NL1024564C2 - Oven, in het bijzonder voor toepassing in een vliegtuig, met een door een gelijkstroommotor aangedreven ventilator. - Google Patents

Description

OVEN, IN HET BIJZONDER VOOR TOEPASSING IN EEN VLIEGTUIG, MET EEN DOOR EEN GELIJKSTROOMMOTOR AANGEDREVEN VENTILATOR

De uitvinding heeft betrekking op een oven, in het bijzonder voor toepassing in een vliegtuig, omvattende ten minste één bereidingsruimte en middelen voor het verwarmen van de inhoud daarvan, welke verwarmingsmiddelen ten minste 5 één door een elektromotor aangedreven ventilator omvatten voor het in de bereidingsruimte verdelen van door de verwarmingsmiddelen opgewekte warmte. Een dergelijke vliegtuigoven is algemeen bekend.

Vliegtuigovens worden gevoed door het boordnet van 10 het vliegtuig waarin zij geïnstalleerd zijn. Dit boordnet levert een driefase-wisselspanning van 115 V met een frequentie van 400 Hz. Ventilatoren van conventionele vliegtuigovens worden dan ook altijd aangedreven door wisselstroommotoren, in het algemeen asynchrone motoren.

15 De wisselspanning voor het boordnet wordt opgewekt door een of meer generatoren, die elk roterend worden aangedreven door een aftak**as van een motor van het vliegtuig. Teneinde altijd een constante frequentie te kunnen leveren, ongeacht het toerental van de vliegtuigmotor, is.

20 tussen elke generator en motor een zogeheten Constant Speed Drive (CSD) geplaatst.

Asynchrone wisselstroommotoren hebben een aantal nadelen. In de eerste plaats zijn zij relatief zwaar. Daarnaast veroorzaken deze motoren, en met name de voedings-25 en besturingsschakelingen daarvan elektromagnetische interferentieverschijnselen (EMI). Om de invloed van deze verschijnselen, waardoor elektronische apparatuur aan boord van het vliegtuig gestoord kan worden, te beperken, moeten EMI-filters gebruikt worden, waardoor de kosten en het 30 gewicht van de elektrische installatie toenemen.

1 0 2.4 5 6 4 2

Daarentegen is er juist een tendens om elektrische systemen lichter en eenvoudiger te maken. In verband daarmee wordt overwogen de relatief zware en gecompliceerde CSD's te laten vervallen, en via het boordnet wisselspanning met een 5 zogeheten "wilde" of "wijde" frequentie aan te bieden, die afhankelijk van het toerental van de vliegtuigmotor kan variëren tussen 360 en 800 Hz. Om bij dergelijke variabele frequenties toch goed te kunnen werken zijn aanpassingen aan de elektromotoren van vliegtuigovens en hun besturing nodig* 10 De uitvinding heeft dan ook tot doel een vliegtuigoven van de in de aanhef besproken soort te verschaffen, waarbij de genoemde nadelen zich niet voordoen, en die geschikt is voor gebruik bij variabele frequenties. Volgens de uitvinding wordt dit bij een dergelijke oven 15 bereikt, doordat de elektromotor een gelijkstroommotor is.

Een dergelijke gelijkstroommotor, ook wel aangeduid als "permanente magneetmotor", is relatief licht, en is uiteraard niet gevoelig voor frequentiewisselingen.

Bij voorkeur is de gelijkstroommotor een borstelloze 20 gelijkstroommotor. Een dergelijke borstelloze motor, waarbij de commutatie plaatsvindt door elektronische schakelingen, in plaats van borstels, is minder kwetsbaar en heeft een langere levensduur dan een motor met borstels. Bovendien is een borstelloze motor compacter en eenvoudiger van opbouw, 25 terwijl deze bovendien geen vonkvorming geeft, zodat EMI-filters kunnen komen te vervallen.

Teneinde de elektronica die nodig is voor het bedrijven van de borstelloze gelijkstroommotor zoveel mogelijk af te schermen van de hitte van de oven, is deze, 30 wanneer de oven een elektronisch besturingssysteem vertoont, bij voorkeur in het besturingssysteem geïntegreerd.

Volgens een voorkeursuitvoering van de uitvinding is de borstelloze gelijkstroommotor vrij van sensoren. Door af 1024564 3 te zien van het gebruik van sensoren, in het algemeen Hall-sensoren, die slecht tegen hoge temperaturen bestand zijn, kan de borstelloze gelijkstroommotor eenvoudig worden geïntegreerd in de oven. De besturing van de 5 gelijkstroommotor kan dan plaatsvinden aan de hand van gemeten elektromagnetische velden. Deze wijze van besturen is bekend onder de naam "tegen-EMU".

Verder omvat de gelijkstroommotor bij voorkeur een vaste, een aantal spoelen dragende mantel, waarbinnen een ten 10 minste één magneet dragende kern roteerbaar gelagerd is. Een dergelijke uitvoering van de gelijkstroommotor, ook wel aangeduid als "binnenloper", heeft ten opzichte van een zogeheten "buitenloper", een gelijkstroommotor waarbij de roterende mantel magneten van plastomeer draagt, het voordeel 15 dat voor de magneet of magneten gebruik gemaakt kan wórden van een minder temperatuurgevoelig materiaal.

Omdat de gelijkstroommotor gebruik maakt van een permanente magneet als rotor, en magneten relatief gevoelig zijn voor warmte, is verder bij voorkeur de gelijkstroommotor 20 thermisch geïsoleerd ten opzichte van de bereidingsruimte. Deze thermische isolatie kan bereikt zijn door plaatsing van de motor op afstand van de bereidingsruimte, en/of door tussen de motor en de bereidingsruimte geplaatst isolatiemateriaal.

25 De uitvinding wordt nu toegelicht aan de hand van een voorbeeld, waarbij verwezen wordt naar de bijgevoegde tekening, waarin:

Fig. 1 een schematisch perspectivisch aanzicht is van een vliegtuigoven volgens de uitvinding, en 30 Fig. 2 een elektrisch schema toont van de oven van fig. 1 en de aansluiting daarvan op een boordnet.

Een oven 1 (fig. 1) omvat een (gestippeld weergegeven) ruimte 2 voor het bereiden van voedsel en 1024564 4 middelen 3 voor het verwarmen van de inhoud van de bereidingsruimte 2. De bereidingsruimte 2 en de verwarmingsmiddelen 3 zijn opgenomen in een behuizing 4, die aan de voorzijde een opening 5 vertoont die is afgesloten 5 door een deur 6. Aan de voorzijde van de oven 1 is verder een bedieningspaneel 7 gevormd/ dat verbonden is met een hierna te bespreken besturingssysteem 8 van de oven 1.

De oven 1 is in het getoonde voorbeeld uitgevoerd als hete-lucht- of convectie-oven. De verwarmingsmiddelen 3 10 omvatten dan ook door een of meer verwarmingselementen 9, in het getoonde voorbeeld elektrische weerstandselementen, die warmte opwekken wanneer daar een elektrische stroom doorheen loopt. Daarnaast omvatten de verwarmingsmiddelen een ventilator 10/ die via een as 21 door een elektromotor 13 15 wordt aangedreven/ voor het tot stand brengen van een luchtcirculatie in de bereidingsruimte 2, waardoor de opgewekte warmte wordt verdeeld en naar het te bereiden voedsel wordt gebracht.

De verwarmingselementen 9 strekken zich uit langs de 20 binnenzijde van een eindwand 11 van de bereidingsruimte 2, waarop ook de ventilator 10 gelagerd is. De elektromotor 13 van de ventilator 10 is daarentegen opgenomen in een huis 12 dat aan de buitenzijde van deze eindwand 11 bevestigd is. De verwarmingselementen 9 worden gevoed met elektrische stroom 25 via aansluitingen 14 die door de eindwand 11 steken, en die verbonden zijn met een elektriciteitsnet 15 in de ruimte waar de oven 1 geplaatst is, in het getoonde voorbeeld het boordnet van een vliegtuig. Ook de elektromotor 13 van de ventilator 10 wordt gevoed door het boordnet 15.

30 Verder wordt de werking van de verwarmingselementen 9 en de ventilator 10 geregeld door het besturingssysteem 8, dat hier gevormd wordt door een boven de bereidingsruimte 2 geplaatste kaart met elektronische schakelingen. Het 1024564_____ 5 besturingssysteem 8 is tussen het elektriciteitsnet 15 en de verschillende onderdelen van de verwarmingsmiddelen 3 geschakeld.

Het boordnet 15 is zoals gebruikelijk een driefase-5 wisselstroomnet, met een spanning van 115 V. De wisselstroom wordt opgewekt door een generator 17, die aangedreven wordt door een (schematisch weergegeven) motor 16 van het vliegtuig. Door het ontbreken van een CSD zal de frequentie van de wisselspanning afhankelijk van het toerental van de 10 vliegtuigmotor 16 variëren tussen waarden van ongeveer 360 en 800 Hz.

Teneinde bij dergelijke zogeheten "wilde" of "wijde" frequenties goed te kunnen functioneren, is de elektromotor 13 van de ventilator 10 volgens de onderhavige uitvinding 15 uitgevoerd als gelijkstroommotor of "permanente magneetmotor", in plaats van asynchrone motor, zoals bij ovens van dit type gebruikelijk. Een dergelijke gelijkstroommotor is immers ongevoelig voor variaties in de frequentie van de wisselspanning. In het getoonde voorbeeld 20 is gekozen voor een borstelloze gelijkstroommotor, waarbij de omschakeling tussen de verschillende statorspoelen wordt bereikt met behulp van besturingselektronica 19. Deze besturingselektronica 19 zet enerzijds de aangeboden wisselspanning met variabele frequentie om in een voor de 25 gelijkstroommotor 13 bruikbare spanning, en regelt daarnaast aan de hand van informatie over de stand van de rotor de bekrachtiging van de statorspoelen. Teneinde de besturingselektronica 19, die gevoelig is voor warmte, zoveel mogelijk tegen de invloed van de hoge temperatuur in de 30 bereidingsruimte 2 te beschermen, kan deze althans voor een deel zijn geïntegreerd in het besturingssysteem 8.

Niet alleen de besturingselektronica 19, ook de rotor van de gelijkstroommotor 13, die een of meer magneten draagt, 1024564 6 of in zijn geheel van magnetisch materiaal vervaardigd is, is gevoelig voor hoge temperatuur. Derhalve is in het getoonde voorbeeld gekozen voor een zogeheten "binnenloper", waarbij de rotor de kern vormt, en de statorspoelen op een 5 stationaire mantel zijn aangebracht. Hierdoor kan voor de rotor gebruik gemaakt worden van conventioneel magnetisch materiaal, dat beter tegen hitte bestand is dan de plastomeer die gebruikt wordt in de magneten van een zogeheten "buitenloper". In plaats van conventioneel magnetisch 10 materiaal zouden ook meer exotische materialen toegepast kunnen worden, die nog beter hittebestendig zijn, maar tevens veel kostbaarder.

Om de rotor eveneens af te schermen van de warmte uit de bereidingsruimte 2, is de gelijkstroommotor 13 verder 15 zover mogelijk buiten de bereidingsruimte 2 geplaatst. Dit kan bijvoorbeeld bereikt worden door gebruik te maken van een relatief lange as 21 tussen de motor 13 en de ventilator 10. Daarnaast kan tussen de gelijkstroommotor 13 en de eindwand 11 van de bereidingsruimte 2 een (hier niet getoonde) laag 20 isolatiemateriaal zijn aangebracht.

Op deze wijze kan dus de borstelloze gelijkstroommotor 13 worden toegepast voor het aandrijven van de ventilator 10 van de oven 1, ondanks de hoge temperaturen die daar heersen. Zo kan de oven 1 worden aangesloten op een 25 elektriciteitsnet dat wisselspanning levert met een variabele frequentie. Bovendien wordt door gebruikmaking van een gelijkstroommotor gewicht en ruimte bespaard in vergelijking met een asynchrone motor, terwijl bij het gebruik van een borstelloze gelijkstroommotor bovendien kan worden afgezien 30 van de toepassing van EMI-filters.

Hoewel de uitvinding hiervoor is toegelicht aan de hand van een voorbeeld, zal het duidelijk zijn dat deze daartoe niet is beperkt. Zo zou in plaats van een convectie- 1024564 7 oven ook een stoomoven uitgerust kunnen zijn met de gelijkstroommotor volgens de uitvinding. Ook zou de oven aangesloten kunnen zijn op een conventioneel boordnet met een constante frequentie van 400 Hz. Verder zou met behoud van 5 een deel van de voordelen een gelijkstroommotor met borstels toegepast kunnen worden. De omvang van de uitvinding wordt dan ook uitsluitend bepaald door de nu volgende conclusies.

1024564

Claims (8)

1. Oven, in het bijzonder voor toepassing in een vliegtuig, omvattende ten minste één bereidingsruimte en middelen voor het verwarmen van de inhoud daarvan, welke verwarmingsmiddelen ten minste één door een elektromotor 5 aangedreven ventilator omvatten voor het in de bereidingsruimte verdelen van door de verwarmingsmiddelen opgewekte warmte, net het kenmerk, dat de elektromotor een gelijkstroommotor is.

2. Oven volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de 10 gelijkstroommotor een borstelloze gelijkstroommotor is.

3. Oven volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de oven een elektronisch besturingssysteem vertoont, en elektronica voor het bedrijven van de borstelloze gelijkstroommotor in het besturingssysteem geïntegreerd is.

4. Oven volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de borstelloze gelijkstroommotor vrij is van sensoren.

5. Oven volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de gelijkstroommotor een vaste, een aantal spoelen dragende mantel omvat, waarbinnen een ten minste één 20 magneet dragende kern roteerbaar gelagerd is.

6. Oven volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de gelijkstroommotor thermisch geïsoleerd is ten opzichte van de bereidingsruimte.

7. Oven volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de 25 thermische isolatie bereikt is door plaatsing van de motor op afstand van de bereidingsruimte.

8. Oven volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de thermische isolatie bereikt is door tussen de motor en de bereidingsruimte geplaatst isolatiemateriaal. 1024564