專利名稱：太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種熱致磁轉變磁力發電裝置及方法，具體涉及一種利用太陽能熱源加熱磁性材料，使其在居里溫度點發生磁性轉變，從而與固定永磁磁力耦合系統發生受力分布變化，產生機械轉動扭矩，帶動發電機發電的技術。
背景技術：
隨著化石能源的日益枯竭，可再生能源的開發利用受到了越來越多的關注。太陽能作為一種儲量巨大，分布廣泛，清潔安全的新能源，在世界范圍內引起了廣泛的重視。目前太陽能發電主要有太陽能光伏發電和太陽能光熱發電兩種模式。其中太陽能光伏利用技術已經日益成熟并獲得廣泛應用。但是光伏發電仍存在硅材生產高能耗、高污染、發電成本較高等問題。太陽能光熱發電技術包含槽式、塔式、碟式等模式，是利用光學系統聚集太陽輻射能，用以加熱真空集熱管中的導熱油或熔融鹽等工質，通過熱交換產生蒸汽，驅動汽輪機發電。與光伏發電相比，光熱發電具有效率高、結構緊湊、成本低等優點，但光熱發電技術也存在熱交換過程能量損失嚴重、汽輪機等系統裝置結構復雜等缺點。所以探索其他太陽能光熱利用技術仍然具有重要意義。公告號CN 2419739Y公開了一種熱磁發動機。其存在的問題是該熱磁發動機使用明火作為熱源，燃料為石油液化氣等頻臨枯竭的化石能源，燃燒尾氣排放及安全性等問題都亟待進一步妥善解決。
發明內容本實用新型的目的在于避免現有技術的不足提供一種太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置。本發電裝置結構簡單緊湊，運行中無需熱媒介質等，成本低廉，即可多臺并聯于電廠發電，又可單機為偏遠山區小規模用戶獨立供電。為實現上述目的，本實用新型采取的技術方案為:一種太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置，包括有支撐系統，其主要特點在于還包括有在日光自動跟蹤驅動系統上設有菲尼爾聚光透鏡，太陽光線通過菲尼爾聚光透鏡產生聚焦高能光束，數條軟磁鐵芯設于磁力驅動轉盤的圓周上，固定永磁磁軛設于其中一個或不相鄰的軟磁鐵芯的兩端，磁力驅動轉盤的圓心上設有傳動軸，冷卻裝置設于磁力驅動轉盤的端面上。所述的太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置，還包括有所述的傳動軸通過內齒嚙合棘輪機構與磁力驅動轉盤連接，同時還與卷簧柔性聯軸器連接，卷簧柔性聯軸器的輸出軸與增速箱的輸入軸固連，增速箱的輸出軸連接發電機，發電機的電力輸出線輸出電能。所述的太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置，所述的軟磁鐵芯為采用居里溫度在5(T900°C的軟磁材料。所述的太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置，所述的固定永磁磁軛為稀土永磁釹鐵硼永磁材料，與分布在轉盤圓周上的軟磁鐵芯耦合。所述的太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置，所述的磁力驅動轉盤的材料為鋁，在鋁輪轂的端面外圓處設有絕熱環；在軟磁鐵芯的下方設有散熱塊。所述的太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置，所述的冷卻裝置為風扇或冷氣輸出口。所述的太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置，多個聚光及磁力耦合系統通過內齒嚙合棘輪機構共聯于同一個傳動軸上。本實用新型的有益效果:本實用新型基于鐵磁性材料溫度變化產生鐵磁性轉變的物理本質，以太陽光聚焦高能光束作為熱源對溫度敏感型低居里溫度軟磁鐵芯加熱使其發生鐵磁性向順磁性轉變，失去與固定永磁磁軛的耦合，非平衡磁作用力驅動轉盤繞固定軸轉動，帶動發電機發電。本實用新型的裝置，以聚光太陽能為熱源，通過磁性材料之間的磁力耦合作用與熱敏型軟磁鐵芯受熱解耦產生轉盤切向非平衡磁作用力，驅動轉盤轉動，帶動發電機發電，將豐富的可再生綠色能源太陽能轉化為電能。本發電裝置結構簡單緊湊，運行中無需熱媒介質等，成本低廉，既可多臺并聯于電廠集中發電，又可單機為偏遠山區小規模用戶獨立供電。
圖1是本實用新型一種太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置的結構原理示意圖。圖2是本實用新型熱致磁轉變軟磁鐵芯及磁力耦合系統結構示意圖。圖3是本實用新型軟磁鐵芯601溫度低于居里溫度時與固定永磁磁軛稱合的磁場回路不意圖。圖4是本實用新型軟磁鐵芯601溫度高于居里溫度、與固定永磁磁軛解稱時磁場回路及轉盤受力示意圖。
圖5是本實用新型太 陽能熱致磁轉變磁力發電裝置中將多個聚光及磁力耦合系統共聯于同一傳動軸9實現大功率動力輸出及高效率發電的示意圖。圖中:1、菲尼爾聚光透鏡；2、支撐系統；3、日光自動跟蹤驅動系統；4、聚焦高能光束；5、固定永磁磁軛；6、軟磁鐵芯；600.已被加熱鐵芯(T彡Tc) ；601.正被加熱鐵芯；602.未被加熱鐵芯(T〈Tc);7.磁力驅動轉盤；701.鋁輪轂；702.絕熱環；703.散熱塊；8、內齒嚙合棘輪機構；9、傳動軸；10、卷簧柔性聯軸器；11、卷簧柔性聯軸器輸出軸；12、增速箱；13、增速箱輸出軸；14、發電機；15、輸出電線；16、冷卻風扇。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。實施例1:一種太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置，包括有支撐系統，2，還包括有在日光自動跟蹤驅動系統3上設有菲尼爾聚光透鏡1，太陽通過菲尼爾聚光透鏡I產生聚焦高能光束4,數條軟磁鐵芯6設于磁力驅動轉盤7的圓周上，固定永磁磁軛5設于其中一個軟磁鐵芯的兩端，磁力驅動轉盤7的圓心上設有傳動軸9，冷卻裝置16設于磁力驅動轉盤7的端面上。所述的傳動軸9通過內齒嚙合棘輪機構8與磁力驅動轉盤7連接，同時還與卷簧柔性聯軸器10連接，卷簧柔性聯軸器10的輸出軸11與增速箱12的輸入軸固連，增速箱12的輸出軸13連接發電機14,發電機14的電力輸出線15輸出電能。所述的軟磁鐵芯6為采用居里溫度在5(T900°C的軟磁材料。所述的固定永磁磁軛5為稀土永磁釹鐵硼永磁材料,與分布在轉盤圓周上的軟磁鐵芯6耦合。所述的磁力驅動轉盤7的材料為鋁，在鋁輪轂701的端面外圓處設有絕熱環702 ；在軟磁鐵芯6的下方設有散熱塊703。所述的冷卻裝置為風扇。其工作原理是:見圖1，利用菲尼爾聚光透鏡I (或碟式反射聚光鏡)、將太陽光聚焦形成高能光束4匯聚于對溫度敏感的低居里溫度軟磁鐵芯6表面，該軟磁鐵芯以獨立塊狀分布在磁力驅動轉盤7的外圓柱面上，在吸收太陽能熱量后溫度上升超過居里溫度，發生鐵磁性向順磁性轉變，失去與固定永磁磁軛5的耦合力。位于軟磁鐵芯6后面的另一塊軟磁鐵芯在非平衡受力作用下向永磁磁軛中心移動(同時進入高能光束焦斑中心)，驅動轉盤7繞固定軸9轉動，在內齒嚙合棘輪機構8咬合作用下磁力驅動轉盤7帶動固定軸9同步轉動。高于居里溫度的軟磁鐵芯在移出高能光束焦斑之外后溫度自發降低或經過風扇16強制冷卻，低于居里溫度而發生順磁性向鐵磁性轉變，跟著轉盤旋轉一周，參與下一回合的磁力耦合。多個軟磁鐵芯在高能光束熱作用下交替發生磁性轉變，通過交替磁力耦合與解耦驅動轉盤7連續轉動,帶動發電機14發電。聚光鏡的固定支撐機構2及日光跟蹤驅動系統3包含聚光鏡仰角手動調節器和單軸日光自動跟蹤儀，聚光鏡仰角調節器用于按不同地域、不同時令陽光照射傾角定期手動調整至合適角度，單軸日光自動跟蹤儀用于聚光鏡跟蹤日光移動，獲得最大的光強聚集。卷簧柔性聯軸器10將磁力驅動轉盤7在磁力作用下的脈動式轉動擬合為平滑轉動輸出給增速箱12主動齒輪，經過增速箱12增速后輸出到發電機14進行發電，整流后輸出。實施例2:選用開口直徑0.5m的菲尼爾聚光透鏡，日照強度為1.025^1.33KW/m2。磁力驅動轉盤7直徑420mm，軟磁鐵芯5沿圓周分布36個，鐵芯材質為純鎳，居里溫度為360°C。發電機為300W三相交流永磁電機，整流后輸出電壓15V，電流1.1 1.4A，系統轉化效率達到8 11%。實施例3:選用開口直徑Im的菲尼爾聚光透鏡，日照強度為1.025^1.33KW/m2。磁力驅動轉盤7直徑1.2m,軟磁鐵芯5沿圓周分布108個，鐵芯材質為軟磁鐵氧體，居里溫度為230°C。發電機為1000W三相交流永磁電機，整流后輸出電壓36V，電流2.0 2.4A，系統轉化效率達到10 12%。實施例4:選用3套聚光及磁力耦合系統共聯于同一個傳動軸上(如圖5所示)。所用菲尼爾聚光透鏡開口直徑均為lm，磁力驅動轉盤7直徑均為1.2m， 各磁力轉盤上軟磁鐵芯5沿圓周分布個數均為108個，鐵芯材質均為鐵基非晶合金，居里溫度為150°C。系統共用發電機為5000W三相交流永磁電機，日照強度為1.025^1.33KW/m2。整流后輸出電壓72V，電流
5.5 6.2A，系統轉化效率達到16 18%。[0036]當太陽光照射菲尼爾聚光透鏡I時，太陽光聚焦形成高能光束4匯聚于對溫度敏感的低居里溫度軟磁鐵芯601表面,601鐵芯處于固定永磁磁軛5中心線處，由于601處于鐵磁性狀態，其內的磁通量密度最大(圖3)，所以與固定永磁磁軛5的磁力耦合作用最強；隨著高能光束對鐵芯601的加熱作用，材料溫度上升超過居里溫度時，發生順磁性轉變，磁導率急劇下降，失去與永磁磁軛的耦合作用。緊鄰受熱鐵芯601后邊的另一塊鐵芯602由于在未受到高能光束照射之前，溫度仍低于居里溫度，所以處于鐵磁性狀態，在固定永磁磁軛5的非平衡磁吸引力F作用下(圖4)，鐵芯602向磁軛中心移動，驅動著轉盤7轉動，同時將鐵芯601轉出高能光束焦斑之外。601鐵芯在散熱塊703的促進下，溫度逐漸降低，特別是當轉動到底部，在風扇16的強制冷卻作用下(圖1)，溫度降低到居里溫度以下，材料發生鐵磁性回復。該鐵芯隨著轉盤旋轉一周，參與下一回合的磁力耦合。多個軟磁鐵芯在高能光束熱作用下交替發生磁性轉變，通過交替磁力耦合與解耦驅動轉盤7脈動式轉動，帶動發電機14發電。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置，包括有支撐系統，其特征在于還包括有在日光自動跟蹤驅動系統上設有菲尼爾聚光透鏡，太陽光線通過菲尼爾聚光透鏡產生聚焦高能光束，數條軟磁鐵芯設于磁力驅動轉盤的圓周上，固定永磁磁軛設于其中一個或不相鄰的軟磁鐵芯的兩端，磁力驅動轉盤的圓心上設有傳動軸，冷卻裝置設于磁力驅動轉盤的端面上。
2.如權利要求1所述的太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置，其特征在于還包括有所述的傳動軸通過內齒嚙合棘輪機構與磁力驅動轉盤連接，同時還與卷簧柔性聯軸器連接，卷簧柔性聯軸器的輸出軸與增速箱的輸入軸固連，增速箱的輸出軸連接發電機，發電機的電力輸出線輸出電能。
3.如權利要求1所述的太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置，其特征在于所述的軟磁鐵芯為采用居里溫度在5(T900°C的軟磁材料。
4.如權利要求1所述的太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置，其特征在于所述的固定永磁磁軛為稀土永磁釹鐵硼永磁材料，與分布在轉盤圓周上的軟磁鐵芯耦合。
5.如權利要求1所述的太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置，其特征在于所述的磁力驅動轉盤的材料為鋁，在鋁輪轂的端面外圓處設有絕熱環；在軟磁鐵芯的下方設有散熱塊。
6.如權利要求1所述的太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置，其特征在于所述的冷卻裝置為風扇或冷氣輸出口。
7.如權利要求1所述的太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置，其特征在于多個聚光及磁力率禹合系統通過內齒哨合棘輪機構共聯于同一個傳動軸上。
專利摘要本實用新型涉及一種熱致磁轉變磁力發電的裝置。一種太陽能熱致磁轉變磁力發電裝置，包括有支撐系統，其特征在于還包括有在日光自動跟蹤驅動系統上設有菲尼爾聚光透鏡，太陽光線通過菲尼爾聚光透鏡產生聚焦高能光束，數條軟磁鐵芯設于磁力驅動轉盤的圓周上，固定永磁磁軛設于其中一個或不相鄰的軟磁鐵芯的兩端，磁力驅動轉盤的圓心上設有傳動軸，冷卻裝置設于磁力驅動轉盤的端面上。以太陽光聚焦高能光束作為熱源對溫度敏感型低居里溫度軟磁鐵芯加熱使其發生鐵磁性向順磁性轉變，失去與固定永磁磁軛的耦合，非平衡磁作用力驅動轉盤繞固定軸轉動，帶動發電機發電。本發電裝置結構簡單緊湊，運行中無需熱媒介質等，成本低廉，既可多臺并聯于電廠集中發電，又可單機為偏遠山區小規模用戶獨立供電。
文檔編號H02N11/00GK202978779SQ201220703439
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者田廣科, 范多旺, 王成龍, 范多進, 陳虎, 夏榮斌, 張永林 申請人:蘭州大成科技股份有限公司, 蘭州交大國家綠色鍍膜工程中心有限責任公司, 常州大成綠色鍍膜科技有限公司