Індукційний перетворювач механічної енергії в теплову з пульсуючим магнітним потоком

Індукційний перетворювач механічної енергії в теплову з пульсуючим магнітним потоком, що містить нерухомий індуктор в вигляді кільцевої індукційної обмотки, розташованої в кільцевій канавці на нерухомому кільцевому магнітопроводі, і рухомий кільцевий магнітопровід, жорстко зв'язаний з Пропонований винахід відноситься до індукційних нагрівних пристроїв, призначених для перетворення механічної енергії в теплову Відомий індукційний нагрівач (А С 2002384 СССР, Н04В 6/10, опубл в Б И 1993 №39-40), що містить нерухомий кільцевий магнітопровід, який обхвачений тороїдальною індукційною первинною обмоткою, що розміщена в середині вторинної обмотки, виконаної в вигляді короткозамкненої камери із двох обичайок і двох кільцевидних кришок із змінною площею перерізу, що зменшується до країв кришок Недолік індукційного нагрівача є його складність і низька надійність, обумовлена МІСТКІСТЮ двох індукційних обмоток, двох обичайок, двох кільцевидних кришок із змінною площею перерізу Відома також установка для одержання гарячої води з прямим безперервним перетворенням енергії вітру в теплову енергію, в якій енергія від вала вітродвигуна передається для приводу насоса або мішалки (Патент 385613 Швеція, МКИ F03D9/02, опубл 12 07 1976) При роботі насоса вода циркулює в замкнутому об'ємі з достатньо високою швидкістю, при цьому енергія руху за рахунок тертя перетворюється в теплову енергію Недоліком названої установки є висока її питома матеріалоємність та складність конструкції, обумовлені потребою протяжних трубопроводів високого тиску МАГНІТНИМ валом вітродвигуна, установлений СПІВВІСНО з нерухомим магнітопроводом і з фіксованим зазором між прилеглими торцями магнітопроводів, які поміщені в резервуар з теплоакумулюючою рідиною, в прилеглих торцях рухомого та нерухомого магнітопроводів утворені радіальні зубці з постійним кроком, зубці магнітопроводів розділені кільцевими канавками на ЗОВНІШНІ І внутрішні, рівні за площею, а індукційна обмотка збуджена постійним струмом, який відрізняється тим, що внутрішні зубці магнітопроводу індуктора, що обхвачені кільцевою канавкою, зсунуті відносно ВІДПОВІДНИХ ЗОВНІШНІХ зубців на половину зубчастого кроку Найбільш близьким за технічною сутністю до описаного вибрано індукційний перетворювач вітрової енергії в теплову (Патент 771 Україна МПК F03D 7/06, опубл в бюл №2, 2001), що містить нерухомий індуктор в вигляді індукційної обмотки, розташованої на нерухомому кільцевому магнітопроводі, і рухомий кільцевий магнітопровід, жорстко зв'язаний з валом вітродвигуна, що обертається за рахунок енергії вітру, установлений СПІВВІСНО З нерухомим магнітопроводом з фіксованим зазором між прилеглими торцями магнітопроводів, які поміщені в резервуар з теплоакумулюючою рідиною, в прилеглих торцях магнітопроводів утворені зубці з постійним кроком, кільцева обмотка розташована в кільцевій канавці нерухомого магнітопроводу і збуджена постійним струмом Недолік відомого пристрою є його низька надійність і електронебезпека для експлуатаційного персоналу, обумовлені наявністю змінного динамічного навантаження на магнітопроводи і індукуванням є р с в індукційній обмотці змінною складовою магнітної індукції, що може призвести до пробою ізоляції та до ураження експлуатаційного персоналу електричним струмом В основу винаходу поставлена задача удосконалення індукційного перетворювача механічної енергії в теплову з пульсуючим магнітним потоком, в якому нове розташування зубців магнітопроводу індуктора, а саме зсув внутрішніх зубців, обхваче (О 47216 вітродвигуна 8 або від двигуна внутрішнього згоних кільцевою канавкою, відносно ВІДПОВІДНИХ ЗОВрання Магнітопроводи 4,5 установлені СПІВВІСНО НІШНІХ зубців на половину зубцевого кроку, забезта поміщені в резервуар 9 з теплоакумулюючою печує постійний сумарний магнітний опір, в рерідиною 10, а індукційна обмотка 2 збуджена позультаті чого в магнітопроводах протікає постійний стійним струмом магнітний потік, який усуває змінне динамічне навантаження на магнітопроводи, не індукує в обмоВ прилеглих торцях магнітопроводів 4,5 викотці збудження є р с , і за рахунок цього підвищити нані пази 11,12,13, що утворюють зубці 14,15,16 з надійність пристрою і його безпечність для експостійним зубцевим кроком 17, і кільцеві канавки плуатаційного персоналу 3,6, що ділять утворені зубці кожного магнітопроводу за площею поперечного перерізу навпіл Поставлена задача вирішується тим, що в магнітопроводі індуктора індукційного перетворювача Для цього квадрат діаметра середньої лінії механічної енергії в теплову з пульсуючим магнітвідповідної кільцевої канавки 3,6 повинен дорівним потоком, що містить нерухомий індуктор в нювати напівсумі квадратів зовнішнього та внутрівигляді кільцевої індукційної обмотки, розташовашнього діаметрів ВІДПОВІДНОГО магнітопроводу 4,5 ної в кільцевій канавці на нерухомому кільцевому магнітопроводі, і рухомий кільцевий магнітопровід, ,де жорстко зв'язаний з валом вітродвигуна, установDK - діаметр середньої лінії відповідної кільлений СПІВВІСНО з нерухомим магнітопроводом і з цевої канавки, фіксованим зазором між прилеглими торцями магD3 і DBH - ЗОВНІШНІЙ і внутрішній діаметр ВІДПОнітопроводів, які поміщені в резервуар з теплоакуВІДНОГО магнітопроводу мулюючою рідиною, в прилеглих торцях рухомого Причому внутрішні зубці 15 магнітопроводу 4, та нерухомого магнітопроводів утворені радіальні що обхвачені кільцевою канавкою 3, зсунуті віднозубці з постійним кроком, зубці магнітопроводів сно ВІДПОВІДНИХ ЗОВНІШНІХ зубців 16 на половину розділені кільцевими канавками на ЗОВНІШНІ І внутзубцевого кроку 17 рішні, рівні за площею, а індукційна обмотка збуНерухомий магнітопровід 4 закріплено в резеджена постійним струмом, згідно винаходу внутрірвуарі 9 на магнітоізолюючих опорах 18 Радіальшні зубці магнітопроводу індуктора, що обхвачені но-упорний підшипник 19 забезпечує фіксований кільцевою канавкою, зсунуті відносно ВІДПОВІДНИХ зазор 20 між зубцями магнітопроводів 4,5 ЗОВНІШНІХ зубців на половину зубчастого кроку Пристрій працює таким чином За рахунок За рахунок цього удосконалення при обертанні енергії вітру вал 7 вітродвигуна 8, а разом з ним і рухомого магнітопроводу сумарний магнітний опір рухомий магнітопровід 5 обертаються Зубці, і магнітний потік залишаються незмінними, а тому 14,15,16 магнітопроводів 4,5 намагнічуються магміж магнітопроводами не виникає змінної динамічнітним полем збудження в одному напрямі одноної сили і в індукційній обмотці не індукується часно Із-за зубцевої будови торців магнітопровоє р с , в результаті чого підвищується надійність і дів 4,5 магнітний потік, що замикається через них, безпечність пристрою для експлуатаційного перне буде розподілятися рівномірно Більша його соналу частина проходитиме через ділянки, де зубець 14 Особливість винаходу в тому, що сумарний рухомого магнітопроводу 5 розташується над зумагнітний потік в магнітопроводах залишається бцем 15 або 16 нерухомого магнітопроводу 4, а незмінний При цьому між магнітопроводами не найменша - на ДІЛЯНЦІ, де зубець 14 рухомого виникає динамічної сили, а індукційну обмотку магнітопроводу 5 розташується над пазом 12 або пронизує постійний сумарний магнітний потік, який 13 нерухомого магнітопроводу 4 При цьому між є р с в ній не індукує зубцями 14 рухомого магнітопроводу 5 та зубцями 15 або 16 нерухомого магнітопроводу 4 змінюєтьТаким чином, запропонований винахід забезся зазор 20, а отже і магнітна індукція в ньому В печує підвищення надійності роботи та безпеку результаті цього крива 21 розподілу магнітної індля експлуатаційного персоналу за рахунок відсудукції в зазорі 20 між зубцями 14 рухомого магнітності змінної динамічної сили і індукованої є р с в топроводу 5 та ЗОВНІШНІМИ зубцями 16 нерухомого індукційній обмотці магнітопроводу і крива 22 розподілу магнітної інТехнічна сутність і принцип дії запропонованодукції між зубцями 14 рухомого магнітопроводу 5 го індукційного перетворювача механічної енергії в та внутрішніми зубцями 15 нерухомого магнітотеплову з пульсуючим магнітним потоком пояснюпроводу 4 набудуть пилковидного характеру, бується графічним матеріалом на фіг 1 подано задуть зсунуті на 180° і матимуть вигляд, представгальний вигляд індукційного перетворювача мехалений на фіг 4 В результаті зсуву внутрішніх нічної енергії в теплову, на фіг 2 - верхній торець зубців 15 відносно ЗОВНІШНІХ зубців 16 нерухомого нерухомого кільцевого магнітопроводу індуктора, магнітопроводу 4 на половину зубцевого кроку 17 на фіг 3 - нижній торець рухомого кільцевого магсумарний магнітний опір в магнітопроводах 4,5 і нітопроводу, на фіг 4 - розподіл магнітної індукції магнітний потік в них залишаються постійними, а в зазорі між зубцями магнітопроводів тому останній не індукує змінної є р с в кільцевій Індукційний перетворювач механічної енергії в обмотці 2 збудження теплову з пульсуючим магнітним потоком містить нерухомий індуктор 1 в вигляді індукційної кільцеДля даного моменту часу в зазорі 20 під зувої обмотки 2, розташованої в кільцевій канавці З бцем 14 над ЗОВНІШНІМ пазом 13 індукція має макна нерухомому кільцевому магнітопроводі 4, та симальне значення В5тах, а над внутрішнім пазом рухомий кільцевий магнітопровід 5 з кільцевою 12 - мінімальне В5тщ При обертанні рухомого маканавкою 6, жорстко зв'язаний з валом 7, що обергнітопроводу 5, коли під його зубцем 14 розташутається, наприклад, за рахунок енергії вітру від ється ЗОВНІШНІЙ паз 13 нерухомого магнітопроводу 5 47216 4, індукція над ним зменшується до В5тщ а над частотою внутрішнім пазом 12 збільшиться до В 5 т а х Таким f =Zn чином, при обертанні рухомого магнітопроводу 5, Z - КІЛЬКІСТЬ зубців на рухомому магнітопрожорстко зв'язаного з валом 7 вітродвигуна 8, що воді, обертається за рахунок енергії вітру, індукція в п - частота обертання рухомого магнітопрозазорі 20 пульсує, не змінюючи знаку від В 5 т а х до воду, с В5тщ и можна представити в вигляді двох складоВихрові струми за законом Джоуля-Ленца навих грівають рухомий магнітопровід 5, а той нагріває змінної з амплітудою теплоакумулюючу рідину 10 в резервуарі 9, яка може використовуватися для обігріву споруд, пар5 B B В». °' ( 5max " 5 m m ників та теплиць і постійної, рівній Постійна складова магнітного потоку ніяких є р с не індукує, тому ця частина магнітного потоR^ = 0 S(R^ + R^ 5= • \ omax omm ку не приймає участі в перетворенні механічної Змінна складова магнітного поля індукує в руенергії вітру в теплову хомому магнітопроводі 5 е р с і вихрові струми Фіг.З ФІГ.1 /з Фіг.2 Фіг 4 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71