CN108351132A - 具有制冷剂回路的家用制冷器具及用于运行具有制冷剂回路的家用制冷器具的方法 - Google Patents

具有制冷剂回路的家用制冷器具及用于运行具有制冷剂回路的家用制冷器具的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种家用制冷器具(1)以及一种用于运行家用制冷器具(1)的方法。家用制冷器具包括具有可冷却的内部容器(2)的绝热本体(10)，所述可冷却的内部容器(2)限定出用于存放食物的可冷却的内部(3)，所述家用制冷器具还包括致动器(41)和制冷剂回路(20)，所述制冷剂回路设置成用于冷却所述可冷却的内部(3)并具有压缩机(21)，所述压缩机(21)包括三相电机(36)，所述三相电机(36)具有能够利用电力操控的电机绕组(42)以便借助于所述致动器(41)来运行所述三相电机(36)，其特征在于，所述方法包括以下方法步骤以用于停止所述压缩机(21)。家用制冷器具(1)设计成：至少间接地操控所述致动器(41)，以在所述压缩机(21)处于接通状态时使所述三相电机(36)的转速在所述致动器(41)的操控下至少近似地等于预设的转速；至少间接地操控所述致动器(41)以便以下述方式切断处于接通状态的压缩机(21)：在所述致动器(41)的控制下降低所述三相电机(36)的转速直至所述转速达到预设的最小转速(nmin)；然后至少间接地操控所述致动器(41)，以通过使所述电机绕组(42)断电而使得所述三相电机(36)切断至少预设的时长(Δt)，其中，所述预设的时长(Δt)的长度选择成足以使所述三相电机(36)的转速从所述最小转速(nmin)开始达到0rpm的转速。

Description

具有制冷剂回路的家用制冷器具及用于运行具有制冷剂回路 的家用制冷器具的方法
技术领域
本发明涉及一种具有制冷剂回路的家用制冷器具以及一种用于运行具有制冷剂回路的家用制冷器具的方法。
背景技术
家用制冷器具包括用于存放食物的可冷却的内部和用于冷却可冷却的内部的制冷剂回路。制冷剂回路包括压缩机、布置在压缩机下游的冷凝器、布置在冷凝器下游的节流装置、以及布置在节流装置与压缩机之间的蒸发器。
EP2669519A1公开了一种活塞式压缩机和一种电子控制装置，所述电子控制装置操控活塞式压缩机以切断活塞式压缩机，从而在活塞压缩机的停机过程中如果没有达到预设的速度活塞式压缩机的电机就会产生制动力矩直至压缩机完全停止。
发明内容
本发明的目的在于提出一种使作为家用制冷器具的部件的压缩机停机的另外的可能性。本发明的另一目的在于提出一种对应的家用制冷器具。
本发明的目的通过一种用于运行家用制冷器具的方法来实现，其中，所述家用制冷器具具有绝热本体，绝热本体具有可冷却的内部容器，所述内部容器限定出用于存放食物的可冷却的内部，所述家用制冷器具还具有致动器和用于冷却可冷却的内部的制冷剂回路，制冷剂回路具有压缩机，其中，压缩机包括三相电机，三相电机具有电机绕组，用于运行三相电机的电力可以借助于致动器施加给电机绕组，所述方法具有以下方法步骤以使压缩机停机：
-以下述方式来运行处于接通状态的压缩机：在致动器的操控下至少近似地根据预设的转速来运行三相电机；
-为了切断处于接通状态的压缩机，在致动器的控制下减小三相电机的转速直至转速达到预设的最小转速；然后
-通过使电机绕组断电而使三相电机切断至少一个预设的时长，其中，所述预设的时长的长度选择成足以使三相电机的转速从最小转速达到0rpm的转速。
该目的还通过一种家用制冷器具来实现，所述家用制冷器具包括具有可冷却的内部容器的绝热本体，所述可冷却的内部容器限定出用于存放食物的可冷却的内部，所述家用制冷器具还具有致动器和用于冷却可冷却的内部的制冷剂回路，制冷剂回路具有包括三相电机的压缩机，三相电机具有可以利用电力操控的电机绕组，从而可以借助于致动器来操作三相电机，其中，家用制冷器具配置成：
-至少间接地操控致动器，以在压缩机接通时使得：三相电机的转速在致动器的操控下至少近似地等于预设的转速；
-至少间接地操控致动器以便以下述方式切断处于接通状态的压缩机：在致动器的操控下降低三相电机的转速直至转速达到预设的最小转速；之后
-至少间接地操控致动器，以通过使电机绕组断电而使得三相电机切断至少预设的时长，其中，所述预设的时长的长度选择成足以使三相电机的转速从最小转速开始达到转速0rpm。
根据本发明的家用制冷器具以对应的方式构造以自动地执行根据本发明的方法。
根据本发明的家用制冷器具包括具有内部容器的绝热本体，内部容器限定出可冷却的内部。可冷却的内部设置成用于存放食物并借助于制冷剂回路来冷却。
可冷却的内部优选地借助于门扇关闭。门扇优选地以相对于一轴线可枢转的方式安装，该轴线优选地竖直延伸。在打开状态下，可冷却的内部可以被触及。
制冷剂回路基本上是本领域技术人员所知晓的并包括压缩机和尤其布置在压缩机下游的冷凝器、布置在冷凝器下游的节流装置以及蒸发器，蒸发器布置在节流装置与压缩机之间。
三相电机优选为三相同步电机，尤其永磁激励式三相同步电机，例如是无刷直流电机。
三相电机尤其包括具有电机绕组的定子、和以相对于定子可旋转的方式安装的转子。
压缩机优选为活塞式压缩机，所述活塞式压缩机尤其具有带有入口和出口的压缩机腔、可运动地安装在压缩机腔内的活塞、以及曲轴。转子尤其通过曲轴耦接至活塞，以在压缩机处于接通状态时活塞能够减小由压缩机腔和活塞围出的容积，从而利用三相电机压缩制冷剂回路的制冷剂。
在压缩机的运行过程中，即在压缩机处于接通状态下，三相电机尤其以由电子控制装置或温度控制器所确定的或所预设的转速运行。
在压缩机处于接通状态从而制冷剂回路冷却可冷却的内部时，三相电机在致动器的操控下运行，以使得三相电机的转速基于致动器的操控而至少近似地等于预设的转速，即三相电机的转子以该转速相对于定子旋转。
三相电机和致动器形成电驱动器。家用制冷器具可以优选地具有受调节节的电驱动器，电驱动器包括致动器和三相电机并且电驱动器此外还包括一控制器。在这种情况下，在压缩机处于接通状态时，三相电机优选地在致动器的操控下以转速受调节的方式运行。为了改进控制行为，转速受调节的电驱动器优选地包括场定向控制器。
致动器优选地构造成逆变器或转换器。转换器是本领域技术人员基本上知晓的并构造成由直流电压生成具有配属于三相电机的转速的频率的三相电压。在这种情况下，三相电压施加给电机绕组从而利用电力操控电机绕组。
为了在切断时可靠地停止处于接通状态的压缩机，根据本发明设置成：致动器以至少间接的方式操控成使三相电机的转速在致动器的控制下降低，直至转速降低至预设的最小转速。
为此，设置成：压缩机的控制器在压缩机以三相电机的尤其任何转速运行过程中能从电子控制装置获得用于停止压缩机的信号。
降低三相电机的转速在此可以以恒定的梯度、例如400(转每秒/秒)执行或者也可以以可变的梯度执行。最小转速例如为800rpm。最小转速可以等于三相电机的最小运行速度。然而，它也可以高于或低于三相电机的最小运行速度。
如果家用制冷器具具有受调节的电驱动器，则转速可以以速度调节的方式通过下调转速来降低。
降低转速也可以借助于制动方法来实现。尤其可以设置成：可以通过电子控制装置尤其以受控的方式降低三相电压的频率，从而降低三相电机的转速直至降低至所述预设的最小转速。
三相电机由此没有被主动地制动至停机，而是仅仅被主动地制动至它达到所述最小转速。
根据本发明，致动器然后以至少间接的方式操控成使三相电机切断至少预设的时长。这尤其通过使所述操控、即致动器切断例如2秒的预设的时长(切断时间)来实现。所述操控在达到最小转速时被切断并可以选择性地与转子相对于定子到达一特定的位置的时间同步。由此，压缩机可以更安静地停止。通过切断所述操控，电机绕组被断电，由此三相电机不再被主动地制动或它的转速不再主动地降低。预设的时长的长度选择成足以使得三相电机的转速能从最小转速达到0rpm的转速或实际转速。由此，优选地实现了：使三相电机并由此压缩机从最小转速达到完全停机；也即预设的时长或切断时间被计量成能使压缩机在该切断时间内由于它的内部摩擦而在所有压比下理想地停止，即三相电机的实际转速等于零。然而，在实际中可能出现以下情况：在停止后，即一旦三相电机已经达到零转速，则压缩机并由此三相电机就会往回旋转一点。这种往回旋转然后能够通过主动制动(例如通过电机绕组的对应的通电或短路，优选地在致动器的操控下)而被阻止或至少减小，以使得三相电机并由此压缩机随后达到完全停止。
还可以设置成：三相电机通过致动器以受控的方式运动，以使得一旦三相电机并由此压缩机达到完全停机或三相电机已经达到0rpm的转速，则活塞就会相对于压缩机腔呈现预设的位置。
附图说明
本发明的一个示例性实施例以示例的方式在所附的附图中示出，在附图中：
图1以透视图示出家用制冷器具；
图2示出家用制冷器具的具有压缩机的制冷剂回路；
图3示出包括三相同步电机的压缩机；
图4示出三相同步电机和用于操控三相同步电机的致动器；并且
图5示出三相同步电机的转速进程。
具体实施方式
图1示出家用制冷器具1的透视图，该家用制冷器具1包括具有内部容器2的绝热本体10，内部容器2限定出可冷却的内部3。可冷却的内部3用于存放食物(未详细示出)。
在本示例性实施例的情况下，家用制冷器具1具有用于关闭可冷却的内部3的可枢转的门扇4。门扇4尤其以绕着竖直延伸的轴线可枢转的方式被支撑。当门扇4如图1所示那样打开时，可以触及可冷却的内部3。
在本示例性实施例的情况下，在门扇4的面向可冷却的内部3的一侧上布置有用于存放食物的多个门架5。在可冷却的内部3中，尤其布置有用于存放食物的多个搁板6，尤其，在可冷却的内部3的下部区域中布置有抽屉7，食物同样也可以存放在所述抽屉中。
家用冰箱1包括用于冷却可冷却的内部3的制冷剂回路20，如图2所示。在本示例性实施例的情况下，制冷剂回路20包括本领域技术人员基本上知晓但未更详细示出的制冷剂、以及压缩机21、布置在压缩机21下游的冷凝器22、布置在冷凝器22下游的且尤其构造成节流管或毛细管的节流装置23、和布置在节流装置23与压缩机21之间的蒸发器24。压缩机21优选地布置在家用制冷器具1的机器室内，机器室尤其位于抽屉7后方。
压缩机21优选地构造成活塞式压缩机并在图3中更详细地示出。
压缩机21包括具有用于制冷剂的入口32和出口33的压缩机腔31、以及可运动地支撑在压缩机腔31内的活塞34。入口32和出口33分别设置有对应的阀、比如本领域技术人员基本上知晓的阀。
压缩机21包括曲轴35和优选地构造成三相同步电机的36的三相电机。
三相同步电机36尤其是永磁激励式三相同步电机，优选地是无刷直流电机，并且三相同步电机36包括定子37和以能够相对于定子37枢转的方式支撑的转子38。曲轴35的一端耦接至活塞34，曲轴35的另一端耦接至三相同步电机36的转子38，以在家用制冷器具1的正常运行过程中或在压缩机21接通时活塞34能够利用三相同步电机36减小由压缩机腔31和活塞34围出的容积39，从而压缩制冷剂。
在本示例性实施例的情况下，家用制冷器具1包括电子控制装置8，电子控制装置8配置成用于控制制冷剂回路20、尤其是制冷剂回路20的压缩机21，以使得可冷却的内部3至少近似地具有预设的或可预设的目标温度。电子控制装置8优选地配置成能调节可冷却的内部3的温度。为了在需要的情况下获取可冷却的内部3的实际温度，家用制冷器具1可以具有连接至电子控制装置8的至少一个温度传感器(未详细示出)。
为了操控或调节制冷剂回路20，在本示例性实施例的情况下，家用制冷器具1包括电驱动器40(如图4所示)，所述电驱动器40具有压缩机21的三相同步电机36。电驱动器40除了三相同步电机36之外还包括用于操控三相同步电机36的致动器，所述致动器优选地呈逆变器或转换器41的形式。
电驱动器40优选地是受调节的电驱动器，所述受调节节的电驱动器优选地是基于场定向控制(本领域技术人员基本上知晓的)的并包括一控制器(未示出)。场定向控制形成具有内部电流控制回路的级联结构，其中，所述内部电流控制回路与外部转速控制回路复叠。
三相同步电机36的实际转速n实际优选地不需要传感器就可以确定。
在本示例性实施例的情况下，在需要的情况下，三相同步电机36根据由电子控制装置8预设的目标转速n目标来驱动。在这种状态下，压缩机21被接通。目标转速n目标尤其通过电子控制装置8在考虑可冷却的内部3的内部冷却、例如考虑可冷却的内部3的当前温度和目标温度的情况下来计算或预设。
在电驱动器40的运行过程中，致动器或转换器41以通常知晓的方式由直流电压Udc生成三相电压，所述三相电压的基本振荡具有幅度和基本频率f，所述基本频率f间接地取决于三相同步电机36的目标转速n目标和实际转速n实际。尤其，转换器41能够以通常知晓的方式由直流电压Udc生成用于三相同步电机36的三相电压，以在压缩机21的运行过程中(即在转子38相对于定子37以实际转速n实际旋转时)使电流能够流过三相同步电机36的电机绕组41或过三相同步电机36的定子37，从而能以期待的转速操作三相同步电机36。
转换器41如本领域技术人员所基本上知晓的那样尤其包括多个可操控的半导体开关T1至T6，所述半导体开关均包括例如晶体管、例如IGBT。尤其，转换器41如通常所知晓的那样包括具有第一组半导体开关T1至T3的上半桥、和具有第二组半导体开关T4至T6的下半桥。
在本示例性实施例的情况下，家用制冷器具1构造成基于随后说明的方法来切断正在运行的、即处于接通状态的压缩机21。图5示出在切断过程中三相同步电机36的实际转速n实际随着时间t的变化。
压缩机21首先被接通，以使得在本示例性实施例的情况下三相同步电机36以速度调节的方式运行并且实际速度n实际至少近似地等于预设的目标转速n目标。
在第一时间点t1，压缩机21将被切断。为此电子控制装置8尤其至少间接地操控转换器41以降低三相同步电机36的实际速度n实际直至实际速度n实际达到预设的最小转速nmin。降低三相同步电机36的转速可以以恒定的梯度、例如400(转每秒/秒)执行或者也可以以可变的梯度执行。最小转速nmin例如为800rpm。最小转速nmin可以等于三相同步电机36的最小运行速度。然而，它也可以大于或小于三相同步电机36的最小运行速度。
降低三相同步电机36的转速不一定非要以速度调节的方式执行。还可以例如通过借助于电子控制装置8直接操控半导体开关T1-T6来减小三相电压的频率，由此同样也降低三相电机36的转速。三相电压的频率至少是实际转速n实际的近似量度。转换器41或转换器的半导体开关T1-T6被操控，尤其以使得它们在三相同步电机上作用显著的制动扭矩。
在本示例性实施例的情况下，三相同步电机36的转速在第二时间点t2达到最小转速nmin。为此电子控制装置8尤其至少间接地操控转换器41以使三相同步电机36被切断至少一个预设的时长Δt。这在本示例性实施例的情况下通过打开转换器41的下半桥的至少半导体开关T4-T6而使电机绕组42断电来实现。
三相同步电机36的切断可以选择性地与转子38相对于定子37达到一特定的位置的时间同步。
所述预设的时长Δt的长度选择成足以使得转速、即三相同步电机36的实际转速n实际从最小转速nmin开始在第三时间点t3达到转速0rpm。所述预设的时长Δt可以验证性地确定。
然而，在实际中，可能出现以下情况：压缩机21并由此三相同步电机36在停机后、即一旦它已经达到等于0rpm的转速后，压缩机21就会往回转一点。这种往回运动在需要的情况下可以通过主动制动、例如通过对应的通电或通过电机绕组42的短路(优选地在转换器41的操控下)而被阻止或至少减少，以使得三相同步电机36并由此压缩机21被完全停止。
在本示例性实施例的情况下，家用制冷器具1构造成：一旦三相同步电机36并由此压缩机21来到完全停止状态，则借助于转换器41以受控的方式移动三相同步电机36，以使得活塞34相对于压缩机腔31呈现预设的位置。
附图标记列表
1 家用制冷器具
2 内部容器
3 可冷却的内部
4 门扇
5 门架
6 搁板
7 抽屉
8 电子控制装置
10 本体
20 制冷剂回路
21 压缩机
22 冷凝器
23 节流装置
24 蒸发器
31 压缩机腔
32 入口
33 出口
34 活塞
35 曲轴
36 三相同步电机
37 定子
38 转子
39 容积
40 电驱动器
41 转换器
42 电机绕组
C 电容
n实际 实际转速
t 时间
t1-t3 时间点
T1-T6 半导体开关
Udc 直流电压
Δt 时长

Claims (10)

1.一种用于运行家用制冷器具(1)的方法，所述家用制冷器具包括具有可冷却的内部容器(2)的绝热本体(10)，所述可冷却的内部容器(2)限定出用于存放食物的可冷却的内部(3)，所述家用制冷器具还包括致动器(41)和制冷剂回路(20)，所述制冷剂回路设置成用于冷却所述可冷却的内部(3)并具有压缩机(21)，所述压缩机(21)包括三相电机(36)，所述三相电机(36)具有能够利用电力操控的电机绕组(42)以便借助于所述致动器(41)来运行所述三相电机(36)，其特征在于，所述方法包括以下方法步骤以用于停止所述压缩机(21)：
-采用在所述致动器(41)的操控下至少近似地根据预设的转速来运行所述三相电机(36)的方式来运行处于接通状态的压缩机(21)；
-为了切断处于接通状态的压缩机(21)，在所述致动器(41)的控制下降低所述三相电机(36)的转速直至所述转速达到预设的最小转速(nmin)；然后
-通过使所述电机绕组(42)断电而使所述三相电机(36)切断至少一个预设的时长(Δt)，其中，所述预设的时长(Δt)的长度选择成足以使所述三相电机(36)的转速从所述最小转速(nmin)开始达到转速0rpm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
-所述三相电机是三相同步电机(36)；和/或
-所述压缩机(21)是活塞式压缩机；和/或
-所述家用制冷器具(1)具有受调节的电驱动器，所述电驱动器包括所述致动器(41)和所述三相电机(36)；所述方法还包括以速度调节的方式运行处于接通状态的压缩机(21)，以使得所述三相电机(36)在所述致动器(41)的操控下至少近似地根据所述预设的转速来运行；和/或
-所述致动器构造成转换器(41)，所述转换器从直流电压(Udc)生成三相电压，所述三相电压具有配属于所述三相电机(36)的转速的频率，并且所述三相电压施加给电机绕组(42)以利用电力操控所述电机绕组(36)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过降低所述三相电压的频率来使所述所述三相电机(36)的转速降低至所述预设的最小转速(nmin)。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述致动器(41)的控制下以速度调节的方式降低所述三相电机(36)的转速，直至所述转速达到所述预设的最小转速(nmin)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述压缩机(21)具有带有入口(32)和出口(33)的压缩机腔(31)、可运动地支撑在所述压缩机腔(31)内的活塞(34)、以及曲轴(35)，并且所述三相电机(36)包括具有所述电机绕组(42)的定子(37)、和转子(38)，所述转子相对于所述定子(37)可旋转地支撑并通过所述曲轴(35)与所述活塞(34)耦接，以便在所述压缩机(21)的接通状态下所述活塞(34)借助于所述三相电机(36)能够减小由所述压缩机腔(31)和所述活塞(34)围出的容积(39)，从而压缩所述制冷剂回路的制冷剂；附加地，一旦所述三相电机(36)已经达到转速0rpm，则在所述致动器(41)的控制下移动所述三相电机(36)，以使所述活塞(34)相对于所述压缩机腔(31)呈现预设的位置。
6.一种家用制冷器具，所述家用制冷器具具有绝热本体(10)，所述绝热本体具有限定出用于存放食物的可冷却的内部(3)的可冷却的内部容器(2)，所述家用制冷器具还具有致动器(41)和制冷剂回路(20)，所述制冷剂回路设置成用于冷却所述可冷却的内部(3)并具有压缩机(21)，所述压缩机包括三相电机(36)，所述三相电机(36)具有能够利用电力操控的电机绕组(42)以便借助于所述致动器(41)来运行所述三相电机(36)，其特征在于，所述家用制冷器具(1)构造成：
-至少间接地操控所述致动器(41)，以在所述压缩机(21)处于接通状态时使所述三相电机(36)的转速在所述致动器(41)的操控下至少近似地等于预设的转速；
-至少间接地操控所述致动器(41)以便以下述方式切断处于接通状态的压缩机(21)：在所述致动器(41)的控制下降低所述三相电机(36)的转速直至所述转速达到预设的最小转速(nmin)；然后
-至少间接地操控所述致动器(41)，以通过使所述电机绕组(42)断电而使得所述三相电机(36)切断至少预设的时长(Δt)，其中，所述预设的时长(Δt)的长度选择成足以使所述三相电机(36)的转速从所述最小转速(nmin)开始达到0rpm的转速。
7.根据权利要求6所述的家用制冷器具，其特征在于，
-所述三相电机是三相同步电机(36)；和/或
-所述压缩机(21)是活塞式压缩机；和/或
-所述家用制冷器具(1)具有受调节的电驱动器，所述电驱动器包括所述致动器(41)和所述三相电机(36)，并且所述家用制冷器具(1)构造成借助于受调节的电驱动器以速度调节的方式运行处于接通状态的压缩机(21)，以使得所述三相电机(36)转速几乎近似地等于所述预设的转速；和/或
-所述致动器构造成转换器(41)，所述转换器从直流电压(Udc)生成具有配属于所述三相电机的转速(36)的频率的三相电压，所述三相电压施加给所述电机绕组(42)以利用电力操控所述电机绕组(36)。
8.根据权利要求7所述的家用制冷器具，其特征在于，所述家用制冷器具构造成降低所述三相电压的频率，以使所述三相电机(36)的转速降低至所述预设的最小转速(nmin)。
9.根据权利要求7或8所述的家用制冷器具，其特征在于，所述家用制冷器具构造成在所述致动器(41)的控制下以速度调节的方式降低所述所述三相电机(36)的转速，直至所述转速达到预设的最小转速(nmin)。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的家用制冷器具，其特征在于，所述压缩机(21)包括具有入口(32)和出口(33)的压缩机腔(31)、可运动地支撑在所述压缩机腔(31)内的活塞(34)、以及曲轴(35)，所述三相电机(36)包括具有所述电机绕组(42)的定子(37)、和转子(38)，所述转子相对于所述定子(37)可旋转地支撑并通过所述曲轴(35)与所述活塞(34)耦接，以便在所述压缩机(21)的运行过程中所述活塞(34)借助于所述三相电机(36)能够减小由所述压缩机腔(31)和所述活塞(34)围出的容积(39)，从而压缩所述制冷剂回路的制冷剂，其中，所述家用制冷器具(1)构造成：一旦所述三相电机(36)达到转速0rpm，则通过所述致动器(41)以受控的方式移动所述三相电机(36)，从而使所述活塞(34)相对于所述压缩机腔(31)呈现预设的位置。
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