專利名稱：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 動性的物質(zhì)，當施加外磁場時，磁性液體中納米磁性顆粒的磁矩將沿磁場方向排列對外顯 示磁性，外加磁場消失時，顆粒的磁矩立即又恢復到之前的混亂排列，不再顯示磁性，磁性 液體的應(yīng)用領(lǐng)域主要有真空密封、揚聲器冷卻等方面。 目前的新能源發(fā)電主要包括風電、核電、太陽能光伏發(fā)電等幾個大類，適合于大規(guī) 模發(fā)電，對于小型的發(fā)電裝置，有燃料電池及太陽能電池，燃料電池技術(shù)發(fā)展不成熟，太陽 能電池的效率低下，目前還沒有使用磁性液體發(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，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，易實施的優(yōu)點。 為了達到上述目的，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與外部的負載5相連形成一個回路，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)，兩個感應(yīng)線圈4配置在永磁鐵3與垂直圓管1之間，兩個感應(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，讓其做間歇運動，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，對磁性液體2施 加外磁場進行磁化，由于非磁性物體7的不連續(xù)運動會造成這一區(qū)域內(nèi)磁性液體2的體積 發(fā)生變化，進而磁化強度發(fā)生變化引發(fā)磁感應(yīng)強度隨時間變化，由于在該區(qū)域外部纏繞有 感應(yīng)線圈4，這樣穿過感應(yīng)線圈4的磁通將隨時間而改變，基于法拉第電磁感應(yīng)原理，感應(yīng) 線圈4中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，即可實現(xiàn)利用磁性液體2發(fā)電。 由于本裝置的特殊設(shè)計，故而具有成本低，易實施優(yōu)點，可應(yīng)用于小型發(fā)電機、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。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。 參見圖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與外部的負載5相連形成一個回路，垂直圓管1的底部中心配置 有噴嘴6。 參見圖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)，兩個感應(yīng)線圈4配置在永磁鐵3與垂直圓管1之間，兩個感應(yīng)線圈4 之間串聯(lián)。 參見圖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，兩塊永磁鐵3之間的磁場為均勻磁場，圖1中磁場方向與非磁性物體7的流動 方向平行且朝向相反，H表示磁場強度，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，并與外部的負載5相連形成一個回路，垂直圓管1的內(nèi)徑為 d，垂直圓管1內(nèi)磁性液體2的飽和磁化強度為Ms，在外磁場未能使磁性液體2達到磁飽和 之前，磁性液體2的磁化強度與外磁場強度H和磁性液體溫度T有關(guān)，非磁性物體7在磁性 液體2中上升運動，當非磁性物體7穿過感應(yīng)線圈4所在的區(qū)域時，由于磁性液體的不可壓 縮性，該區(qū)域中的磁性液體質(zhì)量會發(fā)生改變，也就是磁性液體2在區(qū)域中的份額會改變，非 磁性物體7離開后，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 時間的函數(shù)為a a)， 當外部為絕熱條件，沒有熱量輸入，整個過程中磁性液體的溫度不發(fā)生變化，以法 拉第電磁感應(yīng)定律進行分析，其中磁感應(yīng)強度的符號為B，磁介質(zhì)中磁感應(yīng)強度的計算式為 B= ii。(M+H)， y。為真空磁導率。 在沒有非磁性物體7時，感應(yīng)線圈中的磁通為
①=BS = ii 。 (M+H) Ji d2/4 溫度T不變，外磁場強度H不變，磁性液體2的磁化強度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中沒有感應(yīng)電動勢生產(chǎn)，也就沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生；
在有非磁性物體7流過時，感應(yīng)線圈4中則會有部分區(qū)域的磁化強度為零，整體的 磁化強度將會減小，由此，可以得到某一時刻感應(yīng)線圈中任一橫截面磁通的計算式
①=BS = ii 。 (M+H) a ji d2/4+ y 。H (1- a ) ji d2/4 在非磁性物體7穿過感應(yīng)線圈的過程中，磁性液體2在每個橫截面的份額a是隨 時間變化的，也就是說感應(yīng)線圈中的磁通①是隨時間變化的，線圈中磁通的時間變化率不 為零，由法拉第電磁感應(yīng)原理可以知道線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其與線圈匝數(shù)和磁通變 化率有關(guān)系，感應(yīng)電動勢e的大小可以由下式計算得到 <formula>formula see original document page 4</formula> 感應(yīng)電動勢與線圈匝數(shù)、磁性液體的磁化強度及磁性液體的份額隨時間的變化率成正比，并與管道的直徑有關(guān)系； 當外界條件為非絕熱的，流動為非穩(wěn)態(tài)，那么感應(yīng)電勢e的大小還將與溫度的時 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表示磁場強度。
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)與外部的負載(5)相連形成一個回路，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 個感應(yīng)線圈(4)配置在永磁鐵(3)與垂直圓管(1)之間，兩個感應(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環(huán)形的永磁鐵，兩塊永磁鐵的南北極相對而置，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)線圈與外部的負載相連形成一個回路，垂直圓管的底部中心配置有噴嘴，通過噴嘴將非磁性物體置于垂直圓管的磁性液體中，讓其做間歇運動，造成這一區(qū)域內(nèi)磁性液體的體積發(fā)生變化，進而磁化強度發(fā)生變化引發(fā)磁感應(yīng)強度隨時間變化，穿過感應(yīng)線圈的磁通將隨時間而改變，感應(yīng)線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，即可實現(xiàn)利用磁性液體發(fā)電，本發(fā)明具有成本低，易實施的優(yōu)點，可應(yīng)用于小型發(fā)電機、分布式發(fā)電系統(tǒng)、余熱利用等領(lǐng)域。
文檔編號H02K57/00GK101702569SQ20091021930
公開日2010年5月5日 申請日期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 申請人:西安交通大學