一种可移动新式发电方法介绍.doc

一种可移动新式发电方法介绍（专利内容）

原理：由永磁铁或电磁铁、软磁铁和带铁芯的线圈组成的磁路中，对软磁铁不断加热再冷却，使其温度在其居里点上下周期性地振荡，从而不断地被磁化和消磁，线圈中的磁通量周期性地增减感应出连续的交流电。

具体做法：由多块相互绝缘的软磁片叠成软磁铁的一侧面接加热气缸，一侧面接冷却气缸，冷却气缸内有活塞，软磁铁内每相邻两块软磁片间有气隙将加热气缸和冷却气缸连通，由加热气缸、软磁片间的气隙或气孔、冷却气缸形成的封闭空间内充有工质气体，带铁芯的线圈、软磁铁、永磁铁组成闭合磁路。

图1 软磁铁与加热气缸及冷却气缸连接图

图2带铁芯的线圈、软磁铁、永磁铁闭合磁路图

说明：数片软磁片叠加所成的软磁铁，每相邻两块软磁片之间相距一定距离，在软磁铁的两个侧面形成气体隙，一个侧面连接加热气缸，另一个侧面连接冷却气缸，冷却气缸内装一个活塞。由加热气缸、软磁片间的气隙、冷却气缸形成的封闭空间内充有工质气体。工质气体从加热气缸至冷却气缸流动时，因加热气缸内的气体温度高于冷却气缸，因此软磁片间的气隙内的工质气体在两端存在温差。为使本装置充分吸收软磁片间的气隙内的工质气体的热量，需要将软磁片做成具有靠近加热气缸端居里点较高、靠近冷却气缸端居里点较低的性质。软磁片采用高磁导率的合金材料，具有良好的导热率，较宽的居里温度变化范围。目前的软磁合金材料居里温度变化范围在160℃～1040℃之间，软磁片采用的居里温度变化范围越宽，特别是低温端相变点越低，系统的热效率就越高（服从热力学第二定律）。
冷却气缸内的活塞往复频率越高，线圈中磁通变化越快，产生的感应电动势就越高。而每次加热或冷却过程都要有足够的传热量，才能使软磁片温度在居里点上下跳动，这需要有足够的温差及传热面积，才能实现较快的传热频率，因此软磁片的居里点范围要低于加热气缸内气体温度一定值，同时要高于冷却气缸内的气体温度一定值。
为减小因交流电感在软磁片中形成的涡流，软磁片需要做成较薄的相互绝缘的片状，并且在磁路中要与磁力线方向平行安装。采用较薄的软磁片，同时也使得在相同体积下的软磁铁与工质气体间具有较大的传热接触面积。
软磁铁除了两侧与气缸的接触面外，其余表面均需要采取喷涂热障涂层等绝热措施，以尽量减小对外散热导致的热损失。
输入端子中通直流电，使左端的线圈与铁芯形成电磁铁，与中间的软磁铁右端的铁芯组成混联闭合磁路，并且采用软磁铁材料的磁导率远高于铁芯的磁导率，当软磁铁温度在其居里点上下振荡时，右端线圈中的磁通也一起周期性地变化，在其中感应出交流电并输出至输出端子。
图中电磁铁还可以用永磁铁代替。

优点：本发明发电过程高效平稳，采用外燃方式，对燃料性质要求不高，甚至可以用固体燃料作能源。能使热能直接高效地转化为电能，污染排放及噪音较小。实现成本低，技术难度小。目前的燃料电池是通过低温化学作用产生电能，因需要催化剂、燃料要求高等，难以商业转化。本技术完全克服了化学燃料电池的上述弱点。

适用范围：新能源汽车、船等动力设备，分布式发电领域。

例：
将100片由某镍合金软磁材料做成的软磁片叠成一块软磁铁，每片软磁片尺寸为100mm×100mm×1mm（长×宽×厚度），相邻两片软磁片间距0.1mm；输出线圈为2000匝，导线截面积为2.5mm2；其最高磁通密度为0.75特斯拉；靠近热端居里点为890K，靠近冷端居里点为340K。加热气缸内气体温度为900K，冷却气缸内气体温度为330K；活塞往复频率为50Hz。计算软磁铁中的软磁片温度变化范围、线圈输出电动势、输出功率。
铁芯温度变化范围：
铁芯磁通截面积=100×10×10×0.01=100cm2，
气隙总面积=100×10×10×0.001=10cm2，
镍合金比重8.9g/mm3，软磁片总质量为8.9×100×10=8900g，
镍合金比热为0.46J/g.℃，每升温1度需要热量8900×0.46=4094焦耳；
镍合金传热率约为90w/m.K，传热温差为900-890=340-330=10K，接触面积为100×10×10×2cm2=2m2,传热距离为0.1mm/2=0.0005m，活塞每单程送气时间为0.01秒。
每单程传热量为90×2/0.0005×10×0.01=36000焦。
因此铁芯温度变化范围在36000/4094=8.8℃内。
线圈输出电动势：
线圈磁通量为nψ=2000×0.01×0.75=15韦；
因活塞往复频率为50Hz，每个单程时间需要0.01秒，则发电机电动势为15/0.01=1500V。
线圈输出功率：导线截面积为2.5mm2，输出电流>10A，则输出功率为1500×10=15000W=15KW。