專利名稱：高效食品切片機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效食品切片機(jī)。

背景技術(shù)：
電動(dòng)食品切片機(jī)在給定時(shí)間內(nèi)能夠加工的食品數(shù)量，受到電機(jī)固有功率和電機(jī)冷卻系統(tǒng)的限制。傳統(tǒng)地，食品切片機(jī)中的電機(jī)由在風(fēng)扇的電機(jī)機(jī)架外部的周圍所循環(huán)流動(dòng)的空氣來(lái)冷卻，該風(fēng)扇安裝在電機(jī)軸上。在電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)周圍的有限罩體內(nèi)在電機(jī)機(jī)架上方使空氣循環(huán)流動(dòng)的傳統(tǒng)措施，是將電機(jī)豎直地安裝，且使得空氣在風(fēng)扇的作用下向上循環(huán)流動(dòng)。被電機(jī)加熱的空氣主要地在風(fēng)扇的作用下(部分地是在對(duì)流力的作用下)在罩體內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。僅有一小部分循環(huán)受熱空氣從靠近切片機(jī)頂部的氣孔排出。
由于這些原因，低成本電動(dòng)食品切片機(jī)持續(xù)切割食品的能力普遍地受到電機(jī)中電繞組過熱的限制。這個(gè)問題非常地嚴(yán)重，使得許多制造商通常根據(jù)許用“連續(xù)工作時(shí)間”來(lái)給切片機(jī)來(lái)劃分等級(jí)，或者他們?cè)O(shè)置了僅帶“短時(shí)ON”位置的電源開關(guān)，從而限制連續(xù)工作。


發(fā)明內(nèi)容
在這里所描述的用于冷卻切片機(jī)電機(jī)的非常規(guī)的和新穎的措施，可以高效地進(jìn)行冷卻，且使得有可能在給定時(shí)間內(nèi)使用給定電機(jī)來(lái)切割較多數(shù)量的食品，或者使用耗電較少的小電機(jī)在指定時(shí)間內(nèi)切割給定量的食品。該新穎的裝置降低了電機(jī)電繞組的平均溫度，且降低了傳動(dòng)齒輪(通常由塑料制成)的溫度，使得它們可以應(yīng)對(duì)更大的轉(zhuǎn)矩載荷，減少齒輪的磨損或破壞，進(jìn)而增加有效使用期限。總體上，該改進(jìn)的裝置使得可以利用低成本電機(jī)進(jìn)行連續(xù)切片操作，而在之前低成本電機(jī)的操作時(shí)間限定在10分鐘的數(shù)量級(jí)。
為了提供有商業(yè)價(jià)值的家用低成本電動(dòng)切片機(jī)，將切片機(jī)自身的整體尺寸減到最小且使用相對(duì)低成本的電機(jī)很重要。電機(jī)的成本是家用電動(dòng)切片機(jī)整體成本的一個(gè)主要部分。反過來(lái)說，電機(jī)的成本又取決于其尺寸和額定功率。因而，可以得出結(jié)論，將增加電機(jī)所能提供的功率或作功量的任何方面，對(duì)于減少家用切片機(jī)的制造成本都會(huì)非常重要。在給定時(shí)間內(nèi)增加作功(切片)量的最低成本方法之一是提高電機(jī)的冷卻情況。給定電機(jī)所提供的功率或作功量，最終由電機(jī)構(gòu)件所能承受的最高溫度來(lái)限定。最不能夠承受溫度升高的電機(jī)構(gòu)件是電機(jī)定子或轉(zhuǎn)子繞組中的電線上絕緣層。該絕緣層通常是一層非常薄的“漆”膜。隨著切片負(fù)載的增加，在電機(jī)中的電流值(安培)也將增加，同時(shí)電繞組的溫度也隨之增加。對(duì)繞組的更有效空氣冷卻，是使熱更快地散發(fā)出去，且在繞組達(dá)到其安全溫度極限(傳統(tǒng)的電線絕緣的溫度極限通常是約284°F)之前可使得更高值的電流流經(jīng)繞組。
因此，電機(jī)電線的更高效冷卻，使得電機(jī)可在更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生更高扭矩，從而提供更大的作功量，同時(shí)不會(huì)使電導(dǎo)體的絕緣過熱，其中該電導(dǎo)體良好地承載著增加的電流，該增加的電流對(duì)應(yīng)于所提供的更高扭矩和更多作功量。



圖1顯示了用于低成本家用切片機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)電機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)。
圖2是一個(gè)與圖1類似的視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的高效食品切片機(jī)的冷卻裝置； 圖3顯示了本發(fā)明的冷卻裝置的殼體的一部分； 圖4是與圖2類似的視圖，顯示本發(fā)明的可選實(shí)施例； 圖5是與圖3類似的視圖，顯示了冷卻裝置的工作； 圖6-7顯示了本發(fā)明的各種實(shí)際應(yīng)用； 圖8-10是根據(jù)本發(fā)明的高效食品切片機(jī)的側(cè)視圖；以及 圖11是與圖2、4和7類似的視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的可選冷卻裝置。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明提供了一種冷卻低成本直流或交流電機(jī)的低成本且高效的方式。切片機(jī)中的傳統(tǒng)低成本電機(jī)，使用低成本的和相對(duì)不足的風(fēng)扇，該風(fēng)扇通常安裝在電機(jī)軸的上端，以將電殼殼體周圍和上方的空氣向上移動(dòng)，然后該空氣主要地在用于電機(jī)的切片機(jī)罩體中循環(huán)流動(dòng)。僅有一小部分空氣通過通常位于切片機(jī)頂部的開口從罩體中排出，并借助于和熱空氣自然流動(dòng)趨勢(shì)相關(guān)的對(duì)流效應(yīng)向上升起。受熱空氣的低密度使得其抵抗著重力作用向上移動(dòng)，這是因?yàn)槭軣峥諝獗惠^重冷空氣所替代，其中該較重冷空氣位于電機(jī)外部周圍的上升熱空氣柱附近。因?yàn)閭鹘y(tǒng)低成本風(fēng)扇的空氣動(dòng)力效率不高，電機(jī)機(jī)架上方的空氣軸向速度不足以給電機(jī)提供有效的冷卻。
對(duì)切片機(jī)電機(jī)的優(yōu)化冷卻以減少其繞組的溫度，取決于使冷空氣的速度最大化，其中該冷空氣被強(qiáng)迫地位于內(nèi)部電阻加熱的電機(jī)繞組和內(nèi)部的較熱電機(jī)構(gòu)件上方。為了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)地冷卻電機(jī)以增加電機(jī)在延長(zhǎng)的期間內(nèi)所傳遞的功，冷卻熱繞組的空氣速度和空氣實(shí)際溫度都至關(guān)重要。
有必要認(rèn)識(shí)到，低成本切片機(jī)中的電機(jī)安裝在相對(duì)小的罩體中，該罩體具有封閉在其中的相對(duì)小體積的空氣。如果流經(jīng)電機(jī)上方的空氣沒有有效地從罩體中排出，則其會(huì)簡(jiǎn)單地在罩體內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，且其溫度會(huì)迅速地升高。當(dāng)上述情況發(fā)生時(shí)，流經(jīng)電機(jī)上方的空氣會(huì)變得越來(lái)越熱，而由流經(jīng)電機(jī)機(jī)架上方的受熱空氣所吸取的熱量會(huì)越來(lái)越少。在這里所披露的上述問題的新穎解決方法是高效地將受熱空氣從電機(jī)的環(huán)境中排出，且從外側(cè)將冷空氣吸入到電機(jī)受熱的內(nèi)部，以高效地散發(fā)和迅速地直接排出電繞組中產(chǎn)生的熱。如果流經(jīng)電機(jī)上方的空氣可以允許循環(huán)流動(dòng)且達(dá)到電機(jī)絕緣的溫度上限，則該電機(jī)絕緣上方的空氣循環(huán)流動(dòng)無(wú)論在任何速度下都不會(huì)將繞組溫度降到該溫度值以下。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一種高效且獨(dú)特的裝置，用來(lái)迅速地排出由上述小電機(jī)所加熱的空氣，且對(duì)通過電機(jī)內(nèi)腔體的冷空氣流動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化，其中該冷空氣與電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的繞組直接接觸，——所有的這些都只使用單一的低成本風(fēng)扇。
如圖8、9和10所示是結(jié)合有上述改進(jìn)的食品切片機(jī)的總體外側(cè)視圖。這些視圖中的切片機(jī)1具有安裝在電機(jī)罩體2的外部上面的電動(dòng)切片機(jī)刀片11，其中該罩體2由塑料或金屬(例如鋁)鑄件制成。罩體2還容置了傳動(dòng)齒輪，用于轉(zhuǎn)動(dòng)切片機(jī)刀片。如圖10所示的罩體2的端部設(shè)有用于吸入冷空氣的進(jìn)氣口14和排氣口5，其中冷空氣通過該排氣口排出。除此之外，罩體2是一個(gè)相對(duì)氣密的罩體，且由金屬或塑料蓋板22(圖9)覆蓋在相反側(cè)上，該蓋板22如圖所示地緊固到罩體2上且位于刀片11區(qū)域的下方。罩體2安裝在支承臺(tái)23上，該支承臺(tái)23封閉著電連接件和任何用于控制切片機(jī)刀片11的傳動(dòng)電機(jī)的電氣元件。電源線25和電插頭27如圖所示，其中電源線伸入了支承臺(tái)下方的存儲(chǔ)室。整機(jī)穩(wěn)定底座29支承著切片機(jī)。將要被切片的食品放置在食品托架31上，且由食品推動(dòng)器33手動(dòng)地朝向切片機(jī)刀片11進(jìn)行推壓?？梢酝ㄟ^厚度控制按鈕35來(lái)控制食品切片的厚度，如圖8所示。如下所述的輔助排氣口13位于罩體2的底側(cè)上?？諝饪梢宰杂傻貜妮o助排氣口13排出而進(jìn)入支承臺(tái)23內(nèi)側(cè)，且從支承臺(tái)23的底側(cè)上的出口排出而進(jìn)入房間內(nèi)。通過按鈕35可以橫向地移動(dòng)厚度控制板37，以使得食品切片的厚度增加或減少。
圖1顯示了典型低成本家用切片機(jī)的傳統(tǒng)電機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)。該電機(jī)以相對(duì)常見的方式安裝，其中當(dāng)空氣被高溫電機(jī)加熱時(shí)，空氣被風(fēng)扇和熱對(duì)流作用向上帶動(dòng)。大部分的受熱空氣在罩體內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，且隨著電機(jī)持續(xù)運(yùn)行而變得越來(lái)越熱。特別是當(dāng)電機(jī)承受向切片機(jī)刀片供應(yīng)動(dòng)力和對(duì)食品進(jìn)行切片的負(fù)載時(shí)，電機(jī)的溫度持續(xù)穩(wěn)定地攀升。僅有一小部分的受熱空氣逃逸到罩體外部，且非常少的冷空氣進(jìn)入到電機(jī)罩體中以稀釋循環(huán)流動(dòng)的熱空氣。隨著切片機(jī)對(duì)大量的食品進(jìn)行切片，這種不良的構(gòu)造最終限制了電機(jī)可提供的扭矩和功率，且危及到了受熱的塑料傳動(dòng)齒輪。
在圖1所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，電機(jī)6通常安裝在罩體2內(nèi)，其中風(fēng)扇3在罩體頂部附近安裝在軸的上端。風(fēng)扇通常不具有護(hù)罩。風(fēng)扇由電機(jī)軸延伸部分來(lái)傳動(dòng)，其中該風(fēng)扇安裝在該電機(jī)軸延伸部分上?？諝馔ㄟ^通常位于罩體底部的開口12進(jìn)入罩體2中，且在電機(jī)外側(cè)上方循環(huán)流動(dòng)。風(fēng)扇3在垂直于罩體壁的基本平坦表面的方向上安裝，其中在該罩體壁中具有通風(fēng)口5a以使得空氣從罩體中排出。風(fēng)扇離開通風(fēng)口5a太遠(yuǎn)，從而導(dǎo)致很少空氣通過該排氣口被排出。由風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)的大部分空氣只是簡(jiǎn)單地在罩體內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，且當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)特別是當(dāng)電機(jī)承受切片負(fù)載時(shí)，會(huì)變得越來(lái)越熱。在該現(xiàn)有技術(shù)的示例中，在電機(jī)軸上的金屬蝸輪7驅(qū)動(dòng)與小塑料齒輪9同軸的塑料齒輪8，其中該小塑料齒輪9驅(qū)動(dòng)連接到切片刀片11上(如剖視圖所示)的塑料齒輪10，從而使得刀片轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)節(jié)螺紋37通常用來(lái)推壓電機(jī)和其蝸輪，以使得與塑料齒輪8保持持續(xù)的接觸。隨著切片機(jī)在負(fù)載下被提供動(dòng)力，塑料齒輪8、9和10的溫度會(huì)升高。齒輪8特別容易受到損害，因?yàn)槠渫瑫r(shí)接觸熱蝸輪7并受到周圍空氣升高溫度的加熱。這樣，保持罩體中的空氣的溫度盡可能地低就非常重要。
在圖1所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，低效的風(fēng)扇結(jié)構(gòu)沒有在鄰近通風(fēng)口5a或進(jìn)氣孔12附近產(chǎn)生足夠的空氣壓力，從而也不能高效地排出空氣或在進(jìn)氣孔12處產(chǎn)生足夠的負(fù)壓來(lái)確保電機(jī)容室內(nèi)的空氣交換。因此，罩體2內(nèi)的溫度顯著地上升，且電機(jī)溫度最終超過由電線絕緣部分制造商所規(guī)定的安全極限，且超過了由美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)所所確立的極限。這些較高的溫度，明顯地設(shè)定了在上述極限到達(dá)之前電機(jī)所能夠傳遞的扭矩和電機(jī)的作功(切片)量的上限。因此，較為低成本切片機(jī)的制造商的通常做法是，設(shè)定切片機(jī)必須停機(jī)進(jìn)行冷卻之前可以進(jìn)行工作的時(shí)間長(zhǎng)度。切片機(jī)制造商所出售的切片機(jī)僅帶有短時(shí)“ON”開關(guān)，其中短時(shí)“ON”開關(guān)必須被用手按下來(lái)以給電機(jī)通電；而上述情況是常見的。這明顯地限制了潛在購(gòu)買者對(duì)切片機(jī)的使用性。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在以下公開中所描述的新穎冷卻裝置基本上消除了對(duì)切片機(jī)工作時(shí)間進(jìn)行設(shè)定的限制。圖2所示的獨(dú)特冷卻裝置可克服上述的限制，且允許上述切片機(jī)的電機(jī)在重負(fù)荷切片(如對(duì)最難切片的材料例如熏干酪和硬臘腸進(jìn)行切片)時(shí)基本上連續(xù)地工作。這里所描述的新穎冷卻裝置可以確保利用導(dǎo)管或者利用內(nèi)壁或容室使直接來(lái)自罩體2外側(cè)的冷空氣直接吹向電機(jī)電繞組和所有齒輪，從而進(jìn)行直接冷卻，并確保從電機(jī)繞組排出的熱空氣直接排到罩體的外側(cè)，同時(shí)不會(huì)使得受熱空氣在電機(jī)容室內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。在如圖2所示新穎裝置的示例中，空氣向下沿著與向上方向相反的非常規(guī)方向移動(dòng)(向上方向?yàn)槭軣峥諝獾膬?yōu)選流動(dòng)方向)。但是，如希望或者出于其它原因，該思想也可以允許電機(jī)軸位于水平平面上，或者相對(duì)于水平面傾斜。
在圖2中，電機(jī)6被這樣安裝，以使得電機(jī)軸上的風(fēng)扇3安裝在電機(jī)罩體2的角部中，從而使得從風(fēng)扇排出的空氣直接通過圖3中所示的排氣口5和13排到罩體外部。在風(fēng)扇葉片的后側(cè)面，設(shè)有位于隔板18中的圓形緊鄰裝配孔。如圖2和3所示，該孔由半環(huán)構(gòu)成。圍繞風(fēng)扇后部的上述圓形孔的上半配合部分結(jié)合在內(nèi)部而形成罩體蓋板22(如圖9中所示)的一部分，以形成靠近或圍繞風(fēng)扇葉片的隔板18(除上述圓形孔以外，隔板是氣密的)。該孔可以位于風(fēng)扇的進(jìn)氣側(cè)上，且直徑小于風(fēng)扇的直徑，但是其面積的減少將顯著地減少風(fēng)扇的效果。風(fēng)扇必須盡可能地在物理結(jié)構(gòu)上靠近該孔?？諝庠陲L(fēng)扇的作用下自由地流經(jīng)該圓形孔，但是其不能在風(fēng)扇周圍返回到到電機(jī)容室20，因?yàn)楦舭?8延伸到罩體2的壁，且沿著上述壁并延伸到頂部，并跨過蓋板22(圖9)，一直到罩體的相反壁。
隔板18中的孔必須靠近但不能接觸風(fēng)扇葉片。如果該孔大于風(fēng)扇，則該孔必須與風(fēng)扇葉片的周邊緊密相符，其具有的容許間隙C(圖5)應(yīng)該盡可能地小，且不超過約2mm。風(fēng)扇葉片應(yīng)該盡可能地靠近罩體2的壁中的外排氣口5和13(參見尺寸A和B)，但是在最靠近刀片的地方應(yīng)該總是保持在1cm的范圍內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的效益。諸如上面所述的風(fēng)扇(即使其具有特定形狀的刀片)相對(duì)地效率較低，且不能夠通過風(fēng)扇形成大的壓降。這些風(fēng)扇在以較佳速度從風(fēng)扇側(cè)橫向地拋甩空氣時(shí)效率較高，因此如圖2所示的角部結(jié)構(gòu)優(yōu)選適用于上述的風(fēng)扇，其使得空氣迅速地從排氣口5和13中排出來(lái)。但是，這些排氣口在尺寸上必須足夠的精確，以使得當(dāng)空氣流經(jīng)這些出口時(shí)單位背壓最小。每個(gè)出口最好具有最小的開口尺寸，大小約1cm，但是不小于4mm，以最優(yōu)化受熱空氣的迅速排出。
隔板18中的靠近風(fēng)扇的表面或其周邊的所述圓形緊密相符孔的厚度優(yōu)選相對(duì)較??；但是，如果該風(fēng)扇包含有鄰近排氣口的開口以使得受熱空氣更加有效和迅速地排出，該圓形緊密相符孔可以是圓筒形，且圍繞風(fēng)扇葉片。如果使用了圓柱形護(hù)罩且其長(zhǎng)度較長(zhǎng)，則沿圓柱形壁會(huì)產(chǎn)生壓縮效應(yīng)，并使得受熱空氣的一部分沿風(fēng)扇的中心軸向后循環(huán)流動(dòng)到電機(jī)容室內(nèi)。當(dāng)在風(fēng)扇周圍使用圓柱形護(hù)罩時(shí)，風(fēng)扇必須位于靠近護(hù)罩的空氣進(jìn)口側(cè)的附近。
如圖2所示，在其它部位為氣密性的封閉間壁17包圍著電機(jī)主體或機(jī)架的中心物理結(jié)構(gòu)39，以使得流經(jīng)電機(jī)中的內(nèi)開口的空氣只來(lái)自罩體2的分段容室15，該分段容室15僅容納通過進(jìn)氣口14從外部吸入的空氣，其中該進(jìn)氣口14位于限定容室15的罩體2的外壁的一部分上。通過這種方式，僅有冷的環(huán)境空氣被吸入容室15。從電機(jī)排出的受熱空氣流入容室20中，且僅通過風(fēng)扇排出，然后進(jìn)入小角部容室19，并通過排氣口5和13排到環(huán)境中。該排氣口可以是單一的較大開口，例如出口13；或者是一系列類似于排氣口5的槽，其尺寸應(yīng)該足夠大以避免在角部容室19中形成背壓。
這樣，外部的冷空氣進(jìn)入容室15中。來(lái)自容室15的空氣將流經(jīng)電機(jī)6前方處(如圖所示的頂部)的開口，更加具體地說是在封閉電機(jī)機(jī)架39內(nèi)流動(dòng)，而不是圍繞該電機(jī)機(jī)架的外側(cè)流動(dòng)。理想地，電機(jī)機(jī)架是圓筒形，但是無(wú)論如何它都將圍繞內(nèi)部轉(zhuǎn)子和定子繞組，從而當(dāng)流入機(jī)架一端的空氣與內(nèi)部繞組緊密接觸地流動(dòng)且從機(jī)架的另一端排出時(shí)，空氣可被限定在該機(jī)架內(nèi)。該機(jī)架可以是任何的形狀，只要其能夠發(fā)揮上述功能即可。這種類型的結(jié)構(gòu)能夠被制成緊密地圍繞電機(jī)，其中該電機(jī)可以具有開口機(jī)架結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)相同的目的。在電機(jī)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)的空氣與電機(jī)繞組和電機(jī)罩體的內(nèi)部構(gòu)件緊密地接觸，進(jìn)而非常高效地冷卻繞組。繞組是電機(jī)中最熱的構(gòu)件，通過使冷空氣從容室15直接流經(jīng)熱的繞組，會(huì)使冷卻特別有效。熱的繞組和高速的冷卻空氣之間的較大溫度差，使得向空氣的熱傳遞最大化。
可以通過風(fēng)扇而高效地將空氣(其從電機(jī)機(jī)架排到容室20內(nèi))排到容室19中，其中該容室19具有尺寸和總面積均足夠大的排氣口，以使得空氣迅速地流到切片機(jī)的外側(cè)而進(jìn)入室內(nèi)環(huán)境中。類似地，進(jìn)氣口14必須具有足夠的個(gè)體尺寸和全部面積，以避免當(dāng)環(huán)境空氣進(jìn)入容室15時(shí)在這些氣孔兩側(cè)形成明顯(雖然仍然較小)的壓降。
通過使得在安裝塑料齒輪的容室15內(nèi)只具有較冷的環(huán)境空氣，可顯著地幫助保持這些齒輪的較低溫度，從而避免由于來(lái)自電機(jī)的最熱部分的排熱而損害它們的物理強(qiáng)度。
圖4顯示了壁式容室罩體的可選結(jié)構(gòu)(類似于圖2的結(jié)構(gòu))，但是不同點(diǎn)在于，圖2的間壁17被改變并表示為間壁21。在圖2中，間壁17首先連接罩體2的側(cè)壁，該罩體反過來(lái)又連接到隔板18上，其中該隔板18具有與風(fēng)扇的表面或周邊緊密相符的圓形孔。在圖4中，間壁21非常靠近隔板18，且連接到罩體2上，且因此罩體2很小。在罩體2內(nèi)的容室型結(jié)構(gòu)的任一個(gè)示例中，外部空氣通過進(jìn)氣口14被吸入罩體2的容室15內(nèi)，然后空氣被吸入封閉機(jī)架39(其圍繞電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子)內(nèi)，以使得空氣強(qiáng)迫流動(dòng)并與電繞組和其它電機(jī)構(gòu)件緊密地接觸，然后流入容室20內(nèi)。受熱空氣由風(fēng)扇3從電機(jī)容室20中排到容室19內(nèi)，其中在該容室19中空氣通過排氣口5和13迅速地排出。這些排氣口可以很大，但無(wú)論如何要面積大到使得空氣沒有阻力或很少阻力地直接排出，或沒有形成明顯的背壓來(lái)阻止空氣直接排出。
圖4中的間壁21可以是一個(gè)結(jié)構(gòu)壁，其可以部分地連接到罩體2的壁上，或者該間壁21是一個(gè)半分開式罩體壁，例如形成為圍繞電機(jī)的圓筒形壁；所述間壁21對(duì)電機(jī)機(jī)架39進(jìn)行密封以防止空氣在封閉機(jī)架39的周圍流動(dòng)。無(wú)論如何，容室20的壁必須氣密地裝配到罩體2的壁或隔板18(其包含緊密裝配風(fēng)扇孔)上。在任一個(gè)實(shí)施例中，容室20必須是基本氣密(nominally air tight)的，以使得空氣僅能通過電機(jī)的內(nèi)部通道或風(fēng)扇孔進(jìn)入或離開。為了優(yōu)化電機(jī)和驅(qū)動(dòng)齒輪的冷卻(例如圖8、9和10)，空氣必須從進(jìn)氣口14進(jìn)入，流經(jīng)電機(jī)和風(fēng)扇，然后從排氣口5和13排出。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通常使用模制塑料制成的大部分低成本的風(fēng)扇在軸向引導(dǎo)空氣方面效率非常不夠。這些風(fēng)扇被設(shè)計(jì)成沖擊空氣，且從風(fēng)扇的轉(zhuǎn)軸離心地(大致在20-90°的范圍內(nèi))移動(dòng)空氣。如果上述被風(fēng)扇移動(dòng)的空氣由在軸向上緊密地裝配在風(fēng)扇周圍的限定性圓筒形結(jié)構(gòu)來(lái)嚴(yán)格地約束，則可能沿著上述限定性結(jié)構(gòu)的壁產(chǎn)生足夠的空氣壓力，以沿著風(fēng)扇軸線向后重新引導(dǎo)一些空氣流動(dòng)進(jìn)入到希望排氣的容室內(nèi)。當(dāng)然，上述回流會(huì)起到相反作用，且導(dǎo)致一些受熱空氣的循環(huán)流動(dòng)，應(yīng)該予以避免。不管風(fēng)扇的設(shè)計(jì)和其靠近的孔如何，都不應(yīng)該使空氣循環(huán)流動(dòng)到容室20中。類似地，優(yōu)選使空氣在容室19中循環(huán)流動(dòng)的趨勢(shì)最小化。相反地，受熱空氣應(yīng)該迅速地排到罩體2的外側(cè)。在這里，排氣口必須緊鄰風(fēng)扇的周邊。除了位于風(fēng)扇的空氣進(jìn)口側(cè)上的相對(duì)較薄隔板18的孔之外，任何位于風(fēng)扇周邊的物理阻礙都應(yīng)該避免。圖2、3和4的物理結(jié)構(gòu)，顯示了作為排氣口結(jié)構(gòu)中一部分的多個(gè)排氣口5和13。構(gòu)成排氣口的所有氣孔的總面積應(yīng)該近似等于或大于風(fēng)扇和其限定性孔的平面面積。在排氣口中的每個(gè)開口應(yīng)該具有最小尺寸，并盡可能地與安全考慮(其致力于防止身體與轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)扇接觸)相一致。除了安全和外觀的考慮之外，理想地，風(fēng)扇孔位于罩體2通向環(huán)境的外壁上，從而省去了圖6和7所示的容室19；但是，這些結(jié)構(gòu)具有明顯的安全劣勢(shì)和液體或小碎片不經(jīng)意進(jìn)入開口中的風(fēng)險(xiǎn)。如果空氣從風(fēng)扇3排到大尺寸的封閉空間，例如切片機(jī)的電容室，或圖8、9和10所示電機(jī)容納罩體2的底座下方的切片機(jī)中的支承罩體23，則類似于圖6和7的結(jié)構(gòu)將變得可行。
圖2所示的排氣口物理結(jié)構(gòu)是一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，其中采用了排氣口5和13(其位于緊靠著風(fēng)扇前面的兩個(gè)短的垂直壁中)的三角形角部結(jié)構(gòu)；該優(yōu)選結(jié)構(gòu)使得受熱空氣快速地從排氣口5中排出，并排到外部的環(huán)境中，且從靠近切片機(jī)的開口底座的排氣口13中排出，空氣流經(jīng)上述切片機(jī)的開口底座并自由地排到環(huán)境中。容室19的外壁和排氣口的許多其它布置方式也是可行的。例如，外壁可與半球形屋頂?shù)男螤罱频叵嘁恢?，且在其中具有適當(dāng)數(shù)目的排氣口，以允許所排出的空氣自由地排出。類似地，可以使用開口波紋網(wǎng)狀蓋。在任何情況下，用于排出空氣的開口總面積都應(yīng)該近似地等于或大于風(fēng)扇孔的投影平面面積，且各個(gè)排氣口的任何尺寸的最小值應(yīng)該在4-5mm左右，以使得空氣流動(dòng)的阻力最小化。較小的尺寸將在一定程度上地降低空氣流出開口時(shí)的效率。
在風(fēng)扇前面壁的三角形角部結(jié)構(gòu)中，容室優(yōu)選較小一些，且其壁和出口應(yīng)該緊鄰著風(fēng)扇葉片的周邊。理想的是，空氣以高速?zèng)_擊出口，以最優(yōu)化排出動(dòng)作，且使空氣在容室19中的循環(huán)流動(dòng)最小化。圖3中的尺寸A和B(從風(fēng)扇葉片的最近周邊角部到最近排氣口的距離)應(yīng)該在保證實(shí)用的前提下盡可能地小，但是分別不應(yīng)該大于1cm，以使空氣流出容室最優(yōu)化且減少循環(huán)流動(dòng)。管理部門所設(shè)定的安全標(biāo)準(zhǔn)把上述距離和排氣口開口尺寸限定為一個(gè)角度，其中該角度關(guān)系由一個(gè)物理探頭的形狀來(lái)確定，該物理探頭不應(yīng)接觸移動(dòng)的構(gòu)件。
圖11顯示了可選的冷卻裝置?？諝庠谄渲械艮D(zhuǎn)方向流動(dòng)，使得外側(cè)空氣由風(fēng)扇3直接從罩體2的外側(cè)吸入到內(nèi)部容室20中?？諝饬鹘?jīng)容室20，然后進(jìn)入電機(jī)機(jī)架，然后流入到容室15中，再通過進(jìn)氣口14的氣孔排到外部。與圖1中所示的傳統(tǒng)裝置相比，該冷卻裝置可使得外部空氣與電機(jī)繞組更加高效地接觸，但是來(lái)自電機(jī)的熱從齒輪容室15中排出，使得其中的空氣顯著升高。例如，這種結(jié)構(gòu)沒有圖2和7中結(jié)構(gòu)的效率高。
綜上所述，本發(fā)明開發(fā)出一種優(yōu)異且更加高效的冷卻系統(tǒng)，用于低成本食品切片機(jī)的電機(jī)和傳動(dòng)齒輪，其能夠確保冷卻環(huán)境空氣在傳動(dòng)齒輪的周圍流動(dòng)，且將較冷的環(huán)境空氣直接送入電機(jī)機(jī)架內(nèi)，且高速地與電機(jī)中的最熱構(gòu)件(即轉(zhuǎn)子和定子的電繞組)接觸，且通過低成本的風(fēng)扇高效地將空氣(其已被上述構(gòu)件加熱)排到電機(jī)和齒輪罩體的外側(cè)，同時(shí)受熱空氣很少循環(huán)流動(dòng)到傳動(dòng)齒輪或電機(jī)內(nèi)部構(gòu)件中。上述過程可以通過以下方式來(lái)完成設(shè)置一個(gè)壁式物理容室，其圍繞電機(jī)的絕大部分，緊密地在電機(jī)機(jī)架或殼體周圍進(jìn)行密封；并且，在緊鄰風(fēng)扇(其安裝在風(fēng)扇軸上)的罩體的壁上設(shè)置孔，以將傳動(dòng)齒輪周圍的周圍空氣抽吸進(jìn)來(lái)且流經(jīng)電機(jī)的內(nèi)部，并通過風(fēng)扇孔直接流到罩體的外側(cè)或例如第二小容室，其中該第二小容室通向外側(cè)且除了風(fēng)扇孔之外是與電機(jī)和齒輪相密封的，以防止受熱空氣通過電機(jī)時(shí)或在傳動(dòng)齒輪的周圍進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。
我們?cè)?jīng)進(jìn)行過大量的溫度測(cè)量，且使用由圖1所示的傳統(tǒng)電機(jī)、齒輪和風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，以及如圖2和4所示的上述構(gòu)件的改進(jìn)結(jié)構(gòu)、圖2和4中所示的隔開式電機(jī)容室和隔開式風(fēng)扇容室所構(gòu)成的切片機(jī)，來(lái)對(duì)食品進(jìn)行切片。結(jié)果表明，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了性能方面的重要改進(jìn)。
例如，結(jié)果表明，在圖1的傳統(tǒng)非容室型結(jié)構(gòu)中，在無(wú)載荷下(不切割食品)工作20分鐘，直流電機(jī)的電繞組的溫度在20分鐘內(nèi)在198°F處達(dá)到平衡；而在圖4的容室型裝置中，在相同的時(shí)間內(nèi)，溫度僅在104°F處達(dá)到溫度平衡，從而取得了重要的不同之處，實(shí)現(xiàn)了94°F的較大改進(jìn)。
在恒定模擬切片載荷下的測(cè)試表明帶有圖2所示的容室型設(shè)計(jì)的切片機(jī)，能夠保持2.84英尺磅的載荷持續(xù)工作20分鐘；而相比較地，傳統(tǒng)地安裝在非容室型結(jié)構(gòu)(圖1)中的相同電機(jī)只能在1.04英尺磅的載荷下持續(xù)工作20分鐘。在每種情況下，在測(cè)試中的繞組溫度都可任意地限定到229°F，即安全繞組溫度。
對(duì)非容室型電機(jī)/風(fēng)扇裝置與改進(jìn)的容室型設(shè)計(jì)(圖2)之間的比較實(shí)驗(yàn)反復(fù)地表明容室型設(shè)計(jì)能夠在恒定的模擬切割載荷(其是傳統(tǒng)的非容室型設(shè)計(jì)的最小1.5倍到最大約2.5倍)下進(jìn)行工作。
此外，還表明，由于具有圖2的容室型設(shè)計(jì)，切片機(jī)能夠在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)切割更加難以切割的食品(例如熏干酪和硬臘腸)，同時(shí)不會(huì)使低成本傳動(dòng)電機(jī)過熱。這與傳統(tǒng)切片機(jī)(其使用相同瓦數(shù)、設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)冷卻電機(jī))的制造商所推薦的最多切割10分鐘形成了鮮明的對(duì)比。
權(quán)利要求
1.一種食品切片機(jī)，其包括風(fēng)扇冷卻的電機(jī)，其驅(qū)動(dòng)切片機(jī)刀片，所述電機(jī)安裝在罩體中，該罩體包括至少一個(gè)進(jìn)氣口和至少一個(gè)排氣口，所述至少一個(gè)進(jìn)氣口和至少一個(gè)排氣口設(shè)在位于所述罩體內(nèi)的基本氣密的第一間壁的相反側(cè)，所述第一間壁限制來(lái)自所述進(jìn)氣口的冷卻空氣流經(jīng)位于所述第一間壁的一側(cè)的所述罩體，并且之后使冷卻空氣與包圍在所述電機(jī)的機(jī)架內(nèi)的電繞組和構(gòu)件緊密接觸，所述機(jī)架被密封到所述第一間壁中的緊密相符接觸孔內(nèi)，且所述風(fēng)扇緊鄰所述罩體內(nèi)的第二間壁中的非接觸孔安裝并且與所述罩體的排氣口并置。
2.如權(quán)利要求1所述的食品切片機(jī)，其特征在于所述第二間壁是所述罩體的外壁，且所述非接觸孔是所述罩體的所述排氣口。
3.一種食品切片機(jī)，其包括驅(qū)動(dòng)切片機(jī)刀片的電機(jī)，所述電機(jī)由安裝在電機(jī)軸上的風(fēng)扇來(lái)冷卻，所述電機(jī)安裝在罩體中，該罩體包括至少一個(gè)進(jìn)氣口、至少一個(gè)排氣口和位于所述罩體內(nèi)的第一間壁，該第一間壁將冷卻空氣流引入所述罩體中，使冷卻空氣流經(jīng)所述罩體，并與包圍在所述電機(jī)的機(jī)架中的電繞組和構(gòu)件緊密地接觸，所述機(jī)架被密封到所述第一間壁中的緊密相符孔中，且所述風(fēng)扇緊鄰著第二間壁中的非接觸孔安裝在所述電機(jī)軸上，以引導(dǎo)來(lái)自所述第一間壁和所述第二間壁之間的所述冷卻空氣，并將所述空氣從所述排氣口中排出。
4.一種食品切片機(jī)，其由安裝在罩體內(nèi)且具有封閉電機(jī)機(jī)架的電機(jī)所驅(qū)動(dòng)，其中該電機(jī)由風(fēng)扇冷卻，該罩體包括至少一個(gè)進(jìn)氣口、至少一個(gè)排氣口和至少一個(gè)基本氣密的壁，該氣密壁分隔開所述罩體，且環(huán)繞所述封閉電機(jī)機(jī)架形成氣密密封，以引導(dǎo)冷卻空氣流入和流經(jīng)所述封閉電機(jī)機(jī)架，并與所述電機(jī)機(jī)架內(nèi)的電繞組和受熱構(gòu)件緊密地接觸，且其中所述進(jìn)氣口位于所述壁的一側(cè)，所述排氣口位于所述壁的另一側(cè)。
5.一種食品切片機(jī)，其由安裝在罩體內(nèi)且具有封閉電機(jī)機(jī)架的電機(jī)所驅(qū)動(dòng)，其中該電機(jī)由風(fēng)扇冷卻，該罩體包括至少一個(gè)進(jìn)氣口、至少一個(gè)排氣口和基本氣密的第一間壁，該第一間壁分隔開所述罩體，且環(huán)繞所述封閉電機(jī)機(jī)架形成氣密密封，以引導(dǎo)冷卻空氣流入和流經(jīng)所述封閉電機(jī)機(jī)架，并與所述電機(jī)機(jī)架內(nèi)的電繞組和受熱構(gòu)件緊密地接觸，該罩體還包括基本氣密的第二間壁，該第二間壁分隔開所述罩體，具有緊鄰所述風(fēng)扇的一個(gè)表面或周邊的非接觸孔，以引導(dǎo)來(lái)自所述第一間壁和所述第二間壁之間的所述冷卻空氣，并將所述空氣從所述排氣口中排出。
6.一種食品切片機(jī)，其包括罩體以及安裝在罩體內(nèi)且具有封閉電機(jī)機(jī)架的電機(jī)，該電機(jī)由風(fēng)扇冷卻，該風(fēng)扇安裝在所述電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上，所述罩體包括至少一個(gè)進(jìn)氣口和至少一個(gè)排氣口，所述電機(jī)安裝在輔助圍繞壁式結(jié)構(gòu)中，該輔助圍繞壁式結(jié)構(gòu)與所述被封閉電機(jī)機(jī)架的周圍氣密地相符，以引導(dǎo)由所述風(fēng)扇推動(dòng)的所述冷卻空氣與所述電機(jī)機(jī)架內(nèi)的電繞組和受熱電機(jī)構(gòu)件緊密地接觸，且對(duì)從所述圍繞壁式結(jié)構(gòu)中的所述電機(jī)機(jī)架中排出的空氣進(jìn)行約束，直到空氣通過與所述風(fēng)扇靠近的非接觸孔從所述壁式結(jié)構(gòu)排到與所述風(fēng)扇緊鄰的所述排氣口中。
7.如權(quán)利要求6所述的食品切片機(jī)，其特征在于所述空氣排到包含所述排氣口的壁式容室中，所述壁式容室相對(duì)于所述罩體的其它部分密封。
8.一種食品切片機(jī)，其包括外部罩體和位于該罩體內(nèi)且具有封閉電機(jī)機(jī)架的電機(jī)，該電機(jī)由安裝在電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸上的風(fēng)扇進(jìn)行冷卻，所述外部罩體包括至少一個(gè)進(jìn)氣口，以使空氣流入所述罩體中，還包括位于所述罩體的第一內(nèi)部容室中的至少一個(gè)排氣口，所述電機(jī)機(jī)架安裝在第二容室的一個(gè)壁中的緊密相符孔內(nèi)，所述第二容室的一個(gè)壁中的孔靠近但是不與位于所述第二容室的所述孔位置處的所述冷卻風(fēng)扇接觸，以使得空氣在所述機(jī)架內(nèi)的電繞組和受熱電機(jī)構(gòu)件上方移動(dòng)，且將冷卻空氣排到所述第一內(nèi)部容室中，并從所述第一容室中的所述排氣口中排出。
9.如權(quán)利要求8所述的食品切片機(jī)，其特征在于所述第一容室和所述第二容室共用一個(gè)公共壁，該公共壁包含有用于所述冷卻風(fēng)扇的所述風(fēng)扇孔。
10.如權(quán)利要求8所述的食品切片機(jī)，其特征在于所述冷卻風(fēng)扇的周邊緊鄰但是不與所述第一容室中的所述排氣口的氣孔相接觸。
11.如權(quán)利要求10所述的食品切片機(jī)，其特征在于所述排氣口包含多個(gè)氣孔，所述氣孔排列在靠近所述風(fēng)扇孔的180°半球立體角的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求8所述的食品切片機(jī)，其特征在于所述內(nèi)部容室的外壁中的至少兩個(gè)包含構(gòu)成所述排氣口的所述氣孔。
13.如權(quán)利要求8所述的食品切片機(jī)，其特征在于所述排氣口包括多個(gè)氣孔，所述氣孔的總開口排氣面積不小于所述風(fēng)扇孔的平面圓面積。
14.如權(quán)利要求8所述的食品切片機(jī)，其特征在于任一排氣口的開口的最小尺寸大于大約4mm。
15.如權(quán)利要求8所述的食品切片機(jī)，其特征在于靠近所述風(fēng)扇的所述孔的開口略小于所述風(fēng)扇的直徑。
16.如權(quán)利要求8所述的食品切片機(jī)，其特征在于所述排氣口包含多個(gè)氣孔，所述氣孔中的最靠近的一個(gè)距所述風(fēng)扇1cm以內(nèi)。
17.如權(quán)利要求8所述的食品切片機(jī)，其特征在于靠近所述風(fēng)扇開口的所述孔的開口大于所述風(fēng)扇，但是大于的量小于4mm。
18.一種食品切片機(jī)，其具有切片機(jī)刀片、罩體、冷卻風(fēng)扇和刀片驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該罩體中包括電機(jī)，該電機(jī)具有支承在所述電機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)之中的電繞組，所述罩體除了至少一個(gè)進(jìn)氣口和一個(gè)排氣口之外是基本氣密的，所述電機(jī)機(jī)架的周邊密封在所述罩體內(nèi)的容室的間壁中，所述容室除了至少一個(gè)開口和緊鄰所述風(fēng)扇的一個(gè)非接觸孔之外是基本氣密的，所述至少一個(gè)開口使得冷卻空氣直接與所述電機(jī)的所述電繞組緊密接觸，所述非接觸孔使得受熱空氣從所述容室和所述罩體中排出。
19.如權(quán)利要求18所述的食品切片機(jī)，其特征在于所述風(fēng)扇將受熱空氣排到第二容室中，所述第二二容室除了靠近所述風(fēng)扇的所述孔和排氣口之外都是氣密的，該排氣口包括一個(gè)或多個(gè)氣孔，以允許受熱空氣自由地通向所述罩體的外側(cè)。
20.一種食品切片機(jī)，包括外部罩體、內(nèi)腔體和位于該罩體內(nèi)且具有封閉電機(jī)機(jī)架的電機(jī)，該電機(jī)由風(fēng)扇冷卻，所述外部罩體包括至少一個(gè)進(jìn)氣口，以使得外側(cè)空氣進(jìn)入所述罩體，且所述電機(jī)機(jī)架基本氣密地密封到所述內(nèi)腔體的壁中的開口中，且該風(fēng)扇靠近所述內(nèi)腔體的壁中的第二開口安裝，以使來(lái)自所述外部罩體的空氣流經(jīng)所述封閉機(jī)架，從而與所述電機(jī)的內(nèi)部接觸，并進(jìn)入所述內(nèi)腔體，且將空氣排到所述外部罩體的外側(cè)。
21.一種食品切片機(jī)，包括外部罩體、內(nèi)腔體和電機(jī)，該電機(jī)由風(fēng)扇冷卻且具有封閉電機(jī)機(jī)架，所述外部罩體包括至少一個(gè)排氣口以使得空氣從所述罩體中排出，且所述電機(jī)機(jī)架基本氣密地密封到所述內(nèi)腔體的壁中的開口中，該開口通有管道以提供由風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)的外側(cè)空氣流，外側(cè)空氣通過所述封閉電機(jī)機(jī)架進(jìn)入所述內(nèi)腔體，從而與所述電機(jī)的內(nèi)部接觸，然后進(jìn)入所述外部罩體中，并通過至少一個(gè)排氣口中排出，且所述風(fēng)扇被安裝成靠近所述內(nèi)腔體的壁中的開口，以將空氣從外側(cè)吸入到所述內(nèi)腔體中。
全文摘要
一種食品切片機(jī)，其包括風(fēng)扇冷卻的電機(jī)，其驅(qū)動(dòng)切片機(jī)刀片。所述電機(jī)安裝在罩體中，該罩體包括所述罩體內(nèi)的一個(gè)基本氣密的第一間壁的相反側(cè)面上的至少一個(gè)進(jìn)氣口和至少一個(gè)排氣口，所述第一間壁限制了冷卻空氣從所述進(jìn)氣口通過所述罩體在位于所述第一間壁的一側(cè)的流動(dòng)，并且之后使冷卻空氣與包圍在所述電機(jī)機(jī)架內(nèi)的電繞組和構(gòu)件緊密接觸。所述電機(jī)機(jī)架被密封到所述第一間壁中的緊密相符接觸孔內(nèi)。所述風(fēng)扇緊鄰一個(gè)位于所述罩體內(nèi)的第二間壁中的非接觸孔安裝并且與所述罩體的排氣口并置。
文檔編號(hào)B26D1/143GK1644331SQ20051000570
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2005年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月13日
發(fā)明者老丹尼爾·D·弗里爾 申請(qǐng)人:埃奇克拉夫特公司