本實用新型涉及一種發(fā)電裝置，尤其是涉及一種雙通道液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機。

背景技術(shù)：

新型液態(tài)金屬磁流體(Liquid Metal Magnetohydrodynamics，LMMHD)發(fā)電機采用交替外力，如汽車內(nèi)燃力和波浪力，直接驅(qū)動液態(tài)金屬在發(fā)電通道內(nèi)往復直線運動，切割磁力線，產(chǎn)生交流電能。與傳統(tǒng)LMMHD發(fā)電系統(tǒng)相比，如兩相流發(fā)電系統(tǒng)和單相流發(fā)電系統(tǒng)，新型LMMHD發(fā)電機采用直接驅(qū)動和單相的液態(tài)金屬發(fā)電工質(zhì)，無需額外的能量和設(shè)備來維持工作流體良好的導電性，結(jié)構(gòu)簡單，功率密度大，效率高，因此在混合動力汽車、分布式供電電源和波浪能直接發(fā)電系統(tǒng)中有廣泛的應用前景。

液態(tài)金屬發(fā)電工質(zhì)是液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機的關(guān)鍵，其化學穩(wěn)定性、熔點、密度和電導率等物化特性在很大程度上影響發(fā)電機結(jié)構(gòu)和運行性能。液態(tài)金屬可選擇汞、U47合金和NaK合金，但是汞為劇毒金屬，U47合金常溫下為固態(tài)，Nak合金遇水會劇烈爆炸，三種金屬或合金均存在應用于工程實際不可避免的缺點。

公開號為CN103199670A,實用新型名稱為《一種以低熔點鎵合金為發(fā)電工質(zhì)的磁流體發(fā)電機》的中國專利，提出以低熔點鎵合金為發(fā)電工質(zhì)的磁流體發(fā)電機，鎵合金在常溫下為液態(tài)，無毒無污染、化學性能穩(wěn)定，認為目前最適合作為液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機的發(fā)電工質(zhì)。公開號為CN103184381A，實用新型名稱為《一種液態(tài)鎵合金及其配制方法》的中國專利，提出了一種液態(tài)鎵合金及其配制方法，鎵合金由鎵、銦、錫、鋅四種金屬以一定比例配制而成。以低熔點鎵合金為發(fā)電工質(zhì)的磁流體發(fā)電機功率密度大、系統(tǒng)效率高、安裝簡單、體積較小、維護方便。但存在的問題是鎵合金市場售價較高，而發(fā)電機內(nèi)液態(tài)金屬用量較大，因此，鎵合金發(fā)電工質(zhì)增加了液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機的制作成本，而發(fā)電機的造價將直接影響發(fā)電機的市場競爭力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種雙通道液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機，其通過優(yōu)化發(fā)電機結(jié)構(gòu)，減少鎵合金用量，從而降低發(fā)電機制作成本，以解決現(xiàn)有技術(shù)中液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機存在的鎵合金用量大、發(fā)電機制作成本高的缺點。

為達此目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

一種雙通道液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機，其包括，

主液壓缸組件，包括主缸體和可移動設(shè)置于所述主缸體內(nèi)的主活塞，

至少一套發(fā)電單元，所述發(fā)電單元包括上活塞組件、上過渡段、下過渡段、下活塞組件和有效磁流體發(fā)電段，所述上活塞組件和下活塞組件分別通過上連接管和下連接管與所述主缸體內(nèi)主活塞的兩側(cè)相連通，所述有效磁流體發(fā)電段包括第一磁流體發(fā)電通道、第二磁流體發(fā)電通道、磁體、第一電極對和第二電極對，所述第一磁流體發(fā)電通道和第二磁流體發(fā)電通道穿過所述磁體的磁孔設(shè)置，所述第一電極對和第二電極對分別設(shè)置于第一磁流體發(fā)電通道和第二磁流體發(fā)電通道的內(nèi)壁，所述上過渡段和下過渡段對稱連接在所述第一磁流體發(fā)電通道和第二磁流體發(fā)電通道的兩端，所述上過渡段的另一端與所述上活塞組件連接，所述下過渡段的另一端與所述下活塞組件連接，

所述上活塞組件、上連接管、主缸體以及主活塞形成一個密閉的第一連通空間，所述下活塞組件、下連接管、主缸體以及主活塞形成另一個密閉的第一連通空間，所述第一連通空間內(nèi)充滿液壓油，所述上活塞組件、上過渡段、第一磁流體發(fā)電通道、第二磁流體發(fā)電通道、下過渡段和下活塞組件之間形成一個密閉的第二連通空間，所述第二連通空間內(nèi)充滿液態(tài)金屬。

特別地，所述磁體采用兩極磁體，所述兩極磁體均采用永磁體，兩者之間具有氣隙，所述氣隙內(nèi)產(chǎn)生單方向的均勻磁場。

特別地，所述第一磁流體發(fā)電通道和第二磁流體發(fā)電通道平行布置，垂直布置于磁體的磁孔內(nèi)，所述第一磁流體發(fā)電通道和第二磁流體發(fā)電通道內(nèi)的液態(tài)金屬流速大小相等方向相同，所述第一磁流體發(fā)電通道和第二磁流體發(fā)電通道的壁面均采用絕緣材料制作。

特別地，所述第一電極對和第二電極對均采用導電材料制成，且均由兩塊平板電極組成，所述第一電極對貼在第一磁流體發(fā)電通道與所述磁體的磁場平行的內(nèi)壁上；所述第二電極對貼在第二磁流體發(fā)電通道與所述磁體的磁場平行的內(nèi)壁上。

特別地，所述上過渡段采用上大下小的錐形結(jié)構(gòu)，所述下過渡段采用上小下大的錐形結(jié)構(gòu)，所述上過渡段和下過渡段均采用絕緣材料制成。

特別地，所述上活塞組件包括上活塞缸和上活塞，所述下活塞組件包括下活塞缸和下活塞，所述上過渡段位于有效磁流體發(fā)電段與上活塞缸之間，所述下過渡段位于有效磁流體發(fā)電段與下活塞缸之間；上過渡段的上端連接上活塞缸，上過渡段的下端連接第一磁流體發(fā)電通道、第二磁流體發(fā)電通道和絕緣板；下過渡段的下端連接下活塞缸，下過渡段的上端連接第一磁流體發(fā)電通道、第二磁流體發(fā)電通道和絕緣板。

特別地，所述上活塞缸和下活塞缸均為圓柱形，所述上活塞缸內(nèi)同軸布置有能夠上下移動的上活塞，所述下活塞缸內(nèi)同軸布置有能夠上下移動的下活塞；所述上活塞將上活塞缸分為上、下兩個空間，所述下活塞將下活塞缸分成上、下兩個空間；所述上活塞、上活塞缸的下部空間、上過渡段、第一磁流體發(fā)電通道、第二磁流體發(fā)電通道、下過渡段、下活塞缸的上部空間及下活塞形成第二連通空間，所述第二連通空間內(nèi)充滿液態(tài)金屬，所述上活塞缸、下活塞缸、上活塞和下活塞均采用絕緣材料制成。

特別地，所述液態(tài)金屬為熔點低于232℃的易熔金屬或合金。

特別地，所述上過渡段的截面自上而下由圓形變?yōu)榫匦?，所述下過渡段的截面自下而上由圓形變?yōu)榫匦巍?/p>

當外力，如汽車內(nèi)燃力或波浪力推動主活塞向下運動時，主缸體下部空間的液壓油受到擠壓，并通過下連接管進入下活塞缸下部空間，下活塞缸下部空間的液壓油逐漸增多，推動下活塞向上運動并擠壓下活塞缸上部空間的液態(tài)金屬發(fā)電工質(zhì)，從而液態(tài)金屬通過下過渡段進入第一磁流體發(fā)電通道和第二磁流體發(fā)電通道，在第一磁流體發(fā)電通道和第二磁流體發(fā)電通道內(nèi)分別切割磁力線，感生電動勢，液態(tài)金屬在第一磁流體發(fā)電通道和第二磁流體發(fā)電通道內(nèi)的速度大小相等、方向相同，設(shè)速度大小為v，由于液態(tài)金屬為不可壓縮流體，上活塞與下活塞的運動速度大小相等、方向相同，從而上活塞缸上部空間的液壓油通過上連接管進入主缸體上部空間。反之亦然。在往復外力作用下，液態(tài)金屬在磁流體發(fā)電通道和內(nèi)往復流動，不斷切割磁力線，產(chǎn)生交流電能，通過外負載和電能變換系統(tǒng)輸出電能。

本實用新型的有益效果為，與現(xiàn)有技術(shù)相比所述雙通道液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機可大大減少液態(tài)金屬鎵合金的用量，即降低了發(fā)電機的制作成本；而且減少了磁體使用數(shù)量、進一步降低了發(fā)電機的重量和體積，使發(fā)電機結(jié)構(gòu)更緊湊，多發(fā)電單元時效果顯著。

附圖說明

圖1是本實用新型具體實施方式1提供的雙通道液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型具體實施方式1提供的雙通道液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機的有效磁流體發(fā)電段的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型具體實施方式1提供的雙通道液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機的主視圖；

圖4是本實用新型具體實施方式2提供的雙通道液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機的主視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。

實施例一：

請參閱圖1至圖3所示，本實施例中，一種雙通道液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機包括主液壓缸1、主活塞桿2、主活塞3、液壓油4、上連接管5-1、下連接管5-2和一套發(fā)電單元6組成，所述發(fā)電單元6包括上活塞缸6-1、上活塞6-2、上過渡段6-3、下過渡段6-4、下活塞6-5、下活塞缸6-6和有效磁流體發(fā)電段7，所述有效磁流體發(fā)電段7包括第一磁流體發(fā)電通道7-1、第二磁流體發(fā)電通道7-2、磁體7-3、第一平板電極對7-4、第二平板電極對7-5和絕緣板7-6。

所述第一磁流體發(fā)電通道7-1和第二磁流體發(fā)電通道7-2穿過磁體7-3的磁孔，所述上過渡段6-3和下過渡段6-4對稱連接在有效磁流體發(fā)電段7兩端，所述上過渡段6-3的另一端和上活塞缸6-1連接，所述下過渡段6-4的另一端和下活塞缸6-6連接；上活塞缸6-1內(nèi)同軸布置有上活塞6-2，下活塞缸6-6內(nèi)同軸布置有下活塞6-5；所述上活塞6-2、下活塞6-5、上活塞缸6-1、下活塞缸6-6、上過渡段6-3、下過渡段6-4，以及第一磁流體發(fā)電通道7-1和第二磁流體發(fā)電通道7-2形成一個密閉的第二連通空間，所述第二連通空間內(nèi)充滿液態(tài)金屬8。主活塞桿2的一端和主活塞3固連，主活塞桿2的另一端從主液壓缸1伸出；上活塞缸6-1通過上連接管5-1和主液壓缸1連接，下活塞缸6-6通過下連接管5-2和主液壓缸1連接，上活塞6-2、上活塞缸6-1、上連接管5-1、主液壓缸1，以及主活塞3形成一個密閉的第一連通空間，所述第一連通空間內(nèi)充滿液壓油4；下活塞缸6-6通過下連接管5-2和主液壓缸1連接，上活塞缸6-1通過上連接管5-1和主液壓缸1連接，下活塞6-5、下活塞缸6-6、下連接管5-2、主液壓缸1，以及主活塞3形成另一個密閉的第一連通空間，所述第一連通空間內(nèi)充滿液壓油4。

所述磁體7-3為兩極磁體，可采用永磁體或其他形式的磁體，磁體7-3氣隙內(nèi)產(chǎn)生單方向的均勻磁場。

所述第一磁流體發(fā)電通道7-1和第二磁流體發(fā)電通道7-2平行布置，穿過磁體7-3氣隙，垂直布置于單方向的均勻磁場下，第一磁流體發(fā)電通道7-1和第二磁流體發(fā)電通道7-2之間由絕緣板7-6隔離，第一磁流體發(fā)電通道7-1和第二磁流體發(fā)電通道7-2內(nèi)液態(tài)金屬流速大小相等方向相同，第一磁流體發(fā)電通道7-1和第二磁流體發(fā)電通道7-2壁面均采用絕緣材料制作。

所述第一平板電極對7-4、第二平板電極對7-5均由兩塊平板電極組成。第一平板電極對7-4貼在第一磁流體發(fā)電通道7-1與磁場平行的內(nèi)壁上；第二平板電極對7-5貼在第二磁流體發(fā)電通道7-2與磁場平行的內(nèi)壁上。所有平板電極采用導電材料制作。

所述上過渡段6-3位于有效磁流體發(fā)電段7與上活塞缸6-1之間，下過渡段6-4位于有效磁流體發(fā)電段7與下活塞缸6-6之間；上過渡段6-3的上端連接上活塞缸6-1，上過渡段6-3的下端連接第一磁流體發(fā)電通道7-1、第二磁流體發(fā)電通道7-2和絕緣板6；所述下過渡段6-4的下端連接下活塞缸6-6，下過渡段6-3的上端連接第一磁流體發(fā)電通道7-1、第二磁流體發(fā)電通道7-2和絕緣板6；從活塞缸端到有效磁流體發(fā)電段7端，所述上過渡段6-3和下過渡段6-4的截面從圓形變?yōu)榫匦?；均采用絕緣材料制作。

所述上活塞缸6-1和下活塞缸6-6均為圓柱形，上活塞缸6-1內(nèi)同軸布置有能夠上下移動的上活塞6-2，下活塞缸6-6內(nèi)同軸布置有能夠上下移動的下活塞6-5；上活塞6-2將上活塞缸6-1分為上、下兩個空間，下活塞6-5將下活塞缸6-6分成上、下兩個空間；上活塞6-2、下活塞6-5、上活塞缸6-1的下部空間、上過渡段6-3、第一磁流體發(fā)電通道7-1、第二磁流體發(fā)電通道7-2、下過渡段6-4、下活塞缸6-6上部空間形成一個密閉的第二連通空間，所述第二連通空間內(nèi)充滿液態(tài)金屬8。上活塞缸6-1、下活塞缸6-6、上活塞6-2和下活塞6-5均采用絕緣材料制作。

所述液態(tài)金屬8為低熔點金屬或合金，所述的低熔點金屬或合金是指熔點低于232℃的易熔金屬或合金，如鎵合金。

所述上連接管5-1位于上活塞缸6-1和主液壓缸1之間，下連接管5-2位于下活塞缸6-6和主液壓缸1之間，上連接管5-1和下連接管5-2的均為圓柱形，所述上連接管5-1和下連接管5-2的壁面采用絕緣材料制作。

當外力，如汽車內(nèi)燃力或波浪力推動主活塞3向下運動時，主液壓缸1下部空間的液壓油4受到擠壓，并通過下連接管5-2進入下活塞缸6-6的下部空間，下活塞缸6-6下部空間的液壓油逐漸增多，推動下活塞6-5向上運動并擠壓下活塞缸6-6上部空間的液態(tài)金屬8發(fā)電工質(zhì)，從而液態(tài)金屬8通過下過渡段6-4進入第一磁流體發(fā)電通道7-1和第二磁流體發(fā)電通道7-2，在第一磁流體發(fā)電通道7-1和第二磁流體發(fā)電通道7-2內(nèi)分別切割磁力線，感生電動勢，液態(tài)金屬8在第一磁流體發(fā)電通道7-1和第二磁流體發(fā)電通道7-2的速度大小相等、方向相同，設(shè)速度大小為v，由于液態(tài)金屬8為不可壓縮流體，上活塞6-2與下活塞6-5的運動速度大小相等、方向相同，從而上活塞缸6-1上部空間的液壓油4通過上連接管5-1進入主液壓缸1上部空間。反之亦然。在往復外力作用下，液態(tài)金屬8在第一磁流體發(fā)電通道7-1和第二磁流體發(fā)電通道7-2內(nèi)往復流動，不斷切割磁力線，產(chǎn)生交流電能，通過外負載和電能變換系統(tǒng)輸出電能。

實施例二：

請參閱圖4所示，本實施例與實施例一的雙通道液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機具有等效發(fā)電效果，兩者的主要區(qū)別是：本實施例中所述包括雙通道液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機采用雙發(fā)電單元的形式，兩個發(fā)電單元對稱布置，其包括主液壓缸1、主活塞桿2、主活塞3、液壓油4、第一上連接管5-1-1、第一下連接管5-2-1、第二上連接管5-1-2、第二下連接管5-2-2、第一發(fā)電單元和第一發(fā)電單元，所述第一發(fā)電單元和第二發(fā)電單元的兩端分別通過第一上連接管5-1-1、第一下連接管5-2-1、第二上連接管5-1-2和第二下連接管5-2-2對稱連接于所述主液壓缸1上。

所述第一發(fā)電單元包括第一上活塞缸6-1-1、第一上活塞6-2-1、第一上過渡段6-3-1、第一下過渡段6-4-1、第一下活塞6-5-1、第一下活塞缸6-6-1、第一磁流體發(fā)電通道7-1、第一磁體7-3-1。所述第二發(fā)電單元包括第二上活塞缸6-1-2、第二上活塞6-2-2、第二上過渡段6-3-2、第二下過渡段6-4-2、第二下活塞6-5-2、第二下活塞缸6-6-2、第二磁流體發(fā)電通道7-2、第二磁體7-3-2。

設(shè)實施例一和本實施例中主活塞桿2運動速度相同，設(shè)為vP，即發(fā)電機輸入相同，設(shè)主液壓缸1內(nèi)的液壓油4流量為2Q，則實施例一中上活塞缸6-1中的液態(tài)金屬8流量為2Q，設(shè)上活塞6-2的運動速度為vx，則第一磁流體發(fā)電通道7-1和第二磁流體發(fā)電通道7-2內(nèi)液態(tài)金屬8的流量均為Q，設(shè)第一磁流體發(fā)電通道7-1和第二磁流體發(fā)電通道7-2內(nèi)液態(tài)金屬8的流速均為v。

本實施例中第一磁流體發(fā)電通道7-1和第二磁流體發(fā)電通道7-2與實施例一的尺寸完全相同，被安裝于兩個發(fā)電單元內(nèi)，第一上活塞缸6-1-1和第二上活塞缸6-1-2內(nèi)的液態(tài)金屬8流量均為Q，活塞缸徑向截面與實施例一中的完全相同，則第一上活塞6-2-1和第二上活塞6-2-2速度均為0.5vx，因此，第一磁流體發(fā)電通道7-1和第二磁流體發(fā)電通道7-2內(nèi)液態(tài)金屬8的流量和速度均為Q和v，本實施例與實施例一中磁流體發(fā)電通道內(nèi)液態(tài)金屬流速相同，發(fā)電通道尺寸相同，磁場大小相等，則兩種發(fā)電機具有相同的發(fā)電效果。因本實施例中單個活塞缸內(nèi)液態(tài)金屬8流量和流速為實施例一中單個活塞缸內(nèi)液態(tài)金屬流量和流速的一半，因此，活塞缸的長度可設(shè)計為實施例一中的一半，但是發(fā)電單元個數(shù)是實施例一中發(fā)電單元的2倍，則活塞缸的總體積未改變。

設(shè)實施例一中第一磁流體發(fā)電通道7-1和第二磁流體發(fā)電通道7-2內(nèi)的液態(tài)金屬8體積均為VMHD、第一過渡段6-3和第二過渡段6-4內(nèi)的液態(tài)金屬體積均為Vg、第一活塞缸6-1和第二活塞缸6-2內(nèi)的液態(tài)金屬8體積和為2Vx，即液態(tài)金屬8的總體積為V＝2VMHD+2Vg+2Vx，本實施例中比實施例一中多了兩個過渡段、則液態(tài)金屬總體積至少為V＝2VMHD+4Vg+2Vx。

可見ΔV≥2Vg，2Vg在液態(tài)金屬總體積所占比重較大，因此，雙通道液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機可大大減少液態(tài)金屬8的用量，即降低了發(fā)電機的制作成本。

而且，本實用新型的雙通道液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機減少了磁體7-3使用數(shù)量、進一步降低了發(fā)電機的重量和體積，使發(fā)電機結(jié)構(gòu)更緊湊，多發(fā)電單元時效果顯著。

以上實施例只是闡述了本實用新型的基本原理和特性，本實用新型不受上述事例限制，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還有各種變化和改變，這些變化和改變都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。