DE3106520A1 - Device for converting thermal energy into electrical or mechanical energy by means of a magnetic system - Google Patents
Device for converting thermal energy into electrical or mechanical energy by means of a magnetic systemInfo
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Abstract
Description
Vorrichtung zur Umwandlung von thermischer in elektrische Device for converting thermal into electrical
oder mechanische Energie mittels eines magnetischen Systems Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur direkten Umwandlung von thermischer in elektrische oder mechanische Energie mittels eines magnetischen Systems bestehend aus Permanentmagneten, Joch und Kernteilen als Gleitstücke und einem Schaltteil mit temperaturabhängigen magnetischen Eigenschaften zum Umschalten des Magnetflusses, ferner Mitteln zur Zuführung von Energie einer Form zu den magnetischen Komponenten, sowie einer Auskoppelspule für die Energie der anderen Form, wobei die Energieumwandlung sowohl erster Ordnung durch ein Material mit sprunghafter und reversibler Veränderung der Sättigungsinduktion unterhalb des Curie-Punktes, als auch zweiter Ordnung durch ein Material mit stetiger und reversibler Veränderung der Sättigungsinduktion bis zum Curie-Punkt, sein kann. or mechanical energy by means of a magnetic system object of the invention is a device for the direct conversion of thermal to electrical or mechanical energy by means of a magnetic system consisting of permanent magnets, Yoke and core parts as sliding pieces and a switching part with temperature-dependent magnetic properties for switching the magnetic flux, further means for Supply of energy from a mold to the magnetic components and a decoupling coil for the energy of the other form, the energy conversion being both first order through a material with abrupt and reversible changes in the saturation induction below the Curie point, as well as second order by a material with continuous and reversible change in saturation induction up to the Curie point.
Es ist seit langem bekannt, abweichend vom Kontakt-Prinzip nach Seebeck, magnetische Komponenten für die Umwandlung von thermischer in elektrische oder mechanische Energie einzusetzen.It has long been known, deviating from the Seebeck contact principle, magnetic components for the conversion of thermal to electrical or mechanical To use energy.
Bereits Thomas Alva Edison hat sich mit US-Patent-Nr.16 709 vom 13¢ April 1888 11pyromagnetic generator", ein solches System schützen lassen. Eine gleichartige Vorrichtung "pyromagnetic-electric-generator" betrifft auch das US-Patent Nr. 428.057 vom 13. Mai 1890 von Nikola Tesla.Thomas Alva Edison already registered with US Patent No. 16,709 from 13 ¢ April 1888 11pyromagnetic generator "to protect such a system. A similar one The "pyromagnetic-electric-generator" device also relates to US Pat. No. 428,057 dated May 13, 1890 by Nikola Tesla.
Weitere Beispiele der An-.fendzng sind: "Curie"Point't Motor von G.J. van der Maas und W.J. Purvis (American Journal of Physics24,176....1956), bei dem thermische Energie direkt in mechanische umgewandelt wird, und "thermoelektrischer Generator" von E. Schwarzkopf (US-Patent Nr. 2.016.100 vom 1.- Oktober 1935), der thermische Energie direkt in elektrische umwandelt. T.J. Swoboda eröffnet in der schweizerischen Patentschrift Nr. 434 440 vom 30. April 1967 eine breite Palette von Anwendungsmöglichkeiten, wobei die Sättigungsinduktionen der beeinflussbaren magnetischen Komponenten zwischen - 150°C und + 12000C liegen können.Further examples of the application are: "Curie" Point't Motor by G.J. van der Maas and W.J. Purvis (American Journal of Physics 24,176 .... 1956), in which thermal energy is converted directly into mechanical, and "thermoelectric." Generator "by E. Schwarzkopf (U.S. Patent No. 2,016,100 October 1, 1935), the converts thermal energy directly into electrical energy. T.J. Swoboda opened in the Swiss patent specification No. 434 440 dated April 30, 1967 a wide range of possible applications, with the induction of saturation being the The magnetic components that can be influenced can be between - 150 ° C and + 12000C.
Obwohl bei der Energieumwandlung durch thermisch geschaltete Magnetflüsse einfache Anordnungen zu erwarten sind, ist es trotz der vielfachen Bemühungen bis heute nicht gelungen, eine wirtschaftliche Anwendung zu realisieren. Die Ursache hierfür dürfte darin liegen, daß einmal die Wärmeenergie für das Aufheizen des thermisch beeinflußten Schaltteiles - die vielfach größer ist als die Umwandlungsenergie - nicht zurückgewonnen wird und daß weiter bei der Umwandlung in elektrische Energie in Form von Wechselstrom - denn nur solcher ist bei verändertlichen Magnetflüssen sinnvoll -eine Arbeitsfrequenz von 16 2/3 Hz die untere Grenze darstellt und es mit den bisher bekannten thermoelektrischen Energiewandlern nicht gelungen ist, Temperaturzyklen mit dieser oder höheren Frequenzen zu realisieren. Für die Umwandlung in mechanische Energie gilt im Prinzip das gleiche, auch hier wurden keine Möglichkeiten für höhere Temeraturzyklen gefunden.Although with the energy conversion through thermally switched magnetic fluxes Simple arrangements are to be expected, it is up despite the multiple efforts today we have not succeeded in realizing an economic application. The cause this is likely to lie in the fact that once the heat energy for heating up the thermal influenced switching part - which is many times greater than the conversion energy - is not recovered and that continues with the conversion into electrical energy in the form of alternating current - because only this is with changing magnetic fluxes sensible -a working frequency of 16 2/3 Hz represents the lower limit and it has not succeeded with the previously known thermoelectric energy converters, Realize temperature cycles with this or higher frequencies. For the conversion In principle, the same applies to mechanical energy; here, too, there were no possibilities found for higher temperature cycles.
Ausgehend von der schweizerischen Patentschrift Nr. 434 440 ist die Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das thermisch beeinflußte Schaltteil für den magnetischen Fluss als schneller Regenerator mit einer thermischen Zeitkonstante in der Größenordnung von Millisekunden und geringem Durchflusswiderstand aufgebaut ist und daß die Ab- und Zufuhr der Arbeitswärme vom und zum Regenerator mittels eines, vorzugsweise komprimierten im Takt der Arbeitsfrequenz zwischen einem kalten Behälter uru einem warem Behälter hin und herschwingenden, Gases als Wärmeträger erfolgt und daß der Permanentmagnet aus seltenen Erden und Kobalt zum Beispiel (Sm Co5) besteht. Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind durch die Ansprüche 2 bis 10 gekennzeichnet.Based on Swiss patent specification No. 434 440, the Device according to the invention characterized in that the thermally influenced Switching part for the magnetic flux as a fast regenerator with a thermal Time constant on the order of milliseconds and low flow resistance is built and that the removal and supply of working heat from and to the regenerator by means of a, preferably compressed at the rate of the working frequency between one cold container uru a warm container swinging back and forth, gas as a heat carrier takes place and that the permanent magnet is made of rare earths and cobalt for example (Sm Co5) exists. Further features according to the invention are defined by claims 2 to 10 marked.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gelingt es, die zuvor aufgeführten entscheidenden Mängel zu beseitigen und dabei gleichzeitig, mittels neuer Permanentmagneten, wirtschaftliche Leistungsdichten zu erzielen.The device according to the invention makes it possible to achieve those listed above to eliminate decisive defects and at the same time, by means of new permanent magnets, to achieve economic power densities.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung für einen elektrischen Energiewandler soll anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.How the device works for an electrical energy converter is to be explained in more detail with reference to drawings.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen einfach wirkenden Generator Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf einen einfach wirkenden Generator Fig. 3 zeigt Ausbildungsmöglichkeiten des Regenerators a-d Fig. 4 zeigt den Querschnitt durch das liagnetsystem eines doppelt wirkenden Generators Fig. 5 zeigt die Draufsicht auf einen doppelt wirkenden Generator Fig. 6 zeigt drei Beispiele von Induktion-Temperaturkurven für verschiedene ferromagnetische Materialien Fig. 7 zeigt die Ausführung eines thermisch beeinflussbaren Schaltteils für den magnetischen Fluss in Form eines feingelochten Bleches.Fig. 1 shows a cross section through a single-acting generator Fig. 2 shows the plan view of a single-acting generator. Fig. 3 shows training options of the regenerator a-d Fig. 4 shows the cross section through the liagnetsystem of a double-acting generator Fig. 5 shows the top view of a double-acting Generator Fig. 6 shows three examples of induction-temperature curves for different ferromagnetic materials Fig. 7 shows the design of a thermally influenceable Switching part for the magnetic flux in the form of a finely perforated sheet.
Zu Fig. 1 u. 2 Im Ruhezustand ist der Hauptfluss des Permanentmagneten 3 durch die ferromagnetischen Leitstücke 1 und 2 über den Regenerator 4 - mit sehr geringem magnetischen Widerstand - als Kreis 6 kurz geschlossen.1 and 2 The main flux of the permanent magnet is in the idle state 3 through the ferromagnetic conductive pieces 1 and 2 via the regenerator 4 - with very low magnetic resistance - as circuit 6 short-circuited.
Durch Kreis 7 mit der Auskoppelspule 5, dessen magnetischer Widerstand infolge eines Luftspaltes vielfach größer ist, geht nur ein geringer Restfluss. Through circuit 7 with the decoupling coil 5, its magnetic resistance is much larger due to an air gap, there is only a small residual flow.
Wird nun von einem Behälter 19 (Fig. 5)mit hoher Temperatur ein Strom komprimierten heißen Gases 9 durch die parallelen Zweige 4a des Regenerators 4, ausgeführt nach Fig. 3a, in Richtung 10 zum kalten Behälter 20 (Fig. 5) getrieben, so steigt die Regenerator-Temperatur innerhalb von Islillisekunden bis über den Curie-Punkt des Regeneratormaterials. Is now from a container 19 (Fig. 5) with a high temperature, a current compressed hot gas 9 through the parallel branches 4a of the regenerator 4, executed according to Fig. 3a, driven in the direction 10 to the cold container 20 (Fig. 5), so the regenerator temperature rises within islilliseconds to above Curie point of the regenerator material.
Der magnetische Widerstand von Regenerator 4 wird dadurch sehr hoch, wodurch sich der Hauptfluss des Permanentmagneten 3 auf den Magnetkreis 7 umschaltet. Als Folge wird in Spule 5 eine Spannung induziert, die durch einen äußeren Lastkreis einen Strom treibt. The magnetic resistance of regenerator 4 becomes very high, whereby the main flux of the permanent magnet 3 switches to the magnetic circuit 7. As a result, a voltage is induced in coil 5, which is caused by an external load circuit drives a current.
Bei der Umkehr des Gasstromes aus dem kalten Behälter 20 (Fig. 5) wird die Temperatur des Regenerators 4 mit der gleichen Geschwindigkeit fallen, wobei sein magnetischer Widerstand ebenfalls wieder auf den Ursprungswert zurückgeht. Der Hauptfluss des Permanentmagneten 3 schaltet sich als Folge auf Kreis 6 zurück, wodurch eine Spannung mit umgekehrten Vorzeichen in Spule 5 induziert wird. Somit entsteht im Takt der Frequenz des Wärme stromes eine Wechselspannung in Spule 5, die einen Strom durch den äußeren Lastkreis treibt. Die direkte Umwandlung der Wärmeenergie in elektrischer Energie ist damit vollzogen. When reversing the gas flow from the cold container 20 (Fig. 5) the temperature of the regenerator 4 will drop at the same rate, its magnetic resistance also goes back to the original value. The main flux of the permanent magnet 3 switches back to circuit 6 as a result, whereby a voltage of opposite sign is induced in coil 5. Consequently an alternating voltage is created in coil 5 at the rate of the frequency of the heat flow, which drives a current through the external load circuit. The direct conversion of thermal energy in electrical energy is thus accomplished.
Fig. 3 zeigt verschiedene Varianten für die Ausbildung des Regenerators, für welchen eine möglichst große -Oberfläche im Verhältnis zum Querschnitt gefordert wird.Fig. 3 shows different variants for the design of the regenerator, for which the largest possible surface area in relation to the cross-section is required will.
Nach 3a besteht der Regenerator aus hintereinander liegenden feinmaschigen Sieben aus dünnen Drähten.According to Figure 3a, the regenerator consists of fine-meshed ones lying one behind the other Seven made of thin wires.
zach 3b ist als Material für den Regenerator l»fetall*falle - mit den entsprechenden magnetischen Eigenschaften - aus feinsten Drähten, bis zum max. doppelten Volumen pro Gewichtseinheit zusammengepreßt, gewählt. ~~~~~~~~~~ Nach 3c ist dünnes, eletrolytisch sehr fein gelochtes Band, etwa in der Art eines Scherkopfes vom Trockenrasierer, welchesmäanderförmig (Fig. 3d) gefaltet ist und in Pfeilrichtung vom Gas strom 9 und senkrecht zur Papierebene vom iviagnetfluss durchströmt wird.zach 3b is the material for the regenerator l »fetall * fall - with the corresponding magnetic properties - made of the finest wires, up to a max. double volume per unit weight compressed, selected. ~~~~~~~~~~ To 3c is a thin, electrolytically very finely perforated tape, roughly in the manner of a shaving head from the dry razor, which is folded in a meander shape (Fig. 3d) and in the direction of the arrow is flowed through by the gas stream 9 and perpendicular to the plane of the paper by the iviagnetfluss.
Fig. 4 u. 5 hierbei schwingt die Wärmeenergie mit wechselndem Vorzeichen zwischen dem warmen Behälter 19 und den kalten Behältern2O, wobei abwechselnd einer der beiden Regeneratoren 13 aufgeheizt, während der andere abgekühlt wird und umgekehrt. Die Regeneratoren 13 sind hierbei nach Fig. 3 c-d aufgebaut. Der gesamte Innenraum-steht unter dem Arbeitsdruck des Wärmeträgers.4 and 5, the thermal energy oscillates with alternating signs between the warm container 19 and the cold containers2O, alternating one of the two regenerators 13 heated while the other is cooled and vice versa. The regenerators 13 are constructed according to FIG. 3 c-d. The entire interior stands under the working pressure of the heat carrier.
Im Ruhezustand werden in den Kreisen-15 die Magnetflüsse der Permanentmagnete 14 durch die Leitstücke 11 u. 12 über die Regeneratoren 13, beide mit geringem magnetischen Widerstand, kurzgeschlossen. Wird nun aus dem Behälter 19 mit hoher Teniperatur ein Strom heißen Gases 9 durch den rechten Regenerator 13 getrieben, so steigt dessen Temperatur innerhalb von Millisekunden bis über den Curie-Punkt des Regeneratormaterials, wodurch sein magnetischer Widerstand stark ansteigt und sich sein betreffender magnetischer Fluss auf den linken Kreis 15 überschaltet. Als Folge werden in den beiden Spulen 16 Spannungen ungleichen Vorzeichens induziert, die Ströme durch äußere Lastkreise treiben. Bei der Umkehr des Gasstromes wird der rechte Regenerator 13 abgekühlt, während der linke sich aufheizt usw. In the idle state, the magnetic fluxes of the permanent magnets are in the circles-15 14 through the conductive pieces 11 and 12 via the regenerators 13, both with low magnetic Resistance, shorted. Is now from the container 19 with high Teniperatur If a stream of hot gas 9 is driven through the right regenerator 13, it increases Temperature within milliseconds to above the Curie point of the regenerator material, whereby its magnetic resistance rises sharply and its respective magnetic Flow switches over to the left circle 15. As a result, in the two coils 16 voltages of unequal sign are induced, the currents through external load circuits to drive. When the gas flow is reversed, the right regenerator 13 is cooled, while the left one heats up, etc.
Die Steuerung des Gasstromes erfolgt im dargestellten Demonstrationsbeispiel durch das Membransystem 21 bis 30. The gas flow is controlled in the demonstration example shown through the membrane system 21 to 30.
Die Membran 21 mit dem Zentralstück 22 wird durch die vom Steuer-Wechselstrom durchflossenen Schwungspulen 23 u. 24, welche gleichzeitig als Zentrierfedern wirken, angetrieben. Die Ringmagnete 27 u. 28 bilden in Verbindung mit den Leitstücken 29 u. 30 die Permanentmagnetischen Felder des Steuerkreises. Durch die Veränderung der Schwingungsweite von Membran 21 durch den Steuerstrom ist es möglich, die Spannung des Generators zwischen Leerlauf und Vollast auf den geeigneten.Wert zu halten. The membrane 21 with the central piece 22 is controlled by the alternating current flywheel coils 23 and 24, which simultaneously act as centering springs, driven. The ring magnets 27 and 28 form in connection with the guide pieces 29 u. 30 the permanent magnetic fields of the control circuit. Through the change the oscillation amplitude of membrane 21 by the control current, it is possible to adjust the voltage of the generator between idle and full load at the appropriate value.
Zur Steuerung des Gasstromes sind natürlich noch beliebig weitere Anordnungen denkbar. To control the gas flow, there are of course any other options Arrangements conceivable.
Fig. 6 Die Kurve a eines ferromagnetischen Materials aus 48 At So Eisen und 52 At % Rhodium ist ein Beispiel für den Übergang vom paramagnetischen zum ferromagnetischen Zustand unterhalb des Curie-Punktes. tfiermit ist eine Umwandlung erster Ordnung von Energie einer Form in eine andere Form möglich.Fig. 6 The curve a of a ferromagnetic material made of 48 At So Iron and 52 at% rhodium is an example of the transition from paramagnetic to the ferromagnetic state below the Curie point. tfiermit is a transformation first order of energy from one form to another possible.
Diese Umwandlung erster Ordnung oder auch erster Art ist eine Umwandlung, bei der eine Unstetigkeit in der ersten Ableitung der Gibbs'schen freien Energie auftritt. This transformation of the first order or also of the first kind is a transformation, where there is a discontinuity in the first derivative of the Gibbs free energy occurs.
Die Kurven b und c von ferromagnetischen Materialien haben b,35-40 O/o lfi u. 60-65 O,o Fe; bzw. c,45-50 % Ni u. 50-55 % Fe. Bei diesen beiden Materialien verläuft der Übergang vom ferromagnetischen zum paramagnetischen Zustand stetig bis zum Curie-Punkt. Es ist hiermit eine Umwandlung zweiter Ordnung von Energie einer Form in eine andere Form möglich. The curves b and c of ferromagnetic materials have b, 35-40 Ω / o lfi and 60-65 Ω, o Fe; and c, 45-50% Ni and 50-55% Fe, respectively. With these two materials, the transition from the ferromagnetic to the paramagnetic state runs steadily up to the Curie point. This enables a second order conversion of energy from one form to another.
Unter Normaldruck bei 20 0C und der Dichte von 0,0084 kg = 84 gr./m 3 für Wasserstoff m³ entspricht diesem Gewicht ein Volumen von VG . 1 1,53 = 0,0182 m3 = 18.200 cm30 Auf 150bar verdichtet schrumpft dieses Volumen auf 18.200 : 150 = 121 cm3. Der Regenerator wird von diesem Gas-Volumen mit der doppelten Arbeitsfrequenz, also 100 mal/s wechselseitig durchströmt. Legt man für die durchströmte Fläche - als Summe der einzelnen Gaskanäle -den Querschnitt von 0,485 cm2fest, so muß die mittlere Strömungsgeschwindigkeit = 121 = 25.000 cm/s = 250 m/s sein. Under normal pressure at 20 ° C and a density of 0.0084 kg = 84 g / m 3 for hydrogen m³, this weight corresponds to a volume of VG. 1 1.53 = 0.0182 m3 = 18,200 cm30 Compressed to 150 bar, this volume shrinks to 18,200: 150 = 121 cm3. The regenerator is powered by this gas volume with twice the operating frequency, i.e. 100 times / s flow through alternately. If one sets for the flowed-through area - as the sum of the individual gas channels - the cross-section of 0.485 cm2, must be the mean flow velocity = 121 = 25,000 cm / s = 250 m / s.
0,485 . 0,01 2.3 Wärmeübergangsfläche: für Wasserstoff ist die Wärmeübergangszahl worin Wo = mittlere Geschwindigkeit des Gases in mi d = Durchmesser des Gaskanals in m t = Temperatur des Gases in OC ist.0.485. 0.01 2.3 Heat transfer area: for hydrogen is the heat transfer coefficient where Wo = mean velocity of the gas in mi d = diameter of the gas duct in mt = temperature of the gas in OC.
Nach Schlack "Der Industrielle Wärmeübergang11 S. 115 (1962 Verlag Stahleisen) Die Formel gilt für alle Drücke, da der Druck bereits durch WO berücksichtigt ist. Der Durchmesser des einzelnen Gaskanals wird mit 0,2 10 -3m vorgegeben Wo = 250 m/s; und Wo 0,75 = 62,87 d = 0,2 # 10-3m; 11 d 0,25 = 0 1189 11824 kJ/mt. h . °C α = 11824000 J = 0,328 W 10000 cm2. 3600s # °C 7 °C Für die mittlere Temperaur von 45 0C wird die abführbare Leistung N = 0,328 . 45 = 14,76 V/cm Bei der abzuführenden Gesamtleistung von W = 49265 W wird die wirksame Oberfläche O = 49265 : 14,76 = 3337 cm2.According to Schlack "Der Industrielle Wärmeübergang11 p. 115 (1962 Verlag Stahleisen) The formula applies to all pressures, since the pressure has already been taken into account by WO. The diameter of the individual gas duct is specified as 0.2 10 -3m Wo = 250 m / s ; and where 0.75 = 62.87 d = 0.2 # 10-3m; 11 d 0.25 = 0 1189 11824 kJ / mt. H . ° C α = 11824000 J = 0.328 W 10000 cm2. 3600s # ° C 7 ° C For the mean temperature of 45 0C, the dissipatable power is N = 0.328. 45 = 14.76 V / cm With the total power to be dissipated of W = 49265 W, the effective surface area is O = 49265: 14.76 = 3337 cm2.
Zur Ermittlung des Drahtdurchmessers für die feinmaschigen Siebe wird diese Oberfläche von 3337 cm2 = 333700 mm2 dividiert durch das Regenerator-Voluimen von 9 cm3 = 9000 mm³ daraus ergibt sich das Verhältnis von 37.To determine the wire diameter for the fine-meshed sieves this surface of 3337 cm2 = 333700 mm2 divided by the regenerator volume of 9 cm3 = 9000 mm³ this results in the ratio of 37.
Der Drahtdurchmesser errechnet sich nun zu 4 : 37 = 0,108 mm und die Gesamtlänge des Draht zu Gesamtvolumen : Volumen/m. The wire diameter is now calculated as 4: 37 = 0.108 mm and the total length of the wire as total volume: volume / m.
Diese Umwandlung zweiter Ordnung ist eine Umwandlung, bei der die zweite Ableitung der Funktion der freien Energie unstetig ist, die erste Ableitung aber stetig. This second order conversion is a conversion in which the second derivative of the free energy function is discontinuous, the first derivative but steadily.
Fig. 7 zeigt Einzelheiten des dünnen Metallbandes nach Fig. 3 c. Die Schlitze sind etwa 0,1 mm breit bei einer Gesamtbreite b von etwa 10 mm.Fig. 7 shows details of the thin metal strip according to Fig. 3c. the Slots are about 0.1 mm wide with a total width b of about 10 mm.
Uberschlägige Ermittlung der Kennwerte für einen thermoelektrischen Generator nach Fig. 1 und 2 1 Magnetischer Kreis 1.1 Permanentmagnet; bestimmend für die Leistung des Generators ist der Energieinhalt des Permanentmagneten. Unter der Annahme, daß sich bei der Umwandlung der magnetischen in elektrische Energie das Energieprodukt B . E max.Approximate determination of the characteristic values for a thermoelectric Generator according to FIGS. 1 and 2 1 magnetic circuit 1.1 permanent magnet; determining for the power of the generator is the energy content of the permanent magnet. Under the assumption that the conversion of magnetic into electrical energy the energy product B. E max.
im Arbeitspunkt des Magneten - mit 160 mJ /cm3 umsetzen läßt, ergibt sich bei 50 Hz die Leistung von W = 50 x 160 mJ = 8 W/cm3. at the working point of the magnet - with 160 mJ / cm3, results at 50 Hz the power is W = 50 x 160 mJ = 8 W / cm3.
Der Magnet 3 mit einer Fläche von 9 cm2 und der Höhe von 1,5 cm, Volumen VM = 9 1,5 13,5 cm3, müßte für die Leistung von W = 13,5 . 8 = 108 Watt ausreichen. The magnet 3 with an area of 9 cm2 and a height of 1.5 cm, Volume VM = 9 1.5 13.5 cm3, would have to be for the power of W = 13.5. 8 = 108 watts sufficient.
1.2 Leitstücke: im Ruhezustand müssen die Leitstücke 1 u. 2 den Gesamtfluss des Permanentmagneten von 0,9 T 9 9 cm 2= 8,1 Wb führen. 1.2 Guide pieces: in the idle state, guide pieces 1 and 2 must control the total flow of the permanent magnet of 0.9 T 9 9 cm 2 = 8.1 Wb lead.
Bei 1,6 T Arbeitsinduktion wird die Fläche = 8,1 1:lb : 1,6 T = 5,06 cm² 1.3 Regenerator: der Regenerator 4 sei aus einen Material entsprechend Kurve a in Fig. 6, Mit der Arbeitsinduktion von 1,35 T wird die Fläche FR = 8,1 Wb : 1,35 T = 6 cm 2, das Volumen VR = 6 # 1,5 = 9 cm 3, und das Gewicht GR = 9 . 8,5 = 76,5 gr. At 1.6 T work induction, the area = 8.1 1: lb: 1.6 T = 5.06 cm² 1.3 Regenerator: the regenerator 4 is made of a material accordingly Curve a in Fig. 6, with the work induction of 1.35 T, the area FR = 8.1 Wb: 1.35 T = 6 cm 2, the volume VR = 6 # 1.5 = 9 cm 3, and the weight GR = 9 . 8.5 = 76.5 gr.
2 Wärmekreis 2.1 Wärmebedarf: für einen ausreichenden Induktions hub muss Regenerator 4 den Temperaturbereich von 40 ° C bis 68 ° C, # # = 28 ° C (Fig. 5) durchfahren. Ist die spez. Wärmekapazität Cp = 0,46 J/gr . °C, so ergibt sich hierfür die erforderliche Wärmemenge zu Q = GR . Cp # ## # Q = 76,5 gr # 0,46 J/gr#°C # 28 °C = 985, Bei 50 Hz wird daraus die Leistung W = 985,3 . 50 = 49265 W.2 Heating circuit 2.1 Heat requirement: for a sufficient induction hub Regenerator 4 must have the temperature range from 40 ° C to 68 ° C, # # = 28 ° C (Fig. 5) drive through. Is the spec. Heat capacity Cp = 0.46 J / gr. ° C, it follows for this the required amount of heat to Q = GR. Cp # ## # Q = 76.5 gr # 0.46 J / gr # ° C # 28 ° C = 985, at 50 Hz this results in the power W = 985.3. 50 = 49265 W.
Diese Leistung soll mit einer mittleren Temperatur von 45 °C, die sich dann ergibt, wenn man den kalten Behälter 20 auf 10 0C und den warmen Behälter 19 auf 100 °C ( 100 - 10 ( 2 ) hält, auf den Regenerator übertragen werden. This performance is said to be with an average temperature of 45 ° C, the results when you put the cold container 20 to 10 0C and the warm container 19 at 100 ° C (100 - 10 (2)) can be transferred to the regenerator.
Daraus errechnet sich eine Wärmeleistung von 42f265 i 45 = 939,2 W?C. This results in a heat output of 42f265 i 45 = 939.2 WC.
2.2 Wärmeträger: der komprimierte Wasserstoff als Wärmeträger hat je Halbwelle die Wärmemenge Q 985,3 J mit einer mittleren Temperaturdifferenz von 45 OC zu übertragen. Das hierfür erforderliche Gasgewicht beträgt G = Q Q worin Cp die spez. Wärmekapazit Cp w 45 bei konstantem Druck mit 14,31 so °C ist, - 2.4 Wärmeträger-Steuerung: die Membranpumpe 21 - 30 Fig. 5 mit einem Gesamthub von 2 x 1 = 2 cm soll den Wärmeträger mit dem Volumen von 121 cm3 steuern. Die wirksame Membranfläche FM errechnet sich daraus zu 121 : 2 = 60,5 cm2 mit dem Durchmesser 2.2 Heat transfer medium: the compressed hydrogen as heat transfer medium has to transfer the amount of heat Q 985.3 J per half-wave with an average temperature difference of 45 ° C. The gas weight required for this is G = QQ where Cp is the spec. Heat capacity Cp w 45 at constant pressure with 14.31 so ° C, - 2.4 heat transfer medium control: the membrane pump 21 - 30 Fig. 5 with a total stroke of 2 x 1 = 2 cm should control the heat transfer medium with a volume of 121 cm3 . The effective membrane area FM is calculated from this as 121: 2 = 60.5 cm2 with the diameter
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19813106520 Withdrawn DE3106520A1 (en) | 1981-02-21 | 1981-02-21 | Device for converting thermal energy into electrical or mechanical energy by means of a magnetic system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3106520A1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3521202A1 (en) * | 1985-06-13 | 1987-01-29 | Hans Dieter Wilhelm Goeres | Magnetic driving wheel |
| EP0308611A1 (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Hans-Wilhelm Stephan | Magnetocaloric, monostable and bistable generator for producing electrical power and for producing cold |
| DE102007023505A1 (en) * | 2007-05-18 | 2008-11-20 | Herzig, Andreas | Device for generation of electrical energy from heat energy for internal combustion engines, has two magnetic circuits, which are excited by magnetic flow and magnetic circuit has temperature-dependent magnetic resistance |
| WO2011060627A1 (en) * | 2009-11-18 | 2011-05-26 | Zhu Changqing | Curie point oscillation generation method and device thereof |
| WO2018091573A1 (en) | 2016-11-18 | 2018-05-24 | Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. | Apparatus and method for converting thermal energy into electrical energy |
| DE102020118370B3 (en) | 2020-07-13 | 2021-11-04 | Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden e.V. (IFW Dresden e.V.) | Device and method for converting thermal energy into electrical energy |
-
1981
- 1981-02-21 DE DE19813106520 patent/DE3106520A1/en not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3521202A1 (en) * | 1985-06-13 | 1987-01-29 | Hans Dieter Wilhelm Goeres | Magnetic driving wheel |
| EP0308611A1 (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Hans-Wilhelm Stephan | Magnetocaloric, monostable and bistable generator for producing electrical power and for producing cold |
| DE102007023505A1 (en) * | 2007-05-18 | 2008-11-20 | Herzig, Andreas | Device for generation of electrical energy from heat energy for internal combustion engines, has two magnetic circuits, which are excited by magnetic flow and magnetic circuit has temperature-dependent magnetic resistance |
| DE102007023505B4 (en) * | 2007-05-18 | 2012-05-24 | Andreas Herzig | Apparatus for obtaining electrical energy from heat energy |
| WO2011060627A1 (en) * | 2009-11-18 | 2011-05-26 | Zhu Changqing | Curie point oscillation generation method and device thereof |
| WO2018091573A1 (en) | 2016-11-18 | 2018-05-24 | Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. | Apparatus and method for converting thermal energy into electrical energy |
| DE102017126803A1 (en) | 2016-11-18 | 2018-05-24 | Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. | DEVICE AND METHOD FOR CONVERTING THERMAL ENERGY TO ELECTRICAL ENERGY |
| CN110313075A (en) * | 2016-11-18 | 2019-10-08 | 德累斯顿莱布尼茨固体材料研究所 | Device and method for converting thermal energy into electric energy |
| JP2020513718A (en) * | 2016-11-18 | 2020-05-14 | ライプニッツ−インスティトゥート フュア フェストケルパー− ウント ヴェルクシュトフフォルシュング ドレスデン エー ファオＬｅｉｂｎｉｚ−Ｉｎｓｔｉｔｕｔ ｆｕｅｒ Ｆｅｓｔｋｏｅｒｐｅｒ− ｕｎｄ Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｆｏｒｓｃｈｕｎｇ Ｄｒｅｓｄｅｎ ｅ．Ｖ． | Device and method for converting thermal energy into electrical energy |
| US11075333B2 (en) | 2016-11-18 | 2021-07-27 | Leibniz-Institut Für Festkörper-Und Werkstoffforschung Dresden E.V. | Apparatus and method for converting thermal energy into electrical energy |
| DE102017126803B4 (en) | 2016-11-18 | 2022-02-03 | Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. | DEVICE AND METHOD FOR CONVERSING THERMAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY |
| DE102020118370B3 (en) | 2020-07-13 | 2021-11-04 | Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden e.V. (IFW Dresden e.V.) | Device and method for converting thermal energy into electrical energy |
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