×
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 51-60 из 101.
04.04.2019
№219.016.fc1b

Способ образования движущей волны для перемещения транспортного средства

Изобретение относится к способу образования движущей волны для поступательного движения транспортных средств. Способ заключается в создании движущей волны за счет постоянно направленных знакопеременных гармонических сил, действующих в продольном по ходу движения направлении волны и сдвинутых по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002397097
Дата охранного документа: 20.08.2010
04.04.2019
№219.016.fc27

Способ определения высоты слоя сыпучего материала

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники. Заявлен способ определения высоты слоя сыпучего материала, перемещаемого по аэрожелобу. При этом зондируют материал электромагнитной волной и принимают отраженную от поверхности слоя материала волну. Воздействуют на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002395789
Дата охранного документа: 27.07.2010
04.04.2019
№219.016.fc9a

Способ автоматизированного проектирования структуры системы управления движением корабля

Изобретение относится к области автоматизации управления процессом проектирования законов управления и структуры систем управления судов и кораблей с использованием вычислительных средств. Заявленный способ позволяет ускорить процесс проектирования систем автоматического управления движением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002423286
Дата охранного документа: 10.07.2011
04.04.2019
№219.016.fc9e

Тактируемый логический элемент

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в упрощении устройства. Тактируемый логический элемент, содержащий предзарядовый транзистор р-типа, тактовый транзистор n-типа, тактовый транзистор р-типа, транзистор обратной связи р-типа, ключевой транзистор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002427073
Дата охранного документа: 20.08.2011
04.04.2019
№219.016.fce2

Устройство для измерения массового расхода вещества

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. Устройство для измерения массового расхода вещества, протекающего по трубопроводу, содержит первый и второй генераторы электромагнитных колебаний, первый и второй...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002433376
Дата охранного документа: 10.11.2011
04.04.2019
№219.016.fd0f

Устройство для измерения размеров частицы

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике. Устройство для измерения размеров частицы, перемещаемой по трубопроводу, содержит источник излучения, детектор, соединенный выходом со входом усилителя. Также устройство содержит циркулятор, измеритель мощности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002461810
Дата охранного документа: 20.09.2012
10.04.2019
№219.017.064f

Самонастраивающийся пид-регулятор

Изобретение относится к области систем автоматического управления объектами с неизвестными параметрами и неизвестным ограниченным внешним возмущением. Техническим результатом изобретения является обеспечение работы системы при больших изменениях параметров объекта при переходе с режима на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002419122
Дата охранного документа: 20.05.2011
10.04.2019
№219.017.06a8

Аппаратура управления движением корабля с блоком диагностики

Изобретение относится к автоматическому управлению движением корабля. Аппаратура управления движением корабля с блоком диагностики содержит измерительный модуль, блок диагностики, рулевую систему, модуль задания угла курса, модуль вычислителя системы, переключатель и электронную модель модуля...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002420424
Дата охранного документа: 10.06.2011
10.04.2019
№219.017.072b

Способ определения толщины металлического покрытия

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к способу определения толщины металлического покрытия, нанесенного на диэлектрическую основу, при котором зондируют металлическое покрытие электромагнитным сигналом излучателя. Повышение точности измерения толщины металлического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002452938
Дата охранного документа: 10.06.2012
10.04.2019
№219.017.07a2

Фонтан

Изобретение относится к гидротехническим устройствам, в том числе к декоративным и демонстрационным, в которых изменяется характер струи. Фонтан содержит головку с основанием, компоновочные столы, шумоглушитель, систему приводов или тяг, насос для подачи воды. Головка содержит корпусы двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002451561
Дата охранного документа: 27.05.2012
Показаны записи 51-52 из 52.
17.10.2019
№219.017.d6aa

Привязной аэростат

Изобретение относится к области радиосвязи с использованием летно-подъемных средств для расширения зоны приема радиотехнических средств связи, вещания, контроля и управления. Привязной аэростат содержит оболочку 1 в виде двояковыпуклой линзы, заполненной легким газом, контейнер 14 с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702935
Дата охранного документа: 14.10.2019
04.03.2020
№220.018.085f

Устройство для внутрипластового горения

Изобретение относится к устройствам для извлечения смеси углеводородов, в частности смеси тяжелых углеводородов, из подземного пласта путем внутрипластового горения. Устройство для внутрипластового горения содержит измельчитель алюминиевой стружки, сепаратор и датчик температуры, размещенный в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002715572
Дата охранного документа: 02.03.2020
+ добавить свой РИД