Магнитно-тепловой двигатель Советский патент 1990 года по МПК F03G7/00 

Изобретение относится к средеiвам преобразования тепловой энергии, например энергии солнечного излучения или тепловой энергии геотермальных вод, в механическую энергию, и может быть использовано 8 качестве привода элементов автоматики, в командных и сигнальных устройствах, использующих нетрадиционные возобновляемые источники энергии.

Цель изобретения - утилизация рассеянной тепловой энергии.

На фиг.1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 --температурная зависимость

остаточной намагниченности г для матери-. ала, из которого изготавливаются инверсионные термсмагнить : на фиг.З а, б, в, г - фазы рабочего цикла двигателя в колебательном режи.ме; на фиг.4 а, б. в, г - фазы рабочего цикла двигателя во вращательном

режиме.

Двигатель содержит корпус 1, состоящий из двух стержней 2 и 3 с полуосями 4 и 5. Полуоси 4 и 5 укреплены соответственно в подшипниковых узлах 6 и 7. На концах стержней 2 и 3 жестко укреплены термомэг- нитные элемеип. 8 и 9. Элемент 8 имеет

Q

отверстия 10 и 11, в..элемет9 имеет отверстия 12 и 13. В отверстиях 10-13 устанавливается направляющая И, выполненная из диамагнитного материала. Направляющая 14 может быть установлена различными способами в отверстиях 10-13 относительно вертикальной оси. По направляющей 14 перемещается постоянный силовой магнит 15, выполненный из высококоэрцитивного ферромагнетика, например из сплава SmCOs. Термомагнитные элементы 8 и 9 выполнены из термочувствительного ферромагнетика, например из интерметаллического соединения .туллия и кобальта ТтаСОу. Особенностью термочувствитель- ного ферромагнетика является то, что создаваемое им поле зависит от температуры и в точке компенсации меняет свое направление на прот ивоположное.

Термомагнитные элементы 8 и 9 уста- новлены, таким образом, что при одинаковой температуре обраа(ены друг к другу размагниченными полюсами.

Возможны две модификации двигателя, позволяющие ему работать в колебатель- ном.и вращательном режиме.

Двигатель работает следующим образом.

При работе в колебательном режиме направляющая 14 устанавливается в отвер- стиях 10 и 12. В исходном положении (фиг.За), когда температура термомагнит- ных элементов 8 и 9 ниже Тк, постоянный магнит 15 притянут к элементу 8, находящемуся внизу в жидкой среде, температура которой выше Тк, При этом центр тяжести устройства находится ниже оси вращения, проходящей через полуоси 4 и 5. .При нагревании элемента В выше температуры Тк, происходит инверсия его магнитных полю- сов, магнит 15 перемещается вверх по направляющей 14, притягиваясь к элементу 9 (фиг.36), Центр тяжести устройства перемещается выше оси вращения, что приводит к опрокидыванию устройства вследствие рас- положения отверстий 10 и 12 по часовой стрелке. Элемент 9 оказывается в жидкости и нагревается, элемент 8 оказывается на воздухе и охлаждается (фиг.Зв). Через некоторое время температура элемента 8 станО- вится меньше Тк, а температура элемента 9 выше Тк, что приводит к инверсии полюсов обоих элементов 8 и 9. Силовой магнит 15

отталкивается от элемента 9 и притягивается к верхнему злементу 8 (фиг.Зг). Центр тяжести устройства вновь оказывается над осью вращения, вследствие чего устройство вновь опрокидывается, но уже против часовой стрелки, возвращаясь в исходное состояние (фиг.За).

Устройство двигателя позволяет осуществить также и вращательное движение. При этом направляющая 14 закрепляется в отверстиях 10 и-13. Работа двигателя осуществляется аналогично за исключением того, что движение двигателя становится вращательным, вследствие перемещения силового магнита 15 после инверсии полюсов элементов 8 и 9 приводит к смещению центра тяжести не только снизу вверх, но и справа налево относительно оси вращения (фиг.4 а, б, в, г). Вращение в этом случае происходит против часовой стрелки.

Размеш.ение термомагнитных элементов 8 и 9 на концах стержней 2 и 3 с полуосями 4 и 5 позволяет не только использовать различные виды рассеянной тепловой энергии, но и с помощью направляющей 14, устанавливаемой в отверстиях 10-13, получить различные виды движения: колебательное, вращательное - как по, так и против часовой стрелки.

Формула изобретения Магнитно-тепловой двигатель, содержащий корпус, подвижно установленные друг относительно друга термомагнитный элемент, выполненный в виде инверсионного термомагнита, и силовой постоянный магнит, а также средства нагрева и охлаждения элемента, отличающийся тем, что, с целью утилизации рассеянной тепловой энергии, он снабжен дополнительным термомагнитным элементом, корпус выполнен в виде двух стержней с горизонтальными полуосями, элементы жестко закреплены на концах стержней и имеют отверстия для дополнительно установленной направляющей, на которой установлен силовой магните возможностью возвратно- поступательного движения с эффектом создания дебаланса массы относительно гюлуосей, средство нагрева выполнено в виде резервуара с теплоносителем .и установлено с возмож-ностью поочередного прохождения через последний термрмаг- нитных элементов.

Изобретение относится к средствам преобразования тепловой энергии, например энергии геотермальных вод или солнечной энергии в механическую энергию, и может быть использовано в качестве привода автономно действующих машин и механизмов. Целью изобретения является утилизация рассеянной тепловой энергии. В исходном состоянии постоянный силовой магнит 15, притягиваясь к элементу 9, выполненному из инверсионного термомагнитного материала, перемещает центр тяжести устройства выше оси вращения, проходящей через полуоси 4, 5. В результате устройство опрокидывается, элемент 9 начинает нагреваться, а элемент 10, также выполненный из инверсионного термомагнитного материала охлаждаться. Температура элемента 9 становится выше критической T_к, а температура элемента 10 ниже критической T_к, где T_к - температура инверсии термомагнитного материала. Происходит инверсия полюсов элементов 8, 9, в результате чего магнит 15 притягивается к элементу 8, вызывая повторное опрокидывание устройства. Элемент 9 начинает охлаждаться, а элемент 8 - нагреваться. После инверсии полюсов элементов 8, 9 магнит 15 притягивается к элементу 9 и устройство возвращается в исходное состояние. Затем цикл повторяется. Выполнение подвижным силового магнита относительно оси вращения устройства позволяет не только использовать рассеянную тепловую энергию, но и получать различные виды движения: вращательное и колебательное. 4 ил.