专利名称：基于磁感应加热方式的风速风向计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风速风向计，具体是指一种基于磁感应加热方式的风速风向计。
背景技术：
目前，应用于风力发电的风速风向计在中国北方冬季普遍存在结冰而导致风力发 电机不能正常工作的现象。由于风速风向计的风杯和风翼均是旋转部件，不能直接供电，现 有的风速风向计均主要采用安装在其外壳上的电阻丝或其它发热装置升温，并通过热辐射 的方式对风杯或者风翼进行加热，以消除风速风向计外壳上的结冰，确保风速风向计的正
常使用。然而，由于热辐射是向各个方向发射，并且其效率远低于热传导的传热方式，因 此，即使很大的发热功率也不能保证风速风向计在低温下正常工作，其大部分热量都散失 在空气中，这在世界范围内都是一个没有解决的问题。同时，为了确保采用传统方式进行热 辐射时的效果，因此对发热器件的性能要求和质量要求也非常高，从而无形中增大了该风 速风向计的制作成本，不利于广泛推广和使用。

发明内容
本发明的目的在于克服目前这些风速风向计在低温条件下不能正常工作、以及制 作成本较高的缺陷，提供一种不仅结构简单，而且具有较高热辐射效率，能确保风速风向计 在低温条件下正常工作，以及制作成本较低的基于磁感应加热方式的风速风向计。本发明的目的通过下述技术方案实现基于磁感应加热方式的风速风向计，主要 由连接杆、外壳、以及设置于外壳内部的转轴组成，所述的连接杆位于外壳的外部上方并与 转轴相连接，且在外壳的外侧还设有与连接杆相连接并能绕外壳旋转的发热体。在该发热 体的内侧还设有固定在外壳上用于产生交变磁场的交变磁场发生装置，以及与该交变磁场 发生装置相连接并为其提供高频电流的高频电路。为了更好的实现本发明，所述的交变磁场发生装置有以下三种结构方式，第一种 结构为所述的交变磁场发生装置由内部设有轴承的圆盘形骨架，分布在该圆盘形骨架周 边并嵌入在其内部的一根以上的导磁条，以及缠绕在该圆盘形骨架侧壁上的线圈组成，所 述的轴承紧套在外壳上，线圈则与高频电路相连接。第二种结构为所述的交变磁场发生装置由内部设有轴承的圆盘形骨架，分布在 该圆盘形骨架侧壁上的一根以上的导磁条，以及缠绕在每根导磁条上的线圈组成，所述的 轴承紧套在外壳上，且每个线圈均与高频电路相连接。第三种结构为所述的交变磁场发生装置由内部设有轴承的圆盘形骨架，设置在 圆盘形骨架内部并沿其周边均勻分布的一根以上的导磁条、以及设置在该圆盘形骨架端面 并呈螺旋状盘绕的线圈组成，所述的轴承紧套在外壳上，且该线圈则与高频电路相连接。为了便于使用本发明，在所述连接杆上还设有风杯或风翼。进一步地，所述的发热体由导磁材料制作而成，且该导磁材料优先采用锰锌铁氧体或镍锌铁氧体。所述的导磁条则由锰锌铁氧体或镍锌铁氧体制作而成。本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果(1)本发明采用了磁感应加热方式来对风速风向计进行加热，即本发明的发热体 在随着转轴同步旋转的同时能切割交变磁场发生装置所产生的交变磁场，从而产生热量， 并将该热量传递给风速风向计。由于该热量是直接通过热传递方式进行的，而不是采用传 统的热辐射方式进行的，因此其热传递效率非常高，能确保风速风向计在低温条件下正常 使用。(2)由于磁场具备很强的方向性，当交变磁场发生装置产生交表磁场后，只有高导 磁的发热体会发热，而其他部件则不会发热，因此该加热方式具备非常高的指向性。(3)本发明采用磁感应加热方式以后，只需对发热体采用感应加热，无需增加新的 电气及机械连接部件，因此能大大地降低整个风速风向计对传感系统的整体功率负荷，进 而极大的减小了风速风向计的制作成本。(4)根据实验在-20°C环境温度下，传统加热方式约在160W时才能防止风速风向 结冰，但是采用本发明的磁感应加热方式以后，甚至在40W时就可以化冰(通常来说化冰所 需要的热功率要远高于防止结冰的热功率)，因此本发明的热效率至少是传统方式的4倍 以上。


图1为本发明的整体结构剖面示意图。图2为本发明的交变磁场发生装置的一种结构主视示意图。图3为图2所示的俯视结构示意图。图4为本发明的交变磁场发生装置的另一种结构的俯视结构示意图。图5为本发明的交变磁场发生装置的第三种结构剖面示意图。图6为第三种结构时导磁条的分布结构示意图。其中，附图中的附图标记的名称为1-外壳，2-风杯，3-风翼，4-发热体，5-转轴，6_圆盘形骨架，7_导磁条，8_线圈， 9-轴承，10-高频电路，11-连接杆。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例1如图1所示，本发明的外壳1为一个由金属或塑料制成的上端直径较小，下端直径 较大的柱体，且在该外壳1的内部设有一根可以旋转的转轴5。连接杆11设置于外壳1的 外部并位于外壳1上端的正上方，且该连接杆11的中部还与转轴5固定相连接，从而确保 该连接杆11能随着转轴5同步旋转。在连接杆11的两端则可以根据需要来安装风杯2和风翼3。同时，在外壳1的上 端外侧套有一个内径大于外壳1上端外径的圆筒型的发热体4，且该发热体4的内壁与外壳 1上端的侧壁之间形成一个环行空腔。该发热体4还与连接杆11相固定，以确保该发热体 4能随着连接杆11同步旋转。
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在该环行空腔的内部设有一个能产生交变磁场的交变磁场发生装置，当外部有风 吹动风杯2或风翼3时，则连接杆11、发热体4和转轴5便会同步旋转，此时，所述的发热 体4便会切割由交变磁场发生装置所产生的交变磁场而发热。由于该发热体4是与连接杆 11相连接的，因此发热体4便会与连接杆11之间进行热传递，进而将该热能传递给连接杆 11、风杯2以及风翼3。为了确保使用效果，该发热体4采用导磁材料制作而成。根据实际 的需要，该导磁材料优先采用锰锌铁氧体或镍锌铁氧体。该交变磁场发生装置的结构如图2、3所示，即由线圈8、内部设有轴承9的圆盘形 骨架6，以及数量为一根以上的由锰锌铁氧体或镍锌铁氧体制成的导磁条7组成。所述的轴 承9直接紧套在外壳1的上端，导磁条7则是嵌入在该圆盘形骨架6的内部，并均勻的分布 在其周边上。线圈8则缠绕在该圆盘形骨架6的侧壁上，从而将导磁条7完全包裹在其内 侧。同时，在外壳1上还设有一个能产生高频电流的高频电路10，且该高频电路10为 现有的技术，即可以由公知的谐振电容、MOSFET管或IGBT管构成。所述线圈8的两端(输入端和输出端)则分别与该高频电路10的输入端和输出 端相连接。使用时，该高频电路10为线圈8通入一个高频电流，并在导磁条7的作用下产 生一个交变磁场。当由导磁材料制成的发热体4切割该交变磁场后，发热体4便会发热，从 而将热能传递给连接杆11。实施例2本实施例同实施例1相比，不同点仅在于交变磁场发生装置的结构不同。如图4 所示，该交变磁场发生装置也由线圈8、带轴承9的圆盘形骨架6，以及数量为一根以上的导 磁条7组成。其中，所述的轴承9紧套在外壳1的上端，而导磁条7则不再是嵌入在圆盘形 骨架6的内部，而是直接均勻的分布在其侧壁的表面。此时，线圈8的数量与导磁条7的数 量相对应，即在每根导磁条7上都缠绕有该线圈8，且这些线圈8的所有输入端连接在一起 形成一个总的输入端，所有的输出端连接在一起形成一个总的输出端。所述的总的输入端 和总的输出端则直接与高频电路10的输入端和输出端相连接即可。实施例3本实施例同实施例1相比，不同点仅在于交变磁场发生装置的结构不同。如图5、 6所示，该交变磁场发生装置也由线圈8、带轴承9的圆盘形骨架6，以及数量为一根以上的 导磁条7组成。其中，所述的轴承9紧套在外壳1的上端，而导磁条7虽也是嵌入在圆盘形骨架6 的内部，但这些导磁条7却是均勻的嵌入在该圆盘形骨架6的端面处。线圈8不再是缠绕 在该圆形骨架6的侧壁上，而是直接在圆形骨架6的端面处由内而外呈螺旋状盘绕，且整个 线圈8还紧贴导磁条7所在的平面。同时，该线圈8的输入端和输出端也分别与高频电路 10的输入端和输出端相连接。如上所述，便可以很好的实现本发明。
权利要求
基于磁感应加热方式的风速风向计，主要由连接杆(11)、外壳(1)、以及设置于外壳(1)内部的转轴(5)组成，所述的连接杆(11)位于外壳(1)的外部上方并与转轴(5)相连接，其特征在于在外壳(1)的外侧还设有与连接杆(11)相连接并能绕外壳(1)旋转的发热体(4)，且在该发热体(4)的内侧还设有固定在外壳(1)上用于产生交变磁场的交变磁场发生装置，以及与该交变磁场发生装置相连接并为其提供高频电流的高频电路(10)。
2.根据权利要求1所述的基于磁感应加热方式的风速风向计，其特征在于所述的交 变磁场发生装置由内部设有轴承(9)的圆盘形骨架(6)，分布在该圆盘形骨架(6)周边并嵌 入在其内部的一根以上的导磁条(7)，以及缠绕在该圆盘形骨架(6)侧壁上的线圈(8)组 成，所述的轴承(9)紧套在外壳⑴上，线圈⑶则与高频电路(10)相连接。
3.根据权利要求1所述的基于磁感应加热方式的风速风向计，其特征在于所述的交 变磁场发生装置由内部设有轴承(9)的圆盘形骨架(6)，分布在该圆盘形骨架(6)侧壁上的 一根以上的导磁条(7)，以及缠绕在每根导磁条(7)上的线圈(8)组成，所述的轴承(9)紧 套在外壳(1)上，且每个线圈(8)均与高频电路(10)相连接。
4.根据权利要求1所述的基于磁感应加热方式的风速风向计，其特征在于所述的交 变磁场发生装置由内部设有轴承(9)的圆盘形骨架(6)，设置在圆盘形骨架(6)内部并沿其 周边均勻分布的一根以上的导磁条(7)、以及设置在该圆盘形骨架(6)端面并呈螺旋状盘 绕的线圈⑶组成，所述的轴承(9)紧套在外壳⑴上，且该线圈⑶则与高频电路(10) 相连接。
5.根据权利要求1 4任一项所述的基于磁感应加热方式的风速风向计，其特征在于 在所述连接杆(11)的上还设有风杯(2)或风翼(3)。
6.根据权利要求5所述的基于磁感应加热方式的风速风向计，其特征在于所述的发 热体(4)由导磁材料制作而成。
7.根据权利要求6所述的基于磁感应加热方式的风速风向计，其特征在于所述的导 磁材料为锰锌铁氧体或镍锌铁氧体。
8.根据权利要求5所述的基于磁感应加热方式的风速风向计，其特征在于所述的导 磁条(7)由锰锌铁氧体或镍锌铁氧体制作而成。
全文摘要
本发明公开了一种基于磁感应加热方式的风速风向计，主要由外壳(1)、位于外壳(1)内部的转轴(5)，以及与转轴(5)固定相连并在其两端分别设有风杯(2)和风翼(3)的连接杆(11)组成，其特征在于在转轴(5)上还套有与连接杆(11)相连接并能绕转轴(5)旋转的发热体(4)，且在该发热体(4)内部还设有用于生成交变磁场的交变磁场发生装置。本发明采用了磁感应加热方式来对风速风向计进行加热，即本发明的交变磁场发生装置在随着转轴同步旋转的同时能产生交变磁场，从而通过磁场感应的方式来对发热体进行加热，并由发热体将该热能传递给风速风向计，因此其热传递效率非常高，能确保风速风向计在低温条件下正常使用。
文档编号G01P5/06GK101900742SQ20101020311
公开日2010年12月1日 申请日期2010年6月18日 优先权日2010年6月18日
发明者肖毅腓, 谢命秋, 陆奎霖 申请人:成都雷奥风电传感器有限公司