电励磁筒式涡流制热器及其制热方法与流程

1.本发明涉及涡流制热技术领域，特别是属于一种电励磁筒式涡流制热器及其制热方法。


背景技术：

2.随着化石能源的日渐枯竭以及对环境的影响，国家对于清洁能源开发利用愈加重视。将风能等可再生清洁能源直接用于制热是一种非常好的利用方式。通过风力机等相关设备捕获能量后，将其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、设备损耗低、效率高等优势。
3.目前，对于磁力涡流制热装置，一般均采用永磁涡流制热的方式，即通过永磁体产生的磁场切割导体，在导体上感应产生电涡流并实现发热。永磁涡流制热装置虽然结构相对简单，但是永磁体和高温发热导体盘距离很近，一般仅有3
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5mm，存在高温退磁的风险，并且对于钕铁硼等稀土材料，生产成本高。同时，永磁体产生的励磁磁场难以调节，输出特性难以调整，在启动过程中，虽然转速低，但是会产生很大的力矩，甚至会导致前端风力机系统难以启动至正常工作区间。


技术实现要素：

4.本发明的目的即在于提供一种电励磁筒式涡流制热器及其制热方法，以达到降低生产成本和高温退磁风险率，以及提高装置适用性的目的。
5.本发明所提供的电励磁筒式涡流制热器，其特征在于，包括主轴，在主轴上依次布置有制热组件和励磁组件，其中，
6.制热组件包括制热壳体以及制热壳体内部设置的转子磁轭、励磁转子线圈、发热层；转子磁轭固定在主轴上，励磁转子线圈缠绕在转子磁轭上，发热层和制热壳体之间形成介质腔，介质腔具有进出口，转子磁轭和发热层之间具有间隙；
7.励磁组件包括励磁壳体以及励磁壳体内部设置的永磁体、励磁转子铁芯、励磁定子铁芯、励磁定子线圈、换向器、电刷；永磁体固定在励磁转子铁芯上，励磁转子铁芯固定在主轴上；励磁定子线圈固定在励磁定子铁芯上，励磁定子铁芯固定在励磁壳体上；换向器固定在励磁壳体上，电刷通过支撑固定在主轴上，且电刷和换向器滑动接触连接；
8.所述的励磁定子线圈与换向器相连接，所述的励磁转子线圈与电刷相连接。
9.进一步的，转子磁轭采用导磁性好的材料；发热层采用导磁导电的材料。
10.进一步的，介质腔内部设置有导流片。
11.进一步的，制热壳体包括第一端盖板和第一上盖板，励磁壳体包括第二上盖板以及第二端盖板，其中，制热壳体与励磁壳体之间设置有中间盖板，所述的主轴通过轴承分别与第一端盖板、中间盖板以及第二端盖板安装固定。
12.本发明所提供的电励磁筒式涡流制热器的制热方法，其特征在于，包括以下实现过程：
13.外部扭矩输入系统后，驱动主轴旋转，通过主轴带动励磁转子铁芯和永磁体以及转子磁轭旋转，永磁体所产生的永磁场切割静止不动的励磁定子线圈，并在励磁定子线圈上产生感应交流电，交流电通过换向器和电刷整流成为直流电，并进入励磁转子线圈中，通入直流电的励磁转子线圈随主轴的转动，励磁转子线圈所产生的磁场切割静止不动的发热层，发热层上产生感应电涡流并发热，待加热介质流经介质腔实现被加热。
14.本发明所提供的电励磁筒式涡流制热器及其制热方法，与现有的永磁涡流制热装置相比，具有以下优势：
15.(1)本发明提供的电励磁筒式涡流制热器，相比于同样规格的永磁涡流制热装置，大大减少了所需永磁体的成本，主体发热部分采用励磁线圈，通过电励磁磁力制热，大大降低了生产成本；
16.(2)本发明提供的电励磁筒式涡流制热器，永磁体所在的励磁组件与发热组件之间通过中间盖板间隔开，进而保证了永磁体与高温发热层的有效间距，从而降低高温退磁的风险率；
17.(3)本发明提供的电励磁筒式涡流制热器，因采用电励磁的方式，在启动时励磁电流小，产生阻力矩小，系统可以更加快速的切入至正常工作状态。
附图说明
18.图1为本发明的结构示意图；
19.图2为本发明制热组件的结构示意图；
20.图3为本发明励磁组件的结构示意图。
具体实施方式
21.如图1
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3所示，本发明提供的电励磁筒式涡流制热器，包括主轴1，主轴上依次布置有制热组件和励磁组件。
22.如图1
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2所示，制热组件是由制热壳体以及制热壳体内部设置的转子磁轭9、励磁转子线圈3、发热层8组成的，其中，上述制热壳体是由第一端盖板4和第一上盖板7构成的。具体地，励磁转子线圈缠绕在转子磁轭上，优选地，转子磁轭为导磁材料，转子磁轭通过键连接方式固定在主轴上，当然也可以通过过盈配合或其他方式固定在主轴上。发热层为导热导磁的材料，发热层固定在静止的第一上盖板上，发热层和第一上盖板之间形成了介质腔6，上述介质腔上开设有进口5和出口10，用于待加热介质于介质腔的流入和流出。另外，介质腔可以根据实际使用情况，在内部设置导流片，以提高介质的流动状态，进而增强换热效果，当然在发热密度小时也可以不设置导流片。特别的是，发热层和转子磁轭之间存在间隙，在本实施例中，发热层和转子磁轭之间存在2
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50mm间隙。
23.如图1、图3所示，励磁组件是由励磁壳体以及励磁壳体内部设置的永磁体16、励磁转子铁芯18、励磁定子铁芯14、励磁定子线圈15、换向器12、电刷17组成的，其中，上述励磁壳体是由第二上盖板13以及第二端盖板20构成的。具体地，永磁体固定在励磁转子铁芯上，可以通过胶(比如托马斯磁钢专用胶tho4058)或其他方式固定。励磁转子铁芯固定在主轴上，励磁定子铁芯固定在励磁壳体上，在励磁定子铁芯上开设有定子槽，用于放置励磁定子线圈，换向器固定在第二上盖板上，电刷通过支撑19固定在主轴上，随着主轴一起旋转，且
电刷和换向器滑动接触连接。励磁定子线圈与换向器相连接，其中，主轴通过轴承分别与第一端盖板、第二端盖板安装固定，且励磁转子线圈与电刷相连接。
24.特别的是，在励磁组件与发热组件之间还设置有中间盖板11，通过中间盖板将发热组件与励磁组件有效间隔开，进而保证了永磁体与高温发热层的有效间距，从而降低高温退磁的风险率。主轴可以通过轴承2与第一端盖板、第二端盖板安装固定，当然也可以通过轴承与第一端盖板和中间盖板安装固定。
25.通过本发明的应用，外部扭矩输入系统后，驱动主轴旋转，通过主轴输入能量，带动励磁转子铁芯和永磁体以及转子磁轭旋转，永磁体所产生的永磁场切割静止不动的励磁定子线圈，并在励磁定子线圈上产生感应交流电，交流电通过换向器和电刷整流成直流电并进入励磁转子线圈中，通入直流电的励磁转子线圈随着主轴转动，励磁转子线圈所产生的磁场切割静止不动的发热层，发热层上产生感应电涡流并发热，使发热层的温度升高，待加热介质从介质腔的进口进入介质腔后，被高温的加热层加热，并从介质腔的出口流出，实现介质的加热。