DE102017004607A1 - Fridge and / or freezer - Google Patents

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Yevgen Polonskiy
Marc Schirmer
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einer Quelle für Energie und/oder Daten und mit wenigstens einem Empfänger von Energie und/oder Daten, wobei die Quelle wenigstens einen Primärkreis mit wenigstens einer Primärspule und der Empfänger wenigstens einen Sekundärkreis mit wenigstens einer Sekundärspule aufweist, die nicht unmittelbar miteinander in Kontakt stehen, wobei die Impedanzen des Primärkreises und des Sekundärkreis zueinander derart abgestimmt sind, dass die Übertragung der Energie und/oder der Daten durch resonant induktive Kopplung erfolgt.The present invention relates to a refrigerator and / or freezer with at least one source of energy and / or data and at least one receiver of energy and / or data, the source having at least one primary circuit with at least one primary coil and the receiver at least one secondary circuit has at least one secondary coil, which are not directly in contact with each other, wherein the impedances of the primary circuit and the secondary circuit to each other are tuned such that the transmission of energy and / or data is carried out by resonant inductive coupling.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einer Quelle für Energie und/oder Daten und mit wenigstens einem Empfänger von Energie und/oder Daten, wobei die Energie und/oder die Daten berührungslos übertragen werden.The present invention relates to a refrigerator and / or freezer with at least one source of energy and / or data and at least one receiver of energy and / or data, wherein the energy and / or the data are transmitted without contact.

Aus dem Stand der Technik gemäß der EP 1 760 733 A1 ist ein Kühlgerät bekannt, bei dem eine berührungslose Energieübertragung von einem primären Stromkreis, der mit Wechselspannung und einer vorab festgelegten Frequenz betrieben wird auf einen sekundären Stromkreis erfolgt. Beide Stromkreise sind um jeweils ein ferromagnetisches Element gewickelt.From the prior art according to the EP 1 760 733 A1 a cooling device is known in which a non-contact power transmission from a primary circuit, which is operated with AC voltage and a predetermined frequency takes place on a secondary circuit. Both circuits are wound around a respective ferromagnetic element.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühl- und/oder Gefriergerät dahingehend weiterzubilden, bei dem bei der berührungslosen Energie- oder Datenübertragung nicht zwingend der Einsatz eines ferromagnetischen Elementes, wie z.B. eines Eisen- oder Ferritkerns notwendig ist und bei dem eine Energie- und/oder Datenübertragung auch bei einer räumlichen losen Anordnung der beiden Kreise möglich ist.The object of the present invention is to develop a refrigerator and / or freezer in which the non-contact energy or data transmission does not necessarily require the use of a ferromagnetic element, e.g. an iron or ferrite core is necessary and in which an energy and / or data transmission is possible even in a spatial loose arrangement of the two circles.

Diese Aufgabe wird durch ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a refrigerator and / or freezer with the features of claim 1.

Danach ist vorgesehen, dass die Quelle wenigstens einen Primärkreis mit wenigstens einer Primärspule und der Empfänger wenigstens einen Sekundärkreis mit wenigstens einer Sekundärspule aufweist, die nicht unmittelbar miteinander in Kontakt stehen, wobei die Impedanzen des Primärkreises und des Sekundärkreises zueinander derart abgestimmt sind, dass die Übertragung der Energie und/oder der Daten durch resonant induktive Kopplung erfolgt. Dabei ist die Resonanzfrequenz auf die Übertragungsfrequenz abgeglichen. Die Resonanz zwischen den Schwingkreisen, d.h. zwischen Primärkreis und Sekundärkreis führt zu einer verbesserten magnetischen Kopplung zwischen Sende- und Empfangsspule bei der Übertragungsfrequenz.Thereafter, it is provided that the source has at least one primary circuit with at least one primary coil and the receiver at least one secondary circuit with at least one secondary coil, which are not directly in contact with each other, wherein the impedances of the primary circuit and the secondary circuit are tuned to each other such that the transmission the energy and / or the data is done by resonant inductive coupling. The resonance frequency is adjusted to the transmission frequency. The resonance between the resonant circuits, i. between the primary circuit and secondary circuit leads to an improved magnetic coupling between transmitting and receiving coil at the transmission frequency.

In einer denkbaren und bevorzugten Ausführungsform ist weder der Primärkreis noch der Sekundärkreis mit einem ferromagnetischen Element versehen, wenngleich dessen Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung im Primärkreis und/oder im Sekundärkreis auch nicht ausgeschlossen ist.In a conceivable and preferred embodiment, neither the primary circuit nor the secondary circuit is provided with a ferromagnetic element, although its use in the context of the present invention in the primary circuit and / or in the secondary circuit is also not excluded.

Der Primärkreis kann fest im Gerät verbaut sein und/oder der Sekundärkreis kann beweglich im oder am Gerät angeordnet sein, wie beispielsweise an einem Ablageboden etc. Grundsätzlich ist aber auch bewegliche Anordnung des Primärkreises und/oder eine unbewegliche Anordnung des Sekundärkreises, z.B. an einer fest im gekühlten Innenraum befindlichen Beleuchtungseinheit denkbar und von der Erfindung umfasst.The primary circuit may be permanently installed in the device and / or the secondary circuit may be arranged movably in or on the device, such as a storage tray, etc. Basically, however, movable arrangement of the primary circuit and / or a stationary arrangement of the secondary circuit, e.g. conceivable on a fixed in the cooled interior lighting unit and includes the invention.

Die Informationsübertragung kann beispielsweise mittels der induktiven Kopplung erfolgen. So können beispielsweise Daten zur Anzeige gebracht werden, z. B. die in dem gekühlten Innenraum vorliegende Temperatur, die z.B. auf einer Glasplatte im gekühlten Innenraum angezeigt werden kann.The information transmission can be done for example by means of inductive coupling. For example, data can be displayed, eg. For example, the temperature present in the cooled interior, e.g. can be displayed on a glass plate in the cooled interior.

Dementsprechend kann der Sekundärkreis mit wenigstens einem Anzeigemittel zur Anzeige einer oder mehrerer Informationen ausgeführt sein oder mit diesem kommunizieren. Die Anzeigemittel können beispielweise als LEDs, als Display, Projektor etc. ausgebildet sein.Accordingly, the secondary circuit may be implemented with at least one display means for displaying one or more information or communicate with it. The display means may be designed, for example, as LEDs, as display, projector, etc.

Bei dem Anzeigemittel oder bei der Fläche, auf der eine Anzeige generiert wird, kann es sich um einen Ablageboden, insbesondere um eine Glasplatte, oder um ein Display, insbesondere um ein Display in dem Verschlusselement, mittels dessen der gekühlte Innenraum verschließbar ist, handeln.In the display means or at the area on which a display is generated, it may be a shelf, in particular a glass plate, or a display, in particular a display in the closure element, by means of which the cooled interior is closed, act.

Bei den Informationen kann es sich um beliebige Werte, Text, Logos etc. handeln. Diese können das Gerät selbst, wie beispielsweise Parameter einer oder mehrerer Komponenten des Gerätes (z.B. Verdampfertemperatur, Kompressordrehzahl etc.) und/oder Betriebsparameter des Gerätes (z.B. Temperaturistwerte) betreffen oder auch andere Parameter, wie beispielsweise die Umgebungstemperatur etc.The information can be any values, text, logos, etc. These may relate to the device itself, such as parameters of one or more components of the device (e.g., evaporator temperature, compressor speed, etc.) and / or operating parameters of the device (e.g., actual temperatures), or other parameters such as ambient temperature, etc.

In einer denkbaren Ausgestaltung der Erfindung sind der Primär- und der Sekundärkreis räumlich lose gekoppelt, wobei sowohl im Primär- als auch im Sekundärkreis wenigstens eine Kapazität angeordnet ist. Hintergrund dafür ist, dass bei einer räumlich losen Kopplung der Kreise der Kopplungsfaktor ggf. so stark absinkt, dass die Effizienz und Stabilität der induzierten Spannung zu gering ist bzw. schnell abnimmt.In a conceivable embodiment of the invention, the primary and the secondary circuit are spatially loosely coupled, wherein at least one capacitor is arranged both in the primary and in the secondary circuit. The reason for this is that if the circuits are spatially loose, the coupling factor may decrease so much that the efficiency and stability of the induced voltage is too low or rapidly decreases.

Der Kopplungsfaktor k der induktiven Kreise ist definiert durch: k = M/ ( L 1 L 2 ) 1 / 2 )

Figure DE102017004607A1_0001
wobei M die Gegeninduktivität und L1 und L2 die Eigeninduktivitäten des Primär- und des Sekundärkreises sind. Der Kopplungsfaktor k drückt somit den Anteil des magnetischen Feldes aus, der - produziert vom Primärkreis - den Sekundärkreis durchsetzt.The coupling factor k of the inductive circuits is defined by: k = M / ( L 1 L 2 ) 1 / 2 )
Figure DE102017004607A1_0001
where M is the mutual inductance and L 1 and L 2 are the self-inductances of the primary and secondary circuits. The coupling factor k thus expresses the portion of the magnetic field, which - produced by the primary circuit - passes through the secondary circuit.

Im Falle einer losen Kopplung macht sich die Eigeninduktivität des Primärkreises mit zunehmendem Abstand zwischen Primär- und Sekundärkreis immer stärker bemerkbar und verhindert so eine effiziente Energieübertragung.In the case of a loose coupling, the self-inductance of the primary circuit makes with increasing distance between the primary and secondary circuits increasingly noticeable and thus prevents efficient energy transfer.

Um dem entgegenzuwirken und den Einfluss der Eigeninduktivität zu kompensieren, wird entweder parallel oder in Serie zur Primär- und/oder Sekundärspule wenigstens eine Kapazität eingefügt. Damit wird ein Schwingkreis gebildet, der einer ohmschen Last gleicht, wenn der Schwingkreis bei der zugehörigen Resonanzfrequenz betrieben wird, die wie folgt lautet: f r = 1 / ( 2 π ( L 1 C 1 ) 1 / 2 )

Figure DE102017004607A1_0002
wobei fr die Resonanzfrequenz und C1 die Kapazität des Primärkreises darstellt.To counteract this and to compensate for the influence of the self-inductance, at least one capacitor is inserted either in parallel or in series with the primary and / or secondary coil. Thus, a resonant circuit is formed, which is similar to an ohmic load when the resonant circuit is operated at the associated resonant frequency, which is as follows: f r = 1 / ( 2 π ( L 1 C 1 ) 1 / 2 )
Figure DE102017004607A1_0002
wherein f r is the resonant frequency, and C 1 represents the capacitance of the primary circuit.

Die Kapazität kann in Serie oder parallel zu der Primär- und Sekundärspule angeordnet sein.The capacitance may be arranged in series or parallel to the primary and secondary coils.

Bei einer losen Kopplung kann der Fall eintreten, dass der Sekundärkreis relativ zum Primärkreis unterschiedlich ausgerichtet oder gar nicht vorhanden ist. Vor diesem Hintergrund ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Primärkreis über Mittel verfügt, die ausgebildet sind, das Vorhandensein des Sekundärkreises zu ermitteln.In the case of a loose coupling, it may be the case that the secondary circuit is differently oriented or not present relative to the primary circuit. Against this background, it is provided in a further preferred embodiment of the invention that the primary circuit has means which are designed to determine the presence of the secondary circuit.

Diese Mittel können Kommunikationsmittel umfassen, die ausgebildet sind, mit dem Sekundärkreis zu kommunizieren.These means may comprise communication means configured to communicate with the secondary circuit.

Alternativ oder zusätzlich können diese Mittel ausgeführt sein, den im Primärkreis fließenden Strom und die dort angelegte Spannung zu bestimmen und darauf basierend die Wirkleistung zu bestimmen, und/oder derart, dass die Resonanzfrequenz und/oder die Transistorschaltungen im spannungslosen und/oder stromlosen Zustand erfasst wird.Alternatively or additionally, these means can be designed to determine the current flowing in the primary circuit and the voltage applied there and to determine the active power based thereon and / or in such a way that the resonance frequency and / or the transistor circuits are detected in the de-energized and / or de-energized state becomes.

An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „ein“ oder „eine“ nicht zwingend auf genau eines der fraglichen Elemente verweisen, wenngleich auch dies von der Erfindung umfasst ist. Von den Begriffen ist auch eine Mehrzahl der fraglichen Elemente umfasst.It should be noted at this point that the terms "a" or "an" do not necessarily refer to exactly one of the elements in question, although this is also included in the invention. The terms also include a majority of the elements in question.

Vorzugsweise produziert ein im Primärkreis, auch als Erreger oder Energiequelle bezeichnet, generierter Wechselstrom ein wechselndes Magnetfeld, das bei einer passenden Ausrichtung des Sekundärkreises diesen durchsetzt und in diesem eine Wechselspannung induziert, aus der elektrische Leistung und/oder Daten gewonnen werden können. Die Übertragung erfolgt mittels einer berührungslosen Kopplung.Preferably, an alternating current generated in the primary circuit, also referred to as an exciter or energy source, produces an alternating magnetic field which, with a suitable orientation of the secondary circuit, passes through it and induces an alternating voltage therein, from which electrical power and / or data can be obtained. The transmission takes place by means of a contactless coupling.

Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, eine berührungslose Versorgung von Verbrauchern oder Anzeigeelementen mit Energie oder Daten zu realisieren, ohne dass das Gerät selbst optisch geändert werden müsste. Somit kann auf Stanzungen und Durchbrüche z.B im Innebehälter zur Kabeldurchführung verzichtet werden. Denkbar ist es beispielsweise, den Primärkreis schaumseitig, d.h. hinter der Innenbehälterwandung anzuordnen und den Sekundärkreis innerhalb des gekühlten Innenraums.By means of the present invention it is possible to realize a contactless supply of consumers or display elements with energy or data without the device itself having to be optically changed. Thus, can be dispensed with punches and openings, for example, in the inner container for cable entry. It is conceivable, for example, the primary circuit foam side, i. To arrange behind the inner container wall and the secondary circuit within the cooled interior.

Der Sekundärkreis kann Bestandteil eines oder mehrerer in dem gekühlten Innenraum oder auch außerhalb davon angeordneter Elemente sein, wie z.B. von Ablageböden, Schubladen, Türabstellern etc. Er kann so verbaut sein, dass er für den Nutzer nicht sichtbar ist, was vorzugsweise auch für den Primärkreis gilt.The secondary circuit may be part of one or more elements arranged in the cooled interior or also outside thereof, e.g. of shelves, drawers, door racks, etc. It can be installed so that it is not visible to the user, which preferably also applies to the primary circuit.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.Further details and advantages of the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing.

Es zeigen:

  • 1: eine schematische Darstellung der berührungslosen induktiven Energieübertragung und die Abhängigkeit des Kopplungsfaktors von dem Wert Δx/r2, wobei Δx der seitliche Versatz der Mittelpunkte der Primär- und der Sekundärspule und r2 der Radius der Sekundärspule ist,
  • 2: Schaltbilder unterschiedlicher Kopplungsarten,
  • 3: Ersatzschaltbild eines resonanten Übertragungssystems,
  • 4: Schaltbilder verschiedener Anordnungen der Kapazitäten im Primär- und im Sekundärkreis,
  • 5: Schaltbild eines sekundärseitig resonanten Schwingkreises mit Vollwellnengleichrichter und
  • 6: Schaltbild eines Sekundärkreises mit Präsenzerkennung durch Cd.
Show it:
  • 1 : a schematic representation of the non-contact inductive energy transfer and the dependence of the coupling factor of the value .DELTA.x / r 2 , where .DELTA.x the lateral offset of the centers of the primary and the secondary coil and r 2 is the radius of the secondary coil,
  • 2 : Circuit diagrams of different coupling types,
  • 3 : Equivalent circuit diagram of a resonant transmission system,
  • 4 : Circuit diagrams of different arrangements of the capacities in the primary and in the secondary circuit,
  • 5 : Circuit diagram of a resonant circuit on the secondary side with full wave rectifier and
  • 6 : Circuit diagram of a secondary circuit with presence detection by C d .

1 zeigt das grundsätzliche Funktionsprinzip einer induktiven Energieübertragung, links dargestellt ist der Primärkreis und rechts dargestellt ist der Sekundärkreis. Durch den im Primärkreis vorliegenden Wechselstrom wird im Sekundärkreis eine Wechselspannung induziert, so dass aus diesem elektrische Leistung gewonnen werden kann, wie dies durch Pfeile in 1 angedeutet ist. 1 shows the basic functional principle of an inductive energy transfer, shown on the left is the primary circuit and the secondary circuit is shown on the right. Due to the alternating current present in the primary circuit, an alternating voltage is induced in the secondary circuit, so that electric power can be obtained therefrom, as indicated by arrows in FIG 1 is indicated.

In 1 ist mit r1, d1 und r2, d2 jeweils der Radius und der Durchmesser der Primärspule und der Sekundärspule, die in 1 dargestellt sind, bezeichnet, V1 kennzeichnet die am Primärkreis angelegte Wechselspannung und V2 die am Sekundärkreis induzierte Wechselspannung. Δx ist der seitliche Abstand der Mittelpunkte der Primär und der Sekundärspule und z der Höhenversatz der beiden Ebenen der Primär und der Sekundärspule. Φ1 ist der magnetische Fluss durch die Primärspule und Φ21 der magnetische Fluss durch die Sekundärspule. Oder andersrum Φ1 ist der von der Spule 1 erzeugte Fluss und Φ21 ist der „Koppelfluss“.In 1 is with r 1 , d 1 and r 2 , d 2 respectively the radius and the diameter of the primary coil and the secondary coil, in 1 V 1 denotes the AC voltage applied to the primary circuit and V 2 indicates the secondary circuit induced AC voltage. Δx is the lateral distance of the centers of the primary and the secondary coil and z the height offset of the two levels of the primary and the secondary coil. Φ 1 is the magnetic flux through the primary coil and Φ 21 the magnetic flux through the secondary coil. Or the other way Φ 1 is that of the coil 1 generated flux and Φ 21 is the "coupling flux".

1, rechte Darstellung zeigt die Abhängigkeit des Kopplungsfaktors von dem Wert Δx/r2, wobei Δx der seitliche Abstand der Mittelpunkte der Primär und der Sekundärspule und r2 der Radius der Sekundärspule ist. 1 The right-hand illustration shows the dependence of the coupling factor on the value Δx / r 2 , where Δx is the lateral spacing of the centers of the primary coil and the secondary coil and r 2 is the radius of the secondary coil.

Bei einer räumlich losen, d.h. nicht festen Kopplung der induktiven Kreise, d.h. des Primärkreises und des Sekundärkreises ohne das Vorhandensein von ferromagnetischen Kernelementen zur Flusskonzentration, sinkt der Kopplungsfaktor - wie aus 1, rechte Darstellung ersichtlich - so stark ab, dass die Effizienz und die Stabilität der induzierten Spannung rasch mit dem Wert Δx/r2 abnimmt.In a spatially loose, ie not fixed coupling of the inductive circuits, ie the primary circuit and the secondary circuit without the presence of ferromagnetic core elements for flow concentration, the coupling factor decreases - as from 1 , right hand representation - so strong that the efficiency and stability of the induced voltage decreases rapidly with the value Δx / r 2 .

2 a) zeigt das allgemeine Ersatzschaltbild beider Kreise und 2 b) ein Schaltbild mit einem Kopplungsfaktor nahe 1. In 2 c) ist die Situation bei loser Kopplung wiedergegeben. In diesem Fall macht sich die Eigeninduktivität des Primärkreises L1 immer stärker bemerkbar und verhindert eine effiziente Energieübertragung. Während der Anteil der Blindleistung zunimmt, fällt die übertragbare Wirkleistung. 2 a ) shows the general equivalent circuit of both circles and 2 B ) a circuit diagram with a coupling factor close to 1. In 2 c ) shows the situation with loose coupling. In this case, the self-inductance of the primary circuit L 1 makes more and more noticeable and prevents efficient energy transfer. As the proportion of reactive power increases, the transferable active power drops.

In 2 steht I für die Stromstärke, L für die Eigeninduktivität, V für die Spannung und R für den ohmschen Widerstand. Die Indizes 1 bzw. 2 stehen für den Primär- bzw. Sekundärkreis.In 2 I stands for the current intensity, L for the self-inductance, V for the voltage and R for the ohmic resistance. The indices 1 respectively. 2 stand for the primary or secondary circuit.

Wie oben ausgeführt, fügt man entweder parallel oder seriell zur Spule eine Kapazität C1 ein. Damit entsteht ein Schwingkreis, der einer ohmschen Last gleicht, wenn er bei der Resonanzfrequenz gemäß Formel (2) betrieben wird.As stated above, a capacitor C 1 is inserted either in parallel or in series with the coil. This creates a resonant circuit that resembles an ohmic load when operated at the resonant frequency according to formula (2).

Der ohmsche Widerstand setzt sich aus der Summe der parasitären Widerstände der einzelnen Induktivitäten, Kapazitäten und weiterer Komponenten (Transistoren, Leiterbahnen etc.) zusammen und bewegt sich somit in einem sehr niedrigen Bereich, wie dies aus 3 hervorgeht. Somit kann mit dem resonanten Betrieb den Problemen einer losen Kopplung entgegengewirkt und die Effizienz der Übertragung verbessert werden.The ohmic resistance is composed of the sum of the parasitic resistances of the individual inductances, capacitances and other components (transistors, interconnects, etc.) and thus moves in a very low range, as is the case 3 evident. Thus, with the resonant operation, the problems of loose coupling can be counteracted and the efficiency of transmission can be improved.

4 zeigt verschiedene Anordnungen der Kapazitäten C1 und C2 im Primär- und Sekundärkreis parallel und seriell zur Spule mit der Eigeninduktivität L1 bzw. L2. 4 shows various arrangements of the capacitances C 1 and C 2 in the primary and secondary circuits in parallel and serially to the coil with the self-inductance L 1 and L 2 .

5 zeigt einen resonant aufgebauten Sekundärkreis mit Vollwellengleichrichter, der zur Effizienzsteigerung auch aktiv ausgeführt werden kann. 5 shows a resonant secondary circuit with full wave rectifier, which can also be actively carried out to increase efficiency.

Wie oben ausgeführt, kann es bei einer losen Kopplung der beiden Kreise relativ zueinander je nach Anwendung vorkommen, dass der Sekundärkreis relativ zum Primärkreis unterschiedlich ausgerichtet oder gar nicht vorhanden ist.As stated above, it may happen in a loose coupling of the two circles relative to each other, depending on the application, that the secondary circuit is oriented differently or not at all relative to the primary circuit.

Der erste Fall führt zu einer Verschlechterung der Energie- bzw. Datenübertragung, der zweite Fall produziert nur Verluste, da kein Energieabnehmer vorhanden ist.The first case leads to a deterioration of the energy or data transmission, the second case only produces losses because there is no energy consumer.

Vorzugsweise besitzt der Primärkreis daher Mittel, um die An- oder Abwesenheit des Sekundärkreises, d.h. der Last, oder von Fremdobjekten zu bestimmen.Preferably, therefore, the primary circuit has means to control the presence or absence of the secondary circuit, i. load or foreign objects.

Dies kann mit einer oder beiden der im Folgenden genannten Varianten erfolgen:

  1. 1. Der Primär- und Sekundärkreis können miteinander kommunizieren und/oder
  2. 2. Der Primärkreis kann die abgegebene Wirkleistung und/oder die Eigenschaften des Resonanzkreises erkennen.
This can be done with one or both of the following variants:
  1. 1. The primary and secondary circuits can communicate with each other and / or
  2. 2. The primary circuit can detect the delivered active power and / or the characteristics of the resonant circuit.

Denkbar ist es für den Fall 1., dass die Kommunikation entweder induktiv aufmoduliert wird oder anderweitig, z.B. optisch erfolgt.It is conceivable in the case 1 ., That the communication is either inductively aufmoduliert or otherwise, for example, optically.

Denkbar ist eine einfache Zustandserkennung (Anwesend oder Abwesend, d.h. der Sekundärkreis signalisiert seine Präsenz) bis zu einer vollduplexen Kommunikation. Somit verfügt der Sekundärkreis über Mittel, um seine Präsenz signalisieren zu können. Ein solcher Fall ist in 6 dargestellt.Conceivable is a simple state recognition (present or absent, ie the secondary circuit signals its presence) up to a full duplex communication. Thus, the secondary circuit has means to signal its presence. One such case is in 6 shown.

Gemäß Fall 2. kann der im Primärkreis fließende Strom und die dort angelegte Spannung gemessen und zur Berechnung der Wirkleistung herangezogen werden. Auf der Basis dieser Werte erkennt der Primärkreis, wie viel Leistung übertragen wird und ob diese der typischen Last entspricht.As per case 2 , The current flowing in the primary circuit and the voltage applied there can be measured and used to calculate the active power. On the basis of these values, the primary circuit recognizes how much power is transferred and whether this corresponds to the typical load.

Ein weiteres Kriterium, das alternativ oder zusätzlich herangezogen werden kann, ist die Resonanzfrequenz bzw. die Überwachung der Transistorschaltung im spannungsfreien (ZVS: zero voltage switching) oder stromlosen (ZCS: zero current switching) Zustand. Ist die Last weit bzw. zu weit entfernt, führt dies zu einer Verringerung der Resonanzfrequenz.Another criterion that can be used alternatively or additionally is the resonant frequency or the monitoring of the transistor circuit in the zero-voltage (ZVS) or zero-current switching (ZCS) state. If the load is far or too far away, this leads to a reduction of the resonance frequency.

Elektrisch leitfähige Fremdobjekte führen zu einer Stromüberhöhung im Primärkreis, was das Schaltmuster der Transistoren stören kann.Electrically conductive foreign objects lead to a current increase in the primary circuit, which can disturb the switching pattern of the transistors.

Somit ist es möglich, dass Mittel vorgesehen sind, mittels derer die Schaltfrequenz des Primärkreises nachgestimmt werden kann oder die Energieübertragung gestoppt werden kann, wenn keine Last, d.h. kein Sekundärkreis vorliegt oder Fremdobjekte. Thus, it is possible that means are provided by means of which the switching frequency of the primary circuit can be retuned or the energy transfer can be stopped when no load, ie no secondary circuit is present or foreign objects.

Die vorliegende Erfindung ist vorteilhaft einsetzbar für lose gekoppelte Kreise (Primär- und Sekundärkreis) ohne Ferritkern bzw. ohne einen ferromagnetischen Kern, sie hat den Vorteil geringer Schaltverluste aufgrund der natürlichen Nutzung von ZVS, ZCS im Resonanzbetrieb und passive Elemente können in ihrer Baugröße reduziert werden aufgrund des Betriebs bei höheren Frequenzen.The present invention can be used advantageously for loosely coupled circuits (primary and secondary circuit) without ferrite core or without a ferromagnetic core, it has the advantage of low switching losses due to the natural use of ZVS, ZCS in resonance mode and passive elements can be reduced in size due to operation at higher frequencies.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1760733 A1 [0002]EP 1760733 A1 [0002]

Claims (11)

Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einer Quelle für Energie und/oder Daten und mit wenigstens einem Empfänger von Energie und/oder Daten, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle wenigstens einen Primärkreis mit wenigstens einer Primärspule und der Empfänger wenigstens einen Sekundärkreis mit wenigstens einer Sekundärspule aufweist, die nicht unmittelbar miteinander in Kontakt stehen, wobei die Impedanzen des Primärkreises und des Sekundärkreis zueinander derart abgestimmt sind, dass die Übertragung der Energie und/oder der Daten durch resonant induktive Kopplung erfolgt.Refrigerating and / or freezing appliance with at least one source of energy and / or data and with at least one receiver of energy and / or data, characterized in that the source has at least one primary circuit with at least one primary coil and the receiver at least one secondary circuit with at least one Having secondary coil, which are not directly in contact with each other, wherein the impedances of the primary circuit and the secondary circuit to each other are tuned such that the transmission of energy and / or data is carried out by resonant inductive coupling. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weder der Primärkreis noch der Sekundärkreis mit einem ferromagnetischen Element versehen ist.Cooler and / or freezer after Claim 1 , characterized in that neither the primary circuit nor the secondary circuit is provided with a ferromagnetic element. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärkreis fest im Gerät verbaut ist und/oder dass der Sekundärkreis beweglich im oder am Gerät angeordnet ist.Cooler and / or freezer after Claim 1 or 2 , characterized in that the primary circuit is permanently installed in the device and / or that the secondary circuit is movably arranged in or on the device. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärkreis mit wenigstens einem Anzeigemittel zur Anzeige einer oder mehrerer Informationen ausgeführt ist oder mit einem solchen Anzeigemittel kommuniziert.Refrigerating and / or freezing appliance according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary circuit is designed with at least one display means for displaying one or more information or communicates with such a display means. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Anzeigemittel oder bei der Fläche, auf der das Anzeigemittel die Information wiedergibt, um einen Ablageboden, insbesondere um eine Glasplatte, oder um ein Display, insbesondere um ein Display in dem Verschlusselement, mittels dessen der gekühlte Innenraum verschließbar ist, handelt.Cooler and / or freezer after Claim 4 , characterized in that the display means or the surface on which the display means reproduces the information, a shelf, in particular a glass plate, or a display, in particular a display in the closure element, by means of which the cooled interior is closable acts. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Informationen um wenigstens einen Parameter einer oder mehrerer Komponenten des Gerätes und/oder um wenigstens einen Betriebsparameter des Gerätes handelt.Cooler and / or freezer after one Claims 4 or 5 , characterized in that the information is at least one parameter of one or more components of the device and / or at least one operating parameter of the device. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Primär- und der Sekundärkreis räumlich lose gekoppelt sind und dass im Primär- und/oder im Sekundärkreis wenigstens eine Kapazität angeordnet ist.Cooling and / or freezing appliance according to one of the preceding claims, characterized in that the primary and the secondary circuit are spatially loosely coupled and that at least one capacitor is arranged in the primary and / or secondary circuit. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität in Serie oder parallel zu der Primär- und Sekundärspule angeordnet sind.Cooler and / or freezer after Claim 7 , characterized in that the capacitance are arranged in series or parallel to the primary and secondary coils. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärkreis über Mittel verfügt, die ausgebildet sind, das Vorhandensein des Sekundärkreises zu bestimmen.Refrigerating and / or freezing appliance according to one of the preceding claims, characterized in that the primary circuit has means which are designed to determine the presence of the secondary circuit. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel Kommunikationsmittel umfassen, die ausgebildet sind, mit dem Sekundärkreis zu kommunizieren.Cooler and / or freezer after Claim 9 characterized in that the means comprise communication means arranged to communicate with the secondary circuit. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel ausgeführt sind, den im Primärkreis fließenden Strom und die dort angelegte Spannung zu bestimmen und darauf basierend die Wirkleistung bestimmt wird, und/oder dass die Mittel ausgeführt sind, die Resonanzfrequenz und/oder die Transistorschaltungen im spannungslosen oder stromlosen Zustand zu erfassen.Cooler and / or freezer after Claim 9 or 10 , characterized in that the means are designed to determine the current flowing in the primary circuit and the voltage applied thereto and based on the active power is determined, and / or that the means are executed, the resonant frequency and / or the transistor circuits in the de-energized or de-energized State to capture.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020037101A1 (en) * 2018-08-17 2020-02-20 Illinois Tool Works Inc. Harness free ice maker system
CN112886716A (en) * 2021-01-19 2021-06-01 重庆科技学院 Integrated electromagnetic coupling mechanism and electric energy transmitting end, receiving end and transmission system thereof

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH696020A5 (en) 2004-06-23 2006-11-30 V Zug Ag Domestic appliance with input and / or display unit.
DE60305631T2 (en) 2003-01-21 2007-01-25 Whirlpool Corp., Benton Harbor Refrigerator with a compartment divided into independent temperature zones
EP1760733A1 (en) 2005-09-02 2007-03-07 Electrolux Home Products Corporation N.V. Refrigerator with contactlessly powered movable member
EP2058595A2 (en) 2007-11-07 2009-05-13 Whirpool Corporation User interface for controlling a household electrical appliance remotely connected thereto
EP1444471B1 (en) 2001-11-16 2010-11-24 Whirlpool Corporation Refrigerator with internal compartment divisible into independent temperature zones
WO2011143059A1 (en) 2010-05-10 2011-11-17 Illinois Tool Works Inc. Refrigerator shelf adjustment system with in-shelf lighting
US20130049482A1 (en) 2009-09-28 2013-02-28 Powermat Ltd. System and method for regulating inductive power transmission

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1444471B1 (en) 2001-11-16 2010-11-24 Whirlpool Corporation Refrigerator with internal compartment divisible into independent temperature zones
DE60305631T2 (en) 2003-01-21 2007-01-25 Whirlpool Corp., Benton Harbor Refrigerator with a compartment divided into independent temperature zones
CH696020A5 (en) 2004-06-23 2006-11-30 V Zug Ag Domestic appliance with input and / or display unit.
EP1760733A1 (en) 2005-09-02 2007-03-07 Electrolux Home Products Corporation N.V. Refrigerator with contactlessly powered movable member
EP2058595A2 (en) 2007-11-07 2009-05-13 Whirpool Corporation User interface for controlling a household electrical appliance remotely connected thereto
US20130049482A1 (en) 2009-09-28 2013-02-28 Powermat Ltd. System and method for regulating inductive power transmission
WO2011143059A1 (en) 2010-05-10 2011-11-17 Illinois Tool Works Inc. Refrigerator shelf adjustment system with in-shelf lighting

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020037101A1 (en) * 2018-08-17 2020-02-20 Illinois Tool Works Inc. Harness free ice maker system
CN113260826A (en) * 2018-08-17 2021-08-13 伊利诺斯工具制品有限公司 Wireless beam ice maker system
US11268745B2 (en) 2018-08-17 2022-03-08 Illinois Tool Works Inc. Harness free ice maker system
CN113260826B (en) * 2018-08-17 2023-04-07 伊利诺斯工具制品有限公司 Wireless beam ice maker system
CN112886716A (en) * 2021-01-19 2021-06-01 重庆科技学院 Integrated electromagnetic coupling mechanism and electric energy transmitting end, receiving end and transmission system thereof
CN112886716B (en) * 2021-01-19 2023-03-28 重庆科技学院 Integrated electromagnetic coupling mechanism and electric energy transmitting end, receiving end and transmission system thereof

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