2基本结构与工作机理
电磁自热器将输入的电能转换为热能。其基本机理是充分利用传统电机运行过程中的电气损耗、定子和转子铁心中的铁耗、杂散损耗（或附加损耗）及机械损耗等，将其转化为热能，并采取保温措施防止热能无效耗散。与传统旋转电机一样，电磁致热器由定子部件、转子部件以及定、转子部件间的气隙、端盖、保温层和外罩组成。
当外部动力带动转子部件旋转时，旋转永磁磁场通过气隙14与定子部件交链，在定子铁心产生磁滞涡流损耗，在笼形导电回路中产生感应电势生成的二次短路电流的电阻损耗，定子和转子开槽引起的气隙磁导谐波磁场在对方铁心表面产生的表面损耗和脉动损耗及定、转子电流产生的漏磁场（包括谐波磁场）在定、转子绕组和铁心中引起的损耗以及包括通风损耗、轴承摩擦损耗等机械损耗等。所有损耗皆变为热能，水媒质从进水口12进入，经内水路和外水路，由出水口11将定子部件的热量带走，水媒质同时处于永磁磁势磁场和二次短路电流磁场的场域中，兼有对水媒质的磁化、软化作用。
由于所有热源都在保温层之内，理论上可认为外部动力输入的能量均有效转换为热能，形成新型旋转电磁热机，可应用于其他传统热机的所有应用领域。
3基本解析
电动机在能量转换时输入能量为电能，其能量通过磁场能的形式通过定、转子之间的气隙进行传递在其转换过程中绕组中将会由电流产生焦耳损耗，磁场在铁心中也会产生涡流损耗、磁滞损耗，这些损耗将以热能的方式散发掉，而其余的能量将会以机械能的形式输出。其中机械能为输出能量中有用的能流，而绕组中电流、铁心中的涡流和磁滞产生的能流则是整个系统中无用的损耗。
在能量转换时输入能量为机械能，在励磁磁场的作用下，其输入能量通过磁场能的形式通过定、转子之间的气隙进行传递，在其转换过程中绕组中磁场在铁心中会产生涡流损耗、磁滞损耗，绕组电流也会产生焦耳损耗，这些损耗将以热能的方式散发掉，而其余的能量将会以电能的形式输出。
其中电能为输出中有用的能量流，而绕组中电流、铁心中的涡流和磁滞产生的能流则是整个系统中无用的损耗。
电磁致热器以多种能源为输入能量，其能量以磁场能的形式通过定、转子之间的气隙进行传递，可以将输入能量通过电流产生的焦耳热能、磁场在铁心中的涡流、磁滞产生的热能作为系统中输出的有用能量，同时使媒质处于强磁场作用下可通过改变其分子结构及媒质特性，而对磁场能加以利用。
由上述可知，电磁致热器热能来源于绕组中的二次电流热、铁心中的磁滞涡流热及摩擦热等。电磁致热器是电磁场与温度场耦合场，详细地分析需要进行温度场计算。下面仅以p对极电磁致热器，当其输入机械转速为n时，做定性解析分析。
3.1绕组中的二次电流热
3.2铁心中产生的热量铁心中基本发热是由主磁场在铁心内发生变化时产生的，这种变化可以是交变磁化性质的，也可以是所谓旋转磁化性质的，不论是交变磁化还是旋转磁化，它们均会在铁心中引起磁滞和涡流进而产生热量。精确的铁心损耗可用有限元方法按照铁心的不同部分分别计算。
3.3机械摩擦热机械摩擦热主要包括轴承摩擦损耗和通风损耗产生的热量。
轴承摩擦热与摩擦面上压强、摩擦系数以及摩擦表面间的相对运动速度有关。
4实验研究与分析
在定性解析的基础上，结合具体样机对旋转电磁热机进行了实验研究。
测试系统包括：温度传感器、流量传感器、水循环系统（水箱、水泵）、数据采集卡、功率分析仪、计算机等。温度传感器、流量传感器及功率分析仪，通过数据采集卡与计算机相连，从而将实验测试到的各量采集到计算机中。
可以看出电磁自热器具有预期的热机效果，与传统电机一样，除有功功率外存在无功功率，这表明对电网而言电磁自热器属于阻感性负载。所不同的是，作为机电能量转换器时，仅有效率为η的有功分量输出，同时还有功率因素的制约，而作为旋转电磁热机使用时，能量转换利用率理论上可认为为100%，换言之，作为旋转电磁热机使用时较之作为机电能量转换器节省能量。
表明，在输出热量相同的情况下，电磁自热器的耗电量较少，德国宝电采暖器和电阻供暖炉耗电量相当。德国宝电采暖器和电阻供暖炉耗电量较之电磁致热器多了约0.075kWh，即较电磁自热器耗电量高约3%.至少可认为在输出热量一致的情况下，电磁自热器的耗电量不高于德国宝电采暖器和电阻供暖炉的耗电量。
测试表明：经电磁自热器加热后，对水媒质具有明显的磁化和软化作用，水的pH值、浊度、硬度、电导率及总固体溶解量均降低。
从扫描结果中可以看出，电磁致热器对碳酸钙晶体的形貌影响比较显著。在晶体边缘、间隙和结构排列上有较大差异。高温下燃油锅炉的垢样结晶紧密呈柱状及粗针状，形状规则；而经过电磁致热器处理后的垢样结晶松散，形状不规则，有针状颗粒，还出现了很多薄片状的晶粒，晶粒数目增加，粒径变小。由于电磁场的作用，在水中结晶析出的水垢成分的晶体颗粒被打破了原有的排列顺序，不再有规律的针状排列在设备或管道的器壁上，而是以颗粒状和絮状漂浮在水中。随着颗粒的增大，逐渐沉积在循环系统流速小的地方或是容器的底部，被排放出循环系统，从而达到防垢的作用。在完成防垢的同时，原有的陈旧水垢在温度变化的时候，由于和容器及管道的膨胀系数不同而龟裂、脱落，并且电磁场能使水分子及水垢成分分子的活性增强，运动加剧，水分子中产生大量的被激活的电子，使得陈旧水垢成分分子致密的连接被破坏，逐渐疏松、脱落，直至去除，从而达到除垢的效果。
电磁致热器形成的交变电磁场对于碳酸钙晶体的生长具有一定作用，从上面的电镜结果可以看出垢样是以霰石存在的，电磁场作用改变了溶液中的碳酸钙晶体的形态。从能谱分析可以看出，两种垢样的化学成分没有变化，都是碳酸钙，但电磁致热器循环处理后，对水垢有脱碳作用。
6结论
（1）本文基于电机机电能量转换的理论，提出了开发旋转电机第三功能的概念。研究证明该立论的可行性和正确性。
（2）该种电机无传统电机的电能或机械能输出，而是充分利用旋转电势的二次电流损、磁滞涡流损及机械杂散损耗等，将输入的能量全部转化为传统意义上的“损耗”，即全部转换为热能。
（3）研究表明该新型旋转电磁热机除具有高的热效率、温度提升梯度等特点外，还具有对水媒质的磁化软化功能对水垢有脱碳作用。
限于篇幅，其他研究结果另文介绍。
QQ交流群
