DE102010062731A1

DE102010062731A1 - Cooling appliance e.g. refrigerator used in e.g. household, comprises linear compressor including a rotor, and centering device for carrying out radial centering of rotor by magnetic field

Info

Publication number: DE102010062731A1
Application number: DE102010062731A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Krknjak Christian
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2012-06-14

Abstract

The cooling appliance comprises a linear compressor including a rotor (100), and a centering device for carrying out radial centering of the rotor by the magnetic field. The centering device comprises several electromagnets for generating several magnetic fields for radial centering of the rotor. An independent claim is included for method for radial centering of runner of linear compressor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einem einen Läufer umfassenden Linearverdichter zur Verdichtung von Fluiden, beispielsweise zur Verdichtung von Kältemitteln in Haushalts-Kältegeräten.The present invention relates to a refrigerator with a runner comprehensive linear compressor for the compression of fluids, for example, for the compression of refrigerants in household refrigerators.

Zur Verdichtung von Fluiden wie zum Beispiel Gasen werden üblicherweise Verdichter eingesetzt, wie sie in den Druckschriften DE 10 2007 060 824 A1 oder DE 10 2006 009 232 A1 beschrieben sind. Hierbei wird ein Verdichterkolben über eine Kolbenstange von einem linearen Läufer bzw. Anker angetrieben, dessen mechanische Führung durch zwei seitlich angebrachte Blattfedern gewährleistet wird. Durch diese mechanische Führung wird der Läufer in seiner Position gehalten und kann hier durch die elektromotorische Kraft in der gewünschten Richtung verschoben werden. Andere bekannten Lösungen zur mechanischen Führung sind z. B. Kugellager oder bei sehr großen Antriebsleistungen hydrodynamische Lager.For compression of fluids such as gases usually compressors are used, as described in the publications DE 10 2007 060 824 A1 or DE 10 2006 009 232 A1 are described. Here, a compressor piston is driven via a piston rod by a linear rotor or armature whose mechanical guidance is ensured by two laterally mounted leaf springs. By this mechanical guidance of the rotor is held in position and can be moved here by the electromotive force in the desired direction. Other known solutions for mechanical guidance are z. B. ball bearings or hydrodynamic bearings for very large drive power.

Aus der Druckschrift DE 10 2008 061 205 A1 ist ein elektrodynamischer Linearschwingmotor mit einem Magneten im Statorsystem und einem Schwingsystem bekannt, wobei die Schwingung des Linearschwingmotors in axialer Richtung mittels eines Magnetfeldes angeregt wird.From the publication DE 10 2008 061 205 A1 is an electrodynamic linear vibrating motor with a magnet in the stator and a vibrating system known, wherein the oscillation of the linear oscillating motor is excited in the axial direction by means of a magnetic field.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kältegerät mit einem Linearverdichter bereitzustellen, bei dem ein Läufer des Linearverdichters eine verbesserte axiale Führung aufweist und radial besser positioniert werden kann.It is an object of the present invention to provide a refrigerator with a linear compressor, in which a rotor of the linear compressor has an improved axial guidance and can be radially better positioned.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous forms of further education are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine magnetische Lagerung eines Läufers eines Kältegeräts mechanische Verschleißerscheinungen nahezu vollständig vermeidet. Dadurch wird erreicht, dass der Läufer ebenso wie das dazugehörige magnetische Lager eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer aufweist.The present invention is based on the finding that a magnetic bearing of a rotor of a refrigeration device almost completely avoids mechanical signs of wear. This ensures that the runner as well as the associated magnetic bearing has a virtually unlimited life.

Ferner wurde bei der vorliegenden Erfindung erkannt, dass eine radiale Justage eines Läufers mittels eines Magnetfeldes zu einer verbesserten Führung des Läufers führt.Furthermore, it has been recognized in the present invention that a radial adjustment of a rotor by means of a magnetic field leads to improved guidance of the rotor.

Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Kältegerät mit einem Linearverdichter, welcher einen Läufer umfasst, und mit einer Zentrierungseinrichtung zur radialen Zentrierung des Läufers mittels eines Magnetfeldes.According to one aspect, the invention relates to a refrigeration device with a linear compressor, which comprises a rotor, and with a centering device for radial centering of the rotor by means of a magnetic field.

Unter einem Kältegerät wird insbesondere ein Haushaltskältegerät verstanden, also ein Kältegerät das zur Haushaltsführung in Haushalten oder eventuell auch im Gastronomiebereich eingesetzt wird, und insbesondere dazu dient Lebensmittel und/oder Getränke in haushaltsüblichen Mengen bei bestimmten Temperaturen zu lagern, wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank, eine Kühlgefrierkombination, eine Gefriertruhe oder ein Weinlagerschrank.A refrigeration appliance is understood in particular to be a household refrigeration appliance, that is to say a refrigeration appliance used for household purposes or possibly even in the gastronomy sector, and in particular for storing food and / or beverages in household quantities at specific temperatures, such as, for example, a refrigerator, a freezer , a fridge freezer, a freezer or a wine storage cabinet.

Unter radialer Zentrierung wird hierbei verstanden, dass der Läufer senkrecht zu seiner Längsachse dermaßen bewegt wird, dass er sich näher an einer gewünschten Längsachsenposition befindet. Durch eine solche Zentrierung an mehreren Stellen entlang der Längsachse des Läufers kann die Achse des Läufers in eine bestimmte Richtung ausgerichtet werden. Eine gewünschte Richtung der Längsachse des Läufers kann durch Lager oder eine Arbeitsachse eines Verdichterkolbens vorgegeben sein.By radial centering is meant that the rotor is moved perpendicular to its longitudinal axis so that it is closer to a desired longitudinal axis position. By such a centering at several points along the longitudinal axis of the rotor, the axis of the rotor can be aligned in a particular direction. A desired direction of the longitudinal axis of the rotor may be predetermined by bearings or a working axis of a compressor piston.

Da die radiale Zentrierung des Läufers vorliegend durch ein Magnetfeld erfolgt, ist der zu zentrierende Läufer bevorzugt selbst magnetisch. Hierbei kann das Magnetfeld des Läufers annähernd ein Feld eines Stabmagneten sein. Deshalb kann der lineare Läufer z. B. durch zwei entlang einer Achse angeordnete Elektromagneten entlang dieser Achse ausgerichtet werden. Bei kurzen Läufern genügt bereits ein Elektromagnet, um dies zu bewerkstelligen. Der Läufer kann ferner mit Magneten versehen sein.Since the radial centering of the rotor takes place here by a magnetic field, the rotor to be centered is preferably itself magnetic. Here, the magnetic field of the rotor may be approximately a field of a bar magnet. Therefore, the linear runner z. B. be aligned along two axes arranged along an axis electromagnet along this axis. For short runners, an electromagnet is enough to accomplish this. The rotor may also be provided with magnets.

Gemäß einer Ausführungsform des Kältegeräts umfasst die Zentrierungseinrichtung einen Elektromagneten zur Erzeugung des Magnetfeldes. Ein solcher kann von einer stromdurchflossenen Spule mit oder ohne Eisenkern realisiert werden.According to one embodiment of the refrigeration device, the centering device comprises an electromagnet for generating the magnetic field. Such can be realized by a current-carrying coil with or without iron core.

Gemäß einer Ausführungsform des Kältegeräts umfasst die Zentrierungseinrichtung eine Mehrzahl von Elektromagneten zur Erzeugung einer Mehrzahl von Magnetfeldern zur radialen Zentrierung des Läufers. Dies hat den Vorteil, dass damit und einer geeigneten Anordnung der Elektromagnete der Läufer im dreidimensionalen Raum beliebig verschoben werden kann. Vorteilhafterweise ordnet man die Elektromagnete so an, dass der Läufer senkrecht zur Längsachse des Läufers beliebig verschoben werden kann, während entlang der Längsachse des Läufers keine Verschiebung erfolgt.According to one embodiment of the refrigeration device, the centering device comprises a plurality of electromagnets for generating a plurality of magnetic fields for radial centering of the rotor. This has the advantage that with it and a suitable arrangement of the electromagnets of the rotor in three-dimensional space can be moved arbitrarily. Advantageously, arranging the electromagnets so that the rotor can be moved perpendicular to the longitudinal axis of the rotor as desired, while along the longitudinal axis of the rotor no displacement takes place.

Gemäß einer Ausführungsform des Kältegeräts ist die Mehrzahl der Elektromagneten um eine Längsachse des Läufers, insbesondere kreisförmig, angeordnet. Die kreisförmige Anordnung der Elektromagnete, insbesondere in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Läufers und insbesondere gleichmäßig beabstandet auf einer Kreislinie, hat bei zwei, drei oder mehr Elektromagneten den Vorteil, dass durch geeignete Wahl der jeweiligen Spulenströme der Läufer innerhalb der Fläche der Kreislinie radial beliebig verschoben werden kann. Vorteilhafterweise ist die Zentrierungseinrichtung zylinderrohrförmig ausgeführt, wobei die Elektromagneten in oder an dem Zylinder in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Läufers kreisförmig angeordnet sind. In diesem Fall sollte der lineare Läufer idealerweise in der Mitte des Zylinderrohrs verlaufen.According to one embodiment of the refrigeration device, the plurality of electromagnets around a longitudinal axis of the rotor, in particular circular, arranged. The circular arrangement of the electromagnets, in particular in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the rotor and in particular evenly spaced on a circular line, has in two, three or more electromagnets the advantage that can be moved radially arbitrarily by suitable choice of the respective coil currents of the rotor within the surface of the circle. Advantageously, the centering device is cylindrical-tube-shaped, wherein the electromagnets are arranged in a circle in or on the cylinder in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the rotor. In this case, the linear runner should ideally run in the middle of the cylinder tube.

Gemäß einer Ausführungsform des Kältegeräts umfasst die Zentrierungseinrichtung einen Abstandssensor zur Erfassung eines Abstands zwischen dem Läufer und dem Elektromagneten, wobei der Elektromagnet in Abhängigkeit des erfassten Abstandes zur Erzeugung des Magnetfeldes ansteuerbar ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Stromstärke eines durch den Elektromagneten fließenden Stroms in Abhängigkeit des erfassten Abstands einstellbar, insbesondere regelbar. Hierdurch wird erreicht, dass der Abstand zwischen dem Elektromagneten und dem Läufer auf einen bestimmten Abstand geregelt werden kann. Der Abstandssensor kann auf verschiedenen Funktionsprinzipien beruhen. So können z. B. kapazitive, induktive, magnetische oder optische Sensoren eingesetzt werden. Die optischen Sensoren können hierbei auf den Prinzipien der Triangulation oder Laufzeitmessung beruhen. Je nach erfasstem Abstand und je nachdem, ob der gewünschte Abstand größer oder kleiner als der erfasste Abstand ist, wird der durch den Elektromagneten fließende Strom und somit das vom Magnetfeld erzeugte Magnetfeld so geregelt, dass der Läufer vom Elektromagneten abgestoßen bzw. angezogen wird. Nach einer weiteren Ausführungsform wird zur Regelung eine Regel- und Steuereinheit benutzt, welche insbesondere in der Zentrierungseinheit integriert sein kann.According to one embodiment of the refrigeration device, the centering device comprises a distance sensor for detecting a distance between the rotor and the electromagnet, wherein the electromagnet is controllable in dependence of the detected distance for generating the magnetic field. According to a further embodiment, a current intensity of a current flowing through the electromagnet is adjustable in dependence on the detected distance, in particular controllable. This ensures that the distance between the electromagnet and the rotor can be controlled to a certain distance. The distance sensor can be based on different operating principles. So z. B. capacitive, inductive, magnetic or optical sensors are used. The optical sensors can hereby be based on the principles of triangulation or transit time measurement. Depending on the detected distance and depending on whether the desired distance is greater or smaller than the detected distance, the current flowing through the electromagnet and thus the magnetic field generated by the magnetic field is controlled so that the rotor is repelled or attracted by the electromagnet. According to a further embodiment, a control and control unit is used for the control, which may be integrated in particular in the centering unit.

Gemäß einer Ausführungsform des Kältegeräts ist der Elektromanget in einem Lager angeordnet, das den Läufer umschließt. Hierbei wird der Läufer in dem Lager gelagert. Entsprechend der Länge des Läufers werden mehrere entlang einer Achse angeordnete und den Läufer umschließende Lager verwendet. Einerseits kann das Lager in der den Elektromagneten umfassenden Zentrierungseinheit, andererseits der Elektromagnet selbst in dem Lager integriert sein. Das Lager kann z. B. ein mechanisches Lager, Kugellager, magnetisches oder ein hydrodynamisches, insbesondere ein Gaslager (engl.: gas bearing) sein. Das magnetische Lager kann zylinderrohrförmig ausgeführt sein.According to one embodiment of the refrigeration device, the electromagnet is arranged in a bearing which encloses the rotor. Here, the runner is stored in the warehouse. According to the length of the rotor, a plurality of bearings arranged along an axis and surrounding the rotor are used. On the one hand, the bearing in the centering unit comprising the electromagnets, on the other hand, the electromagnet itself may be integrated in the bearing. The camp can z. B. a mechanical bearing, ball bearings, magnetic or hydrodynamic, in particular a gas bearing (English: gas bearing) be. The magnetic bearing may be cylindrical.

Gemäß einer Ausführungsform des Kältegeräts umfasst die Zentralisierungseinrichtung ein den Läufer umschließendes Lager. Hierbei kann es sich z. B. um ein mechanisches, magnetisches oder ein Gaslager handeln. Insbesondere ein magnetisches Lager bzw. Magnetlager hat den Vorteil der Kontaktfreiheit und sehr geringer Verluste, was zu einer praktisch unbegrenzten Lebensdauer des magnetischen Lagers führt. Dämpfung und Steifigkeit sind während des Betriebs variierbar, ferner können Schwingungen und Unwuchten aktiv gedämpft werden.According to one embodiment of the refrigeration device, the centralization device comprises a bearing enclosing the rotor. This may be z. B. be a mechanical, magnetic or a gas bearing. In particular, a magnetic bearing or magnetic bearing has the advantage of freedom from contact and very low losses, resulting in a virtually unlimited life of the magnetic bearing. Damping and stiffness can be varied during operation, and vibrations and imbalances can be actively damped.

Gemäß einer Ausführungsform des Kältegeräts ist das magnetische Lager ausgebildet, das Magnetfeld, insbesondere ein Permanentmagnetfeld, zu erzeugen. An dem Permanentmagnetfeld dieser Ausführungsform ist vorteilhaft, dass höhere Magnetfelddichten erzielbar sind und im Gegensatz zu einem Elektromagneten keine elektrischen Anschlüsse notwendig sind. Eine Anregung der axialen Schwingung des Läufers kann durch einen zusätzlichen Elektromagneten erfolgen.According to one embodiment of the refrigeration device, the magnetic bearing is designed to generate the magnetic field, in particular a permanent magnetic field. At the permanent magnetic field of this embodiment is advantageous that higher magnetic field densities can be achieved and in contrast to an electromagnet no electrical connections are necessary. An excitation of the axial vibration of the rotor can be done by an additional electromagnet.

Gemäß einer Ausführungsform des Kältegeräts umfasst die Zentrierungseinrichtung eine Mehrzahl von magnetischen Lagern, welche jeweils den Läufer umschließen und zur Ausbildung von den Läufer radial zentrierenden Feldern vorgesehen ist. Vorzugsweise haben die als Spulen ausgebildeten magnetischen Lager bei derselben oder entgegengesetzter Spulenwicklung dieselbe Orientierung im Raum. Besonders bevorzugt liegen die so ausgebildeten magnetischen Lager entlang einer Achse. Vorteilhafterweise werden drei oder vier magnetische Lager verwendet, die auf einer Kreislinie äquidistant verteilt sind. Die Ausführungsform mit vier jeweils um 90° versetzten Elektromagneten ist besonders vorteilhaft, da hierbei der Läufer mit zwei sich gegenüberliegenden Elektromagneten entlang einer senkrecht zur Längsachse des Läufers liegenden Richtung verschoben werden kann, und die restlichen beiden sich gegenüberliegenden Elektromagneten den Läufer in derselben Ebene entlang einer zur letztgenannten Richtung senkrechten Richtung verschieben können.According to one embodiment of the refrigeration device, the centering device comprises a plurality of magnetic bearings, which respectively enclose the rotor and is provided for the formation of the rotor radially centering fields. Preferably, the magnetic bearings designed as coils have the same orientation in space for the same or opposite coil winding. Particularly preferably, the magnetic bearings formed in this way lie along an axis. Advantageously, three or four magnetic bearings are used, which are distributed equidistantly on a circular line. The embodiment with four each offset by 90 ° electromagnet is particularly advantageous because in this case the rotor can be moved with two opposing electromagnet along a direction perpendicular to the longitudinal axis of the rotor direction, and the remaining two opposing electromagnets the rotor in the same plane along a can move to the latter direction vertical direction.

Gemäß einer Ausführungsform des Kältegeräts sind die magnetischen Lager entlang einer Längsachse des Läufers beabstandet. In einer vorteilhaften Ausführungsform mit zwei magnetischen Lagern sind diese so beabstandet, dass beide magnetischen Lager während der ganzen. Schwingungsperiode den Läufer jederzeit entlang der ganzen Länge des Läufers umschließen.According to one embodiment of the refrigerator, the magnetic bearings are spaced along a longitudinal axis of the rotor. In an advantageous embodiment with two magnetic bearings they are spaced so that both magnetic bearings during the whole. Vibration period the runner at any time along the entire length of the runner enclose.

Gemäß einer Ausführungsform des Kältegeräts ist das insbesondere magnetische Lager in einem den Läufer zylindrisch umschließenden Antriebsmotor des Linearverdichters angeordnet, insbesondere integriert. In einer weiteren Ausführungsform sind sowohl der Abstandssensor als auch der Elektromagnet in dem den Läufer zylindrisch umgebenden Antriebsmotor angeordnet bzw. integriert, so dass dieser das magnetische Lager und die Zentrierungseinrichtung bildet. According to one embodiment of the refrigeration device, the magnetic bearing in particular is arranged, in particular integrated, in a drive motor of the linear compressor which surrounds the rotor in a cylindrical manner. In a further embodiment, both the distance sensor and the electromagnet are arranged or integrated in the drive motor surrounding the rotor so that it forms the magnetic bearing and the centering device.

Gemäß einer Ausführungsform des Kältegeräts umschließt das Magnetfeld den Läufer. Hierbei verläuft der Läufer für gewöhnlich in einem lokalen Minimum, insbesondere einer Nullstelle des Magnetfeldes. Zur radialen Zentrierung besonders geeignet ist ein Feld, welches entlang der Längsachse konstant ist und in einer senkrechten Ebene dazu ein Quadrupolfeld bildet.According to one embodiment of the refrigeration device, the magnetic field encloses the rotor. In this case, the runner usually runs in a local minimum, in particular a zero point of the magnetic field. Particularly suitable for radial centering is a field which is constant along the longitudinal axis and forms a quadrupole field in a vertical plane.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur radialen Zentrierung eines Läufers eines Linearverdichters, bei dem ein Magnetfeld, insbesondere ein den Läufer umschließendes Magnetfeldes, zur radialen Zentrierung des Läufers erzeugt wird. Hinsichtlich des Läufers sowie des den Läufer umschließendes Magnetfeldes gilt das bereits oben Gesagte.According to a further aspect, the invention relates to a method for the radial centering of a rotor of a linear compressor, in which a magnetic field, in particular a magnetic field enclosing the rotor, is generated for the radial centering of the rotor. With regard to the runner as well as the magnetic field surrounding the runner, what has been said above applies.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Stromstärke eines das Magnetfeld erzeugenden Elektromagneten eingestellt, insbesondere geregelt. Hierdurch kann der Läufer senkrecht zu einer Längsachse des Läufers, insbesondere in Richtung einer gewünschten Längsachsenposition des Läufers, verschoben werden. Um diese gewünschte Längsachsenposition herum können durch die Axialschwingung verursachte kleine radiale Oszillationen durch die beschriebene Regelung einfach ausgeglichen werden.According to one embodiment of the method, a current intensity of a magnetic field generating electromagnet is set, in particular regulated. In this way, the rotor can be displaced perpendicular to a longitudinal axis of the rotor, in particular in the direction of a desired longitudinal axis position of the rotor. Around this desired longitudinal axis position caused by the axial vibration small radial oscillations can be easily compensated by the described control.

Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Further embodiments will be explained with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine schematische Zeichnung, welche das Prinzip der Magnetlagerung des Läufers verdeutlicht; und 1 a schematic drawing illustrating the principle of the magnetic bearing of the rotor; and

2 eine schematische Schnittzeichnung durch ein magnetisches Lager; und 2 a schematic sectional view through a magnetic bearing; and

3 eine schematische Schnittzeichnung durch ein magnetisches Lager. 3 a schematic sectional view through a magnetic bearing.

1 verdeutlicht das Prinzip einer Magnetlagerung eines Linearantriebs eines in dem Verdichter eines Kältegerätes eingesetzten Läufers 100. Der Läufer 100 kann eine mit dem Läufer 100 fest oder beweglich verbundene Läuferwelle oder Kolbenstange aufweisen. Der Läufer 100 erstreckt sich entlang einer Längsachse 110 und kann beispielsweise eine zylindrische Form aufweisen. Zur radialen Justierung des Läufers 100 sind beispielsweise ein erstes magnetisches Lager 120 sowie ein hierzu axial beabstandet angeordnetes zweites magnetisches Lager 130 vorgesehen. Die magnetischen Lager 120, 130 bilden Ausführungsformen einer Zentrierungsvorrichtung. Die magnetischen Lager 120 und 130 können beispielsweise in der Gestalt von zylindrischen Rohren ausgeführt sein, die jeweils einen Hohlraum 121, 123 aufweisen. Der Läufer 100 wird durch die Hohlräume 121, 123 der magnetischen Lager 120 und 130 geführt. 1 illustrates the principle of a magnetic bearing of a linear drive of a rotor used in the compressor of a refrigerator 100 , The runner 100 can one with the runner 100 fixed or movably connected rotor shaft or piston rod have. The runner 100 extends along a longitudinal axis 110 and may, for example, have a cylindrical shape. For radial adjustment of the rotor 100 are, for example, a first magnetic bearing 120 and a second magnetic bearing axially spaced therefrom 130 intended. The magnetic bearings 120 . 130 form embodiments of a centering device. The magnetic bearings 120 and 130 For example, they may be in the form of cylindrical tubes, each having a cavity 121 . 123 exhibit. The runner 100 gets through the cavities 121 . 123 the magnetic bearing 120 and 130 guided.

Der Läufer 100 wird in den magnetischen Lagern 120, 130 radial mittels eines magnetischen Feldes zur Längsachse 110 hin zentriert, so dass der Läufer 100 in Betrieb die Wandungen der Hohlräume 121 und 123 nicht berührt. Die radial gerichteten magnetischen Felder zur Justierung des Läufers 100 können beispielsweise mit Hilfe von in 1 nicht dargestellten Elektromagneten erzeugt werden.The runner 100 is in the magnetic bearings 120 . 130 radially by means of a magnetic field to the longitudinal axis 110 centered out, leaving the runner 100 in operation the walls of the cavities 121 and 123 not touched. The radially directed magnetic fields to adjust the rotor 100 For example, with the help of in 1 Solenoid not shown are generated.

Der Läufer 100 kann beispielsweise eine Läuferwelle eines Linearantriebs in einem Kältemittelverdichter aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform sind die magnetischen Lager 120, 130 vorgesehen, ein den Läufer 100 umgebendes Magnetfeld zu erzeugen, wodurch dieser zentriert und in dieser Position geführt werden kann. Dies ist insbesondere bei runden Läuferwellen bzw. Läufern von Vorteil.The runner 100 For example, it may have a rotor shaft of a linear drive in a refrigerant compressor. According to one embodiment, the magnetic bearings 120 . 130 provided a runner 100 generate surrounding magnetic field, whereby it can be centered and guided in this position. This is particularly advantageous for round rotor shafts or runners.

Zur Erzeugung der Magnetfelder können um die Läuferwelle 100 herum mehrere, beispielsweise vier Magnete und vier Abstandssensoren angeordnet werden. Die Abstandssensoren sind beispielsweise vorgesehen, einen Abstand eines Elektromagneten zum Läufer 100 zu erfassen. Auf der Basis der gemessenen Abstände können die Elektromagnete beispielsweise derart angesteuert werden, dass sie ein örtlich stärkeres oder schwächeres Magnetfeld erzeugen, um den Läufer 100 gemäß der Abstandsmessung zu justieren. Darüber hinaus kann eine zusätzliche Regelung vorgesehen werden, welche dahingehend wirken kann, dass der Abstand aller Elektromagnete zum Läufer 100 gleich ist, wodurch der Läufer 100 auch zentriert werden kann. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, insbesondere bei Läufern bzw. Läuferwellen geringerer Länge und/oder bei geringeren Hüben der Axialschwingung ein einziges magnetisches Lager einzusetzen. Bei längeren Läufern bzw. Läuferwellen und/oder bei größeren Hüben können, wie es in 1 dargestellt ist, zwei oder mehr magnetische Lager eingesetzt werden.To generate the magnetic fields around the rotor shaft 100 several, for example, four magnets and four distance sensors are arranged around. The distance sensors are provided, for example, a distance of an electromagnet to the rotor 100 capture. For example, based on the measured distances, the electromagnets may be driven to generate a locally stronger or weaker magnetic field around the rotor 100 to adjust according to the distance measurement. In addition, an additional control can be provided, which can act to the effect that the distance of all electromagnets to the rotor 100 is the same, causing the runner 100 can also be centered. In addition, it is possible, in particular for runners or rotor shafts shorter length and / or lower strokes of the axial vibration to use a single magnetic bearing. For longer runners or rotor shafts and / or larger strokes, as in 1 is shown, two or more magnetic bearings are used.

Die Lagerung des Läufers 100 mittels der magnetischen Lager 120, 130 kann beispielsweise in einen Antriebsmotor, welche zum Antreiben des Läufers 100 dient, integriert werden. Die magnetischen Lager 120, 130 können den Läufer 100 zylindrisch umschließen. Gemäß einer Ausführungsform können die magnetischen Lager 120, 130 jedoch derart geformt sein, dass sie der Läufer 100 nur teilweise umschließen. Darüber hinaus können die magnetischen Lager 120, 130 mehrstückig und um den Läufer 100 herum angeordnet sein.The bearing of the runner 100 by means of magnetic bearings 120 . 130 For example, in a drive motor, which for driving the rotor 100 serves to be integrated. The magnetic bearings 120 . 130 can the runner 100 enclose cylindrical. According to one embodiment, the magnetic bearings 120 . 130 however, be shaped to be the runner 100 only partially enclose. In addition, the magnetic bearings 120 . 130 in pieces and around the runner 100 be arranged around.

Die Verwendung der magnetischen Lager 120, 130 ermöglicht eine vorteilhafte magnetische Lagerung des Läufers 100, bei der keine oder nur geringe mechanische Verschleißerscheinungen auftreten, was die Ausfallwahrscheinlichkeit eines Kältegerätes reduziert.The use of magnetic bearings 120 . 130 allows an advantageous magnetic bearing of the rotor 100 in which no or only Low mechanical wear occurs, which reduces the probability of failure of a refrigeration device.

Gemäß einer Ausführungsform kann eines der magnetischen Lager 120, 130 oder auch ein weiteres magnetisches Lager vorgesehen sein, den Läufer 100 beispielsweise axial zu positionieren bzw. auszurichten.According to one embodiment, one of the magnetic bearings 120 . 130 or another magnetic bearing may be provided, the rotor 100 For example, to position or align axially.

2 stellt ein magnetisches Lager wie z. B. aus 1 als Schnittzeichnung dar. Hierbei wurde durch eines der beiden magnetischen Lager 120, 130 der 1 geschnitten und dieser Schnitt entlang der Längsachse 110 betrachtet. In der Mitte der 2 erkennt man den runden Querschnitt des Läufers 100 mit seiner mittigen Längsachse 110. Um den Läufer 100 herum ist eine Zentrierungsvorrichtung 200 mit daran angebrachten Elektromagneten und Abstandssensoren angeordnet. Nach einer weiteren Ausführungsform können die Elektromagneten und/oder Abstandssensoren in der Zentrierungsvorrichtung 200 integriert sein. An der Innenseite des Zylinderrohrs der Zentrierungsvorrichtung 200 sind vier Elektromagneten 210, 220, 230 und 240 sowie vier innenliegende Abstandssensoren 250, 260, 270 und 280 angebracht. Hierbei bilden die vier Elektromagneten 210, 220, 230 und 240 und die vier Abstandssensoren 250, 260, 270 und 280 jeweils vier Paare, welche auf einer Kreislinie in der Zeichenebene jeweils um 90° versetzt angeordnet sind. Die Elektromagneten 210, 220, 230 und 240 können hierbei als Spulen, insbesondere mit magnetischem Kern, ausgebildet sein. Die Abstandssensoren 250, 260, 270 und 280 sind induktive Abstandssensoren, welche jeweils aus einer von einem hochfrequenten Strom durchflossenen, flachen Spule besteht. Nach einer weiteren Ausführungsform können die Abstandssensoren auch kapazitive, magnetische oder optische Sensoren sein. Die Elektromagneten 210, 220, 230 und 240 können als innenliegende Elektromagneten oder als außenliegende Elektromagneten ausgeführt sein. 2 provides a magnetic bearing such. B. off 1 This was through one of the two magnetic bearings 120 . 130 of the 1 cut and this cut along the longitudinal axis 110 considered. In the middle of 2 you can see the round cross-section of the runner 100 with its central longitudinal axis 110 , To the runner 100 around is a centering device 200 arranged with attached electromagnet and distance sensors. According to a further embodiment, the electromagnets and / or distance sensors in the centering device 200 be integrated. On the inside of the cylinder tube of the centering device 200 are four electromagnets 210 . 220 . 230 and 240 as well as four internal distance sensors 250 . 260 . 270 and 280 appropriate. Here are the four electromagnets 210 . 220 . 230 and 240 and the four distance sensors 250 . 260 . 270 and 280 four pairs each, which are arranged offset on a circular line in the plane of each 90 °. The electromagnets 210 . 220 . 230 and 240 can in this case be designed as coils, in particular with a magnetic core. The distance sensors 250 . 260 . 270 and 280 are inductive distance sensors, each consisting of a high-frequency current flowing through a flat coil. According to a further embodiment, the distance sensors may also be capacitive, magnetic or optical sensors. The electromagnets 210 . 220 . 230 and 240 can be designed as internal electromagnet or as external electromagnet.

Die Spulenachsen der Abstandssensoren 250, 260, 270 und 280 und der Elektromagneten 210, 220, 230 und 240 sind sämtlich radial ausgerichtet und weisen innerhalb der Zeichenebene im Wesentlichen in Richtung der Längsachse 110.The coil axes of the distance sensors 250 . 260 . 270 and 280 and the electromagnet 210 . 220 . 230 and 240 are all aligned radially and have within the plane of the drawing substantially in the direction of the longitudinal axis 110 ,

Zur radialen Zentrierung wird zuerst mit sich jeweils gegenüberliegenden Abstandssensoren, z. B. mit den Abstandssensoren 210 und 230 der Abstand des Läufers 100 zum jeweiligen Abstandssensor 250 bzw. 270 gemessen. Falls die gemessenen Abstände unterschiedlich groß sind, werden die Ströme durch die entsprechenden Elektromagneten 210 und 230 dermaßen geregelt, dass die Abstände beispielsweise gleich groß werden. Sodann befindet sich der Läufer 100 in der Mitte zwischen den beiden Elektromagneten 210 und 230. Durch die axiale Schwingung des Läufers können jedoch auch weiterhin radiale Schwingungen induziert werden, welche dann durch die radiale Regelung beseitigt werden können.For radial centering is first with each opposing distance sensors, z. B. with the distance sensors 210 and 230 the distance of the runner 100 to the respective distance sensor 250 respectively. 270 measured. If the measured distances are different, the currents will be through the corresponding electromagnets 210 and 230 regulated so that the distances become, for example, the same size. Then there is the runner 100 in the middle between the two electromagnets 210 and 230 , However, due to the axial vibration of the rotor, radial vibrations can continue to be induced, which can then be eliminated by the radial control.

Die radiale Zentrierung des Läufers 100 mit Hilfe der beiden restlichen Elektromagneten 220 und 240 sowie der Abstandssensoren 260 und 280 verläuft analog zum gerade eben Gesagten. Vorteilhafterweise laufen die beiden Regelungen gleichzeitig oder hintereinander wiederholt ab.The radial centering of the rotor 100 with the help of the two remaining electromagnets 220 and 240 and the distance sensors 260 and 280 is analogous to what has just been said. Advantageously, the two regulations run simultaneously or consecutively repeatedly.

3 zeigt eine Anordnung von vier Elektromagneten 310, 320, 330 und 340 um den Läufer 100 herum. Die Elektromagnete 310, 320, 330 und 340 können beispielsweise jeweils gewickelte Spulen 311, 321, 331 sowie 341 umfassen. Die Spulen 311, 321, 331 und 341 werden beispielsweise jeweils um einen magnetischen, beispielsweise ringförmigen Kern gewickelt. 3 shows an arrangement of four electromagnets 310 . 320 . 330 and 340 around the runner 100 around. The electromagnets 310 . 320 . 330 and 340 For example, each wound coils 311 . 321 . 331 such as 341 include. The spools 311 . 321 . 331 and 341 For example, each wound around a magnetic, such as annular core.

Die Elektromagnete 310, 320, 330 und 340 sind um den Läufer 100 beispielsweise an durch eine vertikale Schnittachse 350 sowie durch eine horizontale Schnittachse 360 vorgegebenen Positionen angeordnet. Auf diese Weise kann das durch die Elektromagnete 310, 320, 330 und 340 jeweils erzeugte Magnetfeld radial zur Mitte des Läufer 100 hin erzeugt werden, wodurch der Läufer 100 radial zur Mitte hin, welche durch einen Schnittpunkt der Schnittachsen 350 und 360 bestimmt ist, ausgerichtet bzw. geführt wird.The electromagnets 310 . 320 . 330 and 340 are around the runner 100 for example, by a vertical cutting axis 350 as well as by a horizontal cutting axis 360 arranged in predetermined positions. In this way, that can be done by the electromagnets 310 . 320 . 330 and 340 respectively generated magnetic field radially to the center of the rotor 100 are generated, causing the runner 100 radially towards the center, which through an intersection of the cutting axes 350 and 360 is determined, aligned or guided.

Zur Erfassung eines Abstandes des Läufers 100 zu den jeweiligen Elektromagneten 310, 320, 330 und 340 können an den Elektromagneten 310, 320, 330 und 340 jeweils Sensoren 370, 380, 390 und 400 vorgesehen sein.To detect a distance of the runner 100 to the respective electromagnet 310 . 320 . 330 and 340 can be connected to the electromagnet 310 . 320 . 330 and 340 each sensors 370 . 380 . 390 and 400 be provided.

Die Sensoren 370, 380, 390 und 400 sind beispielsweise zwischen dem jeweiligen Elektromagneten 310, 320, 330 und 340 sowie des Läufer 100 angeordnet. Die Sensoren 370, 380, 390 und 400 können beispielsweise als elektromagnetische Abstandssensoren ausgeführt sein. In diesem Fall können die Sensoren 370, 380, 390 und 400 jeweils eine Spule 371, 381, 391 sowie 401 umfassen, welche jeweils beispielsweise um einen Magnetkern herum gewickelt sind. Ist der Läufer 100 magnetisch, so induziert er aufgrund einer Bewegung zum jeweiligen Sensor hin in der jeweiligen Spule einen elektrischen Strom, deren Erfassung auf eine Abstandsänderung bezüglich des jeweiligen Sensors erfasst werden kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Spulen jedoch auch aktiv bestromt werden, wobei eine Änderung einer Position der Läuferwelle 100 bezüglich des jeweiligen Sensors eine Stromänderung herbeiführt, welche mittels einer in 3 nicht dargestellten Erfassungsvorrichtung erfasst und beispielsweise zur Ansteuerung der Spulen 311, 321, 331 sowie 341 herangezogen werden kann. Hierbei kann beispielsweise eine Stromstärke des durch den jeweiligen Elektromagneten fließenden elektrischen Stromes zur Erhöhung eines Magnetfeldes erhöht bzw. zur Verringerung eines Magnetfeldes reduziert werden. Auf diese Weise kann eine genaue Justierung des Läufers 100 bezüglich dessen Längsachse 110 bewirkt werden.The sensors 370 . 380 . 390 and 400 are for example between the respective electromagnet 310 . 320 . 330 and 340 as well as the runner 100 arranged. The sensors 370 . 380 . 390 and 400 For example, they may be implemented as electromagnetic distance sensors. In this case, the sensors can 370 . 380 . 390 and 400 one coil each 371 . 381 . 391 such as 401 each wrapped around a magnetic core, for example. Is the runner 100 Magnetically, it induces an electrical current due to a movement towards the respective sensor in the respective coil, the detection of which can be detected on a change in distance with respect to the respective sensor. However, according to a further embodiment, the coils can also be energized actively, wherein a change of a position of the rotor shaft 100 with respect to the respective sensor causes a change in current, which by means of a in 3 Detection device not shown detected and, for example, to control the coils 311 . 321 . 331 such as 341 be used can. In this case, for example, a current intensity of the electric current flowing through the respective electromagnet can be increased to increase a magnetic field or reduced to reduce a magnetic field. In this way, a precise adjustment of the rotor 100 with respect to its longitudinal axis 110 be effected.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: Läuferrunner
110110: Längsachselongitudinal axis
120120: magnetisches Lagermagnetic bearing
121121: Hohlraumcavity
123123: Hohlraumcavity
130130: magnetisches Lagermagnetic bearing
200200: Zentrierungseinrichtungcentralizing
210210: Elektromagnetelectromagnet
220220: Elektromagnetelectromagnet
230230: Elektromagnetelectromagnet
240240: Elektromagnetelectromagnet
250250: Abstandssensordistance sensor
260260: Abstandssensordistance sensor
270270: Abstandssensordistance sensor
280280: Abstandssensordistance sensor
310310: Elektromagnetelectromagnet
311311: SpuleKitchen sink
320320: Elektromagnetelectromagnet
321321: SpuleKitchen sink
330330: Elektromagnetelectromagnet
331331: SpuleKitchen sink
340340: Elektromagnetelectromagnet
341341: SpuleKitchen sink
350350: Schnittachsesection axis
360360: Schnittachsesection axis
370370: Sensorsensor
371371: SpuleKitchen sink
380380: Sensorsensor
381381: SpuleKitchen sink
390390: Sensorsensor
391391: SpuleKitchen sink
400400: Sensorsensor
401401: SpuleKitchen sink

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007060824 A1 [0002]
DE 102006009232 A1 [0002]
DE 102008061205 A1 [0003]

Claims

Refrigerating appliance with a linear compressor, which has a rotor ( 100 ), characterized by a centering device ( 200 ) for radial centering of the rotor ( 100 ) by means of a magnetic field.

Refrigerating appliance according to claim 1, characterized in that the centering device ( 200 ) an electromagnet ( 210 . 220 . 230 . 240 ) for generating the magnetic field.

Refrigerating appliance according to one of the preceding claims, characterized in that the centering device ( 200 ) a plurality of electromagnets ( 210 . 220 . 230 . 240 ) for generating a plurality of magnetic fields for radial centering of the rotor ( 100 ).

Refrigerating appliance according to claim 3, characterized in that the plurality of electromagnets ( 210 . 220 . 230 . 240 ) about a longitudinal axis ( 110 ) of the runner ( 100 ), arranged, in particular arranged in a circle, is.

Refrigerating appliance according to claim 3 or 4, characterized in that the centering device ( 200 ) a distance sensor ( 250 . 260 . 270 . 280 ) for detecting a distance between the runner ( 100 ) and the electromagnet ( 210 . 220 . 230 . 240 ), wherein the electromagnet ( 210 ) in dependence of the detected distance for generating the magnetic field can be controlled.

Refrigerating appliance according to claim 5, characterized in that a current strength of a through the electromagnet ( 210 . 220 . 230 . 240 ) flowing current in dependence of the detected distance adjustable, in particular is controllable.

Refrigerating appliance according to one of claims 2 to 6, characterized in that the Elektromanget ( 210 . 220 . 230 . 240 ) in a warehouse ( 120 . 130 ) is arranged, which the runner ( 100 ) encloses.

Refrigerating appliance according to one of claims 1 to 6, characterized in that the centralization device ( 200 ) a magnetic bearing ( 120 . 130 ), which is the runner ( 100 ) encloses.

Refrigerating appliance according to claim 8, characterized in that the magnetic bearing ( 120 . 130 ) is designed to generate the magnetic field, in particular a permanent magnetic field.

Refrigerating appliance according to claim 8 or 9, characterized in that the centralization device ( 200 ) a plurality of magnetic bearings ( 120 . 130 ), which in each case the runner ( 100 ) and to train the runners ( 100 ) is provided radially centering fields.

Refrigerating appliance according to claim 10, characterized in that the magnetic bearings ( 120 . 130 ) along a longitudinal axis of the rotor ( 100 ) are spaced.

Refrigerating appliance according to one of claims 7 to 11, characterized in that the bearing ( 120 . 130 ) In a rotor surrounding the cylindrical drive motor of the linear compressor arranged, in particular is integrated.

Refrigerating appliance according to one of claims 1 to 12, characterized in that the magnetic field of the rotor ( 100 ) encloses.

Method for the radial centering of a rotor ( 100 ) of a linear compressor characterized by generating a magnetic field, in particular a rotor ( 100 ) surrounding magnetic field, for radial centering of the rotor ( 100 ).

A method according to claim 14, characterized by adjusting, in particular regulating, a current intensity of a magnetic field generating electromagnet ( 210 . 220 . 230 . 240 ).