CN106016693B - 一体化永磁涡流加热器 - Google Patents

一体化永磁涡流加热器 Download PDF

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Abstract

一体化永磁涡流加热器，涉及一种永磁加热器，永磁电机定子组件（5）与转子永磁体（4）、磁轭（3）共同作用产生旋转磁场，使外转子永磁电机旋转，作为热水器驱动动力；热水器永磁体（7）与永磁电机转子永磁体（4）共用一磁轭（3），沿着共用磁轭（3）内壁按照N、S极有规律排列一周钕铁硼热水器永磁体（7）；共用磁轭（3）的旋转带动热水器永磁体（7）旋转；热水器永磁体（7）圆周外套有螺旋铜管或不锈钢管组成的热水器体（8），管内通有介质水；在旋转磁场作用下，铜管产生涡电流发热，并使管内水加热；热水的流向是热水器出口（15）。本发明将输入的能量完全充分地转换为热能，即将旋转电机传统意义上的损耗转化为有效的热能。

Description

一体化永磁涡流加热器
技术领域
本发明涉及一种永磁加热器，特别是涉及一体化永磁涡流加热器。
背景技术
随着国家对环境污染治理力度的加大，政府对煤改电政策给予重视，电加热采暖已经提到日程。目前电加热通常有如下几种：
1、电热管加热是将Ni、Cr等合金丝放置金属管中，并填充MgO粉用以绝缘、定位和传热。其缺点是运行一段时间后金属管表面结垢，传热效率逐渐降低、或电热管击穿损坏现象。另外管状元件的功率是固定的，加热器容量的增大必须依靠增加管状加热元件数量的增加来实现，并按实际投运的数量来调节加热器的负荷。过多数量的加热元件使加热本体结构变得复杂，控制系统也比较复杂。影响加热器容量的提高。高容量储能式电热管加热系统需要高压进户，这是一般用户做不到的。
2、感应式加热是电磁式感应加热转换技术，利用感应线圈等电磁转换设备，使电能转换成磁能，再转换成热能。
感应加热是施感导体通过交变电流时，其周围产生交变磁场，处于交变磁场的工件产生感生电流，感生电流做功，工件发热。感应加热避免了电热管容易击穿损坏现象，由于不存在过期部件，维护简单，但制造工艺复杂，电源必须配备变频柜，一旦发生损坏，维修困难。
3、旋转电磁感应加热技术是利用旋转电磁效应来进行加热的电热技术；具有水电完全隔离，非接触式加热，加热速度迅速，控制容易等，但目前应用面较窄，主要原因还是结构设计和应用成本不合理导致。
发明内容
本发明的目的在于提供一体化永磁涡流加热器，该加热器最大化的提高热效率，将机、电、磁、热系统和介质水的热交换系统结合在一起，利用磁滞、涡流和二次感应电流综合加热，永磁旋转磁感应加热器。将输入的能量完全充分地转换为热能，即将旋转电机传统意义上的损耗转化为有效的热能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一体化永磁涡流加热器，所述加热器包括有热水器后端盖；外转子永磁电机后端盖；永磁体轭；外转子永磁电机永磁体；外转子永磁电机定子组件；外转子永磁电机定子轴；热水器永磁体；热水器体；热水器外壳；热水器前端盖；外转子永磁电机前端盖；外转子永磁电机水冷出口嘴；外转子永磁电机进口嘴；热水器支架；热水器出水口；热水器进水；外转子永磁电机定子组件与转子磁钢、磁轭共同作用产生旋转磁场，使外转子永磁电机旋转，作为热水器驱动动力；热水器永磁体与永磁电机转子磁钢共用一磁轭，沿着磁轭内壁按照N、S极有规律排列一周钕铁硼永磁体；磁轭的旋转带动永磁体旋转；永磁体圆周外套有螺旋铜管或不锈钢管组成的热水器体，管内通有介质水；在旋转磁场作用下，铜管产生涡电流发热，并使管内水加热；热水的流向是热水器出水口；送到用户后，用户回水到电机空心轴水冷进口，再经过电机由空心轴出口出来到热水器螺旋管进口，使之加热，并往复循环；
其结构组合为：外转子永磁电机定子组件由定子铁芯、线圈组成，定子组件通过键连接压装在外转子永磁电机定子轴上；磁轭内壁通过胶粘一周外转子永磁电机永磁体；外壁用胶粘表贴一周热水器永磁体；外转子永磁电机前端盖、外转子永磁电机后端盖中心孔镶有轴承，轴承内径与外转子永磁电机定子轴压装；外转子永磁电机前端盖、外转子永磁电机后端盖端沿用螺栓与磁轭连接，形成外转子；热水器体螺旋铜管通过发泡剂固定在热水器外壳上；热水器后端盖与热水器前端盖中心孔通过键连接与外转子永磁电机定子轴固定；端部经螺栓与热水器外壳固定；热水器支架经螺栓连接固定在热水器前端盖、热水器后端盖上；外转子永磁电机进口嘴、外转子永磁电机水冷出嘴口涂抹密封胶拧到外转子永磁电机定子轴上。
所述的一体化永磁涡流加热器，所述外转子永磁电机定子组件通电后与转子磁钢、磁轭共同作用产生旋转磁场，使永磁电机旋转，作为热水器驱动动力。热水器永磁体沿着磁轭、外壁按照N、S极有规律排列一周钕铁硼永磁体；
其结构组合为：外转子永磁电机定子组件由定子铁芯、线圈组成，定子组件热装压在电机机壳上；电机轴经键连接与永磁体轭相连，永磁体轭外壁用胶粘表贴一周永磁体，形成电机内转子；外转子永磁电机前端盖、外转子永磁电机后端盖中心孔镶有轴承，轴承内径与电机轴压装；外转子永磁电机前端盖、外转子永磁电机后端盖用螺栓与电机机壳连接，形成电机整体；外转子永磁电机定子轴经键连接与磁轭相连，永磁体轭外壁用胶粘表贴一周热水器永磁体，形成热水器内转子；外转子永磁电机进口嘴、外转子永磁电机水冷出嘴口涂抹密封胶拧到内转子永磁电机机壳上；热水器体螺旋铜管通过发泡剂固定在热水器外壳上；热水器后端盖与热水器前端盖中心孔镶有轴承，轴承内径与外转子永磁电机定子轴压装；端部经螺栓与热水器外壳固定；电机轴与外转子永磁电机定子轴通过插键方式连接；外转子永磁电机前端盖与热水器前端盖周边用螺栓连接，电机与热水器形成一体。
所述的一体化永磁涡流加热器，所述磁轭的旋转带动永磁体旋转。
所述的一体化永磁涡流加热器，所述永磁体圆周外，套有螺旋铜管或不锈钢管组成的热水器体，管内通有介质水；在旋转磁场作用下，铜管产生涡电流发热，并使管内水加热。热水流向热水器出水口，送到用户，用户回水到电机定子水冷进口，经过电机冷却由定子出口出来到热水器螺旋管进口，使之加热并往复循环。
本发明的优点与效果是：
1、本发明驱动装置采用永磁电机驱动。电机驱动的转速、转矩直接关系到热水器输出的热功率，该热水器有较宽的转速范围和较高的转矩性能。永磁电机具有高效区宽，高转矩、高性能体积比的优势，电机在很宽的热功率范围内高效。
2、本发明电机冷却采用水冷，并和加热器融合一体，作为加热介质水的一部分。将输入的能量完全充分地转换为热能，即将旋转电机传统意义上的损耗转化为有效的热能。最大化的提高热效率。
3、本发明是一种能源利用率高、体积小、占地面积少，安装容易、噪音小，控制容易，维护简单，驱动、加热一体化，将机、电、磁、热系统和介质水的热交换系统有机结合在一起，利用磁滞、涡流和二次感应电流综合加热，永磁旋转磁感应加热器；本发明减小由于驱动和热水器安装不当带来的震动、噪音。
4、本发明热水器旋转磁场的产生由驱动电机带动按照一定规律排列的多极旋转永磁体产生。永磁体旋转磁场的产生，将机、电、磁、热系统和介质水的热交换系统有机结合在一起，利用磁滞、涡流和二次感应电流综合加热，水完全处于交变电磁场中，除获得热能以外，还能将水质磁化、软化。达到除垢、抑垢的作用。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明热水器支架部件示意图；
图3为本发明磁体部件示意图；
图4为本发明热水往复循环示意图；
图5为本发明加热状态示意图；
图6为本发明磁轭旋转带动永磁体旋转状态示意图；
图7为本发明加热往复循环状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图所示，本发明的组成包括有热水器后端盖1；外转子永磁电机前端盖2；磁轭3；外转子永磁电机永磁体4；外转子永磁电机定子组件5；外转子永磁电机定子轴6；热水器永磁体7；热水器体8；热水器外壳9；热水器前端盖10；外转子永磁电机后端盖11；外转子永磁电机水冷出口嘴12；外转子永磁电机进口嘴13；热水器支架14；热水器出水口15；热水器进水口16；电机机壳17。
外转子永磁电机定子组件5由定子铁芯、线圈组成，定子组件通过键连接压装在外转子永磁电机定子轴6上。磁轭3内壁通过胶粘一周外转子永磁电机永磁体4；外壁用胶粘表贴一周热水器永磁体7。外转子永磁电机前端盖2、外转子永磁电机后端盖11中心孔镶有轴承，轴承内径与外转子永磁电机定子轴6压装。外转子永磁电机前端盖2、外转子永磁电机后端盖11端沿用螺栓与磁轭3连接，形成外转子。
热水器体8螺旋铜管通过发泡剂固定在热水器外壳9上。热水器后端盖1与热水器前端盖10中心孔通过键连接与外转子永磁电机定子轴6固定。端部经螺栓与热水器外壳9固定。
热水器支架14经螺栓连接固定在热水器前端盖10、热水器后端盖1上。
外转子永磁电机进口嘴13、外转子永磁电机水冷出嘴口12涂抹密封胶拧到外转子永磁电机定子轴6上。
如图1、图2所示，外转子永磁电机定子组件5通电后与外转子永磁电机永磁体4、磁轭3共同作用产生旋转磁场，使外转子永磁电机旋转，作为热水器驱动动力。
如图3所示，热水器永磁体7与外转子永磁电机永磁体4共用一磁轭3，沿着磁轭3内、外壁按照N、S极有规律排列一周钕铁硼外转子永磁电机永磁体4、热水器永磁体7；磁轭3的旋转带动热水器永磁体7旋转。热水器永磁体7圆周外套有螺旋铜管或不锈钢管组成的热水器体8，管内通有介质水。
如图4所示，在旋转磁场作用下，铜管产生涡电流发热，并使管内水加热。热水的流向是热水器出水口15；送到用户后，用户回水到外转子永磁电机进口嘴13，再经过电机由外转子永磁电机水冷出嘴口12出来到热水器进水口16，使之加热，并往复循环。
实施例2
如图5所示，外转子永磁电机定子组件5由定子铁芯、线圈组成，定子组件热装压在电机机壳17上。
电机轴6-1经键连接与永磁体轭3-1相连，永磁体轭外壁用胶粘表贴一周外转子永磁电机永磁体4，形成电机内转子。外转子永磁电机前端盖2、外转子永磁电机后端盖11中心孔镶有轴承，轴承内径与电机轴6-1压装。外转子永磁电机前端盖2、外转子永磁电机后端盖11用螺栓与电机机壳连接，形成电机整体。外转子永磁电机定子轴6经键连接与磁轭3相连，永磁体轭外壁用胶粘表贴一周热水器永磁体7，形成热水器内转子。
外转子永磁电机进口嘴13、外转子永磁电机水冷出嘴口12涂抹密封胶拧到内转子永磁电机机壳17上。
热水器体8螺旋铜管通过发泡剂固定在热水器外壳9上。
热水器后端盖1与热水器前端盖10中心孔镶有轴承，轴承内径与外转子永磁电机定子轴6压装。端部经螺栓与热水器外壳9固定。
电机轴6-1与外转子永磁电机定子轴6通过插键方式连接，进行动力传输。
外转子永磁电机前端盖2与热水器前端盖10周边用螺栓连接，电机与热水器形成一体。
热水器支架14经螺栓连接固定在热水器后端盖1、热水器前端盖10、热水器后端盖1上。外转子永磁电机定子组件5通电后与外转子永磁电机永磁体4、磁轭3共同作用产生旋转磁场，使永磁电机旋转，作为热水器驱动动力。热水器永磁体7沿着磁轭3、外壁按照N、S极有规律排列一周钕铁硼热水器永磁体7。
如图6所示，磁轭3的旋转带动热水器永磁体7旋转；如图7所示，在热水器永磁体7圆周外，套有螺旋铜管或不锈钢管组成的热水器体8，管内通有介质水；在旋转磁场作用下，铜管产生涡电流发热，并使管内水加热。热水流向热水器出水口15，送到用户，用户回水到外转子永磁电机进口嘴13，经过电机冷却由外转子永磁电机水冷出嘴口12出来到热水器进水口16，使之加热并往复循环。

Claims (4)

1.一体化永磁涡流加热器，其特征在于，所述加热器包括有热水器后端盖（1）、外转子永磁电机前端盖（2）、磁轭（3）、外转子永磁电机永磁体（4）、外转子永磁电机定子组件（5）、外转子永磁电机定子轴（6）、热水器永磁体（7）、热水器体（8）、热水器外壳（9）、热水器前端盖（10）、外转子永磁电机后端盖（11）、外转子永磁电机水冷出口嘴（12）、外转子永磁电机进口嘴（13）、热水器支架（14）、热水器出水口（15）、热水器进水口（16）、电机机壳（17）；外转子永磁电机定子组件（5）与外转子永磁电机永磁体（4）、磁轭（3）共同作用产生旋转磁场，使外转子永磁电机旋转，作为热水器驱动动力；热水器永磁体（7）与外转子永磁电机永磁体（4）共用一磁轭（3），沿着磁轭（3）内壁按照N、S极有规律排列一周钕铁硼热水器永磁体（7）；磁轭（3）的旋转带动热水器永磁体（7）旋转；热水器永磁体（7）圆周外套有螺旋铜管或不锈钢管组成的热水器体（8），管内通有介质水；在旋转磁场作用下，铜管产生涡电流发热，并使管内水加热；热水的流向是热水器出水口（15）；送到用户后，用户回水到外转子永磁电机进口嘴（13），再经过电机由外转子永磁电机水冷出口嘴（12）出来到热水器进水口（16），使之加热，并往复循环；
其结构组合为：外转子永磁电机定子组件（5）由定子铁芯、线圈组成，定子组件通过键连接压装在外转子永磁电机定子轴（6）上；磁轭（3）内壁通过胶粘一周外转子永磁电机永磁体（4）；外壁用胶粘表贴一周热水器永磁体（7）；外转子永磁电机前端盖（2）、外转子永磁电机后端盖（11）中心孔镶有轴承，轴承内径与外转子永磁电机定子轴（6）压装；外转子永磁电机前端盖（2）、外转子永磁电机后端盖（11）端沿用螺栓与磁轭（3）连接，形成外转子；热水器体（8）螺旋铜管通过发泡剂固定在热水器外壳（9）上；热水器后端盖（1）与热水器前端盖（10）中心孔通过键连接与外转子永磁电机定子轴（6）固定；端部经螺栓与热水器外壳（9）固定；热水器支架（14）经螺栓连接固定在热水器前端盖（10）、热水器后端盖（1）上；外转子永磁电机进口嘴（13）、外转子永磁电机水冷出口嘴（12）涂抹密封胶拧到外转子永磁电机定子轴（6）上。
2.根据权利要求1所述的一体化永磁涡流加热器，其特征在于，所述外转子永磁电机定子组件（5）通电后与外转子永磁电机永磁体（4）、磁轭（3）共同作用产生旋转磁场，使永磁电机旋转，作为热水器驱动动力；热水器永磁体（7）沿着磁轭（3）、外壁按照N、S极有规律排列一周钕铁硼热水器永磁体（7）；其结构组合为：外转子永磁电机定子组件（5）由定子铁芯、线圈组成，定子组件热装压在电机机壳（17）上；电机轴（6-1）经键连接与永磁体轭（3-1）相连，永磁体轭外壁用胶粘表贴一周外转子永磁电机永磁体（4），形成电机内转子；外转子永磁电机前端盖（2）、外转子永磁电机后端盖（11）中心孔镶有轴承，轴承内径与电机轴（6-1）压装；外转子永磁电机前端盖（2）、外转子永磁电机后端盖（11）用螺栓与电机机壳连接，形成电机整体；外转子永磁电机定子轴（6）经键连接与磁轭（3）相连，永磁体轭外壁用胶粘表贴一周热水器永磁体（7），形成热水器内转子；外转子永磁电机进口嘴（13）、外转子永磁电机水冷出口嘴（12）涂抹密封胶拧到内转子永磁电机机壳（17）上；热水器体（8）螺旋铜管通过发泡剂固定在热水器外壳（9）上；热水器后端盖（1）与热水器前端盖（10）中心孔镶有轴承，轴承内径与外转子永磁电机定子轴（6）压装；端部经螺栓与热水器外壳（9）固定；电机轴（6-1）与外转子永磁电机定子轴（6）通过插键方式连接；外转子永磁电机前端盖（2）与热水器前端盖（10）周边用螺栓连接，电机与热水器形成一体。
3.根据权利要求2所述的一体化永磁涡流加热器，其特征在于，所述磁轭（3）的旋转带动热水器永磁体（7）旋转。
4.根据权利要求2所述的一体化永磁涡流加热器，其特征在于，所述热水器永磁体（7）圆周外，套有螺旋铜管或不锈钢管组成的热水器体（8），管内通有介质水；在旋转磁场作用下，铜管产生涡电流发热，并使管内水加热；
热水流向热水器出水口（15），送到用户，用户回水到外转子永磁电机进口嘴（13），经过电机冷却由外转子永磁电机水冷出口嘴（12）出来到热水器进水口（16），使之加热并往复循环。
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