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Dokumentenidentifikation DE69305162T2 10.04.1997
EP-Veröffentlichungsnummer 0639305
Titel VORRICHTUNG ZUR ERMITTLUNG DER ROTORSTELLUNG FÜR EINEN BÜRSTENLOSEN MOTOR
Anmelder Samsung Electronics Co., Ltd., Kyungki, KR;
Jung, Yeong Chun, Seoul, KR
Erfinder JUNG, Yeong Chun, Yangchun-gu, Seoul 158-097, KR
Vertreter Kahler, Käck & Fiener, 86899 Landsberg
DE-Aktenzeichen 69305162
Vertragsstaaten DE, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 04.05.1993
EP-Aktenzeichen 939104303
WO-Anmeldetag 04.05.1993
PCT-Aktenzeichen KR9300036
WO-Veröffentlichungsnummer 9322820
WO-Veröffentlichungsdatum 11.11.1993
EP-Offenlegungsdatum 22.02.1995
EP date of grant 02.10.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.04.1997
IPC-Hauptklasse H02K 29/10

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Rotorstellung für einen bürstenlosen Motor und insbesondere eine Vorrichtung zur Ermittlung der Rotorstellung für einen Kompressor, der einen bürstenlosen Motor umfaßt.

Stand der Technik

Bei einem Kühlschrank, einem Klimagerät oder einem ähnlichen Gerät umfaßt ein Kompressor, welcher zum Ändern des Zustands einer Flüssigkeit, z. B. eines Kühlmittels, eingesetzt wird, im allgemeinen einen Wechselstrominduktionsmotor. Weiterhin ist der im Gerät verwendete Kompressor fest mit zusammengeschweißten Gehäusen verschlossen, um darin eine Abnahme des Drucks zu verhindern. Innerhalb des Gehäuses ist ein Motor mit einem Kolben verbunden (bei einem Hubkolbenkompressor). Ein im Aufbau des Gehäuses montierter Verbinder weist mehrere Anschlußpunkte auf, die mit jeder der Phasenwicklungen des Motors verbunden sind. Wenn die Phasenspannungen an die Anschlußpunkte angelegt werden, beginnt sich die Achse des Motors zu drehen, wodurch ein Hin- und Herbewegen des mit der Achse verbundenen Kolbens innerhalb eines Zylinders hervorgerufen wird. Auf die oben beschriebene Weise wird das Kühlmittel in den Zylinder hineingezogen und wird dann komprimiert. Der geschlossene Kompressor muß bei dem Temperaturzustand bis zu einem Maximum von 130ºC sowie bei einigen 10 Psi normal arbeiten und muß Öl und Kühlmittel standhalten.

Im Vergleich zu einem Wechselstrommotor weist ein bürstenloser Motor einen geringeren Geräuschpegel und einen geringeren Stromverbrauch auf und kann mit einer stetig veränderlichen Drehgeschwindigkeit betrieben werden. In Anbetracht der Vorteile wurde ein geschlossener Kompressor, der einen bürstenlosen Motor umfaßt, ständig weiterentwickelt. Der bürstenlose Motor wird durch Gleichströme angetrieben, die zueinander phasenverschoben sind und in jede der Phasenwicklungen hineinfließen. Folglich ist ein Mittel zum Erfassen der Polarität des Rotors wesentlich für den bürstenlosen Motor. Typischerweise wird ein Paar von lichtemittierenden und lichtempfangenden Elementen zum Erfassen der Polarität des Rotors verwendet.

Es besteht jedoch darin ein Problem, daß es unmöglich ist die Elemente im Gehäuse des geschlossenen Kompressors anzuordnen, welcher bei dem Zustand hoher Temperatur und hohen Drucks arbeitet, weil die Elemente normalerweise aus Halbleitermaterial hergestellt sind. Weiterhin besteht noch ein Problem darin, daß die Kompressordichtung leicht beschädigt wird, weil die Signaldrähte der Elemente aus dem Gehäuse herausgeführt sind. In Anbetracht dieser Probleme wurde ein System entwickelt, das an Stelle des Erfassens durch die Elemente eine wicklungsinduzierte Spannung verwendet. Jedoch weist das System darin ein Problem auf, daß ein Mittel zum Erfassen der wicklungsinduzierten Spannung, ein Filtermittel und ein Mittel zum Starten des Kompressors zusätzlich erforderlich sind, und es auch nicht auf den bürstenlosen Motor anwendbar ist.

Vorrichtungen zur Ermittlung der Rotorstellung, die ein photoelektrisches Umwandlungssystem und Lichtleitfasern zum Senden und Empfangen von Lichtsignalen verwenden, sind nach dem Stand der Technik aus GB-A-2221031, EP-A-0285053 und FR-A-2562298 bekannt.

Offenbarung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Ermittlung der Rotorstellung vorzusehen, die eine Konstruktion mit einfachem Aufbau aufweist, ohne die Dichtung eines geschlossenen Kompressors, der einen bürstenlosen Motor umfaßt, zu beschädigen.

20 Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Ermittlung der Rotorstellung für einen Elektromotor vorgesehen, bei der der Motor einen Stator, einen Rotor und ein geschlossenes, abgedichtetes Gehäuse einschließt, wobei die Vorrichtung weiterhin aufweist:

eine Vielzahl von lichtreflektierenden Elementen, die an der Oberfläche des Rotors des Motors um die Rotorachse herum befestigt sind;

eine Vielzahl von Licht-reflexionsfreien Elementen, die an der Oberfläche des Rotors abwechselnd zu den lichtreflektierenden Elementen befestigt sind;

ein Lichtleitfaserpaar zum Senden und Empfangen eines Lichtsignals, wobei ein Ende des Lichtleitfaserpaares der Oberfläche des Rotors gegenüberliegend angeordnet ist, und wobei das Lichtleitfaserpaar in zwei Abschnitte unterteilt ist, wobei einer innerhalb des Gehäuses und der andere außerhalb des Gehäuses ist,

ein Paar von lichtemittierenden bzw. photoelektrisch umwandelnden Elementen, das dem anderen Ende des Sendebzw. Empfanglichtsleitfaserpaares gegenüberliegend angeordnet ist; und

einen am Aufbau des Gehäuses montierten Verbinder, wobei der Verbinder eine Vielzahl von mit den Phasenwicklungen des Stators verbundene Anschlußpunkte, ein Loch zum Führen des sendenden und empfangenden Lichtleitfaserpaares und ein transparentes Fenster aufweist, welches dem inneren Abschnitt des Lichtleitfaserpaares ermöglicht dem äußeren Abschnitt des Lichtleitfaserpaares gegenüberzustehen, während es die zwei Abschnitte des Lichtleitfaserpaares physisch trennt.

Kurze Beschreibung der Abbildungen

Die vorliegende Erfindung wird jetzt detailliert unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen beschrieben, in denen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Kompressor ist, auf den eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung angewendet wird und von dem die obere Abdeckung entfernt wurde;

Fig. 2 ein Verdrahtungsschema zum Erläutern einer Vorrichtung zur Ermittlung der Rotorstellung gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und

Fig. 3A bis 3D Querschnittsansichten eines Verbinders für eine Phasenspannungsversorgung und für Lichtleitfasern sind, wobei 3A eine Querschnittsansicht eines Verbinders, 3B eine auseinandergezogene Querschnittsansicht eines Verbinders, 3C eine Querschnittsansicht eines Verbinders, in dem die Lichtleitfasern verbunden sind, und 3D eine Ansicht eines Verbinders von rechts ist.

Beste Weise die Erfindung auszuführen

Als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, das eine Vorrichtung zur Ermittlung der Rotorstellung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, wird nun ein geschlossener Kompressor detailliert beschrieben.

Bezugnehmend auf Fig. 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 1 ein Gehäuse, um den Kompressor dicht abzuschließen. Ein Stator 2 mit Wicklungen 21 ist ringförmig am Gehäuse 1 befestigt und ein vom Stator 2 umgebener Rotor 3 ist drehbar befestigt. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel wird erläutert, daß der Kompressor einen bipolaren, bürstenlosen&sub1; zwei-phasigen Motor umfaßt, aber die Anzahl der Pole und Phasenwicklungen des Motors kann gegebenenfalls erhöht werden. Ein Steuersystem zum Antreiben des bürstenlosen Motors wurde bereits im U.S. Patent Nr. 4,472,664 durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung offenbart. Deshalb wird in der Patentschrift eine weitere Beschreibung unterlassen. Zwei lichtreflektierende Elemente 31 sind an der Oberseite des Rotors 3 in zwei einander gegenüberliegenden 90º Bogenguadranten um die Rotorachse herum befestigt. Zwei Licht-reflexionsfreie Elemente 32 sind ebenfalls an der Oberseite des Rotors 3 in 90º Bogenquadranten befestigt, die zu denen der lichtreflektierenden Elemente 31 abwechselnd liegen. Z. B. können die beiden lichtreflektierenden Elemente 31 an den N-Polen des Rotors 3 befestigt sein und die beiden Lichtreflexionsfreien Elemente 32 können an dessen S-Polen befestigt sein. Es ist ebenfalls möglich die lichtreflektierenden und Licht-reflexionsfreien Elemente 31 und 32 in anderen Ausführungen anzuordnen. Z. B. können die beiden lichtreflektierenden Elemente 31 an den S-Polen des Rotors 3 befestigt sein und die beiden Lichtreflexionsfreien Elemente 32 können an dessen N-Polen befestigt sein. Die Anzahl der lichtreflektierenden und Licht-reflexionsfreien Elemente 31 und 32 kann gemäß der Anzahl der Pole und Phasenwicklungen des Rotors 3 in geeigneter Weise erhöht werden. Die lichtreflektierenden und Licht-reflexionsfreien Elemente 31 und 32 können ebenfalls an der zylindrischen Oberfläche des Rotors 3 befestigt sein. Ein Ende eines Lichtleitfaserpaares 41 bzw. 42 zum Senden bzw. Empfangen von Licht wird der Oberseite des Rotors 3 gegenüberliegend angeordnet, auf welcher die lichtreflektierenden und Licht-reflexionsfreien Elemente 31 und 32 befestigt sind. Das Bezugszeichen 7 kennzeichnet einen Verbinder, welcher mit den Phasenwicklungen 21 und der Masseleitung elektrisch verbundene Anschlußpunkte 71 aufweist. Der Verbinder 7 weist ebenfalls ein Loch zum Führen des Lichtleitfaserpaares 41 und 42 durch dessen mittleren Teil auf. Das Lichtleitfaserpaar 41 und 42 kann durch das Loch aus dem Gehäuse 1 herausgeführt werden und das andere Ende des Lichtleitfaserpaares 41 und 42 ist einem Paar von lichtemittierenden und photoelektrischen Elementen 8 und 5 gegenüberliegend angeordnet. Wenn jedoch das Lichtleitfaserpaar 41 und 42 direkt aus dem Gehäuse 1 herausgeführt wird, kann der Kompressor nicht zufriedenstellend abgedichtet werden. Folglich ist es wünschenswert, daß die innenliegenden Lichtleitfasern des Gehäuses 1 den äußeren Lichtleitfasern des Gehäuses 1 über das Medium eines transparenten Fensters gegenüberstehen. Weitere Details werden später bezugnehmend auf die Fig. 3A bis 3D beschrieben.

Bezieht man sich auf die Fig. 3A bis 3D, so werden Dichtelemente 72 in den Räumen zwischen den Anschlußpunkten 71 und dem Verbinder 7 vorgesehen, um jegliche Abnahme des Drucks im Kompressor zu verhindern. Führungslöcher 74 und 75 sind im mittleren Teil des Verbinders 7 ausgebildet. Der Durchmesser des zum Inneren des Gehäuses 1 gelegenen Lochs 75 ist kleiner als derjenige des zum Äußeren des Gehäuses 1 hin gelegenen Lochs 74. Das andere Ende des inneren Lichtleitfaserpaars 41 und 42 wird in das Loch 75 eingepaßt Das transparente Fenster 76 wird in das Loch 74 eingeschoben. Ein Verbindungselement 77, welches nachfolgend fest in das Loch 74 eingepaßt wird, weist ein Loch 78 zum Führen des einen Endes eines äußeren Lichtleitfaserpaares 411 und 421 auf. Das andere Ende des äußeren Lichtleitfaserpaares 411 und 421 wird dem Paar von lichtemittierenden und photoelektrischen Elementen 8 und 5 gegenüberliegend angeordnet. Durch Anordnen der Vorrichtung auf die oben beschriebene Weise, kann jegliche Abnahme des Drucks im Kompressor effektiv verhindert werden. Als nächstes wird ein Motorantriebssteuerteil 6 außerhalb des Gehäuses 1 vorgesehen. Das Motorantriebssteuerteil 6 liefert die Phasenspannungen an die mit den Phasenwicklungen 21 verbundenen Anschlußpunkte 71.

Bei der oben beschriebenen Vorrichtung wird das durch das lichtemittierende Element 8 erzeugte Licht durch die Lichtleitfasern 41 und 411 übertragen und erreicht die Oberseite des Rotors 3, an dem die lichtreflektierenden und Licht-reflexionsfreien Elemente 31 und 32 befestigt sind.

Das so angelangte Licht wird reflektiert und nur dann durch die Lichtleitfasern 42 und 421 übertragen, wenn die lichtreflektierenden Elemente 31 unter dem Ende der Lichtleitfasern 41 und 42 durchlaufen. Das übertragene Licht wird durch das photoelektrisch umwandelnde Element 5 in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt und wird an das Motorantriebssteuerteil 6 geliefert. Basierend darauf, ob das elektrische Signal vom photoelektrisch umwandelnden Element 5 empfangen wird oder nicht, erfaßt das Motorantriebssteuerteil 6 die Art des Pols des Rotors 3, wodurch die Phasenwicklungen 21 mit Spannungen beliefert werden, die zueinander verschiedene Phasen aufweisen.

Dem lichtemittierenden Element 8 kann vorzugsweise durch eine lichtemittierende Diode eine konkrete Form gegeben werden, dem photoelektrisch umwandelnden Element 5 kann vorzugsweise durch einen Phototransistor eine konkrete Form gegeben werden.

Industrielle Anwendbarkeit

Wie oben beschrieben, kann eine Vorrichtung zur Ermittlung der Rotorstellung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise auf einen bürstenlosen Motor anwendbar sein, insbesondere auf einen geschlossenen Kompressor mit einem bürstenlosen Motor in einem Kühlschrank oder einem Klimagerät, wodurch nicht nur die Fähigkeit zur Ermittlung der Rotorstellung verbessert wird, sondern ebenso die Wirksamkeit der Dichtung des geschlossenen Kompressors.


Anspruch[de]

1. Eine Vorrichtung zur Ermittlung der Rotorstellung für einen Elektromotor, bei der der Motor einen Stator (2), einen Rotor (3) und ein geschlossenes, abgedichtetes Gehäuse (1) einschließt, wobei die Vorrichtung weiterhin aufweist:

eine Vielzahl von lichtreflektierenden Elementen (31), die an der Oberfläche des Rotors (3) des Motors um die Rotorachse herum befestigt sind;

eine Vielzahl von Licht-reflexionsfreien Elementen (32), die an der Oberfläche des Rotors abwechselnd zu den lichtreflektierenden Elementen befestigt sind;

ein Lichtleitfaserpaar (41, 42) zum Senden und Empfangen eines Lichtsignals, wobei ein Ende des Lichtleitfaserpaars der Oberfläche des Rotors gegenüberliegend angeordnet ist, und wobei das Lichtleitfaserpaar in zwei Abschnitte unterteilt ist, wobei einer innerhalb des Gehäuses (1) und der andere außerhalb des Gehäuses (1) ist;

ein Paar von lichtemittierenden bzw. photoelektrisch umwandelnden Elementen (5, 8), das dem anderen Ende des sendenden bzw. empfangenden Lichtleitfaserpaares (41, 42) gegenüberliegend angeordnet ist; und

einen Verbinder (7), der am Aufbau des Gehäuses (1) montiert ist, wobei der Verbinder (7) eine Vielzahl von mit den Phasenwicklungen (21) des Stators (2) verbundene Anschlußpunkte (71), ein Loch (75) zum Führen des sendenden und empfangenden Lichtleitfaserpaares (41, 42) und ein transparentes Fenster (76) aufweist, welches dem inneren Abschnitt des Lichtleitfaserpaares ermöglicht dem äußeren Abschnitt des Lichtleitfaserpaares gegenüberzustehen, während es die zwei Abschnitte des Lichtleitfaserpaares physisch trennt.

2. Eine Vorrichtung zur Ermittlung der Rotorstellung gemäß Anspruch 1, bei der die Vielzahl von lichtreflektierenden und Licht-reflexionsfreien Elementen (31, 32) an der Oberseite des Rotors (3) befestigt ist.

3. Eine Vorrichtung zur Ermittlung der Rotorstellung gemäß Anspruch 1, bei der die Vielzahl von lichtreflektierenden und Licht-reflexionsfreien Elementen (31, 32) an der zylindrischen Oberfläche des Rotors (3) befestigt ist.

4. Eine Vorrichtung zur Ermittlung der Rotorstellung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-3, bei der der Motor ein bürstenloser Motor ist und der Motor ein Teil eines geschlossenen Kompressors ist.







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