Сверхпроводящий накопитель энергии Российский патент 2019 года по МПК F28D15/00 H01L39/02 

Изобретение относится к теплотехнике, а точнее к сверхпроводящим накопителям энергии с использованием туннельного эффекта Джозефсона, создающего мощные магнитные поля.

Известны тепловые трубы [1], содержащие корпус с зонами испарения и конденсации и высоковольтные электроды, подключенные к высоковольтному источнику энергии. Однако такая тепловая труба не предназначена для аккумулирования энергии, она наоборот использует энергию от высоковольтного источника энергии.

Известна тепловая труба [2], содержащая корпус с зонами испарения и конденсации и сверхпроводящие электроды, разделенные диэлектрической прокладкой. Такая тепловая труба способна, благодаря эффекту Джозефсона создавать с внешней стороны корпуса сильное магнитное поле.

Однако запас электрической энергии в такой тепловой трубе незначителен, поскольку электроды не выполнены в форме тора, что не позволяет току постоянно циркулировать по сверхпроводящему тору. Такая тепловая труба создает с внешней стороны своего корпуса сильное магнитное поле. К недостаткам такой тепловой трубы можно отнести то, что она не может создавать с внешней стороны корпуса вращающееся магнитное поле.

В качестве прототипа выбран сверхпроводящий накопитель энергии [3], содержащий герметичный корпус из магнитопрозрачного материала, в виде полого тора, корпус снабжен клапаном и внешней системой охлаждения, частично заполнен легкоиспаряющейся жидкостью с температурой кипения ниже точки фазового перехода материала кольцевого сверхпроводящего тора, диэлектрическая капиллярная структура, расположенная на внутренней поверхности корпуса, и диэлектрическая капиллярная структура на сверхпроводящем кольцевом торе, которые соединены между собой капиллярными диэлектрическими перемычками.

К недостаткам такого аккумулятора можно отнести то, что его можно использовать только для запуска термоядерного реактора и нельзя использовать в качестве источника двух иди трехфазного источника энергии, которое найдет широчайшее применение. Такие сверхпроводящие аккумуляторы могут использоваться на наземных транспортных средствах и на летательных аппаратах различного назначения.

Особенностью предложенного сверхпроводящего аккумулятора является то, что (фиг.1) над кольцевым сверхпроводящим тором 4 а установлена двух или трехфазная электропроводящая обмотка 9, а сам кольцевой сверхпроводящий тор 4 снабжен равномерно распределенными по длине тора 4 диэлектрическими прокладками 8, позволяющими реализовать туннельный эффект с образованием на внешней поверхности корпуса 1 вращающегося магнитного поля Эффект Джозефсона, а трехфазная (двухфазная) обмотка 9 соединена с непосредственными потребителями 10 переменного электрического тока (Фиг. 2).

На фиг.2 изображен сверхпроводящий аккумулятор энергии, содержащий герметичный корпус 1 из магнитопрозрачного материала, в виде полого тора, корпус 1 снабжен клапаном 2 и внешней системой охлаждения 3, частично заполнен легкоиспаряющейся жидкостью с температурой кипения ниже точки фазового перехода материала кольцевого сверхпроводящего тора 4, диэлектрическая капиллярная структура 5, расположенная на внутренней поверхности корпуса 1, и диэлектрическая капиллярная структура 6 на сверхпроводящем кольцевом торе 2, которые соединены между собой капиллярными диэлектрическими перемычками 7. (позиции 5, 6, 7 на фиг 2. не показаны).

Вновь предложенный сверхпроводящий накопитель энергии содержит герметичный корпус в виде полого тора, кольцевой сверхпроводящий тор, расположенный внутри корпуса и также имеющего форму вихревого тора и внешнюю систему охлаждения.

Работает предлагаемый сверхпроводящий аккумулятор следующим образом.

Основное энерговыделение непосредственно внутри такого аккумулятора происходит при протекании больших токов через сверхпроводящий вихревой тор 4. При отсутствии внешних потребителей ток может годами циркулировать по кольцевому сверхпроводящему тору 4, а при наличии равномерно распределенных по длине тора 4 диэлектрическими прокладками 8, позволяющими реализовать туннельный эффект с образованием на внешней поверхности корпуса 1 создается вращающееся магнитное поле. При расположении двух или трех фазных обмоток 9 на внешней поверхности корпуса 1 вращающегося магнитного поля, в двух или трехфазных обмотках наводятся переменный электрический ток, используемый потребителями 10 переменного электрического тока. При наличии регулируемого зазора между ними появляется возможность грубой регулировки тока в электропроводящей обмотке 9. При дозаправке внешней системы охлаждения 3 криогенной легкоиспаряемой жидкостью возможна многократная перезаправка аккумулятора от любого внешнего мощного источника энергии. При наличии двух или трехфазных потребителей энергии 10, ток, циркулирующий по кольцевому сверхпроводящему тору 4, будет постепенно снижаться в соответствии с законом сохранения энергии.

Источники информации

1. Патент RU №568809 на «Тепловую трубу».

2. Патент RU №2650456 на «Тепловую трубу».

3. Патент РФ №2663365 на «Сверхпроводящий накопитель энергии».

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к сверхпроводящим накопителям энергии с использованием туннельного эффекта Джозефсона, создающего мощные магнитные поля. Накопитель, отличающийся тем, что над кольцевым сверхпроводящим тором 4 а установлена двух- или трехфазная электропроводящая обмотка 9, а сам кольцевой сверхпроводящий тор 4 снабжен равномерно распределенными по длине тора 4 диэлектрическими прокладками 8, позволяющими реализовать туннельный эффект с образованием в двух или трехфазных электропроводящих обмотках 9 переменного электрического тока для согласованных потребителей энергии 10. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Сверхпроводящий накопитель энергии, содержащий герметичный корпус 1 из магнитопрозрачного материала, в виде полого тора, корпус 1 снабжен клапаном 2 и внешней системой охлаждения 3, частично заполнен легкоиспаряющейся жидкостью с температурой кипения ниже точки фазового перехода материала кольцевого сверхпроводящего тора 4, диэлектрическую капиллярную структуру 5, расположенную на внутренней поверхности корпуса 1, и диэлектрическую капиллярную структуру 6 на сверхпроводящем кольцевом торе 2, которые соединены между собой капиллярными диэлектрическими перемычками 7, отличающийся тем, что над кольцевым сверхпроводящим тором 4 установлена двух или трехфазная электропроводящая обмотка 9, а сам кольцевой сверхпроводящий тор 4 снабжен равномерно распределенными по длине тора 4 диэлектрическими прокладками 8, позволяющими реализовать туннельный эффект с образованием в двух или трехфазных обмотках 9 переменного электрического тока для согласованных потребителей энергии 10.

2. Сверхпроводящий накопитель энергии по п. 1, отличающийся тем, что электропроводящая обмотка 9 установлена относительно кольцевого сверхпроводящего тора 4 с регулируемым зазором.