CN102852732A - 磁涡流式动能转热能蓄热装置 - Google Patents

磁涡流式动能转热能蓄热装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁涡流式动能转热能蓄热装置。它包括转子和套在转子外的定子；转子上设置有励磁线圈，有一个控制装置能够对转子作用于定子的磁场进行控制；定子上设置有能够感应磁场变化并产生涡流的铁磁性材料制造的发热体，同时在定子内设置可填充换热介质的储热空间，储热空间通过介质进口和介质出口与外部循环换热系统连接。采用上述的结构后，可将风力转化为热量储存和利用，结构简单、运行可靠；当应用到发电装置中时，一方面保持了发电机转速平稳运行，使并网输入电压稳定，避免了因发电机转速不稳对电网产生冲击，同时可将变化风速条件下为维持叶片恒速而无法用来发电的多余风力进行收集，将动能转换为热能，提高了能源利用效率。

Description

磁涡流式动能转热能蓄热装置
 
技术领域
本发明涉及一种磁涡流式动能转热能蓄热装置。
背景技术
传统的风力发电机当风速变化时，会导致发电机转速不稳使并网输入电压不稳从而对电网产生冲击，现有技术中一般是通过改变桨叶的迎风角来恒定转速，但是当大风时桨叶迎风面会与风向平行，由此会造成风能的浪费，而调整桨叶的迎风角是通过减速机构传动来实现的，减速机构在传递改变桨叶迎风角的速度过程中有明显的响应风速滞后现象。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是：提供一种能够将风力驱动的叶片动能转化为热能的磁涡流式动能转热能蓄热装置；
本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种可以对风力发电叶片转速进行缓速调整，以获得稳定的风力发电条件，同时可以将多余的风能进行转化储存，提高风力发电设备能源利用率的磁涡流式动能转热能蓄热装置。
为了解决上述技术问题，本发明的磁涡流式动能转热能蓄热装置，包括有连接在风力驱动的叶片转轴上的转子和套在转子外的定子；转子上设置有励磁线圈，有一个控制装置能够对转子作用于定子的磁场进行控制；定子上设置有能够感应磁场变化并产生涡流的铁磁性材料制造的发热体，同时在定子内设置可填充换热介质的储热空间，储热空间通过介质进口和介质出口与外部循环换热系统连接。
所述发热体是由铁磁性材料制造的筒状的壳体；所述储热空间是位于壳体内的沿圆周方向排布并轴向贯穿壳体的导流孔，各导流孔相互连通并与介质进口和介质出口连接。
所述储热空间是位于定子上的一个腔体，腔体内填充换热介质；所述发热体是安置在腔体内的多个铁质颗粒。
所述定子外围包覆有保温材料层。
所述叶片转轴一端安装有用来冷却转子的冷却装置。
所述控制装置包括有可检测叶片转轴转速的测速装置，使控制装置根据风力变化产生的叶片转速变化，对作用于定子的磁场进行调节；所控制装置可以通过改变励磁线圈的励磁电流来调节作用于定子的磁场；控制装置也可以通过改变转子与定子的相对位置来调节作用于定子的磁场。
所述叶片转轴可直接带动一台发电机；叶片转轴也可以通过传动机构同时驱动多台发电机。
采用上述的结构后，由于设置的具有热聚积功能的定子和安装在定子内的转子，可将风力转化为热量储存和利用，其结构简单、运行可靠；当应用到发电装置中时，一方面保持了发电机转速平稳运行，使并网输入电压稳定，避免了因发电机转速不稳对电网产生冲击，同时可将变化风速条件下为维持叶片恒速而无法用来发电的多余风力进行收集，将动能转换为热能，提高了能源利用效率。
附图说明
图1为本发明第一实施例结构示意图；
图2为本发明第二实施例结构示意图；
图3为本发明第三实施例结构示意图；
图4为本发明第四实施例结构示意图；
图5为本发明第五实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明的磁涡流式动能转热能蓄热装置作进一步详细说明。
实施例一：
如图1所示，本发明的磁涡流式动能转热能蓄热装置，包括有连接在风力驱动的叶片转轴9上的转子2和套在转子外的定子1，叶片3安装在叶片转轴9上并可在外驱动力的作用下带动转子2做旋转运动，叶片转轴9一端安装有用来冷却转子2的冷却装置10；定子1在外围包覆有保温材料层11；转子2上设置有励磁线圈，有一个控制装置12能够对转子作用于定子的磁场进行控制；定子1上设置有能够感应磁场变化并产生涡流的铁磁性材料制造的发热体，同时在定子1内设置可填充换热介质的储热空间，储热空间通过介质进口4和介质出口5与外部循环换热系统连接；发热体是由铁磁性材料制造的筒状的壳体6；储热空间是位于壳体6内的沿圆周方向排布并轴向贯穿壳体的导流孔7，各导流孔相互连通并与介质进口4和介质出口5连接，控制装置12包括有可检测叶片转轴9转速的测速装置13，使控制装置12根据风力变化产生的叶片转速变化，对作用于定子的磁场进行调节，控制装置12通过改变励磁线圈的励磁电流来调节作用于定子的磁场。
实施例二：
如图2所示，在本实施例中本发明的磁涡流式动能转热能蓄热装置，包括有连接在风力驱动的叶片转轴9上的转子2和套在转子外的定子1，叶片3安装在叶片转轴9上并可在外驱动力的作用下带动转子2做旋转运动，叶片转轴9一端安装有用来冷却转子2的冷却装置10；定子1在外围包覆有保温材料层11；转子2上设置有励磁线圈，有一个控制装置12能够对转子作用于定子的磁场进行控制；定子1上设置有能够感应磁场变化并产生涡流的铁磁性材料制造的发热体，同时在定子1内设置可填充换热介质的储热空间，储热空间通过介质进口4和介质出口5与外部循环换热系统连接；发热体是由铁磁性材料制造的筒状的壳体6；储热空间是位于定子1上的一个腔体，腔体内填充换热介质；发热体是安置在腔体内的多个铁质颗粒8；控制装置12包括有可检测叶片转轴9转速的测速装置13，使控制装置12根据风力变化产生的叶片转速变化，对作用于定子的磁场进行调节，控制装置12通过改变励磁线圈的励磁电流来调节作用于定子的磁场。
实施例三：
如图3所示，在本实施例中本发明的磁涡流式动能转热能蓄热装置，包括有连接在风力驱动的叶片转轴9上的转子2和套在转子外的定子1，叶片3安装在叶片转轴9上并可在外驱动力的作用下带动转子2做旋转运动，叶片转轴9一端安装有用来冷却转子2的冷却装置10；定子1在外围包覆有保温材料层11；转子2上设置有励磁线圈，有一个控制装置12能够对转子作用于定子的磁场进行控制；定子1上设置有能够感应磁场变化并产生涡流的铁磁性材料制造的发热体，同时在定子1内设置可填充换热介质的储热空间，储热空间通过介质进口4和介质出口5与外部循环换热系统连接；发热体是由铁磁性材料制造的筒状的壳体6；储热空间是位于定子1上的一个腔体，腔体内填充换热介质；发热体是安置在腔体内的多个铁质颗粒8；控制装置12包括有可检测叶片转轴9转速的测速装置13，使控制装置12根据风力变化产生的叶片转速变化，对作用于定子的磁场进行调节，控制装置12通过改变转子与定子的相对位置来调节作用于定子的磁场。
在本实施例中，还可以按照实施例一中在定子1上设置有能够感应磁场变化并产生涡流的铁磁性材料制造的发热体，发热体是由铁磁性材料制造的筒状的壳体6；储热空间是位于壳体6内的沿圆周方向排布并轴向贯穿壳体的导流孔7，各导流孔相互连通并与介质进口4和介质出口5连接，控制装置12可通过改变励磁线圈的励磁电流来调节作用于定子的磁场或改变转子与定子的相对位置来调节作用于定子的磁场两种方式进行控制。
实施例四：
如图4所示，在本实施例中本发明的磁涡流式动能转热能蓄热装置，包括有连接在风力驱动的叶片转轴9上的转子2和套在转子外的定子1，叶片3安装在叶片转轴9上并可在外驱动力的作用下带动转子2做旋转运动，叶片转轴9一端安装有用来冷却转子2的冷却装置10，叶片转轴9上直接设置有一台发电机（即图中所示的第一发电机16）和增速机构15；定子1在外围包覆有保温材料层11；转子2上设置有励磁线圈，有一个控制装置12能够对转子作用于定子的磁场进行控制；定子1上设置有能够感应磁场变化并产生涡流的铁磁性材料制造的发热体，同时在定子1内设置可填充换热介质的储热空间，储热空间通过介质进口4和介质出口5与外部循环换热系统连接；发热体是由铁磁性材料制造的筒状的壳体6；储热空间是位于定子1上的一个腔体，腔体内填充换热介质；发热体是安置在腔体内的多个铁质颗粒8；控制装置12包括有可检测叶片转轴9转速的测速装置13，使控制装置12根据风力变化产生的叶片转速变化，对作用于定子的磁场进行调节，控制装置12通过改变励磁线圈的励磁电流来调节作用于定子的磁场。
在本实施例中，还可以按照实施例一中在定子1上设置有能够感应磁场变化并产生涡流的铁磁性材料制造的发热体，发热体是由铁磁性材料制造的筒状的壳体6；储热空间是位于壳体6内的沿圆周方向排布并轴向贯穿壳体的导流孔7，各导流孔相互连通并与介质进口4和介质出口5连接，控制装置12可通过改变励磁线圈的励磁电流来调节作用于定子的磁场或改变转子与定子的相对位置来调节作用于定子的磁场两种方式进行控制。
实施例五：
如图5所示，在本实施例中本发明的磁涡流式动能转热能蓄热装置，包括有连接在风力驱动的叶片转轴9上的转子2和套在转子外的定子1，叶片3安装在叶片转轴9上并可在外驱动力的作用下带动转子2做旋转运动，叶片转轴9一端安装有用来冷却转子2的冷却装置10，定子1在外围包覆有保温材料层11；转子2上设置有励磁线圈，有一个控制装置12能够对转子作用于定子的磁场进行控制；定子1上设置有能够感应磁场变化并产生涡流的铁磁性材料制造的发热体，同时在定子1内设置可填充换热介质的储热空间，储热空间通过介质进口4和介质出口5与外部循环换热系统连接；发热体是由铁磁性材料制造的筒状的壳体6；储热空间是位于定子1上的一个腔体，腔体内填充换热介质；发热体是安置在腔体内的多个铁质颗粒8；控制装置12包括有可检测叶片转轴9转速的测速装置13，使控制装置12根据风力变化产生的叶片转速变化，对作用于定子的磁场进行调节，控制装置12通过改变励磁线圈的励磁电流来调节作用于定子的磁场，叶片转轴9通过传动机构同时驱动多台发电机；对于多台发电机的设置方式可以是如下的技术方案：
此方案为设置为两台发电机的情况，当然也可根据实际情况设置为多台发电机，本发明对其数量不作具体限制；在本实施例中即第一发电机20和第二发电机21；在叶片转轴9上设置有增速机构15，叶片转轴9上还设置有分别通过第一传动机构22和第二传动机构17连接的第一发电机20和第二发电机21，第一发电机20和第一传动机构22之间设置有第一电磁离合器18，第二发电机21和第二传动机构17之间设置有第二电磁离合器19，由此当风足够大时，第一发电机20和第二发电机21的第一电磁离合器18和第一电磁离合器19都得电结合，同步发电，当风足够小时，小到带动其中一台发电机都不能达到额定转速时，第一电磁离合器18和第一电磁离合器19都失电分离，第一发电机20和第二发电机21停转，低速风能只通过磁涡流式装置将动能转化成热能。
在本实施例中，还可以按照实施例一中在定子1上设置有能够感应磁场变化并产生涡流的铁磁性材料制造的发热体，发热体是由铁磁性材料制造的筒状的壳体6；储热空间是位于壳体6内的沿圆周方向排布并轴向贯穿壳体的导流孔7，各导流孔相互连通并与介质进口4和介质出口5连接，控制装置12可通过改变励磁线圈的励磁电流来调节作用于定子的磁场或改变转子与定子的相对位置来调节作用于定子的磁场两种方式进行控制。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种磁涡流式动能转热能蓄热装置，包括有连接在风力驱动的叶片转轴（9）上的转子（2）和套在转子外的定子（1）；所述转子（2）上设置有励磁线圈，有一个控制装置（12）能够对转子作用于定子的磁场进行控制；所述定子（1）上设置有能够感应磁场变化并产生涡流的铁磁性材料制造的发热体，同时在定子（1）内设置可填充换热介质的储热空间，储热空间通过介质进口（4）和介质出口（5）与外部循环换热系统连接。
2.按照权利要求1所述的磁涡流式动能转热能蓄热装置，其特征在于：所述发热体是由铁磁性材料制造的筒状的壳体（6）；所述储热空间是位于壳体（6）内的沿圆周方向排布并轴向贯穿壳体的导流孔（7），各导流孔相互连通并与介质进口（4）和介质出口（5）连接。
3.按照权利要求1所述的磁涡流式动能转热能蓄热装置，其特征在于： 所述储热空间是位于定子（1）上的一个腔体，腔体内填充换热介质；所述发热体是安置在腔体内的多个铁质颗粒（8）。
4.按照权利要求1-3之一所述的磁涡流式动能转热能蓄热装置，其特征在于：所述定子（1）外围包覆有保温材料层（11）。
5.按照权利要求1所述的磁涡流式动能转热能蓄热装置，其特征在于：所述叶片转轴（9）一端安装有用来冷却转子（2）的冷却装置（10）。
6.按照权利要求1所述的磁涡流式动能转热能蓄热装置，其特征在于：所述控制装置（12）包括有可检测叶片转轴（9）转速的测速装置（13），使控制装置（12）根据风力变化产生的叶片转速变化，对作用于定子的磁场进行调节。
7.按照权利要求6所述的磁涡流式动能转热能蓄热装置，其特征在于：所述控制装置（12）通过改变励磁线圈的励磁电流来调节作用于定子的磁场。
8.按照权利要求6所述的磁涡流式动能转热能蓄热装置，其特征在于：所述控制装置（12）通过改变转子与定子的相对位置来调节作用于定子的磁场。
9.按照权利要求1或5或6所述的磁涡流式动能转热能蓄热装置，其特征在于：所述叶片转轴（9）直接带动一台发电机。
10.按照权利要求1或5或6所述的磁涡流式动能转热能蓄热装置，其特征在于：所述叶片转轴(9)通过传动机构同时驱动多台发电机。
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