Магнитотепловое устройство Советский патент 1993 года по МПК H02N11/00 F03G7/00 

Наиболее близким к предлагаемому является магнитотепловое устройство, содержащее корпус с окном на боковой поверхности и расположенные в корпусе ротор о виде полого цилиндра, установленного в подшипниках, с закрепленными на его наружной поверхности пластинами из железороДйёвого спалава и постоянный кольцевой магнит.

Экономичность этого устройства повышена за счет использования сплавов железо - родий, обладающих магнитным фазовым переходом первого рода антиферромагнетизм - ферромагнетизм, rtpn котором магнитные свойства рабочего тела изменяются скачком в узком интервале температур. Од- нако его недостатком остается низкая мощность, так. как з каждый момент времени в акте притяжения к магниту участвует только одна пластина. Вследствие этого на валу ротора создается малое усилие. Другим недостатком этого устройства является то, что из-за слабой теплоотдачи пластин они медленно теряют свои магнитные свойства в зоне охлаждения, то есть медленно переходят из ферромагнитного состояния в антиферромагнитное. Поэтому пластины медленно перемещаются из области действия магнитного поля, создавая тем самым тормозящий вращающий момент на валу ротора. Кроме того, в данном устройстве не предусмотрено непосредственное преобразование тепловой энергии в электрическую энергию, что сужает его функциональные возможности.

Цель изобретения - повышение мощно- сти устройства путем увеличения мощности нагрева на единицу массы рабочих элементов и улучшения условий теплообмена за счет двустороннего охлаждения этих элементов.

Поставленная цель достигается тем, что ротор устройства выполнен в виде диска с радиально прикрепленными теплоизолиро- ванными в местах крепления железородие- аыми пластинами и расположен горизонтально с возможностью использования равных по количеству половине всех пластин оптических систем нзгреза и с возможностью одновременного нагрезэ всех нечетных пластин {охлаждения всех четных пластин), а полюса постоянных магнитов, создающие градиентное магнитное поле. расположены между фокусами соседних оптических систем нагрева параллельно их фокальной плоскости.

Пространство между полюсами магнитов (зона охлаждения) может быть снабжено трубками из немагнитного материала, соединенными с обеспечивающей подачу холодного теплоносителя трубой, соосной с валом ротора.

Соосная с валом ротора труба может быть снабжена электрическим вентилятором, питающимся от намотанных на ярмо постоянных магнитов индукционных катушек.

Ротор устройства может быть выполнен в виде профильного диска с рабочими элементами из термомагнитного сплава, полюса магнитов могут быть расположены напротив фокусов оптических систем нагрева перпендикулярно их фокальной плоскости, а трубки из немагнитного материала,

соединенные с обеспечивающей подачу холодного теплоносителя трубой, соосной с валом ротора, могут быть расположены между фокусами соседних оптических систем.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства, вид сверху; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - схема устройства с рабочими элементами в виде пластин из термомагнитного сплава, вид сверху: на фиг.5 - разрез А-А на фиг.4; на фиг.6 - разрез Б-Б на фиг.4.

Устройство содержит корпус 1 со встав- ленными в него оптическими системами 2 нагрева (например, собирающие линзы, концентраторы или др.) и расположенные в корпусе ротор 3, трубчатый вал которого установлен в подшипниках 4, и постоянные магниты 5. Ротор устройства выполнен в виде диска с радиально прикрепленными теплоизолированными в местах крепления железородиевыми пластинами 6 и расположен горизонтально с возможностью исполь

зования равных по количеству половине

всех пластин оптических систем 2 нагрева и с возможностью одновременного нагрева всех нечетных пластин б (или охлаждения всех четных пластин б) железородиевого

5 сплава. Постоянные кольцевые магниты 5 имеют полюса, установленные между фокусами соседних оптических систем нагрева 2 параллельно их фокальной плоскости и создающие градиентное магнитное поле.

0 Пространство между полюсами магнитов 5 (зона охлаждения) снабжено трубками 7 из немагнитного материала, соединенными с трубой 8. соосной с валом ротора 3. по которой подается холодный теплоноситель (на5 пример, воздух). В трубу 8 вставлен вентилятор 9, прокачивающий холодный теплоноситель через трубки 7 и питающийся от внешнего источника или от намотанных на ярмо магнитов индукционных катушек 10.

скую. В этом случае убирают все катушки и для прокачки холодного теплоносителя используют внешний нагнетатель. Тогда вся полезная мощность выделяется на валу ротора.

Устройство предназначено для преобразования тепловой энергии в механическую в автономном режиме. В этом случае либо убирают все катушки и ось нагнетателя соединяют механическим приводом с валом отбора мощности, либо оставляют столько кэтушек,сколько необходимо для осуществления электрического привода нагнетателя. Здесь на валу ротора выделяется меньшая по сравнению с первым вариантом полез- ная механическая мощность.

Устройство предназначено для преобразования тепловой энергии в электрическую. В этом случае снабжают все магниты катушками, а для прокачки холодного теплоносителя используют внешний нагнетатель. Тогда вся полезная мощность выделяется в замкнутых на нагрузку катушках.

Устройство предназначено для преобразования тепловой энергии в электрическую в автономном режиме. В этом случае снабжают все магниты катушками, а нагнетатель питают либо от необходимого количества катушек, либо приводят его в действие механическим приводом от вала ротора.

Формула изобретения 1. Магнитотепловое устройство, содержащее корпус с окнами и расположенные в корпусе ротор с закрепленными на нем рабочими элементами в виде пластин из термомагнитного сплава и постоянные магниты, о т л и ч а юще е с я тем, что. с целью повышения мощности устройства, ротор выполнен в виде диска, расположенного горизонтально, рабочие элементы закреплены равномерно по внешнему краю диска и о местах крепления теплоизолированы от диска, окна в корпусе расположены равномерно по окружности, количество окон равно

половине количества рабочих элементов, количество постоянных магнитов равно количеству окон, а полюса магнитов расположены между соседними окнами.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что ротор выполнен в виде профильного диска, а полюса магнитов ориентированы горизонтально.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающее с я тем что окна в корпусе снабжены

фокусирующими оптическими системами, рабочие элементы ротора находятся в фокальной плоскости оптических систем, а полюса магнитов расположены между фокусами соседних оптических систем параллельно их фокальной плоскости.

4. Устройство по пп.1 и 2. о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что пространство между полюсами магнитов снабжено трубками из немагнитного материала, соединенными с трубой для подачи холодного теплоносителя.

5. Устройство по п.4. отличающее- с я тем, что труба для подачи холодного теплоносителя снабжена электрическим вентилятором, вход питания которого соединен с индукционными катушками, намотанными на ярмо постоянных магнитов.