CN203893395U - 磁悬浮风磁制热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种磁悬浮风磁制热装置，包括风力机、第一转轴、齿轮增速机构、第二转轴、转子盘和水箱，风力机连接在第一转轴的一端，第一转轴的另一端连接着齿轮增速机构，齿轮增速机构还连接着第二转轴，转子盘包括上转子盘和下转子盘，两者卡合在第二转轴上，且上转子盘的下表面和下转子盘的上表面安置有永磁体，水箱位于上转子盘和下转子盘之间，且水箱的上下两端面为加热板。本实用新型将风能转化为热能，并采用轴向永磁轴承与径向机械轴承相结合的方式，有效地减少了机械摩擦；同时也降低了风力机的启动风速，扩大了其应用范围；与传统加热方式相比，无烟、无焰、无污染，该装置有着较好的应用前景，可以与太阳能热水器相互弥补，对缓解能源紧缺压力及保护环境有着重大的意义。

Description

磁悬浮风磁制热装置

技术领域

本实用新型涉及一种制热装置，尤其是一种利用涡流效应产生焦耳热加热液体的磁悬浮风磁制热装置。

背景技术

在日常生活和工农业生产中所使用的能量大多是以热能的方式进行的。例如，人们生活中，加热、取暖、保温、烘干都需要大量的热量。虽然获取热能的方式多种多样，但主要通过石油、煤炭、天然气等化石能源燃烧获得。随着经济建设的迅速发展，能源的需求量急剧增长，化石能源的储量却在逐年减少，并且，化石能源加热具有污染环境、不可再生等缺点；鉴于这种情况，随即出现了太阳能加热等新型加热方式。

目前太阳能加热运用最为普遍的方式为太阳能热水器，但是其仍存在一定的技术缺陷。在阴云雨雪天气以及冬季日照不足天气下主要靠电加热水(也有一些产品是靠燃气加热)，我国每年平均有25％-50％以上的热水需要完全靠电加热。)这样一来太阳能热水器实际耗电量比热泵热水器还大，且消耗了不可再生能源。除此以外，太阳能热水器在结构上还存在多种难以解决的技术缺陷。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种磁悬浮风磁制热装置，该装置直接将风能转化为热能，并采用轴向永磁轴承与径向机械轴承相结合的方式，有效地减少了机械摩擦，其与太阳能热水器相互弥补，对缓解能源紧缺压力及保护环境有着重大的意义。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种磁悬浮风磁制热装置，包括风力机、第一转轴、齿轮增速机构、第二转轴、转子盘和水箱，风力机连接在第一转轴的一端，第一转轴的另一端连接着齿轮增速机构，齿轮增速机构还连接着第二转轴，转子盘包括上转子盘和下转子盘，两者卡合在第二转轴上，且上转子盘的下表面和下转子盘的上表面安置有永磁体，水箱位于上转子盘和下转子盘之间，且水箱的上下两端面为加热板，在磁极转动的情况下，加热板切割磁感线，在加热板内产生涡流，通过热效应使加热板发热。

在一些实施方式中，齿轮增速机构包括第一齿轮和第二齿轮，两者通过卡齿啮合在一起，第一齿轮固定在第一转轴的一端，第二齿轮套合在第二转轴上，且第一齿轮的直径大于第二齿轮的直径，由此，在第一齿轮旋转一圈的情况下，能够带动第二齿轮旋转多次，达到加速旋转的目的。

在一些实施方式中，还包括固定支架，包括上挡板、下挡板和两者之间的支撑柱，上挡板和下挡板之间放置着齿轮增速机构、转子盘和水箱，上挡板开有供第一转轴和第二转轴穿过的通孔，下挡板设有套筒和供第二转轴穿过的通孔，且在通孔处设有轴承座，用来固定第一转轴和第二转轴，防止其松动影响机构的正常运动。

在一些实施方式中，水箱中心位置挖有供第二转轴穿过的轴孔，水箱的下部外圈设有一个法兰盘，法兰盘开有螺纹孔，其通过螺栓和螺母与下挡板的套筒连接在一起，由此，水箱不随第二转轴转动，并固定在下挡板。

在一些实施方式中，还包括支撑套，其套合在第一转轴上，且下端固定在上挡板；支撑套呈圆筒状，上下两端内部为径向机械轴承，在其内部还放置有轴向磁悬浮轴承；磁悬浮轴承包括内永磁环、外永磁环和保持架，内永磁环和外永磁环磁极相同，两者之间形成一个工作间隙；保持架分为内保持架和外保持架，内永磁环套在内保持架上并与之固定，且内保持架固定在第一转轴上，外保持架套在外永磁环上，由此，能够减少第一转轴旋转过程中带来的摩擦损耗，提高工作效率。

本实用新型将风能转化为热能，并采用轴向永磁轴承与径向机械轴承相结合的方式，有效地减少了机械摩擦；同时也降低了风力机的启动风速，扩大了其应用范围；与传统加热方式相比，无烟、无焰、无污染，该装置有着较好的应用前景，可以与太阳能热水器相互弥补，对缓解能源紧缺压力及保护环境有着重大的意义。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型机构简图。

图3为固定支架结构示意图。

图4为水箱结构示意图。

图5为水箱产热结构简图。

图6为上转子盘下表面结构示意图。

图7为磁悬浮轴承结构示意图。

图8为图7圆孔处剖视图。

图中，1-风力机、2-支撑套、3-固定支架、4-水箱、5-第一转轴、6-齿轮增速机构、7-第二转轴、8-转子盘、21-磁悬浮轴承、211-圆孔、212-内保持架、213-内永磁环、214-螺杆、215-外永磁环、216-外保持架、217-螺母、218-工作间隙、31-上挡板、32-支撑柱、33-下挡板、311-通孔、331-套筒、41-上加热板、42-进水口、43-出水口、44-法兰盘、45-下加热板、46-轴孔、461-轴套、81-上转子盘、82-下转子盘、811-永磁体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1、图2示意性地显示了本实用新型一种实施方式的磁悬浮风磁制热装置的结构。

如图1、图2所示，一种磁悬浮风磁制热装置，包括风力机(1)、第一转轴(5)、齿轮增速机构(6)、第二转轴(7)、转子盘(8)和水箱(4)，此外，还包括固定支架(3)和支撑套(1)。

如图1、图2所示，第一转轴(5)一端固定在风力机(1)的中心点，另一端穿过固定支架(3)的上挡板(31)并连接着齿轮增速机构(6)的第一齿轮，且第一转轴(5)配套设有一个带有磁悬浮轴承(21)的支撑套(1)，能够解决第一转轴(5)由于机械摩擦导致能量损耗的问题；在齿轮增速机构(6)中，与第一齿轮啮合的第二齿轮套接在第二转轴(7)上，且第二转轴(7)依次穿过上挡板(31)、第二齿轮、上转子盘(81)、水箱(4)、下转子盘(82)和下挡板(33)，其中，第二转轴(7)与上挡板(31)和下挡板(33)接触的地方设有轴承座，起到定位第二转轴(7)的目的；上转子盘(81)和下转子盘(82)卡合在第二转轴(7)上并焊死，两者跟随第二转轴(7)一起运动，水箱(4)设有供第二转轴(7)穿过的轴孔(46)，水箱(4)的下部外圈设有一个法兰盘(44)，法兰盘(44)开有螺纹孔，其通过螺栓和螺母与下挡板(33)的套筒(331)连接在一起，由此，水箱(4)不随第二转轴(7)转动，并与下挡板(33)固定在一起；由此，当风力机(1)转动时，与之固定的第一转轴(5)旋转，通过齿轮增速机构(6)的增速之后，会带动第二转轴(7)加速旋转，同时，上、下转子盘(82)也会做圆周运动，两者面向水箱(4)的一面安置有永磁体(811)，在旋转过程中，磁通量发生变化，上、下加热板切割磁感线，在上、下加热板中产生涡流，涡流在有一定电阻的上、下加热板内部流动时，会产生热效应而导致上、下加热板发热。另外在上、下加热板上还会产生磁滞损耗也可以使其发热。这样就将机械能转化为了热能，实现了磁悬浮风磁制热装置的功能。

如图1所示，本实用新型采用垂直轴式H型叶片风力机(1)，该种风力机(1)具有无需对风、低风起动、占用空间小、安全可靠、风能利用率较高等优点。

如图2所示，第一齿轮和第二齿轮通过卡齿啮合在一起，且第一齿轮的直径大于第二齿轮的直径，由此，在第一齿轮旋转一圈的情况下，能够带动第二齿轮旋转多次，达到加速旋转的目的。

如图4、图5所示，水箱(4)的特点是在两个加热板的中间加一个箱体，加热板作为箱体的端盖，在箱体上还开有进水口(42)和出水口(43)，且进水口(42)位于箱体上端，出水口(43)位于箱体下端；加热板既能起到密封作用，又能传递热量；这种结构的优点是可以使用双加热盘，提高加热效率。

如图6所示，本实用新型的永磁体(811)阵列采用Halbach阵列，Halbach阵列是一种新型永磁体(811)排列方式，它将不同磁化方向的永磁体(811)按照一定的顺序排列，使得阵列一边的磁场显著增强而另一边显著减弱，且很容易得到在空间较理想正弦分布的磁场。因此使用该阵列设计磁路时，磁路中的软磁性材料有较大的选择余地，甚至可以不用软磁材料，由此减小转子盘的质量，降低系统的转动惯量和启动力矩。且所提供的气隙磁密比普通磁路的气隙磁密强。

如图7、图8所示，磁悬浮轴承(21)的内永磁环(213)、外永磁环(215)和内、外保持架开有契合的圆孔(211)，并配套设有螺杆(214)和螺母(217)；装配时，将内永磁环(213)套在内保持架(212)上，校准圆孔(211)并在圆孔(211)中加入隔磁片；再将螺杆(214)插入圆孔(211)中，在螺杆(214)两端扭紧螺母(217)，可将内保持架(212)和内永磁环(213)固定在一起，同理，将外保持架(216)和外永磁环(215)固定在一起；其中，隔磁片起将螺杆(214)等部件隔磁的目的，防止引起内、外永磁环的磁路走向。

以上仅为本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的前提下，还可做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种磁悬浮风磁制热装置，包括风力机、第一转轴、齿轮增速机构、第二转轴、转子盘和水箱，其特征在于：所述的风力机连接在第一转轴的一端，所述的第一转轴的另一端连接着齿轮增速机构，所述的齿轮增速机构还连接着第二转轴，所述的转子盘包括上转子盘和下转子盘，两者卡合在第二转轴上，且上转子盘的下表面和下转子盘的上表面安置有永磁体，所述的水箱位于上转子盘和下转子盘之间，且水箱的上下两端面为加热板。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮风磁制热装置，其特征在于：齿轮增速机构包括第一齿轮和第二齿轮，两者通过卡齿啮合在一起，第一齿轮固定在第一转轴的一端，第二齿轮套合在第二转轴上，且第一齿轮的直径大于第二齿轮的直径。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮风磁制热装置，其特征在于：还包括固定支架，固定支架由上挡板、下挡板和两者之间的支撑柱构成，上挡板和下挡板之间放置着齿轮增速机构、转子盘和水箱，上挡板开有供第一转轴和第二转轴穿过的通孔，下挡板设有套筒和供第二转轴穿过的通孔，且在通孔处设有轴承座。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮风磁制热装置，其特征在于：水箱中心位置挖有供第二转轴穿过的轴孔，水箱的下部外圈设有一个法兰盘，法兰盘开有螺纹孔，其通过螺栓和螺母与下挡板的套筒连接在一起。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮风磁制热装置，其特征在于：还包括支撑套，其套合在第一转轴上，且支撑套的下端固定在上挡板；支撑套呈圆筒状，上下两端内部为径向机械轴承，在支撑套内部还放置有轴向磁悬浮轴承。

6.根据权利要求5所述的磁悬浮风磁制热装置，其特征在于：磁悬浮轴承包括内永磁环、外永磁环和保持架，内永磁环和外永磁环磁极相同，两者之间形成一个工作间隙；保持架分为内保持架和外保持架，内永磁环套在内保持架上并与之固定，且内保持架固定在第一转轴上，外保持架套在外永磁环上。