RU2461096C1

RU2461096C1 - Gravitational energy converter

Info

Publication number: RU2461096C1
Application number: RU2011109495/07A
Authority: RU
Inventors: Валерий Абдуллович Слаев (RU); Валерий Абдуллович Слаев
Original assignee: Валерий Абдуллович Слаев
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2012-09-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: converter includes a permanent magnet, a winding coil mounted on a stationary foundation and positioned within the permanent magnet upper pole attraction zone. A movable magnetic core is arranged coaxially inside the coil, fabricated of a material with the preset Curie point value. The electric voltage rectifier inputs are connected to the coil outputs while the outputs are connected to a Peltier effect thermoelectric circuit the hot and the cold junctions whereof are respectively connected to the permanent magnet upper pole and the coil stationary foundation.

EFFECT: design simplification, environmental conditions improvement and non-renewable energy resources saving.

1 dwg

Description

Изобретение относится к энергомашиностроительной отрасли и может быть использовано для преобразования гравитационной энергии в электрическую.The invention relates to the power engineering industry and can be used to convert gravitational energy into electrical energy.

Известны аналоги изобретения. В частности, известен "Способ комплексного преобразования гравитационной, гидростатической и тепловой энергии в механическую энергию вращения и устройство для его осуществления" (см. патент РФ №2054580, кл. F03G 7/06), который требует, кроме гравитационной энергии, дополнительно использовать гидростатическую энергию, и преобразует гравитационную энергию только в механическую энергию вращения.Analogs of the invention are known. In particular, the "Method for the complex conversion of gravitational, hydrostatic and thermal energy into mechanical rotation energy and a device for its implementation" is known (see RF patent No. 2054580, class F03G 7/06), which requires, in addition to gravitational energy, to additionally use hydrostatic energy, and converts gravitational energy only into mechanical energy of rotation.

Известен «Гравитационный источник энергии» (см. патент РФ №2120059, кл. F03G 3/00), который имеет довольно сложное устройство и требует для своей работы дополнительно наличие текучей среды.The well-known "Gravitational energy source" (see RF patent No. 212,059, class F03G 3/00), which has a rather complex device and requires additional fluid for its work.

Известен «Двигатель» (см. патент РФ №2130130, кл. F03G 3/00), который позволяет повысить эффективность преобразования гравитационной энергии только в механическую.The well-known "Engine" (see RF patent No. 2130130, class F03G 3/00), which allows to increase the efficiency of conversion of gravitational energy only into mechanical.

Известен «Двухфазный гравитационный двигатель» (см. патент РФ №2102632, кл. F03G 3/00), который имеет довольно сложное устройство и предназначен для преобразования энергии тепла в механическую энергию.The well-known "Two-phase gravitational engine" (see RF patent No. 2102632, class F03G 3/00), which has a rather complex device and is designed to convert heat energy into mechanical energy.

Известен «Гравитационный аккумулятор» (см. патент РФ №2263818, кл. F03G 3/00), который имеет довольно сложное устройство и предназначен для использования в качестве вторичного источника энергоснабжения, например в агрегате с генерирующими установками, использующими альтернативные источники энергии: солнца, ветра, морских волн.The well-known "Gravity battery" (see RF patent No. 2263818, class F03G 3/00), which has a rather complex device and is intended for use as a secondary source of energy supply, for example, in an aggregate with generating installations using alternative energy sources: solar, wind, sea waves.

По совокупности признаков в качестве аналога, наиболее близкого к изобретению, заявителю найти подходящего не удалось.By the totality of the features, as an analogue closest to the invention, the applicant could not find a suitable one.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является существенное упрощение конструкции и отказ от использования элементов, нарушающих экологию.The problem to which the invention is directed, is a significant simplification of the design and the rejection of the use of elements that violate the environment.

Сущность изобретения заключается в преобразовании гравитационной энергии в другой вид, более доступный и удобный для использования, а именно: в электрическую энергию. При этом достигается технический результат, который заключается в упрощении конструкции, улучшении экологических условий и экономии невосполнимых энергетических ресурсов.The essence of the invention is the conversion of gravitational energy into another form, more accessible and convenient for use, namely: electrical energy. At the same time, a technical result is achieved, which consists in simplifying the design, improving environmental conditions and saving irreplaceable energy resources.

Достигается такой технический результат за счет использования взаимодействия гравитационной энергии, проявляющейся в ускорении свободного падения магнитного сердечника, сочетания магнитных свойств постоянного магнита, магнитного сердечника и катушки с обмоткой, а также выполнения термоэлектрических условий обеспечения этого взаимодействия.This technical result is achieved by using the interaction of gravitational energy, manifested in accelerating the free fall of the magnetic core, combining the magnetic properties of a permanent magnet, magnetic core and coil with a winding, as well as fulfilling the thermoelectric conditions for ensuring this interaction.

Преобразователь содержит постоянный магнит, катушку с обмоткой, установленную на неподвижном основании и расположенную в зоне притяжения верхнего полюса постоянного магнита, и подвижного магнитного сердечника, размещенного соосно внутри каркаса катушки, из материала с заданной температурной точкой Кюри. Выводы обмотки катушки соединены со входами выпрямителя электрического напряжения. Выходы выпрямителя соединены с термоэлектрической цепью, которая работает с использованием эффекта Пельтье, при этом горячий спай этой цепи соединен с верхним полюсом постоянного магнита и нагревает его до температуры выше точки Кюри, а холодный спай соединен с неподвижным основанием катушки и охлаждает его до температуры ниже точки Кюри. С выводов катушки производится съем электрической энергии.The converter contains a permanent magnet, a coil with a winding mounted on a fixed base and located in the zone of attraction of the upper pole of the permanent magnet, and a movable magnetic core, coaxially placed inside the coil frame, from a material with a given Curie temperature point. The conclusions of the coil winding are connected to the inputs of a rectifier of electric voltage. The rectifier outputs are connected to a thermoelectric circuit that uses the Peltier effect, while the hot junction of this circuit is connected to the upper pole of the permanent magnet and heats it to a temperature above the Curie point, and the cold junction is connected to the fixed base of the coil and cools it to a temperature below the point Curie From the conclusions of the coil is the removal of electrical energy.

Известно, что под точкой (температурой) Кюри понимается точка на кривой фазовых переходов 2-го рода, связанных с возникновением (или разрушением) упорядоченного состояния в твердых телах при изменении температуры (см., например, Байбуртский Ф.С., Налетова В.А., Турков В.А. Получение ферритов, обладающих низкой точкой магнито-фазового перехода (точкой Кюри). http://magneticliquid.narod.ru/autority/005.htm). Технология получения магнитных материалов с достаточно низкой точкой Кюри (в диапазоне 110-500°С) также известна (см., например, http://www.4455. ru/exactscience/18444.htm. Таблица 3).It is known that the Curie point (temperature) refers to a point on the curve of phase transitions of the second kind associated with the appearance (or destruction) of an ordered state in solids with a change in temperature (see, for example, Bayburtsky F.S., Naletova V. A., Turkov V.A. Production of ferrites having a low point of the magnetic phase transition (Curie point). Http://magneticliquid.narod.ru/autority/005.htm). The technology for producing magnetic materials with a sufficiently low Curie point (in the range 110-500 ° C) is also known (see, for example, http: //www.4455. Ru / exactscience / 18444.htm. Table 3).

Таким образом, имеются и производятся в промышленных масштабах магнитные материалы, которые теряют свои магнитные свойства при нагревании их выше точки Кюри и восстанавливают свои магнитные свойства при охлаждении их при температуре ниже точки Кюри. Именно такой материал в изобретении предлагается использовать в качестве материала подвижного сердечника. В качестве материала для постоянного магнита используется материалы, обладающие высокой коэрцитивной силой.Thus, on an industrial scale, there are magnetic materials that lose their magnetic properties when they are heated above the Curie point and restore their magnetic properties when they are cooled at a temperature below the Curie point. It is such a material in the invention is proposed to be used as a material of a movable core. As a material for a permanent magnet, materials with a high coercive force are used.

На рис.1 изображено заявляемое устройство. Постоянный магнит 1 неподвижен и находится в вертикальном положении. Каркас катушки 2 с обмоткой выполнен из материала с малой теплопроводностью и укреплен на неподвижном основании 3. С выводов 7 катушки 2 производится съем электрической энергии. Кроме того, эти выводы 7 соединены со входами выпрямителя 5. Выходы выпрямителя 5 соединены с термоэлектрической цепью 6, горячий спай которой соединен с верхним полюсом постоянного магнита 1 и является его нагревателем, а холодный спай соединен с неподвижным основанием 3 катушки, выполненным из материала с высокой теплопроводностью, и является его охладителем.In Fig. 1 shows the inventive device. The permanent magnet 1 is stationary and in a vertical position. The frame of the coil 2 with a winding is made of a material with low thermal conductivity and is mounted on a fixed base 3. From the conclusions 7 of the coil 2, electrical energy is removed. In addition, these conclusions 7 are connected to the inputs of the rectifier 5. The outputs of the rectifier 5 are connected to a thermoelectric circuit 6, the hot junction of which is connected to the upper pole of the permanent magnet 1 and is its heater, and the cold junction is connected to the fixed base 3 of the coil made of material with high thermal conductivity, and is its cooler.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Полярности постоянного магнита 1 и подвижного магнитного сердечника 4 выбраны таким образом, что в исходном состоянии сердечник 4 притянут к верхнему полюсу постоянного магнита 1.The polarities of the permanent magnet 1 and the movable magnetic core 4 are selected so that in the initial state, the core 4 is pulled to the upper pole of the permanent magnet 1.

Для запуска устройства в действие необходимо нагреть верхний полюс постоянного магнита 1 до температуры, превышающей точку Кюри материала, из которого изготовлен подвижный сердечник 4. При этом можно использовать различные средства: от подручных - типа газовой горелки, до высокоомного нагревателя, питающегося от аккумулятора (не показан), а также временного (стартового) подключения аккумулятора к выходу выпрямителя 5 с целью разогрева верхнего полюса постоянного магнита 1 горячим спаем термоэлектрической цепи 6.To start the device, it is necessary to heat the upper pole of the permanent magnet 1 to a temperature exceeding the Curie point of the material from which the movable core 4 is made. In this case, various means can be used: from improvised ones — like a gas burner, to a high-resistance heater powered by a battery (not shown), as well as a temporary (starting) connection of the battery to the output of the rectifier 5 in order to heat the upper pole of the permanent magnet 1 by hot junction of the thermoelectric circuit 6.

В процессе этого нагревания подвижный сердечник 4, притянутый к верхнему полюсу постоянного магнита 1, нагревается до температуры, превышающей точку Кюри материала, из которого изготовлен подвижный сердечник 4, и теряет свои магнитные свойства, превращаясь тем самым в тело, подверженное только ускорению свободного падения, вызванному силами гравитационного поля.During this heating, the movable core 4, attracted to the upper pole of the permanent magnet 1, is heated to a temperature exceeding the Curie point of the material from which the movable core 4 is made, and loses its magnetic properties, thereby turning into a body subject only to gravity acceleration, caused by the forces of the gravitational field.

Падая вниз, подвижный сердечник 4 охлаждается, и температура его опускается ниже точки Кюри. Этому способствует охлаждение неподвижного основания 3 катушки 2. Ниже точки Кюри в подвижном сердечнике 4 восстанавливаются магнитные свойства его материала.Falling down, the movable core 4 cools, and its temperature drops below the Curie point. This contributes to the cooling of the fixed base 3 of the coil 2. Below the Curie point in the movable core 4, the magnetic properties of its material are restored.

Под действием сил магнитного притяжения подвижный сердечник 4 движется вверх, достигая верхнего нагретого верхнего полюса постоянного магнита 1, после чего аналогичный цикл повторяется.Under the action of forces of magnetic attraction, the movable core 4 moves upward, reaching the upper heated upper pole of the permanent magnet 1, after which a similar cycle is repeated.

При движении вверх подвижный сердечник 4 проходит сквозь витки обмотки катушки 2. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея при движении магнитного сердечника вверх в витках катушки 2 возникает электродвижущая сила, пропорциональная числу витков катушки 2 и изменению магнитного потока через каждый виток, которая и является источником электрической энергии 7 на выходе преобразователя.When moving upward, the movable core 4 passes through the turns of the coil of coil 2. According to the Faraday law of electromagnetic induction, when the magnetic core moves upward, turns of coil 2 generate an electromotive force proportional to the number of turns of coil 2 and the change in magnetic flux through each turn, which is the source of electrical energy 7 at the output of the converter.

Часть этой электрической энергии отбирается выпрямителем электрического напряжения 5 для питания термоэлектрической цепи 6. В частности, в качестве термопреобразователей термоэлектрической цепи 6 могут быть использованы термопары, т.е. спаи двух разнородных металлов или сплавов, образующих замкнутую электрическую цепь, у которых возникает разность температуры спаев при протекании через них электрического тока в одном из направлений (эффект Пельтье). Горячий спай соединен с верхним полюсом постоянного магнита 1 для его постоянного подогрева, а холодный спай соединен с неподвижным основанием 3 катушки 2 для его постоянного охлаждения. Кроме термопар для этой цели могут быть использованы p-n- и n-p-переходы полупроводниковых приборов или их наборы.A part of this electrical energy is taken away by an electric voltage rectifier 5 to power the thermoelectric circuit 6. In particular, thermocouples can be used as thermocouples of the thermoelectric circuit 6, i.e. junctions of two dissimilar metals or alloys forming a closed electrical circuit, in which the temperature difference of the junctions occurs when an electric current flows through them in one of the directions (Peltier effect). The hot junction is connected to the upper pole of the permanent magnet 1 for its constant heating, and the cold junction is connected to the fixed base 3 of the coil 2 for constant cooling. In addition to thermocouples, p-n and n-p junctions of semiconductor devices or their sets can be used for this purpose.

Таким образом, устройство работает в циклическом режиме, притягивая силами магнитного взаимодействия подвижный сердечник 4 к верхнему полюсу постоянного магнита 1, а при нагревании материала подвижного сердечника 4 выше температурной точки Кюри - падая на неподвижное основание 3 катушки 2 и при этом охлаждаясь ниже точки Кюри. Затем цикл повторяется.Thus, the device operates in a cyclic mode, attracting the movable core 4 to the upper pole of the permanent magnet 1 by the forces of magnetic interaction, and when the material of the movable core 4 is heated above the Curie temperature, it falls onto the fixed base 3 of coil 2 and cools below the Curie point. Then the cycle repeats.

Таким образом, видно, что приведенные выше сведения подтверждают возможность осуществления заявляемого изобретения, достижения указанного технического результата и решения поставленной задачи.Thus, it is seen that the above information confirms the possibility of implementing the claimed invention, achieving the specified technical result and solving the problem.

Claims

A gravitational energy converter including a permanent magnet, a coil with a winding mounted on a fixed base and located in the zone of attraction of the upper pole of the permanent magnet, a moving magnetic core coaxially placed inside the coil and made of material with a given Curie point, an electric voltage rectifier, inputs which are connected to the outputs of the coil, and the outputs are connected with a Peltier thermoelectric circuit, the hot junction of which is connected to the upper pole of the permanent magnet, and x An ice junction - with a fixed coil base.