專利名稱：刻槽式永磁渦流加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)能利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及風(fēng)能轉(zhuǎn)化為熱能的裝置，是一種刻槽式永磁渦流加熱裝置。
背景技術(shù)：
目前，全球可利用的風(fēng)能資源為200億KW，為可利用水能的20倍。我國僅陸地上可利用風(fēng)能就達(dá)2. 53億KW。風(fēng)能被譽(yù)為“取之不盡”、“用之不竭”的清潔的可再生能源。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，對(duì)能源的需求急劇增長。然而，化石能源如石油、煤炭、天然氣等卻在逐年減少，能源問題已經(jīng)成為制約我國乃至世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。為此，世界各國都已制定了可再生能源的開發(fā)利用規(guī)劃。在可再生能源利用中，風(fēng)能利用不僅處于十分重要的地位，而且具有十分光明的前景。 風(fēng)能可以轉(zhuǎn)化為電能、機(jī)械能，為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防建設(shè)服務(wù)。然而，熱能在整個(gè)能源利用中所占比重是非常大的，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為熱能加以利用，在工業(yè)生產(chǎn)、生活、農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、野外和邊防能量補(bǔ)給中也將發(fā)揮重要作用，意義更為重大。在工業(yè)上，可以用于石油煉制、化工，稠油注汽，邊防上用于哨所取暖。在我國廣大的農(nóng)業(yè)和牧業(yè)地區(qū)，用于塑料大棚和水產(chǎn)養(yǎng)殖等特色農(nóng)業(yè)，以及生活取暖等。迄今，可能通過三種主要方式風(fēng)能轉(zhuǎn)化為熱能，首先，利用風(fēng)力發(fā)電，再通過電熱器發(fā)熱。雖然，電能可以100%的轉(zhuǎn)換為熱能，但是風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的效率卻不高，加之風(fēng)能不穩(wěn)定，會(huì)引起電壓波動(dòng)，從設(shè)備的復(fù)雜性和經(jīng)濟(jì)性來考慮，這種方式不算合理；其次，通過風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為空氣壓能，再經(jīng)過排氣將熱能帶處加以利用。對(duì)于這種制熱方式，空氣被絕熱壓縮，溫度、壓力升高，在獲得熱能的同時(shí)，也獲得了壓力能，但需要兩套不同形式的能量負(fù)載裝置。為了提高制熱量，設(shè)備和管道的尺寸也很龐大；第三，風(fēng)能直接轉(zhuǎn)化為熱能，可分為固體摩擦致熱、攪拌液體致熱、以及利用導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生電流再形成渦電流而致熱等方式。攪拌致熱和導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生電流再形成渦電流而致熱等方式的效率也不是很高。中國專利公告號(hào)CN101541112，提供了一種永磁式渦流加熱技術(shù)，在機(jī)械力驅(qū)動(dòng)下，永磁轉(zhuǎn)子在等壁厚的圓桶型導(dǎo)磁性定子內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)磁性定子內(nèi)的磁場發(fā)生變化，引起導(dǎo)磁性定子產(chǎn)生渦流而發(fā)熱。具有結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，發(fā)熱效率高。中國專利公告號(hào)CN101534585，提供了一種勵(lì)磁式渦流加熱技術(shù)，渦流加熱器由定子和勵(lì)磁轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子軸和軸承構(gòu)成，在機(jī)械力驅(qū)動(dòng)下勵(lì)磁轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得定子內(nèi)獲得變化的磁場而引起渦流發(fā)熱。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種刻槽式永磁渦流加熱裝置，改變定子的結(jié)構(gòu)，使永磁體的磁場呈現(xiàn)周期性高頻率“通斷”現(xiàn)象，提高磁場在定子中的變化率，從而在金屬發(fā)熱體定子中產(chǎn)生較大的電磁感應(yīng)渦流，能通過風(fēng)力作用將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為熱能。[0008]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是刻槽式永磁渦流加熱裝置，包括定子、永磁轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子軸和軸承，其特征在于定子為圓筒形，定子有上底和下底，在定子的上底和下底中心位置分別固定有軸承，兩個(gè)圓柱體形的轉(zhuǎn)子軸分別穿過兩個(gè)軸承，在兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸的端部固定有一個(gè)永磁轉(zhuǎn)子；所述的永磁轉(zhuǎn)子為圓柱體形，永磁轉(zhuǎn)子的中心線與定子中心線在同一條直線上；永磁轉(zhuǎn)子外壁與定子內(nèi)壁之間的距離在0. I I. Omm之間；在定子內(nèi)壁上均勻分布有軸向槽，軸向槽的寬度在I. 0 6. Omm之間，軸向槽的深度在I. 0 6. Omm之間,兩個(gè)相鄰軸向槽的距離在2. 0 50. Omm之間；所述的軸向槽從定子內(nèi)壁的頂部一直到定子內(nèi)壁的底部。機(jī)械力通過轉(zhuǎn)子軸驅(qū)動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子在內(nèi)壁帶有軸向槽的定子內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得定子內(nèi)獲得變化的磁場而引起渦流發(fā)熱。所述的軸向槽的橫截面為扇形、燕尾形或長方形。所述的定子采用的是高導(dǎo)磁鋼材，包括包括10#、08#或A3鋼；所述的永磁轉(zhuǎn)子采用的是合金磁性材料，合金磁性材料包括AlNi (Co) ,FeCr (Co)、FeCrMo、FeAlC、FeCo (V) (W)、Re-Co、Re-Fe、AlNi (Co)、FeCrCo、FeCrCo、PtCo、MnAlC、CuNiFe 或 AlMnAg ;所述的轉(zhuǎn)子軸采 用的材料是 45#、40Cr、35CrMo 或 42SiMn。簡述刻槽式永磁渦流加熱裝置的工作原理，有利于理解本實(shí)用新型。參閱圖I。在定子的內(nèi)壁上有刻有一定深度和寬度的軸向槽，改變定子的結(jié)構(gòu)，并使磁場聚集，提高磁場在定子中呈現(xiàn)周期性高頻率“通斷”的變化，通過風(fēng)力作用將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為熱能，達(dá)到高效能加熱的目的。克服了現(xiàn)有永磁式渦流加熱裝置光滑內(nèi)壁定子中的磁場無聚集和變化慢的缺點(diǎn)，從而在金屬發(fā)熱體定子中產(chǎn)生較大的電磁感應(yīng)渦流，進(jìn)而提高了風(fēng)能轉(zhuǎn)化為熱能的能量轉(zhuǎn)化效率。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型刻槽式永磁渦流加熱裝置，改變了定子的結(jié)構(gòu)，在定子的內(nèi)壁上有刻有一定深度和寬度的軸向槽，使永磁體的磁場呈現(xiàn)周期性高頻率“通斷”現(xiàn)象，提高磁場在定子中的變化率，能在金屬發(fā)熱體定子中產(chǎn)生較大的電磁感應(yīng)渦流，通過風(fēng)力作用將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為熱能，達(dá)到高效能加熱的目的。克服了現(xiàn)有永磁式渦流加熱裝置定子中的磁場無變化，能量轉(zhuǎn)化效率低等不足。

圖I是本實(shí)用新型刻槽式永磁渦流加熱裝置結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖2是圖I的A-A剖面示意圖。圖中，I-定子，2-永磁轉(zhuǎn)子，3-轉(zhuǎn)子軸，4-軸承，5-軸向槽。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I :以一個(gè)刻槽式永磁渦流加熱裝置為例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參閱圖I。本實(shí)用新型刻槽式永磁渦流加熱裝置，包括定子I、永磁轉(zhuǎn)子2、轉(zhuǎn)子軸3和軸承4。定子I為圓筒形,定子I的高度為700mm,內(nèi)徑400mm,外徑為420mm。定子I有上底和下底，在定子I的上底和下底中心位置分別固定有軸承4，兩個(gè)圓柱體形的轉(zhuǎn)子軸3分別穿過兩個(gè)軸承4，在兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸3的端部固定有一個(gè)永磁轉(zhuǎn)子2 ;所述的永磁轉(zhuǎn)子2為圓柱體形，永磁轉(zhuǎn)子2的高度為500mm,外徑為399_。永磁轉(zhuǎn)子2的中心線與定子I中心線在同一條直線上；永磁轉(zhuǎn)子2外壁與定子I內(nèi)壁之間的距離為0.5mm。參閱圖2。在定子I內(nèi)壁上均勻分布有29條橫截面為扇形的軸向槽5,軸向槽5寬度為3mm,深度3mm。兩個(gè)相鄰軸向槽5的距離約為40. 3mm ;所述的軸向槽5從定子I內(nèi)壁的頂部一直到定子I內(nèi)壁的底部。安裝好后在外動(dòng)力作用下以2000/分旋轉(zhuǎn)，定子發(fā)出IOKW熱量。定子I采用的是高導(dǎo)磁鋼材 ，10#鋼；永磁轉(zhuǎn)子2采用的是合金磁性材料(Re-Fe)；所述的轉(zhuǎn)子軸3采用的是45#鋼。實(shí)施例2 :參閱圖I。實(shí)施例2與實(shí)施例I不同點(diǎn)是定子I的高度為700mm，定子I內(nèi)徑為400mm,外徑為420mm。軸向槽5的橫截面為燕尾形,軸向槽5的最小寬度為3mm,深度為3mm。軸向槽5的數(shù)量為27條。永磁轉(zhuǎn)子2的高度為500mm，外徑為399mm。安裝好后在外動(dòng)力作用下以1500/分旋轉(zhuǎn)，定子發(fā)出7KW熱量。實(shí)施例3 :參閱圖I。實(shí)施例3與實(shí)施例I不同點(diǎn)是定子I的高度為800mm，定子I內(nèi)徑為400mm,外徑為420mm。軸向槽5的橫截面為長方形,軸向槽5的寬度為3mm,深度為3mm。軸向槽5數(shù)量為31條；永磁轉(zhuǎn)子2的高度為600mm,外徑為399mm。安裝好后在外動(dòng)力作用下以1500/分旋轉(zhuǎn)，定子發(fā)出IOKW熱量。實(shí)施例4 :參閱圖I。實(shí)施例3與實(shí)施例I不同點(diǎn)是定子I的高度為800mm，定子I內(nèi)徑為420mm,外徑為430mm。軸向槽5的橫截面為扇形。軸向槽5的寬度為2mm,深度為3mm。軸向槽5的數(shù)量為32條。永磁轉(zhuǎn)子2的高度為600mm,外徑為419mm。安裝好后在外動(dòng)力作用下以1500/分旋轉(zhuǎn)，定子發(fā)出12KW熱量。實(shí)施例5 :參閱圖I。實(shí)施例3與實(shí)施例I不同點(diǎn)是定子I的高度為700mm，定子I的內(nèi)徑420mm,外徑為430mm。軸向槽5的橫截面為扇形。軸向槽5的寬度為3mm,深度為2mm，軸向槽5的數(shù)量為25條。永磁轉(zhuǎn)子2的高度為500mm，外徑為419mm。安裝好后在外動(dòng)力作用下以1500/分旋轉(zhuǎn)，定子發(fā)出IOKW熱量。實(shí)施例6 :參閱圖I。實(shí)施例3與實(shí)施例I不同點(diǎn)是定子I的高度為700mm，定子I的內(nèi)徑為420mm,外徑為430mm。軸向槽5的橫截面為扇形。軸向槽5的寬度為3mm,深度為3mm ;軸向槽5的數(shù)量為27條，永磁轉(zhuǎn)子2的高度為500mm，外徑為419mm。安裝好后在外動(dòng)力作用下以2000/分旋轉(zhuǎn)，定子發(fā)出12KW熱量。實(shí)施例7 :參閱圖I。實(shí)施例3與實(shí)施例I不同點(diǎn)是定子I的高度為900mm，定子I的內(nèi)徑為420mm,外徑為430mm。軸向槽5的橫截面為扇形。軸向槽5的寬度為3mm,深度3mm。軸向槽5的數(shù)量為23條，永磁轉(zhuǎn)子2的高度為700mm，外徑為419mm。安裝好后在外動(dòng)力作用下以1500/分旋轉(zhuǎn)，定子發(fā)出15KW熱量。實(shí)施例8 :參閱圖I。實(shí)施例3與實(shí)施例I不同點(diǎn)是定子I的高度為900mm，定子I的內(nèi)徑為360mm,外徑為380mm。軸向槽5的橫截面為扇形。軸向槽5的寬度為2mm,深度為3mm。軸向槽5的數(shù)量為26條，永磁轉(zhuǎn)子2的高度為700mm，外徑為379mm。安裝好后在外動(dòng)力作用下以1500/分旋轉(zhuǎn)，定子發(fā)出6KW熱量。實(shí)施例9 :參閱圖I。實(shí)施例3與實(shí)施例I不同點(diǎn)是定子I的高度為900mm，定子I的內(nèi)徑為360mm,外徑為370mm。軸向槽5的橫截面為扇形。軸向槽5的寬度為2mm,深度為3mm。軸向槽5的數(shù)量為27條，永磁轉(zhuǎn)子2的高度為700mm，外徑為379mm。安裝好后在外動(dòng)力作用下以1500/分旋轉(zhuǎn)，定子發(fā)出5KW熱量。實(shí)施例10 :參閱圖I。實(shí)施例3與實(shí)施例I不同點(diǎn)是定子I的高度為900mm，定子I內(nèi)徑為360mm,外徑為370mm。軸向槽5的橫截面為扇形。軸向槽5的寬度為3mm,深度為2mm。軸向槽5的數(shù)量為27條，永磁轉(zhuǎn)子2的高度為700mm，外徑為379mm。安裝好后在外動(dòng)力作用下以1500/分旋轉(zhuǎn)，定子 發(fā)出6KW熱量。
權(quán)利要求1.一種刻槽式永磁渦流加熱裝置，包括定子(I)、永磁轉(zhuǎn)子(2)、轉(zhuǎn)子軸(3)和軸承(4)，其特征在于定子(I)為圓筒形，定子(I)有上底和下底，在定子(I)的上底和下底中心位置分別固定有軸承(4)，兩個(gè)圓柱體形的轉(zhuǎn)子軸(3)分別穿過兩個(gè)軸承(4)，在兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸(3)的端部固定有一個(gè)永磁轉(zhuǎn)子(2);所述的永磁轉(zhuǎn)子(2)為圓柱體形,永磁轉(zhuǎn)子(2)的中心線與定子⑴中心線在同一條直線上；永磁轉(zhuǎn)子⑵外壁與定子⑴內(nèi)壁之間的距離在0. I I. Omm之間；在定子⑴內(nèi)壁上均勻分布有軸向槽(5)，軸向槽(5)的寬度在I.0 6. Omm之間,軸向槽(5)的深度在I. 0 6. Omm之間，兩個(gè)相鄰軸向槽(5)的距離在2.0 50. Omm之間；所述的軸向槽(5)從定子(I)內(nèi)壁的頂部一直到定子(I)內(nèi)壁的底部；機(jī)械力通過轉(zhuǎn)子軸⑶驅(qū)動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子⑵在內(nèi)壁帶有軸向槽(5)的定子⑴內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得定子(I)內(nèi)獲得變化的磁場而引起渦流發(fā)熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的刻槽式永磁渦流加熱裝置，其特征是所述的軸向槽(5)的橫截面為扇形、燕尾形或長方形。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的刻槽式永磁渦流加熱裝置，其特征是所述的定子(I)采用的是高導(dǎo)磁鋼材，包括10#、08#或A3鋼；所述的永磁轉(zhuǎn)子(2)采用的是合金磁性材料，所述的合金磁性材料包括 AlNi (Co)、FeCr (Co)、FeCrMo, FeAlC, FeCo (V) (W)、Re-Co,, Re-Fe,AlNi (Co)、FeCrCo, FeCrCo, PtCo、MnAlC、CuNiFe 或 AlMnAg ;所述的轉(zhuǎn)子軸(3)采用的材料是 45#、40Cr、35CrMo 或 42SiMn 鋼。
專利摘要刻槽式永磁渦流加熱裝置，應(yīng)用于風(fēng)能轉(zhuǎn)化為熱能。在定子的上底和下底中心位置固定有軸承，兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸分別穿過軸承，在兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸的端部固定有一個(gè)永磁轉(zhuǎn)子；永磁轉(zhuǎn)子的中心線與定子中心線在同一條直線上；永磁轉(zhuǎn)子外壁與定子內(nèi)壁之間的距離在0.1～1.0mm之間；在定子內(nèi)壁上均勻分布有軸向槽，軸向槽的寬度在1.0～6.0mm之間，軸向槽的、深度在1.0～6.0mm之間，兩個(gè)相鄰軸向槽的距離在2.0～5.0mmmm之間。效果是改變了定子的結(jié)構(gòu)，使永磁體的磁場呈現(xiàn)周期性高頻率“通斷”現(xiàn)象，提高磁場在定子中的變化率，能在金屬發(fā)熱體定子中產(chǎn)生較大的電磁感應(yīng)渦流，風(fēng)能轉(zhuǎn)化為熱能。
文檔編號(hào)H05B6/02GK202503688SQ20112056898
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者余歷軍, 桑海峰, 趙淵, 鄭茂盛, 馬益平 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司, 西北大學(xué)