3-1、第一過渡段6、第二發(fā)電通道4-1、第二過渡段7、第三發(fā)電通道5-1、出口段2往復(fù)流動(dòng)。
[0028]第一發(fā)電通道3-1、第二發(fā)電通道4-1和第三發(fā)電通道5-1上下平行布置，并依次垂直布置于單方向的均勻磁場(chǎng)下。第一發(fā)電通道3-1、第二發(fā)電通道4-1和第三發(fā)電通道5-1之間的距離相等。三個(gè)發(fā)電通道的壁面均采用絕緣材料制作。
[0029]第一過渡段6和第二過渡段7在XZ平面上的截面均為U形。入口段1、第一發(fā)電通道
3-1、第一過渡段6、第二發(fā)電通道4-1、第二過渡段7、第三發(fā)電通道5-1和出口段3在垂直于液態(tài)金屬8流動(dòng)方向上的通道連通空間截面均為矩形，且矩形的長(zhǎng)和寬相等。入口段1、出口段2、第一過渡段6和第二過渡段7的壁面均采用絕緣材料制作。
[0030]第一平板電極對(duì)由第一電極3-2和第二電極3-3組成;第二平板電極對(duì)由第三電極
4-2和第四電極4-3組成;第二平板電極對(duì)由第五電極5-2和第六電極5-3組成。第一平板電極對(duì)3-2、3-3貼在第一發(fā)電通道3-1與磁場(chǎng)平行的內(nèi)壁上;第二平板電極對(duì)4-2、4-3貼在第二發(fā)電通道4-1與磁場(chǎng)平行的內(nèi)壁上；第三平板電極對(duì)5-2、5-3貼在第三發(fā)電通道5-1與磁場(chǎng)平行的內(nèi)壁上。三對(duì)平板電極采用導(dǎo)電材料制作。第一平板電極對(duì)3-2、3-3、第二平板電極對(duì)4-2、4-3和第三平板電極對(duì)5-2、5-3面向通道內(nèi)的一面與液態(tài)金屬8接觸，該三對(duì)平板電極貼在發(fā)電通道內(nèi)壁的一面連接有導(dǎo)線。導(dǎo)線穿出發(fā)電通道壁面伸出發(fā)電通道外。從第一平板電極對(duì)的第一電極3-2穿出的導(dǎo)線與相鄰的第二平板電極對(duì)的第三電極4-2穿出的導(dǎo)線連接，從第二平板電極對(duì)的第四電極4-3穿出的導(dǎo)線和與其相鄰的第三平板電極對(duì)的第六電極5-3穿出的導(dǎo)線連接，從第三平板電極對(duì)第五電極5-2穿出的導(dǎo)線和從第一平板電極對(duì)的第二電極3-3穿出的導(dǎo)線之間連接有外負(fù)載，如此組成第一平板電極對(duì)第二電極3-
3、液態(tài)金屬8、第一平板電極對(duì)第一電極3-2、第二平板電極對(duì)第三電極4-2、液態(tài)金屬8、第二平板電極對(duì)第四電極4-3、第三平板電極對(duì)第五電極5-3、液態(tài)金屬8、第三平板電極對(duì)第六電極5-2的電流導(dǎo)通路徑。
[0031]當(dāng)往復(fù)外力，如波浪力，推動(dòng)液態(tài)金屬8沿入口段1、第一發(fā)電通道3-1、第一過渡段
6、第二發(fā)電通道4-1、第二過渡段7、第三發(fā)電通道5-1、出口段2往復(fù)流動(dòng)，在第一發(fā)電通道3-1、第二發(fā)電通道4-1和第三發(fā)電通道5-1內(nèi)切割磁力線，產(chǎn)生垂直于液態(tài)金屬流動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向的感生電動(dòng)勢(shì)。相鄰發(fā)電通道內(nèi)液態(tài)金屬8流動(dòng)速度相等方向相反，磁場(chǎng)大小相等方向相同，產(chǎn)生大小相等方向相反的感生電動(dòng)勢(shì)，通過所述的電流導(dǎo)通路徑輸出電能。
[0032]所述的液態(tài)金屬8為低熔點(diǎn)金屬或合金。所述的低熔點(diǎn)金屬或合金是指熔點(diǎn)低于232°C的易熔金屬或合金。
[0033]本發(fā)明單管多段液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機(jī)的輸出電壓為UL= 3Bubk，B為外加磁場(chǎng)強(qiáng)度，u為發(fā)電通道內(nèi)液態(tài)金屬的平均速度，b為電極間距，a為電極寬度，即有效磁極間距，L為電極長(zhǎng)度，σ為液態(tài)金屬電導(dǎo)率，Rl為負(fù)載電阻，仏為發(fā)電機(jī)內(nèi)阻，k = Rl/ (RL+Rg)為負(fù)載系數(shù)。不考慮電極壓降，這種三個(gè)發(fā)電通道的單管多段液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機(jī)的輸出電壓為單通道發(fā)電機(jī)的3倍。
[0034]若發(fā)電通道個(gè)數(shù)為n，n2 1，過渡段個(gè)數(shù)為n-1，則輸出電壓UL = nBubk。理論上，如果磁體提供的均勻磁場(chǎng)氣隙足夠大，發(fā)電通道個(gè)數(shù)η可以為任意正整數(shù)。圖3a為本發(fā)明實(shí)施例單管多段液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機(jī)直線型結(jié)構(gòu)示意圖。第一發(fā)電通道3-1和第一平板電極對(duì)3-2、3-3組成第一發(fā)電段3，如圖3a所示。當(dāng)n = 2m-l、m2 l，m為整數(shù)，即發(fā)電通道個(gè)數(shù)η為奇數(shù)，進(jìn)出口液態(tài)金屬流的方向相同，即液態(tài)金屬為近似直線形驅(qū)動(dòng)。圖3b為本發(fā)明實(shí)施例單管多段液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機(jī)U型結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3b所示，當(dāng)n = 2m、m2 I，即發(fā)電通道個(gè)數(shù)η為偶數(shù)，進(jìn)出口液態(tài)金屬流的方向相反，即液態(tài)金屬為近似U形驅(qū)動(dòng)?？筛鶕?jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合和需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0035]假設(shè)a = 5mm，b = 50mm，L = 100mm，B = IT，u = 20m/s，液態(tài)金屬電導(dǎo)率 σ = 3.4Χ106S/m，當(dāng)η = 5時(shí)，發(fā)電機(jī)為直線型結(jié)構(gòu)，若不考慮電極壓降和流動(dòng)損失等因素，則這種5個(gè)發(fā)電通道的單管多段液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機(jī)的空載電壓為U5 = 5V，是單通道發(fā)電機(jī)空載電壓的5倍;當(dāng)n = 6時(shí)，發(fā)電機(jī)為U型結(jié)構(gòu)，若不考慮電極壓降和流動(dòng)損失等因素，則這種6個(gè)發(fā)電通道的單管多段液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機(jī)的空載電壓為U6 = 6V，是單通道發(fā)電機(jī)空載電壓的6倍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單管多段液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的發(fā)電機(jī)由入口段(I)，出口段(2)，第一發(fā)電通道(3-1)、第一平板電極對(duì)(3-2、3-3)，第二發(fā)電通道(4-1)、第二平板電極對(duì)(4-2,4-3),第三發(fā)電通道(5-1)、第三平板電極對(duì)(5-2、5-3)，第一過渡段(6)，以及第二過渡(7)段組成;第一發(fā)電通道(3-1)，第二發(fā)電通道(4-1)和第三發(fā)電通道(5-1)垂直布置于單方向的均勻磁場(chǎng)下；第一發(fā)電通道(3-1)和第二發(fā)電通道(4-1)通過第一過渡段(6)連通，第二發(fā)電通道(4-1)和第三發(fā)電通道(5-1)通過第二過渡段(7)連通，第一發(fā)電通道(3-1)的另一端和入口段(I)連通，第三發(fā)電通道(5-1)的另一端和出口段(2)連通;入口段(I)、第一發(fā)電通道(3-1)、第一過渡段(6)、第二發(fā)電通道(4-1)、第二過渡段(7)、第三發(fā)電通道(5-1)和出口段(2)組成一個(gè)通道連通空間，液態(tài)金屬(8)在通道連通空間內(nèi)往復(fù)流動(dòng)，在第一發(fā)電通道(3-1)、第二發(fā)電通道(4-1)和第三發(fā)電通道(5-1)內(nèi)切割磁力線，感生電動(dòng)勢(shì)。2.按照權(quán)利要求1所述的單管多段液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的第一發(fā)電通道(3-1)、第二發(fā)電通道(4-1)和第三發(fā)電通道(5-1)上下平行布置，并依次垂直布置于單方向的均勻磁場(chǎng)下;第一發(fā)電通道(3-1)、第二發(fā)電通道(4-1)和第三發(fā)電通道(5-1)之間的距離相等;三個(gè)發(fā)電通道的壁面均采用絕緣材料制作。3.按照權(quán)利要求1所述的單管多段液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的第一過渡段(6)和第二過渡段(7)為U形結(jié)構(gòu);入口段(1)、第一發(fā)電通道(3-1)、第一過渡段(6)、第二發(fā)電通道(4-1)、第二過渡段(7)、第三發(fā)電通道(5-1)和出口段(3)在垂直于液態(tài)金屬(8)流動(dòng)方向上的連通空間截面均為矩形，且矩形的長(zhǎng)和寬相等;入口段(I)、出口段(2)、第一過渡段(6)和第二過渡段(7)的壁面均采用絕緣材料制作。4.按照權(quán)利要求1所述的單管多段液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的第一平板電極對(duì)由第一電極(3-2)和第二電極(3-3)組成;第二平板電極對(duì)由第三電極(4-2)和第四電極(4-3)組成;第三平板電極對(duì)由第五電極(5-2)和第六電極(5-3)組成;第一平板電極對(duì)(3-2、3-3)貼在第一發(fā)電通道(3-1)與磁場(chǎng)平行的內(nèi)壁上;第二平板電極對(duì)(4-2、4-3)貝占在第二發(fā)電通道(4-1)與磁場(chǎng)平行的內(nèi)壁上;第三平板電極對(duì)(5-2、5-3)貼在第三發(fā)電通道(5-1)與磁場(chǎng)平行的內(nèi)壁上;三對(duì)平板電極對(duì)采用導(dǎo)電材料制作;第一平板電極對(duì)(3-2、3_3)、第二平板電極對(duì)(4-2、4-3)和第三平板電極對(duì)(5-2、5-3)面向發(fā)電通道的一面與液態(tài)金屬(8)接觸，該三對(duì)平板電極貼在發(fā)電通道內(nèi)壁的一面連接有導(dǎo)線;導(dǎo)線穿出發(fā)電通道壁面伸出發(fā)電通道外；從第一平板電極對(duì)的第一電極(3-2)穿出的導(dǎo)線與相鄰的第二平板電極對(duì)的第三電極(4-2)穿出的導(dǎo)線連接，從第二平板電極對(duì)的第四電極(4-3)穿出的導(dǎo)線和與其相鄰的第三平板電極對(duì)的第六電極(5-3)穿出的導(dǎo)線連接，從第三平板電極對(duì)第五電極(5-2)穿出的導(dǎo)線和從第一平板電極對(duì)的第二電極(3-3)穿出的導(dǎo)線之間連接有外負(fù)載，如此組成第一平板電極對(duì)第二電極(3-3)、液態(tài)金屬(8)、第一平板電極對(duì)第一電極(3-2)、第二平板電極對(duì)第三電極(4-2)、液態(tài)金屬(8)、第二平板電極對(duì)第四電極(4-3)、第三平板電極對(duì)第五電極(5-3)、液態(tài)金屬(8)、第三平板電極對(duì)第六電極(5-2)的電流導(dǎo)通路徑。5.按照權(quán)利要求1所述的單管多段液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的液態(tài)金屬(8)沿入口段(1)、第一發(fā)電通道(3-1)、第一過渡段(6)、第二發(fā)電通道(4-1)、第二過渡段(7)、第三發(fā)電通道(5-1)、出口段(2)往復(fù)流動(dòng)，在第一發(fā)電通道(3-1)、第二發(fā)電通道(4-1)和第三發(fā)電通道(5-1)內(nèi)切割磁力線，產(chǎn)生垂直于液態(tài)金屬(8)流動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向的感生電動(dòng)勢(shì);相鄰發(fā)電通道內(nèi)液態(tài)金屬(8)流動(dòng)速度相等方向相反，磁場(chǎng)大小相等方向相同，產(chǎn)生大小相等方向相反的感生電動(dòng)勢(shì)。6.按照權(quán)利要求1所述的單管多段液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的液態(tài)金屬(8)為低熔點(diǎn)金屬或合金;所述的低熔點(diǎn)金屬或合金是指熔點(diǎn)低于232°C的易熔金屬或合金。
【專利摘要】一種單管多段液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機(jī)，其三個(gè)發(fā)電通道(3?1、4?1、5?1)垂直布置于單方向的均勻磁場(chǎng)下。第一發(fā)電通道(3?1)和第二發(fā)電通道(4?1)通過第一過渡段(6)連通，第二發(fā)電通道(4?1)和第三發(fā)電通道(5?1)通過第二過渡段(7)連通，第一發(fā)電通道(3?1)的另一端和入口段(1)連通，第三發(fā)電通道(5?1)的另一端和出口段(2)連通。入口段(1)、第一發(fā)電通道(3?1)、第一過渡段(6)、第二發(fā)電通道(4?1)、第二過渡段(7)、第三發(fā)電通道(5?1)和出口段(2)組成通道連通空間，液態(tài)金屬(8)在通道連通空間內(nèi)往復(fù)流動(dòng)，切割磁力線，感生電動(dòng)勢(shì)。
【IPC分類】H02K44/08, H02K44/14
【公開號(hào)】CN105720785
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610225079
【發(fā)明人】劉艷嬌, 彭燕, 趙凌志, 夏琦
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院電工研究所
【公開日】2016年6月29日
【申請(qǐng)日】2016年4月12日