利用永久磁铁的发热装置的制作方法

本实用新型涉及一种利用永久磁铁的发热装置，更为详细地涉及一种利用永久磁铁的发热装置，其利用永久磁铁来生成热，并且利用生成的热来加热流体，从而不仅经济而且热效率也高。

背景技术：

一直以来，作为用于获得温水的锅炉的能源，煤炭、重油、液化气等正在被使用，由于它们排放有毒气体因而成为大气污染的原因。

此外，历来为了热水供暖，使用了燃气、石油、电等，但是存在如下问题：燃气和石油价格贵且热效率不好，就电而言电费贵。

例如，政府积极地鼓励使用夜间电力锅炉(boiler)，与电供给量相比电力需求太多，使得夜间电力锅炉失去了竞争力。

由此，需要一种不会因排放有毒气体而引起环境问题，同时能够进行高效率的热水供暖的发热装置。

【先行技术文献】

【专利文献】

(专利文献0001)公开号第10-2004-0040435号(公开日期2004年05月12日)

(专利文献0002)公开号第10-2012-0109210号(公开日期2012年10月08日)

技术实现要素：

本实用新型是着眼于所述必要性而提出的，其目的在于提供一种利用永久磁铁的发热装置，所述利用永久磁铁的发热装置适用利用旋转的永久磁铁的磁场来诱导发热的原理，对电流导电率高且电阻低的金属进行加热，并直接用作热交换机，因此热效率非常高，而且不排放有毒气体，从而很环保。

为达成所述目的，根据本实用新型实施例的利用永久磁铁的发热装置，其特征在于，包括：转子，其安装固定于旋转轴并旋转，并且以规定间隔配置有多个永久磁铁；

发热部，其以与所述转子具有规定距离空隙的形式在内部设置有转子，利用永久磁铁旋转时产生的磁力线发热；

电机(motor)，其为所述旋转轴的旋转动力源；以及

动力传递装置，其将所述电机的旋转力传递至所述旋转轴，

所述转子因形成于外周面的多个间壁而形成有多个插入槽，永久磁铁沿着圆周方向插入于所述插入槽，所述永久磁铁以如下形式插入于插入槽：N极与N极一起，S极与S极一起，沿着相同的方向配置，从而相互排斥。

此外，所述发热部设置于热储存室内部并与热储存室内部的流体进行热交换，在发热部的表面形成多个凸起，以便可加宽热交换面积。

此外，所述发热部和转子由铝(aluminium)材质形成，转子和发热部之间的空隙间隔为0.1～0.5mm。

此外，2～16个转子以规定间隔设置于一个旋转轴，在相邻的转子之间用防止磁力线通过的材料形成壁，从而使得各个转子以独立的状态形成。

此外，所述永久磁铁由钕(neodymium)材质形成，长度为35～45mm，高度为15～25mm，宽度为5～15mm。

此外，所述动力传递装置包括：第一滑轮(pulley)，电机的轴以轴插入的形式固定于所述第一滑轮；第二滑轮，所述旋转轴以轴插入的形式固定于所述第二滑轮；同步带(timing belt)，其连接所述第一滑轮和第二滑轮，并将第一滑轮的旋转力传递至第二滑轮。

并且，在所述第二滑轮和转子之间的旋转轴设置一个以上的轴承(bearing)，所述轴承支撑旋转轴能够顺利地旋转，所述第一滑轮和第二滑轮的旋转比为1：3，此时，考虑到发热部的发热量和轴承的磨损，旋转轴的旋转速度为9,000～11,000RPM。

依据所述课题的解决方法，适用利用旋转的永久磁铁的磁场来诱导发热的原理，对电流导电率高且电阻低的金属进行加热，直接用作热交换机，因此热效率非常高且不排放有毒气体，从而很环保。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的利用永久磁铁的发热装置的构成图。

图2是图1所示出的转子的分解图。

图3是对根据本实用新型实施例的发热装置的热效率与一般电热器的热效率进行比较的图表。

具体实施方式

以下，针对本实用新型的实施例，参照附图对其构成及作用进行说明。

有关附图中相同的构成要素，应留意即使示出于不同的附图上，也尽可能用相同的参照标号及符号表示。

以下在说明本实用新型时，对于相关公知功能或者构成的具体说明，判定为不必要地模糊本实用新型的要旨的情况，省略其详细说明。

此外，当叙述某些部分“包括”某些构成要素时，其在没有特别地相反的记载的情况下，意味着不是除去其他的构成要素，而是还可包括其他的构成要素。

首先，为了帮助理解本实用新型，对于利用磁场来诱导发热的原理进行说明。

如果磁场(或者磁铁)接近导体，则导体上发生磁滞(hysteresis)损失和涡电流(eddy current)损失从而产生焦耳(Joule)热。

尤其，越是很好吸附于磁铁的强磁性体，因为阻力高所以焦耳热变大，在发电机、电动机、变压器等产生的铁损是利用磁场来诱导发热的代表事例。

所述构造的铁损因为以焦耳热为基础，所以与电流的平方和电阻成比例，在电阻高的金属，即钢铁或镍(nickel)、镍铬线(nichrome wire)等的金属和电阻低且电流大的金属，即铜或者铝、银等的金属里也会产生热。

众所周知，通常，铁损是将磁滞损失和涡电流损失相加的和，磁滞损失占了全部铁损的70％，涡电流损失占了全部铁损的30％。

由此，基本上铁损与转子的磁铁密度平方和频率的平方成比例，从而转子的大小越大、转子的RPM越高、构成转子的磁极数越多，发热量将会以4倍的速度增加。

图1是根据本实用新型实施例的利用永久磁铁的发热装置的构成图。

如图1所示，根据本实用新型实施例的发热装置包括：转子120、电机200、动力传递装置300、热储存室400和发热部500。

如图2所示，所述转子120包括圆形的旋转本体122和圆形的壳体(case)121，所述圆形的壳体121外插入于所述旋转本体122并结合，并且在所述旋转本体122和壳体121沿着长度方向形成有贯通孔122a、121a，以便旋转轴800b能够贯通。

所述旋转本体122因形成于外周面的多个间壁123而形成有多个插入槽124，以便永久磁铁130能够以一定间隔沿着圆周方向插入。

此时，所述永久磁铁130以一定间距以如下形式插入于插入槽124：N极与N极一起，S极与S极一起，沿着相同的方向配置，从而相互排斥。

相反地，在对永久磁铁130的N极和S极进行交替地配置从而实现发热装置的情况下，发热装置操作时产生大量负荷，从而电机200无法承受所述负荷并被破损，并且可以确认到用电量增加到负荷大量产生的程度的问题，优选地，以同极朝着相同方向的形式配置。

所述永久磁铁130的长度可以为5～100mm，但是优选为35～45mm，高度可以为5～40mm，但优选为15～25mm，宽度可以为3～20mm，但优选为5～15mm。

如果所述永久磁铁130的大小比上述规格更大，则热效率会变得更低。

优选地，所述永久磁铁130的材质是耐高热且具有最高为250℃的耐久性的钕。

铁氧体(Ferrite)磁铁适合于高温，但在本实用新型中优选为钕磁铁。

此外，所述旋转本体122在壳体121的结合相反一侧凸出形成有固定凸部125，固定螺栓140沿着所述固定凸部125的垂直方向进行螺丝结合并紧紧地安装固定于旋转轴800b。

据此，如果所述旋转轴800b旋转，则转子120也一起旋转。

继续，如图1所示，2个至16个转子120可以以规定间隔固定于一个旋转轴800b的形式串联配置。

在此，优选地，在各个转子120的前方或者后方，利用防止磁力通过的材质(例如：铁板等)在相邻的转子120之间形成壁(未示出)，从而使得在相邻的转子之间没有磁力线等干涉的各个转子120形成为独立状态。

此外，多个转子120能够以永久磁铁的N极和S极朝向一个方向的形式串联配置多个。

如上所述的一个以上的转子120在固定地安装于一个旋转轴800b的状态下，可旋转地内插入于圆形的发热部500内部。

此时，转子120和发热部500之间的空隙间隔可以为0.005～8mm，但优选为0.1～0.5mm。

换句话说，如果是0.5mm以上，则热不能充分地传递至发热部500，因而发热效率降低，如果是0.1mm以下，则会有对转子120的旋转产生妨碍的忧虑。

另外，将永久磁铁安装于所述发热部500的表面，并沿着与转子120的永久磁铁130极性相同的方向排列，由此能够产生热能，但是在这样的情况下，安装于发热部500的永久磁铁的温度迅速上升，从而使得转子120的永久磁铁130可能因为高温而失去磁力。

由此，优选地，在本实用新型中不将永久磁铁安装于发热部500的表面。

所述发热部500和转子200由铝等非铁金属构成。

此外，所述发热部500配置于热储存室400内部，与在热储存室400内部的规定的流体(例如水)410进行热交换并加热流体，例如所述热储存室400可以是温水储存槽(tank)。

此时，优选地，为了加宽发热部500与流体410的热交换面积，在发热部500的表面凸出形成有多个凸起510。

所述发热部500沿着旋转轴插入的方向形成有法兰(flange)700，并与轴承箱(bearing housing)600的法兰700相结合。

此时，所述旋转轴800b在以通过轴承610可顺利地旋转的形式得到支撑的状态下，向轴承箱600的外部凸出，从而以轴插入的形式固定于作为动力传递装置的第二滑轮(pulley)310b，一个以上的轴承610设置于轴承箱600内部。

成为所述旋转轴800b的旋转动力源的电机200的旋转力通过动力传递装置传递至所述旋转轴800a。

换句话说，所述动力传递装置包括：第一滑轮310a，电机轴800a以轴插入的形式固定于所述第一滑轮310a；第二滑轮310b，所述旋转轴800b以轴插入的形式固定于所述第二滑轮310b；同步带320，其连接所述第一滑轮310a和第二滑轮310b并将第一滑轮310a的旋转力传递至第二滑轮310b。

此时，将第一滑轮310a的旋转比和第二滑轮310b的旋转比定为1：3，与电机200的旋转速度相比，使得转子120可以以增加3倍的速度旋转。

例如，当电机轴800a旋转1次时，旋转轴800b旋转3次，所以，当电机轴800a以3,450RPM的速度旋转时，旋转轴800b和转子120可以以3,450x3＝10,350RPM的速度快速旋转。

如果旋转轴800b以比这更快的11,000RPM以上的速度旋转，则轴承610的磨损会变大，因此考虑到发热量，转子120的旋转速度优选为9,000～11,000RPM。

如上所述构成的本实用新型涉及一种装置，其将永久磁铁搭载于转子，并在与固定部(发热部)之间维持窄的空隙的状态下旋转时，有效地利用从发热部产生的热。

在本实用新型的实施例中，举了将此时产生的热能适用于热水供暖装置的例子。

如上所述的构成中，通过动力传递装置传递电机200的旋转力从而使得转子120旋转，根据第一滑轮310a和第二滑轮310b的旋转比，旋转轴800b约以10,000RPM的速度旋转。

据此，设置于所述转子120的多个永久磁铁130产生磁力线，通过所述磁力线在发热部产生热。

此时，将发热部500和转子120的空隙间隔最小化从而提高热效率，根据本实用新型，内部转子120的温度为55℃，外部发热部500的温度为100℃以上。

在本实用新型中，使得所述100℃以上的外部温度与水进行热交换从而用于热水供暖。

图3是对根据本实用新型实施例的发热装置的热效率和一般电热器的热效率进行比较的图表。

如图3所示，以操作电力消耗550w(220V X 2.5A)对25℃的水40l进行一个小时操作(加热)，获得50.3℃的水，从而可使温度上升25.3℃。

此时，热效率为1,012kcal/h，表示热效率的COP(性能系数，Coefficient Of Performance)数值为2.14，可得知与一般电热器相比具备了2倍以上的效率。

以上，参照附图对本实用新型的技术思想进行了叙述，但这是对本实用新型的优选实施例进行了示例说明，并非限定本实用新型。

此外，本技术领域的具有一般知识的任何技术人员在不超出本实用新型技术思想的范畴内可进行多样变形及模仿，这是是显而易见的事实。

标号说明

120：转子 130：永久磁铁

200：电机轴 310a、310b：滑轮

320：同步带 400：热储存室

500：发热部 510：凸起

610：轴承 800a：电机轴

800b：旋转轴