CN109600012A - 一种固体热声发电装置 - Google Patents

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CN109600012A CN201811495134.XA CN201811495134A CN109600012A CN 109600012 A CN109600012 A CN 109600012A CN 201811495134 A CN201811495134 A CN 201811495134A CN 109600012 A CN109600012 A CN 109600012A
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杜敬涛
赵雨皓
邢雪
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
    • H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems
    • H—ELECTRICITY
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    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • H02N11/002—Generators

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Abstract

本发明的目的在于提供一种固体热声发电装置，包括发电单元，所述发电单元包括直线轴承、弾性轴，直线轴承为中空的圆柱体结构，圆柱体结构上方为热端，圆柱体结构下方为冷端，弾性轴的中部位于直线轴承的中空部分里，弾性轴的上端与热端之间设置上限位器，弾性轴的下端与冷端之间设置下限位器，上限位器与热端之间安装上回位弹簧，下限位器与冷端之间安装下回位弹簧，弾性轴上缠绕线圈，线圈位于直线轴承的中空部分里。本发明采用固体介质进行发电，不需要考虑装置的气密性，降低了热声发电单元的成本，结构简单，在冷、热两端温差不发生剧烈波动时，发电量稳定，具有一定的工程意义。

Description

一种固体热声发电装置
技术领域
本发明涉及的是一种热声效应，具体地说是热声效应发电装置。
背景技术
热声发电装置是一种利用热声效应将热能、声能转化为机械能，通过电磁感应现象将机械能转化为电能的装置。
热声效应(thermal acoustic)是指固体与流体之间的能量传递效应，热流场会对声场产生促进或者抑制作用。热声效应课根据能量的转换方向分为两类：一类是利用热流场能量促进声场的发展，如各类热声发动机；另一类是利用声场传递热能，如回热式制冷机。
目前，振荡效应的应用多为以流体作为介质的热声发动机，但由于其可靠性及功率等问题，尚未得到有效的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供高可靠性的一种固体热声发电装置。
本发明的目的是这样实现的：
一种固体热声发电装置，其特征是：包括发电单元，所述发电单元包括直线轴承、弾性轴，直线轴承为中空的圆柱体结构，圆柱体结构上方为热端，圆柱体结构下方为冷端，热端和冷端采用磁性材料制作，弾性轴的中部位于直线轴承的中空部分里，弾性轴的上端与热端之间设置上限位器，弾性轴的下端与冷端之间设置下限位器，上限位器与热端之间安装上回位弹簧，下限位器与冷端之间安装下回位弹簧，弾性轴上缠绕线圈，线圈位于直线轴承的中空部分里,在冷端、热端温差的作用下，直线轴承沿弹性轴发生往复振动，线圈中的磁通量发生变化产生感应电流。
本发明还可以包括：
1、发电单元与发电单元之间串联、并联或者混联。
2、直线轴承的制作材料采取导热材料，热端和冷端材料采用磁极轴线分布的环形磁铁，弹性轴的制作材料采取绝热材料，限位器的制作材料采取电磁屏蔽材料。
本发明的优势在于：本发明通过固体热声效应，将冷、热端之间的温差转化为直线轴承的往复振动，通过电磁感应原理将机械能转化为电能进行储存，在本发明中，采用固体介质进行发电，不需要考虑装置的气密性，降低了热声发电单元的成本，结构简单，在冷、热两端温差不发生剧烈波动时，发电量稳定，具有一定的工程意义。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的剖视图；
图3为直线轴承示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-3，本发明一种固体热声发电单元，包括热端5、冷端7、直线轴承6、弹性轴1、限位器2、回位弹簧3、线圈4，在热端5及冷端7的作用下，直线轴承6由于热声效应会在弹性轴1上发生往复振动，因此在弹性轴1上缠绕导电线圈4，且将固体热声发电装置的热端5与冷端7采用磁性材料制作，在直线轴承6的往复振动过程中，线圈4中的磁通量发生变化产生感应电流，当冷7、热端5之间的温差不出现大幅度波动时，固体热声发动机的发电频率达到稳定，此时通过电容器等储电设备即可储存固体热声发电装置所产生的电能。
作为上述技术方案的进一步改进，若干个固体热声发电单元进行串联，串联过程中冷、热端分别对应。
作为上述技术方案的进一步改进，若干个固体热声发电单元进行并联，并联过程中冷、热端分别对应。
作为上述技术方案的进一步改进，若干个固体热声发电单元进行混联，混联过程中冷、热端分别对应。
冷、热端材料采用磁极轴线分布的环形磁铁。
直线轴承6的制作材料采取导热材料。
弹性杆1的制作材料采取绝热材料。
限位器2的制作材料采取电磁屏蔽材料。

Claims (3)

1.一种固体热声发电装置，其特征是：包括发电单元，所述发电单元包括直线轴承、弾性轴，直线轴承为中空的圆柱体结构，圆柱体结构上方为热端，圆柱体结构下方为冷端，热端和冷端采用磁性材料制作，弾性轴的中部位于直线轴承的中空部分里，弾性轴的上端与热端之间设置上限位器，弾性轴的下端与冷端之间设置下限位器，上限位器与热端之间安装上回位弹簧，下限位器与冷端之间安装下回位弹簧，弾性轴上缠绕线圈，线圈位于直线轴承的中空部分里,在冷端、热端温差的作用下，直线轴承沿弹性轴发生往复振动，线圈中的磁通量发生变化产生感应电流。
2.根据权利要求1所述的一种固体热声发电装置，其特征是：发电单元与发电单元之间串联、并联或者混联。
3.根据权利要求1或2所述的一种固体热声发电装置，其特征是：直线轴承的制作材料采取导热材料，热端和冷端材料采用磁极轴线分布的环形磁铁，弹性轴的制作材料采取绝热材料，限位器的制作材料采取电磁屏蔽材料。
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