SU811466A1 - Термомагнитный генератор - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к преобразованию энергии, в частности, к устройствам дл  преобразовани  тепловой энергни в электрическую, основанного на термоциклировании магнитных материалов в FIOCTO нном .магнитном поле, и может использоватьс  в различны.х электротехнических приборах и конструкци х, работающих при низких температурах.

Известен термомагнитны п генератор, содержащий иодковообразный иосто ннын магнит, рабочее тело, помещенное между полюсами магнита, источник тепла, иоглотитель теила и электрическую катушку дл  сн ти  выходного напр жени , намотанную на посто нный магнит {.

В качестве рабочего тела в генераторе примен етс  гадолиний.

Извеетен также термо.магнитный генератор аналогичной конструкции, в котором в качестве рабочего тела примен ютс  железо-родиевые силавы (Fe-Rh), железо-родиевые сплавы с содержанием но крайней мере 20 ат. % другого элемента (Be, Mg, AI, Ga и др.), а также сплавы на основе марганца 2.

Эти устройства не иозвол ют нолуч1ггь достаточно высокое выходное напр жение, поскольку в качестве рабочих тел примен ютс  материалы, обеспечивающие сравни9

тельно небольиюе и.зменемче удельной намагниченности .

Известен термомагнитный генератор, содержаншй посто нный магнит, между полюсами которого размен1ен сердечник с катущкой так, что магнитное ноле направлено по оси катущкп, источник тепла и поглотитель тепла 3.

Сердечник (рабочее тело) в известном 1-енераторе выполнен из никел , Измеиение магнитного потока нрн термоциклнровании рабочего тела вблизи точки Кюри (АГ 10°) прпводит к по влению вы .ходного напр жени  в электричеекой катущке .

Недостатком известного устройства  вл ете  низкое выходное напр жение, обусловленное небольшим изменением удельной

, „ ГС СМ

;гамагниченности раоочего тела (

в магнитном поле 0,5 кЭ).

Целью изобретени   вл етс  повышение выходного напр жени  путем увеличени  пределов изменени  удельной намагниченности рабочего тела.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в тсрмомагнитном генераторе, содержащем посто нный магннт, между полюсамп которого размещен сердечник с катущкой так, что магнитное поле направлено но оси

3

катушки, источник теила и поглотитель тепла, сердечник выполнен из дисирози . Выиолненис рабочего тела из дисирози , претерневающего ири температуре магнитного фазового иерехода 1 рода, равной 86°К, нревращение тина феррО1магнитное состо ние ч: антнферромагнитное состо ние , нозвол ет значительно иовысить выходное нанр л ение генератора, так как значение индуцируемой ЭДС npii ирочих равных параметрах онредел етс  изменением намагниченности рабочего тела, а удельна  намагниченность диспрози  в ферромагнитном состо нии  вл етс  максимальной но сравнению с магнитными материалами , исиользуемыми в аналогичных устройствах,составл  величину

гч/чл 1 С

-- в магнитном поле 0,5 кЭ.

зоо

г

Следовательно, вынолнение рабочего тела из диспрози  позвол ет достнчь резкого изменени  удельной иамагниченности рабочего тела нри термоциклировании - практически от нул  в антиферромагнитном соГС СМ

в ферромагнитном.

сто нии до 300

На чертеже схематически изображен термомагнитный генератор.

Генератор содерж гг сердечник (рабочее тело) 1 из поликристаллического диспрози , помен1,енный между полюсами носто нного магнита 2, источник 3 тепла (окружающа  среда) и поглотитель 4 тепла (жндкнй азот). Электрическа  катуи1ка 5 намотана вокруг сердечника так, что магнитное поле направлено вдоль ее оси.

Устройство работает следую1пим образом .

Рабочее тело 1 охлаждают с иомоихыо поглотител  4 тепла до температуры 77°К в магнитном поле 0,5 кЭ, создаваемом посто нным магнитом 2. Намагниченность единицы объема рабочего тела 1 имеет при этом практически максимальпое значение М М 2500 гс, где значение намагниченности единицы объема диспрози  в состо нии насыщени . Затем рабочее тело нагревают с помоп|ью источника 3 тепла до температуры выше 86°К. При этом материал переходит ил ферромагнитного состо ни  в антиферромагнитное . Намагниченность диспрози  в антиферромагнитном состо нии практически равна нулю. Следовательно, рабочее тело 1 измен ет свою намагничеиность на величину ДМ М,, 2500 ГС.

4

PiaMcneHi-ic памаппшенпостп рабочего тела, вызыва  изменеппе магнитного потока , пронизыва ощего нитки электрической катушки 5, приводит к возникновению в ней электродвпжуи1ей силы. Периодическое охлал дение и нагревание сердечника (термоциклирование ) ириводит к возникновению периодической ЭДС, среднее значение которой, снимаемое с электрической катушки , может быть подсчптаио ио формуле:

4л- Mv-5-Л

р Л

где К - коэффициепт, учитываюпип рассеJ5 ние магнитного гготока;

My - намагниченность материа; а в состо нии насыщени ; с - скорость света;

т-врем  нагрева (охлаждени ), не20обходимое дл  иерехода рабочего

тела из одного магнитного состо ни  в другое;

S - плоп1адь сечени  образна в плоскости , перпендикул рной направ25лению магнпт}гого пол ;

д - число витков электрической кату HI ки.

При /( 0,3; Н 0,5 кЭ; .М, 2500 гс; т 5 с; S 6 и JV - 1000, термомаг3 (5 нитный дает среднее значение ЭДС, равное е 1,15 мВ, т. е. позвол ет повысить выходное напр жение, но сравнению с известными устройствами при прочих равных параметрах, примерно на полтора по35 р дка.

Форму л а и 3 о б 1) е т е н и  

Термомагнитный генератор, содержащий 0 посто нный магнит, между нолюсами которого размещен сердечник с катушкой так, что магнитное поле направ,1ено по оси катушки, источник тепла и поглотитель теила, о т л и ч а ю п и и е   тем, что, с целью 5 повышени  выходного напр жени  путем увеличени  пределов изменени  удельной намагниченности рабочего те., сердечник выполнен из диспрози .

Источники информации, г/, прин тые во внимапие при экспертизе

1.США, J. of Appl. Phys. V. 30, № 11, 1959, p. 1774.

2.Патент США № 3274405, кл. 310-4, с- опублик. 1966.

3.США, J. of Appl. Phys. V. 30, № 10, 1959, p. 1622 (прототип).

Claims (1)

1. Форму л а и з о б р е те ни я

   Термомагнитный генератор, содержащий постоянный магнит, между полюсами которого размещен сердечник с катушкой так, что магнитное поле направлено по оси катушки, источник тепла и поглотитель тепла, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выходного напряжения путем увеличения пределов изменения удельной намагниченности рабочего тела, сердечник выполнен из диспрозия.