专利名称：一种使用磁性液体发电的装置的制作方法
技术领域：
本发明属于新能源发电技术领域，特别涉及一种使用磁性液体发电的装置。
背景技术：
磁性液体是悬浮有单磁畴纳米磁性颗粒(< =10nm)的超顺磁性胶体体系，由磁 性颗粒、基液和包覆颗粒的表面活性剂三部分组成，是人工制备的唯一的既有磁性，又有流 动性的物质，当施加外磁场时，磁性液体中纳米磁性颗粒的磁矩将沿磁场方向排列对外显 示磁性，外加磁场消失时，颗粒的磁矩立即又恢复到之前的混乱排列，不再显示磁性，磁性 液体的应用领域主要有真空密封、扬声器冷却等方面。 目前的新能源发电主要包括风电、核电、太阳能光伏发电等几个大类，适合于大规 模发电，对于小型的发电装置，有燃料电池及太阳能电池，燃料电池技术发展不成熟，太阳 能电池的效率低下，目前还没有使用磁性液体发电的装置。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种使用磁性液体发电的 装置，具有成本低，易实施的优点。 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为 —种使用磁性液体发电的装置，包括垂直圆管l，垂直圆管1内充灌有磁性液体2， 垂直圆管1的两端各配置有一个环形的永磁铁3，永磁铁3的上下面为南北两极，两块永磁 铁3的南北极相对而置，在永磁铁3中间位置的垂直圆管1外壁缠绕有感应线圈4，感应线 圈4与外部的负载5相连形成一个回路，垂直圆管1的底部中心配置有喷嘴6。
所述的永磁铁3与感应线圈4还可以如下配置，两块永磁铁3分别配置在垂直圆 管1的两侧，两个感应线圈4配置在永磁铁3与垂直圆管1之间，两个感应线圈4之间串联。
—种使用磁性液体发电的装置，其工作原理为 通过喷嘴6将非磁性物体7置于垂直圆管1的磁性液体2中，让其做间歇运动，非 磁性物体7可以是固体也可以是气体或者是与磁性液体2不相溶的液体，对磁性液体2施 加外磁场进行磁化，由于非磁性物体7的不连续运动会造成这一区域内磁性液体2的体积 发生变化，进而磁化强度发生变化引发磁感应强度随时间变化，由于在该区域外部缠绕有 感应线圈4，这样穿过感应线圈4的磁通将随时间而改变，基于法拉第电磁感应原理，感应 线圈4中会产生感应电动势，即可实现利用磁性液体2发电。 由于本装置的特殊设计，故而具有成本低，易实施优点，可应用于小型发电机、分 布式发电系统、余热利用等领域。
图1为本发明的剖面图。 图2是本发明的永磁体及感应线圈的另一种布置方式的剖面图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。 参见图l，一种使用磁性液体发电的装置，包括垂直圆管l，垂直圆管l内充灌有磁 性液体2，垂直圆管1的上下部的外壁上各配置有一个环形的永磁铁3，永磁铁3的上下面 为南北两极，两块永磁铁3的南北极相对而置，在永磁铁3中间位置的垂直圆管1外壁缠绕 有感应线圈4，感应线圈4与外部的负载5相连形成一个回路，垂直圆管1的底部中心配置 有喷嘴6。 参见图2，所述的永磁铁3与感应线圈4还可以如下配置，两块永磁铁3分别配置 在垂直圆管1的两侧，两个感应线圈4配置在永磁铁3与垂直圆管1之间，两个感应线圈4 之间串联。 参见图1、2，一种使用磁性液体发电的装置，其工作原理为 通过喷嘴6将非磁性物体7置于垂直圆管1的磁性液体2中，磁性液体2在管道 内静止不动，两块永磁铁3之间的磁场为均匀磁场，图1中磁场方向与非磁性物体7的流动 方向平行且朝向相反，H表示磁场强度，感应线圈4位于两块永磁铁3的中间位置，缠绕在 垂直圆管1的外壁上，匝数为n，并与外部的负载5相连形成一个回路，垂直圆管1的内径为 d，垂直圆管1内磁性液体2的饱和磁化强度为Ms，在外磁场未能使磁性液体2达到磁饱和 之前，磁性液体2的磁化强度与外磁场强度H和磁性液体温度T有关，非磁性物体7在磁性 液体2中上升运动，当非磁性物体7穿过感应线圈4所在的区域时，由于磁性液体的不可压 縮性，该区域中的磁性液体质量会发生改变，也就是磁性液体2在区域中的份额会改变，非 磁性物体7离开后，磁性液体2又重新充满该区域，区域中磁性液体2在任截面上的份额随 时间的函数为a a)， 当外部为绝热条件，没有热量输入，整个过程中磁性液体的温度不发生变化，以法 拉第电磁感应定律进行分析，其中磁感应强度的符号为B，磁介质中磁感应强度的计算式为 B= ii。(M+H)， y。为真空磁导率。 在没有非磁性物体7时，感应线圈中的磁通为
①=BS = ii 。 (M+H) Ji d2/4 温度T不变，外磁场强度H不变，磁性液体2的磁化强度M不变，感应线圈4中的 磁通①亦不变，d①/dt = O，感应线圈4中没有感应电动势生产，也就没有感应电流产生；
在有非磁性物体7流过时，感应线圈4中则会有部分区域的磁化强度为零，整体的 磁化强度将会减小，由此，可以得到某一时刻感应线圈中任一横截面磁通的计算式
①=BS = ii 。 (M+H) a ji d2/4+ y 。H (1- a ) ji d2/4 在非磁性物体7穿过感应线圈的过程中，磁性液体2在每个横截面的份额a是随 时间变化的，也就是说感应线圈中的磁通①是随时间变化的，线圈中磁通的时间变化率不 为零，由法拉第电磁感应原理可以知道线圈中会产生感应电动势，其与线圈匝数和磁通变 化率有关系，感应电动势e的大小可以由下式计算得到 <formula>formula see original document page 4</formula> 感应电动势与线圈匝数、磁性液体的磁化强度及磁性液体的份额随时间的变化率成正比，并与管道的直径有关系； 当外界条件为非绝热的，流动为非稳态，那么感应电势e的大小还将与温度的时 间变化率有关。 从能量守恒的角度分析，磁性液体2中非磁性物体7的动能被转化成为了电能。
附图中l为垂直圆管；2为磁性液体；3为永磁铁；4为感应线圈；5为负载；6为喷 嘴；7为非磁性物体；S、N表示永磁铁的两极；H表示磁场强度。
权利要求
一种使用磁性液体发电的装置，包括垂直圆管(1)，其特征在于，垂直圆管(1)内充灌有磁性液体(2)，垂直圆管(1)的两端各配置有一个环形的永磁铁(3)，永磁铁(3)的上下面为南北两极，两块永磁铁(3)的南北极相对而置，在永磁铁(3)中间位置的垂直圆管(1)外壁缠绕有感应线圈(4)，感应线圈(4)与外部的负载(5)相连形成一个回路，垂直圆管(1)的底部中心配置有喷嘴(6)。
2. 根据权利要求1所述的一种使用磁性液体发电的装置，其特征在于，所述的永磁铁 (3)与感应线圈(4)还可以如下配置，两块永磁铁(3)分别配置在垂直圆管(1)的两侧，两 个感应线圈(4)配置在永磁铁(3)与垂直圆管(1)之间，两个感应线圈(4)之间串联。
全文摘要
一种使用磁性液体发电的装置，包括垂直圆管，垂直圆管内充灌有磁性液体，垂直圆管的两端各配置有一个环形的永磁铁，两块永磁铁的南北极相对而置，在永磁铁中间位置的垂直圆管外壁缠绕有感应线圈，感应线圈与外部的负载相连形成一个回路，垂直圆管的底部中心配置有喷嘴，通过喷嘴将非磁性物体置于垂直圆管的磁性液体中，让其做间歇运动，造成这一区域内磁性液体的体积发生变化，进而磁化强度发生变化引发磁感应强度随时间变化，穿过感应线圈的磁通将随时间而改变，感应线圈中会产生感应电动势，即可实现利用磁性液体发电，本发明具有成本低，易实施的优点，可应用于小型发电机、分布式发电系统、余热利用等领域。
文档编号H02K57/00GK101702569SQ20091021930
公开日2010年5月5日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者何永清, 毕勤成 申请人:西安交通大学