DE69614856T2

DE69614856T2 - Elektronisch gesteuerter verdichter

Info

Publication number: DE69614856T2
Application number: DE69614856T
Authority: DE
Inventors: Jorgen Holst; Steen Hornsleth; Jens Simonsen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1995-07-06
Filing date: 1996-07-03
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2016-07-04
Also published as: ES2162654T5; EP0836797B1; EP0836797B2; ATE205044T1; WO1997002729A1; US6041609A; DE69614856T3; DK79595A; DE69614856D1; ES2162654T3; AU6353696A; DK172128B1; EP0836797A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hermetischen Kältemittelkompressor mit einem Elektromotor, der eine veränderliche Drehzahl hat und von einem durch ein Kühlmedium gekühlten Umrichter gesteuert ist, siehe z. B. US 5,350,039.
Aus der US 4,720,981 ist es bekannt, eine Steuerelektronik für einen Kompressor mit Kühlmedium zu kühlen, indem das Fluid zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer durch eine Kühlplatte geleitet wird.
Die Temperatur der Kühlplatte wird damit konstant gehalten, da das Fluid nach Wunsch kühlen oder erwärmen kann.
US 5,220,809 beschreibt eine Kühlung einer Systemelektronik für eine Autoklimaanlage, in der das Kühlmedium, parallel zu einer Drosseleinrichtung und einem Verdampfer, zu einem Kühlblock geleitet wird, auf dem die Systemelektronikeinheit befestigt ist. Der Kühlblock hat am Eingang seine eigene Drosseleinrichtung, und der Ausgang ist mit der Saugleitung des Kompressors verbunden. Der Kühlblock funktioniert als ein parallel geschalteter Verdampfer.
US 5,012,656 beschreibt, wie elektronische Komponenten an der Aussenseite eines Verdampfers befestigt sind, durch dessen Innenseite die zu kühlende Luft strömt, bevor diese in das Innere des Autos geleitet wird.
In allen drei beschriebenen Kühlverfahren wird die elektronische Einheit relativ weit entfernt vom Kältemittelkompressor angebracht. Dies führt zur Verwendung von langen Kabeln mit dem Risiko, daß störende Ausstrahlung auf die Umgebung einwirkt. Die elektronische Schaltung wird mittels Gas gekühlt, das ungefähr dieselbe Temperatur wie die Umgebung hat. Die elektronischen Komponenten werden damit eine hohe Betriebstemperatur haben, was eine reduzierte Lebensdauer zur Folge hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlung einer elektronischen Schaltung anzugeben, die mit einem hermetischen Kältemittelkompressor zusammengebaut ist.
Diese Aufgabe wird mittels eines Kältemittelkompressors wie im Anspruch 1 beschreiben gelöst.
Hierdurch wird eine kompakte Gestaltung erreicht, indem die Größe der elektronischen Schaltung von den Komponenten und nicht von Ansprüchen an die Kühlplatten für die Kühlung der Leistungselektronik bestimmt wird. Gleichzeitig kann Zwangsluftkühlung vermieden werden. Ein Kabel zwischen der Steuerelektronik und dem Kältemittelkompressor kann durch direkte Verbindung mit den Anschlussklemmen des Kompressors vollständig entfallen. Dadurch wird hochfrequente Störstrahlung effektiv vermieden.
Die Erfindung kann durch Verwendung von Sauggas des Kältemittelkompressors für die Kühlung der elektronischen Schaltung realisiert werden. Hierdurch wird eine niedrige Betriebstemperatur für die elektronische Schaltung erreicht, wodurch die Lebensdauer der elektronischen Komponenten erhöht wird.
Das Öl des Kältemittelkompressors kann für die Kühlung der elektronischen Schaltung verwendet werden. Das erzeugt eine effiziente Kühlung, die gleichzeitig dazu beiträgt, daß die Öltemperatur ansteigt, womit Kühlmittelabsorption vermieden wird. Zukünftige Kältemittelkompressoren werden so gut energieoptimiert sein, dass sie unter normalen Betriebsumständen keine ideale Öltemperatur erreichen werden.
Die elektronische Schaltung kann auf einer wärmeleitenden Platte befestigt werden, die eine wärmeleitende Verbindung mit der Kompressorschale hat, die wiederum mit Öl innerhalb des Kompressors gekühlt wird. Hierdurch erreicht man eine gute Verteilung der zugeführten Wärme zum Kompressorgehäuse, das somit als gemeinsame Kühlplatte wirkt.
Die elektronische Schaltung kann auf einer wärmeleitenden Platte angebracht werden, die eine wärmeleitende Verbindung zu der Kompressorschale in einem Bereich hat, in dem die Kompressorschale durch die Einführung des Sauggasrohres gekühlt wird. Damit erfolgt Kühlung mittels Sauggas ohne Eingriff in der Sauggasverbindung.
Die elektronische Schaltung ist auf der Aussenseite des Kompressors in Verbindung mit einer Steckerdurchführung der Kompressorschale montiert. Die wärmeleitende Platte, auf der die elektronische Schaltung montiert ist, kann einen Kanal aufweisen, durch den Kühlmedium strömt. Damit wird eine Kühlung auf ungefähr dieselbe Temperatur wie die des Verdampfers erreicht.
Die elektronische Schaltung kann mit Vorteil die Überhitzung des Sauggases in Abhängigkeit von der Temperatur der Leistungselektronik regeln. Wenn das Kühlsystem ein elektronisch geregeltes Expansionsventil aufweist, kann dieses Ventil die Überhitzung so regeln, dass die elektronische Einheit einer verbesserten Kühlung ausgesetzt wird. Das bedeutet ein stabiler Betrieb des Kühlsystems, sogar bei extrem hohen Umgebungstemperaturen, die im Motorraum eines Autos vorkommen können.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erklärt, in der
Fig. 1 eine Darstellung der Erfindung ist, in der Sauggas für die Kühlung von Leistungskomponenten benutzt wird, und
Fig. 2 eine Darstellung ist, in der die Kompressorschale für die Kühlung verwendet wird.
Fig. 1 zeigt eine Einheit 1, zusammengebaut aus einem Kältemittelkompressor 2 und einer elektronischen Einheit 3. Auf dem Kältemittelkompressor 2 ist ein Sauggasrohr 4 und eine elektrische Steckerdurchführung 5 gezeigt. Die Elektronikeinheit 3 ist in einem Gehäuse 6 eingekapselt, das eine wärmeleitende Verbindung zu der Kühlplatte 7 hat, in der ein Kanal für das Sauggas 8 gebildet ist. Der Kanal kann wie hier gezeigt mit einem in Aussparungen in der Kühlplatte 7 laufenden Rohr hergestellt werden, oder die Kühlplatte 7 kann mit Kanälen mit Ein- und Auslass für das Sauggas hergestellt werden. Auf der Innenseite der Elektronikeinheit 3 ist die Leistungselektronik 9 mit gut wärmeleitender Verbindung zu der Kühlplatte 7 gezeigt. Die Figur zeigt auch Schaltungsplatinen 10, auf denen der übrige Teil der elektronischen Schaltung angebracht ist.
Die Elektronikeinheit 3 besteht aus einem Umrichter, der die Netzfrequenz in eine variable Frequenz umsetzen kann, oder aus einem Umrichter, der eine Gleichsspannungsversorgung in eine Wechselspannungsversorgung für den Motor umformt. Zweckmässigerweise könnte man einen dreiphasigen Motor und somit eine dreiphasige Versorgung für den betreffenden Motor wählen. Die Leistungskomponenten, die für die Regelung des Motors erforderlich sind, geben eine verhältnismässig grosse Verlustleistung ab. Diese Komponenten müssen deshalb eine effiziente Kühlung haben. Die Komponenten sind durch wärmeleitende direkte Verbindungen von der Komponente zu einer Kühlplatte gekühlt, die mittels des Sauggases gekühlt wird, und wo das Sauggas des Kompressors ungefähr dieselbe Temperatur wie der Verdampfer hat.
Die elektronische Steuereinheit kann auch das Einspritzventil des Verdampfers regeln. Es ist dadurch möglich mittels der Steuerelektronik die erforderliche Kühlung der Leistungskomponenten zu erreichen, indem das Einspritzventil und damit die Überhitzung des von dem Kompressor durch das Kühlsystem gesaugten Gases geregelt wird. Extrem hohe Temperaturen können bei Autoklimaregelung vorkommen, wenn Kompressor- und Steuerelektronik in einem Motorraum untergebracht sind.
Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführung der Erfindung, die sich dadurch unterscheidet, daß ein Teil des Elektronikgehäuses 11 mit einem Profil ausgebildet ist, das der Aussenseite des Kompressors angepasst ist. Das Schmieröl des Kompressors wird hierdurch für die Kühlung der Leistungselektronik 9 verwendet, weil die Innenwand des Kompressors konstant mit Öl bespritzt wird. Die Tatsache, daß die Elektronikeinheit 3 auf dem Kompressor dicht beim Sauggasrohr 4 angebracht ist, hat
zur Folge, daß das Sauggas eine kühlende Wirkung auf die Kompressorwand in einem Bereich dicht beim Saugrohr hat. Die Leistungselektronikkomponenten können damit bei einer Temperatur gehalten werden, die niedriger als die Öltemperatur ist.

Claims

1. Hermetischer Kältemittelkompressor mit einem Elektromotor, der eine veränderliche Drehzahl hat und von einem durch ein strömendes Kühlmedium gekühlten Umrichter gesteuert ist, und wo der Kompressor (2) und der Umrichter in einer Einheit (1) zusammengebaut sind, und wo ein Medium das in dem Kompressor (2) strömt für die Kühlung der elektronischen Schaltung (9, 10) des Umrichters verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung auf der Aussenseite des Kompressors in Verbindung mit einer Steckerdurchführung (5) durch die Kompressorschale befestigt ist und daß die elektronische Schaltung auf einer wärmeleitenden Platte (3, 7, 11) befestigt ist, die von dem Kühlmedium gekühlt wird.

2. Hermetischer Kältemittelkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sauggas des Kompressors (2) für die Kühlung der wärmeleitenden Platte (3, 7, 11) verwendet wird.

3. Hermetischer Kältemittelkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Öl des Kompressors (2) für die Kühlung der wärmeleitenden Platte (3, 7, 11) verwendet wird.

4. Hermetischer Kältemittelkompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende Platte (3, 11) eine wärmeleitende Verbindung mit der Kompressorschale hat, die mit Öl im Inneren des Kompressors gekühlt wird.

5. Hermetischer Kältemittelkompressor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende Platte (3, 11) eine wärmeleitende Verbindung zu der Kompressorschale in einem Bereich hat, in dem die Kompressorschale durch die Einführung des Sauggasrohres (4) gekühlt wird.

6. Hermetischer Kältemittelkompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende Platte (7) einen Kanal (8) hat, durch den Kühlmedium strömt.

7. Hermetischer Kältemittelkompressor nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (3) die Überhitzung des Sauggases in Abhängigkeit von der Temperatur der Leistungselektronik (9) regelt.

8. Hermetischer Kältemittelkompressor mit einem Elektromotor, der eine veränderliche Drehzahl hat und von einem durch ein strömendes Kühlmedium gekühlten Umrichter gesteuert ist, und wo der Kompressor (2) und der Umrichter in einer Einheit (1) zusammengebaut sind, und wo ein Medium das in dem Kompressor (2) strömt für die Kühlung der elektronischen Schaltung (9, 10) des Umrichters verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung auf der Außenseite des Kompressors in Verbindung mit einer Steckerdurchführung (5) durch die Kompressorschale befestigt ist, und daß die elektronische Schaltung auf einer wärmeleitenden Platte (3, 7, 11) befestigt ist, die eine wärmeleitende Verbindung zu der Kompressorschale in einem Bereich hat, in dem die Kompressorschale durch ein Sauggas gekühlt wird.