×
19.04.2019
219.017.2fad

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002379820
Дата охранного документа
20.01.2010
Аннотация: Изобретение может быть использовано в электрических машинах для прямого преобразования тепловых эффектов в электричество. Замкнутый магнитопровод содержит обмотку возбуждения, получающую питание от источника постоянного тока, и вставку, выполненную из ферромагнитного материала, обладающего теплотой фазового перехода второго рода, при котором материал теряет свои магнитные свойства, с пониженной точкой Кюри, например пермаллой, точка Кюри которого равна 70°С. Эту вставку подвергают нагреву до температуры, при которой она теряет свои магнитные свойства; затем эту вставку охлаждают до температуры, при которой ее магнитные свойства восстанавливаются, процесс нагрева и охлаждения протекает в виде чередующихся циклов. В результате в магнитопроводе происходит периодическое изменение магнитного потока, что приводит к появлению ЭДС в обмотке, охватывающей магнитопровод. Изобретение обеспечивает прямое преобразование тепла в электричество и высокий КПД преобразования. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электрическим машинам, в которых производится прямое преобразование тепловых эффектов в другой вид энергии.

Известен способ преобразования тепловой энергии в механическую с использованием эффекта Пельтье (патент РФ № 2298278, МПК Н02N 10/00 «Электрический двигатель», опубликован 27.04.2007).

Недостаток известного способа заключается в том, что для его осуществления используется сложная система преобразования с большим числом механических элементов, что приводит к низкой надежности устройств, реализующих данный способ.

Известен также способ преобразования тепловой энергии в механическую с использованием эффекта Пельтье, в котором электрическая энергия сначала преобразуется в тепловую с последующим переводом тепловой энергии в механическую (патент РФ № 2302072, МПК Н02N 10/00 «Электрический привод (варианты)», опубликован 27.06.2007).

Известный способ преобразования характеризуется несколько более простой кинематической схемой и, по нашему мнению, устройства, выполненные по данному способу, имеют более высокую надежность.

Однако известному способу свойственны недостатки, которые заключаются в двойном преобразовании энергии, что понижает КПД системы в целом.

Задачей изобретения является создание способа прямого преобразования тепловой энергии в электрическую энергию при отсутствии каких-либо механических звеньев.

Дополнительно решается задача по повышению КПД преобразования.

Указанная задача решается за счет того, что в способе преобразования тепловой энергии в электрическую энергию формируют замкнутую магнитную цепь, в которой выполняют ферромагнитную вставку, обладающую температурой фазового перехода второго рода, при котором материал теряет свои магнитные свойства при нагревании, в магнитной цепи создают постоянное магнитное поле, подвергают ферромагнитную вставку нагреву до состояния, при котором она теряет свои магнитные свойства с последующим охлаждением до состояния, при котором магнитные свойства вставки восстанавливаются, полученные за счет последовательных циклических нагревов и охлаждений изменения магнитного поля в замкнутой магнитной цепи используют для изменения величины магнитного поля и генерирования электрической энергии.

В варианте технического решения магнитную вставку выполняют с пониженной точкой Кюри.

В варианте технического решения замкнутую магнитную цепь выполняют из трех ветвей, постоянное магнитное поле создают в центральной ветви, ферромагнитные вставки выполняют в крайних ветвях магнитопровода, в которых и производят поочередные взаимо противоположные циклические нагревы и охлаждения.

Предложенный способ позволяет получать в приемнике (электромагнитной катушке, намотанной на сердечник) знакопеременные импульсы ЭДС, которые после выпрямления и последующего преобразования используют для получения электрической энергии. При этом конструкция устройства, выполненного по данному способу, предельно проста и не содержит каких-либо подвижных кинематических звеньев.

Выполнение магнитной вставки с пониженной точкой Кюри позволяет сократить потери при циклических нагревах и охлаждениях.

Выполнение замкнутой магнитной цепи из трех ветвей, в которых магнитное поле создают в центральной ветви, ферромагнитных вставок - в крайних ветвях магнитопровода и поочередное осуществление взаимо противоположных циклических нагревов и охлаждений ферромагнитных вставок позволяют повысить эффективность получения электрической энергии.

Заявленное изобретение иллюстрируется фигурами.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства, реализующего данный способ.

На фиг.2 показан пример применения.

Устройство, реализующее предложенный способ, по преобразованию тепловой энергии в электрическую энергию выполнено следующим образом. Замкнутый магнитопровод 1 (фиг.1) содержит обмотку возбуждения 2, получающую питание от источника постоянного тока (не показан), создающую постоянное поле и формирующую магнитный поток в магнитопроводе. В магнитопроводе 1 имеется вставка 3, выполненная из ферромагнитного материала, обладающего способностью образовывать фазовый переход второго рода, при котором материал теряет свои магнитные свойства при нагревании, с пониженной точкой Кюри. В качестве такого материала может служить, например пермаллой, имеющий температуру фазового перехода, при которой он теряет свои магнитные свойства при пониженной точке Кюри (около 70°С). На магнитопровод намотана обмотка возбуждения 4.

Способ реализуется следующим образом. Вставку 3 подвергают нагреву до температуры, при которой она теряет свои магнитные свойства. Затем эту вставку охлаждают до температуры, при которой магнитные свойства вставки 3 восстанавливаются. Этот процесс нагрева и охлаждения обеспечивают в виде чередующихся циклов. В результате этих циклов в магнитопроводе 1 происходят периодические изменения магнитного потока, что приводит к появлению ЭДС в обмотке 4. При изменении магнитного поля Ф в обмотке 4, согласно закону Максвелла, будет генерироваться э.д.с. в соответствии с формулой:

е=w×dФ/dt,

где w - число витков обмотки 4, dФ/dt - изменение магнитного поля. Полученную, таким образом, э.д.с. можно использовать как источник электрической энергии.

В варианте технического решения замкнутую магнитную цепь выполняют из трех ветвей, постоянное магнитное поле создают в центральной ветви, ферромагнитные вставки выполняют в крайних ветвях магнитопровода, в которых и производят поочередные взаимо противоположные циклические нагревы и охлаждения.

Пример применения. Два одинаковых замкнутых магнитопровода 1 и 1' имеют общую обмотку возбуждения 2 (фиг.2), которая охватывает смежные ветви магнитопроводов. По обмотке 2 протекает постоянный ток, создающий магнитные поля в указанных магнитопроводах. В свою очередь магнитопроводы 1 и 1' содержат ферромагнитные вставки 3 и 3' с пониженной точкой Кюри, обладающие способностью образовывать тепловой фазовый переход. На магнитопроводах имеются приемные обмотки соответственно 4 и 4'. Источником циклических нагревов и охлаждений является воздушный насос 5, поршень которого 6 приводит возвратно-поступательное движение от внешнего привода на (не показан). Насос 5 имеет две замкнутые камеры 7 и 8, разделенные поршнем 6. Камеры с помощью шлангов 9 и 10 механически связаны с вставками соответственно 3 и 3'. Знакопеременный цикл нагрева и охлаждения формируется за счет циклического возвратно-поступательного движения поршня 6. В результате чего имеет место периодическое сжатие и разрежение в камера 7 и 8. В камере, где воздух сжимается, происходит нагревание воздуха, а в камере с разрежением происходит охлаждение воздуха. Через шланги 9 и 10 эта температура передается на соответствующие вставки. Эти циклы и вызывают соответственно поочередный нагрев и охлаждение вставок 3 и 3'. За счет этих циклических нагревов периодически и меняется магнитное состояние в магнитопроводах. Следствием этих изменений является вариация магнитного потока в магнитопроводах 1 и 1' и появление э.д.с. в обмотках. 4 и 4'. Полученное напряжение выпрямляется в выпрямителях 11 и 12 и поступает потребителю электрической энергии. При этом, насос должен иметь охладитель (не показан), предупреждающий постепенное повышение средней температуры в камерах насоса из-за потерь на трение. Насос может быть сочленен, например, с поршневой системой одного из цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Очевидно, что ветви магнитопровода, в котором имеется обмотка возбуждения 2, могут быть объединены в одну ветвь.

Предлагаемое изобретение может найти широкое применение для преобразования тепловой энергии в электрическую энергию в устройствах, в которых происходят циклические процессы с нагревом и охлаждением. Особенность способа состоит в том, что в системе генерации электроэнергии отсутствуют подвижные кинематические звенья, что способствует высокому КПД системы и высокой ее надежности.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 21-30 из 101.
27.11.2013
№216.012.8501

Способ автоматического управления движением судна с учетом волнения

Изобретение относится к области судовождения по заданному маршруту. Предложенный способ базируется на автоматическом управлении движением судна с двумя законами управления - оптимальным (в смысле точности стабилизации судна на курсе при спокойном море) и «облегченным» (для сохранности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499727
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.05.2015
№216.013.4b47

Способ определения состояния поверхности дороги

Изобретение относится к способам для определения состояния поверхности дорожного полотна, на котором возможно образование слоя воды, снега или льда. Контролируемый участок поверхности дороги зондируют электромагнитными волнами по нормали к ней, принимают отраженные от этого участка поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550778
Дата охранного документа: 10.05.2015
10.06.2016
№216.015.4603

Устройство для измерения давления

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство для измерения давления содержит СВЧ чувствительный элемент в виде металлической полости, часть стенки которой выполнена упругой, соединенный с помощью элемента возбуждения и элемента съема электромагнитных колебаний с электронным блоком,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586388
Дата охранного документа: 10.06.2016
25.08.2017
№217.015.a7eb

Способ измерения количества каждой компоненты многокомпонентной среды в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения покомпонентного количества (объема) многокомпонентной среды в емкости, произвольным образом распределенной внутри нее. В частности, оно может быть применено для измерения количества каждой компоненты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611210
Дата охранного документа: 21.02.2017
25.08.2017
№217.015.a8e8

Способ измерения состава двухфазного вещества в потоке

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для высокоточного измерения физических свойств веществ, являющихся компонентами двухфазного вещества, неподвижного или транспортируемого по трубопроводу. В частности, данный способ может быть применен для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611439
Дата охранного документа: 22.02.2017
25.08.2017
№217.015.ab10

Способ измерения состава трехкомпонентного водосодержащего вещества в потоке

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для высокоточного измерения физических свойств веществ, являющихся компонентами трехкомпонентного вещества, неподвижного или транспортируемого по трубопроводу. В частности, данный способ может быть применен для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612033
Дата охранного документа: 02.03.2017
20.02.2019
№219.016.c2f6

Магниторезистивная головка-градиометр

Изобретение относится к области магнитных наноэлементов на основе многослойных металлических наноструктур с магниторезистивным эффектом. Техническим результатом является создание магниторезистивной головки-градиометра на основе металлической ферромагнитной наноструктуры с планарным протеканием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002403652
Дата охранного документа: 10.11.2010
23.02.2019
№219.016.c647

Способ управления движением судна

Изобретение относится к области судовождения. Автоматическое управление движением судна обычно осуществляется с помощью кормового руля достаточно эффективно, но при наличии нескольких гребных винтов, а также при волнении моря или ветре качество управления падает. Предложенный способ позволяет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002388650
Дата охранного документа: 10.05.2010
23.02.2019
№219.016.c64b

Способ измерения объемного содержания нефти и воды в потоке нефтеводяной эмульсии в трубопроводе

В резонаторе (4), встроенном в измерительный участок (1) трубопровода (2), возбуждают электромагнитные колебания и формируют два сигнала, частота одного из которых пропорциональна собственной (резонансной) частоте колебаний резонатора, а частота другого - его добротности. По резонансной частоте...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002410672
Дата охранного документа: 27.01.2011
23.02.2019
№219.016.c660

Устройство для измерения массы сжиженного газа в замкнутом резервуаре

Изобретение относится к электромагнитным методам контроля и измерения и может быть использовано для измерения массы сжиженных газов, включая криогенные жидкости, при любом их фазовом состоянии. Сущность: устройство содержит резонатор, выполненный в виде непрерывной щелевой линии на стенке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002427805
Дата охранного документа: 27.08.2011
Показаны записи 21-30 из 52.
20.01.2018
№218.016.115d

Устройство для встречного разгона нейтральных микрочастиц

Изобретение относится к устройствам для встречного разгона нейтральных микрочастиц. Устройство содержит систему управления и состоит из коаксиально установленных двух ускорителей, направленных суженной стороной навстречу друг другу, с зазором и вращающихся относительно друг друга ротора 1 и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633994
Дата охранного документа: 23.10.2017
20.01.2018
№218.016.1166

Способ перистальтического нагнетания текучих сред на основе пьезоэлектрических элементов

Изобретение относится к способам для нагнетания текучих сред и может быть использовано в промышленности, на транспорте и в быту при перекачивании жидкостей, а также иных несжимаемых и сжимаемых текучих сред. В способе нагнетания текучих сред используют бегущую волну деформаций замкнутого объема...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633975
Дата охранного документа: 20.10.2017
04.04.2018
№218.016.2fde

Перистальтический насос на пьезоэлектрических элементах

Изобретение относится к устройствам для перекачивания текучих сред и может быть использовано в промышленности, на транспорте и в быту при перекачивании жидкостей, а также иных несжимаемых и сжимаемых текучих сред. Устройство для перекачивания текучих сред содержит пьезомодули, установленные в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644643
Дата охранного документа: 13.02.2018
29.05.2018
№218.016.5686

Способ искусственной перекачки физиологической жидкости

Изобретение относится к кардиологии и может быть использовано для перекачивания крови. Способ осуществляется с помощью насоса, в котором используют волнообразное движение текучей среды в замкнутом объеме, создаваемое сжатием и растяжением пьезоэлементов путем подачи переменного трехфазного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654618
Дата охранного документа: 21.05.2018
11.06.2018
№218.016.60eb

Способ внутрипластового горения

Изобретение относится к способу извлечения смеси тяжелых углеводородов из подземного пласта путем внутрипластового горения. Способ внутрипластового горения заключается в том, что в нефтяном пласте выполняют ряд вертикальных нагнетательных скважин, достигающих пластового резервуара, выполняют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657036
Дата охранного документа: 08.06.2018
10.08.2018
№218.016.7af9

Устройство для ударного воздействия на призабойную зону

Изобретение относится к средствам генерирования сейсмической энергии, например упругих колебаний в нефтеносных пластах, в частности к средствам ударного воздействия на призабойную зону скважин и нефтенасыщенные пласты при добыче углеводородов, например нефти. Устройство для ударного воздействия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002663766
Дата охранного документа: 09.08.2018
10.08.2018
№218.016.7b22

Способ ударного воздействия на призабойную зону

Изобретение относится к средствам генерирования сейсмической энергии, например упругих колебаний в нефтеносных пластах, в частности к средствам ударного воздействия на призабойную зону скважин и нефтенасыщенные пласты при добыче углеводородов. Способ ударного воздействия на призабойную зону...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002663770
Дата охранного документа: 09.08.2018
19.10.2018
№218.016.934b

Устройство для полива плантаций растений в закрытых помещениях

Изобретение относится к области полива растений в закрытом грунте и может быть использовано для полива комнатных растений. Устройство для полива плантаций растений в закрытых помещениях содержит горшок с землей и посаженным в нее растением, накопительно-расходную емкость, подводящую трубку и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002670067
Дата охранного документа: 17.10.2018
01.11.2018
№218.016.97b6

Способ автоматического полива растительных плантаций

Изобретение относится к области полива растений в закрытом грунте и может быть использовано для полива комнатных растений. При осуществлении способа автоматического полива предварительно накапливают воду в емкости. Устанавливают горшок с растением на плечо рычага. На другом плече рычага...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002671109
Дата охранного документа: 29.10.2018
23.02.2019
№219.016.c79f

Способ преобразования атмосферного электричества в электрическую энергию

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для преобразования природных источников электричества. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для достижения данного результата по мере накопления электричества до определенной величины его с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002366121
Дата охранного документа: 27.08.2009
+ добавить свой РИД