RU97889U1 - Устройство для преобразования механической энергии в тепловую - Google Patents
Устройство для преобразования механической энергии в тепловую Download PDFInfo
- Publication number
- RU97889U1 RU97889U1 RU2010115801/07U RU2010115801U RU97889U1 RU 97889 U1 RU97889 U1 RU 97889U1 RU 2010115801/07 U RU2010115801/07 U RU 2010115801/07U RU 2010115801 U RU2010115801 U RU 2010115801U RU 97889 U1 RU97889 U1 RU 97889U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- cylinder
- stator
- shaft
- magnetic material
- Prior art date
Links
Abstract
Устройство для преобразования механической энергии в тепловую, состоящее из статора, с расположенной на нем обмоткой возбуждения, представляющего собой емкость, выполненную в виде двух вставленных один в другой полых ферромагнитных цилиндров, между которыми находится теплоноситель, и коаксиально размещенного внутри статора ротора, состоящего из цилиндра с зубчатой поверхностью и вала, отличающееся тем, что в статоре внутренняя поверхность внутреннего цилиндра выполнена из высокопроводящего немагнитного материала, а в роторе между цилиндром и валом установлен диск или спицы из немагнитного материала.
Description
Полезная модель относится к области электротехники, и может быть использована в автономных системах отопления и горячего водоснабжения, а также для нагрева различных сред, используемых в технологическом процессе.
Известно устройство для преобразования механической энергии в тепловую (патент РФ №2097946, Н05В 6/10, Елшин А.И., Казанский В.М., Карманов Е.Д., Михеев В.И.).
Известно устройство для нагрева жидкости (патент РФ №2303861, Н05В 6/10, Поляков В.Г., Афанасьев А.А., Нестерин В.А., Никифоров В.Е., Афанасьев В.В., Николаев А.В.).
Прототипом является устройство для преобразования механической энергии в тепловую (патент РФ №89316, Н05В 6/10, Толмачева А.В., Иванов А.В., Бичков А.В.).
Недостатками прототипа являются: низкие значения коэффициента мощности и КПД, повышенные инерционность ротора и износ подшипников.
Задачей полезной модели является повышение значений коэффициента мощности и КПД, понижение инерционности ротора и износа подшипников.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для преобразования механической энергии в тепловую, состоящем из статора, с расположенной на нем обмоткой возбуждения, представляющего собой емкость, выполненную в виде двух вставленных один в другой полых ферромагнитных цилиндров между которыми находится теплоноситель, и коаксиально размещенного внутри статора ротора, состоящего из цилиндра с зубчатой поверхностью и вала, согласно полезной модели в статоре внутренняя поверхность внутреннего цилиндра выполнена из высокопроводящего немагнитного материала, а в роторе между цилиндром и валом установлен диск или спицы из немагнитного материала.
Сущность полезной модели пояснена чертежами.
На фиг.1 показаны продольное и поперечное сечения одного из вариантов реализации заявляемой полезной модели.
Здесь: 1 - ротор;
2 - статор;
3 - обмотка возбуждения;
4 - вал;
5 - диск;
6 - Н-образный цилиндр;
7 - зубец;
8 - паз;
9 - внутренний цилиндр емкости;
10 - внешний цилиндр емкости;
11 - медное покрытие.
На фиг.2 - кривая распределения магнитного потока в воздушном зазоре;
Устройство для преобразования механической энергии в тепловую (фиг.1) содержит ротор 1, статор 2, обмотку возбуждения 3. Ротор 1 включает в себя вал 4 с коаксиально напрессованным на него диском 5, выполненным из легкого немагнитного материала, и коаксиально закрепленный на ободе диске 5 полый массивный ферромагнитный цилиндр 6, имеющий в продольном сечении Н-образную форму. Причем на внешних выступающих поверхностях Н-образного цилиндра 6, по всей окружности, выполнены продольные зубцы 7 (пазы 8). Роль статора 2, выполняет, образованная двумя коаксиально расположенными массивными ферромагнитными полыми цилиндрами 9, 10 емкость, причем на внутреннюю поверхность цилиндра 9 нанесено медное покрытие 11. Ротор 1 коаксиально размещен внутри внутреннего цилиндра 9, на внутренней омедненной поверхности которого в пазе центральной части Н-образного цилиндра 6, коаксиально, охватывая ротор 1, закреплена сосредоточенная обмотка возбуждения 3.
Устройство для преобразования механической энергии в тепловую работает следующим образом. Сосредоточенная обмотка возбуждения 3 подключается к источнику постоянного тока. В результате протекания тока по виткам обмотки возникает униполярное магнитное поле с величиной магнитного потока Ф0=Фmax+Фmin/2, замыкающегося по магнитной цепи, показанной на фиг.1, где Фmax - значение магнитного потока в медном покрытии 11 и в воздушном зазоре между внутренней поверхностью цилиндра 9 и центром зубца 7; Фmin - значение магнитного потока в медном покрытии 11 и в воздушном зазоре между внутренней поверхностью цилиндра 9 и центром паза 8 (фиг.2). При вращении ротора 1, посредством механической связи вала 4 с приводным устройством, в воздушном зазоре между внутренней поверхностью цилиндра 9 и зубчатыми поверхностями ротора 1 возникает непостоянство магнитной проводимости. Изменение магнитного потока от максимального значения Фmax под центром зубца 7 до минимального Фmin под центром паза 8, и наоборот, от Фmin до Фmax; приводит к возникновению в зазоре и в медном покрытии 11 пульсирующего магнитного поля (изменяющегося по величине, но постоянного по направлению), состоящего из постоянной Ф0 и переменной Фm=Фmax-Фmin/2 составляющих, где Фm - амплитуда переменной составляющей (фиг.2). Переменная составляющая Фm, синхронно вращаясь с ротором 1, проходя через воздушный зазор и медное покрытие 11, замыкается по внутренней поверхности цилиндра 9. Под действием переменного магнитного поля (переменной составляющей Фm), под каждой зубчатой поверхностью ротора 1, в медном покрытии 11 и на внутренней поверхности цилиндра 9 наводятся ЭДС и соответственно вихревые токи.
Протекание вихревых токов по всей толщине медного покрытия 11 и по внутренней поверхности (в поверхностном слое с толщиной равном глубине проникновения электромагнитной волны в ферромагнитную среду) цилиндра 9 приводит к выделению тепла, используемого для нагрева теплоносителя, которым заполнена емкость.
Использование предлагаемой полезной модели позволяет:
- повысить коэффициент мощности и КПД за счет покрытия внутренней поверхности внутреннего цилиндра емкости немагнитным материалом с высокой удельной электрической проводимостью (медь, алюминий и т.п.) и установки между валом и зубчатой ферромагнитной поверхностью ротора диска или спиц из немагнитного материала.
Для увеличения выходной мощности (КПД) устройства, находящейся в квадратичной зависимости от числа зубцов ротора (частоты пульсации магнитного поля) необходимо увеличивать диаметр ротора с целью выполнения на его цилиндрической поверхности большего числа зубцов (при сохранении их геометрических размеров и той же частоты вращения ротора). В прототипе это было сделать невозможно, поскольку увеличение частоты пульсаций магнитного поля приводит к резкому увеличению скорости затухания электромагнитной волны в ферромагнитной среде, и как следствие, к резкому увеличению активного сопротивления поверхностного слоя внутреннего цилиндра емкости и соответственно уменьшению величины вихревых токов. Наличие же в данной полезной модели немагнитного высокопроводящего покрытия на внутренней поверхности внутреннего цилиндра емкости позволяет использовать данное устройство на более высокой частоте, так как затухание электромагнитной волны в немагнитной среде происходит слабее, следовательно, слабее происходит уменьшение и без того очень малого электрического сопротивления немагнитного покрытия, что позволяет получить больший вихревой ток, а соответственно и большее количество тепла.
Кроме того, если в прототипе выделение тепловой мощности происходит только в тонком слое на внутренней поверхности внутреннего цилиндра емкости, где толщина слоя определяется глубиной проникновения электромагнитной волны, то в полезной модели, тепловая мощность выделяется еще и по всей толщине немагнитного покрытия.
Отсутствие потерь от вихревых токов в подшипниках за счет того, что между валом и зубчатой ферромагнитной поверхностью ротора установлен диск или спиц из немагнитного материала, также позволяет повысить КПД.
- уменьшить металлоемкость и момент инерции ротора; для получения большей мощности (КПД) необходимо увеличивать диаметр ротора с целью выполнения на его цилиндрической поверхности большего числа зубцов (при сохранении их геометрических размеров и той же частоты вращения ротора), это приводит к значительным металлозатратам и существенно повышает инерционность ротора, поэтому, если в прототипе ротор устройства был выполнен в виде единого с валом массивного зубчатого цилиндра, то, согласно конструкции полезной модели, между зубчатой ферромагнитной поверхностью ротора и валом установлен диск или спицы из легкого немагнитного материала, что уменьшает металлоемкость ротора и позволяет использовать приводное устройство с меньшим пусковым моментом.
Кроме того, в конструкции прототипа вал обязательно должен быть выполнен ферромагнитным с определенной площадью поперечного сечения, так как является частью магнитопровода ротора, для полезной модели это не критично, так как между валом и зубчатой ферромагнитной поверхностью ротора, установлен диск или спицы из немагнитного материала, и роль магнитопровода ротора в полезной модели выполняет исключительно его зубчатый ферромагнитный цилиндр, поэтому вал может быть выполнен из материала с любыми магнитными свойствами, а площадь его поперечного сечения определяется лишь прочностными характеристиками, применяемого материала;
- увеличить износоустойчивость подшипников; часть магнитного потока в прототипе, замыкаясь через подшипники, при вращении ротора приводит к возникновению в них вихревых токов, и, как следствие, к перегреву и преждевременному износу. В конструкции полезной модели, данный недостаток устранен за счет исключения вала из состава магнитопровода ротора, магнитный поток в роторе замыкается исключительно по зубчатому ферромагнитному цилиндру.
Claims (1)
- Устройство для преобразования механической энергии в тепловую, состоящее из статора, с расположенной на нем обмоткой возбуждения, представляющего собой емкость, выполненную в виде двух вставленных один в другой полых ферромагнитных цилиндров, между которыми находится теплоноситель, и коаксиально размещенного внутри статора ротора, состоящего из цилиндра с зубчатой поверхностью и вала, отличающееся тем, что в статоре внутренняя поверхность внутреннего цилиндра выполнена из высокопроводящего немагнитного материала, а в роторе между цилиндром и валом установлен диск или спицы из немагнитного материала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010115801/07U RU97889U1 (ru) | 2010-04-20 | 2010-04-20 | Устройство для преобразования механической энергии в тепловую |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010115801/07U RU97889U1 (ru) | 2010-04-20 | 2010-04-20 | Устройство для преобразования механической энергии в тепловую |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97889U1 true RU97889U1 (ru) | 2010-09-20 |
Family
ID=42939677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010115801/07U RU97889U1 (ru) | 2010-04-20 | 2010-04-20 | Устройство для преобразования механической энергии в тепловую |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU97889U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2713926C1 (ru) * | 2016-09-27 | 2020-02-11 | Новелис Инк. | Системы и способы предварительного старения с применением магнитного нагрева |
US11785678B2 (en) | 2016-09-27 | 2023-10-10 | Novelis Inc. | Rotating magnet heat induction |
-
2010
- 2010-04-20 RU RU2010115801/07U patent/RU97889U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2713926C1 (ru) * | 2016-09-27 | 2020-02-11 | Новелис Инк. | Системы и способы предварительного старения с применением магнитного нагрева |
RU2715560C1 (ru) * | 2016-09-27 | 2020-03-02 | Новелис Инк. | Быстрый нагрев заготовок из листового металла для штамповки |
US10837090B2 (en) | 2016-09-27 | 2020-11-17 | Novelis Inc. | Magnetic levitation heating of metal with controlled surface quality |
US10844467B2 (en) | 2016-09-27 | 2020-11-24 | Novelis Inc. | Compact continuous annealing solution heat treatment |
US11072843B2 (en) | 2016-09-27 | 2021-07-27 | Novelis Inc. | Systems and methods for non-contact tensioning of a metal strip |
US11242586B2 (en) | 2016-09-27 | 2022-02-08 | Novelis Inc. | Systems and methods for threading a hot coil on a mill |
US11377721B2 (en) | 2016-09-27 | 2022-07-05 | Novelis Inc. | Systems and methods for threading a hot coil on a mill |
US11479837B2 (en) | 2016-09-27 | 2022-10-25 | Novelis Inc. | Pre-ageing systems and methods using magnetic heating |
US11499213B2 (en) | 2016-09-27 | 2022-11-15 | Novelis Inc. | Systems and methods for threading a hot coil on a mill |
US11785678B2 (en) | 2016-09-27 | 2023-10-10 | Novelis Inc. | Rotating magnet heat induction |
US11821066B2 (en) | 2016-09-27 | 2023-11-21 | Novelis Inc. | Systems and methods for non-contact tensioning of a metal strip |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1127191C (zh) | 内装永磁铁的电动机 | |
US20180166946A1 (en) | Flywheel energy storage device with induction torque transfer | |
CN1260092C (zh) | 一种泵喷推进器 | |
RU97889U1 (ru) | Устройство для преобразования механической энергии в тепловую | |
JP7345496B2 (ja) | 直流励磁、極めて小さな電気的/動力学的効率、及び極めて高い熱copを有する回転式誘導熱発生器 | |
FR2489939A1 (fr) | Procede et appareil de production de chaleur applicables a la fourniture d'eau chaude | |
CN102611276B (zh) | 一种高温液态金属磁力驱动泵 | |
CN103347320B (zh) | 一种柱式永磁涡流加热装置 | |
JP2011210656A (ja) | 永久磁石式の加熱及び発電用のハイブリッド装置 | |
JP4727746B2 (ja) | エネルギー変換器 | |
CN203368792U (zh) | 一种柱式永磁涡流加热装置 | |
RU89316U1 (ru) | Устройство для преобразования механической энергии в тепловую | |
JP2010154737A5 (ru) | ||
CN204068473U (zh) | 一种实用的高速电机 | |
KR20110089571A (ko) | 회전력을 열에너지로 전환하는 튜브형 발열체 타입의 열변환장치 | |
Dirba et al. | Practical application of eddy currents generated by wind | |
RU2478250C1 (ru) | Редукторная магнитоэлектрическая машина с полюсным зубчатым индуктором | |
JP6468126B2 (ja) | 渦電流式発熱装置 | |
CN104180513A (zh) | 加热生活水箱用水的飞轮式永磁热水器 | |
RU2776987C1 (ru) | Двигатель сепаратора совмещенной конструкции | |
EP2762402A2 (en) | Propulsion arrangement for a vessel | |
JP2016149851A (ja) | 渦電流式発熱装置 | |
KR101649820B1 (ko) | 와전류 유도 발열장치 | |
RU2444106C2 (ru) | Ротор синхронной электрической машины и синхронная электрическая машина, содержащая такой ротор | |
RU2097946C1 (ru) | Устройство для преобразования механической энергии в тепловую |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160421 |