CN112803449A - 可调式电励磁筒式涡流制热器及其制热方法 - Google Patents
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Abstract
可调式电励磁筒式涡流制热器及其制热方法，涉及涡流制热技术领域，特别是属于一种可调式电励磁筒式涡流制热器及其制热方法。包括主轴，在主轴上依次布置有制热组件和励磁组件，其中，制热组件包括制热壳体以及制热壳体内部设置的转子磁轭、第一励磁转子线圈、发热层、滑环以及第一电刷；所述的滑环与第一励磁转子线圈相连接；励磁组件包括励磁壳体以及励磁壳体内部设置的励磁定子磁轭、永磁体、励磁转子铁芯、第二励磁转子线圈、第二电刷、换向器、励磁电流调节器；所述的励磁电流调节器与第一电刷相连接。本发明降低了生产成本和高温退磁风险率，并提高了装置的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及涡流制热技术领域，特别是属于一种可调式电励磁筒式涡流制热器及其制热方法。
背景技术
随着化石能源的日渐枯竭以及对环境的影响，国家对于清洁能源开发利用愈加重视。将风能等可再生清洁能源直接用于制热是一种非常好的利用方式。通过风力机等相关设备捕获能量后，将其转换成热量的方式有多种，比如固体摩擦、液体搅拌、液体挤压、磁力涡流制热等，其中涡流制热方式具有结构简单、可靠性高、设备损耗低、效率高等优势。
目前，对于磁力涡流制热装置，一般均采用永磁涡流制热的方式，即通过永磁体产生的磁场切割导体，在导体上感应产生电涡流并实现发热。永磁涡流制热装置虽然结构相对简单，但是永磁体和高温发热导体盘距离很近，一般仅有3-5mm，存在高温退磁的风险，并且对于钕铁硼等稀土材料，生产成本高。另外，对于永磁涡流制热，由于永磁体产生的励磁磁场难以调节，输出特性难以调整，一般只能通过机械位移来改变永磁盘和导体盘之间的距离或耦合面积来实现输出特性的改变从而匹配不同的工况，但是机械位移结构一方面容易卡住，同时调节精度低，调节速度慢，调节性能差。
发明内容
本发明的目的即在于提供一种可调式电励磁筒式涡流制热器及其制热方法，以达到降低生产成本和高温退磁风险率，以及实现涡流制热设备输出特性可调整的目的。
本发明所提供的可调式电励磁筒式涡流制热器，其特征在于，包括主轴，在主轴上依次布置有制热组件和励磁组件，其中，
制热组件包括制热壳体以及制热壳体内部设置的转子磁轭、第一励磁转子线圈、发热层、滑环以及第一电刷；转子磁轭固定在主轴上，第一励磁转子线圈缠绕在转子磁轭上，发热层和制热壳体之间形成介质腔，介质腔具有进出口，所述的转子磁轭和发热层之间具有间隙；滑环固定在主轴上，与之配合的第一电刷固定制热壳体上，并与滑环滑动接触连接，所述的滑环与第一励磁转子线圈相连接；
励磁组件包括励磁壳体以及励磁壳体内部设置的励磁定子磁轭、永磁体、励磁转子铁芯、第二励磁转子线圈、第二电刷、换向器、励磁电流调节器；永磁体固定在励磁定子磁轭上，励磁定子磁轭固定在励磁壳体上，励磁转子铁芯固定在主轴上，在励磁转子铁芯上开有转子槽，第二励磁转子线圈置于转子槽内；换向器固定在主轴上，换向器与第二励磁转子线圈相连接，第二电刷固定在励磁壳体上，所述的换向器和第二电刷滑动接触连接；励磁电流调节器通过第二电刷、换向器，与第二励磁转子线圈相连接，所述的励磁电流调节器与第一电刷相连接。
进一步的，转子磁轭采用导磁性好的材料；发热层采用导磁导电的材料；励磁定子磁轭和励磁壳体采用一体的导磁材料。
进一步的，介质腔内部设置有导流片。
进一步的，制热壳体包括第一端盖板和第一上盖板，励磁壳体包括第二上盖板以及第二端盖板，其中，制热壳体与励磁壳体之间设置有中间盖板，所述的主轴通过轴承分别与第一端盖板、中间盖板以及第二端盖板安装固定。
本发明所提供的可调式电励磁筒式涡流制热器的制热方法，其特征在于，包括以下实现过程：
外部扭矩输入系统后，驱动主轴旋转，通过主轴输入能量，带动励磁转子铁芯和转子磁轭旋转，第二励磁转子线圈切割永磁体所产生的磁力线，在第二励磁转子线圈上产生感应交流电，并通过换向器和第二电刷整流成直流电后进入励磁电流调节器中，通过第一电刷和滑环进入第一励磁转子线圈中产生磁场，第一励磁转子线圈所产生的磁场随主轴旋转切割静止不动的发热层，并在发热层上产生感应电涡流并发热，使发热层的温度升高，待加热介质流经介质腔后被高温的发热层加热，实现介质的加热。
进一步的，通过励磁电流调节器改变励磁回路的电阻，改变励磁电流，并改变第一励磁转子线圈所产生的磁场大小，改变设备制热量的大小。
本发明所提供的可调式电励磁筒式涡流制热器及其制热方法，与现有的永磁涡流制热装置相比，具有以下优势：
(1)本发明提供的可调式电励磁筒式涡流制热器，相比于同样规格的永磁涡流制热装置，大大减少了所需永磁体的成本，主体发热部分采用励磁线圈，通过电励磁磁力制热，大大降低了生产成本；
(2)本发明提供的可调式电励磁筒式涡流制热器，永磁体所在的励磁组件与发热组件之间通过中间盖板间隔开，进而保证了永磁体与高温发热层的有效间距，从而降低高温退磁的风险率；
(3)本发明提供的可调式电励磁筒式涡流制热器，采用电励磁的方式，可以通过调节励磁电流大小来改变设备的输出特性从而匹配不同负载及工况，操作简单可靠，调节精度高、反应快。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明制热组件的结构示意图；
图3为本发明励磁组件的结构示意图。
具体实施方式
如图1-3所示，本发明提供的可调式电励磁筒式涡流制热器，包括主轴1，主轴上依次布置有制热组件和励磁组件。
如图1-2所示，制热组件是由制热壳体以及制热壳体内部设置的转子磁轭9、第一励磁转子线圈3、发热层8以及滑环22以及第一电刷21组成的，其中，上述制热壳体是由第一端盖板4和第一上盖板7构成的。具体地，第一励磁转子线圈缠绕在转子磁轭上，优选地，转子磁轭为导磁材料，转子磁轭通过键连接方式固定在主轴上，当然也可以通过过盈配合或其他方式固定在主轴上。发热层为导热导磁的材料，发热层固定在静止的第一上盖板上，发热层和第一上盖板之间形成了介质腔6，上述介质腔上开设有进口5和出口10，用于待加热介质于介质腔的流入和流出。另外，介质腔可以根据实际使用情况，在内部设置导流片，以提高介质的流动状态，进而增强换热效果，当然在发热密度小时也可以不设置导流片。特别的是，发热层和转子磁轭之间存在间隙，在本实施例中，发热层和转子磁轭之间存在2-50mm间隙。滑环固定在主轴上，与之配合的第一电刷固定制热壳体上，并与滑环滑动接触连接，上述滑环与第一励磁转子线圈相连接，用于将励磁电流调节器中的直流电输入至旋转的第一励磁转子线圈中。
如图1、图3所示，励磁组件是由励磁壳体以及励磁壳体内部设置的励磁定子磁轭20、永磁体19、励磁转子铁芯17、第二励磁转子线圈18、第二电刷15、换向器16、励磁电流调节器12组成的，其中，上述励磁壳体是由第二上盖板13以及第二端盖板14构成的。具体地，永磁体固定在励磁定子磁轭上，可以通过胶(比如托马斯磁钢专用胶THO4058)或是机械限位等其他方式进行固定。励磁转子铁芯固定在主轴上，励磁转子铁芯上开有转子槽，第二励磁转子线圈置于转子槽内。换向器固定在主轴上随主轴旋转，第二电刷固定在励磁壳体上，换向器和第二电刷之间滑动接触连接。第二励磁转子线圈与换向器相连接。上述第二电刷和换向器用于将第二励磁转子线圈中产生的感应交流电整流成直流电，并输入励磁电流调节器。励磁电流调节器为变阻器，也可以为其他形式，用于改变励磁回路的励磁电流。励磁电流调节器一端与第二电刷连接，励磁电流调节器的另一端与第一电刷连接。
特别的是，在励磁组件与发热组件之间还设置有中间盖板11，通过中间盖板将发热组件与励磁组件有效间隔开，进而保证了永磁体与高温发热层的有效间距，从而降低高温退磁的风险率。在实际安装过程中，主轴可以通过轴承2与第一端盖板、第二端盖板安装固定，当然也可以通过轴承与第一端盖板和中间盖板安装固定。
通过本发明的应用，外部扭矩输入系统后，驱动主轴旋转，通过主轴输入能量，带动励磁转子铁芯以及转子磁轭旋转，励磁转子铁芯上的第二励磁转子线圈切割永磁体所产生的磁力线，从而在第二励磁转子线圈上产生感应交流电，并通过换向器和第二电刷整流成直流电后进入励磁电流调节器中，通过第一电刷和滑环进入第一励磁转子线圈中并产生磁场，第一励磁转子线圈随主轴旋转，所产生的磁场切割静止不动的发热层，并在发热层上产生感应电涡流并发热，使发热层的温度升高，待加热介质从介质腔的进口进入介质腔后，被高温的发热层加热，经介质腔出口流出。当需要变工况调节时，可以通过励磁电流调节器改变励磁回路的电阻从而改变励磁电流，进而改变第一励磁转子线圈所产生的磁场大小，最终改变设备制热量的大小。
Claims (6)
1.一种可调式电励磁筒式涡流制热器，其特征在于，包括主轴，在主轴上依次布置有制热组件和励磁组件，其中，
制热组件包括制热壳体以及制热壳体内部设置的转子磁轭、第一励磁转子线圈、发热层、滑环以及第一电刷；转子磁轭固定在主轴上，第一励磁转子线圈缠绕在转子磁轭上，发热层和制热壳体之间形成介质腔，介质腔具有进出口，所述的转子磁轭和发热层之间具有间隙；滑环固定在主轴上，与之配合的第一电刷固定制热壳体上，并与滑环滑动接触连接，所述的滑环与第一励磁转子线圈相连接；
励磁组件包括励磁壳体以及励磁壳体内部设置的励磁定子磁轭、永磁体、励磁转子铁芯、第二励磁转子线圈、第二电刷、换向器、励磁电流调节器；永磁体固定在励磁定子磁轭上，励磁定子磁轭固定在励磁壳体上，励磁转子铁芯固定在主轴上，在励磁转子铁芯上开有转子槽，第二励磁转子线圈置于转子槽内；换向器固定在主轴上，换向器与第二励磁转子线圈相连接，第二电刷固定在励磁壳体上，所述的换向器和第二电刷滑动接触连接；励磁电流调节器通过第二电刷、换向器，与第二励磁转子线圈相连接，所述的励磁电流调节器与第一电刷相连接。
2.根据权利要求1所述的可调式电励磁筒式涡流制热器，其特征还在于，转子磁轭采用导磁性好的材料；发热层采用导磁导电的材料。
3.根据权利要求1所述的可调式电励磁筒式涡流制热器，其特征还在于，介质腔内部设置有导流片。
4.根据权利要求1所述的可调式电励磁筒式涡流制热器，其特征还在于，制热壳体包括第一端盖板和第一上盖板，励磁壳体包括第二上盖板以及第二端盖板，其中，制热壳体与励磁壳体之间设置有中间盖板，所述的主轴通过轴承分别与第一端盖板、中间盖板以及第二端盖板安装固定。
5.根据权利要求1-4中的任意一项所述的可调式电励磁筒式涡流制热器的制热方法，其特征还在于，包括以下实现过程：
外部扭矩输入系统后，驱动主轴旋转，通过主轴输入能量，带动励磁转子铁芯和转子磁轭旋转，第二励磁转子线圈切割永磁体所产生的磁力线，在第二励磁转子线圈上产生感应交流电，并通过换向器和第二电刷整流成直流电后进入励磁电流调节器中，通过第一电刷和滑环进入第一励磁转子线圈中产生磁场，第一励磁转子线圈所产生的磁场随主轴旋转切割静止不动的发热层，并在发热层上产生感应电涡流并发热，使发热层的温度升高，待加热介质流经介质腔后被高温的发热层加热，实现介质的加热。
6.根据权利要求5所述的可调式电励磁筒式涡流制热器的制热方法，其特征还在于，通过励磁电流调节器改变励磁回路的电阻，改变励磁电流，并改变第一励磁转子线圈所产生的磁场大小，改变设备制热量的大小。
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