專(zhuān)利名稱：一種使用磁性液體發(fā)電的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種使用磁性液體發(fā)電的裝置。
背景技術(shù)：
磁性液體是懸浮有單磁疇納米磁性顆粒(< =10nm)的超順磁性膠體體系，由磁 性顆粒、基液和包覆顆粒的表面活性劑三部分組成，是人工制備的唯一的既有磁性，又有流 動(dòng)性的物質(zhì)，當(dāng)施加外磁場(chǎng)時(shí)，磁性液體中納米磁性顆粒的磁矩將沿磁場(chǎng)方向排列對(duì)外顯 示磁性，外加磁場(chǎng)消失時(shí)，顆粒的磁矩立即又恢復(fù)到之前的混亂排列，不再顯示磁性，磁性 液體的應(yīng)用領(lǐng)域主要有真空密封、揚(yáng)聲器冷卻等方面。 目前的新能源發(fā)電主要包括風(fēng)電、核電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電等幾個(gè)大類(lèi)，適合于大規(guī) 模發(fā)電，對(duì)于小型的發(fā)電裝置，有燃料電池及太陽(yáng)能電池，燃料電池技術(shù)發(fā)展不成熟，太陽(yáng) 能電池的效率低下，目前還沒(méi)有使用磁性液體發(fā)電的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種使用磁性液體發(fā)電的 裝置，具有成本低，易實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為 —種使用磁性液體發(fā)電的裝置，包括垂直圓管l，垂直圓管1內(nèi)充灌有磁性液體2， 垂直圓管1的兩端各配置有一個(gè)環(huán)形的永磁鐵3，永磁鐵3的上下面為南北兩極，兩塊永磁 鐵3的南北極相對(duì)而置，在永磁鐵3中間位置的垂直圓管1外壁纏繞有感應(yīng)線圈4，感應(yīng)線 圈4與外部的負(fù)載5相連形成一個(gè)回路，垂直圓管1的底部中心配置有噴嘴6。
所述的永磁鐵3與感應(yīng)線圈4還可以如下配置，兩塊永磁鐵3分別配置在垂直圓 管1的兩側(cè)，兩個(gè)感應(yīng)線圈4配置在永磁鐵3與垂直圓管1之間，兩個(gè)感應(yīng)線圈4之間串聯(lián)。
—種使用磁性液體發(fā)電的裝置，其工作原理為 通過(guò)噴嘴6將非磁性物體7置于垂直圓管1的磁性液體2中，讓其做間歇運(yùn)動(dòng)，非 磁性物體7可以是固體也可以是氣體或者是與磁性液體2不相溶的液體，對(duì)磁性液體2施 加外磁場(chǎng)進(jìn)行磁化，由于非磁性物體7的不連續(xù)運(yùn)動(dòng)會(huì)造成這一區(qū)域內(nèi)磁性液體2的體積 發(fā)生變化，進(jìn)而磁化強(qiáng)度發(fā)生變化引發(fā)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化，由于在該區(qū)域外部纏繞有 感應(yīng)線圈4，這樣穿過(guò)感應(yīng)線圈4的磁通將隨時(shí)間而改變，基于法拉第電磁感應(yīng)原理，感應(yīng) 線圈4中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即可實(shí)現(xiàn)利用磁性液體2發(fā)電。 由于本裝置的特殊設(shè)計(jì)，故而具有成本低，易實(shí)施優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于小型發(fā)電機(jī)、分 布式發(fā)電系統(tǒng)、余熱利用等領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明的剖面圖。 圖2是本發(fā)明的永磁體及感應(yīng)線圈的另一種布置方式的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 參見(jiàn)圖l，一種使用磁性液體發(fā)電的裝置，包括垂直圓管l，垂直圓管l內(nèi)充灌有磁 性液體2，垂直圓管1的上下部的外壁上各配置有一個(gè)環(huán)形的永磁鐵3，永磁鐵3的上下面 為南北兩極，兩塊永磁鐵3的南北極相對(duì)而置，在永磁鐵3中間位置的垂直圓管1外壁纏繞 有感應(yīng)線圈4，感應(yīng)線圈4與外部的負(fù)載5相連形成一個(gè)回路，垂直圓管1的底部中心配置 有噴嘴6。 參見(jiàn)圖2，所述的永磁鐵3與感應(yīng)線圈4還可以如下配置，兩塊永磁鐵3分別配置 在垂直圓管1的兩側(cè)，兩個(gè)感應(yīng)線圈4配置在永磁鐵3與垂直圓管1之間，兩個(gè)感應(yīng)線圈4 之間串聯(lián)。 參見(jiàn)圖1、2，一種使用磁性液體發(fā)電的裝置，其工作原理為 通過(guò)噴嘴6將非磁性物體7置于垂直圓管1的磁性液體2中，磁性液體2在管道 內(nèi)靜止不動(dòng)，兩塊永磁鐵3之間的磁場(chǎng)為均勻磁場(chǎng)，圖1中磁場(chǎng)方向與非磁性物體7的流動(dòng) 方向平行且朝向相反，H表示磁場(chǎng)強(qiáng)度，感應(yīng)線圈4位于兩塊永磁鐵3的中間位置，纏繞在 垂直圓管1的外壁上，匝數(shù)為n，并與外部的負(fù)載5相連形成一個(gè)回路，垂直圓管1的內(nèi)徑為 d，垂直圓管1內(nèi)磁性液體2的飽和磁化強(qiáng)度為Ms，在外磁場(chǎng)未能使磁性液體2達(dá)到磁飽和 之前，磁性液體2的磁化強(qiáng)度與外磁場(chǎng)強(qiáng)度H和磁性液體溫度T有關(guān)，非磁性物體7在磁性 液體2中上升運(yùn)動(dòng)，當(dāng)非磁性物體7穿過(guò)感應(yīng)線圈4所在的區(qū)域時(shí)，由于磁性液體的不可壓 縮性，該區(qū)域中的磁性液體質(zhì)量會(huì)發(fā)生改變，也就是磁性液體2在區(qū)域中的份額會(huì)改變，非 磁性物體7離開(kāi)后，磁性液體2又重新充滿該區(qū)域，區(qū)域中磁性液體2在任截面上的份額隨 時(shí)間的函數(shù)為a a)， 當(dāng)外部為絕熱條件，沒(méi)有熱量輸入，整個(gè)過(guò)程中磁性液體的溫度不發(fā)生變化，以法 拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行分析，其中磁感應(yīng)強(qiáng)度的符號(hào)為B，磁介質(zhì)中磁感應(yīng)強(qiáng)度的計(jì)算式為 B= ii。(M+H)， y。為真空磁導(dǎo)率。 在沒(méi)有非磁性物體7時(shí)，感應(yīng)線圈中的磁通為
①=BS = ii 。 (M+H) Ji d2/4 溫度T不變，外磁場(chǎng)強(qiáng)度H不變，磁性液體2的磁化強(qiáng)度M不變，感應(yīng)線圈4中的 磁通①亦不變，d①/dt = O，感應(yīng)線圈4中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)生產(chǎn)，也就沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生；
在有非磁性物體7流過(guò)時(shí)，感應(yīng)線圈4中則會(huì)有部分區(qū)域的磁化強(qiáng)度為零，整體的 磁化強(qiáng)度將會(huì)減小，由此，可以得到某一時(shí)刻感應(yīng)線圈中任一橫截面磁通的計(jì)算式
①=BS = ii 。 (M+H) a ji d2/4+ y 。H (1- a ) ji d2/4 在非磁性物體7穿過(guò)感應(yīng)線圈的過(guò)程中，磁性液體2在每個(gè)橫截面的份額a是隨 時(shí)間變化的，也就是說(shuō)感應(yīng)線圈中的磁通①是隨時(shí)間變化的，線圈中磁通的時(shí)間變化率不 為零，由法拉第電磁感應(yīng)原理可以知道線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其與線圈匝數(shù)和磁通變 化率有關(guān)系，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e的大小可以由下式計(jì)算得到 <formula>formula see original document page 4</formula> 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與線圈匝數(shù)、磁性液體的磁化強(qiáng)度及磁性液體的份額隨時(shí)間的變化率成正比，并與管道的直徑有關(guān)系； 當(dāng)外界條件為非絕熱的，流動(dòng)為非穩(wěn)態(tài)，那么感應(yīng)電勢(shì)e的大小還將與溫度的時(shí) 間變化率有關(guān)。 從能量守恒的角度分析，磁性液體2中非磁性物體7的動(dòng)能被轉(zhuǎn)化成為了電能。
附圖中l(wèi)為垂直圓管；2為磁性液體；3為永磁鐵；4為感應(yīng)線圈；5為負(fù)載；6為噴 嘴；7為非磁性物體；S、N表示永磁鐵的兩極；H表示磁場(chǎng)強(qiáng)度。
權(quán)利要求
一種使用磁性液體發(fā)電的裝置，包括垂直圓管(1)，其特征在于，垂直圓管(1)內(nèi)充灌有磁性液體(2)，垂直圓管(1)的兩端各配置有一個(gè)環(huán)形的永磁鐵(3)，永磁鐵(3)的上下面為南北兩極，兩塊永磁鐵(3)的南北極相對(duì)而置，在永磁鐵(3)中間位置的垂直圓管(1)外壁纏繞有感應(yīng)線圈(4)，感應(yīng)線圈(4)與外部的負(fù)載(5)相連形成一個(gè)回路，垂直圓管(1)的底部中心配置有噴嘴(6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用磁性液體發(fā)電的裝置，其特征在于，所述的永磁鐵 (3)與感應(yīng)線圈(4)還可以如下配置，兩塊永磁鐵(3)分別配置在垂直圓管(1)的兩側(cè)，兩 個(gè)感應(yīng)線圈(4)配置在永磁鐵(3)與垂直圓管(1)之間，兩個(gè)感應(yīng)線圈(4)之間串聯(lián)。
全文摘要
一種使用磁性液體發(fā)電的裝置，包括垂直圓管，垂直圓管內(nèi)充灌有磁性液體，垂直圓管的兩端各配置有一個(gè)環(huán)形的永磁鐵，兩塊永磁鐵的南北極相對(duì)而置，在永磁鐵中間位置的垂直圓管外壁纏繞有感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈與外部的負(fù)載相連形成一個(gè)回路，垂直圓管的底部中心配置有噴嘴，通過(guò)噴嘴將非磁性物體置于垂直圓管的磁性液體中，讓其做間歇運(yùn)動(dòng)，造成這一區(qū)域內(nèi)磁性液體的體積發(fā)生變化，進(jìn)而磁化強(qiáng)度發(fā)生變化引發(fā)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化，穿過(guò)感應(yīng)線圈的磁通將隨時(shí)間而改變，感應(yīng)線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即可實(shí)現(xiàn)利用磁性液體發(fā)電，本發(fā)明具有成本低，易實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于小型發(fā)電機(jī)、分布式發(fā)電系統(tǒng)、余熱利用等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H02K57/00GK101702569SQ20091021930
公開(kāi)日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者何永清, 畢勤成 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)