CN102118098A - 环式液态金属磁流体发电装置 - Google Patents
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Abstract
一种产生电力的装置，采用圆环式矩形密封管道，里面部分空间充金属磁流体，在环式矩形密封管道里相对的两面贴有正、负电极，在环式矩形密封管道外面相对的两面贴有S、N永久磁铁磁极。当整个装置旋转运动时，金属磁磁流体在重力和磁力作用下处于相对静止状态。外壳永久磁铁绕轴心作旋转运动，金属磁磁流体相对外壳永久磁场作相对运动，从而在正、负电极产生电位差，在高线速运动时，得到高效发电效益。本发明具有高转换效率、大功率密度、结构简单紧凑、成本低廉、移动性好的优点、对结构变形要求低，建造简单，特别适用于半径大、线速度很大、角速度较小的风力发电系统。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种电力产生的装置，主要适用于高线速度的发电系统。
背景技术
目前，传统的风电采用轻型高速浆叶风扇，线速度高而角速度低，而目前浆叶直径有瓶颈，超过150米以上浆叶尖线速度大于声速会导致巨大噪音和能量损失，同时变形与振动将使得传统发电机运行困难甚至机械破坏，传统风电系统在大尺度时遭遇极地困难。
为了解决传统风电浆叶直径有瓶颈的问题，本发明提供一种金属磁流体发电系统解决方案，该磁流体发电系统能适用于风电，充分利用大尺度风能发电线速度高的特点，具有发电效益高、构造简单、造价低，可建大功率、超大风能发电的特性，可建造直径数百米以上、乃至千米以上的大功率风电发电系统。
1986年，中国发明专利86103390公开了往复液态金属磁流体发电机。1997年，中国发明专利97116972公开了液相磁流体发电方法及装置。2005年，美国专利0146140A1公开了一种液态金属磁流体(LMMHD)波浪能直接发电单元装置，采用高电导率的液态金属作为MHD通道中的工作流体，进而提高了装置的效率和实用性。该装置主要利用波浪的垂直运动，采用垂直海平面的布置方式，浮子漂浮在海平面，而发电通道等关键部件垂直置于深海中。中国专利200610144400.5公开了一种单管双通道液态金属磁流体波浪能直接发电单元装置，由U型管道磁体、磁流体电极、弹性容器和刚性容器组成。该装置采用双发电通道，消除了感生磁场的影响。2007年，中国发明专利200710177877公开了磁力传动液态金属磁流体波浪能直接发电单元装置。2008年，中国发明专利200810116532公开了一种摇摆式波浪能液态金属磁流体发电浮管。本发明是利用相同的原理，但结合风电中盘式风机结构，充分利用盘式风机外缘线速度最大的特性，是成熟技术的创造性结合。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将风能通过盘式多叶风轮转换成转动，作为与MHD发电方式相匹配的液态金属与盘式多叶风轮外缘结构融为一体，外贴的N-S极磁钢随风能转动，矩形管内的液态金属在电磁力与重力作用下保持相对静止，从而产生相对运动，在电极上产生感生电势。由于发电工质为液态金属，容许变形，对结构设计强度和建造难度大大降低，取消了传统发电系统复杂的传动系统和运动部件，使得建造成本与难度降低，在现有300摩天轮建造技术上改进既可实施。本系统具有盘式多叶风轮风能利用率高，和大直径风机线速度高，从而MHD发电效益高的特点，具有发电低速高效的特点。
本发明的有益效果是：液态金属磁流体无须加工、不改变化学、物理性质，设计、建造简单，可以应用于千米以上直径的风能发电系统，可有效利用较高空间风能。特别重要的是为百万千瓦级风力发电提供了可能的解决方案。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是环式金属磁流体发电系统正视图及A-A、B-B剖面位置图；
图2是环式金属磁流体发电系统俯视图及A-A、B-B剖面位置图；
图3是金属磁流体发电系统结构A-A、B-B侧剖面图；
图4是液态金属磁流体发电系统工作时液态金属磁流体状态图。
图1中：1.内置电极1，2.内置电极2，3.外壳，4.液态金属磁流体。图3中：5.磁极1，6.磁极2。
具体实施方式
在图1中，1.内置电极1，2.内置电极2，3.绝缘绝磁外壳，4.液态金属磁流体。图3中：5.磁极1，6.磁极2构成发电系统。
在图1所示实施例中，1.内置电极1，2.内置电极2，3.外壳，4.液态金属磁流体，5.磁极1，6.磁极2在外力作用下旋转，4.液态金属磁流体受重力作用保持相对静止，5.磁极1，6.磁极2产生的磁场作旋转运动，4.液态金属磁流体切割磁场在5.磁极1，6.磁极2间产生电位差。
在图4所示的是液态金属磁流体在发电过程中所受的磁力与重力的平衡。在一定范围内，半圆液态金属磁流体通过调节自身位置达到平衡，产生不同扭矩，输出不同的功率。
Claims (4)
1.一种利用液态金属磁流体的发电装置，采用环式结构，断面为矩形，环式矩形圆环由不导电、不导磁的材料构成，矩形外壳一对应的面是S-N磁极，矩形内壳另一对应的面贴一正-负电极，环式矩形内壳充液态金属磁流体，外壳绕轴心作旋转运动，环式矩形内壳液态金属磁流体与固体磁极作相对运动，液态金属磁流体切割磁场，在正-负电极产生电位差。其特征是：环式矩形内壳液态金属磁流体作发电工质，磁场与发电工质作相对旋转运动发电。
2.根据权利要求1所述的液态金属磁流体发电系统，其特征是：S-N磁极可以贴在环式矩形圆环外壳上，液态金属磁流体作发电工质与S-N磁极形成整体，液态金属磁流体在重力和电磁力作用下保持平衡。
3.根据权利要求1所述的磁流体发电系统，其特征是：其横面为矩形或方形，有效段由不导磁不导电的材料制成；电极为一对，为平板形，相对贴在与磁场方向平行的发电通道有效段的内壁上，永久S-N磁极与正-负电极可以在矩形的不同对应面。
4.根据权利要求1所述的利用风能、海流磁流体发电系统，其特征是：环式矩形圆环内的液态金属磁流体可以充50％空间、大于50％空间和小于50％空间；磁体为两极磁体，可采用永磁体或电磁体或导磁体。
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2010
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