專利名稱：低溫電能輸出機的制作方法
技術領域：
本發明屬于超導電工領域，尤其是一種低溫電能輸出機。
背景技術：
本發明理論根據是國防工業出版社《超導電技術及其應用》第145頁、6.2(磁通泵)“如果想將超導磁體作為一個永久磁體使用，應設法使引線不發熱。為了使用引線勵磁的超導磁體成為永久磁體，最好是用超導線將磁體兩端短路掉，而不再殘存任何接觸電阻”。
超導閉合回路內可以凍結磁通，只要閉合回路中超導電性不消失，磁通能夠保持恒定值。如國防工業出版社《超導電技術及其應用》第149頁公開的沃爾格磁通泵，用一個永磁棒在超導板下轉動，磁棒轉動什么位置，超導板下什么位置就失去超導態，因磁通切割不了超導閉合回路，磁棒每轉動一周在回路內感應出大小相當于磁通的電流。通過磁棒正反轉動可以自由勵磁、放電。也可以采用《超導電技術及其應用》圖6.18公開的方法，三個電磁鐵上加上半波整流的三相交流電代替移動的磁棒，三個電磁鐵，每個加以位相稍遲的是電流，電磁鐵I產生的磁通依次地進到電磁鐵II、III受納的閉合回路中，超導板依次失超和恢復超導態，最后將送入儲能線圈與超導板構成的閉合回路內。這可以達到與磁棒同樣的效果。上述提供了超導磁體儲能的方法，現有的超導磁體儲能方法是為了減少引線損失，用比較小能量的磁通泵給能量比較大的儲能線圈勵磁，逐漸向超導線圈儲能，最后達到飽和。
移動型磁通泵第一次移入儲能線圈內磁通效率接近100％。
發明內容
本發明的目的是提供一種用一個外界送電小能量脈沖磁場線圈可連續將大能量超導永久磁體磁場疊加進儲能線圈內，并且可由能量輸出線圈長期連續對外界輸出能量的低溫電能輸出機。
本發明的目的是這樣實現的一種低溫電能輸出機，包括發電部分、儲能線圈、能量輸出部分，發電部分與儲能線圈連接、儲能線圈與能量輸出部分連接。其特征在于發電部分與能量輸出部分為超導板(58)(59)是用臨界磁場Hc2高的超導體材料制成，外形是長條薄片形的。在超導板(58)(59)之間裝有多個超導磁體(37)(38)(39)(40)(41)(42)，超導磁體(37)(38)(39)(40)(41)(42)是超導閉合回路凍結磁通永久磁體，是用超導線繞成的線圈，外形是方形螺線管形的。每個超導磁體(37)(38)(39)(40)(41)(42)與每個磁通泵上超導板(44)(45)(46)(47)(48)(49)構成閉合回路，在每個閉合回路上裝有超導開關(81)(82)(83)(84)(85)(86)。每個超導磁體(37)(38)(39)(40)(41)(42)內裝有鐵芯(13)，當超導磁體大于2萬高斯時，鐵芯(13)磁場達到飽和時，也可以不用鐵芯(13)。每個磁通泵超導板(44)(45)(46)(47)(48)(49)下面裝有多個脈沖線圈(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)，脈沖線圈(1)-(36)上每個脈沖線圈接脈沖循環發生器(87)連接。脈沖循環發生器(87)是由轉動絕緣輥(104)，金屬電極組(60)(61)(62)(63)(64)(65)(66)(67)(68)(69)(70)(71)、電刷組(60)、電刷(52)、軸(55)上導電環、電源、調速電機(57)組成，轉動絕緣輥(104)由調速電機(57)經皮帶(56)帶動轉動，金屬電極組(60)-(71)內金屬電極是用銅或銀制成，做成長條形，金屬電極組(60)-(71)每個電極組(60)-(71)是由12個金屬電極組成。固定在轉動絕緣輥(104)上面，經引線(50)、導電環(54)與電刷(52)轉動通電。電刷(52)與電源正極連接。電刷組(60)內36個電刷排成一條直線互不連接。電刷組(60)內36個電刷與每個脈沖線圈(1)-(36)一根引線連接。電源負極經引線(51)接脈沖線圈(1)-(36)上另一根引線連接。電極組(60)(61)(62)(63)(64)(65)(66)(67)(68)(69)(70)(71)每組金屬電極相差半個電極位置，每組內12個金屬電極之間每個金屬電極又相差半個電極位置，當轉動絕緣輥(104)向下轉動電極組(60)(61)(62)(63)(64)(65)(66)(67)(68)(69)(70)(71)與電刷組(60)內36個電刷接通電源使脈沖線圈(1)-(36)從右向左，再從左向右依次送電、停電一次，使磁通泵組每個磁通泵上超導板(44)(45)(46)(47)(48)(49)按順逆時針方向各失超一周，也同時使超導永久磁體(37)(38)(39)(40)(41)(42)依次按順逆時針送電、停電，使超導板(58)(59)依次從右向左再左向右失超一次。在轉動絕緣輥(104)上也可不用金屬電極組(66)(67)(68)(69)(70)(71)，這樣可使脈沖線圈(1)-(36)從右向左依次送電、停電，可使超導板(44)(45)(46)(47)(48)(49)(58)(59)只能按順時針依次失超，只能給儲能線圈(77)(72)儲能，不能使儲能線圈(77)(72)釋放能量。
超導板(58)(59)與儲能線圈(77)(72)連接構成超導閉合回路，在閉合回路內裝有能量釋放開關，能量釋放開關有兩種一種是超導機械開關(90)(91)，另一種超導磁場開關(102)(103)，超導磁場開關(102)(103)是超導板(96)(97)、超導永久磁體(94)(95)、鐵芯(98)(99)組成。超導板(90)(91)、超導板(58)(59)、儲能線圈(77)(72)串連連接，超導永久磁體(96)(97)與超導永久磁體(37)串連連接。儲能線圈(77)(72)另一種能量輸出方法是在儲能線圈(71)(72)內裝有能量輸出線圈(73)(74)、鐵芯(80)(78)，能量輸出線圈(73)(74)是用超導線制成的螺線管，鐵芯(80)(78)可以放在室溫內(79)(79)內。在能量輸出線圈(73)(74)兩端連接負載(75)(76)，負載(75)(76)在室溫(88)(89)內。在超導開關(90)(91)(102)(103)兩端連接有負載(92)(93)(100)(101)，負載(92)(93)(100)(101)裝在室溫內。
本發明的好處是用小能量脈沖磁場可將大能量超導永久磁體磁場一次疊加到儲能線圈內，使儲能線圈內能量接近飽和，效率接近100％，并且可隨時將儲能線圈內儲存的能量輸出給外界，也可連續長期向外界輸出大能量。只要外界給低溫電能輸出機一次輸入幾千焦耳電能就可對外界長期連續輸出幾千萬焦耳電能的電能輸出機。能夠提供一種安全可靠、潔凈、可隨時提取、也可連續供給的電能。
圖1.低溫電能輸出機主視圖；圖2.發電部分超導永久磁體微量勵磁、退磁、磁通泵組；圖3.磁通泵組勵磁退磁脈沖循環發生器電源。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明進一步說明一種低溫電能輸出機，包括發電部分，儲能線圈、能量輸出部分，發電部分和儲能線圈連接，儲能線圈和能量輸出部分連接。
如圖1、2、3所示為示意圖，其特征在于發電部分為超導板(58)(59)是由臨界磁場高的Hc2超導材料制成，超導板(58)(59)做成長條片形狀。在超導板(58)(59)之間裝有多個超導永久磁體(37)(38)(39)(40)(41)(42)超導永久磁體(37)(38)(39)(40)(41)(42)是用超導線繞成，做成方形螺線管形的。超導永久磁體(37)(38)(39)(40)(41)(42)與磁通泵組中每個磁通泵上超導板(44)(45)(46)(47)(48)(49)構成超導閉合回路，在閉合回路上裝有超導開關(81)(82)(83)(84)(85)(86)。在每個超導板(44)(45)(46)(47)(48)(49)下面裝有多個脈沖線圈(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)，脈沖線圈(1)-(36)與脈沖循環發生器電源(87)連接，脈沖循環發生器(87)與脈沖線圈(1)-(36)連接，送電有兩種方法第一種使用方法是脈沖循環發生器電源(87)是由轉動絕緣輥(104)、金屬電極組(60)(61)(62)(63)(64)(65)(66)(67)(68)(69)(70)(71)、電刷組(60)、電刷(52)、電源、調速電機組成。轉動絕緣輥(104)上裝有銅或銀金屬長條片金屬電極組(60)-(71)，每個金屬電極組上金屬電極由電線(50)與軸(55)上金屬圓環(54)連接。金屬圓環(54)與電刷(52)接觸轉動。電刷(52)與電源正極連接。電刷組(60)內36個電刷互不接觸排成一條直線，電刷組(60)內36個電刷與脈沖線圈(1)-(36)一端引線連接，電源負極一端接脈沖線圈(1)-(36)另一端引線連接。金屬電極組(60)(61)(62)(63)(64)(65)(66)(67)(68)(69)(70)(71)每個金屬電極組之間電極相差半個電極位置，每個金屬電極組(60)-(71)每個金屬電極組中12個金屬電極之間相差半個電極位置。
當轉動絕緣輥(104)向下轉動時，金屬電極組(60)-(71)與電刷組(60)內36個電刷接觸從右向左再從左向右依次給脈沖線圈(1)-(36)送電、停電一次，使磁通泵組每個磁通泵上超導板(44)(45)(46)(47)(48)(49)按順逆時針方向各失超一周，也同時使超導永久磁體(37)-(42)依次按順逆時針送電、停電，使超導板(58)(59)依次按順逆時針失超一次。脈沖循環發生器電源(87)與脈沖線圈(1)-(36)連接送電；第二種方法是在轉動絕緣輥(104)上也可不用電極組(66)(67)(68)(69)(70)(71)(71)，這樣可使脈沖線圈(1)-(36)從右向左依次送電、停電，可使超導板(44)(45)(46)(47)(48)(49)(58)(59)只能按順時針依次失超。
其特征在于儲能線圈超導儲能線圈(77)(72)與超導板(58)(59)兩端與邊緣一點連接構成超導閉合回路，在儲能線圈(77)(72)閉合回路內連接有兩種超導開關，一種是超導機械開關(90)(91)；另一種是超導磁場開關(102)(103)，超導磁場開關(102)(103)是由超導板(96)(97)、超導永久磁體(94)(95)、鐵芯(98)(99)組成。超導板(96)(97)是用超導材料制成，是長條方片形的，兩端與儲能線圈(77)(72)、超導板(58)(59)串連構成閉合回路。超導永久磁體(94)(95)是用超導線繞成，做成方螺線管形的，超導永久磁體(94)(95)與超導永久磁體(37)串連構成超導閉合回路，兩種超導開關(90)(91)(102)(103)只能使用一種。
其特征在于能量輸出部分儲能線圈(77)(72)內能量輸出部分有兩種不同方法，一種是在儲能線圈(77)(72)內裝有磁感應能量輸出線圈(73)(74)，鐵芯(78)(80)，能量輸出線圈(73)(74)是用超導線或用普通導線繞成的，做成圓螺線管形的能量輸出線圈(73)(74)用普通導線螺線管時可放在杜瓦瓶外室溫內。鐵芯(80)(78)裝在室溫(79)(79)內。能量輸出線圈(73)(74)兩端接負載(75)(76)，負載(75)(76)在室溫(88)(89)內。超導板(58)(59)固定在支架(53)上。
儲能線圈(77)(72)內能量輸出另一種方法，是用儲能線圈(77)(72)閉合回路內兩種超導開關(91)(92)(102)(103)一種開關將儲能線圈內能量釋放給外界負載。
發明原理本發明采用先由外部引線電源給超導永久磁體(37)(38)(39)(40)(41)(42)勵磁，當磁體內磁場強度B達到接近超導板(58)(59)臨界失超磁場邊緣時，將超導開關(81)(82)(83)(84)(85)(86)關閉將外部電源撤掉，磁通凍結在超導永久磁體(37)-(42)內。當脈沖循環發生器(87)內轉動絕緣輥(104)轉動一周時，磁通泵組內脈沖線圈(1)-(36)依次按從右到左再從左到右送電、停電一次，這時超導板(44)-(49)上以中心超導線接點按順逆時針方向各失超一周，使脈沖線圈(1)-(36)磁場依次進到退出超導永久磁體(37)-(42)閉合回路內，用脈沖線圈(1)-(36)產生的磁場代替沃爾格磁通泵上轉動的磁棒，可以達到與磁棒同樣的效果。使超導永久磁體(37)-(42)內磁場依次按順逆方向各增大減小一次。并且同時使超導板(58)(59)依次按順逆時針失超從右向左再從左向右失超一次，因為超導永久磁體(37)-(42)內磁場與脈沖線圈(1)-(36)產生的小功率磁場疊加后大于超導板(58)(59)失超磁場。所以脈沖線圈(1)-(36)依次從右向左再從左向右送電、停電將磁能送入超導永久磁體(37)-(42)內與磁體磁場疊加使超導永久磁體(37)-(42)兩端超導板(58)(59)依次沿超導板從右向左再從左向右依次失超一次，超導永久磁體(37)-(42)與脈沖線圈產生的疊加磁場如沃爾格磁通泵上轉動的磁棒，可以達到與磁棒同樣的效果。
當脈沖線圈(1)-(36)與脈沖循環發生器(87)上金屬電極組(60)(61)(62)(63)(64)(65)與電刷組(60)內36個電刷依次從右向左接通電源，使脈沖線圈(1)-(36)依次從右向左依次送電、停電，這時脈沖線圈(1)-(36)上超導板(44)-(49)按順時針一圈失去超導性，將脈沖線圈(1)-(36)產生的磁通送進超導永久磁體(37)-(42)內被凍結在磁體內，使超導永久磁體(37)-(42)內磁場疊加后大于超導板(58)(59)失超磁場。這時超導板(58)(59)在超導永久磁體(37)-(42)的疊加依次按順時針送電、停電一次，同時超導板(58)(59)上依次按順時針失超一周；將超導永久磁體(37)-(42)磁場送進儲能線圈(77)(72)內，由于進到儲能線圈(77)(72)閉合回路內的磁通是由小到大產生的，磁通可由小到大切割能量輸線圈(73)(74)對外界輸出一次與儲能線圈(77)(72)儲能量大小相同的電能。因磁場切割不了超導閉合回路這時儲能線圈(77)(72)能量不會減小。這時轉動絕緣輥(104)繼續向下轉動，使電極組(66)(67)(68)(69)(70)(71)與電刷組(60)內36個電刷依次從左向右送電、停電，使脈沖線圈(1)-(36)依次從左向右反相送電、停電，這時磁通泵組上超導板(44)-(49)內磁場依次按逆時針送電、停電一次，同時使超導板(58)(59)也按逆時針方向依次失超一周，將儲能線圈(77)(72)儲存的電磁能退到零，這時因儲能線圈(77)(72)內磁場突然從大到小磁力線切割能量輸出線圈(73)(74)對外界負載(75)(76)再次輸出一次電能。這樣轉動絕緣輥(104)每轉動一周，儲能線圈(77)(72)就儲能，釋放能量一次。能量輸出線圈(73)(74)就對外界負載(75)(76)輸出兩次電能，只要外界給脈沖循環發生器(87)給脈沖線圈(1)-(36)輸入幾千焦耳電能，能量輸出線圈(77)(72)就可對外界輸出幾千萬焦耳電能。
儲能線圈(77)(72)另一種釋放能量方法是由上述所述的金屬電極組只用(60)(61)(62)(63)(65)按從右向左依次使脈沖線圈(1)-(36)依次送電、停電，并且同時使超導板(44)-(49)上按順時針依次失超一周，同時與超導永久磁體(37)-(42)內原有大能量磁場疊加大于超導板(58)(59)失超磁場，使超導板(58)(59)依次按順時針方向從右向左依次失超一次使儲能線圈(77)(72)內儲存一個與超導永久磁體(37)-(42)內磁能相等的磁能，當儲能線圈(77)(72)內磁能從小到大磁力線切割能量輸出線圈(73)(74)，能量輸出線圈(73)(74)內輸出一個與儲能線圈(73)(74)內儲存磁能相等的磁能，因磁場切割不了超導閉合回路，所以儲能線圈(77)(72)內能量不會減少，這樣為了下一次由超導永久磁體(37)-(42)給儲能線圈(77)(72)勵磁，使儲能線圈(77)(72)內磁場不能大于飽和磁場，必須將儲能線圈(77)(72)內儲存的能量釋放掉，儲能線圈(77)(72)用超導開關將線圈內能量釋放給外界負載方法有兩種，一種用超導開關釋放能量方法是，當儲能線圈(77)(72)內第一次由超導永久磁體(37)-(42)移入的磁能接近飽和時，將超導機械開關(90)(91)打開將電磁能釋放給外界負載(92)(93)上。另一種超導開關釋放能量方法是當儲能線圈(77)(72)內一次儲能接近飽和時，在超導永久磁體(37)(54)(55)串連磁體與脈沖線圈(1)-(36)第二次送進磁體內電磁場疊加使超導板(58)(59)一塊失超并使超導板(96)(97)失去超導性，超導磁場開關(102)(103)打開，將儲能線圈(77)(72)內電磁能輸出給負載(100)(101)上，同時一部分能量由能量輸出線圈(73)(74)輸出給外界負載(75)(76)上。本發明低溫電能輸出機，只要外界輸入幾千焦耳電能，就可對外界長期連續輸出幾千萬焦耳電能的低溫電能輸出機。
權利要求
1.一種低溫電能輸出機，它是由發電部分、儲能線圈、能量輸出部分，發電部分與儲能線圈連接，儲能線圈與能量輸出部分連接；
2.根據權利要求1所述裝置，其特征是所說的發電部分是由超導板(58)(59)，在超導板(58)(59)之間裝有固定有多個超導永久磁體(37)(38)(39)(40)(41)(42)、超導永久磁體(37)(38)(39)(40)(41)(42)內裝有鐵芯(13)每個超導永久磁體(37)(38)(39)(40)(41)(42)上兩根引線與超導板(44)(45)(46)(47)(48)(49)邊緣與兩端點連接固定構成超導閉合回路，在超導板下端裝有固定脈沖線圈(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)，脈沖線圈(1)-(36)與脈沖循環發生器電源依次接通，斷開通電；
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征是超導板(58)(59)是用高臨界磁場Hc2超導材料制成，做成長條片形的；
4.根據權利要求2所述的裝置，其特征是超導永久磁體(37)(38)(39)(40)(41)(42)是用臨界磁場Hc2高的超導線繞成，做成長方形螺線管形的，每個超導永久磁體(37)(38)(39)(40)(41)(42)與每個超導板(44)(45)(46)(47)(48)(49)邊緣與兩端部位連接構成超導閉合回路，每個超導閉合回路上裝有超導開關(81)(82)(83)(84)(85)；
5.根據權利要求2所述的裝置，其特征是超導板(44)(45)(46)(47)(48)49)是用低臨界磁場超導材料制成，做成圓薄片形的；
6.根據權利要求2所述的裝置，其特征是脈沖(1)-(36)線圈是用普通導線或用超導線繞成，做成長梯形螺線管形的，在每個脈沖線圈(1)-(36)內裝有鐵芯(43)，每個脈沖線圈兩個引線與脈沖循環發生器(87)電源依次正反方向送電、停電；
7.根據權利要求2所述的裝置，其特征是脈沖循環發生器(87)是由轉動絕緣輥(104)上裝有金屬電極組(60)(61)(62)(63)(64)(65)(66)(67)(68)(69)(70)(71)，也可以只用金屬電極組(60)(61)(62)(63)(64)(65)，每個金屬電極組內由12個金屬電極組成，每組金屬電極組(60)(61)(62)(63)(64)(65)(66)(67)(68)(69)(70)(71)之間相差半個金屬電極位置，每組12個金屬電極之間相差半個電極位置，12個金屬電極片組成，每個金屬電極由電線與軸(55)上金屬圓環(54)連接，金屬圓環(54)與電刷(52)接處電轉動，電刷(52)接電源正極，電刷組(60)是由36個電刷直線排列各不接處，每個電刷接脈沖線圈(1)-(36)上一根引線，引線(51)接每個脈沖線圈(1)-(36)一根引線，引線(51)一端接電源負極，轉動絕緣輥(104)由調速電機(57)經皮帶(56)帶動轉動；
8.根據權利要求1所述的裝置，其特征是儲能線圈(77)(72)是用高臨界磁場Hc2超導線繞成，做成圓螺管形的，儲能線圈兩根引線與超導板(58)(59)邊緣與兩端各接一根引線構成超導閉合回路，在閉合回路上裝有超導機械開關(90)(91)與超導磁場開關(102)(103)；
9.根據權利要求8所述的裝置，其特征是超導磁場開關，是由超導板(96)(97)與儲能線圈(91)(92)串連。超導永久磁體(94)(95)與超導永久磁體(37)串連，構成閉合回路。
10.根據權利要求1所述的裝置，其特征是能量輸出部分是由能量輸出線圈(73)(74)與回路內負載(75)(76)連接，在能量輸出線圈(73)(74)內裝有鐵芯(80)(78)能量輸出線圈(73)(74)裝在儲能線圈(77)(72)內；
11.根據權利要求10所述的裝置，其特征是能量輸出線圈(73)(74)是用普通線或用超導線繞成，做成圓螺線管形的，可裝在杜瓦瓶4.2K內，也可以裝在杜瓦瓶外室溫(88)(89)內，鐵芯(80)(78)裝在儲能線圈(77)(72)與能量輸出線圈(73)(74)中間。
全文摘要
本發明屬于超導電技術領域，尤其是一種低溫電能輸出機，包括發電部分、儲能線圈、能量輸出部分，發電部分與儲能線圈連接，儲能線圈與能量輸出部分連接，發電部分采用先放置好一個大功率超導凍結磁通線圈永久磁體，用一個小功率脈沖線圈和大功率超導永久磁體疊加后移動使超導板失超恢復超導態，這時進入超導板與儲能線圈構成閉合回路內，本發明的好處是用大功率超導永久磁體與小功率脈沖磁場疊加向儲能線圈儲能，而且超導永久磁體能量不會減少，并將儲能線圈內能量通過能輸出線圈連續將大功率電能輸出給外界，本發明低溫電能輸出機，只要外界輸入幾千焦耳電能，可對外界長期連續輸出幾千萬焦耳電能的低溫電能輸出機。能夠提供一種安全可靠、潔凈、可隨時提取、也可連續供給的電能。
文檔編號H02K55/00GK1604438SQ0310286
公開日2005年4月6日 申請日期2003年1月26日 優先權日2003年1月26日
發明者高步 申請人:高步