CN110115104A - 具有直流励磁装置的转动感应加热器 - Google Patents

具有直流励磁装置的转动感应加热器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于加热固态的或液态的或气态的物质的、具有直流励磁装置的转动感应加热器。根据本发明，提出了为了感应或为了产生感应热量所需要的交变磁场借助直流线圈产生恒定场，并且所述恒定磁场经由可转动的机械构件转换成交变磁场。

Description

具有直流励磁装置的转动感应加热器
技术领域
本发明涉及一种加热系统(参见例如图1位置1-9)，其中，借助呈涡流形式的磁感应经由直流励磁装置和用于生成交变磁场的机械设备(参见例如图5位置30-32)产生热能。加热系统可用于各种类型的加热器的热水产生并且用于生活用水加热。
背景技术
涡流是将电导体中的电能转换成热能的短路电流。除了小的对流损耗之外，所述能量100％传递到固态的、液态的(优选地是油)或气态的热量载体介质中。
已经存在已知的加热系统，其中，借助涡流产生热能。加热系统中的一些例如是感应炉或电磁炉。
在此，仅仅在待加热的介质中产生热能。介质形成至加热设备的磁性的或导电的桥，在那里，因此涡流加热介质。在加热设备自身中，仅记载微弱的磁滞损耗和涡流损耗。
为了所述系统能够工作，必须以交变电流(或交变电压)加载励磁线圈。
所述交变电流在线圈中产生交变磁场，其中，生成感应电流并且根据已知的感应定律与所施加的电流反作用。
为此，需要确定的技术措施、如由薄的分层的和经绝缘的具有差的导电性的金属板构成的磁芯或具有相对于涡流的高电阻的铁芯、以及具有低匝数和相对于感抗的小的欧姆电阻的线圈。在此，不详细探究交流线圈的与本发明无关的确切作用方式。
除了前述加热系统之外，在涡流制动中提到，加热系统在区域中同样产生热能，生成涡流。在此，显示出相同的问题。涡流制动尽管借助直流电流运行并且具有高的电效率，但是需要等量的动能用于产生热能或用于使系统保持在运动中。
在所有提及的系统中，这意味着，待引入的电能或/和动能高于可使用的热能。所述加热系统不允许能量节省并且在加热用水和生活用水领域中不太适用于或不适用于热量产生。
作为现有技术，指出DE 2620236 A1、DE 2647741 A1、FR 2864369 A1、WO2008028673 A1、EP 0 071 046、US 2014/0231414、DE31 29 817、US-A-4,423,344、以及EP-A2-0 062 706。已知的系统至今由于其过低的效率已经不实施，并且也由于不利的结构上的构造，系统通常仅设计用于相对小的功率，尤其用于车辆中的应用，作为车辆加热器。
发明内容
本发明的目的是，避免所述已知的热产生器的缺点并且提供具有显著更高的能效的加热系统(图3位置17-27)进而提供明显更好的效率，也提供具有高于10kW、优选地高于20kW或50kW或100kW-500kW功率的加热系统。
所述目的根据本发明通过根据权利要求1所述的转动感应加热器实现，有利的改进在从属权利要求中描述。
本发明基于如下认知：用于感应所需的交变磁场经由励磁线圈不借助交变电流产生，而是借助直流电流产生，其中，励磁线圈优选地不转动，而是静止地固定。
直流线圈具有比交流线圈小多倍的感抗。这允许低的励磁电流和多的匝数。由此得出，磁势(矢量势)等于电流×匝数。高的励磁电流和小的匝数、例如100A×1N＝100AW或低的励磁电流和多的匝数例如1A×100N＝100AW，是相同大小的。因为恒定磁场不生成感应，所以以下描述本发明。
附图说明
附图示出本发明的可行的实施例并且在此示出：
图1示出根据本发明的转动感应加热器的俯视图，所述转动感应加热器具有从转动感应加热器取下的用于热和声隔离的罩；
图2示出根据图1的根据本发明的转动感应加热设备的主要构件的分解示图；
图3示出根据本发明的加热设备的分解示图；
图4示出一方面磁体环并且另一方面直流线圈的分解示图；
图5示出磁极星轮的分解示图，磁极星轮由内磁极环、外磁极环和磁极星轮承载件组成；
图6示出组装的磁极星轮的不同侧视图；
图7示出感应环的分解示图；
图8示出根据本发明的加热设备的俯视图和剖面图；
图9示出感应环(实线)的投影示图和轮廓导向，参照磁极星轮(虚线)的接触；
图10示出具有直流线圈、磁极星轮和感应环的磁体环的分解示图；
图11示出根据图1的混合盒的分解示图；
图12示出具有理想磁通量的感应环的分解示图；
图13示出扭矩/制动力矩图表的示图；
图14示出相对于图13的替选的扭矩-/制动力矩图表的示图；
图15示出行星齿轮传动装置的分解示图；
图16示出止回阀的剖面图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的加热装置1的基本构造以及连接到加热装置处的换热器、用于热水/冷水准备的混合盒2。如在图1中可见，在此，由基本框架3容纳所述装置的所有构件。所述基本框架具有热和声隔离垫4并且如在图1中示出的装置可以被热和声隔离罩盖上，其中，所述罩具有显示和操作元件9并且这种罩本身也具有可取走的或待打开的门。如在图1中还可看出，加热设备在后侧具有后壁6，后壁同样设有在后壁处的热和声隔离垫并且所述设备也具有控制电子装置5。
图2示出根据图1的根据本发明的加热装置的一些构件的分解示图。在此，图示出下换热器壳体12、油水分离器13、上换热器壳体11、加热设备10、用于油注入体积的调节器16、作为典型驱动装置的启动马达14、以及用于连接加热设备10和启动马达14的接合器。
图3以分解示图示出所示出的图像的加热设备10的细节，所述加热设备由(从左向右)油泵24、支承轴承22、锁紧螺母支承轴承23、支承轴承毂21、以及具有直流线圈的磁体环20(固定)、磁极星轮19(可转动)、感应环18(固定)、加热设备10的壳体17、导向轴承25以及锁紧螺母导向轴承26、以及前盖27组成。
磁体环的、磁极星轮的以及感应环18的特别的构造工作方式如下阐述。
根据本发明，在磁体环28中容纳直流线圈29，直流线圈优选地与磁体环固定地连接，其中，磁体环与转动感应加热器1的壳体17固定地连接，并且由直流线圈产生的恒定磁场经由可转动的机械构件、即磁极星轮19转换成交变磁场52。
根据本发明提出，感应部件、磁体环28由横截面U形的环形成并且由铁磁性材料、优选地纯铁构成，其中，通过U形的环形成凹槽87。在凹槽中，放置同样环形形成的直流线圈29。直流线圈具有例如缠绕的线圈，所述线圈可以由板带、由圆线或也由矩形线构成。由于恒定磁场，磁体环28可以由实心材料、分层的板或烧结金属构成。磁体环具有内部的和外部的不中断的平坦的面(图4位置28)，在那里，磁场交替地例如作为南极和作为相反极例如北极出来并且在相邻的磁极星轮(图5位置30-32)的相同构造的面中又进入。创造性地，替选地也可设想，在磁体环中替代直流线圈使用永磁体用于磁化。永磁体的缺点是可能高的制造成本、低的居里温度以及加热功率的耗费的调节技术。
图4也示出直流线圈29的电流供给接口89，所述电流供给接口89通过磁体环28中的开口90向外引导，以便因此能够实现电流接口。
为了将恒定场转换成为了感应所需要的交变场，本发明提出机械构件、磁极星轮(图5位置30-32)。如果磁极星轮旋转在静止的(即固定的)磁体环旁经过，则满足所述前提条件。
磁极星轮优选地由多个部件，例如内磁极环(图5位置32)，由铁磁性材料、优选地由纯铁构成的外磁极环(图5位置31)以及由例如抗磁性材料例如不锈钢或塑料构成的磁极环承载件(图5位置30)组成。磁极环可以由实心材料、分层的板或铁氧体构成。
功能所决定地，经由尽可能小的气隙将从磁体环(图4位置28)至磁极星轮(图6位置33)的恒定磁场转换成从磁极星轮至例如通过螺栓固定安装的、固定设置的(静止的)感应环18(图7位置36-37)的交变磁场。在此，无意义的是：磁极星轮相对于磁体环是否动态地或刚性地表现。恒定磁场51无损耗地、除了小的气隙损耗之外、传递并且也在磁极星轮中作为恒定场在相对于磁体环更近的区域中保持。交变场侧52受到矫顽力或交变磁化损耗的定律、集肤效应、或在实心材料下的涡流损耗。
为此，提出在磁极环处的以下结构上的措施。在朝向感应环的侧上，设置有至少两个或更多个磁极突起(图5位置31和32)，所述磁极突起可以以角度错开，或者可以构成平行延伸的棱边。磁极突起的构造不受到确定的规则，其中，磁极铸造的构造方式在驱动和制动方面决定性地影响磁势。也可设想，选择在内环与外环之间的不对称的磁极数量。为了将磁极环保持在位置中，设置有承载件材料(图5位置30)，所述承载件材料此外优选地对于行星齿轮传动装置形成支承机构(图6位置35)的两侧容纳部或在一侧形成齿轮(图6位置34)。磁极环承载件确保用于吸收作用于磁极环的所有磁力的所需的刚性。
以有利的方式，磁极环承载件(图5位置30)由非磁性材料构成，但是可以实施为导电的或电绝缘的。这也适用于磁极环(图5位置31和32)，所述磁极环可以如磁极环承载件实施为导电的或不导电的。
这与相应的所期望的热学的功率势相关。在导电的材料和实心构件的情况下，同样如在感应环中也在磁极星轮中感应出涡流，所述涡流显著提高加热功率。
感应环(图7位置36)受到与磁极星轮类似的结构化。在此，也以袋形式形成凹部，所述凹部阻止磁场的均匀构造。在感应环中越均匀地构造磁场，则用于制动的趋势越高。
为了增强涡流强度，在感应环中的袋(图7位置38)以好的能够导电的和能够导热的材料(图7位置37)填充。
此外，在背离极的侧上施加有由相同材料构成的层(图7位置39)。所述层的厚度(s＝var.)不受到确定的预设。材料的传导性能越好并且层越厚，则材料中的涡流形成由于热学的能效也越高。
此外，所施加的层通过表面的型廓化(图7位置40)在面向热量载体介质的侧上相应地增大并且由此显著地改进从金属到热量载体介质的对流。也可设想，在不具有填充材料的情况下形成感应环。这尽管引起在相同的初级能量耗费情况下加热功率的变差，但是不影响功能自身。
图9示出外部(轴向)轮廓的轮廓的轴向的投影示图以及感应环的轮廓的凸出部(实线)和磁极星轮的凸出部(虚线)。
在图8中，示出根据本发明的加热设备10的外视图和剖面图。尤其在图8b中的示图示出根据本发明的加热装置的紧凑的构造。
图10示出用于显示磁体空间中的磁通量的并排次序，磁极星轮19，具有直流线圈29、88的磁体环20，以及感应环18。
在根据本发明的具有直流励磁器的转动感应加热器中，静止地、也就是说在机器体中固定地设置具有直流线圈20的磁体环、以及感应环18，而相反磁极星轮作为动态部分能够实施旋转运动。
在此，在磁体环20和一方面直流线圈88之间和磁极星轮19之间构成恒定磁场区域51，而在磁极星轮19与感应环18之间构成交变磁场区域52。
在图10中，可看出作为板带(卷绕)88的直流线圈29，所述直流线圈具有相应的电流接口89。
当基本上相反的特征、即磁极星轮的驱动和制动彼此补充时，给出真正的系统效果。每转的驱动和制动循环的数量确定磁极星轮(图6)的磁极突起的数量以及感应环(图7)中的袋数量。磁极环(图5位置31和32)的磁极突起的棱边相对于感应环(图7位置36)的袋棱边优选相反。相应棱边彼此的角位置确定制动力矩与驱动力矩之间的差(一方面磁极环的磁极突起的与另一方面感应环的袋棱边的在图9中示出的角位置在此是特别优选的，并且就此而言，在图9中的绘制的示图也相应于具体的根据本发明的实施例)。驱动力矩起作用直至在磁极环的内部的与外部的极面之间的磁矩相对于感应环的极面平衡(m＝0)(图9)。之后，制动能量在相反方向上作用。当两个循环处于时间上的和运动上的平衡中(Δt±Ekin＝0)时，存在最高的能效。如果时间上的平衡在制动力矩的方向上消逝成时间上的和运动学上的不平衡(Δt±Ekin≠0)则能效降低，相反，能效升高。
理想地，在驱动与制动之间的比例1:1.03有利于制动。制动偏向引起，能够设定全部的励磁功率进而可调用最大的加热功率。在制动能量与驱动能量之间的差越大，则加热设备的能效越差。可理解地，必须给系统输送更多的外部驱动能量，由此保持功能。
在驱动循环中，从所有可转动的构件的惯性中获得附加的动能，所述构件由于驱动能量相应地提高当前转速。转动能量(或转动质量的惯性)永久地与制动能量反作用。
如果驱动功率超过包括损耗功率(轴承摩擦和空气循环损耗)在内的制动功率，则磁极星轮持续加速直至超过关键转速并且加热设备受损。因此，励磁功率一直降低至转速设定到预设量值上。由此，得出加热功率的大小，所述大小等于制动功率加上损耗功率与驱动功率的差。创造性地，也可设想，使磁极星轮制动并且将由此获得的能量又引回到系统中。为此，附加装置起作用，在所述附加装置中，热量载体介质注入到磁极星轮与感应环之间的气隙中并且因此借助摩擦阻力制动。所注入的液体量能够经由相应的调节器(图2位置16)精确地与需求相协调。
创造性地，也可设想，替代优选的轴向的实施方案以径向的实施方案(图12位置68-75)制造。不利地，在径向的实施方案中可看到更高的制造耗费。工作原理与轴向的实施没有区别。
本发明也利用励磁线圈(图4位置29)的热作用并且将热能经由线圈的冷却回路一起导入到系统中。
直流线圈是欧姆电阻，所述欧姆电阻将引入的电能100％转换成热能。
为了将热量高效地经由热量载体介质从热源(温度源)感应环和磁极星轮中引走，本发明例如提出泵(图3位置24)。泵优选地构造为G转子泵，内部的泵轮直接借助适配器携动件(图2位置15)在磁极星轮的轴线上驱动。
优选地标准化的和优选地温度稳定的高温油适合作为在加热设备/换热器(图2位置11-13)的热回路中的热量载体介质。也可设想每个其他有润滑能力的液体。油具有如下优点：支承机构和泵的润滑不必须单独地实施并且不需要油相对于水的密封。此外，油具有比水显著更高的沸点。油的高沸点在热回路中允许高的温度并且因此不产生过压。这有利地省去成本高的过压措施。创造性地，也可设想，在构件和相对于过压的密封措施的相应的设计中，使用具有较低沸点的热量载体介质例如水。
此外，本发明提出加热系统中的温度级联。加热设备形成具有直至250℃的可行油温的级联1，换热器和混合盒形成具有直至99℃的可行水温的级联2，真正的加热回路形成具有30℃至60℃的通常水温的级联3。这以如下为基础：为了产生过温，不再必须使用比现今通常的最高60℃的循环温度更高的、扣除较高的热辐射能的能量。此外，级联技术提高能效。
经由通常的换热器实现热量从第一级联中的高温油至其他介质、例如第二级联中的水的传递，并且为此，尤其也提出油水分离器13，使得不同的热量介质回路不具有彼此的物质上的连接进而热量介质不能够彼此混合。
从在打开的包装下的热辐射损耗的视角，在那里也以打开的构造方式实施水混合器和循环泵，本发明提出呈混合盒(图11位置56和57)形式的紧凑的构造方式。热/冷水混合设备(图11位置61-63和64-66)以及循环泵(图11位置58-60)形成一单元。因此，与打开的包装相反，构造方式能够显著更高效地保护防止高的热辐射。混合盒的紧凑的构造方式相对于传统的安装以如下为前提：从加热回路至级联2中的热水的水回流借助止回阀调节(图16位置79-86)。止回阀阻止：来自回流的冷水不能够与来自换热器储存器的热水直接混合，而是经由混合装置流动。
此外，具有热隔离的覆盖件的保护罩(图1位置8)减小根据本发明的加热装置的热辐射。
本发明基于如下事实：必须持久地输送外部的电能和动能。传统的电动机(图2位置14)优选地用作电-动能输送装置。也可设想，选择对于外部动能输送装置的每个其他方式、例如内燃机。马达将磁极星轮加速到预定的(有效的)转速，优选地是3000转/min。马达的主要任务是，在制动与驱动之间持久地引入动能差。如果能量偏向倾向于制动方向，则马达激活，如果能量偏向倾向于驱动方向，则马达禁止工作。
马达优选地是液体冷却的并且马达的冷却回路例如连接到加热回路中。因此，也能够将所述损耗能量用于加热系统。
作为电磁能量输送装置，设置直流电流。两者、即电动机和直流线圈作为源优选地使用通常的电流供给装置。能量源的来源不是本发明的主题。但是，优选的是可再生能量源。
3000转/min是优选的转速，所述转速由两极电动机在50Hz电网频率下在不具有调节措施的情况下得出。创造性地，也可设想，例如借助变流器控制装置提高或降低转速。对于转速降低，不呈现能量问题，因为在电动机中的交变磁化损耗通过频率的降低而降低并且由此系统运转良好。如果提高转速，则机械措施是更有利的。在借助变流器的频率变化来提高转速时，电动机中的交变磁化损耗和励磁电流升高。这意味着比能量使用更高的能量消耗。因此，本发明可以提出机械的传动装置(图15位置76-78)、优选地作为行星齿轮传动装置。传动装置在输入侧连着驱动装置的驱动轴并且在输出侧例如直接驱动磁极星轮。
本发明在转速提高中提出在相同的构造尺寸下的加热功率的提高。与如在电机中引起、通过提高频率提高交变磁化损耗并且降低能效不同，在此，涡流密度升高进而热效率也升高。
也可设想的是，借助自学习的软件提高加热设备的效率并且将其持久地调节。在燃烧化石的或可再生的能量载体的传统的“加热系统”中，仅能够微小地直至完全不能够影响燃烧温度。这也适用于热泵和太阳能技术，在此，在载体介质空气、水、土地和太阳中存储的能量也不能够由加热设备自身影响。
根据本发明的情况与在前述系统中不同地表现。在此，非常好地在基本的机械的和物理的结构中的干预下能够实现能效的升高。在电动机中，可经由转速和负载性能有效地影响初级电能。同样在加热设备中，也给出用于能效提高的可行方案。容易找出的是，在哪个转速下，交变磁化损耗最小，给出更大的磁穿透深度并且由此得出最好的涡流形成。在所有因素的总和下，这得出能效的进一步改进。
根据本发明的具有直流励磁器的转动感应加热器的效率最高处于98％，一些小的对流损耗是不可避免的。
本发明目的在于，实现大于10的高的能效(功率系数或JAZ-年工作时间)。在此，高的功率系数以在铁中表征的来自直流励磁装置的磁势(矢量势intB×Hdiv或intH×Bdiv)为支撑，所述磁势在系统中以磁力F＝FE+FB的形式转换成动能。为此，动能来自于驱动装置，以便保持磁极星轮运行。
两者一起得出扣除驱动损耗的动能。
所述动能又分成驱动能量和制动能量。由此得出δ(不同)，由δ算出外部待引入的能量(或功率)的大小。
为了能够尽可能好地实施所述系统，磁体材料、恒定磁场以及恒定磁场借助机械设备转换成交变磁场有重要意义。
由高的磁饱和借助小的磁场强度得出窄的磁滞回线。窄的磁滞回线意味着，磁势低。相反，磁势越高，则待引入的外部励磁功率(电流×电压)也越高，并且结果功率时间减小。
高的磁势同样也引起高的磁滞损耗(交变磁化损耗)，所述磁滞损耗不利地在系统中降低感应环中的涡流形成，但是，有利地在系统中仅具有小的影响。
涡流密度根据欧姆定理确定热功率密度。
对此的一些实例：借助纯铁可实现大于10的功率系数。电工钢或铸钢可实现最大1.5的功率系数，借助合金钢板可实现最大1.3的功率系数。
纯铁相对于传统的磁体材料的磁强度：
对于纯铁，在1.6T(特斯拉)下需要大约10A/m，对于电工钢和铸钢，在1.6特斯拉下需要4000A/m，对于合金钢板，在1.6特斯拉下需要6000A/m，对于铸铁，在1.2特斯拉下需要21000A/m。
清单使如下变得明显：还需要多少励磁功率，以便能够在相同的匝数下达到1.6T(特斯拉)的磁通密度。
如所提到的，纯铁具有非常高的饱和度(在电工钢下2.5T至1.7T)、窄的磁滞回线以及低的磁势。由此，关于纯铁得出仅能够借助恒定场磁化的结论，因为以交变场根据感应定律出现相对于感应近乎等量的互感。因此，小的励磁电流流动并且磁场严重地丢失强度。
如果经由机械构件产生交变磁场，则线圈不受到感应/互感。与此相反，小的交变磁化损耗允许高的涡流形成并且由此得出高的热功率。
磁极星轮和感应环的几何结构有同样重要的意义。几何结构确定：驱动相对于制动处于什么比例中。因为由此唯一地确定待引入δ的动能，重要的是，获得可能小的δ。由磁力得出的内部动能的大小对功率系数不具有影响并且在这种情况下也是不相关的。涡流唯一地确定热能并且不确定动能。同样地，涡流由于矢量式的从属在几何结构中也确定来自磁矩的势能(Epot＝-m×B＝-m B cosΘ)。
也就是说，在磁矩与扭矩之间不能够看出直接的关联。所述自由性也是如此期望的，因为所述自由性确定功率效率的大小。
作为理想磁体材料的纯铁的特征尤其在于，磁饱和度和导磁率非常高。也存在非常接近纯铁的其他高频的磁体材料。因此，根据本申请，术语“纯铁”也包括如下材料：所述材料具有大于1.5T的磁饱和度以及大于6000的初始导磁率
图12示出感应环的替选的构造，然而不如至今那样具有轴向的磁通量(参见图10)，而是具有径向的磁通量。
在此，感应环68具有后爪极半转子69以及可与后爪极半转子旋拧的前爪极半转子70，前爪极半转子和后爪极半转子形成磁极星轮并且又容纳具有励磁线圈72、浮动轴承73和支承轴承74的极芯71进而形成具有直流线圈的磁体环。
图13示出扭矩/制动力矩宽图的示例，其中，显示扭矩、制动力矩、励磁电流(直流线圈)、以及转速的变化曲线。
例如，驱动力拒相对于制动力矩大约1至3.45的比例有利于制动。
根据图14的示例是驱动力矩相对于制动力矩在1至1.102的比例中的比例的变化有利于制动。
可看出，即可以通过移动驱动力矩相对于制动力矩的比例完全显著地干预装置的控制进而也可以干预加热功率的产生。
如上所述，根据本发明的加热设备的特征在于轴向彼此相继设置的构件的多件式构造，即具有直流线圈的磁体环、磁极星轮和感应环，其中，磁体环和感应环固定地构成，而磁极星轮可转动地构成，进而在磁体环与磁极星轮之间构成恒定磁场，而在磁极星轮与感应环之间构成交变磁场。
附图标记列表
1 具有换热器的加热设备
2 用于热/冷水准备的混合盒
3 基本框架
4 热和声隔离垫
5 控制电子装置
6 后壁
7 用于后壁的热和声隔离垫
8 热和声隔离罩
9 显示和操作元件
10 加热设备
11 上换热器壳体
12 下换热器壳体
13 油水分离器
14 启动马达
15 接合器加热设备-启动马达
16 调节器油注入体积
17 壳体加热设备
18 感应环
19 磁极星轮
20 具有直流线圈的磁体环
21 支承轴承毂
22 支承轴承
23 锁紧螺母支承轴承
24 油泵
25 导向轴承
26 锁紧螺母导向轴承
27 前盖
28 磁体环
29 直流线圈
30 具有轴承端头的磁极环承载件
31 外磁极环
32 内磁极环
33 磁极星轮
34 太阳轮行星齿轮传动装置
35 容纳端头导向轴承
36 磁体感应环
37 填充体感应环(非磁性)
38 用于磁场中断的凹部
39 由电导热材料构成的集成的盘
40 用于增大对流面的沟槽型廓
41 感应环中的凹部
42 在磁极环处内部突出的磁极突起
43 在磁极环处外部突出的磁极突起
44 在磁体环处的磁场出口面(恒定场)
45 在磁体环处的磁场进入面(恒定场)
46 在磁极星轮处的磁场进入面(恒定场)
47 在磁极星轮处的磁场出口面(恒定场)
48 在磁极星轮-外环处的磁场出口面(交变场)
49 在磁极星轮-内环处的磁场出口面(交变场)
50 在感应环处的磁场进入面(交变场)
51 恒定磁场区域
52 交变磁场区域
53 磁体环静止设置
54 感应环静止设置
55 磁极星轮动态设置
56 前混合盒壳体
57 后混合盒壳体
58 循环泵热回路1
59 循环泵热回路2
60 循环泵锅炉
61 混合活塞热回路1
62 混合活塞热回路2
63 混合活塞热回路锅炉
64 伺服马达混合活塞热回路1
65 伺服马达混合活塞热回路2
66 伺服马达混合活塞热回路锅炉
67 止回阀水混合器
68 感应环
69 后爪极半转子
70 前爪极半转子
71 极芯
72 励磁线圈
73 浮动轴承
74 支承轴承
75 螺栓爪极转子
76 太阳轮
77 齿圈
78 行星齿轮组
79 阀旋紧部
80 阀活塞
81 阀弹簧
82 压力垫片
83 密封部
84 锁紧螺母
85 级联3来自加热回路1和2的回流的冷水
86 级联2热水储存器
87 磁体环中的凹槽
88 板带
89 用于直流线圈的电流供给接口
90 磁体环中的开口
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于加热固态的或液态的或气态的物质的、具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，借助直流线圈产生恒定磁场，并且所述恒定磁场经由转动的机械构件(19，30-32)转换成交变磁场，其中，所述转动感应加热器具有磁体环，所述磁体环具有用于产生所述恒定磁场的直流线圈，其中，所述磁体环(28)与所述转动感应加热器的壳体(17)固定地连接，其中，在所述磁体环处在轴向方向上连接有可转动的磁极星轮，其中，所述磁极星轮具有内磁极环和/或外磁极环，并且在轴向方向上在所述磁极星轮处连接有固定的构件、即感应环，并且其中，在所述磁体环与所述磁极星轮之间构成恒定磁场并且在所述磁极星轮与所述感应环之间构成用于产生感应热量的交变磁场。
2.根据以上权利要求中任一项所述的具有直流调节装置的转动感应加热器，其特征在于，为了将所述恒定磁场借助机械构件变换成交变磁场，需要动能，并且总动能分成驱动能量和制动能量(图13和图14)，其中，优选地，总动能转换成呈涡流形式的电能，并且优选地，涡流中的电能完全或尽可能多地转换成热量。
3.根据权利要求1和2所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，所述热量首要地在构件感应环(图7位置36-37)中产生并且次要地在构件磁极星轮(图5位置30-32)中产生。
4.根据权利要求3所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，所述热量从感应环和磁极星轮传递到液态的或气态的物质中。
5.根据以上权利要求所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，用于保持所述磁极星轮的转动的动能差借助外部驱动器(图2位置14)优选电动机施加。
6.根据权利要求5所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，所述热量在至少一个级联(图2位置11-13和图11)优选三个级联中从较热的区域传递到较冷的区域中，其中，级联技术优选地提高能效。
7.根据权利要求6所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，在级联1中，高温油优选地用作为热量载体介质并且能够加热直至250℃而不形成蒸汽。
8.根据权利要求6和7所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，所述热量载体介质在级联1和级联2中通过构件(图2位置13)例如油水分离装置与最佳地用于系统的导热材料彼此空间地分离，所述材料可能能够实施为好的或差的热导体。
9.根据以上权利要求所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，具有循环泵的热冷水混合装置(图11位置56-67)和热水冷水混合设备由于热辐射原因集成到所述加热系统中。
10.根据以上权利要求所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，止回阀(图16位置79-86)阻止来自级联2中的储存器的热水与来自级联3的回流的冷水混合，并且经由真正的混合设备实现热水冷水混合。
11.根据以上权利要求所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，通过电子控制装置的控制元件并且通过用于改变控制流程的自学习的软件实现能效的改进。
12.根据权利要求1至5所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，机械-磁性的实施方案(图12位置68-75)不是轴线相关的，并且磁通量能够径向地定向或者能够轴向地定向。
13.根据以上权利要求中任一项所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其中，所述转动感应加热器具有加热设备，所述加热设备具有用于产生恒定磁场的直流线圈的磁体环，其中，在所述磁体环处在轴向方向上连接有可转动的磁极星轮，其中，所述磁极星轮优选地具有内磁极环和/或外磁极环，内磁极环和/或外磁极环由磁性材料即纯铁或具有相同磁强度或微小差别的其他材料作为填充材料构成，并且在轴向方向上在所述磁极星轮处连接有固定的即静止的机械的构件即感应环(18)，其中，在所述磁体环与所述磁极星轮之间构成恒定磁场并且在所述磁极星轮与所述感应环之间构成交变磁场。
14.根据以上权利要求中任一项所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其中，所述静止的机械构件具有感应环(18)，所述感应环具有凹部(38)，所述凹部由铁磁性材料、即纯铁或具有相同磁强度或微小差别的其他材料作为实心材料构成。

Claims (16)

1.一种用于加热固态的或液态的或气态的物质的、具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，为了感应或为了产生感应热量所需要的交变磁场借助直流线圈(图4位置29)产生恒定场，并且所述恒定磁场经由转动的机械构件(19，30-32)转换成交变磁场。
2.根据权利要求1所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，所述直流线圈由磁体环(28)容纳并且与所述磁体环固定地连接，其中，所述磁体环(28)与所述转动感应加热器的壳体(17)固定地连接。
3.根据权利要求2所述的转动感应加热器，其特征在于，由所述直流线圈产生的恒定磁场经由可转动的机械部分、即磁极星轮(32)转换成交变磁场。
4.根据以上权利要求中任一项所述的具有直流调节装置的转动感应加热器，其特征在于，为了将所述恒定磁场借助机械构件变换成交变磁场，需要动能，并且总动能分成驱动能量和制动能量(图13和图14)，其中，优选地，总动能转换成呈涡流形式的电能，并且优选地，涡流中的电能完全或尽可能多地转换成热量。
5.根据权利要求1至4所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，所述热量首要地在构件感应环(图7位置36-37)中产生并且次要地在构件磁极星轮(图5位置30-32)中产生。
6.根据权利要求5所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，所述热量从感应环和磁极星轮传递到液态的或气态的物质中。
7.根据以上权利要求所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，用于保持所述磁极星轮的转动的动能差借助外部驱动器(图2位置14)优选电动机施加。
8.根据权利要求7所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，所述热量在至少一个级联(图2位置11-13和图11)优选三个级联中从较热的区域传递到较冷的区域中，其中，级联技术优选地提高能效。
9.根据权利要求8所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，在级联1中，高温油优选地用作为热量载体介质并且能够加热直至250℃而不形成蒸汽。
10.根据权利要求8至9所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，所述热量载体介质在级联1和级联2中通过构件(图2位置13)例如油水分离装置与最佳地用于系统的导热材料彼此空间地分离，所述材料可能能够实施为好的或差的热导体。
11.根据以上权利要求所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，具有循环泵的热冷水混合装置(图11位置56-67)和热水冷水混合设备由于热辐射原因集成到所述加热系统中。
12.根据以上权利要求所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，止回阀(图16位置79-86)阻止来自级联2中的储存器的热水与来自级联3的回流的冷水混合，并且经由真正的混合设备实现热水冷水混合。
13.根据以上权利要求所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，通过电子控制装置的控制元件并且通过用于改变控制流程的自学习的软件实现能效的改进。
14.根据权利要求1至7所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其特征在于，机械-磁性的实施方案(图12位置68-75)不是轴线相关的，并且磁通量能够径向地定向或者能够轴向地定向。
15.根据以上权利要求中任一项所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其中，所述转动感应加热器具有加热设备，所述加热设备具有用于产生恒定磁场的直流线圈的磁体环，其中，在所述磁体环处在轴向方向上连接有可转动的磁极星轮，其中，所述磁极星轮优选地具有内磁极环和/或外磁极环，内磁极环和/或外磁极环由磁性材料即纯铁或具有相同磁强度或微小差别的其他材料作为填充材料构成，并且在轴向方向上在所述磁极星轮处连接有固定的即静止的机械的构件即感应环(18)，其中，在所述磁体环与所述磁极星轮之间构成恒定磁场并且在所述磁极星轮与所述感应环之间构成交变磁场。
16.根据以上权利要求中任一项所述的具有直流励磁装置的转动感应加热器，其中，所述静止的机械构件具有感应环(18)，所述感应环具有凹部(38)，所述凹部由铁磁性材料、即纯铁或具有相同磁强度或微小差别的其他材料作为实心材料构成。
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