CN112701703A - 双永磁盘式磁力制热系统及其制热方法 - Google Patents

Abstract

双永磁盘式磁力制热系统及其制热方法，涉及永磁制热技术领域，特别是属于一种双永磁盘式磁力制热系统及其制热方法。包括磁热系统主轴和系统支架，其特征在于，还包括永磁盘组、磁热盘组，所述的永磁盘组包括两永磁盘组件，两永磁盘组件通过中间盘、齿轮齿条及导向销连接，且中间盘轴向固定在磁热系统主轴上；所述的磁热盘组包括固定在系统支架上的两磁热盘组件，其中，磁热盘组与永磁盘组之间具有间隙。本发明不仅实现了利用永磁体将机械能转化为热能的能量转化，更具有提高系统制热效率的积极效果。

Description

双永磁盘式磁力制热系统及其制热方法

技术领域

本发明涉及永磁制热技术领域，特别是属于一种双永磁盘式磁力制热系统及其制热方法。

背景技术

随着科技技术的发展，利用能量转化进行制热的方法越来越多，最常规的制热方法是将各种类型的燃料进行燃烧，将化学能转化为热能。然而该类方法需要将燃料进行充分的燃烧，一来需要消耗大量燃料，二来燃烧过程带来的污染问题也不容小觑。此外，还有在现代家庭普遍使用的电加热制热方式。该类制热方式由于需要以电作为能源消耗，在一些对电力获取不便利的供热需求中就不具备使用条件。因此，一些不以传统化学燃料燃烧进行获取能源的方式成为了绿色环保能源和新能源开拓领域的重点关注方向。

发明专利磁力制热机(公开号CN 102088800 A)公开了一种磁力制热机，该专利中公开了两种形式的磁力制热结构，一种是例一中所示的盘式结构，另一种是例二中所示的筒式结构。如图1所示，在例一所示的盘式磁力制热结构中，内设永磁体磁块的主动转子总成2和从动转子总成3随主动转子轴22进行旋转，与涡流集热器4发生转差运动，产生热量。但发明专利磁力制热机(公开号CN 102088800 A)中的主动转子总成2和从动转子总成3均不具备轴向移动能力，无法改变磁体与导体之间的间隙，即该磁力制热机无法调整系统的磁阻力大小。该总方案极大的限制了系统能量的转化效率。

此外，该发明所设计的涡流集热器4结构采用密封圈槽16将导热液密封与结构内部，该种结构形式无法有效防止导热液溢出涡流集热器。长时间运行会导致系统漏液等问题，对设备的可靠性和稳定性造成隐患。

另外，由于将导热液的进出水直接连通主动转子总成2和从动转子总成3，在主动转子总成2旋转时，会在涡流集热器4内产生较大的离心力，迫使涡流集热器内4的导热液向四周运动，产生压力，阻碍了导热液通过进水口20进入涡流集热器4内，不利于导热液的循环流动。

发明内容

本发明的目的即在于提供一种双永磁盘式磁力制热系统及其制热方法，以达到实现造价成本低、热转化效率高、安全可靠且无污染的磁力制热方式的目的。

本发明所提供的双永磁盘式磁力制热系统，包括磁热系统主轴和系统支架，其特征在于，还包括永磁盘组、磁热盘组，所述的永磁盘组包括两永磁盘组件，两永磁盘组件通过中间盘、齿轮齿条及导向销连接，且中间盘轴向固定在磁热系统主轴上；所述的磁热盘组包括固定在系统支架上的两磁热盘组件，其中，磁热盘组与永磁盘组之间具有间隙。

进一步的，磁热盘组的两磁热盘组件通过圆柱连接杆连接。

进一步的，磁热盘组件包括导体盘、导流盘以及导向法兰，导向法兰固定在系统支架上，并与两磁热盘组件之间的圆柱连接杆配合安装，形成两磁热盘组件的轴向限位。

进一步的，磁热盘组还连接有进口集流器和出口集流器，所述的进口集流器和出口集流器分别通过硬管和法兰，与磁热盘组件中的导流盘连接。

进一步的，导流盘内设置有导流板，所述的导流盘与导体盘采用焊接连接成型或一体成型。

进一步的，永磁盘组的其一永磁盘组件还连接有用于调节永磁盘组件和磁热盘组件之间间隙的调速机构，在磁热系统主轴末端的端盖上安装有测速传感器。

本发明所提供的双永磁盘式磁力制热系统的制热方法，其特征在于，包括以下实现过程：

a、外部机械能通过联轴器结构传递给磁热系统主轴，驱动磁热系统主轴旋转；

b、磁热系统主轴通过键传递，驱动中间盘旋转，中间盘通过中间盘组件带动永磁盘组件旋转；

c、永磁盘组件旋转，与磁热盘组件发生转差的相对运动，磁热盘组件的导体盘中产生电涡流并产生热量；

d、磁热盘组件的导体盘发热后，冷却液流经导流盘，将导体盘的热量带走，并通过循环管路，将热量存储进蓄能池中。

进一步的，通过调速机构调节永磁盘组件与磁热盘组件之间的磁隙，配合系统外部输入的机械能改变自身负载，磁热系统主轴的转速。

本发明所提供的双永磁盘式磁力制热系统及其制热方法，通过磁热系统主轴将系统外部机械能(包括但不限于风能和水能)传递进入系统，并驱动永磁盘组进行旋转，使永磁盘组与磁热盘组发生转差，从而在磁热盘组的导体盘中产生热量，冷却液流经导流盘，将导体盘的热量带走，实现磁力制热系统的制热功能。另外，本发明通过将磁热盘组和调速机构固定于系统支架上，并通过调速机构调节永磁盘组与磁热盘组之间的磁隙大小，配合系统外部输入的机械能改变自身负载，以稳定系统磁热系统主轴的转速，不仅实现了利用永磁体将机械能转化为热能的能量转化，更具有提高系统制热效率的积极效果。

附图说明

图1为现有技术磁力制热机的实施例一轴向剖视图；

图2为本发明的整体结构示意图；

图3为本发明的磁热盘组件的结构示意图；

图4为本发明的磁热盘组的结构示意图；

图5为本发明调速机构的结构示意图；

图6为本发明测速传感器的安装位置示意图。

具体实施方式

如图2-4所示，本发明所提供的双永磁盘式磁力制热系统，由永磁盘组2、磁热盘组3、磁热系统主轴4和系统支架5组成。其中，磁热盘组3固定在系统支架上，无法随磁热系统主轴进行旋转。永磁盘组2设置在磁热系统主轴4上，可以随磁热系统主轴4进行旋转。

永磁盘组2由内设有磁块的第一永磁盘组件6、第二永磁盘组件7和中间盘12构成，第一永磁盘组件6、第二永磁盘组件7通过中间盘12、齿轮齿条以及导向销(即中间盘组件)连接。第一永磁盘组件6和第二永磁盘组件7可以沿磁热系统主轴4的轴向，以中间盘12为对称中心做相向运动，从而改变第一永磁盘组件6和第一磁热盘组件8以及第二永磁盘组件7和第二磁热盘组件9之间的磁隙。

磁热盘组由固定在系统支架上的第一磁热盘组件8、第二磁热盘组件9构成。在本实施例中，为提高永磁盘组2和磁热盘组3的转差，将磁热盘组3固定在系统支架5上，第一磁热盘组件8、第二磁热盘组件9之间采用圆柱连接杆3.1来控制第一磁热盘组件8和第二磁热盘组件9之间的间距，以保证第一永磁盘组件6和第一磁热盘组件8以及第二永磁盘组件7和第二磁热盘组件9之间的最小磁间隙。具体地，每个磁热盘组件又由导体盘8.1、导流盘8.2以及导向法兰8.3组成。导向法兰8.3固定在系统支架上，并与两磁热盘组件之间的圆柱连接杆配合安装，形成两磁热盘组件的轴向限位。其中，位于下侧的两个导向法兰8.3通过磁热盘底座3.2与系统支架5固定。

另外，热盘组3还连接有进口集流器3.3和出口集流器3.4。进口集流器3.3和出口集流器3.4分别通过硬管和法兰结构，与第一磁热盘组件8中的导流盘8.1以及第二磁热盘组件9中的导流盘8.1进行连接，以实现磁热盘组3的进水和出水功能。特别的是，导流盘内设计有导流板，导体盘和导流盘采用焊接连接成型或一体成型，具有密水性能，允许冷却液在导流盘内沿导流板规划的路线流动，从而带走导热盘表面的温度。

基于本发明的双永磁盘式磁力制热系统进行制热时，具体工作过程如下：a、外部机械能通过联轴器结构传递给磁热系统主轴，驱动磁热系统主轴旋转；b、磁热系统主轴通过键传递，驱动中间盘旋转，中间盘通过中间盘组件带动永磁盘组件旋转；c、永磁盘组件旋转，与磁热盘组件发生转差的相对运动，磁热盘组件的导体盘中产生电涡流并产生热量；d、磁热盘组件的导体盘发热后，冷却液流经导流盘，将导体盘的热量带走，并通过循环管路，将热量存储进蓄能池中。本发明通过磁热系统主轴将系统外部机械能(包括但不限于风能和水能)传递进入系统，并驱动永磁盘组进行旋转，使永磁盘组与磁热盘组发生转差，从而在磁热盘组的导体盘中产生热量，冷却液流经导流盘，将导体盘的热量带走，实现磁力制热系统的制热功能。

如图5-6所示，永磁盘组的其中一永磁盘组件还连接有用于调节永磁盘组件和磁热盘组件之间间隙的调速机构，在磁热系统主轴末端的端盖上安装有测速传感器11，所述的测速传感器与调速机构连接。其中，磁热系统主轴末端设有一个端盖13，端盖与磁热系统主轴固定，端盖末端设有一个短轴。该短轴与测速传感器(编码器)输入轴通过一个小型的弹性联轴器14连接。当磁热系统主轴旋转时，端盖结构随主轴同角速度旋转，端盖上的短轴通过联轴器与编码器输入轴连接，最终测得磁热系统主轴的转速。调速机构1包括调速内套1.1、外转臂套1.2、磁热系统主轴4、各类轴承和轴向定位零部件。调速机构1中的调速内套1.1通过螺栓组与系统支架5固定。调速内套1.1上设有螺旋槽结构，外转臂套1.2的内壁上设有滑块，滑块可沿螺旋槽滑动，实现外转臂套1.2的轴向运动。上述调速机构为已获得专利权的(专利号：ZL 2016 1 0933321.6；专利名称：一种永磁调速器)现有技术的直接应用，故在此不做过多的详细说明。

本发明所要实现的调速原理如下：当外部输入机械能发生变化的时候，磁热系统主轴转速会发生变化。此时，设置在磁热系统主轴末端的测速传感器(编码器)会检测到磁热系统主轴的转速变化，并将当前转速作为反馈信号，反馈给控制器(PLC、单片机或工控机)。根据获得的磁热系统主轴转速信息，控制器需要调整永磁盘组件与磁热盘组件之间的距离，以改变永磁盘组件作用在磁热盘组件上的磁场大小，从而改变磁热系统主轴的负载力矩，进而匹配外部输入的机械能大小，以保证磁热系统主轴稳定在一个固定的转速范围内。具体地：需要调速时，控制器控制电动执行器10动作并做旋转运动，驱动小齿轮16旋转，带动与其啮合的大齿轮17旋转，从而放大扭矩。大齿轮与外转臂套固定，从而驱动外转臂套旋转。外转臂套与调速内套通过螺旋槽结构连接(将旋转运动转为直线运动)。调速内套通过一组固定螺栓与系统支架固定，不旋转。外转臂套通过螺旋槽结构旋转，在螺旋槽结构上做轴向的往复运动。外转臂套通过轴承与永磁盘连接法兰15连接，永磁盘连接法兰随磁热系统主轴同步旋转，而外转臂套不随磁热系统主轴旋转。当外转臂套做轴向运动的时候，通过轴承带动永磁盘连接法兰一起做轴向运动。永磁盘连接法兰与磁热系统主轴之间设有耐磨环，确保永磁盘连接法兰可以在磁热系统主轴做同步旋转的同时，还可以实现轴向移动。永磁盘连接法兰与第二永磁盘通过法兰螺栓连接。当永磁盘连接法兰轴向移动的时候，就可以驱动第二永磁盘同步作轴向移动。第二永磁盘作轴向移动时，通过中间盘以及齿轮齿条副，就可以同步驱动第一永磁盘作相向的轴向运动。这样，就能够同步改变每一侧的永磁盘组件与磁热盘组件之间的间距，最终改变了磁热系统负载，改变了制热功率。

综上所述，本发明通过将磁热盘组和调速机构固定于系统支架上，并通过调速机构调节永磁盘组与磁热盘组之间的磁隙大小，配合系统外部输入的机械能改变自身负载，以稳定系统磁热系统主轴的转速，不仅实现了利用永磁体将机械能转化为热能的能量转化，更提高系统制热效率。

Claims (8)

1.一种双永磁盘式磁力制热系统，包括磁热系统主轴和系统支架，其特征在于，还包括永磁盘组、磁热盘组，所述的永磁盘组包括两永磁盘组件，两永磁盘组件通过中间盘、齿轮齿条及导向销连接，且中间盘轴向固定在磁热系统主轴上；所述的磁热盘组包括固定在系统支架上的两磁热盘组件，其中，磁热盘组与永磁盘组之间具有间隙。

2.根据权利要求1所述的双永磁盘式磁力制热系统，其特征还在于，磁热盘组的两磁热盘组件通过圆柱连接杆连接。

3.根据权利要求1所述的双永磁盘式磁力制热系统，其特征还在于，磁热盘组件包括导体盘、导流盘以及导向法兰，导向法兰固定在系统支架上，并与两磁热盘组件之间的圆柱连接杆配合安装，形成两磁热盘组件的轴向限位。

4.根据权利要求3所述的双永磁盘式磁力制热系统，其特征还在于，磁热盘组还连接有进口集流器和出口集流器，所述的进口集流器和出口集流器分别通过硬管和法兰，与磁热盘组件中的导流盘连接。

5.根据权利要求4所述的双永磁盘式磁力制热系统，其特征还在于，导流盘内设置有导流板，所述的导流盘与导体盘采用焊接连接成型或一体成型。

6.根据权利要求1-5中的任意一项所述的双永磁盘式磁力制热系统，其特征还在于，永磁盘组的其一永磁盘组件还连接有用于调节永磁盘组件和磁热盘组件之间间隙的调速机构，在磁热系统主轴末端的端盖上安装有测速传感器。

7.根据权利要求6所述的双永磁盘式磁力制热系统的制热方法，其特征在于，包括以下实现过程：

a、外部机械能通过联轴器结构传递给磁热系统主轴，驱动磁热系统主轴旋转；

b、磁热系统主轴通过键传递，驱动中间盘旋转，中间盘通过中间盘组件带动永磁盘组件旋转；

c、永磁盘组件旋转，与磁热盘组件发生转差的相对运动，磁热盘组件的导体盘中产生电涡流并产生热量；

d、磁热盘组件的导体盘发热后，冷却液流经导流盘，将导体盘的热量带走，并通过循环管路，将热量存储进蓄能池中。

8.根据权利要求7所述的双永磁盘式磁力制热系统的制热方法，其特征还在于，通过调速机构调节永磁盘组件与磁热盘组件之间的磁隙，配合系统外部输入的机械能改变自身负载，磁热系统主轴的转速。

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