DE102007060975A1 - Antrieb - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Gargeräte mit einem Elektromotor und einer Stromrichteranordnung, wobei die Stromrichteranordnung eine Gleichrichtereinheit, eine Zwischenkreiseinheit, eine Wechselrichtereinheit und eine Steuerelektronikeinheit aufweist, wobei die Wechselrichtereinheit, die Steuerelektronikeinheit und der Elektromotor eine gemeinsame Baueinheit bilden, die räumlich getrennt zu einer die Gleichrichtereinheit und den Zwischenkreis aufweisenden Strombereitstellungseinheit angeordnet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Gargeräte mit einem Elektromotor und einer Stromrichteranordnung, wobei die Stromrichteranordnung eine Gleichrichtereinheit, eine Zwischenkreiseinheit, eine Wechselrichtereinheit und eine Steuerelektronikeinheit aufweist.
- In Restaurants und Großküchen werden zur professionellen Speisezubereitung vermehrt Dampfgargeräte (Konvektomaten, Kombidämpfer) mit elektrischer oder gasbetriebener Heizung eingesetzt. Zur Bereitstellung einer bis zu 300°C heißen Garluft in einem Dampfgarraum des Gargerätes ist ein Gebläse vorgesehen, das von einem Elektromotor angetrieben wird. Damit der Antrieb für das Gebläse möglichst platzsparend ausgebildet ist, werden zunehmend permanent erregte Synchronmotoren als Elektromotoren eingesetzt, die in Verbindung mit einer Stromrichteranordnung betrieben werden. Die Stromrichteranordnung umfasst in der Regel eine Frequenz-umrichtereinheit mit einer netzseitigen Gleichrichtereinheit, mit einer Zwischenkreiseinheit, mit einer lastseitigen Wechselrichtereinheit und mit einer Steuerelektronikeinheit.
- Aus der
DE 101 47 472 A1 ist ein Antrieb mit einem Elektromotor und einer Stromrichteranordnung bekannt, bei dem Komponenten der Stromrichteranordnung baulich voneinander getrennt sind. Zum einen wird eine Baueinheit gebildet aus einer Gleichrichtereinheit, einer Zwischenkreiseinheit und einer Wechselrichtereinheit. Zum anderen wird eine Baueinheit gebildet aus einer Steuerelektronikeinheit, die mit dem Elektromotor baulich vereinigt sein kann. Durch die räumlich getrennte Anordnung der Gleichrichtereinheit, der Zwischenkreiseinheit und der Wechselrichtereinheit auf der einen Seite und der Steuerelektronikeinheit auf der anderen Seite kann zwar eine thermische Entkopplung herbeigeführt werden, wobei die Steuerelektronikeinheit nicht mehr durch die Wärmestrahlung bzw. Wärmeleitung der Leistungshalbleiter der Gleichrichtereinheit und der Wechselrichtereinheit nachteilig beeinflusst wird. Auch kann die Stromrichteranordnung bei sehr hohen Umgebungstemperaturen betrieben werden, da sich neben dem Elektromotor nur die Steuerelektronikeinheit in der Nähe des Garraumes befinden kann. Nachteilig an dem bekannten Antrieb ist allerdings, dass die Flexibilität des Antriebs eingeschränkt ist. Die Leistungshalbleiter der Stromrichteranordnung sind zum Betrieb an bestimmte vorgegebenen Netzspannungen und -frequenzen, beispielsweise auf 100 V, 240 V, 360 V oder 480 V bzw. 50 Hz oder 60 Hz, ausgelegt. Bei Einsatz des Dampfgargerätes beispielsweise in den Vereinigten Staaten von Amerika und in Deutschland müsste somit quasi die gesamte Stromrichteranordnung unter Einschluss der Gleichrichtereinheit, der Zwischenkreiseinheit und der Wechselrichtereinheit ausgetauscht werden. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Antrieb mit einem Elektromotor und einer Stromrichteranordnung derart weiterzubilden, dass der Aufwand für den universellen Einsatz des Antriebes an unterschiedliche (Netz-)Einspeisungen verbessert wird.
- Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichtereinheit, die Steuerelektronikeinheit und der Elektromotor eine gemeinsame Baueinheit bilden, die räumlich getrennt zu einer die Gleichrichtereinheit und den Zwischenkreis aufweisenden Strombereitstellungseinheit angeordnet ist.
- Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sich die Flexibilität des Antriebs hinsichtlich der Einsatzart vergrößert. Grundgedanke der Erfindung ist es eine funktionelle und räumliche Auftrennung einer Stromrichteranordnung vorzusehen, wobei eine Gleichrichtereinheit und eine Zwischenkreiseinheit im Wesentlichen eine Strombereitstellungseinheit bilden, die räumlich getrennt zu weiteren Bestandteilen der Stromrichteranordnung bzw. zum Motor angeordnet ist. Erfindungsgemäß kann die Strombereitstellungseinheit an die elektrischen Einspeisebedingungen angepasst sein. Die elektrischen Einspeisebedingungen können beispielsweise die Höhe der Einspeisespannung und/oder der Einspeisefrequenz betreffen sowie die gesetzlichen Vorgaben hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit. Die Wechselrichtereinheit bildet zusammen mit dem Elektromotor und der Steuerelektronikeinheit eine kompakte Baueinheit, die unabhängig von den Einspeisebedingungen stets die gleiche Konfiguration aufweist.
- Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Strombereitstellungseinheit an eine eingangsseitige Netzspannung und/oder Netzfrequenz angepasst ausgebildet. Während der Aufbau der Wechselrichtereinheit unverändert bleibt, werden die Komponenten der Strombereitstellungseinheit an die jeweiligen Einspeisebedingungen/Netzbedingungen angepasst. Für unterschiedliche Netze können somit unterschiedliche Strombereitstellungseinheiten mit auf die Netzbedingungen angepassten Bauelementen (Leistungshalbleiter) eingesetzt werden. Für unterschiedliche Netze können somit wahlweise unterschiedliche Strombereitstellungseinheiten mit der Wechselrichtereinheit und der Steuerelektronikeinheit kombiniert werden.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Strombereitstellungseinheit derart ausgebildet, dass an einem Ausgang derselben eine Zwischenkreisspannung mit einem konstanten Spannungsniveau erzeugbar ist. Durch die Bereitstellung eines konstanten Spannungsniveaus kann die dem Elektromotor zugeordnete Wechselrichtereinheit bei unterschiedlichen Einspeisebedingungen unverändert bleiben. Die Höhe der Zwischenkreisspannung ist an die Motorauslegung angepasst, so dass für unterschiedliche Netze stets der gleiche Elektromotor bzw. Wechselrichtereinheit eingesetzt werden kann.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Strombereitstellungseinheit einen solchen Netzfilter auf, dass die Anforderungen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit erfüllt werden. In Abhängigkeit von den Einspeisebedingungen, zu denen gesetzliche Vorgaben hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit gehören, kann somit für unterschiedliche Netze ein unterschiedlicher Netzfilter eingesetzt werden. Der Filteraufwand kann dadurch reduziert werden.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Strombereitstellungseinheit eine Wandlereinheit auf, mittels derer am Ausgang der Strombereitstellungseinheit eine Zwischenkreisspannung mit einem konstanten Spannungsniveau erzeugbar ist. Das konstante Spannungsniveau kann beispielsweise in einem Bereich von 300 V ± 20 V liegen. Vorteilhaft können hierdurch die Wechselrichtereinheit und der Elektromotor für unterschiedliche Netze im Bereich zwischen 100 V und 480 V eingesetzt werden.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Strombereitstellungseinheit in einem solchen Abstand zu der Baueinheit und/oder zu einem Garraum des Dampfgargerätes angeordnet, dass die Betriebstemperatur der Strombereitstellungseinheit unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegt. Die Größe des Schwellwertes kann beispielsweise ein Temperaturwert von 90°C sein. Vorteilhaft kann hierdurch der Kühlungsaufwand verringert und ein langzeitstabiler Einsatz des Antriebs ermöglicht werden.
- Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher dargestellt.
- Die Zeichnung zeigt:
- Figur ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Antriebs.
- Ein Antrieb für Gargeräte weist zum einen einen Elektromotor
1 und zum anderen eine Stromrichteranordnung2 auf. - Der Elektromotor
1 ist als dreiphasiger Synchronmotor ausgebildet, der über eine Antriebswelle mit einem Gebläserad3 zur Umwälzung von heißer Luft in einem Garraum4 des Gargerätes gekoppelt ist. Das Gargerät kann als Dampfgargerät ausgebildet sein, wobei das Gebläserad3 auch zur Dampferzeugung eingesetzt wird, indem Wasser auf die relativ heißen Schaufeln des Gebläserades3 geleitet wird. - Der Elektromotor
1 bildet zusammen mit einer Wechselrichtereinheit5 und einer Steuerelektronikeinheit6 eine gemeinsame Baueinheit7 , die unmittelbar hinter oder neben dem Garraum4 montiert ist. Die Steuerelektronikeinheit6 kann beispielsweise eine Signalelektronik (Mikrorechner bzw. Mikrokontroller) aufweisen, mittels derer die Wechselrichtereinheit5 und/oder der Elektromotor1 angesteuert wird. Die Wechselrichtereinheit5 kann eine Zwischenkreispufferung, eine Treiberschaltung, eine Wechselrichter-Leistungsendstufe aufweisen. - In einem Abstand A zu der Baueinheit
7 ist eine Strombereitstellungseinheit8 angeordnet, die im Wesentlichen eine Gleichrichtereinheit9 , eine Wandlereinheit10 , eine Zwischenkreiseinheit11 sowie eine Filtereinheit12 umfasst. Die Strombereitstellungseinheit8 ist auf einer dem Garraum4 abgewandten Seite der Baueinheit7 angeordnet, wobei der Abstand A vorzugsweise mindestens 0,5 m beträgt, damit die Betriebstemperatur der Strombereitstellungsein heit8 unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes von beispielsweise 90°C gehalten werden kann. Sofern die zueinander gekehrte Gehäusewandung der Strombereitstellungseinheit8 und/oder der Baueinheit7 thermisch isoliert ausgebildet sind, kann der Abstand A auch kleiner gewählt sein und im Falle eines beschränkten Bauraumbedarfes insbesondere bei entsprechender thermischer Isolierung wenige Millimeter oder Null betragen. Für den Fall, dass der Abstand A Null beträgt, liegen die zueinander gerichteten Gehäusewandungen der Strombereitstellungseinheit8 und der Baueinheit7 unmittelbar aneinander. - Die Strombereitstellungseinheit
8 ist eingangsseitig mit einem Stromversorgungsnetz verbunden, das eine dreiphasige Netzspannung U1 bei einer Frequenz f1 bereitstellt. Beispielsweise kann die Netzspannung U1 230 V und die Netzfrequenz 50 Hz betragen. Alternativ kann die Strombereitstellungseinheit8 auch an einer Batterie oder anderen Stromquellen angeschlossen sein. - Die Gleichrichtereinheit
9 weist vorzugsweise einen netzgeführten Gleichrichter und eine aktive Regelschaltung zur Leistungsfaktorkorrektur auf, der die eingangsseitige Netzspannung U1 in eine Gleichspannung umwandelt. Der Gleichrichtereinheit9 ist die Wandlereinheit10 nachgeordnet, die beispielsweise einen Aufwärtswandler (Hochsetzsteller) und/oder einen Abwärtswandler (Tiefsetzsteller) aufweisen kann zur Erzeugung eines konstanten Spannungsniveaus UZK am Ausgang der Strombereitstellungseinheit8 . Der Zwischenkreis11 weist mindestens eine Spule und einen Kondensator auf, so dass die eingespeiste elektrische Energie zwischengespeichert werden kann, und zwar unter Bereitstellung des konstanten Spannungsniveaus mit der Spannung UZK. - Die Filtereinheit
12 weist mindestens einen Netzfilter auf, der insbesondere die elektromagnetische Verträglichkeit des Dampfgargerätes gegen Störungen aus dem Stromnetz verbessert. Zusätzlich kann der Netzfilter auch so ausgelegt sein, dass eine elektrische Störung des öffentlichen Stromversorgungsnetzes durch das Dampfgargerät begrenzt wird. - Die Wechselrichtereinheit
5 weist einen auf die Motornennspannung U2 ausgelegten Wechselrichter auf. Der Wechselrichter ist derart ausgelegt, dass er aus der Zwischenkreisspannung UZK die vorgegebene dreiphasige Motornennspannung U2 erzeugen kann. - In Abhängigkeit von den Einspeisebedingungen des Gargerätes, insbesondere unterschiedlichen Stromnetzen wie beispielsweise 100 V–230 V 50 Hz/60 Hz 1~ oder 360 V–480 V 50/60 Hz 3~ erfolgt eine Umkonfiguration der Strombereitstellungseinheit
8 dahingehend, dass die Gleichrichtereinheit9 und/oder die Wandlereinheit10 auf die Einspeisebedingungen bzw. Einspeiseart angepasst ausgebildet sind. Die Auslegung der Filtereinheit12 wird ebenfalls an die Einspeisebedingungen, insbesondere den gesetzlichen Vorgaben hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit abgestimmt. Somit kann für unterschiedliche Anwendungen eine flexible Bereitstellung eines Antriebs ermöglicht werden, wobei die Baueinheit7 stets die gleiche Konfiguration und in dem Dampfgargerät integriert angeordnet ist. Auch die Strombereitstellungseinheit8 ist in einem Gehäuse des Dampfgargerätes integriert angeordnet; sie ist je doch beabstandet zu dem Elektromotor1 im Bereich eines Gehäuserandes angeordnet, so dass die Zugänglichkeit bzw. ein Austausch derselben vereinfacht wird. - Der erfindungsgemäße Antrieb kann für jegliche motorbetriebenen Geräte angewendet werden, wo zum einen eine hohe thermische Belastung im Motorbereich vorliegt und zum anderen eine relativ hohe Variantenvielfalt bezüglich der Stromeinspeisung und bezüglich Filteranforderungen besteht. Der erfindungsgemäße Antrieb kann beispielsweise für Pumpenantriebe im Haushaltsgerätebereich, beispielsweise für Geschirrspülgeräte eingesetzt werden. Darüber hinaus ist er einsetzbar in der Labortechnik, in der Medizintechnik oder im Industriebereich. Der erfindungsgemäße Antrieb ermöglicht eine verbesserte Modularität bei der Konfiguration von motorbetriebenen Geräten.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10147472 A1 [0003]
Claims (10)
- Antrieb für Gargeräte mit einem Elektromotor und einer Stromrichteranordnung, wobei die Stromrichteranordnung eine Gleichrichtereinheit, eine Zwischenkreiseinheit, eine Wechselrichtereinheit und eine Steuerelektronikeinheit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichtereinheit (
5 ), die Steuerelektronikeinheit (6 ) und der Elektromotor (1 ) eine gemeinsame Baueinheit (7 ) bilden, die räumlich getrennt zu einer die Gleichrichtereinheit (9 ) und den Zwischenkreis (11 ) aufweisenden Strombereitstellungseinheit (8 ) angeordnet ist. - Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombereitstellungseinheit (
8 ) eine an die Netzspannung (U1) und Netzfrequenz (f1) angepasste Schaltung aufweist. - Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombereitstellungseinheit (
8 ) derart ausgebildet ist, dass an einem Ausgang derselben eine Zwischenkreisspannung (UZK) mit einem an die Auslegung des Elektromotors (1 ) und/oder der Wechselrichtereinheit (5 ) angepasstes konstantes Spannungsniveau (UZK) erzeugbar ist. - Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombereitstellungseinheit (
8 ) eine solche Filtereinheit (12 ) aufweist, derart, dass die Anforderungen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit in Abhängigkeit von den Einspeisebedingungen erfüllt werden. - Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombereitstellungseinheit (
8 ) eine Wandlereinheit (10 ) aufweist, derart, dass an dem Ausgang der Strombereitstellungseinheit (8 ) eine Zwischenkreisspannung (Um) mit einem konstanten Spannungsniveau erzeugbar ist. - Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichtereinheit (
9 ) einen netzgeführten Gleichrichter umfasst. - Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichtereinheit (
5 ) einen Wechselrichter umfasst, der auf die Motornennspannung (U2) des Elektromotors1 ausgelegt ist. - Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombereitstellungseinheit (
8 ) in einem solchen Abstand (A) zu der Baueinheit (7 ) und/oder zu einem Garraum (4 ) des Dampfgargerätes angeordnet ist, dass die Betriebstemperatur der Strombereitstellungseinheit (8 ) unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegt. - Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (
1 ) als ein dreiphasiger Synchronmotor ausgebildet ist. - Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A) zwischen der Strombereitstellungseinheit (
8 ) und der Baueinheit (7 ) Null beträgt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20110221 |