CN1604438A - 低温电能输出机 - Google Patents

Abstract

本发明属于超导电技术领域，尤其是一种低温电能输出机，包括发电部分、储能线圈、能量输出部分，发电部分与储能线圈连接，储能线圈与能量输出部分连接，发电部分采用先放置好一个大功率超导冻结磁通线圈永久磁体，用一个小功率脉冲线圈和大功率超导永久磁体叠加后移动使超导板失超恢复超导态，这时进入超导板与储能线圈构成闭合回路内，本发明的好处是用大功率超导永久磁体与小功率脉冲磁场叠加向储能线圈储能，而且超导永久磁体能量不会减少，并将储能线圈内能量通过能输出线圈连续将大功率电能输出给外界，本发明低温电能输出机，只要外界输入几千焦耳电能，可对外界长期连续输出几千万焦耳电能的低温电能输出机。能够提供一种安全可靠、洁净、可随时提取、也可连续供给的电能。

Description

低温电能输出机

技术领域

本发明属于超导电工领域，尤其是一种低温电能输出机。

背景技术

本发明理论根据是国防工业出版社《超导电技术及其应用》第145页、6.2(磁通泵)“如果想将超导磁体作为一个永久磁体使用，应设法使引线不发热。为了使用引线励磁的超导磁体成为永久磁体，最好是用超导线将磁体两端短路掉，而不再残存任何接触电阻”。

超导闭合回路内可以冻结磁通，只要闭合回路中超导电性不消失，磁通能够保持恒定值。如国防工业出版社《超导电技术及其应用》第149页公开的沃尔格磁通泵，用一个永磁棒在超导板下转动，磁棒转动什么位置，超导板下什么位置就失去超导态，因磁通切割不了超导闭合回路，磁棒每转动一周在回路内感应出大小相当于磁通的电流。通过磁棒正反转动可以自由励磁、放电。也可以采用《超导电技术及其应用》图6.18公开的方法，三个电磁铁上加上半波整流的三相交流电代替移动的磁棒，三个电磁铁，每个加以位相稍迟的是电流，电磁铁I产生的磁通依次地进到电磁铁II、III受纳的闭合回路中，超导板依次失超和恢复超导态，最后将送入储能线圈与超导板构成的闭合回路内。这可以达到与磁棒同样的效果。上述提供了超导磁体储能的方法，现有的超导磁体储能方法是为了减少引线损失，用比较小能量的磁通泵给能量比较大的储能线圈励磁，逐渐向超导线圈储能，最后达到饱和。

移动型磁通泵第一次移入储能线圈内磁通效率接近100％。

发明内容

本发明的目的是提供一种用一个外界送电小能量脉冲磁场线圈可连续将大能量超导永久磁体磁场叠加进储能线圈内，并且可由能量输出线圈长期连续对外界输出能量的低温电能输出机。

本发明的目的是这样实现的：

一种低温电能输出机，包括发电部分、储能线圈、能量输出部分，发电部分与储能线圈连接、储能线圈与能量输出部分连接。其特征在于发电部分与能量输出部分为：超导板(58)(59)是用临界磁场Hc2高的超导体材料制成，外形是长条薄片形的。在超导板(58)(59)之间装有多个超导磁体(37)(38)(39)(40)(41)(42)，超导磁体(37)(38)(39)(40)(41)(42)是超导闭合回路冻结磁通永久磁体，是用超导线绕成的线圈，外形是方形螺线管形的。每个超导磁体(37)(38)(39)(40)(41)(42)与每个磁通泵上超导板(44)(45)(46)(47)(48)(49)构成闭合回路，在每个闭合回路上装有超导开关(81)(82)(83)(84)(85)(86)。每个超导磁体(37)(38)(39)(40)(41)(42)内装有铁芯(13)，当超导磁体大于2万高斯时，铁芯(13)磁场达到饱和时，也可以不用铁芯(13)。每个磁通泵超导板(44)(45)(46)(47)(48)(49)下面装有多个脉冲线圈(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)(25)(26)(27)(28)(29)(30)(31)(32)(33)(34)(35)(36)，脉冲线圈(1)-(36)上每个脉冲线圈接脉冲循环发生器(87)连接。脉冲循环发生器(87)是由转动绝缘辊(104)，金属电极组(60)(61)(62)(63)(64)(65)(66)(67)(68)(69)(70)(71)、电刷组(60)、电刷(52)、轴(55)上导电环、电源、调速电机(57)组成，转动绝缘辊(104)由调速电机(57)经皮带(56)带动转动，金属电极组(60)-(71)内金属电极是用铜或银制成，做成长条形，金属电极组(60)-(71)每个电极组(60)-(71)是由12个金属电极组成。固定在转动绝缘辊(104)上面，经引线(50)、导电环(54)与电刷(52)转动通电。电刷(52)与电源正极连接。电刷组(60)内36个电刷排成一条直线互不连接。电刷组(60)内36个电刷与每个脉冲线圈(1)-(36)一根引线连接。电源负极经引线(51)接脉冲线圈(1)-(36)上另一根引线连接。电极组(60)(61)(62)(63)(64)(65)(66)(67)(68)(69)(70)(71)每组金属电极相差半个电极位置，每组内12个金属电极之间每个金属电极又相差半个电极位置，当转动绝缘辊(104)向下转动电极组(60)(61)(62)(63)(64)(65)(66)(67)(68)(69)(70)(71)与电刷组(60)内36个电刷接通电源使脉冲线圈(1)-(36)从右向左，再从左向右依次送电、停电一次，使磁通泵组每个磁通泵上超导板(44)(45)(46)(47)(48)(49)按顺逆时针方向各失超一周，也同时使超导永久磁体(37)(38)(39)(40)(41)(42)依次按顺逆时针送电、停电，使超导板(58)(59)依次从右向左再左向右失超一次。在转动绝缘辊(104)上也可不用金属电极组(66)(67)(68)(69)(70)(71)，这样可使脉冲线圈(1)-(36)从右向左依次送电、停电，可使超导板(44)(45)(46)(47)(48)(49)(58)(59)只能按顺时针依次失超，只能给储能线圈(77)(72)储能，不能使储能线圈(77)(72)释放能量。

超导板(58)(59)与储能线圈(77)(72)连接构成超导闭合回路，在闭合回路内装有能量释放开关，能量释放开关有两种：一种是超导机械开关(90)(91)，另一种超导磁场开关(102)(103)，超导磁场开关(102)(103)是超导板(96)(97)、超导永久磁体(94)(95)、铁芯(98)(99)组成。超导板(90)(91)、超导板(58)(59)、储能线圈(77)(72)串连连接，超导永久磁体(96)(97)与超导永久磁体(37)串连连接。储能线圈(77)(72)另一种能量输出方法是在储能线圈(71)(72)内装有能量输出线圈(73)(74)、铁芯(80)(78)，能量输出线圈(73)(74)是用超导线制成的螺线管，铁芯(80)(78)可以放在室温内(79)(79)内。在能量输出线圈(73)(74)两端连接负载(75)(76)，负载(75)(76)在室温(88)(89)内。在超导开关(90)(91)(102)(103)两端连接有负载(92)(93)(100)(101)，负载(92)(93)(100)(101)装在室温内。

本发明的好处是：

用小能量脉冲磁场可将大能量超导永久磁体磁场一次叠加到储能线圈内，使储能线圈内能量接近饱和，效率接近100％，并且可随时将储能线圈内储存的能量输出给外界，也可连续长期向外界输出大能量。只要外界给低温电能输出机一次输入几千焦耳电能就可对外界长期连续输出几千万焦耳电能的电能输出机。能够提供一种安全可靠、洁净、可随时提取、也可连续供给的电能。

附图说明

图1.低温电能输出机主视图；

图2.发电部分超导永久磁体微量励磁、退磁、磁通泵组；

图3.磁通泵组励磁退磁脉冲循环发生器电源。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

一种低温电能输出机，包括发电部分，储能线圈、能量输出部分，发电部分和储能线圈连接，储能线圈和能量输出部分连接。

如图1、2、3所示为示意图，其特征在于发电部分为：超导板(58)(59)是由临界磁场高的Hc2超导材料制成，超导板(58)(59)做成长条片形状。在超导板(58)(59)之间装有多个超导永久磁体(37)(38)(39)(40)(41)(42)超导永久磁体(37)(38)(39)(40)(41)(42)是用超导线绕成，做成方形螺线管形的。超导永久磁体(37)(38)(39)(40)(41)(42)与磁通泵组中每个磁通泵上超导板(44)(45)(46)(47)(48)(49)构成超导闭合回路，在闭合回路上装有超导开关(81)(82)(83)(84)(85)(86)。在每个超导板(44)(45)(46)(47)(48)(49)下面装有多个脉冲线圈(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)(25)(26)(27)(28)(29)(30)(31)(32)(33)(34)(35)(36)，脉冲线圈(1)-(36)与脉冲循环发生器电源(87)连接，脉冲循环发生器(87)与脉冲线圈(1)-(36)连接，送电有两种方法：第一种使用方法是脉冲循环发生器电源(87)是由转动绝缘辊(104)、金属电极组(60)(61)(62)(63)(64)(65)(66)(67)(68)(69)(70)(71)、电刷组(60)、电刷(52)、电源、调速电机组成。转动绝缘辊(104)上装有铜或银金属长条片金属电极组(60)-(71)，每个金属电极组上金属电极由电线(50)与轴(55)上金属圆环(54)连接。金属圆环(54)与电刷(52)接触转动。电刷(52)与电源正极连接。电刷组(60)内36个电刷互不接触排成一条直线，电刷组(60)内36个电刷与脉冲线圈(1)-(36)一端引线连接，电源负极一端接脉冲线圈(1)-(36)另一端引线连接。金属电极组(60)(61)(62)(63)(64)(65)(66)(67)(68)(69)(70)(71)每个金属电极组之间电极相差半个电极位置，每个金属电极组(60)-(71)每个金属电极组中12个金属电极之间相差半个电极位置。

当转动绝缘辊(104)向下转动时，金属电极组(60)-(71)与电刷组(60)内36个电刷接触从右向左再从左向右依次给脉冲线圈(1)-(36)送电、停电一次，使磁通泵组每个磁通泵上超导板(44)(45)(46)(47)(48)(49)按顺逆时针方向各失超一周，也同时使超导永久磁体(37)-(42)依次按顺逆时针送电、停电，使超导板(58)(59)依次按顺逆时针失超一次。脉冲循环发生器电源(87)与脉冲线圈(1)-(36)连接送电；第二种方法是在转动绝缘辊(104)上也可不用电极组(66)(67)(68)(69)(70)(71)(71)，这样可使脉冲线圈(1)-(36)从右向左依次送电、停电，可使超导板(44)(45)(46)(47)(48)(49)(58)(59)只能按顺时针依次失超。

其特征在于储能线圈：超导储能线圈(77)(72)与超导板(58)(59)两端与边缘一点连接构成超导闭合回路，在储能线圈(77)(72)闭合回路内连接有两种超导开关，一种是超导机械开关(90)(91)；另一种是超导磁场开关(102)(103)，超导磁场开关(102)(103)是由超导板(96)(97)、超导永久磁体(94)(95)、铁芯(98)(99)组成。超导板(96)(97)是用超导材料制成，是长条方片形的，两端与储能线圈(77)(72)、超导板(58)(59)串连构成闭合回路。超导永久磁体(94)(95)是用超导线绕成，做成方螺线管形的，超导永久磁体(94)(95)与超导永久磁体(37)串连构成超导闭合回路，两种超导开关(90)(91)(102)(103)只能使用一种。

其特征在于能量输出部分：储能线圈(77)(72)内能量输出部分有两种不同方法，一种是在储能线圈(77)(72)内装有磁感应能量输出线圈(73)(74)，铁芯(78)(80)，能量输出线圈(73)(74)是用超导线或用普通导线绕成的，做成圆螺线管形的能量输出线圈(73)(74)用普通导线螺线管时可放在杜瓦瓶外室温内。铁芯(80)(78)装在室温(79)(79)内。能量输出线圈(73)(74)两端接负载(75)(76)，负载(75)(76)在室温(88)(89)内。超导板(58)(59)固定在支架(53)上。

储能线圈(77)(72)内能量输出另一种方法，是用储能线圈(77)(72)闭合回路内两种超导开关(91)(92)(102)(103)一种开关将储能线圈内能量释放给外界负载。

发明原理

本发明采用先由外部引线电源给超导永久磁体(37)(38)(39)(40)(41)(42)励磁，当磁体内磁场强度B达到接近超导板(58)(59)临界失超磁场边缘时，将超导开关(81)(82)(83)(84)(85)(86)关闭将外部电源撤掉，磁通冻结在超导永久磁体(37)-(42)内。当脉冲循环发生器(87)内转动绝缘辊(104)转动一周时，磁通泵组内脉冲线圈(1)-(36)依次按从右到左再从左到右送电、停电一次，这时超导板(44)-(49)上以中心超导线接点按顺逆时针方向各失超一周，使脉冲线圈(1)-(36)磁场依次进到退出超导永久磁体(37)-(42)闭合回路内，用脉冲线圈(1)-(36)产生的磁场代替沃尔格磁通泵上转动的磁棒，可以达到与磁棒同样的效果。使超导永久磁体(37)-(42)内磁场依次按顺逆方向各增大减小一次。并且同时使超导板(58)(59)依次按顺逆时针失超从右向左再从左向右失超一次，因为超导永久磁体(37)-(42)内磁场与脉冲线圈(1)-(36)产生的小功率磁场叠加后大于超导板(58)(59)失超磁场。所以脉冲线圈(1)-(36)依次从右向左再从左向右送电、停电将磁能送入超导永久磁体(37)-(42)内与磁体磁场叠加使超导永久磁体(37)-(42)两端超导板(58)(59)依次沿超导板从右向左再从左向右依次失超一次，超导永久磁体(37)-(42)与脉冲线圈产生的叠加磁场如沃尔格磁通泵上转动的磁棒，可以达到与磁棒同样的效果。

当脉冲线圈(1)-(36)与脉冲循环发生器(87)上金属电极组(60)(61)(62)(63)(64)(65)与电刷组(60)内36个电刷依次从右向左接通电源，使脉冲线圈(1)-(36)依次从右向左依次送电、停电，这时脉冲线圈(1)-(36)上超导板(44)-(49)按顺时针一圈失去超导性，将脉冲线圈(1)-(36)产生的磁通送进超导永久磁体(37)-(42)内被冻结在磁体内，使超导永久磁体(37)-(42)内磁场叠加后大于超导板(58)(59)失超磁场。这时超导板(58)(59)在超导永久磁体(37)-(42)的叠加依次按顺时针送电、停电一次，同时超导板(58)(59)上依次按顺时针失超一周；将超导永久磁体(37)-(42)磁场送进储能线圈(77)(72)内，由于进到储能线圈(77)(72)闭合回路内的磁通是由小到大产生的，磁通可由小到大切割能量输线圈(73)(74)对外界输出一次与储能线圈(77)(72)储能量大小相同的电能。因磁场切割不了超导闭合回路这时储能线圈(77)(72)能量不会减小。这时转动绝缘辊(104)继续向下转动，使电极组(66)(67)(68)(69)(70)(71)与电刷组(60)内36个电刷依次从左向右送电、停电，使脉冲线圈(1)-(36)依次从左向右反相送电、停电，这时磁通泵组上超导板(44)-(49)内磁场依次按逆时针送电、停电一次，同时使超导板(58)(59)也按逆时针方向依次失超一周，将储能线圈(77)(72)储存的电磁能退到零，这时因储能线圈(77)(72)内磁场突然从大到小磁力线切割能量输出线圈(73)(74)对外界负载(75)(76)再次输出一次电能。这样转动绝缘辊(104)每转动一周，储能线圈(77)(72)就储能，释放能量一次。能量输出线圈(73)(74)就对外界负载(75)(76)输出两次电能，只要外界给脉冲循环发生器(87)给脉冲线圈(1)-(36)输入几千焦耳电能，能量输出线圈(77)(72)就可对外界输出几千万焦耳电能。

储能线圈(77)(72)另一种释放能量方法是由上述所述的金属电极组只用(60)(61)(62)(63)(65)按从右向左依次使脉冲线圈(1)-(36)依次送电、停电，并且同时使超导板(44)-(49)上按顺时针依次失超一周，同时与超导永久磁体(37)-(42)内原有大能量磁场叠加大于超导板(58)(59)失超磁场，使超导板(58)(59)依次按顺时针方向从右向左依次失超一次使储能线圈(77)(72)内储存一个与超导永久磁体(37)-(42)内磁能相等的磁能，当储能线圈(77)(72)内磁能从小到大磁力线切割能量输出线圈(73)(74)，能量输出线圈(73)(74)内输出一个与储能线圈(73)(74)内储存磁能相等的磁能，因磁场切割不了超导闭合回路，所以储能线圈(77)(72)内能量不会减少，这样为了下一次由超导永久磁体(37)-(42)给储能线圈(77)(72)励磁，使储能线圈(77)(72)内磁场不能大于饱和磁场，必须将储能线圈(77)(72)内储存的能量释放掉，储能线圈(77)(72)用超导开关将线圈内能量释放给外界负载方法有两种，一种用超导开关释放能量方法是，当储能线圈(77)(72)内第一次由超导永久磁体(37)-(42)移入的磁能接近饱和时，将超导机械开关(90)(91)打开将电磁能释放给外界负载(92)(93)上。另一种超导开关释放能量方法是：当储能线圈(77)(72)内一次储能接近饱和时，在超导永久磁体(37)(54)(55)串连磁体与脉冲线圈(1)-(36)第二次送进磁体内电磁场叠加使超导板(58)(59)一块失超并使超导板(96)(97)失去超导性，超导磁场开关(102)(103)打开，将储能线圈(77)(72)内电磁能输出给负载(100)(101)上，同时一部分能量由能量输出线圈(73)(74)输出给外界负载(75)(76)上。本发明低温电能输出机，只要外界输入几千焦耳电能，就可对外界长期连续输出几千万焦耳电能的低温电能输出机。

Claims (11)

1、一种低温电能输出机，它是由发电部分、储能线圈、能量输出部分，发电部分与储能线圈连接，储能线圈与能量输出部分连接；

2、根据权利要求1所述装置，其特征是所说的发电部分是由超导板(58)(59)，在超导板(58)(59)之间装有固定有多个超导永久磁体(37)(38)(39)(40)(41)(42)、超导永久磁体(37)(38)(39)(40)(41)(42)内装有铁芯(13)每个超导永久磁体(37)(38)(39)(40)(41)(42)上两根引线与超导板(44)(45)(46)(47)(48)(49)边缘与两端点连接固定构成超导闭合回路，在超导板下端装有固定脉冲线圈(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)(25)(26)(27)(28)(29)(30)(31)(32)(33)(34)(35)(36)，脉冲线圈(1)-(36)与脉冲循环发生器电源依次接通，断开通电；

3、根据权利要求2所述的装置，其特征是超导板(58)(59)是用高临界磁场Hc2超导材料制成，做成长条片形的；

4、根据权利要求2所述的装置，其特征是超导永久磁体(37)(38)(39)(40)(41)(42)是用临界磁场Hc2高的超导线绕成，做成长方形螺线管形的，每个超导永久磁体(37)(38)(39)(40)(41)(42)与每个超导板(44)(45)(46)(47)(48)(49)边缘与两端部位连接构成超导闭合回路，每个超导闭合回路上装有超导开关(81)(82)(83)(84)(85)；

5、根据权利要求2所述的装置，其特征是：超导板(44)(45)(46)(47)(48)49)是用低临界磁场超导材料制成，做成圆薄片形的；

6、根据权利要求2所述的装置，其特征是脉冲(1)-(36)线圈是用普通导线或用超导线绕成，做成长梯形螺线管形的，在每个脉冲线圈(1)-(36)内装有铁芯(43)，每个脉冲线圈两个引线与脉冲循环发生器(87)电源依次正反方向送电、停电；

7、根据权利要求2所述的装置，其特征是脉冲循环发生器(87)是由转动绝缘辊(104)上装有金属电极组(60)(61)(62)(63)(64)(65)(66)(67)(68)(69)(70)(71)，也可以只用金属电极组(60)(61)(62)(63)(64)(65)，每个金属电极组内由12个金属电极组成，每组金属电极组(60)(61)(62)(63)(64)(65)(66)(67)(68)(69)(70)(71)之间相差半个金属电极位置，每组12个金属电极之间相差半个电极位置，12个金属电极片组成，每个金属电极由电线与轴(55)上金属圆环(54)连接，金属圆环(54)与电刷(52)接处电转动，电刷(52)接电源正极，电刷组(60)是由36个电刷直线排列各不接处，每个电刷接脉冲线圈(1)-(36)上一根引线，引线(51)接每个脉冲线圈(1)-(36)一根引线，引线(51)一端接电源负极，转动绝缘辊(104)由调速电机(57)经皮带(56)带动转动；

8、根据权利要求1所述的装置，其特征是储能线圈(77)(72)是用高临界磁场Hc2超导线绕成，做成圆螺管形的，储能线圈两根引线与超导板(58)(59)边缘与两端各接一根引线构成超导闭合回路，在闭合回路上装有超导机械开关(90)(91)与超导磁场开关(102)(103)；

9、根据权利要求8所述的装置，其特征是超导磁场开关，是由超导板(96)(97)与储能线圈(91)(92)串连。超导永久磁体(94)(95)与超导永久磁体(37)串连，构成闭合回路。

10、根据权利要求1所述的装置，其特征是能量输出部分是由能量输出线圈(73)(74)与回路内负载(75)(76)连接，在能量输出线圈(73)(74)内装有铁芯(80)(78)能量输出线圈(73)(74)装在储能线圈(77)(72)内；

11、根据权利要求10所述的装置，其特征是能量输出线圈(73)(74)是用普通线或用超导线绕成，做成圆螺线管形的，可装在杜瓦瓶4.2K内，也可以装在杜瓦瓶外室温(88)(89)内，铁芯(80)(78)装在储能线圈(77)(72)与能量输出线圈(73)(74)中间。

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