一种无源半导体自冷砂轮的制作方法

本发明属于精密磨削技术领域，具体涉及一种无源半导体自冷砂轮。

背景技术：

高效磨削技术是各种精密零件的终加工工序，然而高效磨削一般伴随有加工的高温，这将影响被加工工件的表面质量和工作寿命，特别是难加工材料产生的高温更为显著，本领域技术人员为了解决这个问题设计了很多种形式的特殊砂轮。

其中，半导体制冷技术相对较为成熟，成本也比较低，所以就出现了半导体制冷砂轮的应用技术，如专利号为201811341002.1的中国专利就公开了一种利用热电制冷片进行内部制冷的砂轮，然而由于该发明具有外接电源，电流的传输由于砂轮的高速旋转会出现不稳定的情况，严重的话也会出现局部的高温现象，影响被加工工件的表面质量和工作寿命。

技术实现要素：

针对现有半导体制冷砂轮存在的电流传输问题，本发明提供一种不需要再从外部供给电源的无源半导体自冷砂轮，以实现半导体砂轮的自冷系统。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种无源半导体自冷砂轮，包括砂轮基体，砂轮基体的外侧设置有砂轮罩，所述砂轮基体的前、后两侧分别设置有前磁铁架和后磁铁架，前磁铁架和后磁铁架对称设置且两者均固定连接在砂轮罩上，前磁铁架和后磁铁架两者相对的端面上均沿周向设置有若干个磁铁，前磁铁架上设置的若干个磁铁和后磁铁架上设置的若干个磁铁一一对应设置，且每一组对应设置的两个磁铁的磁极极性相反；

砂轮基体靠近前磁铁架的一侧在边缘位置处沿周向开设有若干个第一安装槽，每一个第一安装槽内均嵌设有一个用于制冷的半导体堆，砂轮基体在第一安装槽的内侧对应开设有若干个第二安装槽，每一个第二安装槽内均嵌设有一个感应线圈，第一安装槽与第二安装槽的数量相同且两者对应设置，每一个感应线圈均连接至位于其外侧的半导体堆，感应线圈和半导体堆随砂轮基体同步转动，感应线圈在转动的过程中做切割磁感线运动。

进一步的，所述砂轮基体与前磁铁架之间还设置有半导体封盖，半导体封盖通过紧固螺钉可拆卸的连接在砂轮基体靠近前磁铁架的一侧。

进一步的，每一个所述的第一安装槽和与其所对应的第二安装槽两者在砂轮基体上投影的连线均通过砂轮基体的中心轴线。

进一步的，所述半导体封盖可拆卸的扣合在若干个第一安装槽的正前方。

进一步的，前磁铁架上设置的若干个磁铁和后磁铁架上设置的若干个磁铁均为n极和s极交错设置。

进一步的，所述半导体堆由若干个制冷片堆叠形成，感应线圈与二极管的负极相连且感应线圈与二极管串接后并联在若干个制冷片的两端。

进一步的，所述的若干个制冷片沿砂轮基体的径向依次堆叠设置。

进一步的，前磁铁架上设置的若干个磁铁和后磁铁架上设置的若干个磁铁对称设置在若干个第二安装槽的两侧。

进一步的，所述砂轮基体在第二安装槽与第一安装槽之间还沿周向设置有若干个散热槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在砂轮基体上沿周向开设有若干个散热槽，若干个散热槽在随砂轮基体转动的过程中依靠轴流式推动作用强化空气冷却，同时，本发明也可在散热槽上直接浇注磨削液，实现比较好的液体冷却效果，能显著的改善工件的加工质量；而且，本发明在前磁铁架上设置的若干个磁铁、后磁铁架上设置的若干个磁铁以及感应线圈的共同作用下产生供半导体堆工作的电流，从而不需要再从外部供给电源，不仅能进一步提升本发明的冷却效果，还解决了砂轮外接电源和电液组合滑环等对于高速旋转时的电流传输不稳定问题。

附图说明

图1是本发明一种无源半导体自冷砂轮的结构示意图；

图2是图1的爆炸示意图；

图3是本发明中前磁铁架上设置的若干个磁铁和后磁铁架上设置的若干个磁铁的磁极对应设置示意图；

图4是本发明中若干个制冷片、二极管与感应线圈的连接关系示意图；

图中标记：1、砂轮基体，2、砂轮罩，3、前磁铁架，4、后磁铁架，5、磁铁，6、第一安装槽，7、半导体堆，8、第二安装槽，9、感应线圈，10、半导体封盖，11、紧固螺钉，12、制冷片，13、散热槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，一种无源半导体自冷砂轮，包括砂轮基体1，砂轮基体1的外侧设置有砂轮罩2，所述砂轮基体1的前、后两侧分别设置有前磁铁架3和后磁铁架4，前磁铁架3和后磁铁架4对称设置且两者均固定连接在砂轮罩2上，砂轮工作时，仅砂轮基体1转动，前磁铁架3和后磁铁架4因直接固定在砂轮罩2上而静止不动。

如图3所示，前磁铁架3和后磁铁架4两者相对的端面上均沿周向设置有若干个磁铁5，前磁铁架3上设置的若干个磁铁5和后磁铁架4上设置的若干个磁铁5一一对应设置，且每一组对应设置的两个磁铁5的磁极极性相反，每一组对应设置的两个磁铁5之间均产生稳定的磁场；

砂轮基体1靠近前磁铁架3的一侧在边缘位置处沿周向开设有若干个第一安装槽6，每一个第一安装槽6内均嵌设有一个用于制冷的半导体堆7，砂轮基体1在第一安装槽6的内侧对应开设有若干个第二安装槽8，每一个第二安装槽8内均嵌设有一个感应线圈9，第一安装槽6与第二安装槽8的数量相同且两者对应设置，每一个感应线圈9均连接至位于其外侧的半导体堆7，进一步的，半导体堆7由若干个制冷片12堆叠形成，本实施例中，若干个制冷片12沿砂轮基体1的径向依次堆叠设置，砂轮磨削时产生的热量从砂轮基体1的磨粒层依次传递至若干个制冷片12，若干个制冷片12进行热量传递并实现制冷，从热传输路径来说，若干个制冷片12形成了串联的热导路径，同时，从电流回路来说，若干个制冷片12是并联而成的，如图4所示，感应线圈9与二极管的负极相连且感应线圈9与二极管串接后并联在若干个制冷片12的两端，感应线圈9和半导体堆7随砂轮基体1同步转动，感应线圈9在转动的过程中做切割磁感线运动，产生交流电流，利用二极管的单向传输作用，使感应线圈9与半导体堆7组成的回路形成单向的接近直流的电流，电流稳定，供若干个制冷片12使用后实现制冷，从而不需要再从外部提供电源。

本实施例中，所述砂轮基体1与前磁铁架3之间还设置有半导体封盖10，半导体封盖10通过紧固螺钉11可拆卸的连接在砂轮基体1靠近前磁铁架3的一侧，进一步优化本方案，所述半导体封盖10可拆卸的扣合在若干个第一安装槽6的正前方，从而在不影响砂轮基体1散热的前提下，还可有效的防止第一安装槽6内嵌设的半导体堆7在转动的过程中脱落或出现松动而发生短路。

进一步优化本方案，每一个所述的第一安装槽6和与其所对应的第二安装槽8两者在砂轮基体1上投影的连线均通过砂轮基体1的中心轴线，本发明中每个半导体堆7都有一个对应并独立设置的感应线圈9，当某一个半导体堆7或者感应线圈9出现故障时也不会显著改变砂轮的制冷效果，所以这种结构设计的安全裕度更高，而且，固定的对应关系使得检修时也更容易快速的找到故障点，便于维修。

进一步优化本方案，前磁铁架3上设置的若干个磁铁5和后磁铁架4上设置的若干个磁铁5均为n极和s极交错设置，从而可在感应线圈9的两侧产生稳定的磁场。

进一步优化本方案，前磁铁架3上设置的若干个磁铁5和后磁铁架4上设置的若干个磁铁5对称设置在若干个第二安装槽8的两侧，从而在不增加磁铁5的数量和感应线圈9匝数的前提下，感应线圈9能够切割更多的磁感线，并产生更大的电流，可明显缩小本发明中磁铁5和感应线圈9在砂轮基体1中的体积占比，不会对砂轮基体1的使用寿命产生影响。同时，本发明中的磁铁5和感应线圈9产生的电流大小与砂轮基体1的旋转速度也有关系，速度越大，则感应线圈9切割磁感线的频率增加，制冷效果会更显著，因此本发明尤其适合于高速磨削。

进一步优化本方案，所述砂轮基体1在第二安装槽8与第一安装槽6之间还沿周向设置有若干个散热槽13，本实施例中，前磁铁架3和后磁铁架4均呈圆环状，并覆盖在感应线圈9的两侧，前磁铁架3和后磁铁架4两者的外壁均通过若干个呈l型的连接杆连接至砂轮罩2的外侧壁上，前磁铁架3不遮挡散热槽13，若干个散热槽13在随砂轮基体1转动的过程中依靠轴流式推动作用强化空气冷却，同时，本发明在使用时，也可在散热槽13上直接浇注磨削液，实现比较好的液体冷却效果，能显著的改善工件的加工质量；而且，本发明在前磁铁架3上设置的若干个磁铁、后磁铁架4上设置的若干个磁铁以及感应线圈9的共同作用下产生供半导体堆7工作的电流，从而不需要再从外部供给电源，不仅能进一步提升本发明的冷却效果，还解决了砂轮外接电源和电液组合滑环等对于高速旋转时的电流传输不稳定问题。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。