DE19509914C1 - Verfahren zum Betrieb einer Motor-Verdichter-Einheit und Motor-Verdichter-Einheit zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Be­ trieb einer Motor-Verdichter-Einheit, insbesondere für hermetisch gekapselte Kleinkältemaschinen, bei dem ein kollektorloser Gleichstrom-Motor zum Start eine asyn­ chrone und anschließend eine synchrone Kommutierung seiner Statorwicklungen erfährt, sowie auf eine Motor- Verdichter-Einheit mit einem kollektorlosen Gleich­ strom-Motor, der einen Stator mit mindestens zwei Wick­ lungen und einen Rotor mit permanentmagnetischen Polen aufweist, sowie mit einer Steuervorrichtung, die die Wicklungen in aufeinanderfolgenden Mustern mit Strom belegt und zum Start eine asynchrone und anschließend eine synchrone Kommutierung dieser Belegungsmuster be­ wirkt, zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus EP 0 621 681 A1 ist eine Motor-Verdichter-Einheit dieser Art bekannt, bei der das Steuergerät einen puls­ breitenmodulierenden Wechselrichter (PWM) aufweist, durch den ein kollektorloser Permanentmagnet-Motor (BPM-Motor) mit variabler Geschwindigkeit betrieben werden kann. Als Beispiel ist ein vierpoliger Motor mit einer dreiphasigen Statorwicklung angegeben. Damit eine synchrone Kommutierung möglich ist, werden aus der Ge­ gen-EMK, welche die permanentmagnetischen Pole des Ro­ tors in den Statorwicklungen induziert, Positionssigna­ le gewonnen. Man benötigt daher keine zusätzlichen Po­ sitionsfühler, wie Hallelemente, induktive Meßfühler, Codiergeräte o. dgl. Allerdings muß der Motor eine be­ stimmte Mindestdrehzahl haben, beispielsweise 400 U/min, damit die der Drehzahl direkt proportionale Gegen-EMK meßbar ist.

Aus diesem Grund muß beim Start eine asynchrone Kommu­ tierung der Wicklungen vorgenommen werden, d. h. eine Zwangskommutierung mit einer bestimmten Sequenz von den Strom auf die Statorwicklungen verteilenden Belegungs­ mustern, die unabhängig von der Position des Motors erfolgt. Damit ist aber nicht sichergestellt, daß der Verdichter auch tatsächlich hochläuft.

Dies gilt insbesondere, wenn der Verdichter gegen Bela­ stung starten muß, was beispielsweise der Fall ist, wenn der Verdichter kurz nach dem Anhalten erneut ge­ startet werden soll, weil dann im System noch ein Druckunterschied zwischen Druck- und Saugseite exi­ stiert, der vom Verdichter beim Start überwunden werden muß. Wenn man mit Sicherheit starten wollte, mußte man entweder abwarten, bis der Druck sich nach einer länge­ ren Zeit ausgeglichen hatte, oder man mußte die Druck­ differenz durch Verwendung eines zusätzlichen Ventils zwangsweise abbauen.

Aus EP 0 092 751 ist ein Kompressor-Aggregat für eine Wärmepumpenanlage bekannt, bei der der Zylinderblock eines Radialkolbenkompressors drehbar gelagert und mit einem Außenläufer eines Gleichstrom-Motors gekuppelt ist. Die zur Ansteuerung der Ständerwicklung notwendige Erfassung der Läuferstellung erfolgt über einen Geber, der beispielsweise eine Blende am Außenläufer aufweist.

Aus DE 93 20 524 U1 ist ein Kältekompressor bekannt, bei dem der Motor als Dreiphasen-Synchronmotor mit per­ manentmagnetischer Erregung ausgebildet ist. Mit dem Rotor ist eine Kurbelwelle verbunden, mit deren Hilfe zwei Hubkolben gegenläufig angetrieben werden.

In beiden Fällen sind keine Maßnahmen zur Erleichterung des Hochlaufs vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine höhere Sicherheit dafür zu geben, daß eine Motor-Verdichter- Einheit der eingangs beschriebenen Art auch unter er­ schwerten Belastungsbedingungen sicher hochläuft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Verdichter mit einem periodisch arbeitenden Ver­ drängerelement verwendet wird und der Rotor durch asyn­ chrone Kommutierung aus einer beliebigen Ruheposition in eine das Hochlaufen erleichternde Startposition ge­ dreht und dann aus dieser Startposition gestartet wird.

Die an sich bekannte Anwendung eines Verdichters mit periodisch arbeitendem Verdrängerelement, sei es ein Axialkolbenverdichter oder ein Drehkolbenverdichter, bietet die Möglichkeit, eine Startposition zu wählen, die unter Berücksichtigung des belastungsarmen Saughubs das Hochlaufen erleichtert. Mit Hilfe der asynchronen Kommutierung kann der Rotor vor dem eigentlichen Start in diese Startposition gebracht werden, weil der Rotor durch Umschaltung der Belegungsmuster jeweils um einen vorbestimmten Winkel weitergedreht werden kann.

Am günstigsten ist es, wenn bei einem Axialkolbenver­ dichter die Startposition etwa dem oberen Totpunkt des Kolbens entspricht. Dies führt zu einem Drehwinkel von mehr als 180°, ehe der Motor belastet wird. Dem Rotor wird hierbei eine so hohe Geschwindigkeit verliehen, daß sehr rasch Positionssignale, insbesondere aus der Gegen-EMK, gewonnen werden und die synchrone Kommutie­ rung beginnen kann. Das dann vom Motor erzeugte Drehmo­ ment einschließlich des Trägheitsmoments der rotieren­ den Teile reicht aus, um ihn auch gegen eine noch vor­ handene Druckdifferenz zwischen Druck- und Saugseite hochlaufen zu lassen.

Aus den gleichen Gründen empfiehlt es sich, daß bei einem einzylindrischen Rotations-Verdichter mit im Zy­ linder geführtem Trennschieber die Startposition etwa derjenigen Stellung entspricht, in der der Trennschie­ ber vom Verdrängerelement ganz nach außen geschoben ist.

Besonders günstig ist es, daß bei einer eine Verdich­ tung bewirkenden Drehung des Rotors die zeitlichen Kom­ mutierungsabstände bei der asynchronen Kommutierung so groß sind, daß ein wesentlicher Teil des verdichteten Gases am Verdrängerelement vorbei leckt. Auf diese Wei­ se wird das Verdrängerelement ganz langsam, aber ohne übermäßige Belastung, in Richtung auf die Startposition gedreht.

Für den Fall, daß ein Belegungsmuster mehr als einer Drehwinkellage zugeordnet ist, empfiehlt es sich, daß der Rotor durch asynchrone Kommutierung zunächst aus seiner jeweiligen Ruheposition in eine etwa dem unteren Totpunkt entsprechende Zwischenposition und dann erst in die Startposition gedreht wird. Die dem unteren Tot­ punkt entsprechende Zwischenposition ist allein wegen der Druckverhältnisse eine bevorzugt eingenommene Lage. Zur Überführung des Rotors in die Startposition genügt dann die vorgegebene Sequenz von Belegungsmustern.

Hierbei bringt es Vorteile, wenn zur Erreichung der Zwischenposition zwischen zwei Kommutierungszeitpunkten der Strom durch die Statorvorrichtungen abgeschaltet wird. Während der Stromabschaltung können die nur noch durch den Druck belasteten beweglichen Teile des Ver­ dichters im Bereich des unteren Totpunkts bis nahe zum Stillstand hin- und herschwingen.

Eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Mo­ tor-Verdichter-Einheit ist erfindungsgemäß dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Verdichter ein periodisch arbei­ tendes Verdrängerelement aufweist und daß die Bele­ gungsmuster bei der asynchronen Kommutierung derart aufeinander folgen, daß der Rotor aus einer beliebigen Ruheposition in eine das Hochlaufen erleichternde Startposition gedreht und dann aus dieser Startposition gestartet wird. Der Beschleunigungswinkel, d. h. die Winkelstrecke zwischen der Startposition des Rotors und der Position, bei der das maximale Verdichtermoment auftritt, ist außerordentlich groß und beträgt etwa 320°.

Hierbei ist es empfehlenswert, daß die Steuervorrich­ tung bei einer eine stärkere Verdichtung bewirkenden Drehung des Rotors die Belegungsmuster länger wirksam macht als bei einer eine geringere Verdichtung bewir­ kenden Drehung.

Besonders günstig ist es, daß der Motor vierpolig ist und der Stator drei Wicklungen in Sternschaltung auf­ weist und daß die Steuervorrichtung sechs Belegungsmu­ ster, bei denen jeweils eine Wicklung mit einem Strom und die beiden anderen Wicklungen mit dem halben Strom belegt sind, zu erzeugen vermag und bei der asynchronen Kommutierung mit einer vorgegebenen Sequenz wirksam macht. Bei dieser Ausführung ergeben sich zwölf stabile Rotorpositionen, die jeweils um 30° gegeneinander ver­ setzt sind. Da alle drei Wicklungen mit Strom versorgt sind, ergibt sich ein starkes Drehmoment. Der Rotor wandert daher sicher von einer zur nächsten Drehwinkel­ stellung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür ge­ sorgt, daß in der vorgegebenen Sequenz ein erstes Bele­ gungsmuster, das den Rotor in eine der Totpunktpositio­ nen (0° oder 180°) treibt, ein zweites Belegungsmuster, das den Rotor aus der eingenommenen Totpunktposition (0° oder 180°) verlagert, eine Stromabschaltung, bei der sich der Rotor unter dem Einfluß des verdichteten Gases in die Nähe der unteren Totpunktposition (0°) verlagert, und gegebenenfalls ein drittes Belegungsmu­ ster, das den Rotor genau in die untere Totpunktposi­ tion (0°) treibt, aufeinander folgen. Diese Maßnahme berücksichtigt, daß jedem der sechs Belegungsmuster zwei Drehwinkelstellungen zugeordnet sind. Durch Aus­ nutzung der unteren Totpunktposition ergeben sich aber eindeutige Verhältnisse.

Vorteile bietet es ferner, daß in der vorgegebenen Se­ quenz Belegungsmuster aufeinander folgen, die jeweils um 30° versetzten Rotorpositionen entsprechen, wodurch der Rotor aus der dem unteren Totpunkt (0°) etwa ent­ sprechenden Zwischenposition in die dem oberen Totpunkt (180°) entsprechende Startposition gedreht wird. Durch die Weiterschaltung um 30° läßt sich die Startposition sicher erreichen.

Empfehlenswert ist es, daß die Wirkdauer vorangehender Belegungsmuster kürzer ist als die Wirkdauer nachfol­ gender Belegungsmuster. Das bedeutet, daß die Bele­ gungsmuster im Bereich der stärkeren Verdichtung länger wirksam sind, so daß ausreichend Zeit bleibt, damit verdichtetes Gas am Verdrängerelement vorbei lecken kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbei­ spiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer hermetisch gekapselten Kleinkältemaschine mit Steuervorrichtung,

Fig. 2 sechs Rotor-Positionsachsen für einen dreiphasi­ gen, vierpoligen Motor,

Fig. 3a vier Stellungen des Kolbens einer eines Axial­ kolbenverdichters

Fig. 3b die zu den Stellungen der Fig. 3a gehörigen Be­ legungsmuster,

Fig. 4 ein Belastungsdiagramm für einen solchen Axial­ kolbenverdichter,

Fig. 5 eine Tabelle mit Einzelheiten über die Sequenz der Belegungsmuster und

Fig. 6 einen einzylindrischen Rotationsverdichter.

In Fig. 1 ist innerhalb einer hermetisch verschlossenen Kapsel 1 ein Verdichter 2 angeordnet, der von einem Elektromotor 3 angetrieben wird. Wie Fig. 3 zeigt, weist der Verdichter 2 ein Verdrängerelement 4 in der Form eines Kolbens auf, der durch einen Kurbeltrieb 5 in einem Zylinder 6 hin und her bewegt wird. Statt des­ sen kann auch ein Rotationsverdichter, beispielsweise in der Form einer Drehkolben- oder Rollkolben-Ver­ dichters, verwendet werden, der eine ähnliche Bela­ stungscharakteristik hat. Der Motor 3 ist vierpolig. Er weist einen permanentmagnetischen Rotor auf und ist mit drei Wicklungen 7, 8, 9 in Sternschaltung versehen, welche über die Anschlüsse u, v und w mit Strom ver­ sorgt werden. Statt dessen kann aber auch ein Motor mit anderer Polzahl und anderer Wicklungszahl verwendet werden.

Eine Steuervorrichtung 10 für die Motor-Verdichter-Kom­ bination weist gemäß Fig. 1 einen eine Pulsbreitenmodu­ lierung (PWM) bewirkenden Regler 11 mit nachgeschalte­ tem Treiber 12 und einem Dreiphasen-Wechselrichter 13 auf, der die Anschlüsse u, v und w versorgt. Die Puls­ breitenmodulierung der Wicklungen geschieht durch einen bekannten Baustein "Field Programmable Gate Array" (FPGA). Die Steuerung kann aber auch unter Anwendung diskreter digitaler Komponenten oder durch einen übli­ chen Mikroprozessor betrieben werden.

Ein Gegen-EMK-Detektor 14 mißt in bekannter Weise die Gegen-EMK in der jeweils nicht-stromführenden Wicklung. Wenn also der Strom durch die Wicklungen 7 und 8 fließt, wird die Spannung über die Wicklung 9 gemessen. Zu diesem Zweck gibt der Regler 11 entsprechende Strom- Belegungsmuster vor. Auf diese Weise erhält man Posi­ tionssignale für die Drehwinkellage des Rotors, die den Regler 11 für die Pulsbreitenmodulierung beeinflussen. Dem Regler wird außerdem eine Geschwindigkeitsrefe­ renz r zugeführt, so daß der Verdichter 2 in Abhängig­ keit vom Kältebedarf mit unterschiedlicher Geschwindig­ keit betrieben werden kann.

Der mit Hilfe der Positionssignale, die aus der Gegen- EMK gewonnen worden sind, erzielbare Betrieb wird als "synchrone Kommutierung" bezeichnet. Er ist aber nur möglich, wenn der Motor 3 eine ausreichende Drehzahl hat, um eine so große Gegen-EMK zu erzeugen, daß diese nicht im allgemeinen Rauschen verschwindet. Das bedeu­ tet, daß während des Startvorganges keine synchrone Kommutierung erfolgen kann. Aus diesem Grund ist in der Steuervorrichtung 10 eine Startvorrichtung 15 vorgese­ hen, die eine Sequenz von Belegungsmustern mit asyn­ chroner Kommutierung, also ohne Steuerung durch ein Positionssignal, abgibt, wie dies nachstehend noch nä­ her erläutert wird.

Fig. 2 zeigt sechs jeweils zweifach besetzte Positions­ achsen U, V und W, also insgesamt zwölf Positionen, welche der Rotor und damit das Verdrängerelement 4 ein­ nehmen kann, wenn Belegungsmuster verwendet werden, bei denen einer Wicklung ein Strom und den beiden anderen Wicklungen jeweils der halbe Strom zugeordnet wird. So gilt die Positionsachse U sowohl für den unteren Tot­ punkt (vgl. 3.1 in Fig. 3) als auch für den oberen Tot­ punkt (vgl. 3.4 in Fig. 3). Dazwischen sind jeweils um 30° versetzte Positionen erzielbar.

Die Anzahl der Positionen berechnet sich wie folgt Anzahl der Pole mal Anzahl der Wicklungen, was im vor­ liegenden Fall zwölf Positionen bzw. sechs Posi­ tionsachsen ergibt. Durch Veränderung der Zahl der Wicklungen oder der Pole kann die Genauigkeit der Po­ sitionierung verbessert oder verschlechtert werden. Ein zweipoliger Dreiphasenmotor hat zum Beispiel nur sechs Positionen, dafür ist aber die Positionierung eindeu­ tig.

Jede der zwölf Positionen des Rotors entspricht einem Punkt im Arbeitszyklus, wie er im Belastungsdiagramm der Fig. 4 veranschaulicht ist. Die voll ausgezogene Linie zeigt das Belastungsmoment M bei einer Drehung in positiver Richtung, d. h. gegen den Uhrzeigersinn. Die gestrichtelte Linie zeigt das gleiche Belastungsdia­ gramm bei einer Drehung in negativer Richtung. Erkenn­ bar ist, daß das Moment M vom unteren Totpunkt (0°) bis zu einem Winkel von 140° auf einen Spitzenwert ansteigt und anschließend bis zum Erreichen des oberen Totpunkts wegen des inzwischen geöffneten Druckventils wieder abfällt. Anschließend folgt eine Drehung ohne wesentli­ che Belastung, bis der untere Totpunkt wieder erreicht ist.

Damit sich der Motor in die Positionsachse U einstellt, muß der gesamte Strom durch die Wicklung 7 fließen, während er über die Wicklungen 8 und 9 abfließt. Die Positionsachse W kommt entsprechend dadurch zustande, daß der Strom über die Wicklung 9 abfließt und über die Wicklungen 7 und 8 zufließt (vgl. 3.2 in Fig. 3). Ent­ sprechend ist die Positionsachse -V dadurch gegeben, daß der Strom über die Wicklung 8 abfließt und über die Wicklungen 7 und 9 zufließt (vgl. 3.3 in Fig. 3). Ahn­ liches gilt für die anderen Positionsachsen. Die Posi­ tionsachse entspricht also demjenigen Anschluß, der mit dem vollen Strom beaufschlagt ist, wobei das Vorzeichen die Richtung des Stroms angibt.

Der Startvorgang wird nun im Zusammenhang mit der Ta­ belle gemäß Fig. 5 näher beschrieben. In ihr sind elf Schritte angegeben, die nacheinander für jeweils eine bestimmte Dauer durchgeführt werden, wobei die Posi­ tionsachse einem bestimmten Belegungsmuster entspricht und ihr jeweils eine Rotorposition und damit eine Kol­ benposition entspricht. Zu beachten ist, daß die Bele­ gungsmuster jeweils einem Zustand entsprechen, bei dem eine Wicklung mit dem vollen Strom beaufschlagt ist, während jeweils der halbe Strom in den beiden anderen Wicklungen fließt. Dies steht im Gegensatz zum normalen Betrieb, wo zumindest zeitweise auch Belegungsmuster vorgesehen sind, bei denen nur zwei Wicklungen mit Strom beaufschlagt sind, während die stromlose dritte Wicklung der Gegen-EMK-Messung dient.

Im Schritt 1 wird die Positionsachse U aktiviert. Das bedeutet, daß der Kolben 4 entweder in den obereren Totpunkt (180°) oder in den unteren Totpunkt (0°) ver­ lagert wird. Nimmt man den unwahrscheinlichen Fall an, daß der Kolben im oberen Totpunkt angehalten hat, wird er im Schritt 2 unter ganz kurzzeitiger Aktivierung der Positionsachse W in Richtung auf den unteren Totpunkt bewegt. Während dieser Bewegung wird das restliche Druckgas im Arbeitsraum zusammen mit dem elektromagne­ tischen Drehmoment den Kolben nach unten pressen. Der Druck des Gases und die Trägheit des Rotors werden als kinetische Energie an den Kolben abgegeben, der deshalb im unteren Totpunkt nicht stoppt. Vielmehr setzt sich die Drehbewegung des Rotors am unteren Totpunkt vorbei fort, bis das restliche Bewegungsmoment der rotierenden Teile dem aus dem Gasdruck herrührenden Belastungsmo­ ment gleich ist. Inzwischen ist der Strom im Schritt 3 völlig abgeschaltet, und zwar für eine längere Zeit, hier 280 ms, so daß die hin- und herschwingenden, ro­ tierenden Teile annähernd zum Stillstand gekommen sind. Wenn nun im Schritt 4 wiederum die Positionsachse U erregt wird, nimmt der Kolben eine gewünschte Zwischen­ stellung im unteren Totpunkt ein. Wenn dagegen der Kol­ ben 4 bereits im Schritt 1 den unteren Totpunkt er­ reicht hat, wird er ebenfalls im Schritt 2 verlagert, kann anschließend im Schritt 3 eine Pendelschwingung vollführen und kehrt im Schritt 4 in die Zwischenstel­ lung zurück.

Für die nachfolgenden Schritte 5 bis 10 ist daher eine definierte Ausgangslage, nämlich die Zwischenstellung im unteren Totpunkt, vorgegeben. Es werden nacheinander Belegungsmuster vorgegeben, die jeweils einen Versatz des Rotors bzw. des Kolbens um 30° bewirken. Anfänglich (Schritt 5 und 6) ist die Belastung durch das langsam sich verdichtende Gas noch gering. Es genügen daher kürzere Aktivzeiten von 88 ms. Im weiteren Verlauf da­ gegen würde das Belastungsmoment ganz erheblich anstei­ gen. Aus diesem Grund sind wesentlich längere Aktivie­ rungszeiten, nämlich 280 ms, vorgesehen. Diese erlauben es, daß sich der Kolben ganz langsam weiterbewegt, wo­ bei verdichtetes Gas durch unvermeidliche Undichtigkei­ ten am Kolben vorbei leckt. Demzufolge ist das bei der Positionierung zu überwindende Belastungselement erheb­ lich geringer als im Normalbetrieb. Beispielsweise be­ trägt das Spitzenbelastungsmoment im Betrieb etwa 7,4 Nm, bei den Schritten 5 bis 10 dagegen lediglich 3 Nm.

Nach dem Schritt 10 hat der Kolben den oberen Totpunkt und der Rotor seine Startposition erreicht. Hiermit ist die Positionierung des Kolbens abgeschlossen, und der Start des Motors kann beginnen. Da der Motor unbelastet anläuft, nimmt seine Geschwindigkeit rasch zu. Die er­ ste Kommutierung kann noch asynchron erfolgen. Der zu­ gehörige Zeitpunkt läßt sich aus der Kenntnis der Ro­ tor-Trägheitsmomente heraus vorherberechnen. Im allge­ meinen ist aber für die nächste Kommutierung eine so große Drehzahl gegeben, daß man auf die normale syn­ chrone Kommutierung übergehen kann, bei der dann auch Belegungsmuster mit einer nicht-stromdurchflossenen Wicklung angewendet werden können. Wegen der dem Rotor erteilten Beschleunigung bestehen auch keine Schwierig­ keiten, die Belastungsspitze nach einem Beschleuni­ gungswinkel β = 320° (vgl. die Kolbenstartposition 3.4 in Fig. 3 und die voll ausgezogene Linie in Fig. 4) zu überwinden, selbst wenn der Verdichter erst kurz zuvor abgeschaltet worden sein sollte und daher noch ein er­ heblicher Druckunterschied zwischen Druck- und Saugsei­ te überwunden werden muß.

Das beschriebene Startverfahren braucht in aller Regel nicht durchgeführt zu werden, wenn sich der Differenz­ druck bereits abgebaut hat. In diesem Fall empfiehlt es sich, einen Druckausgleichs-Detektor vorzusehen, der, wenn eine vorgegebene Druckdifferenz unterschritten ist, die Startvorrichtung 15 unwirksam macht und den Motor sofort unter Zuhilfenahme des Reglers 11 an­ treibt.

Insgesamt erhält man daher eine Motor-Verdichter-Kom­ bination, bei der der Verdichter auch unter ungünstigen Umständen starten kann. Es gibt keinen Fehlstart, da der Rotor immer in die richtige Richtung drehen wird, weil der Motor von Anfang an richtig kommutiert wird. Die Zeit vom Start bis zu einer sicheren Detektion der Gegen-EMK ist erheblich reduziert, was einen schnelle­ ren Übergang zum Betriebszustand gewährleistet. Der Start muß nicht so lange verzögert werden, bis im Käl­ tesystem ein Druckausgleich eingetreten ist. Ventile zum willkürlichen Abbau der Druckdifferenz sind nicht erforderlich.

In Fig. 6 ist ein Rotationsverdichter mit einem Zylin­ der 16 und einem darin umlaufenden Verdrängerelement 17, das durch einen Exzenter 18 angetrieben wird, ver­ anschaulicht. Ein Trennschieber 19 ist zwischen Saug­ seite und Druckseite angeordnet. Er wird in einem Schlitz 20 am Zylinder 16 geführt und ist durch eine Feder 21 belastet. Ein solcher Verdichter hat eine der Fig. 5 ähnliche Belastungskennlinie. Die bevorzugte Startposition befindet sich nahe derjenigen Stelle, in der der Trennschieber 19 am tiefsten in den Schlitz 20 hineingeschoben ist.

Statt der veranschaulichten pulsbreitenmodulierten An­ steuerung des Motors läßt sich der Erfindungsgedanke auch auf einen Motor mit konstanter Drehzahl und ein­ facher Ein-Aus-Regelung anwenden.

Die beanspruchte Motor-Verdichter-Einheit eignet sich beispielsweise für Gefriermöbel oder auch für die Luft­ konditionierung in Kraftfahrzeugen.

Claims (12)

1. Verfahren zum Betrieb einer Motor-Verdichter-Ein­ heit, insbesondere für hermetisch gekapselte Klein­ kältemaschinen, bei dem ein kollektorloser Gleich­ strom-Motor angetrieben wird, der zum Start eine asynchrone und anschließend eine synchrone Kommu­ tierung seiner Statorwicklungen erfährt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verdichter mit einem peri­ odisch arbeitenden Verdrängerelement verwendet wird und der Rotor durch asynchrone Kommutierung aus einer beliebigen Ruheposition in eine das Hochlau­ fen erleichternde Startposition gedreht und dann aus dieser Startposition gestartet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Axialkolbenverdichter die Startposi­ tion etwa dem oberen Totpunkt des Kolbens ent­ spricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem einzylindrischen Rotations-Verdichter mit im Zylinder (16) geführtem Trennschieber (19) die Startposition etwa derjenigen Stellung ent­ spricht, in der der Trennschieber vom Verdränger­ element (17) ganz nach außen geschoben ist.

4. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei einer eine Verdichtung bewir­ kenden Drehung des Rotors die zeitlichen Kommutie­ rungsabstände bei der asynchronen Kommutierung so groß sind, daß ein wesentlicher Teil des verdichte­ ten Gases am Verdrängerelement vorbei leckt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor durch asynchrone Kom­ mutierung zunächst aus seiner jeweiligen Ruheposi­ tion in eine etwa dem unteren Totpunkt entsprechen­ de Zwischenposition und dann erst in die Startposi­ tion gedreht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung der Zwischenposition zwischen zwei Kommutierungszeitpunkten der Strom durch die Statorvorrichtungen abgeschaltet wird.

7. Motor-Verdichter-Einheit, insbesondere für herme­ tisch gekapselte Kleinkältemaschinen, mit einem kollektorlosen Gleichstrom-Motor, der einen Stator mit mindestens zwei Wicklungen und einen Rotor mit permanentmagnetischen Polen aufweist, sowie mit einer Steuervorrichtung, die die Wicklungen in auf­ einanderfolgenden Mustern mit Strom belegt und zum Start eine asynchrone und anschließend eine syn­ chrone Kommutierung dieser Belegungsmuster bewirkt, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter (2) ein periodisch arbeitendes Verdrän­ gerelement (4) aufweist und daß die Belegungsmuster bei der asynchronen Kommutierung derart aufeinander folgen, daß der Rotor aus einer beliebigen Ruhepo­ sition in eine das Hochlaufen erleichternde Start­ position (180°) gedreht und dann aus dieser Start­ position gestartet wird.

8. Motor-Verdichter-Einheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (10) bei einer eine stärkere Verdichtung bewirkenden Drehung des Rotors die Belegungsmuster länger wirksam macht als bei einer eine geringere Verdichtung bewirken­ den Drehung.

9. Motor-Verdichter-Einheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (3) vierpolig ist und der Stator drei Wicklungen (7, 8, 9) in Sternschaltung aufweist und daß die Steuervorrich­ tung (10) sechs Belegungsmuster, bei denen jeweils eine Wicklung mit einem Strom und die beiden ande­ ren Wicklungen mit dem halben Strom belegt sind, zu erzeugen vermag und bei der asynchronen Kommutie­ rung mit einer vorgegebenen Sequenz wirksam macht.

10. Motor-Verdichter-Einheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der vorgegebenen Sequenz ein erstes Belegungsmuster, das den Rotor in eine der Totpunktpositionen (0° oder 180°) treibt, ein zwei­ tes Belegungsmuster, das den Rotor aus der einge­ nommenen Totpunktposition (0° oder 180°) verlagert, eine Stromabschaltung, bei der sich der Rotor unter dem Einfluß des verdichteten Gases in die Nähe der unteren Totpunktposition (0°) verlagert, und gege­ benenfalls ein drittes Belegungsmuster, das den Rotor genau in die untere Totpunktposition (0°) treibt, aufeinander folgen.

11. Motor-Verdichter-Einheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der vorgegebenen Sequenz Belegungsmuster aufeinander folgen, die jeweils um 30° versetzten Rotorpositionen entspre­ chen, wodurch der Rotor aus der dem unteren Tot­ punkt (0°) etwa entsprechenden Zwischenposition in die dem oberen Totpunkt (180°) entsprechende Start­ position gedreht wird.

12. Motor-Verdichter-Einheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkdauer vorangehender Belegungsmuster kürzer ist als die Wirkdauer nach­ folgender Belegungsmuster.