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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf motorbetriebene Kompressoren,
die in Fahrzeugklimaanlagen verwendet werden, um ein Kältemittel
zu komprimieren, und insbesondere auf motorbetriebene Kompressoren,
die einen Motor besitzen, der durch eine Stromversorgung wie beispielsweise
eine Batterie betrieben wird.
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Motorbetriebene
Kompressoren sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt
die japanische ungeprüfte
Patentveröffentlichung
Nr. 2000-291557 einen motorbetriebenen Kompressor, der mit einem
Gehäuse
ausgebildet ist, das einen Kompressionsabschnitt und einen Motor zum
Antrieb des Kompressionsabschnittes besitzt, um das Kältemittel
zu komprimieren. In diesem bekannten motorbetriebenen Kompressor
ist eine Antriebsschaltung zur Steuerung der Funktion des Motors
angrenzend an eine Ansaugöffnung
für das
Kältemittelgas
angeordnet. In der Antriebsschaltung ist ein Kondensator als eine
der Komponenten eines Wechselrichters enthalten. Der Kondensator
ist vorgesehen, um die Wechselstromkomponente oder den Welligkeitsstrom
eines Stromes, der von einer Gleichstromversorgung (DC) an den Motor
geliefert wird, zu glätten,
d.h., zu reduzieren oder zu beseitigen. Gemäß diesem bekannten motorbetriebenen Kompressor
ist ein Kühlgerät, wie beispielsweise
ein Radiator, ein Gebläse,
ein Wasserkühler
oder Rohre, in denen Wasser zirkuliert, zur Kühlung der Antriebsschaltung
nicht länger
notwendig.
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Bei
dem bekannten motorbetriebenen Kompressor fließt jedoch ein hochfrequenter
Welligkeitsstrom durch den Kondensator, wodurch die in dem Kondensator
erzeugte wärme
zunimmt. Darüber
hinaus kann das Zunehmen der in dem Kondensator durch den Oberwelligkeitsstrom
erzeugten Wärme eine
Zunahme der Größe eines
Kondensators erforderlich machen, um die erhöhte Wärme, die durch einen solchen
Hochfrequenz-Welligkeitsstrom erzeugt wird, hand zu haben. Die vergrößerte Größe des Kondensators
kann die Kosten des Kondensators erhöhen. Zusätzlich kann sich der Kondensator
von einem Gehäuse
des motorbetriebenen Kompressors aus erstrecken, da die Antriebsschaltung
getrennt hergestellt und an den motorbetriebenen Kompressor angebracht
werden kann. Folglich kann sich die Größe des bekannten motorbetriebenen
Kompressors mit einem eingebauten Wechselrichter aufgrund jeglicher
Zunahme der Größe des Kondensators
vergrößern.
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Es
bestand die Notwendigkeit, motorbetriebene Kompressoren bereitzustellen,
die Kondensatoren zur Glättung
eines an den Motor gelieferten Stromes verwenden, um die Gesamtgröße der Motoren
zu reduzieren. Ferner bestand die Notwendigkeit, die Herstellungskosten
von solchen motorbetriebenen Kompressor zu reduzieren und die Wärmeübertragung
von den Kondensatoren zu erleichtern.
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Diese
Aufgabe wird durch einen der Ansprüche 1 oder 3 gelöst. Weitere
vorteilhafte Entwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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In
einer Ausführungsform
dieser Erfindung weist ein motorbetriebener Kompressor ein Gehäuse auf,
das einen Kompressionsabschnitt und einen Motor zum Antreiben des
Kompressionsabschnittes enthält,
um Kältemittel
zu komprimieren. Das Kompressorgehäuse weist des weiteren ein
Ansauggehäuse zum
Einleiten des Kältemittels
auf. Ein Kondensator ist zur Glättung
von Strom, der von einer Stromquelle an den Motor geliefert wird,
vorgesehen. Der Kondensator ist in Kontakt mit dem Ansauggehäuse angeordnet.
In weiteren Ausführungsformen
dieser Erfindung kann der Kondensator an verschiedenen Abschnitten
des Ansauggehäuses
und in einer von einer Mehrzahl von Ausrichtungen hinsichtlich einer axialen
Richtung des motorbetriebenen Kompressors angeordnet sein. Die ausgewählten Ausrichtungen
erleichtern die Wärmeübertragung
und reduzieren die Gesamtabmessungen des motorbetriebenen Kompressors.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen dieser Erfindung
werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung
und der dazugehörigen
Zeichnungen von Fachleuten offensichtlich und verstanden.
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Die
vorliegende Erfindung kann unter Bezugnahme auf die nachfolgenden
Zeichnungen leichter verstanden werden.
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1 ist
eine senkrechte Querschnittansicht eines motorbetriebenen Kompressors
gemäß einer ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine vertikale Querschnittansicht eines motorbetriebenen Kompressors
gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
eine vertikale Querschnittansicht eines motorbetriebenen Kompressors
gemäß einer dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
ein Schaltkreis einer Antriebsschaltung zur Verwendung in den motorbetriebenen
Kompressoren, die in den 1–3 abgebildet
sind.
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Bezugnehmend
auf 1 ist ein motorbetriebener Kompressor gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein motorbetriebener Kompressor 10 besitzt
ein Auslassgehäuse 11,
ein Zwischengehäuse 12 und
ein Ansauggehäuse 13.
Die Gehäuse 11, 12 und 13 können aus
einem Metall oder einer Metalllegierung, die Aluminium oder eine
Aluminiumlegierung enthält,
hergestellt sein. Das Zwischengehäuse 12 und das Auslassgehäuse 11 werden
durch eine Mehrzahl von Befestigungsmitteln, wie beispielsweise
Schraubenbolzen 14a miteinander verbunden. Das Ansauggehäuse 13 und
das Zwischengehäuse 12 werden
durch eine Mehrzahl von Befestigungsmitteln, wie beispielsweise
Schraubenbolzen 14b, miteinander verbunden. Auf diese Weise
weist ein Gesamtgehäuse 15,
das Auslassgehäuse 11,
das Zwischengehäuse 12 und
das Ansauggehäuse 13 auf.
Das Auslassgehäuse 11 besitzt
eine Auslassöffnung 16 an
seiner axialen Endseite. Der Kompressionsabschnitt weist ein ortsfestes
Spiralbauteil 17 und ein orbitierendes Spiralbauteil 18 auf.
Das feststehende Spiralbauteil 17 und das kreiselnde Spiralbauteil 18 sind
in dem Auslassgehäuse 11 so
vorgesehen, dass beide Spiralbauteile 17 und 18 ineinander
passen, um einen Kältemittelkompressionsbereich 19 zu
bilden.
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Das
feststehende Spiralbauteil 17 enthält eine Abschlussplatte 21,
ein Spiralelement 22, das auf einer Oberfläche der
Abschlussplatte 21 vorgesehen ist, und einen Befestigungsabschnitt 23,
der auf der anderen Oberfläche
der Abschlussplatte 21 ausgebildet ist. Der Befestigungsabschnitt 23 ist
durch eine Mehrzahl von Schraubenbolzen 24 an einer inneren
Oberfläche
einer Seitenwand des Auslassgehäuses 11 befestigt.
Das kreiselnde Spiralbauteil 18 enthält eine Abschlussplatte 26,
ein Spiralelement 27, das auf einer Oberfläche der
Abschlussplatte 26 vorgesehen ist, und einen zylindrischen
Nabenabschnitt 28, der von der anderen Oberfläche der
Abschlussplatte 26 hervorsteht. Ein Drehverhinderungsmechanismus 29 weist
eine Mehrzahl von Kugeln auf, von denen jede in einem Paar Wälzkugelnuten
läuft,
die auf gegenüberliegenden
ringförmigen Bahnen
ausgebildet sind, und er ist zwischen einer Oberfläche der
Abschlussplatte 26 und einer axialen Abschlussseite des
Zwischengehäuses 12 vorgesehen.
Der Drehverhinderungsmechanismus 29 verhindert die Drehung
des kreiselnden Spiralbauteiles 18, gestattet jedoch eine
Kreisbahnbewegung des kreiselnden Spiralbauteiles 18 mit
einem vorbestimmten Kreisbahnradius in Bezug zur Mitte des feststehenden
Spiralbauteiles 17. Alternativ kann eine Oldham-Kupplung als Drehverhinderungsmechanismus verwendet
werden.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist eine Antriebswelle 31 in
dem Zwischengehäuse 12 und
dem Ansauggehäuse 13 angeordnet.
Ein Endabschnitt der Antriebswelle 31 besitzt einen ersten
Abschnitt 31a mit einem Durchmesser, der kleiner als ein
Durchmesser eines zentralen Abschnittes der Antriebswelle 31 ist. Der
andere Endabschnitt der Antriebswelle 31 besitzt einen
zweiten Abschnitt 31b mit einem Durchmesser, der größer als
der Durchmesser des mittleren Abschnittes der Antriebswelle 31 ist.
Das Ansauggehäuse 13 besitzt
eine Trennwand 32 in dessen axialen mittleren Abschnitt.
Die Trennwand 32 erstreckt sich quer über die Breite des Ansauggehäuses 13. Ein
zylindrischer Vorsprungsabschnitt 33 ist auf einer Oberfläche der
Trennwand 32 vorgesehen, um sich zu dem Kompressionsbereich 19 hin
auszudehnen. Der erste Abschnitt mit reduziertem Durchmesser 31a ist
durch den Vorsprungsabschnitt 33 über ein Lager 34 drehbar
ge lagert. Der zweite Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser 31b wird
durch das Zwischengehäuse 12 über ein
Lager 39 drehbar gelagert. Ein Exenterzapfen 31c steht
von einer Endseite des zweiten Abschnittes mit vergrößertem Durchmesser 31b in
einer Richtung längs
der Achse der Antriebswelle 31 vor. Der Exenterzapfen 31c ist
in eine Exenterbüchse 42 eingesetzt,
die von dem Nabenabschnitt 28 des kreiselnden Spiralbauteiles 18 über ein
Lager 41 drehbar gelagert wird.
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Ein
Motor 35 ist in dem Zwischengehäuse 12 und dem Ansauggehäuse 13 angeordnet.
Der Motor 35 weist einen Stator 36, eine Spule 37 und
einen Rotor 38 auf. Der Stator 36 ist auf einer
inneren Oberfläche
des Zwischengehäuses 12 und
des Ansauggehäuses 13 befestigt.
Die Spule 37 ist um den Stator 36 herum vorgesehen.
Der Rotor 38 ist auf der Antriebswelle 31 befestigt.
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Bei
dem motorbetriebenen Kompressor 10 sind eine Mehrzahl von
abgedichteten Anschlüssen 43 auf
einem oberen oder linken Abschnitt der Trennwand 32 im
Ansauggehäuse 13 vorgesehen,
wie in 1 abgebildet ist. Eine Kältemittelansaugöffnung 44 ist
durch eine Außenseite
einer Seitenwand des Ansauggehäuses 13 hindurch
vorgesehen. Das Ansauggehäuse 13 enthält ferner
eine Öffnung,
die sich an einem Ende des Ansauggehäuses 13, entfernt von
dem Zwischengehäuse 12,
befindet. Die Öffnung des
Ansauggehäuses 13 wird
durch einen Deckel 45 abgedeckt. Der Deckel 45 ist
an einem axialen Ende des Ansauggehäuses 13 über eine
Mehrzahl von Befestigungsmitteln, wie beispielsweise Schraubenbolzen 49 befestigt.
Der Deckel 45 kann aus einem Metall oder einer Metalllegierung,
die Aluminium oder eine Aluminiumlegierung enthält, ausgebildet sein, so wie
sie verwendet wird, um das Ansauggehäuse 13 zu bilden.
vorzugsweise ist der Deckel 45 aus einem Metall hergestellt,
das in der Lage ist, eine Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung
bereitzustellen. Zusätzlich
schützt
der Deckel 45 elektrische Schaltungen, die in dem mo torbetriebenen Kompressor 10 vorgesehen
sind, vor einer Beschädigung
aufgrund von Wasser oder Fremdkörpern.
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Eine
Antriebsschaltung 46 enthält einen Steuerkreis 47 und
einen Wechselrichter 48. Die Antriebsschaltung 46 ist
auf einer Oberfläche
der Trennwand 32 in dem Ansauggehäuse 13 vorgesehen
und daran befestigt. Der Wechselrichter 48 ist mit den Ausgangsanschlüssen 43 verbunden.
Eine Kondensatorkammer 50 zur Aufnahme eines Kondensators 51 ist
auf einer oberen äußeren Wand
des Ansauggehäuses 13 vorgesehen.
Der Kondensator 51, der Strom, der an den Motor 35 geleitet
oder geliefert wird, glättet,
ist in der Kondensatorkammer 50 eingesetzt. Auf diese Weise
ist der Kondensator 51 mit dem Ansauggehäuse 13 in
Kontakt. Der Kondensator 51 ist über einen Stecker 52,
der auf einer oberen Wand des Ansauggehäuses 13 vorgesehen
ist, mit einer externen Stromquelle (nicht gezeigt), wie beispielsweise
einer in das Fahrzeug eingebauten Batterie, verbunden. Der elektrische
Strom wird über
den Stecker 52 an die Antriebsschaltung 46 und
die übrigen
elektrischen Komponenten geliefert. In dieser Ausführungsform
des motorbetriebenen Kompressors 10 kann die Wärmeübertragung
von dem Kondensator 51 auf das Ansauggehäuse 13 wirksam
erleichtert werden, da der Kondensator 51 mit dem Ansauggehäuse 13 in
Kontakt ist.
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Bezugnehmend
auf 2 ist ein motorbetriebenen Kompressor gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt. In dieser Ausführungsform
werden Teile, die die gleichen oder im wesentlichen ähnlich zu
denjenigen sind, die in der ersten Ausführungsform des motorbetriebenen Kompressors
offenbart sind, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren
Erläuterung
wird im nachfolgenden weggelassen. In dieser Ausführungsform eines
motorbetriebenen Kompressors 10 ist eine Kondensatorkammer 53 zur
Aufnahme eines Kondensators 51 an einem unteren Abschnitt
des Ansauggehäuses 13 ausgebildet,
wie in
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2 abgebildet
ist, und öffnet
sich entlang einer Axialrichtung des motorbetriebenen Kompressors.
Der Kondensator 51 ist längs der Axialrichtung des motorbetriebenen
Kompressors in der Kondensatorkammer 53 eingesetzt. Auf
diese Weise steht der Kondensator 51 mit dem Ansauggehäuse 13 in Kontakt.
Folglich kann die Wärmeübertragung
von dem Kondensator 51 auf das Ansauggehäuse 13 wirksam
erleichtert werden, da der Kondensator 51 mit dem Ansauggehäuse 13 in
Kontakt steht. Darüber
hinaus kann eine Reduzierung der Abmessungen des motorbetriebenen
Kompressors 10 erzielt werden, da der Kondensator 51 in
der Kondensatorkammer eingesetzt ist, die in einem inneren Abschnitt
des Ansauggehäuses 13 ausgebildet
ist. Folglich können die
Herstellungskosten des motorbetriebenen Kompressors 10 ebenso
reduziert werden.
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Bezugnehmend
auf 3 ist ein motorbetriebener Kompressor gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt. In dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind Teile, die die gleichen oder im
wesentlichen ähnlich
zu denjenigen sind, die in der ersten Ausführungsform des motorbetriebenen
Kompressors offenbart sind, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet und
deren Erläuterung
wird im nachfolgenden weggelassen. In dieser Ausführungsform
des motorbetriebenen Kompressors 10 ist eine Kondensatorkammer 54 zur
Aufnahme eines Kondensators 51 an einem unteren Abschnitt
eines Ansauggehäuses 13 ausgebildet,
wie in 3 abgebildet ist, und öffnet sich in eine Richtung,
die im wesentlichen quer zu einer Axialrichtung des motorbetriebenen
Kompressors 10 ist. Der Kondensator 51 ist in
die Kondensatorkammer 54 eingesetzt. Auf diese Weise steht
der Kondensator 51 mit dem Ansauggehäuse 13 in Kontakt.
Folglich kann die Wärmeübertragung
von dem Kondensator 51 auf das Ansauggehäuse 13 wirksam erleichtert
werden, da der Kondensator 51 mit dem Ansauggehäuse 13 in
Kontakt steht. Darüber
hinaus kann eine Reduzierung der Abmessungen des motorbetriebenen
Kompressors 10 erzielt werden, da der Kondensator 51 in
der Kondensatorkammer 54 eingesetzt ist, die in dem Ansauggehäuse 13 ausgebildet
ist. Folglich können
die Herstellungskosten des motorbetriebenen Kompressors 10 ebenso
reduziert werden.
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In 4 ist
der Schaltkreisaufbau der Antriebsschaltung 46 für den motorbetriebenen
Kompressor 10 abgebildet. Die Antriebsschaltung 46 besitzt
eine Schaltungsstruktur, die ähnlich
zu derjenigen ist, die in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung
H9-163791 offenbart ist. Der Motor 35 kann ein dreiphasiger
Gleichstrommotor sein und drei Spulen 64a, 64b und 64c aufweisen,
die miteinander gekoppelt sind. Der Motor 35 kann beispielsweise
ein bürstenloser
Motor sein. Der Motor 35 kann einen Rotor 38 enthalten,
der einen Permanentmagneten aufweist, und einen Stator 36,
der die Spulen 64a, 64b und 64c besitzt.
In dem Wechselrichter 48 sind eine Mehrzahl von Transistoren 61a, 61b, 61c, 63a, 63b und 63c vorgesehen.
Die Transistoren 61a, 61b, 61c, 63a, 63b und 63c sind
mit dem Steuerkreis 47 gekoppelt. Der Steuerkreis 47 steuert
die Schaltfunktion der Transistoren 61a, 61b, 61c, 63a, 63b und 63c.
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In
dem Wechselrichter 48 werden die Transistoren 61a, 61b, 61c, 63a, 63b und 63c in
positivseitige Transistoren 61a, 61b und 61c,
und negativseitige Transistoren 63a, 63b und 63c unterteilt.
In dem Wechselrichter 48 bilden die positivseitigen Transistoren 61a, 61b und 61c obere
Arme, während die
negativseitigen Transistoren 63a, 63b und 63c untere
Arme bilden. Sowohl die positivseitigen Transistoren 61a, 61b und 61c als
auch die negativseitigen Transistoren 63a, 63b und 63c sind über den Kondensator 51 mit
einer externen Gleichstromquelle 65 gekoppelt, die eine
Batterie aufweisen kann.
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Des
weiteren sind zwischen den Emittern und den Kollektoren der Transistoren 61a, 61b, 61c, 63a, 63b und 63c jeweils
Dioden 66a, 66b, 66c, 67a, 67b und 67c gekoppelt.
Die Dioden 66a, 66b, 66c, 67a, 67b und 67c leiten
einen Gegenstrom, der von dem dreiphasigen Motor 35 erzeugt
wird, an die Stromquelle 65 zurück. Genauer gesagt verursachen die
Dioden 66a, 66b, 66c, 67a, 67b und 67c eine elektromotorische
Gegenkraft, die von den Spulen 64a, 64b und 64c des
Motors 35 erzeugt wird, um an die Gleichstromquelle 65 angelegt
zu werden, wenn der Betrieb des Motors 35 gestoppt wird,
oder wenn das Zerhacken (d.h. das Abschneiden einer Spitze oder
eines Bodens einer Welle, oder von beidem) der Pulscodemodulationsfunktion
deaktiviert wird. Üblicherweise
wird die innere Kapazität
von jeder der Dioden 66a, 66b, 66c, 67a, 67b und 67c auf
die gleiche innere Kapazität
wie von jedem der entsprechenden Transistoren 61a, 61b, 61c, 63a, 63b und 63c festgelegt.
Darüber
hinaus schützen
die Dioden 66a, 66b, 66c, 67a, 67b und 67c die
Transistoren 61a, 61b, 61c, 63a, 63b und 63c vor
Beschädigung
aufgrund der elektromotorischen Gegenkraft.
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Darüber hinaus
ist jede der Basisseiten der Transistoren 61a, 61b, 61c, 63a, 63b und 63c mit dem
Steuerkreis 47 gekoppelt. Die Kollektorseiten der oberen
Arme (d.h. die Transistoren 61a, 61b und 61c)
und die Emitterseiten der unteren Arme (d.h. die Transistoren 63a, 63b und 63c)
sind mit der Gleichstromquelle 65 gekoppelt, um Strom an
die Transistoren zu liefern. Der Kondensator 51 ist zwischen
den Polen der Gleichstromquelle 65 gekoppelt, um den an
den Motor 35 gelieferten Strom zu glätten.
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Im
Betrieb sendet der Steuerkreis 47 Steuersignale an die
Transistoren 61a, 61b, 61c, 63a, 63b und 63c.
Wenn der motorbetriebene Kompressor 10 gestoppt werden
soll, werden die Schaltfunktionen der Transistoren 61a, 61b, 61c, 63a, 63b und 63c zuerst
kurz deaktiviert. Danach werden die unteren Arme (d.h. die Transistoren 63a, 63b und 63c)
für eine
Zeitdauer aktiviert, die nicht kleiner als eine vorbestimmte Zeit
ist, während
die oberen Arme (d.h. die Transistoren 61a, 61b und 61c)
in einem deaktivierten Zustand gehalten werden. Durch diesen Vorgang wird
der Betrieb des motorbetriebenen Kompressors 10 vollständig und
gleichmäßig gestoppt.
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Bei
dem Wechselrichter 48 empfangen die Transistoren 61a, 61b, 61c, 63a, 63b und 63c Steuersignale
von dem Steuerkreis 47, wenn der motorbetriebene Kompressor 10 unter
normalen Betriebsbedingungen betrieben wird, und der Wechselrichter 48 wandelt
den von der Gleichstromquelle 65 gelieferten Gleichstrom
in einen Dreiphasenstrom mit einer geeigneten Phasendifferenzierung
für den
Betrieb des Motors 35 um. Der Dreiphasenstrom wird an den
Motor 35 geliefert.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, kann die Wärmeübertragung von dem Kondensator
bei einem motorbetriebenen Kompressor gemäß den verschiedenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wirksam erleichtert werden, da ein Kondensator
mit einem Ansauggehäuse
in Kontakt ist. Darüber
hinaus können
die Gesamtabmessungen des motorbetriebenen Kompressors reduziert
werden. Zusätzlich
können
die Herstellungskosten des motorbetriebenen Kompressors reduziert
werden.
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Ein
motorbetriebener Kompressor 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
ist mit einem Gehäuse 15 ausgebildet,
das einen Kompressionsabschnitt und einen Motor 35 zur
Kompression eines Kältemittels enthält. Das
Kompressorgehäuse 15 ist
des weiteren mit einem Ansauggehäuse 13 zum
Einführen
des Kältemittels
versehen. Ein Kondensator 51 ist zum Glätten eines Stromes vorgesehen,
der von einer Stromquelle an den Motor geliefert wird. Der Kondensator 51 steht
mit dem Ansauggehäuse 13 in
Kontakt. Bei solchen motorbetriebenen Kompressoren 10 kann
die Wärmeübertragung
von dem Kondensator 51 an das Gehäuse 13 wirksam erleichtert
werden, da der Kondensator 51 mit dem Ansauggehäuse 13 in
Kontakt steht. In weiteren Ausführungsformen
dieser Er findung kann der Kondensator 51 an verschiedenen
Abschnitten des Ansauggehäuses 13 und
in verschiedenen Ausrichtungen hinsichtlich einer Axialrichtung
des motorbetriebenen Kompressors 10 angeordnet sein. Diese
ausgewählten
Ausrichtungen reduzieren die Abmessungen des motorbetriebenen Kompressors.