SU1032499A1 - Магнитно-тепловой двигатель - Google Patents

Abstract

1. МАГНИТНО-ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус с зонами нагрева н охлаждени , расположенные в корпусе посто нный магнит и ротор, выполненный в виде чередующихс  участков термомагнитного и теплоизол ционного материалов , отличающийс  тем, что, с целью повышени  мощности и КПД двигател , участки термомагнитного матерт1ала выполнены в виде инверсионных пос то нных магнитов и расположены так, что направление намагниченности инверсионных посто нных маптатов, пр11пегающих к посто нному магшггу корпуса, совпадает с направлением пол  этого магнита. 2. Двигатель по п. 1, отличающий с   тем, что инверсионные посто нные магниты выполнены из интерметаллического соединени  тули  и кобальта.. (Л С

Description

: Изобретение относитс  к устройствам, преобразующим тепловую энергию в механтгческую энергию вращени , и может быть использовано в качестве привода различных механизмов и элементов автоматики.

Идвесткшге устройства дл  преобразовани  тепловой энергии в механическую, содержащие ротор из ферромагнитного мате|зиала с точкой Кюрн, близкой к рабочей текшературе, и статор с укрепленным маг нитом, а таюке нагреватель и холодкаьник При нагревании локального участка рОтора наход щегос  в непосредственной близости к посто нному магниту, до температуры вьшге температуры Кюри (Те) материала ротора, этот локальный участок становтгг jH немагнитным, а магнит прит гивает дальний холодный участок ротора, который сохран ет ферромагнитное состо ние, равновесие нарушаетс  и ротор начинает вра- Вдатьс . При дальнейшем нагревании участка ротора, наход щегос  вблизи посто нного магнита, BpatneKHB будет посто нным. Восстановление ферромагнитных свойств материала ротора происходит в холодной зоне статора ( 1 .

Недостатком таких устройств  вл етс  мала  мсшшость и низкий КПД, за счет готерь тепла из-за теплопроводности меж ду холодным и теплым участками ротора.

.Пл  повышени  градиента температур в рабочей части ротора термозависимый ь втериал на роторе чередуют с теплоизоп ционньпу{ в В1зде отдельных полос или пластин.

Известен также магнитно-тепловой дшигатель, содержащий корпус с зонами нагрева и охлаждени , расположенные в корпусе посто хдаый магнит и ротор, выполненный в виде чередующихс  участков термомагнитного и теплоизол ционного материалов 23 .

Недостатком данного двигател   вл етс  низка  мощность и КПД, за счет того, что нагретый выше Tj-. участок не способствует созданию вращаютцего момента (он становитс  балластом).

Цель изобретени  - повьпление мощное« ти и кпд двигател .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в магнитно-тепловом двигателе, содержащем корпус с зонами нагрева и охлаждени , расположенные в корпусе посто нный магшгг и ротор, выпсшненный в виде чередуюыгихс  участков термомагнитного и тештоизол ционного материалов, участки тергломагигитного материала вьшолнены в виде шшерсионных посто нных магнитов и расположены так, что направление намагни-че1Ж ости И1гоерсионны,х посто нных магнитов , прилегающих к посто 1гаому магниту корпуса, совпадает с направлением пол  этого магнита.

Инверсионные посто нные магниты выполнеш . из интерметаллического соединени  тугга  и кобальта.

Такое техническое решение стало возможным в св зи с обнаружением инверсии намагниченности в соединешшТп -2 Со7 при изменении температуры. Это ЯБле1те заключаетс  в том, что в посто нных магнитах из такого материала направление ос - таточной намагниченности и, следователн но , создаваемого ими пол  при температуре компенсапии магнитных моментов подрешеток .температура инверсии) измен етс  на противоположное. Такие магниты были названы инверсионными.

На чертеже изображен магнитно-тепловой двигатель, общий вид.

Двиг0те5пь содержит корпус 1, закрепленный на корпусе посто нный магнит Р, кольцеобразный ротор 3, закрепленный на валу 4. Ротор выполнен в виде чередующихс  участков из инверсионных посто нных магнитов 5 (нп чертеже заштрихованы), разделенш тх теплоизолирук ци1 1 материалом 6 (незащтркхованные участки). Часть ротора, прилегающа  к посто нному магниту 2, нахошггс в зоне 7 охлаждени , а противоположна  в зОне 8 нагрева. Посто нный магнит 2 может быть расположен в зоне охлаждени  или вне ее. Ротор расположен так, что направление намагниченности в инверсионных посто нных магнитах, прилегающих к посто нному магниту 2, совпадает с на правлеш5;ем его пол  (показано стрелками) Двигатель работает следующим образом В кскоанам положении при температуре вьш1е температуры инверсии, направление намагниченности в инверсионном посто нном магните, прилежащети к посто нному магниту корпуса, совпадает с направлением его пол . Магниты прит гиваютс  , ротор находитс  в равновесии. При охлаждении инверсионного посто нного магнита, прилежащего к посто нному магниту корпуса, ниже температуры инверсии направление намагниченности в нем и , следовательно, напраЕй1е:ние его пол  изменитс  на противоположное . Под действием силы отталкивани  противоположно направленных полей ротор начнет вращатьс . Соседний инверсионный посто нный магнит, наход щийс  при температуре выше температуры инверсии , имеет направление намаптаченност.. совпадающее с полем посто нного магнита 2, и прит нетс  к нему, ротор повернетс  на 36Р/|Г), 1де и-количество инверсионных посто нных мапштоБ, и будет находитьс  в равновесии до тех пор, пока этот магнит не охладитс  до температуры ниже температуры инверсии. Затем оп ть произойдет поворот ротора ни 36О/ii и т.д. Первоначальное направление намагничености в И1терсион11ых посто нных магнитах восстанавливаетс  в зоне нагрева, где температура выше температуры инверсии ферромагнитного материала, из которого изготовлены инверсионные посто нные магниты ротора. В конкретной модели двигател  инвер сионные посто нные магниты изготовл ютс  из интерметаллического соединени  Тц(.Со имеющего температуру инверсии Тц 110 К Четыре таких магнита укрепл ютс  на спицах ротора через 90 , теплоизол ционным материалом служит воздух. Ротор укрепл етс  в корпусе с возможностью враще1га . В нижней части корпуса закрепл етс  посто нный магнит из интерметаллического соединени  5 m Со, При комнатной темпера туре ротор находитс  в равновесии за счет прит жени  одного из инверсионных магнитов к посто нному магниту 2. Затем в корпус (поддон) заливаетс  жидкий азот, в зоне охлаждени  создаетс  температура, равна  77 К (ниже температуры инверсии) Магнтгг ротора, наход щийс  в зоне охлаждени , мен ет направление намагниченност 1Ш противоположное и отталкиваетс  от магнита 2, ротор начинает поворачиватьс  следующий за ним попадает в поле действ ш посто нного магнита 2 и прит гиваетс  к нему, заверша  поворот ротора на 90 . Этот магнит попадает в зону охлажде га  охлаждаетс  ниже температуры инверсии. направление намагниченности в нем мен етс  на противоположное, ротор снова поворачиваетс  на 9С . В верхней зоне ротора , где температура выше температуры инверсии инверсионных посто нных магиртов ротора, направление намагниченности в них устанавливаетс  в первоначальное положение и вращение ротора происходит до тех пор , пока температура в нижней части статора поддерживаетс  ниже температуры инверсии материапов инверсионных магнитов. В магнитно-тепловых двигател х, не - пользующих изменение магнитного состо ни  вещества вблизи температуры Кюри, вращающий момеиг( ) создаетс  в результате за счет прит жени  части ротора, сохранившей ферромагнитное состо ние , к посто нному магниту стато - VMH, где V - объем этой части ротора, М-его намагниченность, Н-поле, создаваемое посто нным магнитом статора). В предлагаемом двигателе вращающий момент создаетс  одновременно отталкиванием одного магнита ротора, температура которого ниже температуры инверсии, и прит жением другого магнита ротора с температурой выше температуры инверсгга к неподвижному посто нному магтггу статора. р - (м f -- dV Таким образом, при одинаковой величине намагниченности материалов ротора в магнитно-тепловых двигател х с шюерсионными посто нными магнитами по сравнению с известными обеспечиваетс  увеличение мощности в два раза.

Claims (2)

1. МАГНИТНО-ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус с зонами нагрева и охлаждения, расположенные в корпусе постоянный магнит и ротор, выполненный в виде чередующихся участков термомагнитного и теплоизоляционного материалов, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности и КПД двигателя, участки термомагнитного материала выполнены в виде инверсионных пос тоянных магнитов и расположены так, что направление намагниченности инверсионных постоянных магнитов, прилегающих к постоянному магниту корпуса, совпадает с направлением поля этого магнита.

2. Двигатель поп. 1, отлича ющ и й с я тем, что инверсионные постоянные магниты выполнены из интерметаллического соединения тулия и кобальта. _с

S __—.. ω

1 1032