專利名稱：基于磁感應加熱方式的風速風向計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種風速風向計，具體是指一種基于磁感應加熱方式的風速風向計。
背景技術：
目前，應用于風力發(fā)電的風速風向計在中國北方冬季普遍存在結冰而導致風力發(fā) 電機不能正常工作的現(xiàn)象。由于風速風向計的風杯和風翼均是旋轉(zhuǎn)部件，不能直接供電，現(xiàn) 有的風速風向計均主要采用安裝在其外殼上的電阻絲或其它發(fā)熱裝置升溫，并通過熱輻射 的方式對風杯或者風翼進行加熱，以消除風速風向計外殼上的結冰，確保風速風向計的正
常使用。然而，由于熱輻射是向各個方向發(fā)射，并且其效率遠低于熱傳導的傳熱方式，因 此，即使很大的發(fā)熱功率也不能保證風速風向計在低溫下正常工作，其大部分熱量都散失 在空氣中，這在世界范圍內(nèi)都是一個沒有解決的問題。同時，為了確保采用傳統(tǒng)方式進行熱 輻射時的效果，因此對發(fā)熱器件的性能要求和質(zhì)量要求也非常高，從而無形中增大了該風 速風向計的制作成本，不利于廣泛推廣和使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服目前這些風速風向計在低溫條件下不能正常工作、以及制 作成本較高的缺陷，提供一種不僅結構簡單，而且具有較高熱輻射效率，能確保風速風向計 在低溫條件下正常工作，以及制作成本較低的基于磁感應加熱方式的風速風向計。本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)基于磁感應加熱方式的風速風向計，主要 由連接桿、外殼、以及設置于外殼內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸組成，所述的連接桿位于外殼的外部上方并與 轉(zhuǎn)軸相連接，且在外殼的外側(cè)還設有與連接桿相連接并能繞外殼旋轉(zhuǎn)的發(fā)熱體。在該發(fā)熱 體的內(nèi)側(cè)還設有固定在外殼上用于產(chǎn)生交變磁場的交變磁場發(fā)生裝置，以及與該交變磁場 發(fā)生裝置相連接并為其提供高頻電流的高頻電路。為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明，所述的交變磁場發(fā)生裝置有以下三種結構方式，第一種 結構為所述的交變磁場發(fā)生裝置由內(nèi)部設有軸承的圓盤形骨架，分布在該圓盤形骨架周 邊并嵌入在其內(nèi)部的一根以上的導磁條，以及纏繞在該圓盤形骨架側(cè)壁上的線圈組成，所 述的軸承緊套在外殼上，線圈則與高頻電路相連接。第二種結構為所述的交變磁場發(fā)生裝置由內(nèi)部設有軸承的圓盤形骨架，分布在 該圓盤形骨架側(cè)壁上的一根以上的導磁條，以及纏繞在每根導磁條上的線圈組成，所述的 軸承緊套在外殼上，且每個線圈均與高頻電路相連接。第三種結構為所述的交變磁場發(fā)生裝置由內(nèi)部設有軸承的圓盤形骨架，設置在 圓盤形骨架內(nèi)部并沿其周邊均勻分布的一根以上的導磁條、以及設置在該圓盤形骨架端面 并呈螺旋狀盤繞的線圈組成，所述的軸承緊套在外殼上，且該線圈則與高頻電路相連接。為了便于使用本發(fā)明，在所述連接桿上還設有風杯或風翼。進一步地，所述的發(fā)熱體由導磁材料制作而成，且該導磁材料優(yōu)先采用錳鋅鐵氧體或鎳鋅鐵氧體。所述的導磁條則由錳鋅鐵氧體或鎳鋅鐵氧體制作而成。本發(fā)明較現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點及有益效果(1)本發(fā)明采用了磁感應加熱方式來對風速風向計進行加熱，即本發(fā)明的發(fā)熱體 在隨著轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)的同時能切割交變磁場發(fā)生裝置所產(chǎn)生的交變磁場，從而產(chǎn)生熱量， 并將該熱量傳遞給風速風向計。由于該熱量是直接通過熱傳遞方式進行的，而不是采用傳 統(tǒng)的熱輻射方式進行的，因此其熱傳遞效率非常高，能確保風速風向計在低溫條件下正常 使用。(2)由于磁場具備很強的方向性，當交變磁場發(fā)生裝置產(chǎn)生交表磁場后，只有高導 磁的發(fā)熱體會發(fā)熱，而其他部件則不會發(fā)熱，因此該加熱方式具備非常高的指向性。(3)本發(fā)明采用磁感應加熱方式以后，只需對發(fā)熱體采用感應加熱，無需增加新的 電氣及機械連接部件，因此能大大地降低整個風速風向計對傳感系統(tǒng)的整體功率負荷，進 而極大的減小了風速風向計的制作成本。(4)根據(jù)實驗在-20°C環(huán)境溫度下，傳統(tǒng)加熱方式約在160W時才能防止風速風向 結冰，但是采用本發(fā)明的磁感應加熱方式以后，甚至在40W時就可以化冰(通常來說化冰所 需要的熱功率要遠高于防止結冰的熱功率)，因此本發(fā)明的熱效率至少是傳統(tǒng)方式的4倍 以上。


圖1為本發(fā)明的整體結構剖面示意圖。圖2為本發(fā)明的交變磁場發(fā)生裝置的一種結構主視示意圖。圖3為圖2所示的俯視結構示意圖。圖4為本發(fā)明的交變磁場發(fā)生裝置的另一種結構的俯視結構示意圖。圖5為本發(fā)明的交變磁場發(fā)生裝置的第三種結構剖面示意圖。圖6為第三種結構時導磁條的分布結構示意圖。其中，附圖中的附圖標記的名稱為1-外殼，2-風杯，3-風翼，4-發(fā)熱體，5-轉(zhuǎn)軸，6_圓盤形骨架，7_導磁條，8_線圈， 9-軸承，10-高頻電路，11-連接桿。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1如圖1所示，本發(fā)明的外殼1為一個由金屬或塑料制成的上端直徑較小，下端直徑 較大的柱體，且在該外殼1的內(nèi)部設有一根可以旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸5。連接桿11設置于外殼1的 外部并位于外殼1上端的正上方，且該連接桿11的中部還與轉(zhuǎn)軸5固定相連接，從而確保 該連接桿11能隨著轉(zhuǎn)軸5同步旋轉(zhuǎn)。在連接桿11的兩端則可以根據(jù)需要來安裝風杯2和風翼3。同時，在外殼1的上 端外側(cè)套有一個內(nèi)徑大于外殼1上端外徑的圓筒型的發(fā)熱體4，且該發(fā)熱體4的內(nèi)壁與外殼 1上端的側(cè)壁之間形成一個環(huán)行空腔。該發(fā)熱體4還與連接桿11相固定，以確保該發(fā)熱體 4能隨著連接桿11同步旋轉(zhuǎn)。
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在該環(huán)行空腔的內(nèi)部設有一個能產(chǎn)生交變磁場的交變磁場發(fā)生裝置，當外部有風 吹動風杯2或風翼3時，則連接桿11、發(fā)熱體4和轉(zhuǎn)軸5便會同步旋轉(zhuǎn)，此時，所述的發(fā)熱 體4便會切割由交變磁場發(fā)生裝置所產(chǎn)生的交變磁場而發(fā)熱。由于該發(fā)熱體4是與連接桿 11相連接的，因此發(fā)熱體4便會與連接桿11之間進行熱傳遞，進而將該熱能傳遞給連接桿 11、風杯2以及風翼3。為了確保使用效果，該發(fā)熱體4采用導磁材料制作而成。根據(jù)實際 的需要，該導磁材料優(yōu)先采用錳鋅鐵氧體或鎳鋅鐵氧體。該交變磁場發(fā)生裝置的結構如圖2、3所示，即由線圈8、內(nèi)部設有軸承9的圓盤形 骨架6，以及數(shù)量為一根以上的由錳鋅鐵氧體或鎳鋅鐵氧體制成的導磁條7組成。所述的軸 承9直接緊套在外殼1的上端，導磁條7則是嵌入在該圓盤形骨架6的內(nèi)部，并均勻的分布 在其周邊上。線圈8則纏繞在該圓盤形骨架6的側(cè)壁上，從而將導磁條7完全包裹在其內(nèi) 側(cè)。同時，在外殼1上還設有一個能產(chǎn)生高頻電流的高頻電路10，且該高頻電路10為 現(xiàn)有的技術，即可以由公知的諧振電容、MOSFET管或IGBT管構成。所述線圈8的兩端(輸入端和輸出端)則分別與該高頻電路10的輸入端和輸出 端相連接。使用時，該高頻電路10為線圈8通入一個高頻電流，并在導磁條7的作用下產(chǎn) 生一個交變磁場。當由導磁材料制成的發(fā)熱體4切割該交變磁場后，發(fā)熱體4便會發(fā)熱，從 而將熱能傳遞給連接桿11。實施例2本實施例同實施例1相比，不同點僅在于交變磁場發(fā)生裝置的結構不同。如圖4 所示，該交變磁場發(fā)生裝置也由線圈8、帶軸承9的圓盤形骨架6，以及數(shù)量為一根以上的導 磁條7組成。其中，所述的軸承9緊套在外殼1的上端，而導磁條7則不再是嵌入在圓盤形 骨架6的內(nèi)部，而是直接均勻的分布在其側(cè)壁的表面。此時，線圈8的數(shù)量與導磁條7的數(shù) 量相對應，即在每根導磁條7上都纏繞有該線圈8，且這些線圈8的所有輸入端連接在一起 形成一個總的輸入端，所有的輸出端連接在一起形成一個總的輸出端。所述的總的輸入端 和總的輸出端則直接與高頻電路10的輸入端和輸出端相連接即可。實施例3本實施例同實施例1相比，不同點僅在于交變磁場發(fā)生裝置的結構不同。如圖5、 6所示，該交變磁場發(fā)生裝置也由線圈8、帶軸承9的圓盤形骨架6，以及數(shù)量為一根以上的 導磁條7組成。其中，所述的軸承9緊套在外殼1的上端，而導磁條7雖也是嵌入在圓盤形骨架6 的內(nèi)部，但這些導磁條7卻是均勻的嵌入在該圓盤形骨架6的端面處。線圈8不再是纏繞 在該圓形骨架6的側(cè)壁上，而是直接在圓形骨架6的端面處由內(nèi)而外呈螺旋狀盤繞，且整個 線圈8還緊貼導磁條7所在的平面。同時，該線圈8的輸入端和輸出端也分別與高頻電路 10的輸入端和輸出端相連接。如上所述，便可以很好的實現(xiàn)本發(fā)明。
權利要求
基于磁感應加熱方式的風速風向計，主要由連接桿(11)、外殼(1)、以及設置于外殼(1)內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸(5)組成，所述的連接桿(11)位于外殼(1)的外部上方并與轉(zhuǎn)軸(5)相連接，其特征在于在外殼(1)的外側(cè)還設有與連接桿(11)相連接并能繞外殼(1)旋轉(zhuǎn)的發(fā)熱體(4)，且在該發(fā)熱體(4)的內(nèi)側(cè)還設有固定在外殼(1)上用于產(chǎn)生交變磁場的交變磁場發(fā)生裝置，以及與該交變磁場發(fā)生裝置相連接并為其提供高頻電流的高頻電路(10)。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于磁感應加熱方式的風速風向計，其特征在于所述的交 變磁場發(fā)生裝置由內(nèi)部設有軸承(9)的圓盤形骨架(6)，分布在該圓盤形骨架(6)周邊并嵌 入在其內(nèi)部的一根以上的導磁條(7)，以及纏繞在該圓盤形骨架(6)側(cè)壁上的線圈(8)組 成，所述的軸承(9)緊套在外殼⑴上，線圈⑶則與高頻電路(10)相連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于磁感應加熱方式的風速風向計，其特征在于所述的交 變磁場發(fā)生裝置由內(nèi)部設有軸承(9)的圓盤形骨架(6)，分布在該圓盤形骨架(6)側(cè)壁上的 一根以上的導磁條(7)，以及纏繞在每根導磁條(7)上的線圈(8)組成，所述的軸承(9)緊 套在外殼(1)上，且每個線圈(8)均與高頻電路(10)相連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于磁感應加熱方式的風速風向計，其特征在于所述的交 變磁場發(fā)生裝置由內(nèi)部設有軸承(9)的圓盤形骨架(6)，設置在圓盤形骨架(6)內(nèi)部并沿其 周邊均勻分布的一根以上的導磁條(7)、以及設置在該圓盤形骨架(6)端面并呈螺旋狀盤 繞的線圈⑶組成，所述的軸承(9)緊套在外殼⑴上，且該線圈⑶則與高頻電路(10) 相連接。
5.根據(jù)權利要求1 4任一項所述的基于磁感應加熱方式的風速風向計，其特征在于 在所述連接桿(11)的上還設有風杯(2)或風翼(3)。
6.根據(jù)權利要求5所述的基于磁感應加熱方式的風速風向計，其特征在于所述的發(fā) 熱體(4)由導磁材料制作而成。
7.根據(jù)權利要求6所述的基于磁感應加熱方式的風速風向計，其特征在于所述的導 磁材料為錳鋅鐵氧體或鎳鋅鐵氧體。
8.根據(jù)權利要求5所述的基于磁感應加熱方式的風速風向計，其特征在于所述的導 磁條(7)由錳鋅鐵氧體或鎳鋅鐵氧體制作而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于磁感應加熱方式的風速風向計，主要由外殼(1)、位于外殼(1)內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸(5)，以及與轉(zhuǎn)軸(5)固定相連并在其兩端分別設有風杯(2)和風翼(3)的連接桿(11)組成，其特征在于在轉(zhuǎn)軸(5)上還套有與連接桿(11)相連接并能繞轉(zhuǎn)軸(5)旋轉(zhuǎn)的發(fā)熱體(4)，且在該發(fā)熱體(4)內(nèi)部還設有用于生成交變磁場的交變磁場發(fā)生裝置。本發(fā)明采用了磁感應加熱方式來對風速風向計進行加熱，即本發(fā)明的交變磁場發(fā)生裝置在隨著轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)的同時能產(chǎn)生交變磁場，從而通過磁場感應的方式來對發(fā)熱體進行加熱，并由發(fā)熱體將該熱能傳遞給風速風向計，因此其熱傳遞效率非常高，能確保風速風向計在低溫條件下正常使用。
文檔編號G01P5/06GK101900742SQ20101020311
公開日2010年12月1日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權日2010年6月18日
發(fā)明者肖毅腓, 謝命秋, 陸奎霖 申請人:成都雷奧風電傳感器有限公司