Магнитно-тепловой двигатель

 

1. МАГНИТНО-ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус с зонами нагрева н охлаждения, расположенные в корпусе постоянный магнит и ротор, выполненный в виде чередующихся участков термомагнитного и теплоизоляционного материалов , отличающийся тем, что, с целью повышения мощности и КПД двигателя, участки термомагнитного матерт1ала выполнены в виде инверсионных пос тоянных магнитов и расположены так, что направление намагниченности инверсионных постоянных маптатов, пр11пегающих к постоянному магшггу корпуса, совпадает с направлением поля этого магнита. 2. Двигатель по п. 1, отличающий с я тем, что инверсионные постоянные магниты выполнены из интерметаллического соединения тулия и кобальта.. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3396116/24-25 (22) 09.02. 82 (46) 30.07. 83. Бюл. % 28 (72) Е.Н. Тарасов и A.Â. Дерягин (71) Уральский ордена Трудового Ерасного Знамени государственный университет им. А.M. Горького (5 3) 691. 363 (088. 8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

hh 590476, кл. F03 G 7/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

% 848737, кл. F03 G 7 02, 1980 (прототип). (54) (57) 1. МАГНИТНО-ТЕПЛОВОЙ

ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус с зонами нагрева и охлаждения, расположенные

„„Я0„„10 24 9 в корпусе постоянный магнит и ротор, выполненный в виде чередующихся участков термомагнитного и теплоизоляционного материалов, от ли ч ающийс ятем, что, с целью повышения мощности и КПД двигателя, участки термомагнитного материала выполнены в виде инверсионных пос— тоянных магнитов и расположены так, что направление намагниченности инверсионных постоянных магнитов, прилегающих к постоянному маг пггу корпуса, совпадает с направлением поля этого магнита.

2. Двигатель по п. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что инверсионные постоянные магниты выполнены из интерметаллического соединения тулия и кобальта.

Изобретение относится к устройствам, преобразующим тепловую энергию в механическую энергию вращения, и может быть использовано в качестве привода различных механизмов и элементов автоматики.

Известные устройства для преобразования тепловой энергии в механическую, содержашие ротор из ферромагнитного материала с точкой Кюри, близкой к рабочей температуре, и статор с укрепленным маг- 30 ннтом, а также нагреватель и холодильник.

При нагревании локального участка ротора, находящегося в непосредственной близости к постоянному магниту, до температуры выше температуры Кюри (Те) материала 15 ротора, этот локальный участок становится немагнитным, а магнит притягивает дальний холодный участок ротора, который сохраняет ферромагнитное состояние, равновесие нарушается и ротор начинает вра- 20 жаться. При дальнейшем нагревании участка ротора, находящегося вблизи постоян» н ог о ма гнита, вращение будет постоянным.

Восстановление ферромагнитных свойств материала ротора происходит в холодной 25 зоне статора (1 J .

Недостатком таких устройств является малая мошность и низкий КПД, за счет потерь тепла из-за теплопроводности:между холодным и теплым участками ротора. З0

Для повышения градиента температур в рабочей части ротора термозависимый материал на роторе чередуют с теплоизоляционным в виде отдельных полос или пластин 35

Известен также магнитно-тепловой двигатель, содержащий корпус с зонами нагрева и охлаждения, расположенные в корпусе постоянный магнит и ротор, вы-полненный в виде чередующихся участков <0 термомагшхтного и теплоизоляционного материалов Р 21

Недостатком данного двигателя является низкая мощность и КПД, за счет того, что нагретый вьпце Тс» участок не способ- 45 стъует созданию вращающего момента (он становится балластом).

Бель изобретения - повьпцение мошнос » ти и КПД двигателя.

Указанная цель достигается тем, что в магнитно-тепловом двигателе, содержащем корпус с зонами нагрева и охлаждения, расположенные в корпусе постоянный маг)пгг и ротор, выполненный в виде чередующихся участков термомагнитного и теплоизопяционного материалов, участки термомагпитного материала выполнены в виде инверсианных постоянных магнитов и рас1 1ОЗЫ, О 2 положены так, что направление намагни-жнности инверсионнь х постоянных магнитов, прилегающих к постоянному магниту корпуса, совпадает с направлением поля этого магнита.

Инверсионные постоянные магниты выполнены из интерметаллического соединения тулия и кобальта.

Такое техническое решение стало возможным в связи с обнаружением инверсии намагниченности в соединенииТу ГО при изменении температуры. Это явление заключается в том, что в постоянных магнитах из такого материала направление ос — таточной намагниченности и, следовательно, создаваемого ими поля при температуре компенсации магнитных моментов под решеток 1температура инверсии изменяется на противоположное. Такие магниты были названы инверсионными.

На чертеже изображен магнитно-тепловой двигатель, общий вид.

Двигатель содержит корпус 1, закрепленный на корпусе постоянный магнит 2, кольцеобразный ротор 3, закрепленный на валу 4. Ротор выполнен в виде чередующихся участков из

Инверсйонных постоянных магнитов 5 (на чертеже заштрихованы), разделенных теплоизолируюшим материалом 6 (незаштрихованные участки). Часть ротора, прилегающая к постоянному магниту 2, находится в зоне 7 охлаждения, а противоположная— в зоне 8нагрева. Постоянный магнит 2 мсжет быть расположен в зоне охлаждения или вне ее. Ротор расположен так, что направление намагниченности в ннверсионных постоянных магнитах, прилегающих к постоянному магниту 2„совпадает с направлением его поля (показано стрелками).

Двигатель работает следующим образом.

Б исходном положении при температуре выше температуры инверсии, направление намагниченности в инверсиинном постоянном магните, прилежащем к постоянному магниту корпуса, совпадает с направлением его поля. Магниты притягиваются, ротор находится в равновесии. При охлаждении инверсионного постоянного магнита, прилежащего к постоянному магниту корпуса, нюке температуры инверсии направление намагниченности в нем и, следовательно, иаправление его поля изменится на проти-. воположное. Под действием силы отталкивания противоположно направленных полей ротор начнет вращаться. Соседний инверсионный постоянный магнит, находящийся при температуре выше температуры инверсии, имеет направление намагниченности

1032499

Составитель Ь. Баев

Редактор Ю..Середа Техреа А.Бабинец корректор Л. Бокшан

Заказ 5411/55 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 совпадающее с полем постоянного магнита 2, и притянется к нему, ротор поверо нется на 360А1, где 1 — количество инверсионных постоянных магнитов, и будет находиться в равновесии до тех пор, пока этот магнит не охладится до температуры ниже температуры инверсии, Затем опять произойдет поворот роторана360 l,д и т,д.

Первоначальное направление намагничености в инверсионпых постоянных магнитах 10 восстанавливается в зоне нагрева, где температура выше температуры инверсии ферромагнитного материала, из которого изготовлены инверсионные постоянные магниты ротора. 15

В конкретной модели двигателя инвер сионные постоянные магниты изготовляются из интерметаллического соединения Ъ Со имеющего температуру инверсии Т =110 К.

Четыре таких магнита укрепляются на спи-2О цах ротора через 90, теплоизоляционным материалом служит воздух. Ротор укрепляется в корпусе с возможностью вращения. B нижней части корпуса закрепляется постоянный магнит из интерметаллического g5 соединения 6 иСо . При комнатной темпера.туре ротор находится в равновесии за счет притяжения одного из инверсионных магнитов к постоянному магниту 2. Затем в корпус (поддон} заливается жидкий азот, < в зоне охлаждения создается температура, равная 77 К (ниже температуры инверсии).

Магнит ротора, находящийся в зоне охлаждения, меняет направление намагниченности на противоположное и отталкивается от

35 магнита 2, ротор начинает поворачиваться, следующий за ним попадает в поле действия постоянного магнита 2 и притягивается о к нему, завершая поворот ротора на 90 .

Этот магнит попадает в зону охлаждения, охлаждается ниже температуры инверсии, направление намагниченности в нем меняется на противоположное, ротор снова поо ворачивается на 9С . В верхней зоне ðîтора, где температура выше температуры инверсии инверсионных постоянных магнитов ротора, направление намагниченности в них устанавливается в первоначальное положение и вращение ротора происходит до тех пор, пока температура в нижней части статора поддерживается ниже температуры инверсии материалов инверсионных магнит ов.

В магнитно-тепловых двигателях, ис— пользующих изменение магнитного состояния вещества вблизи температуры Кюри, вращающий момент(Р ) создается только в результате за счет притяжения части ротора, сохранившей ферромагнитное состояние, к постоянному магниту стато— ра (Р р lМН, где Ч вЂ” обьем этой части ротора, М-его намагниченность, Н-псле, создаваемое постоянным магнитом статора). В предлагаемом двигателе вращающий момент создается одновременно отталкиванием одного магнита ротора, температура которого ниже температуры инверсии, и притяжением другого магнита ротора с температурой выше температуры инверсии к неподвижному постоянному магниту статора.

Таким обраэом, при одинаковой величине намагниченности материалов ротора в магнитно-тепловых двигателях с инверсионными постоянными магнитами по сравнению с известными обеспечивается увеличение мощности в два раза.

Магнитно-тепловой двигатель Магнитно-тепловой двигатель Магнитно-тепловой двигатель 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике преобразования энергии, а именно к устройству радиационно-магнитных двигателей, работающих на радиоактивных исходных и предназначенных для использования в качестве силового привода

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для привода различных механизмов и в автотранспорте

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано для преобразования гравитационной энергии в электрическую

Изобретение относится к термомагнитным явлениям физики и может быть использовано для преобразования тепловых импульсов в импульсы электрического тока, например в копировальных устройствах, устройствах отображения информации, медицинских приборах для снятия тепловых карт различных органов и т.п

Изобретение относится к электрическим термомагнитным приборам на твердом теле, предназначенным для генерации электрической энергии путем ее непосредственного преобразования из тепловой энергии, и может быть использовано в качестве источника питания электрооборудования. Технический результат: повышение эффективности процесса преобразования тепловой энергии в электрическую. Сущность: способ заключается в том, что преобразование тепловой энергии в электрическую осуществляют путем периодического изменения состояния намагниченности распложенного в зазоре магнитопровода термочувствительного ферромагнитного элемента, нагретого до соответствующей ферромагнитному материалу температуры Кюри, находящегося в фазе парапроцесса. Изменение намагниченности термочувствительного ферромагнитного элемента осуществляют путем циклического изменения тока подмагничивания. Устройство содержит магнитопровод 1 с источником магнитного поля 2, в зазоре которого расположен термочувствительный ферромагнитный элемент 3, нагреватель 4, выходную обмотку 5, входную обмотку 6, размещенные на магнитопроводе, термоизолятор 7, генератор-возбудитель 8, подключенный к входной обмотке 6, и накопитель электрической энергии 9, подключенный к выходной обмотке 5. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим термомагнитным приборам на твердом теле, предназначенным для генерации электрической энергии, и может быть использовано в качестве источника питания. Технический результат заключается в повышении эффективности. Преобразование тепловой энергии в электрическую осуществляется путем периодического изменения состояния намагниченности термочувствительного ферромагнитного материала, нагретого до температуры Кюри в фазе парапроцесса, что вызывает генерацию дополнительного магнитного потока, преобразуемого в электрическую энергию. Устройство непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую содержит магнитопровод 1, в зазоре которого расположен термочувствительный ферромагнитный элемент 2, имеющий форму трубки. Источник магнитного поля 3 представляет собой ферритовый магнит таких же линейных размеров и термочувствительный ферромагнитный элемент с конусообразными углублениями со стороны полюсов, соосно помещенный вовнутрь термочувствительного ферромагнитного элемента. Выходная 4 и входная 5 обмотки размещены на магнитопроводе. Устройство содержит нагреватель термочувствительного ферромагнитного элемента 6, генератор-возбудитель 7, подключенный к входной обмотке 5, и накопитель электрической энергии 8, подключенный к выходной обмотке 4. 2 ил.
Наверх