专利名称：磁流体交直流发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁流体发电装置，是一种将离子源的内能转化为电能的装置，甚至可将其中部分能量转化为燃料化学能或机械能。
二.背景技术:现有磁流体发电的原理:是将等离子体以超高速度喷射到一个加有强磁场的发电通道里面，等离子体中带有正、负电荷的高速粒子，在磁场中受到洛伦兹力的作用，分别向设置于垂直于磁力线和高速粒子运动方向的两个平板电极偏移，两极间因积聚的电荷产生电压，用导线将电压接人电路中就可作为直流发电或经逆变器转换为交流电并入电场。现有磁流体发电的简状:磁流体发电是本世纪50年代研究的一种直接发电方式。从工作循环方式不同主要分为开式循环和闭式循环两大类，使用的一次能源可以为化石类燃料、核能或其它能源。磁流体发电本身的效率仅20%左右，但由于其排烟温度很高，从磁流体排出的气体可送往一般锅炉继续燃烧成蒸汽，驱动汽轮机发电，组成高效的联合循环发电，总的热效率可达50% 60%，是目前正在开发中的高效发电技术中最高的。要建成实用的大型磁流体-蒸汽动力联合循环发电装置还有以下技术问题需要解决:a.磁流体发电比一般的火力发电效率高得多，但在相当长一段时间内它的研制进展不快，其原因在于伴随它的优点而产生了一大堆技术难题。磁流体发电机中，运行的是温度在三、四千度的导电流体，它们是高温下电离的气体。为进行有效的电力生产，电离了的气体导电性能还不够，因此，还要在其中加入被称为种子的钾、铯等金属离子。但是，当这种含有金属离子的气流，高速通过强磁场中的发电通道，达到电极时，电极也随之遭到腐蚀。电极的迅速腐蚀是磁流体发电机面临的最大难题，还有因此而导致的种子喷注和回收、机构复杂、环境污染等问题，。b.磁流体发电机需要一个强大的磁场，人们都认为，真正用于生产规模的发电机必须使用超导磁体来产生高强度的磁场，这当然也带来技术和设备上的难题。c.逆变换装置。d.高温空气预热器。e.氮氧化合物的生成控制。最近几年，科学家在导电流体的选用上有了新的进展，发明了用低熔点的金属(如钠、钾等)作导电流体，在液态金属中加进易挥发的流体(如甲苯、乙烷等)来推动液态金属的流动，巧妙地避开了工程技术上一些难题，制造电极的材料和燃料的研制方面也有了新进展。但想一下子省钱省力地解决磁流体发电中技术、材料等方面的所有难题是不现实的。
三.发明内容:
发明目的:改善现有结构缺陷，提供高效率可工业化应用的磁流体发电解决方案。技术方案:如图1所示，本发明的磁流体交直流发电机，主要由分流管(I)、离子流螺线管
(2)、三相正弦波四通节流阀(3)、离子流线圈(4)、电极(5)、发电线圈(6)组成，有别于现有磁流体发电机结构中的主要组成部份发电通道，取而代之的是绝缘的分流管(I)，在其内高速流动的导电流体其正负离子在电场力或洛伦兹力作用下以管约束状态分离，依靠其自身动能分别流至两个电极(5)，实现直流发电。对现有磁流体发电技术问题a的解决方法:首先，分流管(I)的设置，使得电极(5)可以在磁场外自由设置其位置及形状，电极(5)可以设置成换热器，降低电极(5)的工作温度，同时解决问题d;离子流在经过离子流螺线管(2)、离子流线圈(4)两次对外做功及热交换后其流速已大为降低，如有必要在电极(5)前可再加设减速管，减少尾气对电极的冲刷；承接离子流尾气处可设置可更换的牺牲金属。其次，分流管(I)、离子流螺线管(2)、三相正弦波四通节流阀(3)、离子流线圈(4)都可气浴或水浴在压力容器内，可以承受更高温度和压力的导电流体，提高发电效率，减少碱金属种子的使用。第三，采用全闭环设置，除了在电极(5)处析出所需的气体燃料或金属外，离子流尾气在电极(5)处换热降温后，经过压缩重新输入到离子源处，避免种子回收和污染问题；同时也可避免问题e的发生。对现有磁流体发电技术问题b的解决方法:如图1所示，已经分离后带有极性的离子流在绝缘管内的高速流动，自身就相当于一个大电流导线，其电流可轻易达到上万安培以上，将其按照系统需要的磁场方向绕制成螺线管状即离子流螺线管(2)，可提供强大的磁场，完全满足系统分流管(I)内的导电流体离子充分分流需要。使用平板电场(7)来分离正负离子需消耗电力，与发电目的不符，故只在系统启动时使用。对现有磁流体发电技术问题c的解决方法:如图1所示，通过在引出磁场的离子流管路上设置绝缘的三相正弦波四通节流阀
(3)，其工作原理如图2所示，阀芯(8)与阀芯(9)端面贴合，固定的阀芯(8)上的均布的三个扇形孔分别与3个离子流线圈(4)相通，阀芯(9)侧室腔与离子流管路相通，阀芯(9)在外力带动下以3000转/分的速度旋转，其上的偏心孔与三个扇形孔的导通截面随之发生变化，由此使其后的离子流线圈(4)内的离子流流速以正弦波形变化，且每相之间相差为120度，离子流线圈(4)产生周期交变的磁通量变化使与其共轭的金属发电线圈(6)发生交流电。有益效果:本发明通过分流管(I)、离子流螺线管(2)、三相正弦波四通节流阀
(3)、离子流线圈(4)的设置，使现有磁流体发电中存在的各种主要问题有了新的解决思路，使磁流体发电的工业化应用成为可能；全闭式循环设置使能量的转化利用率得到大幅提高；离子流螺线管(2)和离子流线圈(4)的超强度磁场及其与各种流体控制阀(如三相正弦波四通节流阀(3))的配合，使磁电领域及动机领域将发生革命性的突破；配合高聚光比的太阳能集热器，二级分流管(10)的设置使直接热分解水低成本制氢有了解决方案，使能源产业不再为化石能源的枯竭而忧虑，同时作为一种新的治金方式，可制备各种高纯度的金属、非金属。
四.
:图1为本发明的结构原理图。图2为本发明的三相正弦波四通节流阀(3)的工作原理图。图3为本发明在制氢和治金时的结构原理图。
五.具体实施案例:实施例1:如图1所示，高速流动的导电流体经磁场分流后，正负离子流分别带动一组发电机三相交流发电，通过两个三相正弦波四通节流阀3的相位调整，可以并联及并入电网；同时在电极5间输出的直流电可经逆变器转化为交流电并入电网；工质采用闭式循环，在离子流螺线管2和离子流线圈4处设置的热交换器和电极5处设置的热交换器可用以预热工质和加热蒸汽带动汽轮机二次发电。实施例2:如图3所示，高速流动的导电流体经磁场分流后重新返回磁场，正离子流通过二级分流管10，在方向相反的电磁力和洛伦兹力的作用下，按照各离子荷质比的差异，按照设定的管路进行分离，在电极5处减速、降温、得到电子还原后被分别予以收集。此实施例可用以热分解制氢或特种治金提纯。实施例3:如图1所示，将发电线圈6的输出端与鼠笼式三相电机相连或以离子流线圈4取代鼠笼式三相电机定子绕组，此时本系统与离子源构成了一个发动机，可应用于各种场合。
权利要求
1.一种磁流体交直流发电机，主要由分流管(I)、离子流螺线管(2)、三相正弦波四通节流阀(3)、离子流线圈(4)、电极(5)、发电线圈(6)组成，其特征在于绝缘的分流管(I)内高速流动的工质(来自于离子源的等离子混合气体或液体)其正负离子在电场力或洛伦兹力作用下以管约束状态分离，分别流至两个电极(5)，实现直流交流发电。
2.根据权利要求1所述的磁流体交直流发电机，其特征在于绝缘管绕制成螺线状(或线圈状)，单极性的离子流或单极性离子与中性粒子的混合流在绝缘管内高速流动，形成的离子流螺线管(2)(或离子流线圈(4))其作用等同于通电螺线管(或通电金属线圈)。
3.根据权利要求1所述的磁流体交直流发电机，其特征在于可任意设置位置、形状的电极(5)，且电极(5)间的平板电场可取消、可自由设置电场方向。
4.一种三相正弦波四通节流阀(3)，主要由阀芯(8)、阀芯(9)组成，其特征在于设有偏心孔的阀芯(9)在外力(电机、齿轮等)带动下旋转通过与阀芯(8)三个扇形孔贯通截面的变化，将单相稳流离子流分成三相正弦波离子流。
5.根据权利要求1、2、4所述的交直流发电机，其特征在于离子流线圈(4)在其内的正弦波离子流的作用下产生交变磁场，与其共轭的金属导线制成的发电线圈(6)因穿过其内的磁通量的正弦交变而发出交流电。
6.根据权利要求1、3所述的交直流发电机，其特征在于平板状的电极(5)与二级分流管(10)的设置，在电场力和洛伦兹力的共同作用下，根据荷质比差异，分流某种所需离子，用于制取氢气等燃料或磁流体治金。
7.根据权利要求1、3所述的交直流发电机，其特征在于电极(5)可制成热交换器，以便于充分利用高温离子流的余热，进行二级发电。
8.根据权利要求1、2所述的交直流发电机，其特征在于分流管(I)、离子流螺线管(2)、二级分流管(10)可气浴或水浴于压力容器中，以降低对材质耐温耐压的要求，同时也作为热交换器，充分利用系统散失热能。
9.根据权利要求1、2、4所述的交直流发电机，其特征在于离子流线圈(4)代替三相鼠笼式电机中的线圈时，可直接驱动转子旋转输出机械能，此时系统可作为发动机使用，且调整阀芯(9)的转速既可控制发动机转速。
10.根据权利要求1所述的磁流体交直流发电机，其特征在于启动平行板电场(7)的设置，在初始离子流螺线管(2)的洛伦兹力尚未形成时，提供电场力分流离子流，其也可由电极(5)或通电螺线管取代。
全文摘要
磁流体交直流发电机，主要由分流管(1)、离子流螺线管(2)、三相正弦波四通节流阀(3)、离子流线圈(4)、电极(5)、发电线圈(6)组成，其特征在于绝缘的分流管(1)内高速流动的工质(来自于离子源的等离子混合气体或液体)其正负离子在电场力或洛伦兹力作用下以管约束状态分离，分别流至两个电极(5)，实现直流交流发电。可解决现有磁流体发电能量转化效率低、结构复杂、电极腐蚀、超强磁场获取难、材料要求高、只能直流发电的问题。
文档编号H02K44/08GK103117640SQ201310084000
公开日2013年5月22日 申请日期2013年3月14日 优先权日2013年3月14日
发明者周华 申请人:周华