis 1 Jf geben Pfeile die Richtung der elektromagnetischen Kraft an, welche auf die Treiberspule 12 ausgeübt wird, wenn die Stromrichtung durch die Treiberspule 12 geändert wird, und zwar bezüglich der Magnetisierur.gsrichtung des Magneten 10. Die nach oben gerichteten Pfeile der F i g. 13c und 13f zeigen die Tatsache an, daß die in der Treiberspule 12 erzeugte magnetische Kraft dazu dient, den Magneten 10 zu entmagnetisieren. In den Fig. 13d und 13e dagegen bewirkt die magnetische Kraft der Treiberspule 12 eine Magnetisierung des Magneten. Falls die Spule 12, nachdem die Stromrichtung durch sie in Magnetäsierungsrichturig des Magneten festgelegt ist, wie es in den Fig. 13d und 13e gezeigt ist, an das elektrische Schwingsystem angeschlossen wird, dann kann diese Schaltung stets den Antrieb in Magnetisie-

riingsrichuing bewirken. Diese Anordnung wird in der folgenden Beschreibung als »Zugsystem« bezeichnet, und die Anordnung der Fig. 13c und 13f zum Antrieb in die umgekehrte Richtung wird im folgenden »Schubsystem« genannt. Eine Schaltungsanordnung dagegen, bei welcher eine Wechselstromquelle mit der Treiberspule 12 verbunden ist, wird »Zug-Schub-System« oder »Gegentaktschaltung« genannt. Die Vorteile des Zugsystems werden unten beschrieben.

Die Fig. 13b zeigt die magnetischen Kennlinien, welche erforderlich sind, damit man beim Gegentaktsystem, beim Zugsystem und beim Schubsystem die gleichen Ausgangswerte erhält. Die an derTreiberspulc 12 erzeugte elektromagnetische Kraft muß während der Dauer einer Schwingung konstant sein, falls der Ausgangswert tier Treiberspule 12 konstant ist und der Schwingungshub ebenfalls konstant ist. Bei den drei Systemen ist die Wellenform des durch die Treiberspule Yi fließenden Stromes nahezu rechteckig, wenn der Verdichter von einer Gleichstromquelle angetrieben wird. Die Zeit, während welcher in der Treiberspule 12 ein Strom fließt, d.h. das Kraftverhältnis, beträgt bei dem Gegentaktsystem ungefähr 100% und bei dem Zugsystem und dem Schubsystem etwa 50%. Um den Ausgangswert der Treiberspule 12 konstant zu machen, muß die effektive elektromagnetische Kraft F(rms) während der Dauer einer Schwingung konstant sein.

F(rms) = K ■ B ■ I ■ N ■ I D {})

Dabei ist

F(rms):die effektive elektromagnetische Kraft pro

Schwingung,
B: die Dichte des magnetischen Flusses (die

Intensität des Magnetismus), L: die mittlere Länge der Treiberspule,

N: die Anzahl der Windungen der Treiberspule, /: die Stärke des Stromes, der durch die

Treiberspule fließt (Treiberspulenstrom), D: das Tastverhältnis,
K: eine Proportionalitätskonstante.

sind, ist sowohl im Schubsystem als auch im Zugsystem zur Erzielung derselben effektiven elektromagnetischen Kraft F(rms) pro Schwingung die doppelte Stromstärke in der Treiberspule notwendig wie bei dem Gegentaktsystem.

In der Fig. 13b bezeichnen die Bezugszeichen 125, 126 und 127 Entmagneiisierungskurven, welche dem Magneten 10 des Gegentaktsystems. des Schubsystems bzw. des Zugsystems zugeordnet sind. Die in dem Magneten 10 enthaltene Energie nimmt in der Reihenfolge der Kurven 127, 125 und 126 zu, und der Magnet 10 wird entsprechend groß, vorausgesetzt, daß ein gleichartiger Magnet verwendet wird. Das Bezugszeichen 135 bezeichnet die Kurve des Leerlaufbetriebs der magnetischen Schaltung. Wenn die Entmagnetisierungskraft - H\ durch den Wechselstrom in der Treiberspule des Gegentaktsystems erzeugt wird, verschiebt die Arbeitskurve sich zur Kurve 136 hin, welche parallel zur Arbeitskurve 135 verläuft.

In ähnlicher Weise verschiebt die Arbeitskurve sich nach 137 hin, wenn eine Magnetisierungskraft + H vorhanden ist. Wenn dagegen die Entmagnetisierungskraft — H₂ durch den Stromfluß durch die Treiberspule 12 des Zugsystems erzeugt wird, gilt die Arbeitskurve 138. Wenn die Magnetisierungskraft +W^ durch den Stromfluß durch die Treiberspule 12 des Schubsystems erzeugt wird, gilt die Arbeitskurve 1 39. In der Fig. I 3b bezeichnet die Ordinate die Magnetisierungsstärke B. während auf der Abszisse die Stärke des magnetischen Feldes //aufgetragen ist. Bei dem Gegentaktsystem, bei welchem durch die Treiberspule 12 ein W^chrelslrom fließt, arbeitet die magnetische Schaltung längs der Entmagnetisierungskurve, welche eine kleinere Hysteresisschleife aufweist und zwischen den Punkten 128 und 130 verläuft und deren mittlerer Wert der magnetischen Induktion Wi bei dem Punkt 129 auf der Arbeitskurve 135 liegt. Die in diesem Zustand erzeugte minimale magnetische Induktion ist ß>, und die maximale erzeugte magnetische Induktion ist B\. Im Detrieb wird an der Treiberspule 12 an den Punkten 128 und 130, an welchen die Stromrichtung sich ändert, eine elektromagnetische Kraft erzeugt, weil der Strom dutch die Treiberspule 12 eine ungefähr rechteckige Wellenform aufweist. Dabei werden Magnetisierungen mit den Intensitäten Bi und B, erzeugt, weiche bei dem Gegentaktsystem nach jeder halben Schwingung wechseln. Γ/er Wert des Stromes ist also bei jeder halben Schwingung etwa gleich, und damit auch die mittlere Intensität der Magnetisierung lh in den Gegentaktsystem. Das bedeutet, daß der Magnet so groß sein muß, daß er mehr Energie enthalten kann, als längs der Entmagnetisierungskurve 125 verfügbar ist, welche die Arbeitskurxe 136 bei dem Punkt 128 schneidet (bei welchem die magnetische Induktion den Wert Si aufweist), wenn in dem Gegentaktsystem der durch die Treiberspule fließende Strom eine entmagnetisierende Feldstärke - H\ erzeugt.

Bei dem Schubsystem dagegen erzeugt der Strom durch die Treiberspule 12, im Gegensatz zum Gegentaktsystem, eine magnetische Feldstärke, die stets entmagnetisierend wirkt und deren Tastverhältnis 50% beträgt. Der Wert dieser negativen magnetischen Feldstärke - //.· ist doppelt so groß wie derjenige des Gegentaktsystems, und er liegt auf der Arbeitskiirve 138. Der Punkt 131 auf der ^rbeitskurve 138 bezeichnet die für den M.igneten erforderliche Magnetisierungsstärke B\. In diesem Zustand nimmt die magnetische

Cl I. „:..„ M_n;....-η C,.M„;r_n .,r, u.»j..)i» /.. ltrhnn

dem Punkt 132 auf der Leerlaufkurve 135. .vo die Magnetisierung den Wert Βλ aufweist, und dem Punkt 131 der Arbeitskurve 138 liegt, wo die magnetische Induktion den Wert B, aufweist. Dementsprechend muß die Größe des magnetischen Stahls so bemessen sein, daß er mehr Energie enthalten kann, als auf der Entmagnetisierungskurve 126, welche die Arbeitskiirve 138 in dem Punkt 131 schneidet, verfügbar ist.

Bei dem Schubsystein wirkt die magnetische Kraft, welche Min dem Strom durch die Treiberspule 12 erzeugt wird, stets magnetisierend. und sie weist ein Tastverhältnis von 50% auf. Die Magnetisierungskrafi oder die magnetische Feldstärke beträgt + //■ und ist doppelt so groß wie bei dem Gegentaktsvstem. Die magnetische Schaltung arbeitet längs einer kleineren Schleife, .velche zwischen dem Punkt 133 der Arbeitskurve 139 von + //_>. wo die magnetische Induktion den Wert Β, aufweist, und dem Punkt 134 der Leei laufkurve 135 verläuft, wo die magnetische Induktion den Wert B, annimmt. Deshalb muß der verwendete Magnet so groß sein, daß er mindestens die minimale intensität der Magnetisierung S-, der kleinen Schleife aufweist. Der Magnet muß also mehr Energie aufweisen als die Magnetisierungskurve 127, welche die Arbeitskurve 135 bei dem Punkt 134 schneidet.

Es werden jetzt die Merkmale der drei Systeme

bezüglich der Kennlinien des Magneten zusammengefaßt.

Zunächst wird das Schubsystem beschrieben. Auf der Eniniagnetisierungskurve 126, welche die notwendige Kennlinie des Magneten darstellt, beträgt die magnetische Intensität der anfänglichen Magnetisierung bei dem Punkt 132' der Kurve 135 des Leerlaufbetriebs B_n. Im Betrieb beträgt die Intensität der Magnetisierung bei dem Punkt 131 lediglich den Wert B\, da die Treiberspule 12 eine entmagnetisierende magnetische Feldstärke — Hj erzeugt. Dies zeigt an, daß die Differenz der magnetischen Kraft B_b—B\ keine Wirkung ausübt, wenn eine entmagnetisierende Kraft — Hj erzeugt wird (wobei lediglich B_x verwendet wird).

Bei dem Schubsystem beträgt die Magnetisierungssiärkc des Magneten anfänglich den Wert B^, nämlich an dem P-jnkt 134, an welchem die Entmagnctisierungskurve die Kurve 135 des Leerlaufbetriebs schneidet.

Wenn jedoch durch die Treiberspule 12 ein Strom fließt, wird in ihr eine Magnetisierungskraft der Stärke B\ erzeugt Die magnetische Schaltung arbeitet also mit einer Intensität, welche der Differenz B\ — B-, entspricht. Damil ist die Verlustkomponente der Magnetisierung eliminiert, so daß der Magnet lediglich eine Magnetisierungsstärke kleiner als B, aufweisen muß. Es ist jetzt klar, daß der Magnet in dem Zugsystem wesentlich kleiner als bei den anderen Systemen ausgebildet sein kann. Dieses Merkmal ist besonders wichtig bei der Formgestaltung des Schwingkolbenverdichters, es senkt die Herstellungskosten, und es reduziert außerdem das Gewicht der Maschine. Selbstverständlich ist die Formgestaltung des Schwingkolbenverdichters stark verschieden, je nachdem ob das Gegentaktsystem. das Schubsystem oder das Zugsystem als Antriebssystem verwendet wird.

Hierzu 12BUiU

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schwingverdichter für Kältemaschinen mit einem mechanischen Teil, das eine in einem Ringraum zwischen einem Zylinderjoch und einem mit einem Permanentmagneten versehenen Magnetpol lose aufgehängte Treiberspule, einen mit der Treiberspule verbundenen Kolben, der in einem Zylinder hin- und herbewegbar ist, und mindestens eine resonant mitschwingende Feder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberspule (12) des mechanischen Teils und ein zusätzliches Teil mit einer Gleichspannungsquelle (61) verbindbar ist und daß das elektrische Teil einen ungesättigten Steuertransformator (66), der eine mit der Schwingbewegung der Treiberspule (12) veränderliche elektrische Größe empfängt und unter Ausnutzung des linearen Bereiches der Magnetkennlinie eine der veränderlichen elektrischen Eingangsgrabe proportionale Ausgangsgröße erzeugt, und eine Halbleiterschaltung (z. 8.62—85) mit einer Steuerelektrode aufweist, die entsprechend der Steuerung der Ausgangsgröße vom Steuertransformator (66) derart geschaltet werden kann, daß die Treiberspule (12) ihre Energie von der Gleichspannungsquelle (61) in Form einer Wechselspannung erhält, deren Frequenz der Eigenfrequenz des mechanischen Teils entspricht

2. Schwingverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschaltung mindestens einen transistor (62) aufweist, der derart mit dem mechanischen Teil/12,17,27) gekoppelt ist, daß er vom Steuertransformator (66) aufgrund der Änderung der Impedanz (Z) der Treiberspule (12), welche durch die Schwingungen des mechanischen Teils (12, 17, 27) mit seiner Eigenfrequenz erzeugt wird, ein- und ausgeschaltet wird, wobei die an der Treiberspule (12) auftretende Impedanzänderung im wesentlichen proportional zur Änderung der Eigenfrequenz des mechanischen Teils ist

3. Schwingverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschaltung mindestens ein Gleichrichterelement, ζ. Β. einen Thyristor (62) aufweist, daß in Reihe mit der Treiberspule (12) ein Stromtransformator (102) geschaltet ist und daß eine Triggerschaltung (105,114) vorgesehen ist, weiche in Abhängigkeit von der am Stromtransformator (102) auftretenden Änderung des elektrischen Zustands Triggerimpulse erzeugt, so daß das Gleichrichterelement (62) vom Steuertransformator (66) aufgrund der Änderung der Impedanz (Z) der Treiberspule (12), welche durch die Schwingungen des mechanischen Teils (12, 17, 27) mit seiner Eigenfrequenz erzeugt wird, ein- und ausgeschaltet wird, wobei die an der Treiberspule (12) auftretende Impedanzänderung im wesentlichen proportional zur Änderung der Eigenfrequenz des mechanischen Teils ist.

4. Schwingverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Einrichtung (82) enthält, durch die die Halbleiterschaltung (62—65) des elektrischen Teils abschaltbar und gleichzeitig eine Wechselspannungsquelle zuschaltbar ist.

5. Schwingverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuertransformator (66) eine Wechselstrom-Eingangswicklung

(81) aufweist.

6. Schwingverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuertransformator (66) zwischen der Treiberspule (12) und dem Ausgangsanschluß der Halbleiterschaltung geschaltet ist, dessen Ausgangsspannung der Treiberspule (12) zugeführt und durch den gleichzeitig der durch die Treiberspule (12) fließende Strom zur Halbleiterschaltung geleitet wird.

7. Schwingverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Transistoren (62—65) bzw. das oder die Gleichrichterelemente (62—65) so geschaltet sind, daß sie mit einer Frequenz schalten, welche von der Charakteristik im Sättigungsbereich jenseits der linearen Charakteristik des Steuertransformators (66) abhängt, wenn die Treiberspule (12) von dem elektrischen Teil getrennt ist, und daß der oder die Transistoren (62—65) stets mit der Eigenfrequenz des mechanischen Teils (12, 17, 27) schalten, wenn der elektrische Teil mit der Treiberspule (12) verbunden und von der Gleichspannungsquelle (61) gespeist ist

8. Schwingverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß zwischen den beiden Polen der Gleichspannungsquelle (61) in Reihe miteinander ein Kondensator (77), ein Widerstand (78) und eine dritte Wicklung (76) des Steuertranfformators (66) geschaltet sind.

9. Schwingverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brückenschaltung mit vier Transistoren (6?—65) vorgesehen ist, von denen jeweils zwei einander gegenüberliegende Transistoren (62, 64 bzw. 63, 65) nacheinander unabhängig von den beiden anderen arbeiten, daß die Emitter-KoIIektor-Strecke zweier einander gegenüberliegender Transistoren mit der Treiberspule (12) verbunden sind, daß die Emitter-Kollektor-Strecken der beiden anderen, einander gegenüberliegenden Transistoren mit der Gleichspannungsquelle (61) verbunden sind, daß die Primat wicklung (67) des Steuertransformators (66) parallel zur Treiberspule (12) angeschlossen ist und daß die Emitter-Basis-Strecken der einzelnen Transistoren mit den Sekundärwicklungen (68, 69, 70 bzw. 71) des Steuertransformators so verbunden sind, daß die Emitter-Basis-Strecken der Transistoren abhängig davon, ob durch die Treiberspule (12) ein Strom fließt oder nicht, gesteuert werden.

10. Schwingverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren zweier Transistoren (62, 62') jeweils mit einem Ende der Primärwicklung (67, 67') des Steuertransformators (66) verbunden sind, welcher parallel zur Treiberspule (12) geschaltet ist, daß der Mittelabgriff der Primärwicklung (67, 67') des Steuertransformators (66) und die Emitter der beiden Transistoren (62,62') mit der Gleichspannungsquelle (61) verbunden sind, daß die Basisanschlüsse der Transistoren (62,62') mit einer Steuerwicklung (71,71') des Steuertransformators (66) so verbunden sind, daß die Transistoren (62, 62') entsprechend dem Zustand, ob durch die Treiberspule ein Strom fließt oder nicht, gesteuert werden, und daß die Treiberspule (12) mit einer Spannung versorgt ist, die doppelt so groß wie die Spannung der Gleichspannungsquelie (61) ist.

11. Schwingverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberspule (12) parallel zu einer Ausgangswicklung (115") des Steuertransfor-

mators (66) geschaltet ist, und die Kollektoren zweier Transistoren (62,62') jeweils mit einem Ende einer Primärwicklung (67, 67') des Steuertransformators (66) verbunden sind, daß der Mittelabgriff der Primärwicklung (67, 67') des Steuertransforma- "> tors (66) und die Emitter der beiden Transistoren (62, 62') mit der Gleichspannungsquelle (61) verbunden sind und daß die Basisanschlüsse der Transistoren (62, 62') mit einer Steuerwicklung (71, 71') des Steuertrant^formators (66) so verbunden sind, daß die ι» Transistoren (62,62') entsprechend dem Zustand, ob durch die Treiberspule (12) ein Strom fließt oder nicht, gesteuert werden.

12. Schwingverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vier Gleichrichterelemente, r> z. B. Thyristoren (62—65) vorgesehen sind, von denen zwei (62,65) mit ihren Anoden direkt mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle (61) und mit ihren Kathoden mit einem Anschluß zweier Kommutierungsreaktanzen (88, 89) verbunden sind, 2» und von denen die beiden anderen (63,64) mit ihrer Kathode direkt mit dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle (61) und mit ihrer. Anoden mit dem anderen Anschluß der Kommutierungsreaktanzen (88, 89) verbunden sind, daß je ein ?~> Kommutierungskondensator (90—93) zwischen der Energiequelle und einem Mittelabgriff jeder Reaktanz (88, 89) liegt, daß die Primärwicklung (103) des Stromtransformators (102) zwischen den Mittelabgriffen der Kommutierungsreaktanzen (88,89) liegt, «ι daß die Primärwicklung (67) des Steuertransformators (66) parallel zur Serienschaltung der Primärwicklung (103) des Stromtransformators (102) und der Treiberspule (12) liegt und daß diese Parallelschaltung (67,103,12) mit den Gleichrichterelemen- 3ϊ ten (62—65) und der Triggerschaltung (105), welche Triggerimpulse zum Ein- und Ausschalten von je zwei gegenüberliegenden Gleichrichtern erzeugt, eine Brückenschaltung bildet und daß der Stromtransformator (102) wahlweise mit den Eingangsan- w schlüssel. (104, 104') der Triggerschaltung (105) verbindbar ist.

13. Schwingverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gleichrichterelemente (62, 64) vorgesehen sind, deren Kathoden gemein- 4> sam mit einer Kommutierungsreaktanz (114) verbunden sind, deren anderer Alischluß mit dem negativen Anschluß der Gleichspannungsquelle verbunden ist, daß die Anoden der beiden Gleichrichter über einen Kommutierungskondensator in (115) miteinander verbunden sind, welcher parallel zu der Primärwicklung (67) des Steuertransformators liegi, daß etwa in der Mitte der Primärwicklung (67) des Steuertransformators (66) ein Abgriff vorgesehen ist, der mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle (61) verbunden ist, daß die Treiberspule (12) mit den Anoden der Gleichrichter (62, 64) über die Primärwicklung (103) des Stromtransformators (102) verbunden ist, daß eine Triggerschaltung (105) vorgesehen ist, welche die beiden Gleichrichterelemente abwechselnd ein- und ausschaltende Triggerimpulse erzeugt und daß der Stromtransformator (102) mit dem Eingangsanschluß (104, 104') der Triggerschaltung (105) so verbunden ist, daß die Zeitsteuerung der Triggerimpulse wahlweist von der Sekundärwicklung (194, 104') des Stromtransformators (102) abgeleitet werden kann.

14- Schwingverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor (62) und eine Reihenschaltung aus der Gleichspannungsquelle (61), der Primärwicklung (67) des Steuertransformators (66) und aus einem Begrenzungswiderstand (79) zwischen Emitter und Kollektor des Transistors (62) vorgesehen, die Treiberspule (12) des mechanischen Teils parallel zur Wicklung (67) des Steuertransformators (66) und dem Begrenzungswiderstand (79) angeordnet, die Sekundärwicklung (68) des Steuertransformators (66) und ein Steuerwiderstand (75) zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors (62) vorgesehen und ein den transienten Anfangsstrom kompensierender Widerstand (87) zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors (62) angeordnet ist, daß die Treiberspule (12) in das vom Magnetkreis des Schwingverdichters erzeugte Magnetfeld eingesetzt ist, und daß die Gleichspannungsquelle (61) mit dem elektrischen Teil selektiv verbunden wird, so daß die elektromagnetische Kraft, die durch den unterbrochen r.vi Gleichstrom in der Treiberspule erzeugt wird, stets ir der Richtung fließt, längs der der Permanentmagnet magnetisiert ist.

15. Schwingverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vier Transistoren (62—65) zu einer Brücke geschaltet sind, wobei zwei Paare von in Reihe liegende Transistoren parallel zu den beiden Enden der Treiberspule (12) geschaltet sind, daß ein Transistorenpaar (62, 63) vom selben Leitungstyp ist, z. B. PNP-Transistoren und das andere (64,65) ebenfalls vom selben Leitungstyp ist, z. B. NPN-Transistoren, und daß die Steuerwicklung (68,69) des Steuertransformators (66) zwischen den Emittern und den Basisanschlüssen jedes Transistors liegt.

16. Schwingverdichter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß je ein PNP- und ein NPN-Transistor ein Paar der Brücke bilden, daß zwei Paare gemeinsamer Emitter mit je einem Ende der Treiberspule (12) verbunden sind, daß die Kollektoren der beiden PNP-Transistoren (62, 63) mit dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle (61) und die Kollektoren der NPN-Transistoren (64, 65) mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle (61) verbunden sind, und daß die Steuerwicklung (68,69) des Steuertransformators (66) den PNP-Transistoren gemeinsam ist (F i g. 15).

17. Schwingverdichter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß je ein PNP- und ein NPN-Transistor ein Paar der Brücke bilden, daß zwei Paare gemeinsamer Kollektoren mit je einem Ende der Treiberspule (12) verbunden sind, daß die Emitter der beiden PNP-Transistoren (64, 65) mit dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle (61) und die Emitter der beiden NPN-Transistoren (62, 63) mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle (61) verbunden sind, daß die Steuerwicklung (68,69) des Steuertransformntors (66) je einem Transistorenpaar gemeinsam ist und daß eine Diode (D) in Sperr-Richtung zwischen der Basis und dem Emitter jedes Transistors liegt und zusammen rrit der Basisschaltung eine brückenartige Rückkopplungsschaltung bildet (F i g. Ha).

18. Schwingverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Gleichrichterelement (116), z.B. ein Thyristor, vorgesehen ist, dessen Anode mit dem nositiven Pol der Gleich-

Stromquelle (61) und dessen Kathode über den Steuertransformator (66), der als Kommutierungsreaktanz betrieben wird, mit dem einen Anschluß der Treiberspule (12) verbunden ist, deren anderer Anschluß mit dem negativen Pol der Gleichstrom quelle (61) verbunden ist, daß der Stromtransformator (102) zur Erfassung der Stärke des durch die Treiberspule (12) fließenden Stromes zwischen dem positiven Pol der Gleichstromquelle (61) und dem einen Anschluß der Treiberspule (12) geschaltet ist, und daß die Triggerschaltung (114) mit einem Abschaltkreis und ein Thyristor (115) vorgesehen sind, welche das Gleichrichterelement (116) ein- und ausschalten können, und daß diese Schaltvorgänge wahlweise bei den extremen Amplitudenpositionen der Antriebsspule (12) durchführbar sind.

19. Schwingverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerschaltung (105)