WO2014184056A1 - Haushaltsgerät mit energierückgewinnung und verfahren zum rückgewinnen von energie in einem haushaltsgerät - Google Patents

Haushaltsgerät mit energierückgewinnung und verfahren zum rückgewinnen von energie in einem haushaltsgerät Download PDF

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WO2014184056A1
WO2014184056A1 PCT/EP2014/059222 EP2014059222W WO2014184056A1 WO 2014184056 A1 WO2014184056 A1 WO 2014184056A1 EP 2014059222 W EP2014059222 W EP 2014059222W WO 2014184056 A1 WO2014184056 A1 WO 2014184056A1
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WO
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energy
electrical
linear generator
household appliance
component
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/059222
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Inventor
Frank Emmerich
Anil ICÖZ
Robert SCHOLICH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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Publication date
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    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F37/00—Details specific to washing machines covered by groups D06F21/00 - D06F25/00
    • D06F37/20—Mountings, e.g. resilient mountings, for the rotary receptacle, motor, tub or casing; Preventing or damping vibrations
    • D06F37/22—Mountings, e.g. resilient mountings, for the rotary receptacle, motor, tub or casing; Preventing or damping vibrations in machines with a receptacle rotating or oscillating about a horizontal axis
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F39/00—Details of washing machines not specific to a single type of machines covered by groups D06F9/00 - D06F27/00 
    • D06F39/30—Arrangements for energy recovery
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F25/00—Washing machines with receptacles, e.g. perforated, having a rotary movement, e.g. oscillatory movement, the receptacle serving both for washing and for centrifugally separating water from the laundry and having further drying means, e.g. using hot air 
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Definitions

  • the invention relates to a household appliance with a rotatably mounted component, with a shock absorber, which is designed for receiving a vibration energy of the component, and with the further features of the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a method for recovering energy in a household appliance.
  • the interest preferably applies to a domestic appliance for the care of items of laundry, which has a rotatably mounted laundry drum which is rotatably driven by means of an electric drive motor.
  • shock absorbers are used in such a household appliance, which essentially absorb the vibration energy of the oscillating system including the laundry drum and a tub.
  • shock absorbers are used in particular in washing machines and connect the tub to the bottom of a device housing.
  • Such a household appliance is known for example from JP 2007 100 929 A.
  • document EP 2 412 864 A1 describes a laundry treatment device with a rotatably mounted laundry drum which is rotatably driven by means of an electric motor.
  • a vibration sensor detects a vibration movement of the laundry drum, wherein the vibration energy is absorbed by a shock absorber and thus the vibration movement is damped.
  • the shock absorber is a controllable damper whose damping properties by means of a Control device can be controlled in dependence on the sensor data of the vibration sensor.
  • the electric motor is activated such that it gains electrical energy from the rotary movement of the laundry drum and makes it available to the control device.
  • a washing and drying device with a rotatable drum and shock absorber which is designed as a linear generator for converting vibration energy into electrical energy, is known from WO 2010/1 1 1376 A1.
  • the linear generator is coupled to an electrical energy store, wherein an electrical load of the household appliance can be supplied from this energy store.
  • EP 2 224 050 A1 A device for storing heat in a domestic appliance is known from EP 2 224 050 A1. Furthermore, WO 1999/010584 A1 describes a washing machine in which a braking resistor is switched into the circuit of a stator winding of the drive motor when a drive motor is switched off.
  • An inventive household appliance comprises a rotatably mounted in the household appliance component and a shock absorber, which is designed to receive a vibration energy of the component.
  • the household appliance also comprises a linear generator, which is designed to convert the vibration energy of the component into electrical energy, with which then at least one electrical load of the household appliance can be supplied.
  • a linear movement or oscillation of the rotatable component is converted by means of a linear generator into electrical energy, which can then be used for the operation of at least one electrical load. In this way, electrical energy can be saved because an additional energy source is provided in the household appliance, so that overall less energy is consumed from the electric power supply network.
  • the invention makes use of the fact that components which are rotatably mounted in household appliances and are rotatably driven by means of a drive motor, are excited due to imbalances to a mechanical vibration and thus also move translationally or linearly. This vibration is usually damped by means of a shock absorber, which absorbs the vibration energy of the rotatable component.
  • the invention now goes the way to convert this translational movement of the rotatable component - for example, a movement in the direction perpendicular to the axis of rotation - into electrical energy and thus to provide an additional electrical energy source, which can be used to power electrical consumers. The consumption of external electrical energy is thus reduced in comparison to conventional household appliances.
  • the domestic appliance also has an electrical energy store coupled to the electric linear generator, in which the electrical energy provided by the linear generator is stored.
  • This has the advantage that the energy provided by the linear generator can also be used at a later time, for example, to supply a pump with electrical energy from the energy store at the end of a washing process of a washing machine.
  • the stored energy can be used for downstream processes, which are carried out in particular at the end of a washing process and after completion of a spinning operation.
  • the energy storage is formed by a DC link capacitor of an electrical voltage intermediate circuit, which serves to feed the electrical load.
  • the linear generator is electrically coupled to the DC link capacitor, so that the energy provided by the linear generator is fed directly into the DC link capacitor and stored there.
  • the voltage intermediate circuit is part of an inverter, in particular a frequency converter for an electric drive.
  • the electric drive may be, for example, a pump or a motor that is mechanically coupled to and drives the rotatable component.
  • the energy store can be designed, for example, as an electrical accumulator.
  • the accumulator is then provided as a second energy storage in addition to the DC link capacitor in the household appliance and is also electrically coupled to the linear generator.
  • the additional energy storage can also be carried out with a capacitor or with a plurality of capacitors, which are additionally electrically coupled to the DC link capacitor with the linear generator.
  • the energy store can thus be a separate from the DC link capacitor energy storage - such as an accumulator - which may optionally be coupled to the DC link capacitor or directly to the or another electrical consumer.
  • the energy provided by the linear generator can also be temporarily stored independently of an electrical voltage intermediate circuit and used at a later time.
  • the potential energy to be stored can be increased with the additional energy storage.
  • the energy output from the energy store to the electrical load can be controlled here, for example, by means of a control device, which can preferably control a arranged between the energy storage and the electrical load electrical switch.
  • the linear generator is an electromagnetic generator having at least one permanent magnet and an induction coil, which are arranged relative to each other - in particular rectilinearly - movable.
  • the induction coil can be coupled, possibly via a rectifier, to said energy store, so that the induced voltage is applied directly to the energy store.
  • one of the components permanent magnet or induction coil is arranged on a piston rod of the shock absorber and the other component on a damper housing of the shock absorber, so that the linear generator is quasi integrated into the shock absorber.
  • this embodiment also ensures a particularly dense arrangement of the permanent magnet and the induction coil, whereby the induction of the electrical voltage in the induction coil and thus the recovery of energy are favored.
  • the shock absorber is designed as an electromagnetic damper, by which the linear generator is formed.
  • the shock absorber and the linear generator form an integral structural unit or one and the same component, which performs two different functions, namely on the one hand the function of recording the vibration energy and thus the damping of the mechanical vibration and on the other hand, the function of converting the mechanical vibration into electrical Energy. It is therefore unnecessary to use an additional component with the associated disadvantages, in particular with regard to the valuable space and the cost and installation costs.
  • the components already present in an electromagnetic damper are used in this embodiment, namely a coil and a permanent magnet. By appropriate control of such an electromagnetic damper, the electrical energy can now - be recovered - as in a conventional generator.
  • the household appliance has an electric drive motor as an electrical consumer, which is designed to drive the rotatable component and can be supplied with the electrical energy provided by the linear generator.
  • an electric drive motor as an electrical consumer, which is designed to drive the rotatable component and can be supplied with the electrical energy provided by the linear generator.
  • a consumer electrical and a pump can be used, which is supplied with the electrical energy of the linear generator.
  • a sensor, a heater and / or a control device of the household appliance can be used as the electrical load, which is supplied with the electrical energy of the linear generator.
  • the household appliance is a device for the care of laundry items
  • the rotatable component is preferably a laundry drum for receiving the laundry items.
  • the household appliance may be, for example, a washing machine, a tumble dryer or a washer-dryer.
  • the laundry drum can be rotatably mounted, for example, in a tub, which is supported on said damper on a bottom of a device housing of the household appliance.
  • the laundry drum can be rotatably mounted, for example, about a substantially horizontal axis of rotation.
  • the invention also relates to a method for recovering energy in a domestic appliance, in which a component of the household appliance is rotatably driven and a vibration energy of the component is absorbed by means of a shock absorber.
  • the vibration energy of the component is converted into electrical energy, with which at least one electrical load of the household appliance is supplied during operation.
  • an electrical energy store is coupled, in which the electrical energy provided by the linear generator is stored, wherein the energy storage is formed by a DC link capacitor of an electrical voltage intermediate circuit for feeding the consumer.
  • FIGURE illustrates a schematic representation of a household appliance according to an embodiment of the invention.
  • a household appliance 1 shown in the figure is a washing machine in the embodiment.
  • the household appliance 1 comprises a tub 2, in which a laundry drum 3 is rotatably mounted.
  • laundry items 4 which are washed in the household appliance 1 during a care process.
  • the tub 2 is suspended by a spring assembly 5 on a housing 6 of the household appliance 1.
  • the spring arrangement 5 comprises a first and a second spring 7, 8, wherein the number of springs can be basically arbitrary.
  • the tub 2 is further supported on a damper assembly 9, which includes a first and a second shock absorber 10, 1 1 in the embodiment.
  • the laundry drum 3 is rotatably mounted about a horizontally extending axis of rotation 12 in the tub 2 and is driven by means of an electric drive motor 13.
  • a rotor of the drive motor 13 may be connected, for example via a belt, not shown, to the laundry drum 3 in a manner known per se.
  • the number of shock absorbers 10, 1 1 used can basically be chosen arbitrarily.
  • the damper assembly 9 may comprise two or even three or four such shock absorbers 10, 11.
  • the drive motor 13 may be formed, for example, as a synchronous machine or a so-called brushless DC motor (BLDC).
  • the drive motor 13 can be supplied with electrical energy from an electrical voltage intermediate circuit 14, in which, as is known, an intermediate circuit capacitor is arranged, in which electrical energy for the operation of the drive motor 13 can be stored.
  • Such a voltage intermediate circuit 14 is present part of the inverter for the drive motor 13.
  • At the voltage intermediate circuit 14 may optionally be coupled as an electrical load 15, which can also be supplied with electrical energy from the voltage intermediate circuit 14 a pump.
  • the pump 15 or the drive motor 13 may be connected to a separate DC link.
  • the laundry drum 3 is rotatably driven about the axis of rotation 12.
  • a mechanical vibration 16 of the entire system of laundry drum 3 and 2 lye container leading to a mechanical vibration 16 of the entire system of laundry drum 3 and 2 lye container, so that in addition to a rotary movement of the laundry drum 3 also takes place a translational movement substantially perpendicular to the axis of rotation 12 , This mechanical vibration 16 is absorbed by the two shock absorbers 10, 1 1.
  • the recorded vibration energy is converted into heat or electrical energy, wherein the electrical energy is temporarily stored, for example, in a battery or in a capacitor.
  • a linear generator 17 by means of which the vibration energy is converted into electrical energy in an intermediate circuit capacitor of a already stored to supply the consumer of household appliance voltage intermediate circuit is stored.
  • a linear generator 17 may include, for example, a permanent magnet 18 and an induction coil 19, which are arranged to be movable relative to each other.
  • the permanent magnet 18 is attached to a piston rod 20 of the shock absorber 10.
  • the induction coil 19 may be disposed on a damper housing 21, in which the Piston rod 20 is slidably guided guided.
  • the piston rod 20 is connected to a bottom 22 of the housing 6, while the damper housing 21 is connected to the tub 2.
  • at least one of the shock absorbers 10, 11 - if appropriate also both shock absorbers 10, 11 and / or further shock absorbers (not shown) - is designed as an electromagnetic damper, so that the permanent magnet 18 and induction coil 19 components are present anyway. These are now used to convert the mechanical vibration 16 into electrical energy.
  • the mechanical vibration 16 is absorbed by the shock absorbers 10, 11, so that the permanent magnet 18 moves relative to the induction coil 19. It is induced electrical voltage in the induction coil 19, which is stored in an electrical energy storage 23.
  • This energy storage 23 may be provided for example in the form of a rechargeable battery.
  • the energy storage device 23 is coupled to the intermediate circuit capacitor of the voltage intermediate circuit 14, so that, if necessary, the electrical energy stored in the energy storage device 23 can be delivered to the voltage intermediate circuit 14.
  • the energy store 23 - in particular via a switch - be coupled to a further electrical load 24, bypassing the voltage intermediate circuit 14. This means that the load 24 can be supplied directly with the DC voltage of the energy store 23.
  • the consumer 24 may be, for example, a sensor.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät 1 mit einer drehbar gelagerten Komponente 3 und mit einem Stoßdämpfer 10, 11, welcher zum Aufnehmen einer Schwingungsenergie der Komponente 3 ausgebildet ist, wobei das Haushaltsgerät 1 einen Lineargenerator 17 aufweist, der zum Umwandeln der Schwingungsenergie der Komponente 3 in elektrische Energie ausgebildet ist, mit welcher zumindest ein elektrischer Verbraucher 13, 15, 24 des Haushaltsgeräts 1 im Betrieb des Haushaltsgeräts 1 versorgbar ist. Das Haushaltsgerät 1 umfasst ferner einen mit dem Lineargenerator 17 gekoppelten elektrischen Energiespeicher 23, der zum Speichern der von dem Lineargenerator 17 bereitgestellten elektrischen Energie ausgebildet ist und durch einen Zwischenkreiskondensator eines elektrischen Spannungszwischenkreises 14 zur Speisung des Verbrauchers 13, 15, 24 gebildet ist.

Description

Haushaltsgerät mit Energierückgewinnung und Verfahren zum Rückgewinnen von Energie in einem Haushaltsgerät
Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät mit einer drehbar gelagerten Komponente, mit einem Stoßdämpfer, welcher zum Aufnehmen einer Schwingungsenergie der Komponente ausgebildet ist, und mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Rückgewinnen von Energie in einem Haushaltsgerät.
Das Interesse gilt vorliegend vorzugsweise einem Haushaltsgerät zur Pflege von Wäschestücken, welches über eine drehbar gelagerte Wäschetrommel verfügt, die mittels eines elektrischen Antriebsmotors drehbar angetrieben wird. Um insbesondere in einem Schleuderbetrieb auftretende mechanische Schwingungen der Wäschetrommel dämpfen zu können, werden in einem derartigen Haushaltsgerät Stoßdämpfer eingesetzt, welche im Wesentlichen die Schwingungsenergie des schwingenden Systems einschließlich der Wäschetrommel und eines Laugenbehälters aufnehmen. Solche Stoßdämpfer werden insbesondere bei Waschmaschinen eingesetzt und verbinden den Laugenbehälter mit dem Boden eines Gerätegehäuses. Ein solches Haushaltsgerät ist beispielsweise aus der JP 2007 100 929 A bekannt.
Es ist bereits Stand der Technik, elektrische Energie im Betrieb einer Waschmaschine zurückzugewinnen. So wird beispielsweise in der EP 1 997 951 A1 vorgeschlagen, die Rotationsenergie der Wäschetrommel mithilfe eines Generators in elektrische Energie umzuwandeln, mit welcher dann ein Feuchtigkeitssensor im Betrieb der Waschmaschine versorgt werden kann.
Des Weiteren beschreibt die Druckschrift EP 2 412 864 A1 ein Wäschebehandlungsgerät mit einer drehbar gelagerten Wäschetrommel, welche mithilfe eines Elektromotors drehbar angetrieben wird. Ein Schwingungssensor erfasst eine Schwingungsbewegung der Wäschetrommel, wobei die Schwingungsenergie durch einen Stoßdämpfer aufgenommen und die Schwingungsbewegung somit gedämpft wird. Der Stoßdämpfer ist ein steuerbarer Dämpfer, dessen Dämpfungseigenschaften mittels einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit von den Sensordaten des Schwingungssensors gesteuert werden können. Bei einer Fehlfunktion der Stromversorgung wird der Elektromotor so angesteuert, dass dieser aus der Drehbewegung der Wäschetrommel elektrische Energie gewinnt und diese der Steuereinrichtung zur Verfügung stellt.
Ein Wasch- und Trockengerät mit einer drehbaren Trommel und mit Stoßdämpfer, der als Lineargenerator zum Umwandeln von Schwingungsenergie in elektrische Energie ausgebildet ist, ist aus WO 2010/1 1 1376 A1 bekannt. Der Lineargenerator ist mit einem elektrischen Energiespeicher gekoppelt, wobei ein elektrischer Verbraucher des Haushaltsgeräts aus diesem Energiespeicher versorgbar ist.
Eine Vorrichtung zum Speichern von Wärme in einem Haushaltsgerät ist aus der EP 2 224 050 A1 bekannt. Des Weiteren beschreibt die WO 1999/010584 A1 eine Waschmaschine, bei welcher beim Abschalten eines Antriebsmotors ein Bremswiderstand in den Stromkreis einer Ständerwicklung des Antriebsmotors geschaltet wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie bei einem Haushaltsgerät der eingangs genannten Gattung elektrische Energie gespart werden kann und dafür bevorzugt keine zusätzlichen Einrichtungen bereitgestellt werden müssen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Haushaltsgerät sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figur.
Ein erfindungsgemäßes Haushaltsgerät umfasst eine drehbar im Haushaltsgerät gelagerte Komponente sowie einen Stoßdämpfer, welcher zum Aufnehmen einer Schwingungsenergie der Komponente ausgebildet ist. Das Haushaltsgerät umfasst außerdem einen Lineargenerator, welcher zum Umwandeln der Schwingungsenergie der Komponente in elektrische Energie ausgebildet ist, mit welcher dann zumindest ein elektrischer Verbraucher des Haushaltsgeräts versorgt werden kann. Erfindungsgemäß wird somit eine lineare Bewegung bzw. Schwingung der drehbaren Komponente mithilfe eines Lineargenerators in elektrische Energie umgewandelt, die dann für den Betrieb zumindest eines elektrischen Verbrauchers genutzt werden kann. Auf diese Art und Weise kann elektrische Energie gespart werden, weil in dem Haushaltsgerät eine zusätzliche Energiequelle bereitgestellt wird, sodass insgesamt weniger Energie aus dem elektrischen Stromversorgungsnetz verbraucht wird. Die Erfindung macht sich dabei die Tatsache zunutze, dass Komponenten, die in Haushaltsgeräten drehbar gelagert sind und mithilfe eines Antriebsmotors drehbar angetrieben werden, aufgrund von Unwuchten zu einer mechanischen Schwingung angeregt werden und sich somit auch translatorisch bzw. linear bewegen. Diese Schwingung wird üblicherweise mithilfe eines Stoßdämpfers gedämpft, welcher die Schwingungsenergie der drehbaren Komponente aufnimmt. Die Erfindung geht nun den Weg, diese translatorische Bewegung der drehbaren Komponente - beispielsweise eine Bewegung in Richtung senkrecht zur Drehachse - in elektrische Energie umzuwandeln und somit eine zusätzliche elektrische Energiequelle zu schaffen, welche zur Speisung von elektrischen Verbrauchern genutzt werden kann. Der Verbrauch von externer elektrischer Energie ist somit im Vergleich zu üblichen Haushaltsgeräten reduziert.
Das Haushaltsgerät weist ferner einen mit dem elektrischen Lineargenerator gekoppelten elektrischen Energiespeicher auf, in welchem die von dem Lineargenerator bereitgestellte elektrische Energie gespeichert wird. Dies hat den Vorteil, dass die vom Lineargenerator bereitgestellte Energie auch zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden kann, um beispielsweise am Ende eines Wasch prozesses einer Waschmaschine eine Pumpe mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher zu versorgen. Somit kann die gespeicherte Energie für nachgeschaltete Prozesse genutzt werden, die insbesondere am Ende eines Wasch prozesses und nach Abschluss eines Schleuderbetriebs durchgeführt werden.
Darüber hinaus ist der Energiespeicher durch einen Zwischenkreiskondensator eines elektrischen Spannungszwischenkreises gebildet, welcher zur Speisung des elektrischen Verbrauchers dient. Hierbei ist der Lineargenerator mit dem Zwischenkreiskondensator elektrisch gekoppelt, sodass die vom Lineargenerator bereitgestellte Energie direkt in den Zwischenkreiskondensator eingespeist und dort gespeichert wird. Dies hat den Vorteil, dass sich der Einsatz eines zusätzlichen Energiespeichers erübrigt, da das Haushaltsgerät zur Versorgung der Verbraucher bereits mit einem Spannungszwischenkreis umfassend einen Zwischenkreiskondensator ausgestattet war. Bevorzugt ist der der Spannungszwischenkreis Bestandteil eines Umrichters, insbesondere eines Frequenzumrichters für einen elektrischen Antrieb. Der elektrische Antrieb kann beispielsweise eine Pumpe oder ein Motor, der mechanisch mit der drehbaren Komponente gekoppelt ist und diese antreibt, sein.
Hinsichtlich der Ausgestaltung des Energiespeichers können nun verschiedene Ausführungsformen vorgesehen sein: Wenn die Energie auch über längere Zeit zwischengespeichert werden soll, kann der Energiespeicher beispielsweise als elektrischer Akkumulator ausgebildet sein. Der Akkumulator ist dann als zweiter Energiespeicher neben den Zwischenkreiskondensator im Haushaltsgerät vorzusehen und wird ebenfalls mit dem Lineargenerator elektrisch gekoppelt.
Alternativ kann der zusätzliche Energiespeicher auch mit einem Kondensator oder mit mehreren Kondensatoren ausgeführt werden, die zusätzlich zum Zwischenkreiskondensator mit dem Lineargenerator elektrisch gekoppelt werden. Der Energiespeicher kann somit ein von dem Zwischenkreiskondensator separater Energiespeicher - etwa ein Akkumulator - sein, welcher optional auch mit dem Zwischenkreiskondensator oder aber direkt mit dem oder einem weiteren elektrischen Verbraucher gekoppelt sein kann. Auf diese Art und Weise kann die vom Lineargenerator bereitgestellte Energie auch unabhängig von einem elektrischen Spannungszwischenkreis zwischengespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden. Ferner können mit dem zusätzlichen Energiespeicher die potentiell zu speichernde Energiemenge erhöht werden. Die Energieabgabe von dem Energiespeicher an den elektrischen Verbraucher kann hier beispielsweise mittels einer Steuereinrichtung gesteuert werden, die dazu vorzugsweise einen zwischen dem Energiespeicher und dem elektrischen Verbraucher angeordneten elektrischen Schalter ansteuern kann.
Bevorzugt ist der Lineargenerator ein elektromagnetischer Generator, welcher zumindest einen Permanentmagneten und eine Induktionsspule aufweist, die relativ zueinander - insbesondere geradlinig - bewegbar angeordnet sind. Durch diese Relativbewegung zwischen dem zumindest einen Permanentmagneten einerseits und der Induktionsspule andererseits wird elektrische Spannung in der Induktionsspule induziert und somit elektrische Energie durch den Lineargenerator bereitgestellt. Die Induktionsspule kann dabei - gegebenenfalls über einen Gleichrichter - mit dem genannten Energiespeicher gekoppelt sein, sodass die induzierte Spannung direkt an dem Energiespeicher angelegt wird. Mithilfe eines derartigen elektromagnetischen Lineargenerators kann die mechanische Schwingungsenergie wirkungsvoll und zuverlässig in elektrische Energie umgewandelt werden, wobei diese Energierückgewinnung auch ohne viel Aufwand realisiert werden kann.
Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn eines der Bauteile Permanentmagnet oder Induktionsspule an einer Kolbenstange des Stoßdämpfers und das andere Bauteil an einem Dämpfergehäuse des Stoßdämpfers angeordnet ist, sodass der Lineargenerator quasi in den Stoßdämpfer integriert ist. Einerseits wird hierdurch erreicht, dass kein zusätzlicher Bauraum für den Lineargenerator benötigt wird, weil der Lineargenerator integral mit dem Stoßdämpfer ausgeführt wird. Andererseits sorgt diese Ausführungsform auch für eine besonders dichte Anordnung des Permanentmagneten und der Induktionsspule, wodurch die Induktion der elektrischen Spannung in der Induktionsspule und somit die Rückgewinnung der Energie begünstigt werden.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Stoßdämpfer als elektromagnetischer Dämpfer ausgebildet ist, durch welchen der Lineargenerator gebildet ist. Somit bilden der Stoßdämpfer und der Lineargenerator eine integrale Baueinheit bzw. ein und dieselbe Komponente, die zwei verschiedene Funktionen übernimmt, nämlich einerseits die Funktion der Aufnahme der Schwingungsenergie und somit des Dämpfens der mechanischen Schwingung und andererseits auch die Funktion der Umwandlung der mechanischen Schwingung in elektrische Energie. Es erübrigt sich somit der Einsatz einer zusätzlichen Komponente mit den damit verbundenen Nachteilen insbesondere hinsichtlich des wertvollen Bauraums und der Kosten sowie des Montageaufwands. Für die Energierückgewinnung werden bei dieser Ausführungsform die bei einem elektromagnetischen Dämpfer ohnehin bereits vorhandenen Bauteile genutzt, nämlich eine Spule sowie ein Permanentmagnet. Durch entsprechende Ansteuerung eines solchen elektromagnetischen Dämpfers kann nun die elektrische Energie - wie bei einem herkömmlichen Generator - zurückgewonnen werden. Bevorzugt weist das Haushaltsgerät einen elektrischen Antriebsmotor als elektrischen Verbraucher auf, der zum Antreiben der drehbaren Komponente ausgebildet ist und mit der von dem Lineargenerator bereitgestellten elektrischen Energie versorgt werden kann. Ergänzend oder alternativ kann als elektrischer Verbraucher auch eine Pumpe eingesetzt werden, welche mit der elektrischen Energie des Lineargenerators versorgt wird. Weiterhin ergänzend oder alternativ kann als elektrischer Verbraucher auch ein Sensor, eine Heizung und/oder eine Steuerungseinrichtung des Haushaltsgeräts eingesetzt werden, der mit der elektrischen Energie des Lineargenerators versorgt wird.
Bevorzugt ist das Haushaltsgerät ein Gerät zur Pflege von Wäschestücken, während die drehbare Komponente vorzugsweise eine Wäschetrommel zur Aufnahme der Wäschestücke ist. Das Haushaltsgerät kann beispielsweise eine Waschmaschine, ein Wäschetrockner oder ein Waschtrockner sein. Die Wäschetrommel kann beispielsweise in einem Laugenbehälter drehbar gelagert sein, welcher über den genannten Stoßdämpfer an einem Boden eines Gerätegehäuses des Haushaltsgeräts abgestützt ist. Die Wäschetrommel kann zum Beispiel um eine im Wesentlichen horizontale Drehachse drehbar gelagert sein. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Rückgewinnen von Energie in einem Haushaltsgerät, bei welchem eine Komponente des Haushaltsgeräts drehbar angetrieben wird und mittels eines Stoßdämpfers eine Schwingungsenergie der Komponente aufgenommen wird. Mittels eines Lineargenerators wird die Schwingungsenergie der Komponente in elektrische Energie umgewandelt, mit welcher zumindest ein elektrischer Verbraucher des Haushaltsgeräts im Betrieb versorgt wird. Ferner wird bei dem Haushaltsgerät mit dem Lineargenerator ein elektrischer Energiespeicher gekoppelt, in dem die von dem Lineargenerator bereitgestellte elektrische Energie gespeichert wird, wobei der Energiespeicher durch einen Zwischenkreiskondensator eines elektrischen Spannungszwischenkreises zur Speisung des Verbrauchers gebildet wird.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Haushaltsgerät vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figur und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegeben Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Dabei veranschaulicht die einzige Figur in schematischer Darstellung ein Haushaltsgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Ein in der Figur dargestelltes Haushaltsgerät 1 ist im Ausführungsbeispiel eine Waschmaschine. Das Haushaltsgerät 1 umfasst einen Laugenbehälter 2, in welchem eine Wäschetrommel 3 drehbar gelagert ist. In der Wäschetrommel 3 befinden sich Wäschestücke 4, die in dem Haushaltsgerät 1 während eines Pflegeprozesses gewaschen werden.
Der Laugenbehälter 2 ist über eine Federanordnung 5 an einem Gehäuse 6 des Haushaltsgeräts 1 aufgehängt. Im Ausführungsbeispiel umfasst die Federanordnung 5 eine erste und eine zweite Feder 7, 8, wobei die Anzahl der Federn grundsätzlich beliebig sein kann.
Der Laugenbehälter 2 ist des Weiteren an einer Dämpferanordnung 9 abgestützt, die im Ausführungsbeispiel einen ersten und einen zweiten Stoßdämpfer 10, 1 1 umfasst. Die Wäschetrommel 3 ist um eine horizontal verlaufende Drehachse 12 in dem Laugenbehälter 2 drehbar gelagert und wird mithilfe eines elektrischen Antriebsmotors 13 angetrieben. Ein Rotor des Antriebsmotors 13 kann beispielsweise über einen nicht dargestellten Riemen mit der Wäschetrommel 3 in an sich bekannter Weise verbunden sein.
Auch die Anzahl der eingesetzten Stoßdämpfer 10, 1 1 kann grundsätzlich beliebig gewählt werden. Beispielsweise kann die Dämpferanordnung 9 zwei oder auch drei oder vier solche Stoßdämpfer 10, 1 1 umfassen. Der Antriebsmotor 13 kann beispielsweise als Synchronmaschine bzw. ein so genannter bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) ausgebildet sein. Der Antriebsmotor 13 kann mit elektrischer Energie aus einem elektrischen Spannungszwischenkreis 14 versorgt werden, in welchem bekanntlich ein Zwischenkreiskondensator angeordnet ist, in welchem elektrische Energie für den Betrieb des Antriebsmotors 13 gespeichert werden kann. Ein solcher Spannungszwischenkreis 14 ist vorliegend Bestandteil des Umrichters für den Antriebsmotors 13. An den Spannungszwischenkreis 14 kann optional auch eine Pumpe 15 als elektrischer Verbraucher angekoppelt sein, welche ebenfalls mit elektrischer Energie aus dem Spannungszwischenkreis 14 versorgt werden kann. Alternativ kann die Pumpe 15 oder der Antriebsmotor 13 an einen separaten Zwischenkreis angeschlossen sein.
Wie bereits ausgeführt, wird die Wäschetrommel 3 um die Drehachse 12 drehbar angetrieben. Beim Betreiben der Wäschetrommel 3 - insbesondere im Schleuderbetrieb - treten Unwuchten auf, die zu einer mechanischen Schwingung 16 des gesamten Systems aus Wäschetrommel 3 und Laugenbehälter 2 führen, sodass neben einer rotatorischen Bewegung der Wäschetrommel 3 auch eine translatorische Bewegung im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse 12 stattfindet. Diese mechanische Schwingung 16 wird durch die beiden Stoßdämpfer 10, 1 1 aufgenommen.
Im Stand der Technik wird die aufgenommene Schwingungsenergie in Wärme oder in elektrische Energie umgewandelt, wobei die elektrische Energie beispielsweise in einer Batterie oder in einem Kondensator zwischengespeichert wird. Stattdessen wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, zumindest bei einem der Stoßdämpfer 10, 1 1 - und optional auch bei beiden oder weiteren Stoßdämpfern 10, 1 1 - einen Lineargenerator 17 einzusetzen, mittels welchem die Schwingungsenergie in elektrische Energie umgewandelt wird, die in einem Zwischenkreiskondensator eines bereits zur Versorgung der Verbraucher vom Haushaltsgerät umfassten Spannungszwischenkreis gespeichert wird. Ein solcher Lineargenerator 17 kann beispielsweise einen Permanentmagneten 18 sowie eine Induktionsspule 19 beinhalten, die relativ zueinander bewegbar angeordnet sind. Zum Beispiel ist der Permanentmagnet 18 an einer Kolbenstange 20 des Stoßdämpfers 10 angebracht. Entsprechend kann die Induktionsspule 19 an einem Dämpfergehäuse 21 angeordnet sein, in welchem die Kolbenstange 20 verschiebbar geführt gelagert ist. Die Kolbenstange 20 ist dabei mit einem Boden 22 des Gehäuses 6 verbunden, während das Dämpfergehäuse 21 an den Laugenbehälter 2 angebunden ist. Optional kann auch vorgesehen sein, dass zumindest einer der Stoßdämpfer 10, 1 1 - gegebenenfalls auch beide Stoßdämpfer 10, 1 1 und/oder weitere nicht dargestellte Stoßdämpfer - als elektromagnetischer Dämpfer ausgebildet ist, sodass die Bauteile Permanentmagnet 18 und Induktionsspule 19 ohnehin vorhanden sind. Diese werden nun dazu genutzt, um die mechanische Schwingung 16 in elektrische Energie umzuwandeln.
Im Betrieb des Haushaltsgeräts 1 wird die mechanische Schwingung 16 durch die Stoßdämpfer 10, 1 1 aufgenommen, sodass sich der Permanentmagnet 18 relativ zur Induktionsspule 19 bewegt. Es wird elektrische Spannung in der Induktionsspule 19 induziert, welche in einem elektrischen Energiespeicher 23 gespeichert wird. Dieser Energiespeicher 23 kann beispielsweise in Form eines Akkumulators bereitgestellt sein.
Der Energiespeicher 23 ist mit dem Zwischenkreiskondensator des Spannungszwischenkreises 14 gekoppelt, sodass bei Bedarf die im Energiespeicher 23 gespeicherte elektrische Energie an den Spannungszwischenkreis 14 abgegeben werden kann. Ergänzend kann der Energiespeicher 23 - insbesondere über einen Schalter - mit einem weiteren elektrischen Verbraucher 24 gekoppelt sein, und zwar unter Umgehung des Spannungszwischenkreises 14. Dies bedeutet, dass der Verbraucher 24 direkt mit der Gleichspannung des Energiespeichers 23 versorgt werden kann. Bei dem Verbraucher 24 kann es sich beispielsweise um einen Sensor handeln.
Optional kann auch auf einen solchen Energiespeicher 23 verzichtet werden, sodass die vom Lineargenerator 17 bereitgestellte Energie direkt in den Spannungszwischenkreis 14 eingespeist und/oder an den Verbraucher 24 abgegeben wird. Bezugszeichenliste
Haushaltsgerät
Laugenbehälter
Wäschetrommel
Wäschestücke
Federanordnung
Gehäuse
, 8 Federn
Dämpferanordnung0, 11 Stoßdämpfer
2 Drehachse
3 Antriebsmotor
4 Spannungszwischenkreis5 Pumpe
6 mechanische Schwingung7 Lineargenerator
8 Permanentmagnet9 Induktionsspule
0 Kolbenstange
1 Dämpfergehäuse
2 Boden
3 Energiespeicher
4 Verbraucher

Claims

Patentansprüche
Haushaltsgerät (1 ) mit einer drehbar gelagerten Komponente (3), mit einem Stoßdämpfer (10, 1 1 ), welcher zum Aufnehmen einer Schwingungsenergie der Komponente (3) ausgebildet ist, mit einem Lineargenerator (17), der zum
Umwandeln der Schwingungsenergie der Komponente (3) in elektrische Energie ausgebildet ist, mit welcher zumindest ein elektrischer Verbraucher (13, 15, 24) des Haushaltsgeräts (1 ) im Betrieb des Haushaltsgeräts (1 ) versorgbar ist, und mit einem mit dem Lineargenerator (17) gekoppelten elektrischen Energiespeicher (23), der zum Speichern der von dem Lineargenerator (17) bereitgestellten elektrischen Energie ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (23) durch einen Zwischenkreiskondensator eines elektrischen Spannungszwischenkreises (14) zur Speisung des Verbrauchers (13, 15, 24) gebildet ist.
Haushaltsgerät (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Energiespeicher (23) ein von einem elektrischen Spannungszwischenkreises (14) separater weiterer Energiespeicher umfasst ist, der mit dem Lineargenerator elektrisch gekoppelt ist.
Haushaltsgerät (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lineargenerator (17) zumindest einen
Permanentmagneten (18) und eine Induktionsspule (19) aufweist, die relativ zueinander bewegbar angeordnet sind, wobei durch die Relativbewegung zwischen dem zumindest einen Permanentmagneten (18) und der Induktionsspule
(19) die elektrische Energie durch den Lineargenerator (17) bereitstellbar ist.
Haushaltsgerät (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Bauteile Permanentmagnet (18) oder Induktionsspule (19) an einer Kolbenstange
(20) des Stoßdämpfers (10, 1 1 ) und das andere Bauteil an einem
Dämpfergehäuse (21 ) des Stoßdämpfers (10, 1 1 ) angeordnet ist.
5. Haushaltsgerät (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoßdämpfer (10, 1 1 ) als elektromagnetischer Dämpfer ausgebildet ist, durch welchen der Lineargenerator (17) gebildet ist.
6. Haushaltsgerät (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
das Haushaltsgerät (1 ) einen elektrischen Antriebsmotor (13) als elektrischen Verbraucher (13, 15, 24) aufweist, der zum Antreiben der drehbaren Komponente (3) ausgebildet und mit der von dem
Lineargenerator (17) bereitgestellten elektrischen Energie versorgbar ist, und/oder
das Haushaltsgerät (1 ) eine Pumpe (15) als elektrischen Verbraucher (13, 15, 24) aufweist, die mit der von dem Lineargenerator (17) bereitgestellten elektrischen Energie versorgbar ist, und/oder
das Haushaltsgerät (1 ) einen Sensor (24), eine Heizung und/oder eine Steuerungseinrichtung des Haushaltsgeräts (1 ) als elektrischen Verbraucher (13, 15, 24) aufweist, der mit der von dem Lineargenerator (17) bereitgestellten elektrischen Energie versorgbar ist.
7. Haushaltsgerät (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Haushaltsgerät (1 ) ein Gerät zur Pflege von
Wäschestücken ist und die drehbare Komponente (3) eine Wäschetrommel zur Aufnahme der Wäschestücke ist.
8. Verfahren zum Rückgewinnen von Energie in einem Haushaltsgerät (1 ), bei
welchem eine Komponente (3) des Haushaltsgeräts (1 ) drehbar angetrieben wird und mittels eines Stoßdämpfers (10, 1 1 ) eine Schwingungsenergie der
Komponente (3) aufgenommen wird, die Schwingungsenergie der Komponente (3) mittels eines Lineargenerators (17) in elektrische Energie umgewandelt wird, mit welcher zumindest ein elektrischer Verbraucher (13, 15, 24) des Haushaltsgeräts (1 ) im Betrieb des Haushaltsgeräts (1 ) versorgt wird, und bei welchem mit dem Lineargenerator (17) ein elektrischer Energiespeicher (23) gekoppelt wird, in dem die von dem Lineargenerator (17) bereitgestellte elektrische Energie gespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (23) durch einen Zwischenkreiskondensator eines elektrischen Spannungszwischenkreises (14) zur Speisung des Verbrauchers (13, 15, 24) gebildet wird.
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