+

RU2620260C2 - Device for the direct thermoelectric conversion - Google Patents

Device for the direct thermoelectric conversion Download PDF

Info

Publication number
RU2620260C2
RU2620260C2 RU2015142594A RU2015142594A RU2620260C2 RU 2620260 C2 RU2620260 C2 RU 2620260C2 RU 2015142594 A RU2015142594 A RU 2015142594A RU 2015142594 A RU2015142594 A RU 2015142594A RU 2620260 C2 RU2620260 C2 RU 2620260C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ferromagnetic element
thermosensitive
magnetic
thermally sensitive
magnetic field
Prior art date
Application number
RU2015142594A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015142594A (en
Inventor
Евгений Николаевич Мищенко
Сергей Евгеньевич Мищенко
Александр Юрьевич Ларин
Original Assignee
Евгений Николаевич Мищенко
Сергей Евгеньевич Мищенко
Александр Юрьевич Ларин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Николаевич Мищенко, Сергей Евгеньевич Мищенко, Александр Юрьевич Ларин filed Critical Евгений Николаевич Мищенко
Priority to RU2015142594A priority Critical patent/RU2620260C2/en
Publication of RU2015142594A publication Critical patent/RU2015142594A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2620260C2 publication Critical patent/RU2620260C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N10/00Electric motors using thermal effects
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N15/00Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
    • H10N15/20Thermomagnetic devices using thermal change of the magnetic permeability, e.g. working above and below the Curie point

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: thermoelectric conversion is carried out by periodic magnetic state change of the thermally sensitive ferromagnetic material heated up to the Curie point in the paraprocess phase that provoke the generation of the supplementary magnetic flux that is converted to electric energy. The direct thermoelectric conversion device has magnetic circuit 1, in the gap of which the thermally sensitive tube shaped ferromagnetic element 2 is located. The magnetic field source 3 represents the ferrite magnet of the same linear dimensions and the thermally sensitive ferromagnetic element with the V-shaped pit from the pole sidelines, placed in axial alignment into the thermally sensitive ferromagnetic element. Output 4 and input 5 windings are placed on the magnetic circuit. The device has the thermally sensitive ferromagnetic element heating unit 6, field generator 7, plug into the input winding 5, and electric energy accumulating mechanism 8, plug into the output winding 4.
EFFECT: efficiency upgrading.
2 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим термомагнитным приборам на твердом теле, предназначенным для генерации электрической энергии путем ее непосредственного преобразования из тепловой энергии, и может быть использовано в качестве источника питания.The invention relates to electric thermomagnetic devices on a solid, designed to generate electrical energy by directly converting it from thermal energy, and can be used as a power source.

Известны устройства преобразования тепловой энергии в электрическую, основанные на эффекте Пельтье (Зеебека), например [1].Known devices for converting thermal energy into electrical energy, based on the Peltier effect (Seebeck), for example [1].

Их общим недостатком является низкая эффективность и ограниченные возможности по мощности.Their common disadvantage is low efficiency and limited capacity.

Известны способ и устройства [2-5], непосредственно преобразующие тепловую энергию в электрическую путем периодического нагревания и охлаждения (термоциклирования) термочувствительного ферромагнитного сердечника нелинейной катушки индуктивности вблизи точки Кюри.A known method and device [2-5], directly converting thermal energy into electrical energy by periodically heating and cooling (thermocycling) a thermosensitive ferromagnetic core of a nonlinear inductor near the Curie point.

Недостаток, присущий этим способам и устройствам, реализующим эти способы, - низкая эффективность, что связано с необходимостью использования относительно продолжительных процессов термоциклирования магнитных материалов.The disadvantage inherent in these methods and devices that implement these methods is low efficiency, which is associated with the need to use relatively long processes of thermal cycling of magnetic materials.

Известны способ и устройства [6], непосредственно преобразующие тепловую энергию в электрическую, содержащие магнетик (магнитная жидкость), нагретый до температуры фазового ферромагнитного перехода, который с помощью внешнего магнитного поля намагничивается до значения выше характерного для точки ферромагнитного фазового перехода, а затем охлаждается до температуры ниже температуры фазового перехода и самопроизвольно размагничивается до уровня остаточной намагниченности, что вызывает генерацию дополнительного магнитного потока, преобразуемого в электрическую энергию.A known method and device [6], directly converting thermal energy into electrical energy, containing a magnet (magnetic fluid), heated to the temperature of the phase ferromagnetic transition, which is magnetized using an external magnetic field to a value higher than that characteristic of the point of the ferromagnetic phase transition, and then cooled to temperature below the phase transition temperature and spontaneously demagnetized to the level of residual magnetization, which causes the generation of additional magnetic flux, p eobrazuemogo into electrical energy.

Недостатки, присущие этому способу и устройствам, реализующим этот способ:The disadvantages inherent in this method and devices that implement this method:

- низкая эффективность преобразования из-за отсутствия системы дополнительного подмагничивания магнетика постоянным магнитным полем. (Процесс преобразования достигает максимума при переводе ферромагнитного тела в парамагнитное состояние. Остаточной намагниченности не достаточно для перевода магнитомягкого магнетика в это состояние.);- low conversion efficiency due to the lack of a system of additional magnetization of a magnet by a constant magnetic field. (The conversion process reaches its maximum when the ferromagnetic body is converted to the paramagnetic state. The residual magnetization is not enough to translate a soft magnetic magnet into this state.);

- дополнительные затраты энергии на прокачку магнитной жидкости через намагничивающее устройство и теплообменник;- additional energy costs for pumping magnetic fluid through a magnetizing device and a heat exchanger;

- наличие элементов (насос, теплообменник), приводящих к увеличению массагабаритных характеристик устройства.- the presence of elements (pump, heat exchanger), leading to an increase in the mass-dimensional characteristics of the device.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую [7] (прототип), использующее принцип магнитоциклирования, содержащее магнитопровод 1 с источником магнитного поля 2, в зазоре которого расположен термочувствительный ферромагнитный элемент 3, нагреватель термочувствительного ферромагнитного элемента 4, выходная 5 и входная 6 обмотки, размещенные на магнитопроводе, термоизолятор 7, изолирующий магнитопровод от нагретого термочувствительного ферромагнитного элемента, генератор-возбудитель 8, подключенный к входной обмотке, и накопитель электрической энергии 9, подключенный к выходной обмотке.The closest in technical essence to the claimed is a device for the direct conversion of thermal energy into electrical energy [7] (prototype), using the principle of magnetocycling, containing a magnetic circuit 1 with a magnetic field source 2, in the gap of which is a thermosensitive ferromagnetic element 3, a heater of a thermosensitive ferromagnetic element 4, output 5 and input 6 windings located on the magnetic circuit, thermal insulator 7, insulating the magnetic circuit from the heated thermosensitive fer magnetic element, exciter generator 8 connected to the input winding and the electrical energy storage device 9 connected to the output winding.

Недостатком прототипа является низкая эффективность преобразования тепловой энергии в электрическую, обусловленная потерями энергии магнитного поля на элементах с большим сопротивлением магнитному потоку: источнике магнитного поля и термоизоляторе, включенных последовательно с магнитопроводом.The disadvantage of the prototype is the low efficiency of converting thermal energy into electrical energy, due to the loss of magnetic field energy on elements with high resistance to magnetic flux: a magnetic field source and a thermal insulator connected in series with the magnetic circuit.

Изобретением решается задача повышения эффективности процесса преобразования тепловой энергии в электрическую.The invention solves the problem of increasing the efficiency of the process of converting thermal energy into electrical energy.

Это достигается тем, что теплоизолятор исключатся из состава устройства, используется термочувствительный ферромагнитный элемент, имеющий форму трубки, а источником магнитного поля служит соосно введенный вовнутрь термочувствительного ферромагнитного элемента постоянный магнит таких же линейных размеров с диаметром, приблизительно равным внутреннему диаметру трубчатого термочувствительного ферромагнитного элемента. Магнитные силовые линии источника магнитного поля, замыкаясь через термочувствительный ферромагнитный элемент, переводят его в парамагнитное состояние. При этом со стороны полюсов этот постоянный магнит имеет конусообразные углубления, которые исключают возможность размагничивания источника магнитного поля, благодаря увеличению сопротивления размагничивающему полю со стороны магнитопровода. Для уменьшения потерь, связанных с вихревыми индукционными токами в процессе перемагничивания термочувствительного ферромагнитного элемента в качестве источника магнитного поля целесообразно использовать ферритовый магнит.This is achieved by the fact that the heat insulator is eliminated from the device, a thermally sensitive ferromagnetic element in the form of a tube is used, and a permanent magnet of the same linear dimensions with a diameter approximately equal to the inner diameter of the tubular thermally sensitive ferromagnetic element is coaxially inserted into the thermally sensitive ferromagnetic element. Magnetic lines of force of a magnetic field source, closing through a thermosensitive ferromagnetic element, transfer it to the paramagnetic state. At the same time, from the poles side, this permanent magnet has cone-shaped recesses, which exclude the possibility of demagnetization of the magnetic field source, due to the increase in the resistance of the demagnetizing field from the side of the magnetic circuit. To reduce losses associated with eddy induction currents during the magnetization reversal of a thermosensitive ferromagnetic element, it is advisable to use a ferrite magnet as a source of magnetic field.

Таким образом, устройство непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую, содержит магнитопровод, в зазоре которого расположен термочувствительный ферромагнитный элемент, имеющий форму трубки, с помещенным вовнутрь источником магнитного поля, представляющим собой ферритовый магнит таких же линейных размеров, как и термочувствительный ферромагнитный элемент, с конусообразными углублениями со стороны полюсов, выходную и входную обмотки, размещенные на магнитопроводе, нагреватель термочувствительного ферромагнитного элемента, генератор-возбудитель, подключенный к входной обмотке, и накопитель электрической энергии, подключенный к выходной обмотке.Thus, the device for direct conversion of thermal energy into electrical energy contains a magnetic circuit, in the gap of which there is a thermosensitive ferromagnetic element in the form of a tube, with a magnetic field source placed inside, which is a ferrite magnet of the same linear dimensions as the thermosensitive ferromagnetic element, with cone-shaped recesses from the poles, the output and input windings located on the magnetic circuit, a heat-sensitive ferromagnet heater element, an exciter generator connected to the input winding, and an electric energy storage device connected to the output winding.

Проведенный сравнительный анализ устройства, реализующего способ-прототип, и устройства, реализующего заявленный способ, показывает, что изменена совокупность существенных признаков:A comparative analysis of the device that implements the prototype method, and the device that implements the claimed method, shows that the set of essential features has been changed:

изменены связи между элементами: источник магнитного поля отделен от магнитопровода; источник магнитного поля введен в состав термочувствительного ферромагнитного элемента; из состава элементов устройства исключен термоизолятор;the connections between the elements are changed: the magnetic field source is separated from the magnetic circuit; a magnetic field source is included in the thermosensitive ferromagnetic element; a thermal insulator is excluded from the composition of the device elements;

уточнены формы выполнения элементов: термочувствительный ферромагнитный элемент имеет форму трубки; источник магнитного поля расположен соосно внутри ферромагнитного чувствительного элемента; источник магнитного поля представляет собой постоянный ферритовый магнит тех же линейных размеров, что и термочувствительный ферромагнитный элемент, но с диаметром, равным внутреннему диаметру термочувствительного ферромагнитного элемента; источник магнитного поля - ферритовый магнит со стороны полюсов имеет конусообразные углубления.the forms of the elements execution have been clarified: the thermosensitive ferromagnetic element has the shape of a tube; a magnetic field source is coaxially located inside the ferromagnetic sensing element; the magnetic field source is a permanent ferrite magnet of the same linear dimensions as the thermosensitive ferromagnetic element, but with a diameter equal to the inner diameter of the thermosensitive ferromagnetic element; the source of the magnetic field - the ferrite magnet from the poles has conical recesses.

Изобретение поясняется графически (фиг. 1, 2).The invention is illustrated graphically (Fig. 1, 2).

На фиг. 1 показана схема устройства непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую.In FIG. 1 shows a diagram of a device for the direct conversion of thermal energy into electrical energy.

На фиг. 2 показан термодинамический цикл преобразования энергий.In FIG. 2 shows the thermodynamic cycle of energy conversion.

Устройство непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую содержит магнитопровод 1, в зазоре которого расположен термочувствительный ферромагнитный элемент 2 с введенным вовнутрь соосно расположенным источником магнитного поля 3, выходную 4 и входную 5 обмотки, размещенные на магнитопроводе, нагреватель термочувствительного ферромагнитного элемента 6, генератор-возбудитель 7, подключенный к входной обмотке 5, и накопитель электрической энергии 8, подключенный ко выходной обмотке 4.The device for direct conversion of thermal energy into electrical energy contains a magnetic circuit 1, in the gap of which there is a thermosensitive ferromagnetic element 2 with a coaxially located source of magnetic field 3 introduced inside, an output 4 and input 5 windings located on the magnetic circuit, a heater of the thermosensitive ferromagnetic element 6, generator-exciter 7 connected to the input winding 5, and an electric energy storage device 8 connected to the output winding 4.

Устройство непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую реализует способ магнитоциклирования [7]. Тепловая энергия от произвольного источника, например от окружающей среды, передает энергию нагревателю термочувствительного ферромагнитного элемента 6, который обеспечивает равномерное распределение температуры по поверхности термочувствительного ферромагнитного элемента 2. С помощью источника магнитного поля 3, соосно расположенного внутри термочувствительного ферромагнитного элемента 6, последний переводится в состояние парапроцесса. Рассмотрим термодинамический цикл преобразования энергий в ферромагнетике построенный на графике зависимости намагниченности от температуры - кривой Вейсса (фиг. 2). Предположим, что температура термочувствительного ферромагнитного элемента 6 приблизительно соответствует точки Кюри, а напряженность источника магнитного поля 3 выбрана так, чтобы исходная точка располагалась на ниспадающем участке кривой Вейсса (фиг. 2). Процесс магнитоциклирования будет обеспечиваться с помощью переменного внешнего магнитного поля подмагничивания, создаваемого импульсным генератором-возбудителем 7, нагруженным на входную обмотку 5. С выхода генератора-возбудителя 7 подается последовательность импульсов. В активной фазе генератора на первом шаге с ростом тока во входной обмотке 5 увеличивается намагниченность термочувствительного ферромагнитного элемента 2 и за счет магнетокалорического эффекта растет его температура. Так как термочувствительный ферромагнитный элемент не изолирован от внешней среды (и это принципиально), то за счет градиента температур среда в это же время совершает работу по охлаждению термочувствительного ферромагнитного элемента 2. Процесс преобразования энергии магнитного поля в электрический ток происходит на втором и третьем шаге цикла в отсутствие импульсной составляющей магнитного поля подмагничивания. В начале второго шага питание от входной обмотки 5 отключается и включается на нагрузку выходная обмотка 4. На этом шаге происходит охлаждение термочувствительного ферромагнитного элемента 2 и нелинейное изменение его намагниченности. Сначала наблюдается рост намагниченности за счет резкого нелинейного роста магнитной восприимчивости при подходе к точке Кюри. А затем при переходе через эту точку спад намагниченности и охлаждение термочувствительного ферромагнитного элемента 2 до температуры ниже точки Кюри. На третьем шаге за счет естественного градиента температур среда нагревает термочувствительный ферромагнитный элемент 2, т.е. снова совершает работу. Процесс нагревания заканчивается, когда температура термочувствительного ферромагнитного элемента 2 достигает температуры рабочей точки. Возникающий при этом переменный магнитный поток преобразуется в электрический ток. Таким образом, за период импульсной последовательности генератора возбудителя среда совершает работу дважды, охлаждая и нагревая термочувствительный ферромагнитный элемент 2. Затраченная средой энергия в соответствии с законом сохранения энергии не может исчезнуть бесследно и проявляется в дополнительном приросте потока индукции и, следовательно, в приросте дополнительной электрической энергии [7].A device for the direct conversion of thermal energy into electrical energy implements a method of magnetocycling [7]. Thermal energy from an arbitrary source, for example from the environment, transfers energy to the heater of the thermosensitive ferromagnetic element 6, which provides a uniform distribution of temperature on the surface of the thermosensitive ferromagnetic element 2. Using the magnetic field source 3, coaxially located inside the thermosensitive ferromagnetic element 6, the latter is transferred to the state paraprocess. Consider the thermodynamic cycle of energy conversion in a ferromagnet built on a graph of the dependence of magnetization on temperature - the Weiss curve (Fig. 2). Suppose that the temperature of the thermosensitive ferromagnetic element 6 approximately corresponds to the Curie point, and the intensity of the magnetic field source 3 is selected so that the starting point is located on the falling section of the Weiss curve (Fig. 2). The process of magnetocycling will be provided by means of an alternating external magnetic field of magnetization created by a pulse generator-exciter 7, loaded on the input winding 5. A sequence of pulses is supplied from the output of the generator-exciter 7. In the active phase of the generator at the first step, with increasing current in the input winding 5, the magnetization of the thermosensitive ferromagnetic element 2 increases and its temperature increases due to the magnetocaloric effect. Since the thermosensitive ferromagnetic element is not isolated from the external environment (and this is important), due to the temperature gradient, the medium at the same time does the work of cooling the thermosensitive ferromagnetic element 2. The process of converting magnetic field energy into electric current occurs at the second and third step of the cycle in the absence of a pulsed component of the magnetization field At the beginning of the second step, the power from the input winding 5 is turned off and the output winding 4 is turned on to the load. At this step, the thermosensitive ferromagnetic element 2 is cooled and its magnetization changes nonlinearly. First, an increase in magnetization is observed due to a sharp nonlinear increase in magnetic susceptibility when approaching the Curie point. And then, when passing through this point, the magnetization drops and the thermosensitive ferromagnetic element 2 cools to a temperature below the Curie point. In the third step, due to the natural temperature gradient, the medium heats the thermosensitive ferromagnetic element 2, i.e. doing the work again. The heating process ends when the temperature of the thermosensitive ferromagnetic element 2 reaches the temperature of the operating point. The resulting alternating magnetic flux is converted into electric current. Thus, during the period of the pulse sequence of the pathogen generator, the medium performs work twice, cooling and heating the thermosensitive ferromagnetic element 2. The energy expended by the medium in accordance with the law of conservation of energy cannot disappear without a trace and is manifested in an additional increase in the induction flux and, therefore, in an increase in the additional electric energy [7].

Термочувствительный ферромагнитный элемент имеет трубчатую форму (фиг. 1). В качестве материала ферромагнитного чувствительного элемента могут использоваться материалы с относительно низкой точкой Кюри (300-320 К). Например, материалы, в которых наблюдается магнитный фазовый переход первого рода (Gd5(Si,Ge)4, La(Fe,Si,Al)13, MnFePAs и др. [8]. Однако наиболее интересны, с точке зрения дешевизны и функциональности, могут быть сплавы Гейслера Ni-Mn-Z (Ζ=Ga, In, Sn) [9]. В них может наблюдаться достаточно сложная зависимость свойств сплава, таких как намагниченность и магнетокалорический эффект от внешних параметров, например температуры или магнитного поля. Одной из величин, принимающих наибольшие значения вблизи фазовых переходов в сплавах Гейслера, является изменение температуры образца при приложении магнитного поля, т.е. так называемый магнетокалорический эффект (МКЭ), что важно для эффективной работы заявляемого устройства.The thermosensitive ferromagnetic element has a tubular shape (Fig. 1). As the material of the ferromagnetic sensing element, materials with a relatively low Curie point (300-320 K) can be used. For example, materials in which a first-order magnetic phase transition is observed (Gd 5 (Si, Ge) 4 , La (Fe, Si, Al) 13 , MnFePAs, etc. [8]. However, they are most interesting from the point of view of cheapness and functionality , there may be Heisler alloys Ni-Mn-Z (Ζ = Ga, In, Sn) [9]. A rather complex dependence of the alloy properties, such as magnetization and magnetocaloric effect, on external parameters, such as temperature or magnetic field, can be observed in them. of the values taking the greatest values near phase transitions in Geisler alloys is the change in the rate the sample when applying a magnetic field, i.e. the so-called magnetocaloric effect (FEM), which is important for the effective operation of the inventive device.

Конструктивно источник магнитного поля может представлять собой цилиндрический магнит, длина которого равна длине термочувствительного ферромагнитного элемента, но с диаметром, приблизительно равным внутреннему диаметру термочувствительного ферромагнитного элемента. Со стороны полюсов этот постоянный магнит имеет конусообразные углубления (см. фиг. 1).Structurally, the source of the magnetic field can be a cylindrical magnet, the length of which is equal to the length of the thermosensitive ferromagnetic element, but with a diameter approximately equal to the inner diameter of the thermosensitive ferromagnetic element. From the poles, this permanent magnet has cone-shaped recesses (see Fig. 1).

Материалы источника магнитного поля (постоянного магнита) и магнитопровода должны иметь достаточно высокую точку Кюри. Это избавит от необходимости использования термоизоляторов, изолирующих магнитопровод и источник магнитного поля от нагретого термочувствительного ферромагнитного элемента, но вносящих дополнительные потери в общий магнитный поток. В качестве материала для источника магнитного поля может использоваться постоянный магнит из ферритов бария или стронция с точкой Кюри равной 450°С. Благодаря большому удельному сопротивлению ферритов будут сведены к минимуму потери, связанные с вихревыми индукционными токами в процессе перемагничивания термочувствительного ферромагнитного элемента.The materials of the magnetic field source (permanent magnet) and the magnetic circuit must have a sufficiently high Curie point. This eliminates the need to use thermal insulators that isolate the magnetic circuit and the source of the magnetic field from the heated thermosensitive ferromagnetic element, but introducing additional losses into the total magnetic flux. As a material for a magnetic field source, a permanent magnet from barium or strontium ferrites with a Curie point of 450 ° C can be used. Due to the large resistivity of ferrites, losses associated with eddy induction currents during the magnetization reversal of the thermosensitive ferromagnetic element will be minimized.

В качестве магнитопровода может использоваться материал, имеющий линейную петлю магнитного гистерезиса и минимальную коэрцитивную силу, что обеспечит минимум потерь в магнитопроводе. Например, материал с нанокристаллической структурой ГМ515 В с температурой Кюри равно 500°С.As a magnetic circuit, a material can be used that has a linear magnetic hysteresis loop and a minimum coercive force, which will ensure a minimum of losses in the magnetic circuit. For example, a material with a nanocrystalline structure GM515 B with a Curie temperature of 500 ° C.

Конструктивно нагреватель ферромагнитного элемента должен выполняться так, чтобы иметь наибольшую площадь соприкосновения с наружной частью трубчатого термочувствительного ферромагнитного элемента из материала с высокой теплопроводностью, например из меди или латуни и иметь продольный разрез для исключения замыкания индукционных токов (см. фиг. 1).Structurally, the heater of the ferromagnetic element should be designed so as to have the largest contact area with the outer part of the tubular thermosensitive ferromagnetic element of a material with high thermal conductivity, for example, copper or brass and have a longitudinal section to exclude the closure of induction currents (see Fig. 1).

Технический результат от использования заявляемых технических решений по сравнению с прототипом заключается в повышении эффективности процесса преобразования тепловой энергии в электрическую за счет снижения потерь в магнитном потоке путем исключения элементов (теплоизолятор и источник магнитного поля), используемых в прототипе, включенных там последовательно с магнитопроводом и имеющих большое магнитное сопротивление.The technical result from the use of the claimed technical solutions in comparison with the prototype is to increase the efficiency of the process of converting thermal energy into electrical energy by reducing losses in the magnetic flux by eliminating the elements (heat insulator and magnetic field source) used in the prototype, included there in series with the magnetic circuit and having high magnetic resistance.

Список использованных источниковList of sources used

1. Пат. №2419919, Российская федерация, МПК H01L 35/02. Термоэлектрический элемент. [Текст] / Г. Шпан. - 2008126318/28; заявл. 27.06.2008, опубл. 27.05.2011.1. Pat. No. 2419919, Russian Federation, IPC H01L 35/02. Thermoelectric element. [Text] / G. Span. - 2008126318/28; declared 06/27/2008, publ. 05/27/2011.

2. АС №811466 СССР, М.Кл. H02N 11/00. Термомагнитный генератор [Текст] / А.П. Новицкий, И.С. Петренко, В.А. Френкель/ - 2736844/24-25; заявл. 19.03.79; опубл. 07.03.1981, Бюл. №9.2. AC No. 811466 USSR, M.Kl. H02N 11/00. Thermomagnetic generator [Text] / A.P. Novitsky, I.S. Petrenko, V.A. Frenkel / - 2736844 / 24-25; declared 03/19/79; publ. 03/07/1981, Bull. No. 9.

3. АС №1015457 СССР, МПК H01L 31/04, H02N 11/00. Магнитотепловой генератор [Текст] / И.П. Копылов, И.Н. Дьяченко. - 3365147/24-25; заявл. 09.12.81; опубл. 30.04.1983, Бюл. №16.3. AU No. 1015457 of the USSR, IPC H01L 31/04, H02N 11/00. Magnetothermal generator [Text] / I.P. Kopylov, I.N. Dyachenko. - 3365147 / 24-25; declared 12/9/81; publ. 04/30/1983, Bull. No. 16.

4. Patent No.: US 2005/0062360 A1, Int. cl.7 H02N 10/00. Thermal engine and thermal power generator both using magnetic body [Text] / Hisato Yabuta. - Appl no: 10/934,512; Filed; Sep.7, 2004; Pub. Date: Mar. 24, 2005.4. Patent No .: US 2005/0062360 A1, Int. cl. 7 H02N 10/00. Thermal engine and thermal power generator both using magnetic body [Text] / Hisato Yabuta. - Appl no: 10 / 934,512; Filed Sep. 7, 2004; Pub. Date: Mar. 24, 2005.

5. Patent No.: US 8,183,736 B2, Int. cl. H02N 10/00; F25B 21/00. Device and method for converting energy [Text] / Gunnar Russberg, Mikael Dahlgren, Stefan Thorburn. - Appl. No.: 12/593,465; PCT Filed: Mar. 18, 2008; PCT Pub. Date: Oct. 2, 2008; PCT Pub. No.: WO 2008/116785.5. Patent No .: US 8,183,736 B2, Int. cl. H02N 10/00; F25B 21/00. Device and method for converting energy [Text] / Gunnar Russberg, Mikael Dahlgren, Stefan Thorburn. - Appl. No .: 12 / 593,465; PCT Filed: Mar. 18, 2008; PCT Pub. Date: Oct. 2, 2008; PCT Pub. No .: WO 2008/116785.

6. Patent N0.: US 6,725,668 B1, Int. cl.7 F25B 21/00; H02N 10/00; H0211 7/06; H0113 1/00. Thermodynamic cycles and method for generating electricity. [Text] / Remi Oseri Cornwall. - Appl. N0.: 09/959,081; PCT Filed: Apt 19 2000; PCT Pub Date Oct 26 2000; PCT Pub- NO-I WO 00/64038.6. Patent N0 .: US 6,725,668 B1, Int. cl. 7 F25B 21/00; H02N 10/00; H0211 7/06; H0113 1/00. Thermodynamic cycles and method for generating electricity. [Text] / Remi Oseri Cornwall. - Appl. N0 .: 09 / 959.081; PCT Filed: Apt 19 2000; PCT Pub Date Oct 26 2000; PCT Pub-NO-I WO 00/64038.

7. Пат. №2542601, Российская Федерация, МПК H02N 37/04, H01L 31/00. / Способ преобразования тепловой энергии в электрическую и устройство для его осуществления. [Текст] / Е.Н. Мищенко, С.Е. Мищенко, В.В. Шацкий. - №2012151495/28; заявл. 30.11.2012, опубл. 20.02.2015, Бюл. №5.7. Pat. No. 2542601, Russian Federation, IPC H02N 37/04, H01L 31/00. / A method of converting thermal energy into electrical energy and a device for its implementation. [Text] / E.N. Mishchenko, S.E. Mishchenko, V.V. Shatsky. - No. 2012151495/28; declared November 30, 2012, publ. 02/20/2015, Bull. No. 5.

8. Карпенко, А.Ю. Магнитокалорический, магнитообъемный эффекты в сплавах La(Fe,Si) и циклы магнитного охлаждения на основе данных материалов. Автореферат13 диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук / А.Ю. Карпенко. - Тверь: ТГУ, 2012. - 24 с. 8. Karpenko, A.Yu. Magnetocaloric, magnetovolume effects in La (Fe, Si) alloys and magnetic cooling cycles based on these materials. Abstract of 13 dissertation for the degree of candidate of physical and mathematical sciences / A.Yu. Karpenko. - Tver: TSU, 2012 .-- 24 p.

9. Казаков, А.П. Магнитные, тепловые и магнитотранспортные свойства сплавов Гейслера на основе Ni-Mn-In. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук / А.П. Казаков. - М.: МГУ, 2012. - 26 с. 9. Kazakov, A.P. Magnetic, thermal and magnetotransport properties of Geisler alloys based on Ni-Mn-In. Abstract of dissertation for the degree of candidate of physical and mathematical sciences / A.P. Cossacks. - M .: Moscow State University, 2012 .-- 26 p.

Claims (1)

Устройство непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую, содержащее магнитопровод, в зазоре которого расположен термочувствительный ферромагнитный элемент, источник магнитного поля, выходную и входную обмотки, размещенные на магнитопроводе, нагреватель термочувствительного ферромагнитного элемента, генератор-возбудитель, подключенный к входной обмотке, и накопитель электрической энергии, подключенный к выходной обмотке, отличающееся тем, что термочувствительный ферромагнитный элемент имеет форму трубки, а в качестве источника магнитного поля используется ферритовый магнит таких же линейных размеров, как и термочувствительный ферромагнитный элемент с диаметром, равным внутреннему диаметру термочувствительного ферромагнитного элемента, и с конусообразными углублениями со стороны полюсов, соосно помещенный вовнутрь термочувствительного ферромагнитного элемента.A device for the direct conversion of thermal energy into electrical energy, containing a magnetic circuit, in the gap of which is a thermosensitive ferromagnetic element, a magnetic field source, output and input windings located on the magnetic circuit, a heater of a thermosensitive ferromagnetic element, an exciter generator connected to the input winding, and an electric energy storage device connected to the output winding, characterized in that the thermally sensitive ferromagnetic element has the shape of a tube, and in A ferrite magnet of the same linear dimensions as a thermosensitive ferromagnetic element with a diameter equal to the inner diameter of the thermosensitive ferromagnetic element and with cone-shaped recesses from the poles, coaxially placed inside the thermosensitive ferromagnetic element is used as the source of the magnetic field.
RU2015142594A 2015-10-06 2015-10-06 Device for the direct thermoelectric conversion RU2620260C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015142594A RU2620260C2 (en) 2015-10-06 2015-10-06 Device for the direct thermoelectric conversion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015142594A RU2620260C2 (en) 2015-10-06 2015-10-06 Device for the direct thermoelectric conversion

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015142594A RU2015142594A (en) 2017-04-10
RU2620260C2 true RU2620260C2 (en) 2017-05-24

Family

ID=58505220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015142594A RU2620260C2 (en) 2015-10-06 2015-10-06 Device for the direct thermoelectric conversion

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2620260C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2815626B2 (en) * 2021-03-05 2021-09-08 Emsc Global Water Solutions S L DEVICE CONVERTER THERMAL ENERGY INTO ELECTRICAL OR MECHANICAL ENERGY BY MAGNETOCALORIC EFFECT

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU811466A1 (en) * 1979-03-19 1981-03-07 Харьковский Государственный Орденатрудового Красного Знамени Университетим. A.M.Горького Thermomagnetic generator
SU1015457A1 (en) * 1981-12-09 1983-04-30 Алма-Атинский Энергетический Институт Magnetothermal generator
CH662020A5 (en) * 1983-09-09 1987-08-31 Ernst Marcus Device for direct conversion of thermal energy into electrical energy, and a method for its operation
US6725668B1 (en) * 1999-04-19 2004-04-27 Remi Oseri Cornwall Thermodynamic cycles and method for generating electricity
RU2379820C1 (en) * 2008-12-15 2010-01-20 Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Method to convert thermal energy into electric power
RU2542601C2 (en) * 2012-11-30 2015-02-20 Евгений Николаевич Мищенко Method of conversion of thermal energy into electric and device for its implementation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU811466A1 (en) * 1979-03-19 1981-03-07 Харьковский Государственный Орденатрудового Красного Знамени Университетим. A.M.Горького Thermomagnetic generator
SU1015457A1 (en) * 1981-12-09 1983-04-30 Алма-Атинский Энергетический Институт Magnetothermal generator
CH662020A5 (en) * 1983-09-09 1987-08-31 Ernst Marcus Device for direct conversion of thermal energy into electrical energy, and a method for its operation
US6725668B1 (en) * 1999-04-19 2004-04-27 Remi Oseri Cornwall Thermodynamic cycles and method for generating electricity
RU2379820C1 (en) * 2008-12-15 2010-01-20 Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Method to convert thermal energy into electric power
RU2542601C2 (en) * 2012-11-30 2015-02-20 Евгений Николаевич Мищенко Method of conversion of thermal energy into electric and device for its implementation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015142594A (en) 2017-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2014014269A (en) Thermodynamic cycle and method for power generation
Liao et al. Generalized two-temperature model for coupled phonon-magnon diffusion
RU2620260C2 (en) Device for the direct thermoelectric conversion
US7746203B2 (en) Thermodynamic cycles
CN107743570A (en) Micro-magnetic thermal device
Guillou et al. Field dependence of the magnetocaloric effect in MnFe (P, Si) materials
Lallart et al. Analysis of thermal energy harvesting using ferromagnetic materials
Abdelhady Review of thermodynamics of systems that embrace transfer of electric and magnetic energies
Mandava et al. Effect of thermal treatment of a ferro magnetic core on induced EMF
RU2542601C2 (en) Method of conversion of thermal energy into electric and device for its implementation
Yan et al. Thermally actuated magnetization flux pump in single-grain YBCO bulk
Zhang et al. Fully solid state thermomagnetoelectric generator: Cycle model and proof-of-concept results
RU2015148551A (en) Inertial electric motor
SU811466A1 (en) Thermomagnetic generator
JP7105770B2 (en) Apparatus and method for converting thermal energy into electrical energy
RU2258327C2 (en) Method for converting electromagnetic field energy to heat energy
RU2444802C1 (en) Device of automatic control of power generator
Yan et al. Thermally actuated magnetization method in high temperature superconductor bulks
US10629367B2 (en) Permanent magnet induction generator (PMIG)
Kosa et al. Transformation of the DC and AC Magnetic Field with Novel Application of the YBCO HTS ring
Zhai et al. Modeling and simulation of thermomagnetic materials for thermally actuated magnetization flux pumping method
Yan et al. A novel design of thermally actuated magnetization flux pump for high temperature superconducting bulks
Karimi-Moghaddam et al. Thermomagnetic liquid cooling: A novel variable speed motor drives thermal management solution
RU2017101768A (en) METHOD FOR ENERGY GENERATION IN AN INERTIA-ELECTROMAGNETIC DEVICE
Dalcalı et al. Microcontroller-based cooling of a single-phase transformer with thermoelectric module

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181007

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载