CN213901533U - 风能驱动磁热系统 - Google Patents

Abstract

风能驱动磁热系统，涉及永磁制热技术领域，特别是属于一种风能驱动磁热系统。包括风力机、磁力制热装置、介质输送管路及储存装置，磁力制热装置固定于风力机机舱中，磁力制热装置的输入轴与风力机机舱中的增速器输出轴相连接，磁力制热装置的进出口通过介质输送管路与储存装置相连接。通过本实用新型的应用，能够解决现有涡流制热装置效率低、安装困难等问题。

Description

风能驱动磁热系统

技术领域

本实用新型涉及永磁制热技术领域，特别是属于一种风能驱动磁热系统。

背景技术

在北方或是高海拔地区，冬季气温低，无论是民用住宅还是工业厂房等都需要进行供暖。目前，虽然部分地区采用了集中供暖，但是也同样需要通过燃烧化石能源进行供热，会排放大量的温室气体及废气废物等，对环境污染严重。而对于大部分人口不集中或者偏远地区，还是采用传统燃煤、燃气或是用电进行独立供暖，不仅效率低、污染严重。因此，通过清洁能源进行供暖越发显得重要，也符合国家绿色发展战略。

风能是一种清洁能源，并且分布广泛，将风能捕获并转换成热量进行供热，不仅可以满足供暖需求，并且运行无成本，同时也可以避免传统化石燃料燃烧所导致的环境污染等问题，具有良好的经济效益和社会效益。通过风力机捕获风能后，将其直接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、效率高等优势。

目前，已有的采用风力机进行驱动的涡流制热装置，大多都将涡流制热装置安装在静止的塔架的中心轴线上，保证在来留风向发生变化、机舱偏航旋转时，涡流制热装置都是固定不动的。但是对于水平轴风力机，需要通过配置锥齿轮等方式将风力机旋转的主轴从水平方向转换成竖直方向，从而与涡流制热装置连接。但是齿轮副的增加不仅会增加额外的损耗、降低系统效率，同时也会降低可靠性。并且涡流制热装置固定在静止塔架上，必须保证涡流制热装置的输入轴中心线与上部机舱的旋转轴线完全一致，对于安装的对中要求很严苛，对于在几十米甚至数百米高的塔架上进行相关高精度的安装操作十分困难且危险性高。

发明内容

本实用新型的目的即在于提供一种风能驱动磁热系统，以达到有效解决现有涡流制热装置效率低、安装困难等问题的目的。

本实用新型所提供的风能驱动磁热系统，其特征在于，包括风力机、磁力制热装置、介质输送管路及储存装置，磁力制热装置固定于风力机机舱中，磁力制热装置的输入轴与风力机机舱中的增速器输出轴相连接，磁力制热装置的进出口通过介质输送管路与储存装置相连接。

进一步的，风力机包含叶片、轮毂、机舱、主轴、塔架、增速器、刹车装置，机舱相对于塔架旋转，增速器置于机舱内部，增速器的低速输入轴与风机主轴连接，增速器的高速输出轴与磁力制热装置的输入轴连接；此外，增速器的高速输出轴上还配置有刹车装置。

进一步的，磁力制热装置包括定子组件、永磁转子组件，永磁转子组件包括两个永磁盘和一个中间盘，中间盘固定在磁力制热装置的输入轴上，永磁盘与中间盘通过齿轮齿条和传扭销连接；定子组件包括对称布置在永磁转子组件两端的导体盘，导体盘包括定子支撑壳体以及固定在定子支撑壳体上的金属发热层，定子支撑壳体固定在磁力制热装置的底板上，底板通过支撑固定于风机机舱上，所述的金属发热层与定子支撑壳体围成介质腔体，其中，定子组件和永磁转子组件之间存在气隙。

进一步的，磁力制热装置还包括调节定子组件与永磁转子组件之间的气隙大小的调节机构，调节机构包括滑动筒、外套筒、内筒以及执行器，内筒固定在磁力制热装置的底板上，内筒外壁开有螺旋槽；外套筒套在内筒上，外套筒上固定有滑块，滑块和内筒的螺旋槽配合，执行器通过连杆作用于外套筒，外套筒通过轴承与滑动筒连接，滑动筒与导体盘的支撑架固定连接。

进一步的，介质输送管路包括冷管路、热管路，冷管路一端与储存装置相通，另一端与磁力制热装置的进口相连，冷管路上布置有循环泵，热管路一端与存储装置相通，另一端与磁力制热装置的出口相连；冷管路和热管路均通过旋转接头实现静止管道与旋转管路的连接。

进一步的，冷管路、热管路与旋转接头连接部采用软管。

进一步的，在介质输送管路以及存储装置外部均包覆有保温材料。

进一步的，存储装置内部放置有储热材料。

本实用新型所提供的风能驱动磁热系统，与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

(1)本实用新型提供的风能驱动磁热系统，磁力制热装置固定在旋转的机舱内部，无需采用锥齿轮等机构进行传动，传动效率更高。并且磁力制热装置无需严格安装在机舱旋转轴线上，安装简单方便。

(2)本实用新型提供的风能驱动磁热系统，采用旋转接头实现介质从固定管路到旋转管路的流动，并且采用软管连接的方式，因此，无论旋转接头固定在静止的塔架上还是旋转的风机机舱上，旋转接头无需严格安装在机舱旋转轴线上，可以偏心放置，大大降低了安装的难度。

(3)本实用新型提供的风能驱动磁热系统，通过调节机构推动两个永磁盘做轴向移动，从而改变永磁盘和导体盘之间的气隙，实现不同发热量调节。现有技术都是驱动定子组件轴向运动来改变气隙，但是由于两个导体盘在转子组件的两端，且由于导体盘上存在巨大的轴向力，在移动过程中难以保证两个导体盘严格同步移动，会导致气隙不均匀，从而导致发热不均匀以及轴向力无法抵消，并且在移动过程中导体盘容易卡住。而本实用新型的气隙调节方式简单紧凑，更加稳定可靠。

附图说明

图1为本实用新型的风能驱动磁热系统的整体示意图；

图2为本实用新型的磁力制热装置示意图；

图3为本实用新型的永磁转子组件示意图；

图4为本实用新型的旋转接头示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所提供的风能驱动磁热系统，包括风力机、磁力制热装置2、介质输送管路及储存装置4。风力机包括叶片11、轮毂12、主轴13、增速器14、机舱15、刹车装置16、塔架17。风机叶片11固定在轮毂12上，并与主轴13固定连接。主轴13通过轴承结构连接在机舱15上。主轴13与增速器14输入轴连接。增速器14的高速输出轴上装有刹车装置16，用于风机的制动。刹车装置16可以为钳盘形式，也可以为其他形式。增速器14固定在机舱15内部，增速器14的高速输出轴后端与磁力制热装置2的输入轴214通过联轴器213连接。

如图1-4所示，磁力制热装置2包括定子组件、永磁转子组件和调节结构。定子组件和转子组件之间存在气隙，转子组件可以随着磁力制热装置2的输入轴214一起转动。定子组件固定在磁力制热装置2的底板215上。底板215通过支撑226固定于风机机舱15上。

永磁转子组件包含2个永磁盘和1个中间盘220。中间盘220通过键固定在输入轴214上，两个永磁盘对称放置于中间盘220两侧。永磁盘包含永磁体217、盖板218和支撑架216。多块永磁体217环形均布于支撑架216上，盖板218为导磁材料，用于固定永磁体217以及形成磁路。中间盘220与左右两个永磁盘通过传扭销219传递力矩。中间盘220与左右两个永磁盘通过齿轮222和左齿条221、右齿条223组合的方式进行气隙调整。齿轮222固定在中间盘上，左齿条221固定在左永磁盘的支撑架上，右齿条223固定在右永磁盘的支撑架上。通过齿轮222与齿条左齿条221、右齿条223的啮合可以实现左右两个永磁盘相对于中间盘做大小相等方向相反的轴向移动，从而实现永磁转子组件和定子组件之间的气隙调节。

定子组件包含2个导体盘，包括右导体盘和左导体盘。右导体盘由右金属发热层203和右定子支撑壳体201组成。右定子支撑壳体201固定于磁力制热装置2的底板215上，右金属发热层203固定在右定子支撑壳体201上，右金属发热层203与右定子支撑壳体201形成了右侧介质腔202。左导体盘由左金属发热层204与左定子支撑壳体206组成，并且形成了左侧介质腔体205，左定子支撑壳体206固定在磁力制热装置2的底板215上。被加热介质从磁力制热装置2的入口225进入右侧介质腔202和左侧介质腔体205，被加热之后从磁力制热装置2的出口224流出。

调节机构主要包含滑动筒207、外套筒208、内筒212以及执行器。内筒212固定在底板215上，内筒212外壁开有螺旋槽；外套筒208套在内筒212上，外套筒208上固定有滑块211，滑块211和内筒螺旋槽配合。执行器210通过连杆209驱动外套筒208相对于内筒212进行旋转，在滑块211和内筒螺旋槽之间的相互作用下同时也进行轴向移动。外套筒208通过轴承与滑动筒207连接，推动滑动筒207做轴向运动。滑动筒207与左导体盘的支撑架216固定连接，随导体盘转动，滑动筒207可以在输入轴214上进行轴向滑动。在本实施例中，上述执行器采用罗托克IQ70电动执行器。当需要调整气隙时，执行器210通过连杆209驱动外套筒208相对于内筒212做旋转运动和轴向运动，从而带动滑动筒207轴向移动，进而驱动左导体盘轴向移动，右导体盘在齿轮222、齿条221、223的作用下，相对于左导体盘做大小相等、方向相反的轴向运动，从而改变定子组件和永磁转子组件之间的气隙。

介质输送管路包含旋转接头30、冷管路31、热管路32、循环泵33。冷管路31一端与储存装置4相通，另一端与磁力制热装置2的进口225相连。冷管路31上布置有循环泵33，为介质流动提供动力。热管路32一端与存储装置4相通，另一端与磁力制热装置2的出口224相连。冷管路31和热管路32均经过旋转接头30实现被加热介质从静止管道到旋转管路的流动。冷管路31和热管路32在旋转接头30下方的部分均固定在风机塔架17内壁。冷管路31和热管路32外侧可以采用聚氨酯泡沫材料进行保温，也可以采用其他保温材料进行保温，防止热量损失。

旋转接头30包括外套301和内套302。外筒301和内筒302通过轴承305连接，可以相对旋转。旋转接头30上开有冷通道304和热通道303。冷通道304与冷管路31相通，热通道303与热管路32相通。旋转接头30可以通过内套302固定于旋转运动的风机机舱15上，也可以通过外套301固定于静止不动的风机塔架17内壁上。冷管路31与冷通道304连接部分、热管路32和热通道303连接部分均可以采用软管进行连接，即使旋转接头相对于风机旋转轴偏心固定，也可以通过软管富余的部分长度来弥补偏心转动所导致的长度变化。

存储装置4用于存储和调节被加热介质热量，存储装置4与冷管路31和热管路32连接，实现加热段的循环；存储装置4也与后端用户单元5连接，实现用热端的循环。存储装置4可以通过周围环境和使用场所灵活变化，可以使用金属材料或水泥搭建的池子，也可以使用其他材料搭建的池子。存储装置4内部可以直接存储被加热介质，也可以在内部放置三水醋酸钠或是其他合适的相变储热材料，通过与被加热介质进行换热的方式实现热量的储存和输运。存储装置4外部可以采用聚氨酯泡沫材料进行保温，也可以采用其他保温材料进行保温，防止热量损失。

本实用新型的工作原理如下：当系统运转时，风力机通过叶片11捕获风能，带动轮毂12、主轴13低速转动，并通过增速器14进行增速后，驱动磁力制热装置2的输入轴214转动，从而带动永磁盘旋转，静止不动的导体盘上的左金属发热层204、右金属发热层203、切割永磁体217产生的磁力线，从而在左金属发热层204、右金属发热层203上感应产生电涡流并产生热量，使左金属发热层204、右金属发热层203的温度升高。低温的被加热介质通过循环泵33从储存装置4中流出，通过冷管路31经进口225进入磁力制热装置2中的左侧介质腔体205、右侧介质腔202，并被高温的左金属发热层204、右金属发热层203加热，温度升高，然后经出口224进入热管路32，最终重新回到存储装置4。

Claims (8)

1.一种风能驱动磁热系统，其特征在于，包括风力机、磁力制热装置、介质输送管路及储存装置，磁力制热装置固定于风力机机舱中，磁力制热装置的输入轴与风力机机舱中的增速器输出轴相连接，磁力制热装置的进出口通过介质输送管路与储存装置相连接。

2.根据权利要求1所述的风能驱动磁热系统，其特征还在于，风力机包含叶片、轮毂、机舱、主轴、塔架、增速器、刹车装置，机舱相对于塔架旋转，增速器置于机舱内部，增速器的低速输入轴与风机主轴连接，增速器的高速输出轴与磁力制热装置的输入轴连接；此外，增速器的高速输出轴上还配置有刹车装置。

3.根据权利要求1所述的风能驱动磁热系统，其特征还在于，磁力制热装置包括定子组件、永磁转子组件，永磁转子组件包括两个永磁盘和一个中间盘，中间盘固定在磁力制热装置的输入轴上，永磁盘与中间盘通过齿轮齿条和传扭销连接；定子组件包括对称布置在永磁转子组件两端的导体盘，导体盘包括定子支撑壳体以及固定在定子支撑壳体上的金属发热层，定子支撑壳体固定在磁力制热装置的底板上，底板通过支撑固定于风机机舱上，所述的金属发热层与定子支撑壳体围成介质腔体，其中，定子组件和永磁转子组件之间存在气隙。

4.根据权利要求3所述的风能驱动磁热系统，其特征还在于，磁力制热装置还包括调节定子组件与永磁转子组件之间的气隙大小的调节机构，调节机构包括滑动筒、外套筒、内筒以及执行器，内筒固定在磁力制热装置的底板上，内筒外壁开有螺旋槽；外套筒套在内筒上，外套筒上固定有滑块，滑块和内筒的螺旋槽配合，执行器通过连杆作用于外套筒，外套筒通过轴承与滑动筒连接，滑动筒与导体盘的支撑架固定连接。

5.根据权利要求1所述的风能驱动磁热系统，其特征还在于，介质输送管路包括冷管路、热管路，冷管路一端与储存装置相通，另一端与磁力制热装置的进口相连，冷管路上布置有循环泵，热管路一端与存储装置相通，另一端与磁力制热装置的出口相连；冷管路和热管路均通过旋转接头实现静止管道与旋转管路的连接。

6.根据权利要求1所述的风能驱动磁热系统，其特征还在于，冷管路、热管路与旋转接头连接部采用软管。

7.根据权利要求1所述的风能驱动磁热系统，其特征还在于，在介质输送管路以及存储装置外部均包覆有保温材料。

8.根据权利要求1所述的风能驱动磁热系统，其特征还在于，存储装置内部放置有储热材料。

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