CN202135009U - 一种具有感应子转子组合件的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有感应子转子组合件的装置，包括感应子、转子和控制电路，所述控制电路耦合到所述感应子，所述转子按照与所述感应子的可变磁场相互作用而旋转的方式配置成电动机的转子，且所述转子具有由导体材料制成的由所述感应子的感应场导致加热的部分。本实用新型可以确保风扇式空气加热器的高效率，降低能耗，增强安全性和可靠性，并简化结构。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种具有感应子转子组合件的装置。
背景技术
对于风扇式空气加热器等利用电磁感应将电能转换为机械能和/或热能的设备而言，如何以较低成本的简单结构实现高效和低能耗，是现有技术所面临的问题。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种具有感应子转子组合件的装置，可以确保风扇式空气加热器的高效率，降低能耗，增强安全性和可靠性，并简化结构。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种具有感应子转子组合件的装置，包括感应子、转子和控制电路，所述控制电路耦合到所述感应子，所述转子按照与所述感应子的可变磁场相互作用而旋转的方式配置成电动机的转子，且所述转子具有由导体材料制成的由所述感应子的感应场导致加热的部分。
优选地，所述感应子包括两对以上的放置在同一圆圈形内的扁平线圈，各线圈与圆心的间隔、以及线圈彼此之间的间隔相等，距离在0-10mm。
优选地，所述转子具有可在可变磁场下旋转的扁平盘。
优选地，所述感应子具有在圆圈直径上相对设置的四个扁平线圈，组成两对线圈，所述盘包括一圆周上的两扇形，各遮住一对线圈，每对线圈被包含在一个引发高频电流的振荡电路中。
优选地，所述控制电路包括控制部分和电源部分，所述电源部分包括两个平行振荡电路，所述感应子的两对线圈分别对应处在其中一个振荡电路中。
优选地，还包括位置传感器，其经配置用于监测所述转子的旋转位置并提供针对所述感应子的相应线圈的高频电流激发信号。
优选地，所述盘具有厚度变化或具有采用不同电磁阻率材料的不同部分以实现不均匀磁场。
优选地，所述转子的所述加热的部分采用电阻率比铝大的金属材料。
优选地，所述转子经配置提供具有风扇推进器的空气流动发生器。
优选地，所述转子经配置提供一个换热器。
本实用新型有益的技术效果：
本实用新型的具有感应子转子组合件的装置可以作为风扇式空气加热器(暖风机)，提高其工作效率，有效减少能耗，增强其安全性和可靠性，且具有相比以往简化的结构设计。
附图说明
图1a-图1f示例性表示了根据本实用新型的带不同数量线圈的感应子可以采用的设计形式；
图2a-图2c为示例性表示具有不同设计的三种感应子的示意图；
图3a-图3b为不同实施例的感应子-转子组合件的示意图；
图4a-图4c为垂直式或水平式的感应子-转子组合件的示意图；
图5为根据本实用新型一个具体实施例的控制电路图。
具体实施方式
以下通过实施例结合附图对本实用新型进行进一步的详细说明。
具有感应子-转子组合件的装置，该装置包括感应子(定子)、转子和控制电路，所述控制电路耦合到所述感应子，所述转子按照与所述感应子的可变磁场相互作用而旋转的方式配置成电动机的转子，且所述转子具有由导体材料制成的由所述感应子的感应场导致加热的部分。
图1a-1f表示出带不同数量线圈的感应子可以采用的设计形式。在不同的实施例中，感应子(定子)1可以包括2、4、6、8或更多个成对地同时运作的线圈2，例如两对或三对，或者视旋转的类型(例如用于制动)而定对数。图中的线圈3表示一个较大线圈自成一对的情形。
根据该装置的容量和电特性，感应子的线圈可以由0.1-1.5mm的绝缘铜线制成，一束10-60根线，也可以由其它方式配置的导体制成，例如李兹线。线圈的线的绝热级可以视该装置和使用方式的设计而定，例如为100-200C。
在优选的实施例中，感应子的线圈为扁平状，包括10-60圈线。各线圈通常具有相似的尺寸及其它电特性。在优选的实施例中，线圈被放置在一圆圈形内，各线圈与圆圈的圆心的间隔、以及线圈彼此之间的间隔相同。各线圈之间的距离可以根据该装置的尺寸而不同，在一个实施例中优选是0-10mm。
在不同的实施例中，感应子的线圈可以绕成1、2、3或更多层，一个线束用于所有层，或是多个绝缘线束各自用于每一层。每一线束可以进一步包括一个或多个绝缘且独立可连接的内束。
在一些实施例中，感应子在结构上可以制成单块式的，具有足够的机械刚度/坚固度，
在另一些实施例中，感应子在结构上可以制成分离式的，不同部分可以固定在分离的固持器上以提供额外的机械强度。
感应子可以用于设计成感应电动机、感应加热器、感应电动机和加热器，分别对应实现三类功能。不同功能的版本按照绕线方法、线圈位置和控制电子算法而区别，几种不同设计形式的感应子如图2a-图2c所示，其中的部件4表示线圈2的基座4。每一种设计均可以用于实现前述任一种功能版本的感应子。
转子5通常由导体材料制成，例如铝、钢、铜、碳(石墨)，金属碳复合物或其他材料，在优选的实施例中，转子具有由电阻率比铝大的导体金属制成的部分，例如钢，这部分可用于高效加热。
为优化加热，转子盘可以采用荫蔽环或荫蔽环组合件的形式。
在优选的实施例中，转子是扁平盘，设计成可在可变磁场下旋转。可以通过盘的凹陷、盘的厚度差异、盘的形状变化、使用不同电磁阻的材料来实现不均匀的磁场。
在优选的实施例中，转子盘既是加热元件也是空气流动发生器，因此，转子盘可以设计成离心的和/或轴向的鼓风机。
在一些实施例中，转子盘的风扇推进器可以与转子集成在一起，在另一些实施例中，风扇推进器也可以设计成分离部件。
在其它一些的实施例中，该装置还可以包括额外的指引和导向叶片、产生层流或涡流的装置、喷嘴和气室等等，这些部件可以制成为转子的一体式的部分以改善气流的空气动力质量。
在一些优选的实施例中，感应子和转子间隔距离可以是0.1-5mm。
在不同的实施例中，感应子-转子组合件视感应子实现的功能而定可以设计成单边式或双边式的，这些功能(组合)类型例如是：感应电动机/感应加热器、感应电动机-加热器/感应电动机-加热器、或者感应电动机-加热器/感应加热器。图3a-3b示例性展示了可能的感应子-转子组合件的设计。转子5安装在转轴6上，其中，对于图中左边的单边式的感应子-转子组合件，转子5的一侧具有感应子线圈2，对于图中右边的双边式的感应子-转子组合件，转子5的两侧具有感应子线圈2。
参见图4a-4c，在不同的实施例中，感应子-转子组合件可以设计成垂直式或水平式的。在优选的实施例中，为了作为组合件运行，转子可以具有不同类型的轴、轴承11、12和/或油密封、插槽9、接头，还可以采用其他布置，例如磁悬浮布置。
在一些实施例中，控制电路包括控制部分和电源部分。电源部分优选具有单周回路，其中包括在平行振荡电路中的线圈对，尤其是具有两回路，一对线圈对应一回路。控制部分优选包括微控制器U1和光学感应器HS1、HS2。一个实施例控制电路的具体电路如图5所示。
在优选的实施例中，该装置既具有感应加热器，其中导电材料被感应场加热，又具有电动机，其中转子与线圈的可变磁场相互作用而旋转，形成高效、高可靠性的风扇式空气加热器。尤其来说，配置短袖型电动机，按照带有位置传感器的交流电机的原理运行。
感应子优选是两两相连的四个扁平线圈，在圆圈直径上相对设置组成两对线圈。线圈可以用0.3mm×20的李兹线缠好以减少对高频电流的阻力。转子优选包括一圆周的两扇形，各遮住一对线圈。每对线圈被包含在一个激发高频电流(如20-25KHz)的振荡电路中。该装置具有位置传感器，当转子处于一对线圈上时，传感器向这对线圈发送信号以激发高频电流，高频电流在转子材料中感应出涡流电流。所感应的电流与激发电流反相，这产生驱使转子至磁场密度较小的位置的安培作用力。这致使转子将其自身定位在另一对线圈的上方。传感器记录下这一位置，并向另一对线圈发送信号以激发高频电流，且令第一对线圈停止。这些位置交替，确保连续的周转/圆周式转动。周转次数和转动力矩取决于外加电源(对于150watt通常为2100rpm)。
转子配置为短袖型电动机的转子，与扁平感应子的可变磁场相互作用而旋转。转子被扁平感应子的场加热。转子可以由铝制成，作为一个加热元件。转子优选具有高效加热部分，例如钢制部分。可使这些部分在转子的任何位置被线圈的感应场所加热。
转子优选设计成一个换热器，从而实现温度平衡。
转子加热温度有赖于外加电源(在150W时通常60秒加热至350C)。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种具有感应子转子组合件的装置，其特征在于，包括感应子、转子和控制电路，所述控制电路耦合到所述感应子，所述转子按照与所述感应子的可变磁场相互作用而旋转的方式配置成电动机的转子，且所述转子具有由导体材料制成的由所述感应子的感应场导致加热的部分。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述感应子包括两对以上的放置在同一圆圈形内的扁平线圈，各线圈与圆心的间隔、以及线圈彼此之间的间隔相等，距离在0-10mm。
3.根据权利要求1任一项所述的装置，其特征在于，所述转子具有可在可变磁场下旋转的扁平盘。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述感应子具有在圆圈直径上相对设置的四个扁平线圈，组成两对线圈，所述盘包括一圆周上的两扇形，各遮住一对线圈，每对线圈被包含在一个引发高频电流的振荡电路中。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制电路包括控制部分和电源部分，所述电源部分包括两个平行振荡电路，所述感应子的两对线圈分别对应处在其中一个振荡电路中。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括位置传感器，其经配置用于监测所述转子的旋转位置并提供针对所述感应子的相应线圈的高频电流激发信号。
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述盘具有厚度变化或具有采用不同电磁阻率材料的不同部分以实现不均匀磁场。
8.根据权利要求1至7任一项所述的装置，其特征在于，所述转子的所述加热的部分采用电阻率比铝大的金属材料。
9.根据权利要求1至7任一项所述的装置，其特征在于，所述转子经配置提供具有风扇推进器的空气流动发生器。
10.根据权利要求1至7任一项所述的装置，其特征在于，所述转子经配置提供一个换热器。
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