本發(fā)明涉及熱磁發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種駐波型熱聲發(fā)動機驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

能夠?qū)崮苻D(zhuǎn)化為磁能，最后再將磁能轉(zhuǎn)化為電能輸出的裝置被稱為熱磁發(fā)電機(TMG，Thermomagnetic Generator)。熱磁發(fā)電的原理是利用具有熱磁效應(yīng)的軟磁材料，使其在居里溫度T_C附近被周期性地加熱和冷卻，由于軟磁材料在受熱后溫度超過居里溫度時，由鐵磁體變成順磁體而使磁性發(fā)生極大變化，從而引起磁回路中通過線圈的磁通量發(fā)生改變，最終在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。

在19世紀(jì)，特斯拉和愛迪生都對熱磁發(fā)電進(jìn)行了研究，并且發(fā)明了各自的熱磁發(fā)電機模型，但是受到當(dāng)時發(fā)電磁性材料和驅(qū)動磁場的限制，未能將其應(yīng)用于實際。20世紀(jì)中后期，由于受熱磁材料的發(fā)展限制，人們對熱磁發(fā)電的研究大多停留在理論計算階段。在進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著熱磁材料的快速發(fā)展，熱磁發(fā)電日漸成為余熱利用領(lǐng)域的研究熱點。

熱聲效應(yīng)是熱能與聲能之間相互轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象，基于熱聲效應(yīng)，利用熱量來產(chǎn)生高強度聲波而無需借助于任何機械運動部件的裝置被稱為熱聲發(fā)動機(熱聲壓縮機)。近年來，隨著國內(nèi)外熱聲發(fā)動機的快速發(fā)展以及對交變流動認(rèn)識的不斷深入，利用熱聲發(fā)動機實現(xiàn)軟磁材料的快速加熱和冷卻為熱磁發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了新思路。

圖1是Oscar L的專利(公布號：US2006/0266041A1)提出的熱聲熱磁發(fā)電機結(jié)構(gòu)示意圖，該熱聲熱磁發(fā)電機主要由磁回路開關(guān)1a、磁場產(chǎn)生裝置2a、發(fā)電機定子5a構(gòu)成磁回路，所述的磁回路開關(guān)1a由軟磁材料制成，導(dǎo)波管4a利用聲波6a的溫度梯度對磁回路開關(guān)1a進(jìn)行周期性地交替加熱和冷卻，使得磁回路開關(guān)1a的軟磁材料溫度在其居里溫度T_C附近上下波動，從而引起磁回路交替斷開和閉合，最終，磁場的變化使得纏繞在發(fā)電機定子5a外的線圈3a感應(yīng)產(chǎn)生交流電輸出。由于聲波6a的傳播方向與磁回路開關(guān)1a的軸向剛好垂直，使得聲波在對磁回路開關(guān)1a加熱和冷卻的過程中會在磁回路開關(guān)1a的徑向方向建立起溫度梯度，其結(jié)果是導(dǎo)致磁回路開關(guān)1a左右兩側(cè)的軟磁材料受熱不均，在很大程度上影響磁回路的斷開和閉合，從而降低發(fā)電機的發(fā)電效率。

圖2是羅二倉等人的專利(公布號：CN102403447B)提出的一種熱聲驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)，通過優(yōu)化軟磁體1b的結(jié)構(gòu)：使用由多片軟磁材料薄片間隔疊加而成的結(jié)構(gòu)，以及優(yōu)化軟磁體的布置位置：聲波的傳播方向為沿諧振管2b指向氣庫3b，軟磁體1b的軸向也是沿諧振管2b指向氣庫3b的方向，使聲波的傳播方向與軟磁體軸向重合，有效避免了圖1示出的熱聲熱磁發(fā)電機在設(shè)計中的不足。但是，在該熱聲驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)中，熱聲發(fā)動機中的回?zé)崞?b與熱磁發(fā)電裝置中的軟磁體1b分置在聲功傳播路徑的不同位置，使得該熱聲驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不夠緊湊。此外，由于熱磁發(fā)電機采用液體振子與軟磁體換熱，因液體振子的質(zhì)量慣性較大，使得熱聲系統(tǒng)運行起來振動較大，同時系統(tǒng)的阻尼也較大，容易出現(xiàn)“消振”的現(xiàn)象，導(dǎo)致熱聲發(fā)動機停止運行，進(jìn)而影響整個熱磁發(fā)電系統(tǒng)的運行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，為克服現(xiàn)有的熱聲驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的技術(shù)問題，提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊、系統(tǒng)阻尼較小、使用壽命長的駐波型熱聲發(fā)動機驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種駐波型熱聲發(fā)動機驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)，包括：一臺駐波型熱聲發(fā)動機和安裝于駐波型熱聲發(fā)動機中設(shè)置的軟磁板疊處的熱磁發(fā)電機。所述軟磁板疊是該駐波型熱聲發(fā)動機驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，由若干軟磁材料片平行疊摞而成的結(jié)構(gòu)，該軟磁板疊沿徑向設(shè)置于熱磁發(fā)電機的磁回路上，其軸向與熱聲發(fā)動機產(chǎn)生的聲波的傳播方向重合；所述的駐波型熱聲發(fā)動機通過軟磁板疊產(chǎn)生熱聲效應(yīng)，用于驅(qū)動氣體工質(zhì)往復(fù)振蕩，所述的熱磁發(fā)電機通過軟磁板疊產(chǎn)生熱磁效應(yīng)，使得軟磁板疊自身的磁導(dǎo)率發(fā)生周期性變化，進(jìn)而使得磁回路中的磁阻發(fā)生周期性變化。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的駐波型熱聲發(fā)動機用于產(chǎn)生往復(fù)交變的振蕩氣流，該駐波型熱聲發(fā)動機穿設(shè)于磁回路的一端，包括沿磁回路內(nèi)至外依次連通的熱腔、高溫?fù)Q熱器、軟磁板疊、室溫?fù)Q熱器以及諧振管，所述熱腔和諧振管的末端封閉。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述諧振管的末端連接有氣庫。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的諧振管呈錐形或截面沿軸向任意變化的結(jié)構(gòu)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述軟磁板疊沿聲功傳播方向分成多段，各段軟磁材料片的居里溫度不同，從高溫?fù)Q熱器到室溫?fù)Q熱器之間的各段軟磁材料片的居里溫度沿聲功傳播方向呈階梯下降趨勢，且各段軟磁材料片的居里溫度均小于高溫?fù)Q熱器的溫度。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述熱磁發(fā)電裝置利用往復(fù)交變的振蕩氣流將所述駐波型熱聲發(fā)動機高溫?fù)Q熱器的低品位熱能轉(zhuǎn)化為電能輸出，該熱磁發(fā)電機包括：軟磁板疊、上弓形導(dǎo)磁體、下弓形導(dǎo)磁體、永磁體和繞設(shè)在導(dǎo)磁體外部的線圈；所述的軟磁板疊、上弓形導(dǎo)磁體、下弓形導(dǎo)磁體和永磁體構(gòu)成磁回路。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述永磁體為磁能積較大的汝鐵硼或工作溫度較高的釤鈷磁體，或為電磁鐵。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述軟磁材料片材質(zhì)為鐵及鐵系合金或坡莫合金或鐵氧體化合物或非晶態(tài)金屬玻璃。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述駐波型熱聲發(fā)動機的氣體工質(zhì)為氦氣或氮氣或二氧化碳等具有低Pr數(shù)的氣體工質(zhì)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述軟磁材料片的厚度小于等于其熱穿透深度，該軟磁材料片的熱穿透深度計算式為其中，κ為軟磁材料熱導(dǎo)率，ρ為軟磁材料密度，c_p為軟磁材料定壓比熱容，ω＝2πf為氣體運動角頻率，f為系統(tǒng)頻率。

本發(fā)明的一種駐波型熱聲發(fā)動機驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)點在于：

本發(fā)明提供的熱磁發(fā)電系統(tǒng)將熱磁發(fā)電機耦合在駐波型熱聲發(fā)動機的軟磁板疊上，所述軟磁板疊采用軟磁材料加工而成，其具有雙重功能，既能產(chǎn)生熱聲效應(yīng)用于驅(qū)動氣體工質(zhì)往復(fù)振蕩，也能產(chǎn)生熱磁效應(yīng)使得自身的磁導(dǎo)率發(fā)生周期性變化。通過軟磁板疊在上述功能上的復(fù)用，使得整個系統(tǒng)完全沒有運動部件，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為緊湊和簡單，且降低了系統(tǒng)阻尼，有效提高了系統(tǒng)的使用壽命。

附圖說明

圖1是Oscar L提出的熱聲熱磁發(fā)電機結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是羅二倉等人提出的一種熱聲驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例一中的駐波型熱聲發(fā)動機驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例二中的駐波型熱聲發(fā)動機驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例三中的駐波型熱聲發(fā)動機驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明中駐波型熱聲發(fā)動機軟磁板疊的工作原理圖。

附圖標(biāo)記

1a、磁回路開關(guān) 2a、磁場產(chǎn)生裝置 3a、線圈

4a、導(dǎo)波管 5a、發(fā)電機定子 6a、聲波

1b、軟磁體 2b、諧振管 3b、氣庫

4b、回?zé)崞? 1、永磁體 2、線圈

3、上弓形導(dǎo)磁體 4、下弓形導(dǎo)磁體 5、熱腔

6、高溫?fù)Q熱器 7、軟磁板疊 8、室溫?fù)Q熱器

9、諧振管 10、氣庫

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明所述的一種駐波型熱聲發(fā)動機驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供的一種駐波型熱聲發(fā)動機驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)，包括一臺駐波型熱聲發(fā)動機和安裝于所述駐波型熱聲發(fā)動機中設(shè)置的軟磁板疊處的熱磁發(fā)電機。所述駐波型熱聲發(fā)動機用于產(chǎn)生往復(fù)交變的振蕩氣流，所述熱磁發(fā)電機利用往復(fù)交變的振蕩氣流將所述駐波型熱聲發(fā)動機中高溫?fù)Q熱器處的低品位熱能轉(zhuǎn)化為電能輸出。所述的軟磁板疊由若干軟磁材料片平行疊摞而成，該軟磁板疊沿徑向設(shè)置于熱磁發(fā)電機的磁回路上，其軸向與熱聲發(fā)動機產(chǎn)生的聲波的傳播方向重合。

所述的軟磁材料片是指容易反復(fù)磁化，在外磁場不存在時易于退磁的材料。所述的軟磁材料片可采用鐵及鐵系合金或坡莫合金或鐵氧體化合物或非晶態(tài)金屬玻璃制成。根據(jù)熱磁現(xiàn)象，當(dāng)軟磁材料片溫度在居里溫度之下時，軟磁材料片呈現(xiàn)磁導(dǎo)率很大的鐵磁性，此時所述磁回路中的磁阻減小，環(huán)繞磁回路上的線圈中的磁通量增加；當(dāng)軟磁材料片溫度在居里溫度之上時，軟磁材料片呈現(xiàn)磁導(dǎo)率很小的順磁性，此時所述磁回路中的磁阻增大，線圈中的磁通量減少。隨著線圈中磁通量發(fā)生變化，進(jìn)而使得線圈感應(yīng)產(chǎn)生電流。

實施例一

圖3是本發(fā)明實施例一中提供的一種駐波型熱聲發(fā)動機驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，該熱磁發(fā)電系統(tǒng)包括一臺駐波型熱聲發(fā)動機和安裝于駐波型熱聲發(fā)動機中軟磁板疊7處的熱磁發(fā)電機。所述軟磁板疊7是該駐波型熱聲發(fā)動機驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，是指由若干軟磁材料片加工而成的板疊，該軟磁板疊7沿徑向設(shè)置于熱磁發(fā)電機的磁回路上，其軸向與熱聲發(fā)動機產(chǎn)生的聲波的傳播方向重合；其具有雙重功能：既能產(chǎn)生熱聲效應(yīng)用于驅(qū)動氣體工質(zhì)往復(fù)振蕩，也能產(chǎn)生熱磁效應(yīng)使得自身的磁導(dǎo)率發(fā)生周期性變化，進(jìn)而使得磁回路中的磁阻發(fā)生周期性變化。

如圖3所示，在本實施例中，所述的駐波型熱聲發(fā)動機穿設(shè)于磁回路的一端，包括沿磁回路內(nèi)至外依次連通的熱腔5、高溫?fù)Q熱器6、軟磁板疊7、室溫?fù)Q熱器8及諧振管9，所述熱腔5和諧振管9的末端封閉。所述熱磁發(fā)電機利用駐波型熱聲發(fā)動機產(chǎn)生的往復(fù)交變的振蕩氣流，將駐波型熱聲發(fā)動機中高溫?fù)Q熱器6的低品位熱能轉(zhuǎn)化為電能輸出，該熱磁發(fā)電機包括：軟磁板疊7、上弓形導(dǎo)磁體3、永磁體1、下弓形導(dǎo)磁體4和繞設(shè)在導(dǎo)磁體外部的線圈2。所述的軟磁板疊7、上弓形導(dǎo)磁體3、下弓形導(dǎo)磁體4和永磁體1構(gòu)成磁回路?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)的熱磁發(fā)電系統(tǒng)，所述永磁體1可為汝鐵硼或釤鈷磁體或電磁鐵。

需要說明的是，軟磁板疊7可為軟磁材料片疊摞而成的平行平板結(jié)構(gòu)或柱狀結(jié)構(gòu)，采用線切割、電化學(xué)腐蝕等加工方法制作而成。為保證氣體和軟磁材料片間良好的熱接觸，軟磁板疊中氣體流道的水力直徑應(yīng)當(dāng)小于氣體工質(zhì)在熱磁發(fā)電系統(tǒng)工作頻率下的熱穿透深度。所述駐波型熱聲發(fā)動機的氣體工質(zhì)可為氦氣或氮氣或二氧化碳。

所述的水力直徑是指非圓形截面槽道流動中，常取一個合適的特征長度來計算其雷諾數(shù)，該特征長度即為水力直徑。水力直徑的常用表達(dá)式是：4A/P，即四倍的流道橫截面面積A除以潤濕周長P。

為避免增加無效熱容和減小軟磁體回?zé)崞鬏S向?qū)?，軟磁材料片厚度?yīng)等于或小于其自身熱穿透深度，軟磁體材料熱穿透深度計算式為其中κ為軟磁材料熱導(dǎo)率，ρ為軟磁材料密度，c_p為軟磁材料定壓比熱容，ω＝2πf為氣體運動角頻率，f為系統(tǒng)頻率。所述的系統(tǒng)頻率指熱磁發(fā)電系統(tǒng)在單位時間內(nèi)完成循環(huán)的次數(shù)。

在本實例中，所述的軟磁板疊7沿聲功傳播方向分成多段，各段軟磁材料片的居里溫度不同，從高溫?fù)Q熱器6到室溫?fù)Q熱器8之間的各段軟磁材料片的居里溫度沿聲功傳播方向呈階梯下降趨勢，即靠近高溫?fù)Q熱器6的軟磁材料片的居里點逐漸升高，而靠近室溫?fù)Q熱器8的軟磁材料片居里點逐漸降低。各段軟磁材料片的居里溫度均小于高溫?fù)Q熱器6的溫度。

另外，在本實施例中，所述的駐波型熱聲發(fā)動機設(shè)計為半波長駐波熱聲發(fā)動機。在一段諧振管(或稱之為聲波導(dǎo)管)的兩端都予以剛性材料封閉，該封閉端在諧振振蕩時只能夠表現(xiàn)為聲壓的波腹(速度的波節(jié))。聲場分布以駐波態(tài)為主，當(dāng)基頻振蕩時諧振器呈現(xiàn)接近半波長特征，從而設(shè)計成為半波長駐波熱聲發(fā)動機。

下面具體說明本實施例中提供的駐波型熱聲發(fā)動機驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)的工作過程：

所述駐波型熱聲發(fā)動機的高溫?fù)Q熱器6吸收外界高溫?zé)嵩礋崃啃纬筛邷囟?，所述外界高溫?zé)嵩纯蔀樘柲芗療崞鞑杉臒崮?、工業(yè)廢熱、燃料燃燒熱、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿鹊推肺粺嵩?。所述室溫?fù)Q熱器8與循環(huán)冷卻水換熱形成室溫端，從而在軟磁板疊7上形成溫度梯度，當(dāng)溫度梯度超過臨界溫度梯度時，在該溫度梯度條件下，駐波型熱聲發(fā)動機開始工作，使得氣體開始自激振蕩將熱能轉(zhuǎn)換為聲功。軟磁板疊是氣體自激起振的工作器件，其工作原理如圖6所示，其原理是：假設(shè)氣體微團B夾在軟磁材料片之間并圍繞平衡位置2作來回振蕩，兩側(cè)的極限位置分別是1和3。微團在從1到3和從3到1的過程中分別經(jīng)歷絕熱膨脹和壓縮過程，微團只有在極限位置1和3處才維持定壓狀態(tài)并與軟磁材料片發(fā)生換熱達(dá)到熱平衡。軟磁材料片在循環(huán)開始時存在橫向的溫度梯度，且溫度從左向右逐漸降低，在實際當(dāng)中這樣的溫度梯度是通過高溫?fù)Q熱器吸收外界高溫?zé)嵩礋崃繉崿F(xiàn)。首先，微團B在位置3處與軟磁材料片達(dá)到熱平衡T_s,3；當(dāng)壓力升高時，它向左端運動并經(jīng)過平衡位置2向位置1運動，此過程中它與軟磁材料片之間無換熱發(fā)生，即絕熱過程；當(dāng)它運動到位置1時，如果位置1，3之間軟磁材料片溫差大于氣團由于絕熱壓縮造成的溫度變化，微團B將從固體壁面吸熱Q₁，溫度升高至T_s,1并對外膨脹；然后微團的壓力下降并開始返回，經(jīng)過平衡位置2向位置3運動，此過程中它與軟磁材料片之間無換熱發(fā)生，即絕熱膨脹過程；當(dāng)它運動到位置3時，它的溫度仍高于對應(yīng)位置的軟磁材料片溫度T_s,3，于是它向軟磁材料片放熱Q₃，并導(dǎo)致溫度下降至T_s,3。這一過程中熱能被轉(zhuǎn)換為聲功。單個氣團位移相對于軟磁板疊的橫向長度非常小，駐波熱聲發(fā)動機軟磁板疊中熱量到聲功的轉(zhuǎn)換是通過無數(shù)個氣團通過類似接力作用實現(xiàn)的。

當(dāng)氣體在軟磁板疊7內(nèi)由左向右(從高溫?fù)Q熱器6向室溫?fù)Q熱器8)流動時，氣體向軟磁材料片放出熱量，軟磁板疊7中的軟磁材料片被加熱，當(dāng)軟磁材料片溫度高于材料居里溫度T_C時，軟磁材料片呈現(xiàn)磁導(dǎo)率很小的順磁性，磁回路中的磁阻增大，此時穿過線圈2中的磁通量減少。當(dāng)氣體在軟磁板疊7內(nèi)由右向左(從室溫?fù)Q熱器8向高溫?fù)Q熱器6)流動時，氣體從軟磁材料片吸收熱量，軟磁板疊7中的軟磁材料片被冷卻，軟磁材料片溫度低于其居里溫度T_C，軟磁材料片呈現(xiàn)磁導(dǎo)率很大的鐵磁性，磁回路中的磁阻減小，此時穿過線圈2中的磁通量增加。于是，在一個振蕩周期內(nèi)，線圈2中的磁通量發(fā)生一次往復(fù)變化，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，線圈2上會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢輸出交流電。

通過上述系統(tǒng)工作過程的表述可以看出，在本實施例提供的駐波型熱聲發(fā)動機驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)中，沒有添加任何的機械運動部件，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，與圖2中示出的熱磁發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為緊湊，系統(tǒng)阻尼較小，使用壽命更長。

實施例二

圖4是本發(fā)明實施例二中提供的一種駐波型熱聲發(fā)動機驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括一臺駐波型熱聲發(fā)動機和安裝于駐波型熱聲發(fā)動機中軟磁板疊7處的熱磁發(fā)電機。在本實施例中，該駐波型熱聲發(fā)動機設(shè)計為四分之一波長駐波熱聲發(fā)動機，用于產(chǎn)生往復(fù)交變的振蕩氣流，其包括：熱腔5、高溫?fù)Q熱器6、軟磁板疊7、室溫?fù)Q熱器8、諧振管9及氣庫10。所述熱磁發(fā)電機利用往復(fù)交變的振蕩氣流將駐波型熱聲發(fā)動機中高溫?fù)Q熱器6的低品位熱能轉(zhuǎn)化為電能輸出，包括：軟磁板疊7、上弓形導(dǎo)磁體3、永磁體1、下弓形導(dǎo)磁體4和繞設(shè)在導(dǎo)磁體外部的線圈2。

本實施例中提供的熱磁發(fā)電系統(tǒng)與實施例一提供的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理基本相同，區(qū)別點在于：為了降低諧振管9固壁上的聲能損失，并更大程度地縮小駐波型熱聲發(fā)動機的尺寸，所述熱聲發(fā)動機由原來的半波長駐波熱聲發(fā)動機改為四分之一波長駐波熱聲發(fā)動機，同時在諧振管9的一側(cè)端口處還設(shè)置有一氣庫10。

本實施例中的諧振管9一端封閉、一端開口(或連接有限大諧振腔)，封閉端接近諧振振蕩的聲壓波腹，開口端接近振蕩速度的波腹，當(dāng)基頻振蕩時諧振器呈現(xiàn)接近四分之一波長的特征，從而設(shè)計成為四分之一波長駐波熱聲發(fā)動機。

由于所有損失能量與諧振管管壁表面積成比例，一個四分之一波長的諧振管損失的能量只有半波長的諧振管的一半，從而降低了能量的損失。而且四分之一波長諧振管能夠使整機的尺寸更加縮減，從而進(jìn)一步縮小了駐波型熱聲發(fā)動機的尺寸。

實施例三

圖5是本發(fā)明實施例三中提供的一種駐波型熱聲發(fā)動機驅(qū)動的熱磁發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括一臺駐波型熱聲發(fā)動機和安裝于駐波型熱聲發(fā)動機中軟磁板疊7處的熱磁發(fā)電機。在本實施例中，該駐波型熱聲發(fā)動機為半波長駐波熱聲發(fā)動機，用于產(chǎn)生往復(fù)交變的振蕩氣流，包括：熱腔5、高溫?fù)Q熱器6、軟磁板疊7、室溫?fù)Q熱器8及諧振管9。所述熱磁發(fā)電機利用往復(fù)交變的振蕩氣流將駐波型熱聲發(fā)動機中高溫?fù)Q熱器6的低品位熱能轉(zhuǎn)化為電能輸出，包括：軟磁板疊7、上弓形導(dǎo)磁體3、永磁體1、下弓形導(dǎo)磁體4和繞設(shè)在導(dǎo)磁體外部的線圈2。

本實施例中提供的熱磁發(fā)電系統(tǒng)與實施例一提供的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理基本相同，區(qū)別點在于：為了降低諧振管9固壁上的聲能損失，提高熱聲發(fā)動機壓比，所述諧振管9改為錐形或截面沿軸向任意變化的諧振管。由于將諧振管設(shè)計為錐形或截面沿軸向任意變化的結(jié)構(gòu)后，減小了諧振管中的粘性損失，抑制了諧振管中的激波，因而相對于實施例一中的等直徑諧振管，本實施例中的室溫?fù)Q熱器8出口處的壓比可以得到顯著提高。

最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。