RO127786A2

RO127786A2 - Thermo-magnetic motor

Info

Publication number: RO127786A2
Application number: ROA201100139A
Authority: RO
Inventors: Dorel Cernomazu; Adrian Graur; Constantin Ungureanu; Ilie Niţan; Nicolae Sorea; Cristina David; Mihai Raţă; Mariana Rodica Milici; Laurenţiu Dan Milici
Original assignee: Universitatea "Ştefan Cel Mare" Din Suceava
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2012-08-30

Abstract

The invention relates to a motor based on the thermo-magneto-mechanical conversion by distorting the magnetic field under the influence of temperature. According to the invention, the motor comprises a rotor (1), wherein several equally spaced gadolinium tablets (2 and 2') are embedded according to a peripheral circular path, a narrow peripheral portion of the rotor (1) being exposed to the magnetic field produced by two magnets (3 and 4) and also to the action of the heat produced by some electric resistors (5 and 6), in the heated area with a width corresponding to the diameter of a gadolinium tablet (2 and 2'), said tablet passing from the ferromagnetic domain to the paramagnetic domain when the Curie temperature is reached, which generates the distortion of the magnetic field and the occurrence of a transverse force, on which the mechanical torque of the motor is based, along the remainder of the peripheral circular path there being placed some Peltier elements (9 and 9') which cool the gadolinium tablets (2 and 2') so that the material returns to the ferromagnetic domain, the Peltier elements (9 and 9') being cooled by some radiators (11 and 11') and fans (12 and 12').

Description

Invenția se referă la un motor bazat pe conversia termo-magneto-mecanică și unde funcționarea este posibilă prin distorsiunea câmpului magnetic, sub influența temperaturii.The invention relates to a motor based on thermo-magnetic-mechanical conversion and where the operation is possible by distortion of the magnetic field, under the influence of temperature.

In scopul realizării conversiei termo-magneto-mecanice este cunoscută o soluție (CERNOMAZU, D.; MANDICI, L.; SOREA, N.; UNGUREANU, C. et. al. Aciuat or termomagnetic. Brevet RO, nr. 125484). Actuatorul termomagnetic, conform invenției, este constituit dintr-un sistem propuisor, reprezentat printr-un magnet permanent la care polii magnetici pot fi șuntați, după caz, prin intermediul unei punți magnetice, realizate din gadoliniu și excitată termic cu ajutorul unui element Peltier, alimentat cu polaritate convenabilă de la o sursă de curent continuu.In order to achieve the thermo-magnetic-mechanical conversion, a solution is known (CERNOMAZU, D .; MANDICI, L .; SOREA, N .; UNGUREANU, C. et. Al. Aciuat or thermomagnetic. Patent RO, no. 125484). The thermomagnetic actuator, according to the invention, consists of a propulsion system, represented by a permanent magnet to which the magnetic poles can be disassembled, as the case may be, by means of a magnetic bridge, made of gadolinium and thermally excited using a Peltier element, fed with convenient polarity from a DC source.

Dezavantajul soluției descrise constă în faptul că, modelul experimental nu poate fi utilizat individual pentru obținerea unei mișcări continue de rotație.The disadvantage of the solution described is that the experimental model cannot be used individually to obtain a continuous rotation motion.

Soluția conform invenției, înlătură dezavantajul menționat prin aceea că, este constituit dintr-un rotor realizat dintr-un material electroizolant, rezistent la temperatură, unde, pe un traseu periferic, sunt înglobate mai multe pastile din gadoliniu și unde o porțiune îngustă a traseului periferic este supusă căldurii generată, local, de niște rezistoare electrice, în timp ce restul porțiunii periferice este supusă răcirii, cu ajutorul unor elemente Peltier plasate, la o anumită distanță, pe niște plăci din aluminiu din zona rotorului și unde porțiunea încălzită a rotorului se află sub acțiunea câmpului magnetic produs de doi magneți permanenți.The solution according to the invention removes the disadvantage mentioned by the fact that it consists of a rotor made of an electrically insulating material, resistant to temperature, where, on a peripheral route, several gadolinium pills are included and where a narrow portion of the peripheral route it is subjected to the heat generated locally by electrical resistors, while the rest of the peripheral portion is subjected to cooling, with the help of Peltier elements placed, at a certain distance, on aluminum plates in the area of the rotor and where the heated portion of the rotor is located under the action of the magnetic field produced by two permanent magnets.

cr -2 Ο 1 1-001^-^{1 6} -02- 20Πcr -2 Ο 1 1-001 ^ - ^{1 6} -02- 20Π

Invenția prezintă următoarele avantaje:The invention has the following advantages:

concură la obținerea unei mișcări continue de rotație; simplitate constructivă;competes in obtaining a continuous movement of rotation; constructive simplicity;

siguranță în funcționare.safety in operation.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției în legătură cu fig. 1, fig.2 și fig. 3 și care reprezintă, după cum urmează:The following is an example of an embodiment of the invention in connection with FIG. 1, fig. 2 and fig. 3 and which represents, as follows:

- fig. l-o prezentare de ansamblu a invenției;FIG. an overview of the invention;

- fig.2 - un detaliu privind realizarea rotorului;- Fig. 2 - a detail regarding the construction of the rotor;

- fig. 3 - explicativă la principiul de funcționare al motorului termomagnetic cu gadoliniu.FIG. 3 - explanatory of the operating principle of the thermomagnetic motor with gadolinium.

Motorul termomagnetic, conform invenției (fig. 1) este constituit, în principal, dintr-un material electroizolant, rezistent la căldură, și unde, pe un traseu periferic circular, sunt înglobate, la intervale egale, mai multe pastile din gadoliniu 2, 2’ care, sub acțiunea căldurii, trec din domeniul feromagnetic în domeniul paramagnetic, după depășirea temperaturii Curie. O porțiune periferică îngustă a rotorului 1, corespunzătoare a 3 - 4 pastile din gadoliniu, este expusă câmpului magnetic produs de doi magneți permanenti 3 și 4 precum și acțiunii căldurii generată de două rezistoare electrice 5 și 6 plasate în zona câmpului magnetic, pe cele două fețe ale rotorului și care încălzește doar o porțiune a zonei expusă radiației calorice, emisă de cele două rezistoare menționate anterior și care sunt conectate la o sursă de alimentare nereprezentată în desen. Restul traseului periferic al rotorului, cu pastile din gadoliniu, se găsește plasat între două plăci metalice din aluminiu 7 și 8, pe care sunt montate mai multe elemente Peltier 9 și 9’ cu fața răcită orientată către plăcile menționate. Elementele Peltier menționate sunt protejate printr-o izolație termică 10. Fața caldă a elementelor Peltier este răcită prin intermediul unor radiatoare metalice 11 și 11’, la care procesul de răcire este activat prin intermediul unor ventilatoare de răcire 12 și 12’.The thermomagnetic motor according to the invention (fig. 1) consists mainly of an electrically insulating material, resistant to heat, and where, on an equal peripheral route, several gadolinium pills are incorporated at equal intervals 2, 2 'which, under the action of heat, pass from the ferromagnetic field to the paramagnetic field, after exceeding the Curie temperature. A narrow peripheral portion of rotor 1, corresponding to 3 - 4 gadolinium pills, is exposed to the magnetic field produced by two permanent magnets 3 and 4 as well as to the action of heat generated by two electrical resistors 5 and 6 placed in the area of the magnetic field, on the two faces of the rotor and which heat only a portion of the area exposed to the heat radiation, emitted by the two resistors mentioned above and which are connected to a power supply not shown in the drawing. The rest of the peripheral route of the rotor, with gadolinium pills, is placed between two aluminum plates 7 and 8, on which several Peltier elements 9 and 9 'are mounted with the cooled face oriented to the mentioned plates. Said Peltier elements are protected by thermal insulation 10. The hot face of the Peltier elements is cooled by means of metal radiators 11 and 11 ', at which the cooling process is activated by means of cooling fans 12 and 12'.

Principiul de funcționare este prezentat în continuare, cu ajutorul figurii 3. Căldura degajată de rezistoarele electrice 5 și 6 conduce la încălzirea pastilei din gadoliniu plasată în apropiere. La atingerea temperaturii Curie, pastila din gadoliniu 2 trece din domeniul feromagnetic în cel paramagnetic. Faptul descris, conduce la distorsiunea spectrului liniilor de forță stabilit între polii de nume contrar ai magneților permanenti 3 și 4. Se produce o îndesire a liniilor de forță către pastilele din gadoliniu 2’, 2”, 2’” rămase încă în domeniul feromagnetic. în spectrul distorsionat al liniilor de forță, se manifestă o forță transversală, orientată, dinspre regiunea cu câmp magnetic mai intens spre regiunea cu câmp magnetic mai slab. Această forță stă la originea cuplului mecanic ce determină rotirea continuă a rotorului în λ;20ιThe operating principle is presented below, with the help of figure 3. The heat released by the electric resistors 5 and 6 leads to the heating of the gadolinium pellet placed nearby. When the Curie temperature is reached, the gadolinium pill 2 passes from the ferromagnetic to the paramagnetic field. The fact described, leads to the distortion of the spectrum of the force lines established between the poles of opposite names of the permanent magnets 3 and 4. There is a thickening of the force lines towards the gadolinium pills 2 ', 2 ", 2'" still in the ferromagnetic field. In the distorted spectrum of the power lines, a transverse, oriented force is manifested, from the region with a more intense magnetic field to the region with a weaker magnetic field. This force is at the origin of the mechanical torque that causes the rotor to rotate continuously in λ; 20ι

6 -02- 2011 sensul forței menționate. Pastilele din gadoliniu încălzite, ajungând în zona răcită de elementele Peltier 9 și 9’, se răcesc și revin la domeniul feromagnetic, fapt care permite reluarea ciclului descris.6 -02- 2011 meaning of the mentioned force. The heated gadolinium pills, reaching the area cooled by the Peltier elements 9 and 9 ', cool down and return to the ferromagnetic field, which allows the cycle to resume.

Motorul termomagnetic, conform invenției, poate fi reprodus cu aceleași performanțe și caracteristici ori de câte ori este necesar, fapt care poate constitui un argument în favoarea îndeplinirii criteriului de aplicabilitate industrială.The thermomagnetic motor, according to the invention, can be reproduced with the same performances and characteristics whenever necessary, which can be an argument in favor of meeting the criterion of industrial applicability.

Claims

1. Thermomagnetic motor whose principle is based on the distortion of the magnetic field, under the action of temperature, characterized in that it consists of a rotor (1) made of a temperature-resistant electro-insulating material and which is embedded on the circular peripheral path, at equal intervals, gadolinium pills (2), (2 ') and where a corresponding narrow portion of 3 - 4 pills, is under the action of the magnetic field, produced by two permanent magnets (3) and (4) and where a portion corresponding only to a gadolinium pill, is under the action of heat produced by two electrical resistors (5) and (6) connected to a power source and thus causing the magnetic field to distort, by passing a pill (2 ') in the field ferromagnetic to paramagnetic.

2. The motor according to claim 1, characterized in that most of the rotor path provided with the gadolinium-embedded pills is found under the action of Peltier elements, through the low-temperature faces (7) and (8) that cool the tablets in previously heated gadolinium, causing their return to the ferromagnetic field.

Motor according to claim 2, characterized in that the Peltier elements (9) and (9 ') are protected by thermal insulation (10), and the heated faces are cooled by radiators (11), (11') and by means of fans (12), (12 ') by which cooling is activated.