Електромеханічний водонагрівач з дисковими магнітопроводами

Електромеханічний водонагрівач з дисковими магнітопроводами, що містить нерухомі, співвісно розташовані дискові магнітопроводи з зубчастою будовою прилеглих дзеркально розташованих торцевих поверхонь, індукційні обмотки в кільцевій канавці зубчастого торця кожного магнітопроводу, 3 нітопроводів дискового ротора із немагнітного матеріалу. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення електромеханічного водонагрівача з дисковими магнітопроводами шляхом виконання дискового ротора із маловуглецевої сталі з високою магнітною проникливістю і покриття диску з обох боків шаром матеріалу з високою електропровідністю, тим самим забезпечити зменшення опору магнітного кола, що потребує меншої намагнічувальної сили (менших ампер-витків), а отже зменшення числа витків індукційної обмотки і струму збудження в ній. За рахунок цього зменшиться витрата міді на індукційну обмотку та втрата енергії в ній, що призведе до збільшення ККД електромеханічного водонагрівача. Виконання резервуару із немагнітного матеріалу також зменшує втрати на розсіювання магнітного потоку. Поставлена задача вирішується тим, що електромеханічний водонагрівач з дисковими магнітопроводами, що містить нерухомі, співвісно розташовані дискові магнітопроводи з зубчастою будовою прилеглих дзеркально розташованих торцевих поверхонь, індукційні обмотки в кільцевій канавці зубчастого торця кожного магнітопроводу, збуджених постійним струмом в одному напрямі, і дисковий ротор, розташований співвісно в зазорі між зубчастими торцями нерухомих дискових магнітопроводів в циліндричному резервуарі з вхідним і вихідним патрубками, наповненому водою, дисковий ротор кінематично з'єднаний з валом вітродвигуна і оснащений радіальними лопатями, розташованими симетрично на його ободі під кутом до вісі з робочим зусиллям в напрямку до вихідного патрубка, згідно корисної моделі дисковий ротор виконаний із маловуглецевої сталі з високою магнітною проникливістю і покритий з обох боків шаром матеріалу з високою електропровідністю, а циліндричний резервуар виконаний з немагнітного матеріалу. Виконання внутрішньої частини дискового ротора із маловуглецевої сталі з високою магнітною проникливістю зменшує магнітний опір кола намагнічування, що призведе до зменшення струму збудження, зменшення витрат міді на індукційну обмотку, а також до зменшення потужності незалежного джерела збудження. Покриття дискового ротора з обох боків шаром матеріалу з високою електропровідністю усуває його залипання, сприяє збільшенню вихрових струмів в поверхневій частині диску та її більш інтенсивному нагріву і тепловіддачі. Виконання резервуару з немагнітного матеріалу зменшує втрати на розсіювання магнітного потоку і усуває потребу в спеціальних магнітоізолюючих опорах. Технічна сутність і принцип дії електромеханічного водонагрівача з дисковими магнітопроводами пояснюється графічним матеріалом: на Фіг.1-2 зображена принципова схема запропонованого пристрою; на Фіг.3 - зовнішній вид дискового ротора; на Фіг.4 - розподіл магнітної індукції в зазорі між зубцевими поверхнями дискових магнітопроводів. 50044 4 Електромеханічний водонагрівач з дисковими магнітопроводами містить вітродвигун 1, нерухомі, співвісно розташовані дискові магнітопроводи 2, 3 з зубчастою будовою прилеглих дзеркально розташованих торцевих поверхонь, індукційні обмотки 4 в кільцевій канавці 5 зубчастого торця кожного магнітопроводу 2, 3 і дисковий ротор 6, виконаний із маловуглецевої сталі з високою магнітною проникливістю, покритий з обох боків шаром матеріалу 7 з високою електропровідністю. Дисковий ротор 6 кінематично з'єднаний з валом 8 вітродвигуна 1 і оснащений радіальними лопатями 9, розташованими симетрично на його ободі. Магнітопроводи 2, 3 і дисковий ротор 6 установлені співвісно зазором і поміщені в циліндричний резервуар 10 з вхідним 11 та вихідним 12 патрубками. Резервуар 10 виготовлений із немагнітного матеріалу, наприклад із термопластика, і заповнений водою 13. Радіальні лопаті 9 розташовані симетрично на ободі диску 6 під кутом до спільної вертикальної вісі з робочим зусиллям в напрямку до вихідного патрубка 12. В прилеглих торцях дискових магнітопроводів 2, 3 виконані радіальні пази 14 з постійним кроком і шириною утворених радіальних зубців 15, рівною ширині пазів 14. Зубчасті поверхні прилеглих торців нижнього 2 і верхнього 3 магнітопроводів розташовані дзеркально (тобто зуб проти зуба, а паз проти паза), а їхні індукційні обмотки 4 збуджені постійним струмом в одному напрямку. Дискові магнітопроводи 2, 3 закріплені в циліндричному резервуарі 10 на опорах 16. Радіально-упорний підшипник 17 забезпечує фіксований зазор між прилеглими торцями магнітопроводів 2, 3, більший товщини дискового ротора 6, вкритого з обох боків шаром матеріалу 7 з високою електропровідністю. Пристрій працює таким чином. При незначній швидкості вітру вал 8 вітродвигуна 1, а разом з ним і дисковий ротор 6 починає обертатися. Дискові магнітопроводи 2, 3 намагнічуються магнітним полем збудження в одному напрямі. Із-за зубчастої будови торців магнітопроводів 2, 3 магнітний потік в зазорі, що замикається через них, не буде розподілятися рівномірно, тобто магнітний потік буде неоднорідним. Більша його частина замикатиметься через зубці 14, а менша - через пази 15 магнітопроводів 2, 3. Таким чином, дисковий ротор 6, покритий з обох боків шаром матеріалу 7 з високою електропровідністю, при обертанні буде переміщатися в неоднорідному магнітному полі. Радіальні лопаті 9, що симетрично розташовані на ободі дискового ротора 6 під кутом до вертикальної вісі з робочим зусиллям в напрямку до вихідного патрубка 12, збільшують його тепловіддачу і створюють примусову циркуляцію нагрітої води 13. Крива 18 розподілу магнітної індукції в зазорі між магнітопроводами 2, 3 матиме пилковидний вигляд, представлений на Фіг.4. Для даного моменту часу в частині дискового ротора 6, розташованого між зубцями 15 нижнього 2 і верхнього 3 магнітопроводів індукція має максимальне значення В mах, а між пазами 14 - мінімальне значення B min. При обертанні дискового ротора 6, в тій його частині, яка розташовується між зубцями 15, індукція збільшиться до максимальної величини В mах, а в 5 іншій частині, що розташовується між пазами 14 нижнього магнітопроводів 2, 3 зменшується до мінімальної величини B min. Таким чином, при обертанні дискового ротора 6, покритого з обох боків шаром матеріалу 7 з високою електропровідністю, в неоднорідному магнітному полі індукція в дисковому роторі 6 пульсує, не змінюючи знаку від В mах до B min. Її можна представити в вигляді двох складових: змінної з амплітудою В ~=0,5(В mах-B min) і постійної, рівній В ==0,5(В mах+B min) Змінна складова магнітного поля індукує в дисковому роторі 6, а переважно у зовнішньому пок 50044 6 ритті із матеріалу 7 з високою електропровідністю, е.р.с. і вихрові струми частотою f=Zn де Z - кількість зубців на кожному магнітопроводі індуктора; n - частота обертання дискового ротора, с-1. Вихрові струми за законом Джоуля - Ленца нагрівають дисковий ротор 6, переважно зовнішнє покриття 7, а від нього нагрівається вода 13 в резервуарі 10, яка може використовуватися для обігріву споруд, парників та теплиць. Постійна складова магнітного потоку ніяких е.р.с. не індукує, тому ця частина магнітного потоку не приймає участі в перетворенні енергії вітру в теплоту. 7 50044 8 9 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 50044 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601