KR101615555B1 - Eddy current heating device using magnetic substance - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 예에 따른 와전류 발열 장치는, 바깥 둘레의 표면에 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 형성된 복수의 홈들을 갖는 둘 이상의 원판형 회전자들; 상기 회전자들이 일정 간격을 두며 수직 방향으로 연결되는 회전축; 상기 복수의 홈들에 제공되고, 상기 표면의 외측 방향으로 N 극과 S 극이 번갈아 배치되는 복수의 자성체들; 및 상기 회전축과 동일한 방향을 향하고, 상기 회전자들과 이격되어 상기 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치되는 복수의 온수관들을 포함하여 구성된다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따르면, 와전류 발열 장치의 제동력을 감소시키고, 열효율을 높힘과 동시에 각 구성 부품을 모듈화하여 유지 및 관리를 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.An eddy current heating apparatus according to an embodiment of the present invention includes: at least two disk-shaped rotors having a plurality of grooves formed at regular intervals along a circumferential direction on a surface of an outer circumference; A rotating shaft rotatably connected to the rotors at regular intervals; A plurality of magnetic bodies provided in the plurality of grooves, wherein N poles and S poles are alternately arranged in an outward direction of the surface; And a plurality of hot water pipes facing the same direction as the rotation axis and spaced apart from the rotors and spaced apart at regular intervals along the circumferential direction. According to the embodiment of the present invention, there is an advantage that the braking force of the eddy current heating device is reduced, the thermal efficiency is increased, and each component is modularized to facilitate maintenance and management.
Description
본 발명은 자성체를 이용한 와전류 발열 장치에 관한 것으로서, 좀더 자세하게는, 복수의 영구 자석이 배치된 회전자를 회전시켰을 때 발생하는 와전류를 이용하여 회전자 주위에 배치된 금속 온수관을 가열시키는 와전류 발열 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an eddy current heating device using a magnetic body and more particularly to a eddy current heating device using a magnetic body, ≪ / RTI >
최근 에너지 문제가 사회적 이슈로 부상함에 따라, 대체 에너지에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히, 와전류를 이용한 발열 장치는 기존의 화석 연료보다 열 효율이 높고, 환경 오염의 문제가 없어 이에 대한 활발한 연구가 있어 왔다.Recently, as the energy problem emerges as a social issue, research on alternative energy is actively under way. Particularly, the heating device using the eddy current has higher heat efficiency than the conventional fossil fuel, and there is no problem of environmental pollution, so active research has been conducted.
와전류(eddy current 또는 Foucault current)란 도체 내부에 생기는 기전력에 의해 도체 내부에 소용돌이 모양으로 흐르는 전류를 말한다. 와전류를 발생시키는 방법으로는 자기장 내에서 도체를 움직여서 발생시키거나, 자속(magnetic flux)을 변화시켜서 발생시키는 방법이 있다.Eddy current or foucault current refers to the current flowing in the form of a vortex in the conductor due to the electromotive force generated inside the conductor. As a method of generating an eddy current, there is a method of generating a conductor by moving it in a magnetic field, or by changing a magnetic flux.
이러한 와전류를 이용한 기술로는 와전류 제동 장치와 와전류 발열 장치가 있다.The technologies using this eddy current include an eddy current braking device and an eddy current heating device.
와전류 제동 장치의 경우, 와전류는 자기장의 변화에 저항하는 전류이므로 이는 움직이는 자성체의 운동을 방해하는 효과로 나타난다. 이러한 제동 효과를 브레이크에 적용하여 차량 등에 이용할 수 있다.In the case of an eddy current braking device, the eddy current is a current that resists the change of the magnetic field, and this is an effect that hinders the movement of the moving magnetic body. This braking effect can be applied to a brake and used in a vehicle or the like.
와전류 발열 장치의 일반적인 메커니즘은 다음과 같다. 자속을 변화시켜 와전류를 발생시키는 방법의 경우, 자성체의 극성(즉, N 극과 S 극)이 번갈아 나타나도록 회전시키면, 자성체 주변의 도체를 쇄교하는 자속이 시간에 따라 변하게 된다. 그리고 자속을 가로지르는 방향으로 와전류가 발생하면서 줄열(Joule heat)이 발생한다. 이때, 전류의 방향은 도체에 가해진 자기장의 변화에 반대되는 자기장을 생성하는 방향으로 생성된다. The general mechanism of the eddy current heating device is as follows. In the method of generating the eddy current by changing the magnetic flux, when the polarities of the magnetic bodies alternate (that is, N and S poles) alternately, the magnetic flux connecting the conductors around the magnetic bodies changes with time. Joule heat is generated when an eddy current is generated in a direction crossing the magnetic flux. At this time, the direction of the current is generated in a direction that generates a magnetic field opposite to the change of the magnetic field applied to the conductor.
와전류가 생성되는 경우, 발열 효과 외에 제동 효과도 필연적으로 수반된다. 특히 와전류 발열 장치는 고속 철도의 무접촉 제동 장치로 사용될 만큼 초기 구동에서 강한 제동력이 발생한다. 따라서, 효율적인 와전류 발열 장치를 만들기 위해서는 초기 제동력을 최소화할 뿐만 아니라, 와전류에 위한 발열 효과도 확보해야 하는 문제점이 있다.When an eddy current is generated, in addition to the exothermic effect, a braking effect is inevitably accompanied. In particular, the eddy current heating device generates strong braking force at the initial drive, so that it can be used as a contactless braking device for a high-speed railway. Therefore, in order to make an efficient eddy current heating device, not only the initial braking force is minimized, but also a heating effect for eddy current is secured.
본 발명의 목적은 와전류 발열 장치의 초기 제동력을 최소화하고, 열효율도 높일 수 있는 효율적인 와전류 발열 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide an eddy current heating apparatus capable of minimizing the initial braking force of the eddy current heating apparatus and increasing the thermal efficiency.
본 발명의 실시 예에 따른 와전류 발열 장치는 표면에 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 형성된 복수의 홈들을 갖는 적어도 하나의 회전자; 상기 적어도 하나의 회전자와 수직 방향으로 연결되는 회전축; 상기 복수의 홈들에 제공되고, 상기 표면의 외측 방향으로 N 극과 S 극이 번갈아 배치되는 복수의 자성체들; 그리고 상기 회전축과 동일한 방향을 향하고, 상기 회전자와 이격되어 상기 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치되는 복수의 온수관들을 포함하되, 상기 온수관들은 입수구와 출수구의 구경이 다를 수 있다.An eddy current heating apparatus according to an embodiment of the present invention includes at least one rotor having a plurality of grooves formed at regular intervals along a circumferential direction on a surface thereof; A rotating shaft connected to the at least one rotor in a vertical direction; A plurality of magnetic bodies provided in the plurality of grooves, wherein N poles and S poles are alternately arranged in an outward direction of the surface; And a plurality of hot water pipes facing the same direction as the rotation axis and spaced apart from the rotor and spaced apart from each other at regular intervals along the circumferential direction, wherein the hot water pipes may have different diameters of the inlet port and the outlet port.
실시 예로써, 상기 복수의 온수관들의 입수구와 출수구에 제공되어 각각 유속을 조절하는 밸브들을 더 포함할 수 있다.As an embodiment, the apparatus may further include valves provided at the inlet and outlet of the plurality of hot water pipes to regulate the respective flow rates.
다른 실시 예로써, 상기 복수의 온수관들과 결합되고, 상기 회전자와 상기 복수의 온수관들 사이의 공극을 조절하는 공극조절부를 더 포함할 수 있다.As another embodiment, the air conditioner may further include an air gap adjusting unit coupled to the plurality of hot water pipes and adjusting the gap between the rotor and the plurality of hot water pipes.
또 다른 실시 예로써, 상기 공극조절부는 상기 회전축을 중심으로 상기 회전자와 상기 복수의 온수관들 사이의 공극을 동시에 증가시키거나 감소시키도록 조절할 수 있다.In yet another embodiment, the gap adjustment may be adjusted to simultaneously increase or decrease the gap between the rotor and the plurality of hot water tubes about the axis of rotation.
또 다른 실시 예로써, 상기 복수의 자성체들은 사마륨 코발트 자석일 수 있다.In yet another embodiment, the plurality of magnetic bodies may be a samarium cobalt magnet.
또 다른 실시 예로써, 상기 복수의 온수관들은 구리 또는 알루미늄 재질일 수 있다.In another embodiment, the plurality of hot water pipes may be made of copper or aluminum.
본 발명의 실시 예에 따른 와전류 발열 시스템은 바람에 의해 회전하는 블레이드가 부착된 로터, 상기 로터에 인가되는 동력을 전달받는 동력전달장치, 그리고 상기 동력전달장치로부터 동력을 전달받는 와전류 발열 장치를 포함하고, 상기 와전류 발열 장치는, 표면에 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 형성된 복수의 홈들을 갖는 적어도 하나의 회전자; 상기 적어도 하나의 회전자와 수직 방향으로 연결되는 회전축; 상기 복수의 홈들에 결합하고, 상기 표면의 외측 방향으로 N 극과 S 극이 번갈아 배치되는 복수의 자성체들; 그리고 상기 회전축과 동일한 방향을 향하고, 상기 회전자와 이격되어 상기 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치되는 복수의 온수관들을 포함하되, 상기 온수관들은 입수구와 출수구의 구경이 다를 수 있다.The eddy current heating system according to an embodiment of the present invention includes a rotor having a blade rotated by wind, a power transmitting device receiving power applied to the rotor, and a eddy current heating device receiving power from the power transmitting device Wherein the eddy current heating device comprises: at least one rotor having a plurality of grooves formed on a surface thereof at regular intervals along a circumferential direction; A rotating shaft connected to the at least one rotor in a vertical direction; A plurality of magnetic bodies coupled to the plurality of grooves and having N poles and S poles disposed alternately in an outward direction of the surface; And a plurality of hot water pipes facing the same direction as the rotation axis and spaced apart from the rotor and spaced apart from each other at regular intervals along the circumferential direction, wherein the hot water pipes may have different diameters of the inlet port and the outlet port.
실시 예로써, 로터와 연결되고, 회전하는 로터에 의해 발생한 운동 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 저장하는 축전지를 더 포함할 수 있다.As an embodiment, the apparatus may further include a battery connected to the rotor and converting the kinetic energy generated by the rotating rotor into electrical energy and storing the converted kinetic energy.
본 발명의 실시 예에 따르면, 와전류 발열 장치의 제동력을 감소시키고, 열효율을 높이고, 각 구성 부품을 모듈화하여 유지 및 관리를 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.According to the embodiment of the present invention, there is an advantage that the braking force of the eddy current heating device is reduced, the thermal efficiency is increased, and each component is modularized to facilitate maintenance and management.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 와전류 발열 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 회전자를 상세하게 보여주는 도면이다.
도 3a는 도 2의 116 부분을 자세하게 보여주는 도면이다.
도 3b는 도 2의 116 부분을 자세하게 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라, 복수의 회전자들을 회전축에 결합시킨 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라, 회전자 주위에 온수관부를 배치한 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 온수관을 자세하게 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 와전류 발열 장치를 적용한 와전류 발열 시스템을 보여주는 도면이다.1 is a view showing an eddy current heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed view of the rotor shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3A is a view showing in detail the
FIG. 3B is a view showing in detail the
4 is a view showing an example in which a plurality of rotors are coupled to a rotation axis according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing an example in which a hot water tube portion is disposed around a rotor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a detailed view of the hot water pipe shown in FIG. 5. FIG.
7 is a view showing an eddy current heating system to which an eddy current heating apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두 예시적이라는 것이 이해되어야 하며, 청구된 발명의 부가적인 설명이 제공되는 것으로 여겨져야 한다. 참조 부호들이 본 발명의 바람직한 실시 예들에 상세히 표시되어 있으며, 그것의 예들이 참조 도면들에 표시되어 있다. 가능한 어떤 경우에도, 동일한 참조 번호들이 동일한 또는 유사한 부분을 참조하기 위해서 설명 및 도면들에 사용된다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and should provide a further description of the claimed invention. Reference numerals are shown in detail in the preferred embodiments of the present invention, examples of which are shown in the drawings. Wherever possible, the same reference numbers are used in the description and drawings to refer to the same or like parts.
아래에서, 와전류 발열 장치가 본 발명의 특징 및 기능을 설명하기 위한 한 예로서 사용된다. 하지만, 이 기술 분야에 정통한 사람은 여기에 기재된 내용에 따라 본 발명의 다른 이점들 및 성능을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시 예들을 통해 또한, 구현되거나 적용될 수 있을 것이다. 게다가, 상세한 설명은 본 발명의 범위, 기술적 사상 그리고 다른 목적으로부터 상당히 벗어나지 않고 관점 및 용도에 따라 수정되거나 변경될 수 있다.In the following, an eddy current heating apparatus is used as an example for explaining the features and functions of the present invention. However, those skilled in the art will readily appreciate other advantages and capabilities of the present invention in accordance with the teachings herein. The invention may also be embodied or applied in other embodiments. In addition, the detailed description may be modified or changed in accordance with the viewpoint and use without departing from the scope, technical thought and other objects of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 와전류 발열 장치(100)를 보여주는 도면이다. 1 is a view showing an eddy
도 1을 참조하여, 와전류 발열 장치(100)는 회전자(110), 회전축(120), 및 온수관부(130)를 포함할 수 있다. 회전자(110)의 중심부에 회전축(120)이 삽입되어, 회전축(120)을 중심으로 회전하는 구조로 구성될 수 있다. 회전축(120)에 연결된 회전자(110)의 개수는 도면에 도시된 바와 같이 5개로 구성될 수 있으나, 실시 예에 따라 그 이상이거나 이하일 수도 수 있다. 온수관부(130)는 회전자(110)와 소정의 간격을 두고 이격되어, 회전자(110) 주위에 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다. 그러나, 실시 예에 따라서, 복수의 온수관부(130)들은 서로 접촉하도록 배치될 수도 있다. 또한, 온수관부(130)는 회전자(110) 주위에 복수 개 배치될 수 있다.1, the eddy
본 발명의 실시 예에 따른 와전류 발열 장치(100)는 초기 제동력을 최소화시킬 수 있고, 와전류에 의한 열효율도 높일 수 있다. 회전축(120)에 연결된 모터(미도시)가 구동되어 회전자(110)가 회전하면, 온수관부(130)에 발생하는 와전류에 의해 줄열이 발생하여 온수관부(130)를 가열시킬 수 있다. 와전류 발열 장치(100)의 제동력은 도체에 발생하는 와전류의 크기에 비례한다. 따라서, 와전류의 크기를 작게 하면, 와전류 발열 장치(100)에 걸리는 제동력도 감소시킬 수 있다. 그러므로, 회전자(110)에 부착된 자석과 이격되어 접촉되는 도체(즉, 온수관부)의 면적을 감소시키기 위해, 복수의 온수관부(130) 각각을 일정한 간격을 두고 배치시킬 수 있다. 이렇게 함으로써, 와전류 발열 장치(100)에 걸리는 제동력을 최소화시킬 수 있다.The eddy
또한, 와전류 발열 장치(100)는 공극조절부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 공극조절부(미도시)는 복수의 온수관부(130)들에 연결되어, 복수의 온수관부(130)들과 회전자(110) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 즉, 상기 공극을 조절하여, 와전류 발열 장치(100)에 가해지는 제동력을 제어하거나, 와전류에 의한 발열을 제어할 수 있다.Further, the eddy
도 2는 도 1에 도시된 회전자(110)를 상세하게 보여주는 도면이다. 회전자(110)는 자성체(114)에 의해 생성되는 자속(magnetic flux)을 변화시켜 와전류를 유도시키기 위해 자성체(114)가 부착되는 부품이다. 회전자(110)는 둥근 원판의 형태로써 금속 재질로 이루어질 수 있다. FIG. 2 is a detailed view of the
홈(112)들이 제공될 수 있다. 복수의 홈(112)들은 복수의 자성체(114)들을 결합시키기 위해 회전자(110)의 표면에 원주 방향으로 형성될 수 있다. 복수의 홈(112)들은 자성체(114)들이 N 극과 S 극이 서로 번갈아가며 배치되어야 하므로 짝수개로 형성될 수 있다. 실시 예에 따라서, 복수의 홈(112)들의 개수는 40개일 수 있다.
자성체(114)들이 제공될 수 있다. 자성체(114)는 회전자(110)가 회전할 때, 와전류를 발생시켜 온수관부(130)를 가열시키기 위함이다. 구체적으로, 자성체(114)들은 N 극과 S 극이 회전자(110)의 측면의 외측 방향으로 번갈아 향하도록 배치될 수 있다. 두 개의 자석이 한 세트를 이루고, 각각 N 극과 S 극이 회전자(110)의 측면의 외측 방향을 향하도록 배치되어야 하므로, 자성체(114)의 개수는 짝수 개일 수 있다. 즉, 자속을 변화시켜 와전류를 발생시키기 위해 N 극과 S 극을 번갈아가면서 배치시키는 것이다. 예를 들어, 자성체(114)들의 개수는 홈(112)들의 개수와 같이 40개 일 수 있다.
자성체(114)는 영구 자석일 수 있다. 실시 예에 따라서, 자성체(114)는 사마륨 코발트(samarium cobalt)로 만들어진 자성체일 수 있다. 사마륨 코발트는 사마륨(Sm)과 코발트(Co)의 금속간 화합물(SmCo5)로써, 보자력(coercive force)이 페라이트(ferrite)보다 훨씬 큰 강자성체이다. 사마륨 코발트 자성체는 최대 사용 온도가 350℃ 정도로써, 온도에 대한 안전성이 높아 감자(demagnetizing)가 거의 없는 자성체이다. 특히, 와전류 발열 장치에 사마륨 코발트 자성체(samarium cobalt magnet)를 적용함에 있어서, 내열 온도 및 자기력의 크기는 매우 중요하다. 실시 예에 따라서, 자성체(114)의 내열 온도는 300℃ 이상이고, 자기력은 3000 가우스 이상일 수 있다. 본 실시 예에서, 자성체(114)는 사마륨 코발트 자성체로써 설명하였으나, 이에 한정되지 않음은 자명하다, 자성체(114)는 실시 예에 따라서, 네오듐 자석, 페라이트(Ferrite) 계열 자석, 또는 알니코(AlNiCo) 계열 자석일 수도 있다.The
홀(122)이 회전축(120)이 삽입될 수 있도록 회전자(110)의 중심부에 제공될 수 있다. 회전자(110)와 회전축(120)이 일체형이 아닌 분리 가능하게 하여, 와전류 발열 장치를 모듈화(modularization)할 수 있다. 예를 들어, 강자성체인 자성체(114)를 교번하여(alternatively) 배치 함으로써, 자성체(114)의 자기력이 약해지는 경우, 자성체(114) 또는 회전자(110)를 용이하게 교체할 수 있다.A
회전축 고정용 홈(124)이 홀(122)의 내면에 제공될 수 있다. 회전축 고정용 홈(124)은 홀(122)에 삽입되는 회전축(120)이 홀(122)에 체결될 수 있도록 하기 위함이다.The rotary
도 3a 및 3b는 도 2의 116 부분을 자세하게 보여주는 도면이다. Figs. 3A and 3B are views showing in detail the
도 3a를 참조하면, 자성체(114a)를 모듈화하여 탈착이 용이하도록 할 수 있다. 자성체(114a)를 영구자석으로 사용한다 할지라도, 강자성체인 사마륨 코발트 자성체를 N 극과 S 극이 번갈아 배치되도록 하는 경우, 자기장의 영향에 의해 자기력이 변할 수 있기 때문이다. 또한, 홈(112a) 및 자성체(114b)는 사다리꼴 형태일 수 있다. 도 2에 도시된 회전자(110)가 고속으로 회전할 경우(예를 들어, 1800 RPM 이상), 원심력에 의해 자성체가 분리될 우려가 있다. 따라서, 회전중의 분리를 방지하고, 자성체(114b)의 탈착을 용이하게 하기 위해 사다리꼴 형태로 제작될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 회전자(110)의 측면의 외측 방향으로 드러나는 자성체(114a)의 면적은 6㎠일 수 있다.Referring to FIG. 3A, the
도 3b를 참조하면, 홈(112b) 및 자성체(114b)는 일부분이 절삭된 원형의 형태일 수 있다. 마찬가지로 회전자(110)가 회전하는 동안, 홈(112b)으로부터 자성체(114b)가 분리하는 것을 막기 위한 것이다. 이에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같으므로 생략하기로 한다.Referring to FIG. 3B, the
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라, 복수의 회전자들을 회전축에 결합시킨 예를 보여주는 도면이다.4 is a view showing an example in which a plurality of rotors are coupled to a rotation axis according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하여, 복수의 회전자들(110-1 내지 110-5)이 서로 일정한 간격을 두고 회전축(120)에 결합될 수 있다. 지지용 패널(118)이 회전자의 상부면과 그에 대향하는 하부면에 각각 부착되어 체결용 볼트(119)로 고정될 수 있다. 자성체(114)들이 회전축(120)이 놓인 방향으로 이탈하는 것을 막기 위함이다. 또한, 자성체(114)들의 탈착을 용이하게 하여 모듈화를 도모하기 위함이다. 회전자 하나당 부착되는 자성체(114)들의 개수는 40개로써, 전체 200개의 자성체(114)들이 제공될 수 있다. 회전자의 측면 방향으로 드러나는 자성체 하나의 표면적은 6㎠이므로, 전체 1200㎠일 수 있다. 회전자의 개수를 늘리거나, 회전자에 부착되는 자성체(114)들의 개수를 늘림으로써, 자성체(114)들의 면적을 넓힐 수 있다. 그러나, 이때 와전류의 크기 및 회전자들(110-1 내지 110-5)에 가해지는 제동력도 강해지기 때문에, 전술된 바와 같이 자성체(114)들의 개수 및 면적을 최적화하여, 발열 장치의 효율성을 극대화할 수 있다.Referring to FIG. 4, a plurality of rotors 110-1 to 110-5 may be coupled to the
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라, 회전자 주위에 온수관부를 배치한 예를 보여주는 도면이다. 온수관부(130)는 회전자 주위에 복수 개 배치될 수 있다. 도 1 및 도 5를 참조하여, 복수의 온수관부(130)는 각각 회전축(120) 방향으로 회전자(110)와 소정의 간격을 두고 배치될 수 있다. 비록 도면에는 각각의 온수관부(130)들이 서로 접촉한 상태로 배치되어 있으나, 실시 예에 따라서 복수의 온수관부(130)들 각각은 서로 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다. 온수관부(130)는 구리 또는 알루미늄 소재로 제작될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 구리알루미늄합금, 또는 다른 열전도성이 좋은 금속 물질로 이루어질 수 있음은 자명하다. 회전축(도 1의 120)에 연결된 모터(미도시)가 구동되어 회전자(110)가 회전하면, 온수관부(130)에 발생하는 와전류에 의해 줄열이 발생하여 온수관부(130)들을 가열시킬 수 있다. 5 is a view showing an example in which a hot water tube portion is disposed around a rotor according to an embodiment of the present invention. A plurality of
이와 동시에, 회전하는 회전자(110)의 회전을 방해하는 방향으로 제동력이 발생할 수 있다. 와전류에 의한 발열 효과와 제동력 효과는 일종의 트레이드-오프(trade-off) 관계에 있으므로, 와전류에 의한 발열 효과를 도모함과 동시에 와전류 브레이크 효과를 감소시키는 것은 중요하다. 이를 해결하기 위해서는 회전자(110)와 주변에 배치된 복수의 온수관부(130)들의 적절한 배치가 중요하다. At the same time, the braking force can be generated in a direction that interferes with the rotation of the
와전류 발열 장치(100)의 회전자(110)에 인가되는 제동력은 도체(예를 들어, 온수관부)에 발생하는 와전류의 크기에 비례한다. 그러므로, 와전류의 크기를 작게 하면(예를 들어, 자성체 주변에 배치된 금속의 면적을 감소시키면), 와전류 발열 장치(100)에 걸리는 제동력도 감소시킬 수 있다. 따라서, 회전자(110)에 부착된 자성체(도 4의 114)와 이격되어 배치되는 도체(즉, 온수관부)의 면적을 감소시키기 위해, 각각의 온수관부(130)들을 서로 일정한 간격을 두고 배치시킬 수 있다. 이렇게 함으로써, 회전자(도 1의 110)에 걸리는 제동력을 감소시킬 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라서, 온수관부(130)는 단면이 원형인 금속 막대 형태일 수 있으며, 그 개수는 50개일 수 있다.The braking force applied to the
또한, 회전자(110)와 복수의 온수관부(130)들 사이의 간격은 공극조절부(미도시)에 의해 조절될 수 있다. 공극조절부(미도시)는 복수의 온수관부(130)들에 연결되어, 회전자(110)와 복수의 온수관부(130)들 사이의 간격을 조절할 수 있다. 예를 들어, 회전자(110)와 복수의 온수관부(130)들 사이의 간격은 회전축(도 1의 120)을 중심으로 동시에 증가하거나 동시에 감소하는 등의 방법으로 조절될 수 있다. 즉, 상기 공극을 조절하여, 와전류 발열 장치(도 1의 100)에 가해지는 제동력을 제어하거나, 와전류에 의한 발열을 제어할 수 있다.In addition, the gap between the
도 6은 도 5에 도시된 온수관을 자세하게 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 온수관부(130)의 내부 구경은 서로 다를 수 있다. 즉, 온수관부(130)로 온수가 유입하는 입수구와 물이 배출되는 출수구의 구경은 서로 다를 수 있으며, 입수구에서 출수구로 갈수록 구경이 점점 넓어지는 형태일 수 있다. 그러나, 실시 예에 따라서, 입수구에서 출수구로 갈수록 구경이 점점 좁아지는 형태일 수도 있다. 이와 같이, 온수관부(130)의 입수구와 출수구의 구경을 다르게 하는 것은 유속을 조절하여 더욱 효율적으로 온수를 가열시킬 수 있도록 하기 위함이다. 베르누이 정리(Bernoulli's theorem)에 의하면, 유체의 속력은 좁은 통로를 흐를 때 증가하고, 넓은 통로를 흐를 때 감소한다. 따라서, 입수구와 출수구의 구경을 다르게 하여, 온수관부(130)에 온수가 머무르는 시간을 증가시켜 효율성을 도모할 수 있다. 예를 들어, 입수구와 출수구의 구경은 각각 20mm, 30mm 일 수 있다.FIG. 6 is a detailed view of the hot water pipe shown in FIG. 5. FIG. Referring to FIG. 6, the inner diameter of the
온수관부(130)의 입수구와 출수구의 구경을 다르게 하기 위해, 입수구와 출수구에 밸브(미도시)가 추가적으로 제공될 수 있다. 밸브도, 온수관부(130)에 온수가 머무르는 시간을 필요에 따라서 조절할 수 있게 하기 위함이다. A valve (not shown) may additionally be provided to the inlet and outlet to differentiate the inlet and outlet of the
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 와전류 발열 장치를 적용한 와전류 발열 시스템을 보여주는 도면이다. 와전류 발열 시스템(1000)은 와전류 발열 장치(100), 블레이드(200), 동력전달장치(300), 및 축전지(400)를 포함할 수 있다. 와전류 발열 장치(100)의 동작 방법은 상기 설명한 바와 같으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 블레이드(200)는 바람(풍력)에 의해 회전될 수 있다. 동력전달장치(300)는 와전류 발열 장치(100)에 동력을 전달하기 위한 장치로써, 복수의 기어(미도시), 베어링(미도시) 등을 포함할 수 있다. 동력 전달 장치(300)는 도 1에 도시된 회전축(120)에 연결되어 회전자(도 1의 110)를 회전시킬 수 있다. 축전지(400)는 불규칙한 바람으로 인하여 블레이드(200)가 동력전달장치(300)을 구동시킬 수 없는 경우를 위해 제공될 수 있으며, 풍력에 의한 운동 에너지를 변환시켜 전기 에너지의 형태로 저장할 수다.7 is a view showing an eddy current heating system to which an eddy current heating apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. The eddy
본 발명의 실시 예에 따르면, 복수의 자성체들을 일정한 간격을 두고 회전자에 삽입하고, 복수의 온수관부들을 서로 일정한 간격을 두고 배치하고, 온수관부의 입수구와 출수구의 구경을 달리하여 유속을 조절 수 있다. 그 결과, 회전자에 가해지는 제동력을 감소시킴과 동시에, 열효율을 높일 수 있다. 또한, 회전자, 회전축, 온수관부 등의 분리가 용이하게 제작함으로써 모듈화시켜 관리 및 수리가 용이하다는 장점이 있다.According to an embodiment of the present invention, a plurality of magnetic bodies are inserted into a rotor at regular intervals, a plurality of hot water tube portions are arranged at a predetermined interval from each other, and a flow rate is adjusted by varying a diameter of the inlet and outlet of the hot water tube portion have. As a result, the braking force applied to the rotor can be reduced and the thermal efficiency can be increased. Further, the rotor, the rotary shaft, the hot water pipe, and the like can be easily separated and modularized to facilitate management and repair.
본 발명의 범위 또는 기술적 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 구조가 다양하게 수정되거나 변경될 수 있음은 이 분야에 숙련된 자들에게 자명하다. 상술한 내용을 고려하여 볼 때, 만약 본 발명의 수정 및 변경이 아래의 청구항들 및 동등물의 범주 내에 속한다면, 본 발명이 이 발명의 변경 및 수정을 포함하는 것으로 여겨진다.It will be apparent to those skilled in the art that the structure of the present invention can be variously modified or changed without departing from the scope or spirit of the present invention. In view of the foregoing, it is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they fall within the scope of the following claims and equivalents.
100: 와전류 발열 장치 110: 회전자
112: 홈 114: 자성체
118: 지지용 패널 119: 체결용 볼트
120: 회전축 122: 홀
124: 회전축 고정용 홈 130: 온수관부
200: 블레이드 300: 동력전달장치
400: 축전지 1000: 와전류 발열 시스템100: eddy current heating device 110: rotor
112: groove 114: magnetic body
118: support panel 119: fastening bolt
120: rotation axis 122: hole
124: rotary shaft fixing groove 130: hot water tube
200: Blade 300: Power transmission device
400: Battery 1000: Eddy current heating system
Claims (7)
상기 회전자들이 일정 간격을 두며 수직 방향으로 연결되는 회전축;
상기 복수의 홈들에 제공되고, 상기 표면의 외측 방향으로 N 극과 S 극이 번갈아 배치되는 복수의 자성체들; 및
상기 회전축과 동일한 방향을 향하고, 상기 회전자들과 이격되어 상기 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치되는 복수의 온수관들을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 와전류 발열 장치.
At least two disk-shaped rotors having a plurality of grooves formed on a surface of an outer circumferential surface at regular intervals along a circumferential direction;
A rotating shaft rotatably connected to the rotors at regular intervals;
A plurality of magnetic bodies provided in the plurality of grooves, wherein N poles and S poles are alternately arranged in an outward direction of the surface; And
And a plurality of hot water pipes facing the same direction as the rotary shaft and spaced apart from the rotors so as to be spaced at regular intervals along the circumferential direction.
상기 복수의 홈들 및 상기 복수의 자성체들은 상기 회전축에 수직한 단면이 상기 회전축을 향하여 넓어지는 상협하광의 사다리꼴 또는 일부분이 절삭된 원형인 것을 특징으로 하는 와전류 발열 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of grooves and the plurality of magnetic bodies are a trapezoidal shape or a partially cut circular shape whose cross section perpendicular to the rotation axis is widened toward the rotation axis.
상기 회전자들은 상기 복수의 홈들이 형성된 바깥 둘레 부분과 상기 회전축과 연결되는 홀과 회전축 고정용 홈이 형성된 안쪽 둘레 부분은 중간 부분보다 두껍게 돌출되어 요철 된 원판 형상인 것을 특징으로 하는 와전류 발열 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the rotors have a disc shape in which an outer peripheral portion formed with the plurality of grooves, a hole connected to the rotating shaft, and an inner peripheral portion formed with a rotary shaft fixing groove are protruded thicker than the middle portion.
상기 회전자들은 각각 서로 대향 하는 양 측면에 상기 복수의 자성체들이 상기 회전축이 놓인 방향으로 이탈하는 것을 막기 위한 지지용 패널이 체결용 볼트로 더 고정된 것을 특징으로 하는 와전류 발열 장치.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the support plates for preventing the plurality of magnetic bodies from deviating in the direction in which the rotation axis is laid are further fixed by fastening bolts on both sides of the rotors opposite to each other.
상기 회전자들은 금속 재질로 만들어지고,
상기 복수의 온수관들은 단면이 원형인 금속 막대인 것을 특징으로 하는 와전류 발열 장치.
5. The method of claim 4,
The rotors are made of a metal material,
Wherein the plurality of hot water pipes are metal rods having a circular cross section.
상기 복수의 온수관들과 결합되고, 상기 회전자들과 상기 복수의 온수관들 사이의 공극을 조절하는 공극조절부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 와전류 발열 장치.
5. The method of claim 4,
And an air gap adjusting unit coupled to the plurality of hot water pipes and adjusting the gap between the rotors and the plurality of hot water pipes.
상기 복수의 자성체들은 사마륨 코발트 자석 또는 네오듐 자석인 것을 특징으로 하는 와전류 발열 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the plurality of magnetic bodies are samarium cobalt magnets or neodymium magnets.
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