专利名称：双转子电磁热机的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁感应加热技术，尤其涉及一种基于旋转电磁感应致热的流体加热技术。
背景技术：
电磁热机是利用风能、水能或其他能源，带动永磁转子旋转，建立旋转磁场，利用导磁导电材料中产生的磁滞、涡流效应而致热。现有的电磁热机主要有两种结构:一种是采用简单的单定子、单气隙结构，该结构的材料及空间利用率较低；另一种是采用杯型转子配合双定子、双气隙的结构，该结构能够利用转子铁心所占空间的热能而增加材料及空间的有效利用率，提高致热效率，但是其结构复杂，包含多个密封组件，加工难度高。现有的电磁热机都存在永磁体利用率低的问题，且热机内部换热的流体通路短，换热面积小，工作效率不闻。
发明内容
为了解决现有电磁热机存在的转子永磁体利用率低，结构复杂不易加工等问题，并进一步提高电磁热机的换热效率、工作效率，本发明提供了一种基于halbach磁体结构的双转子电磁热机。本发明采用双转子、双气隙结构。该热机包括双转子及安装到双转子内的定子，所述双转子包括转轴(16)、内转子(10)、外转子(6)以及分别安装到内、外转子上的永磁体；所述定子包括定子铁心(8)、定子铁心内嵌入的导电体(20)及短路环(21)以及定子铁心内部的换热管道(19)。所述定子一端通过轴承、支撑与转子配合，另一端通过支撑、端盖与机壳固定。定子铁心(8)由块状导磁铁心构成，一次焊接成型，并嵌有导电体(20)，导电体(20)的轴向两端由短路环(21)短路，形成闭合导电体，定子铁心(8)内部通有换热管道
(19)，一次焊接成型，不需要密封组件。换热管道(19)的流体进口(22)及出口(23)通过第一端盖(I)与外部管路连接，整个热机不需要密封组件，因此结构简单易加工。作为本发明的一种改进，该热机利用定子铁心(8)的涡流、磁滞效应以及闭合导电体的电流热效应致热，本发明的定子既是热机内部的主要热源，又是一个金属热交换器，定子铁心(8)内部的换热管道(19)采用折流板式换热方式，以增加换热面积，提高换热效率。作为本发明的一种改进，该热机的转子采用双转子结构，内转子(10)与外转子(6)之间形成2p对NS极交替排列的永磁磁场。内、夕卜转子表面表贴的永磁体排列成halbach磁体结构，以提高永磁体的利用率，即在等量永磁体的条件下,可获得比常规磁体更大的气隙磁通，提高热机工作效率。同时，halbach磁体结构具有很好的磁屏蔽作用，可减少转子导磁轭厚度，即减少转子铁心用量，进而提高热机的材料利用率。
图1为本发明原理结构剖视2为本发明定子内流体通路示意3为本发明双转子原理结构图以上图中:I第一端盖2第一轴承3第一支撑件4第二轴承5 外壳6外转子7外圆周永磁体8定子铁心9内圆周永磁体10内转子11第三轴承12第二支撑件13第三支撑件14第二端盖15第四轴承16 转轴17内气隙18外气隙19换热管道20导电体21短路环22 进口23 出口
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。本发明主要由第一端盖(I)、第一轴承(2)、第一支撑件(3)、第二轴承(4)、外壳
(5)、外转子(6)、外圆周永磁体(7)、定子铁心(8)、内圆周永磁体(9)、内转子(10)、第三轴承(11)、第二支撑件(12)、第三支撑件(13)、第二端盖(14)、第四轴承(15)、转轴(16)、内气隙(17)、外气隙(18)、换热管道(19)、导电体(20)、短路环(21)、进口(22)、出口(23)组成。本发明中的转子及定子可选用10#钢等块状导磁材料，也可选用DW-315等硅钢片导磁材料；外壳、端盖、支撑件、转轴部件可使用铝合金或不锈钢等材料；永磁体为钕铁硼材料或铁氧体材料和钐钴等永磁材料。图1为本发明原理结构剖视图。第一端盖⑴、第一支撑件(3)、第二端盖(14)、夕卜壳(5)构成本发明的机壳，第一支撑件(3)通过螺钉将定子铁心(8)及外壳(5)固定，第二端盖(14)通过螺钉与外壳(5)固定，并通过第四轴承(15)与第三支撑件(13)配合。本发明的双转子由长度相同、半径不同的内转子(10)与外转子(6)同轴心套接在一起，第三支撑件(13)将内、外转子紧固在一起。转轴(16)与内转子(10)紧密套接在一起，同时，转轴(16)与第三支撑件(13)紧固，并穿过第二端盖(14)可与外部动力装置连接。本发明的定子铁心(8)轴向一侧通过第三轴承(11)配置在内转子(10)上，第二支撑件(12)通过螺钉固定在定子铁心(8)上，用于紧固第三轴承(11)。定子铁心(8)轴向另一侧分别通过第一轴承(2)及第二轴承(4)配置在内转子(10)及外转子(6)之间，定子铁心⑶与内转子(10)形成内气隙(17)，与外转子(6)形成外气隙(18)。在定子铁心(8)径向内、外表层沿圆周平均嵌入2p个导电体(20)，导电体(20)的轴向两端分别为短路环
(21)所短接，构成闭合导电回路。定子铁心(8)内部设有折流板式换热管道(19)，换热管道(19)的进口(22)及出口(23)位于定子铁心(8)轴向一端，且位置对称，并穿过第一端盖(I)与外部管路连接。图2为定子内部的流体通路示意图，图中箭头表示从进口(22)到出口(23)的流体路径。图3为双转子原理结构图。内转子(10)的外表面表贴瓦型永磁体，紧密排列一周，形成内圆周永磁体(9);同样，在外转子￠)内表面表贴的瓦型永磁体，也紧密排列成一周，形成外圆周永磁体(7)。数量相同的内圆周永磁体(9)与外圆周永磁体(7)位置对齐排列，并分别排列成halbach磁体结构，各永磁体充磁方向如图3中箭头所示，以提高永磁体的利用率，即在等量永磁体 的条件下，可获得比常规磁体更大的气隙磁通，提高热机工作效率。同时，halbach磁体结构具有很好的磁屏蔽作用，可减少转子导磁轭厚度，即减少转子铁心用量，进而提高热机的材料利用率。这样，在内、外永磁体之间就形成了 2p对NS极交替排列的磁场。本发明的工作原理是:当外部动力通过转轴(16)带动双转子部件旋转后，外圆周永磁体(X)及内圆周永磁体(9)形成NS交替分布的永磁磁场交链定子铁心(8),定子铁心
(8)各处即处于交变磁场中，产生磁滞及涡流效应，且导电体(20)及短路环(21)产生感应电流的热效应，将机械能完全转变成热能。本发明的定子既是热源，又是一个金属热交换器，内部通有折流板式换热管道(19)，以增加换热面积，提高换热效率，流体传热介质经过完全密闭的换热管道(19)，将热能带走。本发明利用适当的材料及简单合理的结构设计，能源转换效率高，换热效率好，具有很好的社会效益和经济效益，可以作为小型家用供暖设备使用，也可应用在海产养殖、高寒地区工作站供暖、高纬度地区温水灌溉等领域。
权利要求
1.一种双转子电磁热机，包括双转子及安装到双转子内的定子，所述双转子包括转轴(16)、内转子(10)、外转子(6)以及分别安装到内、外转子上的永磁体；所述定子包括定子铁心(8)、定子铁心内嵌入的导电体(20)及短路环(21)以及定子铁心内部的换热管道(19);其特征在于，所述定子一端通过轴承、支撑与转子配合，另一端通过支撑、端盖与机壳固定，换热管道(19)的进口(22)及出口(23)位于定子轴向一端，并穿过第一端盖(I)与外部管路连接。
2.根据权利要求1所述的热机，其特征在于，内转子(10)与外转子￠)的永磁体分别排列成halbach磁体结构，内转子(10)与外转子(6)之间形成2p对NS极交替排列的永磁磁场。
3.根据权利要求1所述的热机，其特征在于，定子铁心(8)由块状导磁铁心构成，并嵌有导电体(20)，导电体(20)的轴向两端由短路环(21)短路形成闭合导电体，定子铁心(8)内部通有折流板式换热管道(19)，一次焊接成型，不需要密封组件。
全文摘要
本发明属于电磁感应加热技术领域，公开了一种双转子电磁热机，该热机将输入的机械能完全转换为热能，并通过流体传热介质传递热能。该热机采用双转子、双气隙结构，永磁转子采用halbach磁体结构以提高永磁体利用率，并减少转子铁心用量。当转子由外部机械动力带动时，该热机的定子即处于旋转的永磁磁场形成的交变磁场中，并利用磁滞、涡流效应及定子内部闭合导电体的电流热效应致热，定子内部通有折流板式换热通道，以增大换热面积，提高换热效率。本发明结构简单，易加工，永磁体利用率高，换热效率高，可以作为小型家用供暖设备使用，也可应用在海产养殖、高寒地区工作站供暖、高纬度地区温水灌溉等领域。
文档编号H05B6/02GK103200719SQ20131007634
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月4日 优先权日2013年3月4日
发明者杜海, 张鹏, 曲延滨, 李军远, 程树康 申请人:哈尔滨工业大学(威海)