專(zhuān)利名稱(chēng)：一種熱動(dòng)系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能量轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，尤其涉及一種熱動(dòng)系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
能量既不能產(chǎn)生也不能消失，而會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式或是從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。在人類(lèi)的生產(chǎn)生活中，各種動(dòng)機(jī)的使用大多數(shù)都是通過(guò)不同能量之間的轉(zhuǎn)換進(jìn)而達(dá)到其使用目的，例如，發(fā)電機(jī)是將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能輸出，其被轉(zhuǎn)換的能量可以是，機(jī)械能、化學(xué)能、熱能等；而日常生活中最常見(jiàn)的電動(dòng)機(jī)則與發(fā)電機(jī)正好相反，是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供人們使用。依據(jù)其性質(zhì)和產(chǎn)生的效果，常見(jiàn)的能量包括機(jī)械能、電能、化學(xué)能、光能和熱能等，其可實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)換的方式也比較多，常見(jiàn)的，1、電能轉(zhuǎn)換為熱能，一般通過(guò)熱電阻或熱輻射，例如家用的電熱爐，是在熱阻絲內(nèi)通過(guò)大量電流使熱阻絲產(chǎn)生大量熱能，通過(guò)熱輻射傳導(dǎo)給周?chē)h(huán)境；也可以通過(guò)微波裝置，使電能轉(zhuǎn)化成微波，通過(guò)熱福射轉(zhuǎn)為熱能；2、光能轉(zhuǎn)換為電能,可以通過(guò)光電效應(yīng)使光照射在金屬表面而福射出電子,通過(guò)這種方法，人類(lèi)設(shè)計(jì)了太陽(yáng)能板，實(shí)現(xiàn)了光能轉(zhuǎn)換為電能的過(guò)程。隨著不可再生能源的枯竭，人類(lèi)越來(lái)越重視可再生清潔能源的應(yīng)用，光能就是最受關(guān)注的清潔能源之一。3、化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使得正電子和負(fù)電子分別在陽(yáng)極和陰極匯聚，此過(guò)程也是電池充電的過(guò)程。4、電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，借助電磁感應(yīng)效應(yīng)，人類(lèi)設(shè)計(jì)了電動(dòng)機(jī)，可以使電能輕松轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。5、機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能，機(jī)械做功摩擦可以產(chǎn)生熱能，但是，轉(zhuǎn)換效率一般不高，而且在實(shí)際應(yīng)用中無(wú)法通過(guò)這樣的轉(zhuǎn)換大量的機(jī)械能進(jìn)而提供熱能，只作為機(jī)械能的能量損耗而已。6、光能轉(zhuǎn)化熱能、機(jī)械能和化學(xué)能，光能在照射到物體時(shí)，就會(huì)伴隨熱能的傳導(dǎo)，但不同波段的光波導(dǎo)熱能力不同；通過(guò)太陽(yáng)帆可實(shí)現(xiàn)光能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，植物的光合作用則是光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的典型例子。但是，綜合以上所舉的例子，以及在目前人們所能認(rèn)知的領(lǐng)域中，熱能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量的方式是較難實(shí)現(xiàn)的，例如，目前人們所能想到的較好的將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的方法就是:內(nèi)燃機(jī)，即將液體或氣體燃料與空氣混合后，直接輸入汽缸內(nèi)部的高壓燃燒室燃燒爆發(fā)進(jìn)而產(chǎn)生動(dòng)力推動(dòng)氣缸做工，實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的目的。內(nèi)燃機(jī)在使用的時(shí)候，雖然具有體積小、便于移動(dòng)、起動(dòng)性能好等特點(diǎn)；但是內(nèi)燃機(jī)一般使用石油烴類(lèi)物質(zhì)作為燃料，對(duì)原料的損耗大，同時(shí)排出的廢氣中含有害氣體(如，二氧化硫，氮氧化物)的成分較高，對(duì)環(huán)境會(huì)造成污染，不能滿(mǎn)足綠色、環(huán)保的需求以及能量清潔使用的要求
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種熱動(dòng)系統(tǒng)，該熱動(dòng)系統(tǒng)將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過(guò)程中環(huán)保、無(wú)污染。本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種熱動(dòng)系統(tǒng)，包括:導(dǎo)流裝置、受磁體、共軸且內(nèi)外嵌套的兩個(gè)管狀磁體；所述管狀磁體由多個(gè)磁塊拼接而成，兩個(gè)所述管狀磁體之間形成強(qiáng)、弱間隔的磁場(chǎng)；所述導(dǎo)流裝置設(shè)置在兩個(gè)所述管狀磁體之間，與兩個(gè)所述管狀磁體共軸；所述受磁體為熱敏磁性材料，填充在所述導(dǎo)流裝置的內(nèi)部，所述受磁體上設(shè)有縫隙，用于溫度不同的流體間隔流過(guò)，所述受磁體與不同溫度的流體接觸而被改變其當(dāng)前溫度，進(jìn)而處于間隔轉(zhuǎn)換的鐵磁或者順磁狀態(tài)；處于鐵磁狀態(tài)的所述熱敏磁性材料受到所述磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁力后持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)所述導(dǎo)流裝置轉(zhuǎn)動(dòng)?？蛇x的，組成所述管狀磁體的多個(gè)所述磁塊呈海爾貝克陣列分布?？蛇x的，所述導(dǎo)流裝置為一個(gè)環(huán)形框架盒，所述框架盒沿所述磁體長(zhǎng)度方向均勻形成至少I(mǎi)倍于所述組成其中一個(gè)所述管狀磁體的磁塊數(shù)量的條形倉(cāng)。可選的，Gd、Gd5(SiGe) 4、La (FeSi) 13 中的一種或多種?？蛇x的，所述溫度不同的流體包括大于所述熱敏磁性受磁體居里溫度的第一流體和小于所述熱敏磁性受磁體居里溫度的第二流體?？蛇x的，每個(gè)所述條形倉(cāng)中填充有所述熱敏磁性材料；每相鄰的兩個(gè)填充有所述熱敏磁性材料的所述條形倉(cāng)為一組，每組所述條形倉(cāng)中間隔通入所述第一流體和所述第二流體，并改變對(duì)應(yīng)熱敏磁性材料的當(dāng)前溫度。可選的，還包括外殼、定位軸、兩個(gè)盒蓋、套軸；所述外殼為中空?qǐng)A柱形，并配合套接在所述管狀磁體的外壁；所述定位軸位于所述管狀磁體的中心軸線上并與所述管狀磁體的內(nèi)壁固接；所述盒蓋包括一個(gè)圓盤(pán)狀底座，所述底座的一端均勻設(shè)置與所述條形倉(cāng)配合套接的凸臺(tái)；且所述每個(gè)凸臺(tái)上設(shè)置有與所述條形倉(cāng)接通的第一通孔，所述盒蓋通過(guò)所述凸臺(tái)套接在所述框架盒的兩端。所述套軸為一端開(kāi)口一端封閉的中空的柱形結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述盒蓋的中心位置，所述盒蓋通過(guò)所述套軸套接在所述定位軸上?？蛇x的，所述底座上還設(shè)置多個(gè)沿其軸心對(duì)稱(chēng)分布的扇形孔?？蛇x的，還包括兩個(gè)殼蓋，所述殼蓋的形狀與所述外殼相配合，分別封堵在所述外殼的兩端，所述殼蓋的中心位置設(shè)置一個(gè)第二通孔，所述殼蓋上設(shè)置與所述第一通孔對(duì)應(yīng)的用于接通所述流體的通管，所述殼蓋、所述盒蓋共軸且依次套接在所述定位軸上，所述通管與所述盒蓋為滑動(dòng)密封連接。一種熱動(dòng)方法，包括:設(shè)置環(huán)形、并且強(qiáng)、弱間隔的磁場(chǎng)；將多份設(shè)置有間隙的熱敏磁性材料置于所述磁場(chǎng)中；將與所述熱敏磁性材料對(duì)應(yīng)設(shè)置的多股溫度間隔變化的流體依次通入所述熱敏磁性材料中；不同溫度的所述流體與所述熱敏磁性材料進(jìn)行熱量傳遞，使得所述熱敏磁性材料間隔處于鐵磁或者順磁狀態(tài)；處于鐵磁狀態(tài)的所述熱敏磁性材料受到所述磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁力后持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)所述導(dǎo)流裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而輸出轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能。從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的這種熱動(dòng)系統(tǒng)具有以下至少一種有益效果:1、共軸且內(nèi)、外嵌套的兩個(gè)管狀磁體均由多個(gè)磁塊拼接而成，進(jìn)而會(huì)在磁體之間產(chǎn)生強(qiáng)、弱間隔的磁場(chǎng)，導(dǎo)流裝置設(shè)置在兩個(gè)管狀磁體之間，并且與兩個(gè)管狀磁體共軸，受磁體為熱敏性材料，并填充在導(dǎo)流裝置的內(nèi)部，并且在受磁體上設(shè)置間隙，這樣，當(dāng)溫度不同的流體接觸所述受磁體之后，受磁體的溫度就會(huì)被改變，受磁體進(jìn)而會(huì)處于間隔轉(zhuǎn)換的鐵磁或者磁狀態(tài)；受磁體處于鐵磁狀態(tài)時(shí)，就會(huì)受到磁場(chǎng)較大的磁力，處于順磁態(tài)的受磁體就受到較小的磁力，因此當(dāng)受磁體以及導(dǎo)流裝置處于內(nèi)外磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，當(dāng)受磁體的當(dāng)前溫度被溫度不同的流體改變后，受磁體就會(huì)呈現(xiàn)鐵磁或者順磁兩種狀態(tài)，而處于順磁狀態(tài)的受磁體受到很小的磁力，幾乎可以忽略；處于鐵磁狀態(tài)的受磁體就會(huì)受到磁力作用進(jìn)而持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程會(huì)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)流裝置一起轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了流體將熱量傳遞到受磁體，受磁體受到磁場(chǎng)磁力后作用在導(dǎo)流裝置上，進(jìn)而使得導(dǎo)流裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，即將實(shí)現(xiàn)了熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過(guò)程，在整個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，沒(méi)有燃料的燃燒以及有害物質(zhì)的排放，因此實(shí)現(xiàn)了環(huán)保、無(wú)污染的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。2、海爾貝克陣列分布的磁塊會(huì)產(chǎn)生明顯的強(qiáng)、弱間隔磁場(chǎng)，更利于鐵磁性的受磁體受力。3、環(huán)形框架盒可便于與內(nèi)外磁體之間套合，且沿磁體長(zhǎng)度方向延伸的多個(gè)條形倉(cāng)可便于放置受磁體。4、熱敏磁性材料其磁化強(qiáng)度大，且其居里溫度接近室溫，在磁場(chǎng)磁力的作用下，易實(shí)現(xiàn)順磁性和鐵磁性的轉(zhuǎn)變。5、第一流體和第二流體自身的溫度高于/低于熱敏性受磁體的居里溫度，通過(guò)與受磁體進(jìn)行熱量傳遞之后可使受磁體呈現(xiàn)順磁性和鐵磁性的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而受到磁場(chǎng)磁力的作用；第一流體和第二流體的溫度不同，可方便快捷的將受磁體的當(dāng)前溫度改變，進(jìn)而使其呈現(xiàn)順次或者鐵磁狀態(tài)。6、以組為單位的條形倉(cāng)間隔通入第一流體和第二流體，每組相鄰條形倉(cāng)接入不同溫度的流體；并使相應(yīng)的受磁體具有不同的溫度，進(jìn)而處于不同的受力狀態(tài)。7、外殼、定位軸、盒蓋以及殼蓋起到固定、支撐及封堵等作用，因此更好的使得熱動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的熱動(dòng)系統(tǒng)中磁體以及導(dǎo)流裝置組合的示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的熱動(dòng)系統(tǒng)中內(nèi)、外磁體、導(dǎo)流裝置的示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的熱動(dòng)系統(tǒng)中外殼套接內(nèi)、外磁體的示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的熱動(dòng)系統(tǒng)中盒蓋以及輸出管組成示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例2的熱動(dòng)系統(tǒng)中盒蓋以及輸出管套裝圖6為本發(fā)明實(shí)施例2的熱動(dòng)系統(tǒng)中殼蓋的組成圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例2的熱動(dòng)系統(tǒng)整體外形示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例2的熱動(dòng)系統(tǒng)各裝置套裝示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例2的熱動(dòng)系統(tǒng)中條形倉(cāng)中通入流體的示意圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例2的熱動(dòng)系統(tǒng)中條形倉(cāng)處于強(qiáng)弱磁場(chǎng)區(qū)的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“連接”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，“連接”可以是固定連接；可以是拆卸連接；也可以是點(diǎn)連接；可以是直接連接；可以是通過(guò)中間媒介間接連接，可以使兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。需要說(shuō)明的是，在附圖中，凡是出現(xiàn)箭頭，均表示對(duì)應(yīng)磁塊磁力線的方向。請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明實(shí)施例1提供的熱動(dòng)系統(tǒng)，包括:導(dǎo)流裝置102、受磁體、共軸且內(nèi)外嵌套的兩個(gè)管狀磁體101 ；所述管狀磁體101由多個(gè)磁塊拼接而成，兩個(gè)所述管狀磁體101之間形成強(qiáng)、弱間隔的磁場(chǎng)；所述導(dǎo)流裝置102設(shè)置在兩個(gè)所述管狀磁體101之間，與兩個(gè)所述管狀磁體101共軸；所述受磁體為熱敏磁性材料，填充在所述導(dǎo)流裝置102的內(nèi)部，所述受磁體上設(shè)有縫隙，用于溫度不同的流體間隔流過(guò)，所述受磁體與不同溫度的流體接觸而被改變其當(dāng)前溫度，進(jìn)而處于間隔轉(zhuǎn)換的鐵磁或者順磁狀態(tài)；處于鐵磁狀態(tài)的所述熱敏磁性材料受到所述磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁力后持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)所述導(dǎo)流裝置102轉(zhuǎn)動(dòng)。共軸且內(nèi)、外嵌套的兩個(gè)管狀磁體101均由多個(gè)磁塊拼接而成，進(jìn)而會(huì)在磁體之間產(chǎn)生強(qiáng)、弱間隔的磁場(chǎng)，導(dǎo)流裝置102設(shè)置在兩個(gè)管狀磁體之間，并且與兩個(gè)管狀磁體101共軸，受磁體為熱敏性材料，并填充在導(dǎo)流裝置102的內(nèi)部，并且在受磁體上設(shè)置間隙，這樣，當(dāng)溫度不同的流體接觸所述受磁體之后，受磁體的溫度就會(huì)被改變，受磁體進(jìn)而會(huì)處于間隔轉(zhuǎn)換的鐵磁或者磁狀態(tài)；受磁體處于鐵磁狀態(tài)時(shí)，就會(huì)受到磁場(chǎng)較大的磁力，處于順磁態(tài)的受磁體就受到較小的磁力，因此當(dāng)受磁體以及導(dǎo)流裝置102處于內(nèi)外磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，當(dāng)受磁體的當(dāng)前溫度被溫度不同的流體改變后，受磁體就會(huì)呈現(xiàn)鐵磁或者順磁兩種狀態(tài)，而處于順磁狀態(tài)的受磁體受到很小的磁力，幾乎可以忽略；處于鐵磁狀態(tài)的受磁體就會(huì)受到磁力作用進(jìn)而持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程會(huì)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)流裝置102 —起轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了流體將熱量傳遞到受磁體，受磁體受到磁場(chǎng)磁力后作用在導(dǎo)流裝置上，進(jìn)而使得導(dǎo)流裝置102轉(zhuǎn)動(dòng)，即將實(shí)現(xiàn)了熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過(guò)程，在整個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，沒(méi)有燃料的燃燒以及有害物質(zhì)的排放，因此實(shí)現(xiàn)了環(huán)保、無(wú)污染的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。請(qǐng)參考圖3-圖10，為使得本發(fā)明在具體操作的過(guò)程中更加易于實(shí)現(xiàn)，便利操作，本發(fā)明實(shí)施例2提供的熱動(dòng)系統(tǒng)是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上作出的進(jìn)一步的限定和增加，現(xiàn)做進(jìn)一步的闡述和說(shuō)明:附圖9-10中:H:強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)；L:弱磁場(chǎng)區(qū)；c:通入第二流體的條形倉(cāng)；h:通入第一流體的條形倉(cāng)；進(jìn)一步的，組成所述管狀磁體101的多個(gè)所述磁塊呈海爾貝克陣列分布。磁塊的拼接狀態(tài)決定了其產(chǎn)生磁場(chǎng)磁力的大小，在本實(shí)施例中，呈海爾貝克陣列分布的多個(gè)磁塊在產(chǎn)生磁場(chǎng)的時(shí)候，其具有明顯的強(qiáng)、弱磁場(chǎng)區(qū)域，因而能夠使得受磁體受到的磁力是間隔的，在強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)受力大，而在弱磁場(chǎng)去基本不受力。在本實(shí)施例中，呈海爾貝克陣列分布的磁塊形成的管狀磁體101在使用的過(guò)程是靜止不動(dòng)的，類(lèi)似于發(fā)電機(jī)中的定子。此外，多個(gè)磁塊之間可以采取粘合的方式形成內(nèi)外管狀磁體101，粘合的方式會(huì)使得多個(gè)磁塊緊密的結(jié)合，且不影響其形成的磁場(chǎng)磁力的大小。進(jìn)一步的，所述導(dǎo)流裝置102為一個(gè)環(huán)形框架盒，所述框架盒沿所述磁體長(zhǎng)度方向均勻形成至少I(mǎi)倍于所述組成其中一個(gè)所述管狀磁體101的磁塊數(shù)量的條形倉(cāng)201。導(dǎo)流裝置102在本實(shí)施例具有兩方面的作用，一方面，可以將熱敏磁性材料構(gòu)成的受磁體裝盛和收集，利于流體接觸受磁體并通過(guò)熱量傳導(dǎo)改變其當(dāng)前溫度；另一方面導(dǎo)流裝置102起到疏導(dǎo)流體的作用，并使受磁體和流體接觸。本實(shí)施例中的導(dǎo)流裝置102可以采用一個(gè)環(huán)形的框架盒，環(huán)形的框架盒可以很好的與管狀磁體之間的空間相配合，利于轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，框架盒上沿所述磁體長(zhǎng)度方向均勻形成至少I(mǎi)倍于組成其中一個(gè)所述管狀磁體101的磁塊數(shù)量的條形倉(cāng)201，條形倉(cāng)201放置受磁體。同時(shí)，條形倉(cāng)201的數(shù)量可優(yōu)選為組成一個(gè)管狀磁體101的磁塊數(shù)量的2倍，這樣，每?jī)蓚€(gè)條形倉(cāng)201就可以對(duì)應(yīng)一個(gè)磁塊，當(dāng)條形倉(cāng)201處于磁場(chǎng)中，尤其是處于每相鄰兩個(gè)磁塊之間時(shí)，處于鐵磁性的熱敏磁性材料受到的受力明顯，在具體的設(shè)計(jì)中，可以設(shè)置
4、8、16、32、64個(gè)條形倉(cāng),條形倉(cāng)201的數(shù)量也可以是組成一個(gè)管狀磁體101磁塊數(shù)量的奇數(shù)倍，例如，1、3、5、7倍等；條形倉(cāng)201的數(shù)量越多，其可以裝盛的受磁體也就會(huì)更多，因而使得其受到的磁力也就更大，進(jìn)而使得導(dǎo)流裝置102越容易轉(zhuǎn)動(dòng)?？紤]到框架盒和改變受磁體溫度的流體是時(shí)刻接觸的，所以框架盒一般采用絕熱性能好的材質(zhì)制成，例如，可利用玻璃棉隔熱板材制成；也可以采用非金屬材料或者無(wú)金屬材料制成，例如，尼龍、工程塑料、奧氏體不銹鋼等。進(jìn)一步的，所述受磁體為GcUGd5 (SiGe)4^La (FeSi) 13中的一種或多種；任何鐵磁性材料都有其居里溫度，居里溫度是指材料可以在鐵磁性和順磁性之間改變的溫度，即鐵電體從鐵電相轉(zhuǎn)變成順電相的相變溫度；或者是稱(chēng)為發(fā)生二級(jí)相變的轉(zhuǎn)變溫度，當(dāng)受磁體的自身溫度低于居里溫度時(shí)，受磁體表現(xiàn)為鐵磁性，會(huì)受到所處磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁力；而當(dāng)受磁體本身的溫度高于其居里溫度時(shí)，該物質(zhì)表現(xiàn)為順磁性，很少或者基本不受到所處磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁力。 本實(shí)施例中的受磁體采取熱敏性受磁體，熱敏性受磁體的磁變溫度恒定，且接近于室溫，通過(guò)流體改變其溫度的較易實(shí)現(xiàn)；具體的，在熱敏性受磁體的選擇上，一般遵循以下原則:1、磁化強(qiáng)度大；2、M-T曲線在居里溫度附近的變化明顯，變化幅度大。比如，熱敏性受磁體可以選擇稀土金屬釓(Gd)，其居里溫度為21°C;Gd5 (SiGe)4-釓5 (硅鍺)4合金或La (FeSi)13—鑭(鐵硅)13合金，其居里溫度接近室溫，同時(shí)熱敏材料的選擇也不局限在固定單一的成分，可以將不同的材料組合。進(jìn)一步的，所述流體包括大于所述熱敏性受磁體居里溫度的第一流體和小于所述熱敏性受磁體居里溫度的第二流體。本實(shí)施例中，流體包括第一流體和第二流體，第一流體和第二流體的溫度不同，第一流體的溫度高于所述受磁體居里溫度，第二流體的溫度低于受磁體的居里溫度；兩種流體在與受磁體接觸的過(guò)程中，由于第一流體的溫度較高，所以可以將熱量傳遞到第一流體并使得第一流體的溫度高于其本身的居里溫度，這樣在磁場(chǎng)中，就會(huì)表現(xiàn)為順磁性，順磁性的受磁體在磁場(chǎng)中受到的磁力很小，相反的，第二流體與受磁體接觸的過(guò)程中，通過(guò)熱量傳遞，使得受磁體溫度低于居里溫度，進(jìn)而會(huì)使得受磁體表現(xiàn)為鐵磁性，進(jìn)而會(huì)在磁場(chǎng)中受到磁力。 在本實(shí)施例中，溫度不同的流體可優(yōu)選為水，第一流體通常為熱水，第二流體通常為冷水，熱水和冷水的溫度滿(mǎn)足大于或小于熱敏磁性材料本身的居里溫度即可。在具體的操作中，當(dāng)熱水使熱敏磁性材料處于居里溫度以上時(shí)，熱敏磁性材料就表現(xiàn)為順磁性，在磁場(chǎng)中不受磁力作用或受磁力作用很??；當(dāng)涼水使熱敏磁性材料處于居里溫度以下時(shí)，熱敏磁性材料表現(xiàn)為鐵磁性，在磁場(chǎng)中受磁力作用很大，在磁力作用下會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步的，每個(gè)所述條形倉(cāng)201中填充有所述熱敏磁性材料；每相鄰的兩個(gè)填充有所述熱敏磁性材料的所述條形倉(cāng)201為一組，每組所述條形倉(cāng)201中間隔通入所述第一流體和所述第二流體，并改變對(duì)應(yīng)熱敏磁性材料的當(dāng)前溫度。在將受磁體填充到條形倉(cāng)201的后，在將流體通入條形倉(cāng)改變受磁體溫度的時(shí)候，較佳的，可以選擇以?xún)蓚€(gè)條形倉(cāng)201為一組，然后以組為單位，間隔通入第一流體和第二流體,通入第一流體的條形倉(cāng)201中的受磁體表現(xiàn)為順磁性，在磁場(chǎng)中受力很小，而通入第二流體的條形倉(cāng)中的受磁體表現(xiàn)為鐵磁性，在磁場(chǎng)中受到的力較大，例如，當(dāng)通入第二流體的兩個(gè)條形倉(cāng)201處于強(qiáng)、弱磁場(chǎng)間隔區(qū)時(shí)，表現(xiàn)為鐵磁性的受磁體會(huì)受到磁力作用，這種磁力作用使得整個(gè)鐵磁性的受磁體處于一個(gè)不平衡的受力狀態(tài)，因而其會(huì)向強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)移動(dòng)，多個(gè)鐵磁性的受磁體受到的磁力得到累加進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，受磁體轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候?qū)Я餮b置也會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而實(shí)現(xiàn)了將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的目的。進(jìn)一步的，還包括外殼202、定位軸203、兩個(gè)盒蓋204、套軸208 ；所述外殼202為中空?qǐng)A柱形，并配合套接在所述管狀磁體101的外壁；所述定位軸203位于所述管狀磁體101的中心軸線上并與所述管狀磁體101的中空內(nèi)壁固接；所述盒蓋204包括一個(gè)圓盤(pán)狀底座205，所述底座205的一端均勻設(shè)置與所述條形倉(cāng)201配合套接的凸臺(tái)206 ;且所述每個(gè)凸臺(tái)206上設(shè)置有與所述條形倉(cāng)201接通的第一通孔207，所述盒蓋204通過(guò)所述凸臺(tái)206套接在所述框架盒的兩端。
所述套軸208為一端開(kāi)口一端封閉的中空的柱形結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述盒蓋204的中心位置，所述盒蓋204通過(guò)所述套軸208套接在所述定位軸203上。在具體的設(shè)置中，外殼202配合套接在所述管狀磁體101的外壁，起到固定的作用，定位軸203固接將管狀磁體101中部，一方面可以起到將管狀磁體101固定的作用，同時(shí)也能支撐磁體。盒蓋204包括一個(gè)圓盤(pán)狀的底座204，底座204通過(guò)其上設(shè)置的凸臺(tái)206套接框架盒的條形倉(cāng)201上，因?yàn)橥古_(tái)206上還對(duì)應(yīng)設(shè)置了通孔207，因此可以保證流體能夠通入條形倉(cāng)101中。盒蓋204在具體的使用中起到將條形倉(cāng)101封口的作用，條形倉(cāng)101的兩端套上盒蓋201之后，其條形倉(cāng)101中的受磁體就不會(huì)輕易的外流。在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，盒蓋201會(huì)隨著框架盒一起轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，在具體的設(shè)置中，凸臺(tái)206的端部設(shè)置有絲網(wǎng)，可以很好的封住條形倉(cāng)201中的熱敏磁性材料。套軸208設(shè)置在盒蓋204的中心位置，并且與定位軸204套接，這樣，在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，可以通過(guò)外接一個(gè)輸出裝置接在套軸208上進(jìn)而將轉(zhuǎn)變的機(jī)械能輸出。進(jìn)一步的，底座205上還設(shè)置多個(gè)沿其軸心對(duì)稱(chēng)分布的扇形孔。考慮到底座205如果是個(gè)實(shí)心板的情況下，其重量較大，其隨著導(dǎo)流裝置102轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可能會(huì)較難實(shí)現(xiàn)，因此，在底座205上設(shè)置對(duì)稱(chēng)分布的扇形孔，減輕其重量，更加容易轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)一步的，還包括兩個(gè)殼蓋210，所述殼蓋210的形狀與所述外殼202相配合，分別封堵在所述外殼202的兩端，所述殼蓋210的中心位置設(shè)置一個(gè)第二通孔，所述殼蓋上設(shè)置與所述第一通孔對(duì)應(yīng)的用于接通所述流體的通管211，所述殼蓋210、所述盒蓋204共軸且依次套接在所述定位軸203上，所述通管211與所述盒蓋204為滑動(dòng)密封連接。殼蓋210進(jìn)一步可將設(shè)置有盒蓋204的熱動(dòng)系統(tǒng)的兩端連接，套接有輸出管208的定位軸203可以穿過(guò)殼蓋210中心位置的第二通孔，進(jìn)而不影響轉(zhuǎn)變的機(jī)械能輸出，同時(shí)殼蓋210上還對(duì)應(yīng)設(shè)置了與盒蓋204上的第一通孔連通的通管211，通管211用于將第一流體和第二流體間隔通入到條形倉(cāng)201中，導(dǎo)流裝置102在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，每個(gè)條形倉(cāng)201對(duì)應(yīng)的通管211將會(huì)持續(xù)性的通入第一流體和第二流體。這樣，條形倉(cāng)201中的受磁體就會(huì)間隔的受到冷、熱流體的熱傳導(dǎo)，受磁體自身的溫度也就一直處于變化的過(guò)程，因而在整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，呈現(xiàn)順磁性和鐵磁性互相轉(zhuǎn)變的過(guò)程，只要其當(dāng)前溫度低于自身居里溫度時(shí)，就會(huì)受到管狀磁體101產(chǎn)生的磁力進(jìn)而運(yùn)動(dòng)，而運(yùn)動(dòng)的過(guò)程就會(huì)驅(qū)動(dòng)整個(gè)導(dǎo)流裝置102 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的過(guò)程，同時(shí)，本實(shí)施例提供的熱動(dòng)系統(tǒng)在將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸出的過(guò)程中，環(huán)保，無(wú)污染。在本實(shí)施例中，由于導(dǎo)流裝置102是可以轉(zhuǎn)動(dòng)的，填充有熱敏磁性材料的導(dǎo)流裝置102以及與其套接的并設(shè)置有套軸208的盒蓋204，類(lèi)似于發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)動(dòng)原理可簡(jiǎn)單的概述為，熱敏磁性材料與溫度不同的流體進(jìn)行熱量交換之后，呈現(xiàn)出鐵磁/順磁狀態(tài)，由上述定子形成的強(qiáng)弱間隔的磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁力使得鐵磁狀態(tài)的熱敏磁性材料受力進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)了將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的目的。本發(fā)明還提供了一種熱動(dòng)方法，包括，設(shè)置環(huán)形、并且強(qiáng)、弱間隔的磁場(chǎng)；將多份設(shè)置有間隙的熱敏磁性材料置于所述磁場(chǎng)中；將與所述熱敏磁性材料對(duì)應(yīng)設(shè)置的多股溫度間隔變化的流體依次通入所述熱敏磁性材料中；不同溫度的所述流體與所述熱敏磁性材料進(jìn)行熱量傳遞，使得所述熱敏磁性材料間隔處于鐵磁或者順磁狀態(tài)；處于鐵磁狀態(tài)的所述熱敏磁性材料受到所述磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁力后持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)所述導(dǎo)流裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而輸出轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能。通過(guò)上述熱動(dòng)系統(tǒng)及方法，即可實(shí)現(xiàn)使導(dǎo)流裝置102在管狀磁體101之間持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而輸出轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能。其中，本發(fā)明是利用工業(yè)廢熱水或熱氣為能源，將熱能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能輸出的一種系統(tǒng)。與電動(dòng)機(jī)類(lèi)比，電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，而本發(fā)明是將熱能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能的一種系統(tǒng)。本發(fā)明由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子由內(nèi)外環(huán)形磁體組合而成，由海爾貝克陣列形成內(nèi)外磁體間的環(huán)形的工作空間，工作空間中沿環(huán)形方向磁場(chǎng)呈強(qiáng)弱間隔分布。轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)工作空間中轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子由框架盒和盒中填充的粒狀熱敏磁性材料組成，框架盒由若干個(gè)獨(dú)立分隔的條形倉(cāng)組成，每個(gè)倉(cāng)中填充粒狀熱敏磁性材料，水或氣體可以流過(guò)?？蚣芎凶笥叶擞泻猩w，盒蓋一方面起密封條形倉(cāng)端口的作用，另一方面支撐框架盒繞軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能輸出。盒蓋外側(cè)有左右殼蓋，殼蓋與熱動(dòng)機(jī)外殼固定，其內(nèi)側(cè)與盒蓋外側(cè)光滑緊密配合，盒蓋可以隨轉(zhuǎn)子框架盒自由轉(zhuǎn)動(dòng)并保持水或氣體等流體不外漏，殼蓋外側(cè)有若干管接口，用于連接熱水和涼水。其工作原理概述:任何鐵磁性材料都有其居里溫度，當(dāng)在居里溫度以上該材料表現(xiàn)為順磁性，在磁場(chǎng)中受磁場(chǎng)力作用很小，當(dāng)在居里溫度以下時(shí)該材料表現(xiàn)為鐵磁性，在磁場(chǎng)中受磁場(chǎng)力的作用很大。為了表述方便，用于本發(fā)明的鐵磁材料，稱(chēng)為熱敏磁性材料。本發(fā)明是基于上述原理實(shí)現(xiàn)的，選擇熱敏磁性材料的居里溫度居于熱水和涼水溫度之間，其磁化強(qiáng)度(M)越大越好，M-T曲線在居里溫度附近變化越陡越好，變化幅度越大越好。如，可以選擇稀土金屬Gd，它的居里溫度為21°C;Gd5 (SiGe)4合金，其居里溫度在室溫附近，且隨成分可調(diào)；La (FeSi)13合金，其居里溫度在室溫附近，且隨成分可調(diào)。當(dāng)熱水使其處于居里溫度以上時(shí)，表現(xiàn)為順磁性，在磁場(chǎng)中不受磁力作用或受磁力作用很??；當(dāng)涼水使其處于居里溫度以下時(shí)，表現(xiàn)為鐵磁性，在磁場(chǎng)中受磁力作用很大，在磁力作用下會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。以本發(fā)明實(shí)施例為例說(shuō)明其工作原理，磁場(chǎng)工作空間沿環(huán)形分為16個(gè)區(qū)域，磁場(chǎng)強(qiáng)度呈強(qiáng)弱間隔依次分布。轉(zhuǎn)子盒優(yōu)選為32個(gè)條形倉(cāng)，每?jī)蓚€(gè)條形倉(cāng)占據(jù)一個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，每個(gè)倉(cāng)中均填充熱敏磁性材料，通過(guò)外接熱水和冷水，使每相鄰兩條形倉(cāng)通熱水，下一組相鄰兩條形倉(cāng)通涼水，依次類(lèi)推。通熱水和涼水時(shí)，使熱水區(qū)與強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)相錯(cuò)開(kāi)半個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，這樣通有熱水的條形倉(cāng)不受磁力作用，而通有涼水的條形倉(cāng)受磁力作用，轉(zhuǎn)子會(huì)按一定方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，可以輸出旋轉(zhuǎn)機(jī)械能。改變熱水和涼水通過(guò)區(qū)域，可以改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向。從以上描述可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的熱動(dòng)系統(tǒng)及其方法通過(guò)管狀磁體101、導(dǎo)流裝置102、溫度不同的流體、熱敏磁性材料、盒蓋204等實(shí)現(xiàn)了將流體的熱量通過(guò)熱敏磁性材料的受力轉(zhuǎn)動(dòng)的形式轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能，并且，將轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)動(dòng)輸出的過(guò)程中，環(huán)保、無(wú)污染。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種熱動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括:導(dǎo)流裝置、受磁體、共軸且內(nèi)外嵌套的兩個(gè)管狀磁體； 所述管狀磁體由多個(gè)磁塊拼接而成，兩個(gè)所述管狀磁體之間形成強(qiáng)、弱間隔的磁場(chǎng)； 所述導(dǎo)流裝置設(shè)置在兩個(gè)所述管狀磁體之間，與兩個(gè)所述管狀磁體共軸； 所述受磁體為熱敏磁性材料，填充在所述導(dǎo)流裝置的內(nèi)部，所述受磁體上設(shè)有縫隙，用于溫度不同的流體間隔流過(guò)，所述受磁體與不同溫度的流體接觸而被改變其當(dāng)前溫度，進(jìn)而處于間隔轉(zhuǎn)換的鐵磁或者順磁狀態(tài)； 處于鐵磁狀態(tài)的所述熱敏磁性材料受到所述磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁力后持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)所述導(dǎo)流裝置轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的熱動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，組成所述管狀磁體的多個(gè)所述磁塊呈海爾貝克陣列分布。
3.如權(quán)利要求1所述的熱動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)流裝置為一個(gè)環(huán)形框架盒，所述框架盒沿所述磁體長(zhǎng)度方向均勻形成至少I(mǎi)倍于所述組成其中一個(gè)所述管狀磁體的磁塊數(shù)量的條形倉(cāng)。
4.如權(quán)利要求1所述的熱動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述受磁體為Gd、Gd5(SiGe)4、La(FeSi)13中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求4所述的熱動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度不同的流體包括大于所述熱敏磁性受磁體居里溫度的第一流體和小于所述熱敏磁性受磁體居里溫度的第二流體。
6.如權(quán)利要求3所述的熱動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述條形倉(cāng)中填充有所述熱敏磁性材料；每相鄰的 兩個(gè)填充有所述熱敏磁性材料的所述條形倉(cāng)為一組，每組所述條形倉(cāng)中間隔通入所述第一流體和所述第二流體，并改變對(duì)應(yīng)熱敏磁性材料的當(dāng)前溫度。
7.如權(quán)利要求3所述的熱動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，還包括外殼、定位軸、兩個(gè)盒蓋、套軸； 所述外殼為中空?qǐng)A柱形，并配合套接在所述管狀磁體的外壁； 所述定位軸位于所述管狀磁體的中心軸線上并與所述管狀磁體的內(nèi)壁固接； 所述盒蓋包括一個(gè)圓盤(pán)狀底座，所述底座的一端均勻設(shè)置與所述條形倉(cāng)配合套接的凸臺(tái)；且所述每個(gè)凸臺(tái)上設(shè)置有與所述條形倉(cāng)接通的第一通孔，所述盒蓋通過(guò)所述凸臺(tái)套接在所述框架盒的兩端； 所述套軸為一端開(kāi)口一端封閉的中空的柱形結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述盒蓋的中心位置，所述盒蓋通過(guò)所述套軸套接在所述定位軸上。
8.如權(quán)利要求7所述的熱動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述底座上還設(shè)置多個(gè)沿其軸心對(duì)稱(chēng)分布的扇形孔。
9.如權(quán)利要求7所述的熱動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，還包括兩個(gè)殼蓋，所述殼蓋的形狀與所述外殼相配合，分別封堵在所述外殼的兩端，所述殼蓋的中心位置設(shè)置一個(gè)第二通孔，所述殼蓋上設(shè)置與所述第一通孔對(duì)應(yīng)的用于接通所述流體的通管，所述殼蓋、所述盒蓋共軸且依次套接在所述定位軸上，所述通管與所述盒蓋為滑動(dòng)密封連接。
10.一種熱動(dòng)方法，其特征在于，包括:設(shè)置環(huán)形、并且強(qiáng)弱間隔的磁場(chǎng)； 將多份設(shè)置有間隙的熱敏磁性材料置于所述磁場(chǎng)中； 將與所述熱敏磁性材料對(duì)應(yīng)設(shè)置的多股溫度間隔變化的流體依次通入所述熱敏磁性材料中；不同溫度的所述流體與所述熱敏磁性材料進(jìn)行熱量傳遞，使得所述熱敏磁性材料間隔處于鐵磁或者順磁狀態(tài)； 處于鐵磁狀態(tài)的所述熱敏磁性材料受到所述磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁力后持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)所述導(dǎo)流裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而 輸出轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種熱動(dòng)系統(tǒng)及其方法，包括導(dǎo)流裝置、受磁體、共軸且內(nèi)外嵌套的兩個(gè)管狀磁體；所述管狀磁體由多個(gè)磁塊拼接而成，兩個(gè)所述管狀磁體之間形成強(qiáng)、弱間隔的磁場(chǎng)；所述導(dǎo)流裝置設(shè)置在兩個(gè)所述管狀磁體之間，與兩個(gè)所述管狀磁體共軸；所述受磁體為熱敏磁性材料，填充在所述導(dǎo)流裝置的內(nèi)部，所述受磁體上設(shè)有縫隙，用于溫度不同的流體間隔流過(guò)，所述受磁體與不同溫度的流體接觸而被改變其當(dāng)前溫度，進(jìn)而處于間隔轉(zhuǎn)換的鐵磁或者順磁狀態(tài)；處于鐵磁狀態(tài)的所述熱敏磁性材料受到所述磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁力后驅(qū)動(dòng)導(dǎo)流裝置持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；該熱動(dòng)系統(tǒng)及方法實(shí)現(xiàn)了將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，且轉(zhuǎn)變過(guò)程沒(méi)有燃料的燃燒以及有害物質(zhì)的排放，整個(gè)轉(zhuǎn)變環(huán)保、無(wú)污染。
文檔編號(hào)F03G7/00GK103216405SQ20131007076
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者金培育, 王利明, 金鑫, 黃焦宏 申請(qǐng)人:包頭稀土研究院