DE2457999C3

DE2457999C3 - Von einem Wechselspannungsgenerator gespeister Schwingmotor

Info

Publication number: DE2457999C3
Application number: DE19742457999
Authority: DE
Inventors: Udo Ing.(Grad.) 7100 Heilbronn Tillmann
Original assignee: Elektrotechnik Ehmann 7101 Hoechstberg GmbH
Current assignee: Elektrotechnik Ehmann 7101 Hoechstberg GmbH
Priority date: 1974-12-07
Filing date: 1974-12-07
Publication date: 1978-09-14
Also published as: DE2457999B2; DE2457999A1

Description

Die Erfindung betrifft einen .Schwingmotor, dessen Eigenfrequenz unter dem F.iiifluß von Betriebsgrößen schwankt, mit einem den Schwingmotor speisenden Wechselspannungsgenerator, dessen Frequenz in Abhängigkeit von den Änderungen der Eigenfrequenz des .Schwingmotors steuerbar ist.

l-'ine Vorrichtung dieser Art ist durch die DT-AS 62 426 bekannt. Die bekannte Vorrichtung ist zum Speisen eines elektromechanischen Schwingers, insbesondere eines Ultraschallschwingers, durch periodische Entladung eines Kondensators bestimmt. Sie weist einen Phasenschieber auf und Mittel, um die vom Phasenschieber gelieferte Spannung der Speisespannung des Schwingers zu überlagern. Hierdurch wird die bekannte Vorrichtung kompliziert, sie eignet sich außerdem wegen des Phasenschiebers nicht für verhältnismäßig niedrige Frequenzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß die Frequenz des Wechselspannungsgenerators auch bei niedrigen Frequenzen mit einfachen Mitteln in Abhängigkeit von der Eigenfrequenz des Schwingmotors gesteuert werden kann. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein temperaturabhängiger Widerstand als Temperaturfühler vorgesehen ist, der mit dem Motor in gutem thermischen Kontakt ist und Teil eines frequenzbestimmenden Schaltungsteils des Generators ist, derart, daß die Frequenz des Generators in Abhängigkeit von der Temperatur des Motors gesteuert ist.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß mit einfachen Mitteln eine Anpassung der Frequenz des Generators an die Eigenfrequenz des Motors ermöglicht ist. Im einfachsten Fall ist es lediglich erforderlich, eines der frequenzbestimmenden Bauteile des Generators durch einen temperaturabhängigen Widerstand zu ersetzen. Es wird somit auf einfache Weise sichergestellt, daß trotz Änderungen der Eigenfrequenz des Motors in^rolgt· einer Änderung der Temperatur des Motors keine oder eine nur geringfügige Abweichung dieser Eigenfrequenz von der Frequenz der vom Generator erzeugten Spannung auftritt, so daß der Motor immer in der Lage ist, eine maximale Leistung abzugeben, und mit gutem Wirkungsgrad arbeitet. Es ist nämlich die vom Schwingmotor abgebbare Leistung dann am größten, wenn die Frequenz der zum Antrieb verwendeten Spannung der Eigenfrequenz des Schwingmotors entspricht. Es kann Fälle geben, in denen zur Speisung des Motors nicht unbedingt eine Wechselspannung erforderlich ist, sondern in denen der Motor mit Gleichspannungsimpulsen gespeist werden kann; in diesen Fällen wird dann gemäß der Erfindung die Folgefrequenz der Gleichspannungsimpulse der Eigenfrequenz des Motors ständig angepaßt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Richtung der Temperaturänderung ein eindeutiges Kriterium dafür liefert, in welcher Richtung die Frequenz des Generators geändert werden muß, weil sich die Eigenfrequenz des Schwingmotors bei Temperaturänderungen in einer Richtung innerhalb des in Frage kommenden Temperaturbereichs üblicherweise ebenfalls nur in einer Richtung verändert.

Als temperaturabhängige Widerstände eignen sich insbesondere solche mit negativem Temperaturkoeffizienten, weil sie mit zahlreichen Temperatur-Widerstands-Kennlinien im Handel erhältlich sind. Wegen des guten thermischen Kontakts zwischen Widerstand und Motor nimmt der Widerstand sehr schnell die jeweilige Temperatur des Motors an, so daß die Steuerung der

ho Frequenz des Generators der Temperatur des Motors sehr genau folgen kann. Deswegen, weil der temperaturabhängige Widerstand ein Teil eines frequenzbestimmenden Schaltungsteils des Generators ist, ist die ganze Anordnung sehr einfach aufgebaut, und es ist auch nicht

ι.ϊ erforderlich, zur Frequenzänderung Teile des Generators mechanisch zu verstellen.

Der temperaturabhängige Widerstand kann auf der Außenseite oder Innenseite des Gehäuses des Motors

angeklebt sein, er kann jedoch auch lösbar, beispielsweise mit einer Lasche, befestigt sein.

Als Wechselspannungsgeneratoren kommen insbesondere fremdgesteuerte Spannungswandler in Betracht, es ist aber auch möglich, selbstschwingende Spannungswandler, die beispielsweise eiren Sperrschwinger aufweisen, so auszubilden, da!3 ihre Frequenz steuerbar ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die von einem fremdgesteuerten Spannungswandler Gebrauch macht, weist der Wechselspannungsgenei ator einen Verstärker mit einem invertierenden und einem nichti«vertierenden Eingang auf, zwischen den Ausgang des Verstärkers und den invertierenden Eingang ist der temperaturabhängige Widerstand eingeschaltet, zwischen dem Ausgang und dem nichtinvertierenden Eingang ist ein Widerstand eingeschaltet, und mit dem invertierenden Eingang ist ein Anschluß eines Kondensators gekoppelt, dessen anderer Anschluß an einem Schaltungspunkt festen Potentials liegt, dieses Potential kann insbesondere das Massepotential sein. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß mit sehr einfachen Mitteln ein Schwingungserzeuger geschaffen wird, dessen Frequenz durch den temperaturabhängigen Widerstand sehr leicht verändert werden kann.

Die geschilderten Spannungswandler enthalte! üblicherweise Transformatoren. Ein derartiger Transformator, der beispielsweise für die in Europa übliche Netzfrequenz von 50 Hz ausgelegt ist, nimn t mit sinkender Frequenz einen zunehmenden Strom auf, was im vorliegenden Anwendungsfall besonders dann von Nachteil ist, wenn als Stromquelle die Batterie eines Kraftfahrzeuges dient. Die höhere Stromaufnahme könnte man zwar dadurch vermeiden, daß man den Transformator größer wählt, aber dann würde das Gewicht der gesamten Anordnung in unerwünschter Weise zunehmen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung, bei der der Wechselspannungsgenerator einen Transformator aufweist, ist daher eine Einrichtung vorgesehen, die beim Unterschreiten einer vorbestimmten Mindesteigenfrequenz des Motors die Frequenz des Generators konstant hält. Dies bietet den Vorteil, daß die Stromaufnahme des Generators auf einfache Weise begrenzt werden kann.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist anstatt des temperaturabhängigen Widerstands eine temperaturabhängige Widerstandsanordnung vorgesehen, deren Widerstandswert bis zu einem bestimmten Temperaturwert temperaturabhängig ist und jenseits des genannten Temperaturwerts konstant ist. Dies bietet den Vorteil, daß auf einfache Weise die Änderung der Frequenz des Generators in Abhängigkeit von der Temperatur des Motors bis zu einem bestimmten Temperaturwert vorgenommen werden kann, wobei jenseits dieses Temperaturwerts die Generatorfrequenz konstant bleibt. Die Anordnung kann insbesondere so ausgebildet sein, daß beim Unterschreiten einer bestimmten Mindesttemperatur des Motors die Frequenz konstant bleibt.

Eine möglichst genaue Übereinstimmung zwischen der Frequenz des Wechselspannungsgenerators und der Eigenfrequenz des Motors ist besonders dann wichtig, wenn der Motor aus einer Batterie begrenzter Kapazität gespeist wird. Wird der Motor dagegen aus dem Netz gespeist, so ist es nicht unbedingt erforderlich, die Frequenz der den Motor speisenden Wechselspannung genau der Eigenfrequenz des Motors anzupassen, weil nämlich ein geringerer Wirkungsgrad des Motors ohne Schwierigkeiten durch eine längere Einschaltdauer des Motors kompensiert werden kann, insbesondere dann, wenn der Motor zum Antrieb eines Kühlgerätes dient. Der etwas höhere Energieverbrauch stört bei Netzbetrieb nicht. Auch ist zu berücksichtigen, daß höhere Motortemperaturen, die zu einer stärkeren Abweichung der Eigenfrequenz von der Netzfrequenz führen, häufig erst durch hohe Umgebungstemperaturen ermöglicht werden, wie sie zum Beispiel in

ίο Kraftfahrzeugen auftreten können, wogegen innerhalb von Gebäuden die Umgebungstemperaturen meist nicht so hoch liegen, daß die Motortemperatur auf hohe Werte ansteigt. Innerhalb von Gebäuden wird die Eigenfrequenz daher meist nicht vom Sollwert abweichen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung entspricht daher die Eigenfrequenz des Motors bei Raumtemperatur mindestens annähernd der Netzfrequenz, und es sind Schaltmittel zum wahlweisen Verbinden des Motors mit dem Generator oder mit dem elektrischen Wechselstromnetz vorgesehen. Ist der Motor mit dem Generator verbunden, so wird er stets mit einem Wechselstrom gespeist, dessen Frequenz der Eigenfrequenz des Motors gleich ist; diese Eigenfrequenz des Motors kann sich auch infolge einer längeren Einschaltdauer des Motors ändern. Wird der Motor vom Netz gespeist, so ist diese Übereinstimmung der Frequenzen nicht ständig gegeben; zweckmäßigerweise wird man jedoch die Eigenfrequenz des Motors so wählen, daß sie der Netzfrequenz von 50 Hz möglichst nahekommt. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt in ihrer Einfachheit; es ist nicht erforderlich, bei Netzbetrieb eine Frequenzumsetzung auf die jeweilige Eigenfrequenz des Motors vorzunehmen.

Falls eine derartige Frequenzumsetzung jedoch gewünscht wird, ist es möglich, die Netzspannung nach geeigneter Transformation gleichzurichten und mit dieser Gleichspannung den Wechselspannungsgenerator zu speisen.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

F i g. 2 die Darstellung der räumlichen Anordnung der Einzelteile der Vorrichtung.

Fig.3 eine Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten Schaltbilds.

In F i g. 1 ist der Wechselspannungsgenerator für den Schwingmotor eines Schwingkolbenverdichters für ein mobiles Kühlgerät mit Hilfsschaltkreisen gezeigt. Zur Erfassung der in dem Kühlraum des Kühlgeräts herrschenden Temperatur dient ein unter Verwendung eines ersten Operationsverstärkers 1 mit einem invertierenden und einem nichtinvertierendeti Eingang

bo aufgebauter Thermostat. Zwischen einem Schaltungspunkt, der an der positiven Betriebsspannung U liegt, und Masse ist die Serienschaltung eines Widerstandes R I mit einem temperaturabhängigen Widerstand mit nega'ivem Temperaturkoeffizienten R 2 geschaltet; der

in Verbindungspunkt der beiden Widerstände ist einerseits über einen Widerstand R 3 mit dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 1 verbunden, und andererseits über einen Widerstand R 4 mit dem

Ausgang des Operationsverstärkers I. 13er Widerstund R 2 bildet den Temperaturfühler des Thermostaten. Die Serienschaltung eines Widerstands R 5 mit einem einstellbaren Widerstand Rb ist zwischen den Ausgang einer Schaltungsanordnung 2 und Masse geschaltet; der Verbindungspunkt der Widerstände R 5 und R6 ist über einen Widerstand R 7 mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 1 verbunden. Mit dem Widerstand Rb kann die gewünschte Kühltcmpcralur des Kühlgeräts eingestellt werden. Die Schaltungsanordnung 2 dient zum Schutz einer den Spannungsgenerator speisenden Batterie vor einer Tiefentladung: dies ist besonders dann wichtig, wenn es sich bei der Batterie um den Akkumulator eines Fahrzeugs handelt, der auch bei Betrieb des Kühlgeräts nur so weit entladen werden darf, daß das Starten des fahrzeug-, noch einwandfrei möglich ist. Die Schaltungsanordnung 2 weist zwei Eingänge auf. der eine Eingang ist unmittelbar mit dem .Schaltungspunkt U verbunden, an den der positive Pol der Batterie angeschlossen wird, der andere Eingang ist mit dem Verbindungspunkt eines Widerstands RS mit einer Zenerdiode Di verbunden: die Serienschaltung des Widerstands RS und der Zenerdiode D) ist zwischen der positiven Betriebsspannung U und Masse eingeschaltet: hierdurch wird bewirkt, daß der zweite Eingang der Schaltungsanordnung 2 unabhängig von den Schwankungen der Spannung der Batterie an einer konstanten, durch die Zenerdiode D1 bestimmten Spannung liegt.

Ist die am ersten Eingang der Schaltungsanordnung 2 liegende Batieriespannung gegenüber der am zweiten Eingang liegenden stabilisierten Spannung um einen vorbestimmten Betrag abgesunken, so liefert die Schaltungsanordnung 2 an ihrem Ausgang keine Spannung und schaltet dadurch den Wechselspannungsgcnerator ab, wie später noch erläutert wird. 1st die Batteriespannung dagegen noch ausreichend groß, so liefert die Schaltungsanordnung 2 an ihrem Ausgang eine positive Spannung.

Der nichtinvertierende Eingang eines zweiten Operationsverstärkers 3 liegt über einen Widerstand R 11 an dem Abgriff eines Potentiometers R 12, das zwischen Masse und dem Verbindungspunkt des Widerstands RS mit der Zenerdiode D 1 geschaltet ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 3 ist über die Serienschaltung zweier Widerstände R 13 und R 14 mit dem nichtinverticrenden Eingang verbunden; der Verbindungspunkt der Widerstände R 13 und R 14 ist mit der Kathode einer Zenerdiode D 2 verbunden, deren Anode an Masse liegt. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 3 ist über die Serienschaltung eines Widerstands /? 15 mit einem Kondensator Cl mit Masse verbunden; der Verbindungspunkt zwischen Widersland R15 und Kondensator C 1 ist über die Serienschaltung eines temperaturabhängigen Widerstands R16 mit negativem Temperaturkoeffizienten und einem einstellbaren Widerstand R17 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R13 und R14 verbunden. Dieser Verbindungspunkt ist außerdem über einen Widerstand R 20 mit dem invertierenden Eingang eines dritten Operationsverstärkers 4 verbunden, dessen nichtinvertierender Eingang einerseits über einen Widerstand R 21 mit der positiven Betriebsspannung U und andererseits über einen Widerstand R 22 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 4 verbunden ist.

Der Ausgang des ersten Operationsverstärkers 1 ist mit der Anode einer Diode D 3 verbunden; die Kathode der Diode D 3 ist einerseits über die Serienschaltung einer Diode 1)4 mit einem Widerstand R 23 mit dem Verbindungspimki zwischen Kondensator Cl und Widerstand /? 15 \erbunden. andererseits über die Serienschaltung einer Diode D5 mit einem Widersland R 24 mit dem invertierenden Eingang des dritten Operationsverstärkers 4 und ferner über einen Widerstand R 25 mit einem Kontakt 5 1 eines Sehalters, durch den an den Widerstand R 25 die positive Betriebsspannung //anschaltbat ist. Die Polarität der Dioden D 3, D4 und D5 ist aus der I·' i g. 1 zu entnehmen.

Der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers i ist über einen Widerstand R 26 mit der Basis eines npn-Transistors Ti verbunden, dessen Basis außerdem

π über einen Widerstand R 27 und dessen Emitter direkt mit Masse verbunden sind. In der gleichen Weise ist ein zweiter Transistor 7~2 geschaltet und mit dem Ausgang des dritten Operationsverstärkers 4 verbunden. Die Collektoren der beiden Transistoren Ti und 7~2 sind mit den Enden der Primärwicklung L 1 eines ersten Transformators verbunden, die eine Mittelanzapfung aufweist, die mit der positiven Betriebsspannung ü verbunden ist. Die Sekundärwicklung L 2 des ersten Transformators weist ebenfalls eine Mitteianzapfung auf, die an Masse liegt; die beiden Enden der Sekundärwicklung sind jeweils mit der Basis eines Schalttransistors T3 bzw. 7~4 von npn-Typ verbunden, deren Emitter an Masse liegen, und deren Kollektoren mit den beiden Enden der Primärwicklung L 3 eines zweiten, als Leistungstransformator dienenden Transformators verbunden sind, deren Mittelanzapfung mit der positiven Betriebsspannung LJ verbunden ist. Ein Anschluß der Sekundärwicklung L 4 des zweiten Transformators ist direkt mit einem Anschluß eines Schwingmotors M verbunden, der andere Anschluß ist mit dem anderen Anschluß des Motors M über ein zum Schalten von Wechselstrom geeignetes, steuerbares Halbleiterelement 75, das unter dem Handelsnamen Triac bekannt ist, verbunden. Das Element 7~5 ist über den zweiten Kontakt 52 des bereits genannten Schalters überbrückbar. Die Steuerelektrode des Elements T5 ist mit dem Ausgang eines Verstärkers 5 verbunden, dessen Steuereingang mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers 1 verbunden ist. Einer der Anschlüsse des Elements 7~5 ist in der gezeigten Weise mit Masse verbunden, um das Schalten zu ermöglichen. Auf dem gleichen Eisenkern, der die Spule L 3 und L 4 trägt, ist eine weitere Spule L 5 aufgebracht, die über Kontakte 53 und 54 des Schalters bei Netzbetrieb an das Wechselstromnetz von 220 V anschließbar ist. Bei Batteriebetrieb sind die Kontakte 53 und 54 sowie 51 geöffnet, und der Kontakt 52 ist geschlossen; diese Schalterstellung ist in Fig. 1 gezeigt. Bei Netzbetrieb sind die Kontakte 51, 53 und 54 geschlossen und der Kontakt 5 2 ist geöffnet

Das am Verbindungspunkt des Widerstandes R 1 mit dem temperaturabhängigen Widerstand R 2 wirksame Potential ist dann niedriger als das Potential am Verbindungspunkt des Widerstands R 5 mit dem

ho einstellbaren Widerstand R 6, wenn die Temperatur im Inneren des Kühlraums höher ist als der am einstellbaren Widerstand R 6 eingestellte Sollwert Dann weist der Ausgang des ersten Operationsverstärkers 1 eine niedrige Spannung auf, nämlich OV; die

es Dioden DZ, D 4 und Z? 5 sind hierbei im nichtleitenden Zustand, und der Wechselspannungsgenerator ist eingeschaltet Hat die Temperatur im Inneren des Kühlraums einen genügend tiefen Wert erreicht, so ist

das Potential am Verbindungspunkt der Widerslände R 1 und R 2 so weit angestiegen, daß am Ausgang des ersten Operationsverstärkers 1 eine positive Spannung erscheint, die über die Dioden D 3, D4 und D5 zu den Operationsverstärkern 3 und 4 durchgeschaltet wird und den Wechselspannungsgenerator blockiert, wie später noch erläutert wird. Die über den Widerstand R 4 bewirkte Mitkopplung des ersten Operationsverstärkers 1 bewirkt, daß die Temperaturen, bei denen der Wechselspannungsgenerator eingeschaltet bzw. ausgeschaltet wird, sich um einen bestimmten Betrag unterscheiden. Ist die Batteriespannung zu weit abgesunken, so daß die Schaltungsanordnung 2 anspricht, so liegt am Ausgang des ersten Operationsverstärkers 1 ständig eine positive Spannung, die den Wechselspannungsgenerator im abgeschalteten Zustand hält.

Zur Erläuterung der Funktionsweise des Wechselspannungsgenerators sei angenommen, daß der mit seinem einen Anschluß an Masse liegende Kondensator Cl zunächst entladen ist. Dann liegt am invertierenden Eingang des Verstärkers 3 die Spannung 0 V, wogegen der nichtinvertierende Eingang an einer positiven Spannung liegt. Am Ausgang des Operationsverstärkers 3 liegt daher eine positive Spannung, die über den Widerstand R13 und über die Serienschaltung des Widerstands R17 mit dem temperaturabhängigen Widerstand R 16 den Kondensator Cl auflädt. Nach einer gewissen Zeitdauer ist die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 3 so weit angestiegen, daß die Polarität der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers wechselt, was zur Folge hat, daß der Kondensator Cl wieder entladen wird. Ist die Spannung, die am Kondensator Cl wirksam ist, auf einen vorbestimmten Wert abgesunken, so wird die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 3 wieder positiv und der Kondensator Cl wird wieder aufgeladen. Der Wechsel der Polarität in der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 3 zu negativen Werten erfolgt also bei einer anderen am Kondensator Cl wirksamen Spannung als der Spannungswechsel zu positiven Werten; dies wird durch die Mitkopplung der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 3 über die Widerstände R 13 und R 14 auf den nichtinvertierenden Eingang bewirkt. Diese Mitkopplung findet trotz des Vorhandenseins der Zenerdiode D 2 statt. Die Zenerdiode D 2 dient zur Stabilisierung der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 3, weil die Betriebsspannungen des Operationsverstärkers nicht stabilisiert sind; die Diode D 2 kann entfallen, wenn man die Betriebsspannung des Operationsverstärkers stabilisiert. Die Zufuhr der Betriebsspannung zu den Operationsverstärkern und zum Verstärker 5 ist in F ι g. 1 nicht dargestellt.

Die Schaltung des Operationsverstärkers 3 ist so bemessen, und der temperaturabhängige Widerstand R 16 ist so gewählt und der einstellbare Widerstand Λ 17 so eingestellt, daß dann, wenn der temperaturabhängige Widerstand R 16 Zimmertemperatur (20° C) aufweist, die Schwingungsfrequenz des Wechselspannungsgenerators 50Hz beträgt Dies ist auch die Eigenfrequenz des Motors M samt dem mit ihm verbundenen Schwingkolbenantrieb bei einer Temperatur des Motors von 20⁰C. Verringert sich der Widerstandswert des temperaturabhängigen Widerstands R16 infolge steigender Temperatur, so laufen die Umladevörgänge des Kondensators Cl schneller ab und die Schwingungsfrequenz des Wechselspannungsgenerators steigt.

Der temperaturabhängige Widerstand R 16 ist mit dem Gehäuse des Motors M thermisch gut gekoppelt, er ist nämlich unmittelbar an dem Gehäuse angebracht. Daher folgt die Temperatur des Widerstands R16 unmittelbar oder nur mit sehr geringer zeitlicher Verzögerung der Temperatur des Motors M. Die thermische Kopplung zwischen Widerstand R 16 und Motor ist durch eine gestrichelte Linie in Fig. 1

ίο angedeutet. Um die in F i g. 1 gezeigte Schaltung richtig entwerfen zu können, muß die Abhängigkeit der Eigenfrequenz des Motors von der Temperatur bekannt sein. Im Beispiel steigt die Eigenfrequenz des Motors mit steigender Temperatur an, und zwar bei einer Temperaturerhöhung des Motors von 30°C auf 85°C von einer Frequenz von 50 Hz auf ca. 56 Hz. Die Schaltung des Operationsverstärkers 3 ist so gewählt, daß die Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit von der Temperatur genau der Eigenfrequenz des Motors entspricht.

Während der Zeit, während der die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 3 positiv ist, schaltet der Transistor T1 durch und es fließt ein Strom von dem positiven Pol der Batterie über die Mittelanzapfung der Spule L 1 und den Transistor Ti nach Masse. Während dieser Zeit liegt am Ausgang des dritten Operationsverstärkers 4, der die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 3 invertiert, eine niedrige Spannung, so daß der Transistor T2 gesperrt ist. Liegt am Ausgang des Operationsverstärkers 3 eine negative Spannung, so ist der Transistor Π gesperrt, und statt dessen ist die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 4 positiv und der Transistor T2 ist leitend; nun fließt der Strom vom positiven Batteriepol über die Mittelanzapfung der Spule L 1 und den Transistor T2 nach Masse. Es fließt also durch die Spule L 1 ein Wechselstrom, dessen Frequenz gleich der Schwingungsfrequenz des als Schwingungserzeuger dienenden Operationsverstärkers 3 ist, und dessen Kurvenform im wesentlichen rechteckförmig ist. Der durch die Spule L 1 fließende Wechselstrom bewirkt, daß die Transistoren T3und 7"4 wechselweise durchgeschaltet werden, wodurch durch die Primärwicklung L 3 des zweiten Transformators, der als Leistungstransformator ausgebildet ist, ein Wechselstrom mit etwa rechteckförmigem Kurvenverlauf erzwungen wird. An der Sekundärwicklung L 4 des Transformators steht die zum Betrieb des Motors M erforderliche Spannung zur Verfügung. Der Strom zum Motor M fließt bei Batteriebetrieb, der bisher erläutert wurde, dabei über den Kontakt S 2.

Soll das transportable Kühlgerät am Wechselstromnetz betrieben werden, so wird der Schalter mit seinen Kontakten 51 bis S 4 umgeschaltet. Die Spule L 5 dient nun als Primärwicklung des zweiten Transformators, und sie induziert in der Spule L 4 die zum Antrieb des Motors erforderliche Spannung. Gleichzeitig induziert der durch die Spule L 5 fließende Strom jedoch auch in der Spule L 3 des zweiten Transformators eine Spannung, die über die Kollektor-Emitterstrecken der Transistoren T3 und Γ4 gleichgerichtet wird; hierdurch wird von der Mittelanzapfung der Spule L 3 an die in F i g. 1 gezeigte Schaltungsanordnung eine positive Spannung geliefert die bei geeigneter Dimensionierung der Batteriespannung entspricht Zur Glättung dieser Spannung ist ein Kondensator C2 zwischen dem Schaltungspunkt t/und Masse eingeschaltet. Durch den Kontakt Sl wird der Schaltungspunkt U mit den Dioden D 4 und DS verbunden, und hierdurch gelangt

eine feste positive Spannung an den Anschluß des Kondensators Cl, der mit dem Widerstand R16 verbunden ist und gleichzeitig an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 3, sowie an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 4. Daher sind die Ausgangsspannungen der Operationsverstärker 3 und 4 negativ und die Transistoren 7~1 und Tl sind gesperrt.

Ist die Temperatur im Kühlraum des Kühlgeräts zu hoch, so daß der Ausgang des ersten Operationsverstärkers 1 eine niedrige Spannung aufweist, so liefert der Verstärker 5 an den Steuereingang des Elements Γ5 eine zum Durchschalten ausreichende Spannung und die Spule L 4 des zweiten Transformators kann nun elektrische Energie an den Motor M liefern. Ist die Temperatur im Inneren des Kühlraums genügend weit abgesunken, so wird das Element T5 über den Operationsverstärker 1 und den Verstärker 5 abgeschaltet und der Stromweg zwischen der Spule L 4 und dem Motor ist unterbrochen.

Es kann zweckmäßig sein, für die Transistoren TZ und TA an sich bekannte Maßnahmen vorzusehen, um diese Transistoren vor Überspannungen zu schützen. Anstatt der beschriebenen Serienschaltung des temperaturabhängigen Widerstands R 16 mit dem einstellbaren Widerstand R 17 kann auch eine andere Anordnung der Widerstände vorgesehen sein, beispielsweise Parallelschaltungen, oder Serien-Parallelschaltungen. Anstatt des Widerstands R 16 mit negativem Temperaturkoeffizienten kann beispielsweise dann ein Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten verwendet werden, wenn dieser temperaturabhängige Widerstand parallel zum Kondensator Cl geschaltet wird.

In der in Fig. 2 gezeigten Anordnung ist auf einer Grundplatte 30 ein mit einem Schwingkolbenverdichter baulich zu einer Einheit 31 zusammengefaßter Motor montiert. Der Schwingkolbenverdichter weist eine Saugleitung 32 und eine Druckleitung 33 auf, durch die das Kühlmedium zu- bzw. abfließt. Auf der Außenseite des Gehäuses der Einheit 31 ist der temperaturabhängige Widerstand R16 mit Hilfe einer Rohrschelle so montiert, daß er in gutem thermischen Kontakt mit dem Gehäuse ist. Ein Schaltungsblock 34 enthält die übrigen in F i g. 1 gezeigten Teile der Schaltung; der Schaltungsblock 34 ist über Leitungen 35 mit dem Widerstand R 16 und über Leitungen 36 mit dem in der Einheit 31 enthaltenen Motor verbunden.

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung kann anstatt des dort innerhalb der gestrichelten Begrenzungslinie gezeigten Schaltungsteils auch den in F i g. 3 gezeigten Schaltungsteil aufweisen. Das Prinzip der Schwingungserzeugung mit der in F i g. 3 gezeigten Schaltungsanordnung ist das gleiche wie bei der in F i g. 1 gezeigten Anordnung. Der zur Schwingungserzeugung verwendete Kondensator ist im Gegensatz zu Fig. 1 mit CV gekennzeichnet, weil er nicht notwendigerweise den gleichen Wert hat wie der Kondensator C1. Der Ausgang des Verstärkt s 3 ist abweichend von der Anordnung in Fig. 1 über einen Widerstand /?31 einerseits mit dem Widerstand R 20 des Operationsverstärkers 4 verbunden, andererseits mit der Serienschaltung des temperaturabhängigen, mit dem Motor thermisch gekoppelten Widerstands, der hier mit R16' bezeichnet ist, mit einem einstellbaren Widerstand R 31 und mit der Serienschaltung eines Widerstandes R 32 mit einem Widerstand R 33. Außerdem ist der Verbindungspunkt des Widerstands R 30 mit dem Widerstand R16' über die Serienschaltung einer Zenerdiode D6 mit einer Diode Dl mit Masse verbunden. Die Diode Dl dient zur Temperaturkompensation der Diode D 6, und durch diese Zenerdiode D 6 wird die Amplitude der vom Operationsverstärker 3 zu den Widerständen R16' und R 32 gelieferten rechteckförmigen Wechselspannung stabilisiert; dies ist deswegen im Ausführungsbeispiel erforderlich, weil die Betriebsspannungen der Operationsverstärker nicht stabilisiert sind. Der Verbindungspunkt A des Widerstands R 16' mit dem Widerstand R 31 ist über eine Diode DS mit dem Verbindungspunkt B des Widerstands R 32 mit dem Widerstand Λ 33 verbunden. Der Schaltungspunkt B ist über einen Widerstand /?34 mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 6 verbunden, dessen Ausgang einerseits über einen Widerstand R 35 mit dem invertierenden Eingang verbunden ist und andererseits über einen Widerstand R 36 mit dem Verbindungspunkt des Widerstands R 15 mit dem Kondensator Cl' verbunden ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 3 ist wie auch bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung über die Serienschaltung der Widerstände R 26 und R 27 mit Masse verbunden, wobei der Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände zum Transistor Ti führt. In Fig. 3 ist angegeben, mit welchen Schaltelementen der Fig. 1 die in Fig. 3 gezeigte Schaltung verbunden werden muß.

Die Widerstände R 16' und Λ 31 einerseits und R 32 und R 33 andererseits bilden je einen Spannungsteiler. Die Diode DS ist nur dann leitend, wenn die Spannung am Schaltungspunkt A größer ist als am Schaltungspunkt B. Vergrößert sich dann die Spannung am Schaltungspunkt A, so nimmt auch die Spannung am Schaltungspunkt B zu. Sinkt andererseits die Spannung am Schaltungspunkt A so weit ab, daß die Diode DS nicht mehr leitet, so ändert auch ein weiteres Absinken der Spannung am Schaltungspunkt A nichts mehr an der Spannung am Schaltungspunkt B. Da der Widerstand R 16', wie auch bei der in Fi g. 1 gezeigten Anordnung, ein Widerstand mit negativen Temperatureffizienten ist, bedeutet dies, daß eine Widerstandsänderung des Widerstands R 16' sich auf die Spannung am Schaltungspunkt B nur so lange auswirkt, wie die Temperatur des Motors einen bestimmten Temperaturwert nicht unterschreitet. Unterschreitet die Temperatur des Motors diesen Wert, so bleibt die Spannung am Schaltungspunkt B konstant. Die Spannung am Schaltungspunkt S wird über den Operationsverstärker 6 auf

einen Wert verstärkt, der geeignet ist, über den Widerstand Λ 36 das Aufladen und Entladen des Kondensators CV zu bewirken. Die Kopplung vom Ausgang des Operationsverstärkers zum Verbindungspunkt des Widerstandes R 15 mit dem Kondensator C1' ist also nur so lange temperaturabhängig, wie der Motor eine bestimmte Temperatur nicht unterschreitet; unterschreitet die Motortemperatur diesen Wert, der im Ausführungsbeispiel bei 15° C liegt, was einer Eigenfrequenz des Motors von 48 Hz entspricht, so bewirkt ein weiteres Absinken der Motortemperatur kein weiteres Absinken der Frequenz der vom Operationsverstärker 3 erzeugten Wechselspannung. Hierdurch wird verhindert, daß die Transformatoren der in F i g. 1 gezeigten Schaltungsanordnung einen zu großen Strom aufnehmen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

if, ft Patentansprüche:

1. Schwingmotor, dessen Eigenfrequenz unter dem Einfluß von Betriebsgrößen schwankt, mit einem den Schwingmotor speisenden Wechselspannungsgenerator, dessen Frequenz in Abhängigkeit von den Änderungen der Eigenfrequenz des Schwingmotors steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein temperaturabhängiger Widerstand (R 16) vorgesehen ist, der mit dem Motor (M) in gutem thermischen Kontakt ist und Teil eines frequenzbestimmenden Schaltungsteils (Ci, R 16, R 17) des Generators ist, derart, daß die Frequenz des Generators in Abhängigkeit von der Temperatur des Motors (Angesteuert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselspannungsgenerator einen Verstärker (3) mit einem invertierenden und einem nichtinvertierenden Eingang aufweist, daß zwischen den Ausgang des Verstärkers und den invertierenden Eingang der temperaturabhängige Widerstand (R 16) eingeschaltet ist, daß der Ausgang des Verstärkers mit dem nichtinvertierenden Eingang über einen Widerstand (R 13, R 14) verbunden ist und daß mit dem invertierenden Eingang ein Anschluß eines Kondensators (Cl) gekoppelt ist, dessen anderer Anschluß auf einem Schaltungspunkt festen Potentials, insbesondere Masse, liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die mindestens einen Transformator aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (R 16, /?30, /?31, R 32, 6) vorgesehen ist, die beim Unterschreiten einer vorbestimmten Mindesteigenfrequenz des Motors die Frequenz des Generators konstant hält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß anstatt des temperaturabhängigen Widerstandes (R 16) eine temperaturabhängige Widerstandsanordnung (R 16', K 30, Λ 31, R 32, D 8) vorgesehen ist, deren Widerstandswert bis zu einem bestimmten Temperaturwert temperaturabhängig ist und jenseits des genannten Temperaturwerts konstant ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige Widerstand (R 16) am Gehäuse des Motors (M)befestigt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenz des Motors (M) bei Raumtemperatur der Netzfrequenz mindestens annähernd entspricht, und daß Spaltmittel (Sl, S2, S3, S4, 5, Γ5) zum wahlweisen Verbinden des Motors (M) mit dem Generator oder mit dem elektrischen Wechselstromnetz vorgesehen sind.