EP1005715A1 - Heiz-vorrichtung - Google Patents

Heiz-vorrichtung

Info

Publication number
EP1005715A1
EP1005715A1 EP98945199A EP98945199A EP1005715A1 EP 1005715 A1 EP1005715 A1 EP 1005715A1 EP 98945199 A EP98945199 A EP 98945199A EP 98945199 A EP98945199 A EP 98945199A EP 1005715 A1 EP1005715 A1 EP 1005715A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating device
permanent magnets
occupied
housing
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP98945199A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans Jürgen BAUER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Europat Ltd
Original Assignee
Europat Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19820370A external-priority patent/DE19820370A1/de
Application filed by Europat Ltd filed Critical Europat Ltd
Publication of EP1005715A1 publication Critical patent/EP1005715A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • H05B6/109—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor using magnets rotating with respect to a susceptor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V99/00—Subject matter not provided for in other main groups of this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/02—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type
    • H02K49/04—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type
    • H02K49/046—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type with an axial airgap
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • H05B6/108—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil

Definitions

  • the invention relates to a heating device.
  • a heating device is known from EP 0 313 764 A2 which has a part which is connected to a rotor shaft which is rotatably mounted in a housing and is fitted with permanent magnets. Individual soft iron cores are arranged in the housing. The number of permanent magnets differs from the number of soft iron cores. A soft medium flows around the soft iron cores in the interior of the housing.
  • an eddy current brake which is a non-contact electrical brake which releases mechanical energy through eddy currents in a metallic mass
  • the eddy current brake is a direct current machine of the inner pole type.
  • a fixed inner ring carries a coil through which direct current flows, which generates a homopolar magnetic field.
  • An armature ring made of electrically conductive material forms the active part of a rotor relative to a stand Anchor ring induces eddy currents, which together with the stator field produce a braking torque, the size of which depends on the excitation current and the slip speed.
  • Eddy current brakes of this type are used, inter alia, in trucks as an additional brake on the drive shaft.
  • the invention has for its object to provide a heating device which has a high efficiency and allows a compact design.
  • the permanent magnets regularly attached to the rotor induce eddy currents in the closed ring, which is usually arranged as a stator in the interior of the housing and is surrounded by heating media.
  • the amount of mechanical energy converted into heat results for a given heating device on the one hand from the relative speed of the rotor and stator against each other, that is from the speed of the rotor, and on the other hand from the size of the gap between the permanent magnet and the part made of electrically conductive material, for which it is particularly advantageous if this gap can be changed.
  • 1 shows a first embodiment of a heating device in front view
  • 2 shows a cross section through the heating device according to section line II-II in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a heating device in front view
  • FIG. 4 shows a partial cross section through the heating device according to section line IV-IV in FIG. 3,
  • FIG. 5 shows a third embodiment of a heating device in front view
  • FIG. 6 shows a cross section through the heating device according to the section line VI-VI in FIG. 5,
  • Fig. 7 shows a rotor in plan view
  • FIG. 8 shows a cross section through the rotor according to section line VIII-VIII in FIG. 7.
  • the heating device shown in FIGS. 1 and 2 has an essentially lenticular cylindrical housing 1, one end of which is closed with an annular disk-shaped cover 2 which is fastened to the housing 1 by means of screws 3.
  • the housing 1 also has feet 4 which are provided with fastening openings 5.
  • the ring-cylindrical housing 1 has a bearing tunnel 7 concentric with its axis 6, in which a rotor shaft 8 is freely rotatable relative to the housing 1 by means of two bearings 9, 10. At the end of the shaft 8 which is adjacent to the cover 2, a pulley 11 is fixed thereon. Stigt, via which the shaft 8 is driven by a drive belt 12 by a motor, not shown.
  • the housing 1 is closed on its end face opposite the cover 2 by means of an end wall 13.
  • a disk-shaped rotor 14 is attached to the end of the shaft 8 adjacent to this end wall 13. It is fixed to a sliding bushing 15 by means of screws 16 in the direction of the axis 6 and in the direction of rotation.
  • the bushing 15 is in turn connected to the shaft 8 in a rotationally fixed but displaceable manner in the direction of the axis 6 by means of a sliding connection 17.
  • the bushing 15 has on its inside a groove 18 which runs parallel to the axis 6 and is open towards the shaft 8 and into which a ball 20 located in a bore 19 in the shaft 8 engages.
  • an actuating lever 21 is provided, one end of which is pivotably mounted in a bearing 22 attached to the housing 1 and projecting arm-like above the rotor 14.
  • a driver pin 23 is formed on the lever 21 and engages in an outer groove 24 of the bush 15.
  • the rotor 14 is equipped on its side facing the end wall 13 with permanent magnets 25 which are arranged in correspondingly adapted bores 26 of the rotor 14. They are arranged at the same radial distance from the axis 6 and at the same angular distances from one another. about the circumference is alternately facing the north poles N and the south poles S of the end wall 13. Accordingly, the south poles are S and
  • North poles N alternately facing away from the end wall 13, i.e. the magnetization direction of the magnets 25 runs parallel to the axis 6.
  • an annularly closed stator 27 Arranged in the housing 1 is an annularly closed stator 27, which is arranged concentrically to the axis 6 and is designed as a cylindrical ring in the embodiment according to FIGS. 1 and 2. It is arranged with an end face 28 in a ring cylinder recess 29 in the end wall 13 and fastened to the cover 2 by means of a holder 30, ie it is inserted into the interior 31 of the housing 1 and in this when the cover 2 is mounted on the housing 1 held.
  • the holder 30 has openings 30 ', as shown in FIG. 2.
  • soft iron cores 32 which have the shape of cylindrical disks, are fitted in corresponding recesses 33 in the stator 27.
  • the soft iron cores 32 are flush with the end face 28 of the stator 27. These soft iron cores 32 are arranged at the same radial distance as the magnets 25 from the axis 6; they are also arranged at the same angular distances from one another, but with a number that preferably differs by 1 from the number of magnets 25. It follows from this that the angular spacings of the soft iron cores 32 from one another are different from those of the permanent magnets 25.
  • the mean radial spacing a of the stator 27 is equal to that of the cores 32 and the magnets 25. As can be seen in FIG.
  • the gap 34 between the magnets 25 and the end face 28 of the stator 27 has a width b which is very small in the extended position of the rotor 14 in FIG. 2 and is preferably less than 1 mm.
  • the interior 31 of the housing 1 is connected to a heat transfer inlet connection 35 and a heat transfer outlet connection 36, through which a heat transfer medium, usually water, is supplied to the interior 31, which flows around the stator 27 while passing through the openings 30 ' and flows out through the drain port 36 again.
  • the housing 1 consists of a non-magnetic and electrically non-conductive material, which should also have the lowest possible thermal conductivity. So plastics, glass or ceramics are particularly suitable.
  • the rotor consists of a non-magnetic, electrically non-conductive, i.e. a non-metallic material.
  • the mechanical energy converted into thermal energy in this way depends on the speed of the rotor 14 relative to the stator 27 and on the width b of the gap 34.
  • the lever 21 can thus be used to set the width b of the gap 34 by adjusting the width b of the gap 34 accordingly adjust mechanical energy.
  • the arrangement of the soft iron cores 32 and their arrangement offset from the permanent magnets 25 has the purpose of reducing the torque.
  • the soft iron cores 32 are not absolutely necessary to achieve the eddy current effect.
  • the heating device shown in FIGS. 3 and 4 with the embodiment according to FIGS. 1 and 2 has identical parts, identical reference numerals are used, as far as functionally identical, but structurally but slightly different parts are used, the same reference numerals with a superscript Dash used. In no case does it need to be described again.
  • the heating device shown in FIGS. 3 and 4 has a housing 1 ', which consists of two front-side housing halves 41, which are basically the same, between which a housing jacket ring 42 is arranged.
  • the housing 1 ' is held together by tie bolts 43.
  • a motor shaft 8' is freely rotatably supported by means of bearings 9 ', 10'.
  • the bearing 9 'facing one end of the rotor shaft 8' is supported there in a bearing bush 44, which in turn is supported in the bearing tunnel 7 'of the housing 1' and is held axially by means of screws 45.
  • a pulley 11' is rotatably fixed, by means of which the rotor shaft 8 'can be driven.
  • annular disk-shaped rotor 14' Arranged on the rotor shaft 8 ' is an annular disk-shaped rotor 14', which is formed from two identical rotor annular disks 14'a, between which a thin plate 14'b made of ferromagnetic material, ie steel, iron or the like, is arranged.
  • Continuous and aligned bores 26 ' are formed in the annular disks 14' a, in which permanent magnets 25 ' are arranged, each lying in pairs on the plate 14'b as shown in FIG. 4 and pulled against it by the magnetic forces become. They are therefore each in pairs with a north pole N and a south pole S on this plate 14'b. As a result, they are held firmly in the bores 26 '.
  • a stator 27' is arranged in each housing half 41, namely on both sides of the disc-shaped rotor 14 ', which seals on the one hand against the housing jacket ring 42 and on the other hand against the bearing tunnel 7' limiting tubular housing sections 46 by means of seals 47, 48 are, so that an interior 31 'is formed in each housing half 41, through which a heat transfer medium, for example water, can flow, which is supplied to the respective housing half 41 through an inlet connection 35' and which is discharged through an outlet connection 36 '.
  • the stators 27 ' have a semi-cylindrical shape in cross-section, as can be seen in FIG. seen from the rotor 14 ', their cross-section tapers.
  • no soft iron cores 32 are arranged in the end faces 28 ′ of the stators 27 ′ facing the rotor 14 ′.
  • the width b 'of the respective gap 34' between the magnets 25 'and the facing end face 28' can be made very small, i.e. there is only a very small air gap 34 '.
  • the conversion of mechanical energy into thermal energy can only be changed by changing the speed of the rotor 14 '.
  • the housing 1 ′′ also has a cover 2 ′′.
  • a rotor shaft 8 ′′ with bearings 9 ′′, 10 ′′ is freely rotatable, at one end a pulley 11 "is attached in a rotationally fixed manner.
  • an annular disk-shaped rotor 14" is attached in a rotationally fixed but axially displaceable manner on the shaft 8 "via a sliding bush 15".
  • an adjusting ring 49 is rotatably supported via a bearing 50, on which an only indicated control lever 21" for displacing the sliding bush 15 "together with the rotor disk 14" in the direction of the axis 6 "
  • the rotor 14 "with permanent magnets 25 is otherwise designed as in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2.
  • the stator 27 differs only from that already described with reference to FIGS. 1 and 2 in that it tapers in a trapezoidal shape when viewed in the cross section from the rotor 14" identical training, the same reference numerals are used without a new description.
  • a rotor 14 '" is shown as it is inserted on the one hand in the second embodiment according to FIGS. 3 and 4 but also in the first and third embodiment according to FIGS. 1 and 2 or 5 and 6
  • the rotor 14 '' has recesses 55, 56 in the form of annular segments on both sides, the recesses 55 which extend over a somewhat larger circumferential angle being used to hold permanent magnets 25 '', which are correspondingly in the form of annular segments are adapted and adapted to the recess 55.
  • annular segment-shaped plates 57 made of soft iron are fitted in the recesses 56, which extend over a somewhat smaller circumferential angle.
  • the recesses 55 and 56 are formed on both sides of the disk-shaped rotor 14 '".
  • a thin plate or disk 58 is formed in the center plane of the rotor 14 '", against which the magnets 25'" each bear in pairs with the north pole N and the south pole S, whereby they hold firmly in the recesses 55.
  • the soft iron plates 57 must be fastened in the corresponding recesses 56 by means of adhesive or the like.
  • the rotor 14 ' including the disk 58 and its hub 59, is made of a suitable plastic. Between each of the adjacent recesses 55 and 56, narrow web-like intermediate walls 60 are formed which run radially to the axis 6"".
  • the rotor 14 '' shown in FIGS. 7 and 8 can - with a slight modification - also be used as a rotor in heating devices, as shown in principle in FIGS. 1 and 2 on the one hand and 5 and 6 on the other hand.
  • the recesses 55, 56 with magnets 25 '"or soft iron plates 57 are only on one, the stator arranged facing side, while on the other side the web-like partitions 60 are omitted and there is a continuous soft iron ring 61 over which the magnetic flux is guided.
  • This goal can also be achieved if the disk 98 integrated in the rotor 14 ′′ consists of a ferromagnetic material, as is shown for the embodiment according to FIGS. 3 and 4. This is indicated in the lower left of FIG. 8 experience has shown, the soft iron cores 32 in the stator can be omitted.

Abstract

Eine Heiz-Vorrichtung weist ein Gehäuse (1) mit einem Innenraum (31) auf. Es weist weiterhin zwei relativ zueinander um eine gemeinsame Achse (6) drehbare Teile auf, von denen eines mit Permanent-Magneten (25) besetzt und das andere Teil aus elektrisch leitendem Material besteht. Eines der Teile ist mit einer im Gehäuse (1) gelagerten Rotor-Welle (8) drehfest verbunden. Das aus elektrisch leitendem Material bestehende Teil ist in einem Innenraum (31) des Gehäuses (1) angeordnet und kann dort von einem Wärmeträger umströmt werden.

Description

Heiz- Vorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Heiz- Vorrichtung.
Aus der EP 0 313 764 A2 ist eine Heiz- Vorrichtung bekannt, die ein mit einer drehbar in einem Gehäuse gelagerten Rotor- Welle verbundenes, mit Permanent-Magneten besetztes Teil aufweist. Im Gehäuse sind einzelne Weicheisen-Kerne angeordnet. Die Anzahl der Permanent-Magnete ist unterschiedlich zur Zahl der Weicheisen-Kerne. Die Weicheisen-Kerne sind im Innenraum des Gehäuses von einem Heizmedium umströmt.
Die Praxis hat gezeigt, daß hiermit nur in geringem Umfang mechanische Energie in Wärme umzusetzen ist.
Aus Lexikon „Maschinenbau, V, DI Verlag 1995, ISBN 3-18-401372-3, Seite 1430" ist eine Wirbelstrombremse bekannt, bei der es sich um eine berührungslos wirkende elektrische Bremse handelt, die mechanische Energie durch Wirbelströme in einer metallischen Masse in Wärme umsetzt. Ihrem Aufbau nach ist die Wirbelstrombremse eine Gleichstromma- schine vom Innenpoltyp. Hierbei trägt ein feststehender Innenring eine von Gleichstrom durchfiossene Spule, die ein homopolares Magnetfeld erzeugt. Ein Ankerring aus elektrisch leitendem Material bildet den aktiven Teil eines Läufers. Bei Drehung des Läufers relativ zu einem Ständer werden im Ankerring Wirbelströme induziert, die zusammen mit dem Ständerfeld ein Bremsmoment hervorrufen, dessen Größe vom Erregerstrom und der Schlupfdrehzahl abhängt. Derartige Wirbelstrombremsen werden unter anderem bei Lastkraftwagen als Zusatzbremse an der Gelenkwelle verwendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heiz-Vorrichtung zu schaffen, die einen hohen Wirkungsgrad aufweist und eine kompakte Bauweise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Die regelmäßig am Rotor angebrachten Permanent-Magnete induzieren in dem in der Regel als Stator im Innenraum des Gehäuses angeordneten und von Heizmedien umströmten geschlossenen Ring aus metallisch leitendem Werkstoff Wirbelströme. Das Maß der in Wärme umgesetzten mechanischen Energie ergibt sich bei einer vorgegebenen Heiz- Vorrichtung zum einen aus der Relativgeschwindigkeit von Rotor und Stator gegeneinander, also von der Drehzahl des Rotors, und zum anderen aus der Größe des Spaltes zwischen dem Permanent-Magneten und dem Teil aus elektrisch leitendem Material, wozu es besonders vorteilhaft ist, wenn dieser Spalt veränderbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von drei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Heiz-Vorrichtung in Stirnansicht, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Heiz-Vorrichtung entsprechend der Schnittlinie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer Heiz-Vorrichtung in Stirnansicht,
Fig. 4 einen Teil-Querschnitt durch die Heiz-Vorrichtung entsprechend der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 eine dritte Ausführungsform einer Heiz-Vorrichtung in Stirnansicht,
Fig. 6 einen Querschnitt durch die Heiz-Vorrichtung entsprechend der Schnittlinie VI- VI in Fig. 5,
Fig. 7 einen Rotor in Draufsicht und
Fig. 8 einen Querschnitt durch den Rotor entsprechend der Schnittlinie VIII- VIII in Fig. 7.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Heiz-Vorrichtung weist ein im wesent- liehen ringzylindrisches Gehäuse 1 auf, dessen eine Stirnseite mit einem ringscheibenförmigen Deckel 2 verschlossen ist, der mittels Schrauben 3 am Gehäuse 1 befestigt ist. Das Gehäuse 1 weist weiterhin Füße 4 auf, die mit Befestigungsöffnungen 5 versehen sind.
Das ringzylindrische Gehäuse 1 weist konzentrisch zu seiner Achse 6 einen Lagertunnel 7 auf, in dem eine Rotor- Welle 8 mittels zweier Lager 9, 10 gegenüber dem Gehäuse 1 frei drehbar gelagert ist. An dem dem Deckel 2 benachbarten Ende der Welle 8 ist an dieser eine Riemenscheibe 11 befe- stigt, über die die Welle 8 mittels eines Antriebs-Riemens 12 von einem nicht dargestellten Motor drehantreibbar ist.
Das Gehäuse 1 ist an seiner dem Deckel 2 gegenüberliegenden Stirnseite mittels einer Stirnwand 13 verschlossen. Auf dem dieser Stirnwand 13 benachbarten Ende der Welle 8 ist ein scheibenförmiger Rotor 14 angebracht. Er ist an einer Schiebe-Buchse 15 mittels Schrauben 16 in Richtung der Achse 6 und in Drehrichtung festgelegt. Die Buchse 15 wiederum ist mittels einer Schiebe- Verbindung 17 drehfest aber in Richtung der Achse 6 verschiebbar mit der Welle 8 verbunden. Hierzu weist die Buchse 15 an ihrer Innenseite eine parallel zur Achse 6 verlaufende, zur Welle 8 hin offene Nut 18 auf, in die eine in einer Bohrung 19 in der Welle 8 befindliche Kugel 20 eingreift. Zur Verschiebung der Buchse 15 mit dem scheibenförmigen Rotor 14 auf der Welle 8 ist ein Stell-Hebel 21 vorgesehen, dessen eines Ende in einem am Gehäuse 1 angebrachten, armförmig über den Rotor 14 vorragenden Lager 22 schwenkbar gelagert ist. An dem Hebel 21 ist ein Mitnehmer-Zapfen 23 ausgebildet, der in eine Außen-Nut 24 der Buchse 15 eingreift. Bei einer Verschwenkung des Hebels 21 aus der in Fig. 2 ausgezogen dargestellten Stellung in die in Fig. 2 gestrichelt dargestellte Stellung wird auch der Rotor 14 aus einer zum Gehäuse 1 unmittelbar benachbarten Betriebsstellung in eine in Fig. 2 gestrichelt angedeutete Ruhestellung, in der der Rotor 14 einen relativ großen Abstand zur Stirnwand 13 hat, oder in jede beliebige Zwischenstellung verschoben.
Der Rotor 14 ist auf seiner der Stirnwand 13 zugewandten Seite mit Per- manent-Magneten 25 bestückt, die in entsprechend angepaßten Bohrungen 26 des Rotors 14 angeordnet sind. Sie sind mit gleichem radialen Abstand zur Achse 6 und in gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet. Über den Umfang verteilt sind abwechselnd die Nordpole N und die Südpole S der Stirnwand 13 zugewandt. Dementsprechend sind die Südpole S und die
Nordpole N abwechselnd von der Stirnwand 13 abgewandt, d.h. die Ma- gnetisierungsrichtung der Magnete 25 verläuft parallel zur Achse 6.
Im Gehäuse 1 ist ein ringförmig geschlossener Stator 27 angeordnet, der konzentrisch zur Achse 6 angeordnet und in der Ausgestaltung nach den Fig. 1 und 2 als Zylinderring ausgebildet ist. Er ist mit einer Stirnseite 28 in einer Ringzylinder- Ausnehmung 29 in der Stirnwand 13 angeordnet und mittels einer Halterung 30 am Deckel 2 befestigt, d.h. er wird bei der Montage des Deckels 2 am Gehäuse 1 in den Innenraum 31 des Gehäuses 1 eingeführt und in diesem gehalten. Die Halterung 30 weist Durchbrüche 30' auf, wie in Fig. 2 gezeigt ist. In der Stirnseite 28 des Stators 27 sind Weicheisen-Kerne 32, die die Form von Zylinderscheiben haben, in entsprechenden Ausnehmungen 33 des Stators 27 angebracht. Die Weicheisen-Kerne 32 sind bündig mit der Stirnseite 28 des Stators 27. Diese Weicheisen-Kerne 32 sind in gleichem radialen Abstand wie die Magnete 25 von der Achse 6 angeordnet; sie sind ebenfalls in gleichen Winkelab- ständen zueinander angeordnet, allerdings mit einer von der Zahl der Magnete 25 vorzugsweise um 1 abweichenden Zahl. Daraus ergibt sich, daß die Winkelabstände der Weicheisen-Kerne 32 voneinander andere sind, als die der Permanent-Magnete 25. Der mittlere radiale Abstand a des Stators 27 ist gleich dem der Kerne 32 und der Magnete 25. Wie Fig. 2 entnehmbar ist, hat der Spalt 34 zwischen den Magneten 25 und der Stirnseite 28 des Stators 27 eine Breite b, die in der in Fig. 2 ausgezogenen Stellung des Rotors 14 sehr gering und vorzugsweise kleiner als 1 mm ist. Der Innenraum 31 des Gehäuses 1 ist an einen Wärmeträger- Zuflußstutzen 35 und einen Wärmeträger- Abflußstutzen 36 angeschlossen, durch die ein Wärmeträger, in der Regel Wasser, dem Innenraum 31 zugeführt wird, das den Stator 27 u.a. unter Durchtritt über die Durchbrüche 30' umströmt und durch den Abflußstutzen 36 wieder abfließt.
Das Gehäuse 1 besteht aus einem nichtmagnetischen und elektrisch nicht leitenden Werkstoff, der zudem eine möglichst geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen sollte. Besonders geeignet sind also Kunststoffe, Glas oder Ke- ramik. Der Rotor besteht aus einem nichtmagnetischen, elektrisch nicht leitenden, also einem nichtmetallischen Werkstoff. Der Stator 14, der als einstückiger sich über 360° Umfangswinkel erstreckender ringförmiger Stator 27 ausgebildet ist, besteht aus einem elektrisch leitenden Werkstoff guter Induktivität, beispielsweise also aus Kupfer oder Aluminium. Bei einem Drehantrieb des Rotors 14 werden im Stator 27 Wirbelströme induziert, die aufgrund des Kurzschlusses in dem ringförmig geschlossenen Stator 27 in Wärme umgewandelt werden. Diese Wärme wird über Wasser oder einen anderen flüssigen Wärmeträger abtransportiert. Die auf diese Weise in Wärmeenergie umgesetzte mechanische Energie ist abhängig von der Drehzahl des Rotors 14 relativ zum Stator 27 und von der Breite b des Spaltes 34. Mittels des Hebels 21 läßt sich also durch entsprechende Einstellung der Breite b des Spaltes 34 die in Wärme umzusetzende mechanische Energie einstellen.
Die Anordnung der Weicheisen-Kerne 32 und ihre gegenüber den Perma- nent-Magneten 25 versetzte Anordnung hat den Zweck, das Drehmoment zu verringern. Um den Wirbelstromeffekt zu erreichen, sind die Weicheisen-Kerne 32 allerdings nicht zwingend notwendig. Soweit die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Heiz-Vorrichtung mit der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 identische Teile aufweist, werden identische Bezugsziffern verwendet, soweit funktionell gleiche, konstruktiv aber geringfügig andere Teile verwendet werden, werden dieselben Bezugsziffern mit einem hochgesetzten Strich verwendet. In keinem Fall bedarf es einer erneuten Beschreibung. Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Heiz-Vorrichtung weist ein Gehäuse 1 ' , das aus zwei im Prinzip gleichartigen stirnseitigen Gehäusehälften 41 besteht, zwischen denen ein Gehäuse- mantel-Ring 42 angeordnet wird. Das Gehäuse 1 ' wird mittels Zuganker- Schrauben 43 zusammengehalten. In dem Gehäuse 1 ' ist eine Motor- Welle 8' mittels Lagern 9', 10' frei drehbar gelagert. Das einem Ende der Rotor- Welle 8' zugewandte Lager 9' ist in einer Lagerbüchse 44 dort gelagert, die wiederum im Lagertunnel 7' des Gehäuses 1 ' gelagert und axial mittels Schrauben 45 gehalten ist. An dem der Lagerbüchse 44 entgegengesetzten Ende der Rotor- Welle 8' ist an dieser eine nur in Fig. 4 angedeutete Riemenscheibe 11 ' drehfest befestigt, mittels derer die Rotor- Welle 8' antreibbar ist.
Auf der Rotor- Welle 8' ist ein ringscheibenförmiger Rotor 14' angeordnet, der aus zwei gleichen Rotor-Ringscheiben 14'a gebildet ist, zwischen denen eine dünne Platte 14'b aus ferromagnetischem Material, also Stahl, Eisen oder dergleichen, angeordnet ist. In den Ringscheiben 14' a sind durchgehende und miteinander fluchtende Bohrungen 26' ausgebildet, in denen Permanent-Magnete 25' angeordnet sind, die jeweils entsprechend der Darstellung in Fig. 4 paarweise an der Platte 14'b anliegen und durch die Magnetkräfte gegen diese gezogen werden. Sie liegen daher jeweils paarweise mit einem Nordpol N und einem Südpol S an dieser Platte 14'b an. Hierdurch werden sie fest in den Bohrungen 26' gehalten. Eine geson- derte Befestigung in Richtung parallel zur Achse 6' ist nicht notwendig. Der Rotor 14' ist mittels Schrauben 16' in Richtung der Achse 6' zusammengespannt und drehfest an der Rotor- Welle 8 befestigt. Der Rotor 14' ragt zwischen den Gehäusehälften 41 in das Gehäuse 1 ' hinein.
Im Gehäuse 1 ' sind in jeder Gehäusehälfte 41, und zwar beiderseits des scheibenförmigen Rotors 14' je ein Stator 27' angeordnet, die einerseits gegen den Gehäusemantel-Ring 42 und andererseits gegen den Lagertunnel 7' begrenzende rohrförmigen Gehäuseabschnitte 46 mittels Dichtungen 47, 48 abgedichtet sind, so daß in jeder Gehäusehälfte 41 ein Innenraum 31 ' gebildet wird, der von einem Wärmeträger, beispielsweise Wasser, durchströmt werden kann, das der jeweiligen Gehäusehälfte 41 durch einen Zuflußstutzen 35' zugeführt wird und daß durch einen Abflußstutzen 36' abgeführt wird. Die Statoren 27' haben im Querschnitt etwa eine Halb- Zylinderform, wie Fig. 4 entnehmbar ist, d.h. jeweils vom Rotor 14' aus gesehen verjüngt sich ihr Querschnitt.
In den dem Rotor 14' zugewandten Stirnseiten 28' der Statoren 27' sind - anders als beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 - keine Weicheisen-Kerne 32 angeordnet. Die Breite b' des jeweiligen Spaltes 34' zwischen den Magneten 25' und der zugewandten Stirnseite 28' kann sehr klein gemacht werden, d.h. es ist ein nur sehr kleiner Luftspalt 34' vorhanden. Bei dieser Ausgestaltung nach den Fig. 3 und 4 läßt sich die Umsetzung mechanischer Energie in Wärmeenergie nur durch Veränderung der Drehzahl des Rotors 14' verändern.
Bei der Ausgestaltung nach den Fig. 5 und 6 weist das Gehäuse 1 ' ' ebenfalls einen Deckel 2" auf. Im Lagertunnel 7" des ringzylindrischen Gehäuses 1 " ist eine Rotor- Welle 8" mit Lagern 9", 10" frei drehbar gelagert, an deren einem Ende eine Riemenscheibe 11 " drehfest befestigt ist. Im Bereich ihres anderen Endes ist benachbart zur Stirnwand 13" des Gehäuses 1 " ein ringscheibenförmiger Rotor 14" über eine Schiebe-Buchse 15" drehfest aber axial verschiebbar auf der Welle 8" angebracht. Auf der Schiebe-Buchse 15" ist ein Stellring 49 über ein Lager 50 drehbar abgestützt, an dem ein nur angedeuteter Stell-Hebel 21 " zur Verschiebung der Schiebe-Buchse 15" zusammen mit der Rotor-Scheibe 14" in Richtung der Achse 6" angreift. Der Rotor 14" mit Permanent-Magneten 25 ist ansonsten ausgebildet wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2. Entsprechendes gilt für die Anordnung des Stators 27" im Innenraum 31 " des Gehäuses 1 ", weswegen auf die Beschreibung zu den Fig. 1 und 2 verwiesen werden kann. Der Stator 27" unterscheidet sich lediglich von dem bereits zu den Fig. 1 und 2 beschriebenen dadurch, daß er sich im Querschnitt von Rotor 14"aus gesehen trapezförmig verjüngt. Soweit eine zu Fig. 1 und 2 identische Ausbildung vorliegt, werden ohne erneute Beschreibung dieselben Bezugsziffern verwendet.
Im Innenraum 31 " des Gehäuses 1 " ist ein Pumpenrad 51 angeordnet, das drehfest mit der Welle 8" verbunden ist und das das als Wärmeträger die- nende Wasser vom Wärmeträger-Zuflußstutzen 35" unter Umspülung des Stators 27" durch den Innenraum 31 " zum Wärmeträger- Abflußstutzen 36" fördert. Am Durchtritt 52 des Pumpenrades 51 durch die den Lagertunnel 7" begrenzenden Gehäuseabschnitte 46" des Gehäuses 1 " sind die Gehäuseabschnitte 46" gegenüber der Welle 8" mittels Dichtungen 53, 54 abgedichtet.
Hinsichtlich der Werkstoffe der Gehäuse 1 ' und 2' und der Rotoren 14' und 14" und der Statore 27' und 27" und hinsichtlich der Wirkungsweise gelten die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2. In den Fig. 7 und 8 ist ein Rotor 14' " dargestellt, wie er einerseits bei der zweiten Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 aber auch bei der ersten und dritten Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 bzw. 5 und 6 einge- setzt werden kann. Der Rotor 14' " weist auf beiden Seiten kreisringseg- mentförmige Ausnehmungen 55, 56 auf, wobei die sich über einen etwas größeren Umfangswinkel erstreckenden Ausnehmungen 55 zur Aufnahme von Permanent-Magneten 25' " dienen, die entsprechend kreisringsegment- förmig ausgebildet sind und der Ausnehmung 55 angepaßt sind. In den sich über einen etwas kleineren Umfangswinkel erstreckenden Ausnehmungen 56 werden entsprechend angepaßte kreisringsegmentförmige Platten 57 aus Weicheisen angebracht. Die Ausnehmungen 55 und 56 sind auf beiden Seiten des scheibenförmigen Rotors 14' " ausgebildet. Wie auch bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 ist in der Mittelebene des Rotors 14' " eine dünne Platte bzw. Scheibe 58 ausgebildet, gegen die die Magnete 25'" jeweils paarweise mit dem Nordpol N bzw. dem Südpol S anliegen, wodurch sie sich fest in den Ausnehmungen 55 halten. Die Weicheisen- Platten 57 müssen dagegen in den entsprechenden Ausnehmungen 56 mittels Klebstoff oder dergleichen befestigt werden. Der Rotor 14' " besteht einschließlich der Scheibe 58 und seiner Nabe 59 aus einem geeigneten Kunststoff. Zwischen jeweils benachbarten Ausnehmungen 55 und 56 sind schmale radial zur Achse 6' " verlaufende stegartige Zwischenwände 60 ausgebildet.
Der in den Fig. 7 und 8 dargestellte Rotor 14' " kann - mit einer geringfügigen Abwandlung - auch als Rotor bei Heiz- Vorrichtungen eingesetzt werden, wie sie im Grundsatz in den Fig. 1 und 2 einerseits und 5 und 6 andererseits dargestellt sind. In diesem Fall sind die Ausnehmungen 55, 56 mit Magneten 25' " bzw. Weicheisen-Platten 57 nur auf einer, dem Stator zugewandten Seite angeordnet, während auf der anderen Seite die stegartigen Zwischenwände 60 fortgelassen und dort ein durchgehender Weicheisen-Ring 61 eingelegt ist, über den der Magnetfluß geführt wird. Dieses Ziel kann auch erreicht werden, wenn die in den Rotor 14' " integrierte Scheibe 98 aus einem ferromagnetischen Material besteht, wie es für die Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Dies ist in Fig. 8 unten links angedeutet. Wie die Erfahrung gezeigt hat, können die Weicheisen-Kerne 32 im Stator weggelassen werden.

Claims

Ansprüche:
1. Heiz-Vorrichtung,
- mit einem Gehäuse (1, 1 ', 1 ") mit einem Innenraum (31, 31 ', 31 "), - mit j e einem in den Innenraum (31, 31 ', 31 ") mündenden Wärmeträger- Zuflußstutzen (35, 35', 35") und Wärmeträger-Abflußstutzen (36, 36', 36"),
- mit einer im Gehäuse (1, 1 ', 1 ") drehbar gelagerten, drehantreibbaren Rotor- Welle (8, 8', 8") mit einer Achse (6, 6', 6"), - mit zwei koaxial zur Achse (6, 6', 6") angeordneten Teilen,
- von denen ein Teil mit Permanent-Magneten (25, 25') besetzt ist,
- von denen ein weiteres Teil aus einem geschlossenen Ring aus elektrisch leitendem Material besteht und zumindest teilweise in dem Innenraum (31, 31 ', 31 ") angeordnet ist, - von denen ein Teil als Rotor (14, 14', 14") drehfest auf der Rotor- Welle (8, 8', 8") angeordnet ist und
- die relativ zueinander unter Freilassung eines Spaltes (34) zwischen den Permanent-Magneten (25) und dem Teil aus elektrisch leitendem Material um die Achse (6, 6', 6") drehbar sind.
2. Heiz-Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Teile in Richtung der Achse (6, 6") unter Veränderung der Breite des Spaltes (34, 34") relativ zueinander verschiebbar sind.
3. Heiz-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das mit Permanent-Magneten (25, 25') besetzte Teil außerhalb des Innenraumes (31, 31 '. 31 ") angeordnet ist.
4. Heiz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Rotor (14, 14', 14") mit den Permanent-Magneten (25, 25') besetzt ist und das Teil aus elektrisch leitendem Material als relativ zur Achse (6, 6', 6") nicht drehbarer Stator (27, 27', 27") ausgebildet ist.
5. Heiz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das mit Permanent-Magneten (25') besetzte Teil zwischen zwei Teilen aus elektrisch leitendem Material angeordnet ist.
6. Heiz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei im Innenraum (31 ") ein mit der Rotor- Welle (8") drehfest verbundenes Pumpenrad (51) angeordnet ist.
7. Heiz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Teil aus elektrisch leitendem Material mit den Permanent- Magneten (25) zugewandten Weicheisen-Kernen (32) versehen ist.
8. Heiz-Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei sich die Zahl der Permanent-Magnete (25) und der Weicheisen- Kerne (32) um mindestens 1 unterscheidet.
9. Heiz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das mit Permanent-Magneten (25, 25') besetzte Teil aus elektrisch nichtleitendem und nichtmagnetisierbarem Material besteht.
10. Heiz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Teil aus elektrisch leitendem Material aus Kupfer, Aluminium oder aus einer Kupfer- oder einer Aluminium-Legierung besteht.
11. Heiz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Gehäuse (1, 1 ', 1 ") aus elektrisch nichtleitendem und nichtma- gnetisierbarem Werkstoff, vorzugsweise Kunststoff, Glas oder einem ke- ramischen Werkstoff, besteht.
12. Heiz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das mit Permanent-Magneten (25) besetzte Teil ringscheibenförmig ausgebildet ist.
13. Heiz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das mit Permanent-Magneten (25) besetzte Teil und das Teil aus elektrisch leitendem Material einander stirnseitig zugewandt sind.
14. Heiz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Permanent-Magnete (25' ") kreisringsegmentförmig ausgebildet und koaxial zur Achse (6' ") angeordnet sind.
15. Heiz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei zwischen zwei benachbarten Permanent-Magneten (25' ") jeweils eine Weicheisen-Platte (57) angeordnet ist.
16. Heiz-Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Weicheisen-Platten (57) kreisringsegmentförmig ausgebildet und radial zur Achse (6' ") angeordnet sind.
17. Heiz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei benachbarte Permanent-Magnete (25'") und Weicheisen-Platten (57) durch schmale stegartige Zwischenwände (60) des mit Permanent-Magneten (25) besetzten Teils voneinander getrennt sind.
18. Heiz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das mit Permanent-Magneten (25) besetzte Teil beidseitig mit Permanent- Magneten (25' ") bestückt ist, die jeweils paarweise angeordnet und einander jeweils mit einem Nordpol (N) und einem Südpol (S) zugewandt sind, wobei zwischen den beiden einander paarweise zugeordneten Permanent- Magneten (25' ") eine dünne Scheibe (58) des mit Permanent-Magneten (25) besetzten Teils angeordnet ist.
19. Heiz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das mit Permanent-Magneten (25) besetzte Teil nur auf einer Seite mit
Permanent-Magneten (25' ") bestückt und auf der anderen Seite mit einem Ring (61) aus ferromagnetischem Material versehen ist.
20. Heiz-Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Ring (61) aus ferroma- gnetischem Material in das mit Permanent-Magneten (25) besetzte Teil integriert ist.
EP98945199A 1997-08-21 1998-08-10 Heiz-vorrichtung Withdrawn EP1005715A1 (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19736269 1997-08-21
DE19736269 1997-08-21
DE19820370A DE19820370A1 (de) 1997-08-21 1998-05-07 Heiz-Vorrichtung
DE19820370 1998-05-07
PCT/EP1998/005060 WO1999010971A1 (de) 1997-08-21 1998-08-10 Heiz-vorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1005715A1 true EP1005715A1 (de) 2000-06-07

Family

ID=26039332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP98945199A Withdrawn EP1005715A1 (de) 1997-08-21 1998-08-10 Heiz-vorrichtung

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP1005715A1 (de)
WO (1) WO1999010971A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19860149A1 (de) 1998-12-24 2000-06-29 Rota System Ag Heiz-Vorrichtung
DE102009022916B4 (de) * 2009-05-27 2011-05-19 Dst Dauermagnet-System Technik Gmbh Magnetkupplung sowie Spalttopf für eine Magnetkupplung

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59217589A (ja) * 1983-05-26 1984-12-07 株式会社宮野鉄工所 緩降機
GB8514967D0 (en) * 1985-06-13 1985-07-17 Froude Consine Ltd Rotary electrical machines
GB2207739A (en) * 1987-03-10 1989-02-08 Dr Mohammad O A Othman Wind-driven eddy current water heater
DE3729298A1 (de) * 1987-09-02 1989-03-23 Pran Magnettechnik Europ Gmbh Vorrichtung zur energieumwandlung
US5012060A (en) * 1989-09-11 1991-04-30 Gerard Frank J Permanent magnet thermal generator
US5051638A (en) * 1989-12-19 1991-09-24 Nathan Pyles Magnetically variable air resistance wheel for exercise devices
DE4429386A1 (de) * 1994-08-15 1996-02-22 Bernd Pfeiffer Wirbelstromheizung mit Windenergie
WO1996029844A1 (de) * 1995-03-17 1996-09-26 Enviro Ec Ag Heizeinrichtung zum erwärmen eines festen oder flüssigen mediums

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9910971A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO1999010971A1 (de) 1999-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0628224B1 (de) Elektrische pumpe
EP0677914B1 (de) Transversalflussmaschine
DE3203143C2 (de)
DE1613346C3 (de) Kupplungsmotor
EP0574960B1 (de) Elektrischer Rotationsmotor
WO2005095765A1 (de) Elektrischer nockenwellenversteller mit scheibenläufermotor
WO1994006196A1 (de) Elektrische maschine
DE3027727C2 (de)
DE10257617A1 (de) Einstückige Bremsvorrichtung mit einer Feststellbremse und einer Wirbelstrombremse
DE202011001558U1 (de) Elektrische Maschine
DE3641369C2 (de)
EP1014012A2 (de) Heiz-Vorrichtung
DE2139009A1 (de) Magnetkupplung mit zwei koaxialen Rotoren
EP1005715A1 (de) Heiz-vorrichtung
DE2331120A1 (de) Schrittmotor
DE10303183B4 (de) Wirbelstromkupplung sowie Lüfterkupplung mit einer Wirbelstromkupplung
DE3809094C2 (de)
DE1800173A1 (de) Wirbelstrombremse
DE19820370A1 (de) Heiz-Vorrichtung
DE202011051491U1 (de) Wirbelstrombremse, insbesondere Retarder, mit Permanentmagneten
EP1142086B1 (de) Elektromagnetische hystereseeinheit
DE2240717B2 (de) Kommutatorloser Gleichstrommotor K.K. Suwa Seikosha, Tokio; Shinshu
DE2301347A1 (de) Wirbelstrombremse
EP0313764A2 (de) Vorrichtung zur Energieumwandlung
DE3323298A1 (de) Induktionsmotor mit geringer traegheit und variabler drehzahl

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 19991231

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE FR IT SE

17Q First examination report despatched

Effective date: 20010123

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20010606