CN100520189C - 特别用在飞机上的带有由直流电机驱动的风扇的炉子 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种飞机用炉子，其包括制备空间和用以加热其内含物的加热装置，该加热装置包括用来将制备空间中由加热装置产生的热量散发的风扇，风扇是由直流电机驱动，特别是无刷直流电机。炉子可以具有电子控制系统，其中用于操作无刷直流电机的电子器件可以集成到控制系统中。直流电机还可相对于制备空间绝热。
Description
本发明涉及一种特别用在飞机上的炉子，其包括至少一个制备空间和用于加热其内含物的装置，该加热装置包括至少一个由无刷直流电机驱动的风扇，用于将制备空间中由加热装置产生的热量散发。虽然用于家庭使用而不是用于飞机上的这种炉子在EP0579074A中已知。
在现有技术文件EP0579074A中所公开的家用炉子是热空气或对流炉子，其包括两个风扇，一个用于将制备空间中由加热元件产生的热量散发，另一个用于冷却炉子中使用的电子部件和电机。各个风扇由自己的电机驱动。为了使得炉子能够在具有不同的电源电压和频率的国家出售，该现有技术提出了利用无刷直流电机。
在EP0579074A中的炉子中，这些无刷直流电极具体为所谓的“外部转子”直流电机，即该电机具有带有线圈的固定芯或定子以及可以绕定子转动并带有磁铁的外部元件或转子。定子线圈的整流利用霍尔(Hall)传感器来进行。霍尔传感器和转子上的磁铁对高温敏感，因此需要采取特别的措施来控制电机附近的温度。现有技术的炉子中的电机布置冷却管道中，该冷却管道环绕制备空间延伸并通过专用的冷却风扇来被供给冷却空气。
飞机用炉子由飞机的机载电源提供电源，该炉子安装在飞机上。该机载电源产生频率为400赫兹的115伏三相电流。因此，传统飞机用炉子的风扇通常由交流电机驱动，一般是异步电机。
用于机载电源的交流电由一个或多个发电机产生，每个发电机都是通过消耗飞机发动机的动力而被旋转地驱动。为了不论飞机发动机的转速多少都能一直产生恒定的频率，所谓的恒速传动器(Constant Speed Drive)(CSD)设置在每个发电机和发动机之间。
异步交流电机有很多缺点。首先，它们比较重。其次，这些电机，特别是其电源和控制电路会造成电磁干扰现象(EMI)。为了限制这些现象的影响，其可干扰飞机机载的电子设备，就必须使用EMI过滤器，从而增加了电子设备的成本和重量。
这也正是使电子系统更轻更简单的趋势所在。这方面正在考虑去掉较重和较复杂的恒速传动器，并且通过机载电源提供具有所谓杂频或宽频的交流电，该频率取决于飞机发动机的转速，并能在360～800赫兹之间变化。为了在这种可变频率下仍能正常运行，对飞机用炉子的电机和它们的控制作出改进是必需的。
因此，本发明的目标在于提供一种在前文中讨论的飞机用炉子，其中所述的缺点不会出现，并且它适合于在可变频率下使用而且不需要另外的制冷部件。根据本发明的第一方面的炉子可以实现上述目标，因为无刷直流电机没有传感器。
直流电机，也称作永磁电机，其比较轻，并且当然对频率变化不敏感。因为该直流电机是无刷电机，其中在无刷电机中整流通过电子电路而不是电刷发生，这种无刷电机比较不易受损坏，而且其寿命比有刷电机长。无刷电机还具有更紧凑和更简单的结构，同时它还不会产生火花，因此无需使用EMI过滤器。最后，由于不使用通常为霍尔传感器的传感器，该传感器不是非常耐高温，那么无刷直流电机可以以简单的方式结合到炉子中。那么，对直流电机的控制可以在测得的电磁场的基础上进行。这种控制方法称为抗-EMF。
应当注意EP0375228A以及公开了电子整流的直流电机，该直流电机包括带有多个永久磁铁的转动组件和固定组件，转动组件环绕该固定组件转动。该固定组件带有多个齿，每个齿具有用于以至少一个预定的顺序整流的线圈级。该现有技术的无刷直流电机用于空气处理和泵送系统中或者作为高质量的伺服电机，该电机特别设计以并当维持具有最大平顶宽度的后EMF波形时减少齿槽效应。这并不意味着该电机可适用于密集封装的高温环境，例如飞机上的炉子。
根据本发明的第二方面，提供上述类型的炉子，其中直流电机包括带有多个线圈的固定外壳，带有至少一个磁铁的芯以可旋转的方式安装在该外壳内。这种直流电机的实施例也被称为内部转子直流电机，当与所谓的外部转子直流电机比较时，在外部转子直流电机中旋转壳体带有塑性磁铁，内部转子直流电机具有下述优点，对于磁铁而言可以使用对温度比较不敏感的材料。
为了尽可能地保护操作无刷直流电机所需的电子器件不受炉子的热量影响，当炉子具有电子控制系统时，电子器件优选集成到控制系统中。
由于直流电机使用永久磁铁作为转子，而且磁铁对热量比较敏感，那么优选地，直流电机也相对于制备空间绝热。这种绝热可以通过把电机放置在离制备空间一定距离的地方和/或放置在电机与制备空间之间的绝热材料来实现。
下面在实施例的基础上并参照附图对本发明进行阐述，其中：
图1是根据本发明的飞机用炉子的透视示意图，
图2示出了图1中炉子的电子电路图和其与机载电源的连接。
炉子1(图1)包括用来制备食物的空间2(虚线所示)和用于加热制备空间2中内含物的装置3。制备空间2与加热装置3容纳于外壳4中，外壳4在前部有由门6闭合的开口5。在炉子1的前面还形成有控制面板7，该控制面板7与炉子1的控制系统8相连，该控制系统将在下文讨论。
在所示的实施例中，炉子1可以具体为热空气炉或者对流炉。因此，加热装置3包括一个或者多个加热元件9，其在所示实施例中是当电流经过时产生热量的电阻元件。另外，加热装置包括由电机13通过轴21驱动的风扇10，用以在制备空间2中产生空气循环，因此产生的热量散出并传递给用于制备的食物。加热元件9沿着制备空间2的端壁11的内侧延伸，风扇10也安装在这里。另一方面，风扇10的电机13安装在固定于这个端壁11外侧的壳体12中。加热元件9通过连接件14被供以电流，该连接件14从端壁11伸出，并与放置炉子1的空间中的电源15连接，在所示实施例中该电源是飞机的机载电源。风扇10的电机13也是由机载电源15供以电力的。
加热元件9和风扇10的运行还由控制系统8控制，在这里控制系统8由放置在制备空间2上方的电子电路板构成。控制系统8连接在电源15和加热装置3的不同部件之间。
与通常情况一样，机载电源15是电压为115V的三相电流系统。交流电由发电机17产生，发电机17由飞机发动机16(示意所示)驱动。由于没有恒速传动器，交流电的频率将在大约360到800赫兹的值之间变化，该频率取决于飞机发动机16的转速。
为了能在所谓杂频或宽频下正常工作，根据本发明，风扇10的电机13具体表现为直流电机或永磁电机，而不是这种炉子通常使用的异步电机。这种直流电机毕竟对交流电频率的变化不敏感。在所示实施例中，已选定了无刷直流电机，其中不同定子线圈之间的切换是利用控制电子器件19实现的。这些控制电子器件19一方面把现有的具有可变频率的交流电转换为直流电机13可以使用的电流，另一方面在转子位置信息的基础上控制定子线圈的通电。为了保护对热量敏感的控制电子器件19尽可能不受制备空间2中高温的影响，它们可以至少部分地集成到控制系统8中。
不只是控制电子器件19对高温敏感，直流电机13的转子也对高温敏感，该转子带有一个或者多个磁铁或完全由从磁性材料制造。因此在所示实施例中，已选定了所谓的内部转子，其中转子构成芯，并且定子线圈布置在固定的壳体上。因此，可以使用传统磁性材料的转子，传统磁性材料比在所谓的外部转子中使用的塑性材料更加耐热。有更好耐热性但也更贵的的更多特殊材料，也可以替代传统的磁性材料来使用。
为了也保护转子不受来自制备空间2热量的影响，直流电机13还放置在制备空间2外部尽可能远的位置。还可以这样达到此目的，例如利用在电机13与风扇10之间比较长的轴21。另外，可以在直流电机13和制备空间2的端壁11之间布置一层绝热材料(这里未示出)。
那么以这种方式，无刷直流电动机13可以应用于驱动炉子1的风扇10，尽管那里普遍高温。因此炉子1可以与电源连接，该电源提供具有可变频率的交流电。当与异步电机相比较时，使用直流电机还可以节省重量和空间，同时，当使用无刷直流电机时，还可以无需使用EMI过滤器。
虽然在一个实施例的基础上阐述了本发明，但显然本发明不局限于此。因此，代替对流炉，蒸汽炉也可以配备根据本发明的直流电机。炉子也可以连接到具有恒定400赫兹频率的传统机载电源上。在保留了一些优点的同时，还可使用有刷直流电机。因此，本发明的范围仅由下面的权利要求限定。
Claims (6)
1、一种用在飞机上的炉子，包括：至少一个制备空间(2)和用于加热其内含物的加热装置(3)，该加热装置(3)包括至少一个由无刷直流电机(13)驱动的风扇(10)，用于将制备空间(2)中由加热装置(3)产生的热量散发，其特征在于，该无刷直流电机(13)没有传感器。
2、如权利要求1所述的炉子(1)，其特征在于，该无刷直流电机(13)包括带有多个线圈的固定外壳，带有至少一个磁铁的芯以可旋转的方式安装在该外壳内。
3、如权利要求1或2所述的炉子(1)，其特征在于，该炉子(1)有电子控制系统(8)，并且用于操作无刷直流电机(13)的电子器件(19)集成到该电子控制系统(8)中。
4、如权利要求1所述的炉子(1)，其特征在于，该无刷直流电机(13)相对于制备空间(2)绝热。。
5、如权利要求4所述的炉子(1)，其特征在于，该绝热是通过把无刷直流电机(13)放置在离制备空间(2)一定距离的位置实现的。
6、如权利要求4所述的炉子(1)，其特征在于，该绝热是通过放置在无刷直流电机(13)和制备空间(2)之间的绝热材料实现的。
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