PL224757B1 - Układ chłodzenia silnika liniowego trójpasmowego - Google Patents

Abstract

Chłodzenie silnika liniowego (1) składa się z ogniwa Peltiera (2) i chłodnicy (3). Do jarzma silnika liniowego (1), od strony zewnętrznej, przylega ogniwo Peltiera (2), a do przeciwległego boku ogniwa Peltiera (2) przylega chłodnica (3). Jako chłodnicę wykorzystuje się korpus (3) urządzenia roboczego, do którego mocowane jest jarzmo silnika liniowego (1) bądź płytę metalową z wewnętrznym chłodzeniem płynem lub radiator chłodzony powietrzem. Ogniwo Peltiera (2) jest przyklejone do jarzma silnika liniowego (1) i do chłodnicy (3), bądź jest umieszczone w szczelinie między jarzmem (1) i chłodnicą (3), która jest przykręcona do jarzma (1) śrubami. Ogniwo Peltiera może być także umieszczone w szufladce lub w kopercie, które są przymocowane do jarzma (1) i do chłodnicy (3). Chłodzenie można zintensyfikować stosując kilka ogniw Peltiera (2), które są ułożone równolegle jedno obok drugiego lub szeregowo jedno na drugim.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ chłodzenia silnika liniowego trójpasmowego, którego twornik jest zabudowany w urządzeniu wykonującym ruch liniowo-zwrotny.

Silniki liniowe wzbudzane magnesami trwałymi są stosowane między innymi w urządzeniach laserowych obróbki metali. W urządzeniach tych jarzmo twornika silnika liniowego wzbudzanego magnesami trwałymi jest ruchome, przymocowane jest bowiem do obudowy kasety głowicy laserowej tworząc blok pozycjonujący położenie głowicy podczas obróbki metalu. W czasie pracy lasera w ruchomym jarzmie silnika wydzielają się straty energii. Straty te w postaci ciepła wydzielają się w uzwojeniu i w pakiecie blach. Odbiór tego ciepła, ze względów na ruch bloku pozycjonującego i jego konstrukcję, jest utrudniony, gdyż ze względów na dynamikę pracy głowicy laserowej, masa bloku napędowego głowicy powinna być możliwie mała. W silnikach liniowych typu indukcyjnego, gdy twornik silnika jest nieruchomy, odbiór ciepła jest łatwiejszy. Odbiór ciepła z twornika silnika jest realizowany poprzez radiatory chłodzone powietrzem bądź poprzez zastosowanie w obudowie twornika silnika chłodzenia wodą. Znane jest ogniwo Peltiera, które w zależności od potrzeb, może działać jak chłodnica odbierając ciepło z gorących elementów konstrukcyjnych bądź może podgrzewać je. W opisie patentowym PL 211 980 wykorzystano ogniwo Peltiera do stabilizacji temperatury akumulatora litowo-jonowego w zakresie od 0°C do 25°C. Gdy temperatura akumulatora jest mniejsza od 0°C to ogniwo Peltiera podgrzewa akumulator, a gdy temperatura przekracza 25°C to ogniwo Peltiera schładza akumulator.

Znane jest z opisu zgłoszenia patentowego JP 2006033909A rozwiązanie chłodzenia silnika liniowego przy pomocy ogniw Peltiera. Rozwiązanie to dotyczy silnika dwupasmowego, a jego istotą jest odpowiednie ukształtowanie czół uzwojenia i bezpośrednie przyklejenie ogniw Peltiera do czół uzwojenia. Takie ukształtowanie czół uzwojenia nie jest możliwe dla silnika z uzwojeniem trójpasmowym. Znane jest także z opisu zgłoszenia patentowego DE 3607532 A1 rozwiązanie stabilizacji temperatury silnika liniowego skokowego w urządzeniu laserowym. W rozwiązaniu tym na wsporniku silnika liniowego jest zamocowany specjalny kątownik, do którego jest przyklejone ogniwo Peltiera, a do przeciwległego boku ogniwa Peltiera jest przyklejona chłodnica. To rozwiązanie wymaga mocowania na korpusie silnika dodatkowego elementu jakim jest kątownik. Ponadto ogniwo Peltiera jest mocowane w płaszczyźnie prostopadłej do powierzchni korpusu silnika. Zatem ciepło ma wydłużoną drogę przepływu z silnika do ogniwa Peltiera.

Według wynalazku układ chłodzenia silnika liniowego trójpasmowego wykorzystuje ogniwo Peltiera i charakteryzuje się tym, że do jarzma silnika liniowego, przylega ogniwo Peltiera, przy czym ogniwo Peltiera jest umieszczone w szczelinie między jarzmem, a korpusem urządzenia roboczego, do którego mocowane jest jarzmo silnika liniowego bądź też między jarzmem a płytą metalową chłodzoną płynem lub powietrzem. Ogniwo Peltiera korzystnie jest umieścić w szufladce lub kopercie, które są przymocowane do jarzma silnika i do korpusu bądź do płyty metalowej. Chłodzenie można zintensyfikować stosując kilka ogniw Peltiera, które są ułożone równolegle jedno obok drugiego lub szeregowo jedno na drugim.

Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładzie rozwiązania na rysunkach, które przedstawiają: fig. 1 widok 3D, a fig. 2 przekrój poprzeczny, usytuowania ogniwa Peltiera między twornikiem silnika liniowego i chłodnicą, fig. 3 szufladkę, fig. 4 kopertę, fig. 5 dwa ogniwa Peltiera w układzie szeregowym ułożone jedno na drugim i umieszczone między twornikiem silnika linowego i chłodnicą oraz fig. 6 dwa ogniwa Peltiera w układzie równoległym, jeden obok drugiego, umieszczone między twornikiem silnika linowego i chłodnicą. Silnik liniowy 1 składa się z dwóch głównych części: wzbudnika z magnesami trwałymi i twornika obejmującego pakiet blach ferromagnetycznych (jarzmo) i uzwojenie. W czasie pracy silnika 1 w jarzmie i w uzwojeniu wydziela się energia strat zamieniana na ciepło, które nagrzewa twornik. Do odbierania ciepła z twornika silnika 1 wykorzystano ogniwo Peltiera 2. Do zewnętrznej strony jarzma twornika silnika 1 lub jego obudowy jest przymocowane ogniwo Peltiera 2. Przeciwległy bok ogniwa Peltiera 2 przylega do chłodnicy 3. Jako chłodnicę 3 można wykorzystać korpus urządzenia roboczego, jak to pokazano na rysunkach fig. 1 i fig. 2, do którego mocowany jest twornik silnika 1. Jako chłodnicę 3 można także wykorzystać płytę metalową 4 chłodzoną wodą lub inną cieczą płynącą w rurkach 5 znajdujących się w płycie 4, jak to pokazano na rysunku fig. 5. Ogniwo Peltiera 2 przylega do jarzma silnika liniowego 1 i do chłodnicy 3, może być do nich przyklejone, bądź może być umieszczone w szczelinie między jarzmem silnika 1 i chłodnicą 3, które są wzajemnie przykręcone śrubami. Korzystnie jest umieścić ogniwo Peltiera 2 w szufladce 6, lub kopercie 7,

PL 224 757 B1 jak to pokazano na rysunkach fig. 3. i fig. 4. Szufladka 6 bądź koperta 7 może być: przyklejona, przyspawana lub przykręcona, do jarzma silnika 1 i do chłodnicy 3. Umieszczenie ogniwa Peltiera 2 w szufladce 6 lub w kopercie 7 umożliwia wymianę ogniwa 2 w przypadku jego uszkodzenia. Intensywniejsze chłodzenie silnika 1 uzyskuje się poprzez zastosowanie kilku ogniw Peltiera 2. W tym rozwiązaniu korzystnie jest ogniwa Peltiera 2 ułożyć równolegle jedno obok drugiego, jak to pokazano na rysunku fig. 6. W ten sposób można pokryć ogniwami 2 całą powierzchnię zewnętrzną silnika 1. Lecz ogniwa 2 mogą być ułożone także szeregowo jedno na drugim, jak na rysunku fig. 5. W układzie szeregowym ogniwa Peltiera 2 stykają się płytkami: płytka gorąca ogniwa z płytką zimą drugiego ogniwa.

Chłodzenie silnika liniowego 1 według wynalazku usprawnia i uproszcza rozwiązanie chłodzenia silnika liniowego 1 stosowanego do napędu kaset głowic w urządzeniach laserowych obróbki metali. Twornik silnika 1 jest częścią składową tych głowic. Ogniwo Peltiera 2 dużą powierzchnią przylega do jarzma twornika silnika liniowego 1, co zmniejsza opór przepływu ciepła do chłodnicy 3. Ciepło przemieszcza się w chłodnicy 3 i oddawane jest do otoczenia. Ogniwo Peltiera 2 jest płaskie i ma małą masę, nie zwiększa zatem w sposób znaczący masy i gabarytu silnika 1. Efektywne chłodzenie silnika 1 umożliwia dobre wykorzystanie obwodu elektromagnetycznego silnika, a tym samym umożliwia zmniejszenie masy głowicy lasera. Zastosowanie ogniwa Peltiera 2 do chłodzenia silnika 1 umożliwia także, w razie potrzeby, podgrzanie jarzma silnika 1, co pozwala stabilizować temperaturę pracy silnika 1.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ chłodzenia silnika liniowego trójpasmowego z wykorzystaniem ogniwa Peltiera, znamienny tym, że do jarzma silnika liniowego (1), przylega ogniwo Peltiera (2), przy czym ogniwo Peltiera (2) jest umieszczone w szczelinie między jarzmem (1), a korpusem urządzenia roboczego, do którego mocowane jest jarzmo silnika liniowego (1) bądź też między jarzmem (1) a płytą metalową (4) chłodzoną płynem lub powietrzem.
2. 2. Układ chłodzenia według zastrz. 1, znamienny tym, że ogniwo Peltiera (2) jest umieszczone w szufladce (6) lub kopercie (7), które są przymocowane do jarzma (1) i do korpusu urządzenia roboczego.
3. 3. Układ chłodzenia według zastrz. 1 , znamienny tym, że zawiera kilka ogniw Peltiera (2), które są ułożone równolegle jedno obok drugiego lub szeregowo jedno na drugim.