Магнитно-тепловой двигатель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 4 9 191 ЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в корпусе постоянный магнит и ротор, выполненный в виде чередующихся участковтермомагнитного и теплоизоляционного материалов, от ли ч ающийс что, с целью повышения мощности двигателя, участки термомагнитн риала выполнены в виде инверсио тоянных магнитов и расположены направление намагниченности инв постоянных магнитов, прилегающ стоянному магпггу корпуса, совпа направлением поля этого магнита2. Двигатель по п. 1, о т л и я тем,и КПДго матенных пос -так, чторсионных их к подает сные магниты выполнены из интерметаллического соединения тулия и кобальта,ОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБ(71) Уральский ордего Знамени государстим, А.М. Горького(56) 1, Авторское свидетельство СССР % 590476, кл. г 03 б 7/02, 1978.2. Авторское свидетельство СССР Мо 848737, кл. РОЗ б 702, 1980 (прототип).. Мо 28А.В. Дерягинна Трудового Ерасновенный университет л й с я тем, что инверсионные постИзобретение относится к устройствам, преобразующим тепловую энерги 1 о в механическую энергию вращения, и может быть использовано в качестве привода различных механизмов и элементов автоматики.Известные устройства для преобразования тепловой энергии в механическую, содержащие ротор из ферромагнитного материала с точкой Кюри, близкой к рабочей температуре, и ствтор с укрепленным маг ннтом, а также нагреватель и холодильник. При нагревании локального участка ротора, находящегося в непосредственной близости к постоянному магниту, до температуры выше температуры Кюри (Те) материала 15 ротора, этот локальный участок становится немвгнитным, а магнит притягивает дальний холодный участок роторе, который сохраняет ферромагнитное состояние, равновесие нарушается и ротор начинает врв Жаться. При дальнейшем нагревании участка ротора, находящегося вблизи постоян ног о магнита, вращение будет постоянным. Восстановление ферромагнитных свойств материала ротора происходит в холодной 25 зоне ствторв 1 ) .Недостатком таких устройств является малая мошность и низкий КПД, за счет потерь тепла из-зв теплопроводности между холодным и теплым участками ротора, ЗОДля повышения градиента температур в рабочей части ротора термозависимый материал на роторе чередуют с теплоизоляционным в виде отдельных полос или пластин 35Известен также мвгнитно-тепловой двигатель, содержащий корпус с зонами нагрева и охлаждения, расположенные в корпусе постоянный магнит и ротор, выполненный в виде чередующихся участков 40 термомвгщтного и теплоизоляционного материалов 21,Недостатком данного двигателя является низкая мощность и КПД, зв счет того, что нагретый вьпце Тс участок не способ ствует созданию вращающего момента (он становится балластом).Цель изобретения - повышение мошности и КПД двигателя.Указанная цель достигается тем, что в магнитно-тепловом двигателе, содержащем корпус с зонами нагрева и охлаждения, расположенные в корпусе постоянный магнит и ротор, выполненный в виде чередующихся участков термомагнитного и теплоизопяциониого материалов, участки термомвгпитного материала выполнены в виде инверсианных постоянных магнитов и рас 1 1 ОЗЫ,О 2положены так, что направление намагни ченности ипверсионньх постоянных магнитов, прилегающих к постоянному магнитукорпуса, совпадает с направлением поляэтого магнита,Инверсионные постоянные магниты выполнены из интерметаллического соединения тулия и кобальта,Такое техническое решение стало возможным в связи с обнаружением инверсиинамагниченности в соединенииТе ГО приизменении температуры, Это явление заключается в том, что в постоянных магнитах из такого материала направление ос -таточной намагниченности и, следовательно, создаваемого ими поля при температуре компенсации магнитных моментов подрешеток температура инверсии изменяется на противоположное. Такие магниты были названы инверсионными,На чертеже изображен магнитно-тепловой двигатель, общий вид.Двигатель содержит корпус 1, закрепленный на корпусе постоянныймагнит 2, кольцеобрвзный ротор 3,закрепленный нв валу 4. Ротор выполнен в виде чередующихся участков пзИнверсйонных постоянных магнитов 5 (нвчертеже заштрихованы), разделенных теплоизолируюшим материалом 6 (незаштрихованные участки). Часть ротора, прилегающая к постоянному магниту 2, находитсяв зоне 7 охлаждения, в противоположная -в зОне Янагрева, Постоянный магнит 2 мсжет быть расположен в зоне охлажденияили вне ее. Ротор расположен твк, чтонаправление намагниченности в инверсионных постоянных магнитах, прилегающих кпостоянному магниту 2 совпвдает с направлением его поля (показано стрелками),Двигатель работает следующим образом.Б исходном положении при температуревыше температуры инверсии, направлениенамагниченности в инверсионном постоянном магните, прилежащем к постоянномумагниту корпуса, совпадает с направлениемего поля Магниты притягиваются, роторнаходится в равновесии. При охлажденииинверсионного постоянного магнита, прилежащего к постоянному магниту корпуса,нике температуры инверсии направлениенамагниченности в нем и, следовательно,иаправление его поля изменится на противоположное, Под действием силы отталкивания противоположно направленных полейротор начнет вращаться. Соседний инверсионный постоянный магнит, находящийсяпри температуре выше температуры инверсии, имеет направление намагниченности1032499 Составитель Ьс БаевРедактор ЮСереда Техреа А.Бабинец корректор Л. Бокшвн Заказ 5411/55 Тираж 703 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 совпадающее с полем постоянного магнита 2, и притянется к нему, ротор поверонется на 360.11, где И - количество инверсионных постоянных магнитов, и будет находиться в равновесии до тех пор, пока этот магнит не охладится до температуры ниже температуры инверсии, Затем опять произойдет поворот роторвнв 360 /,1 ит,д, Первоначальное направление намагничености в инверсионпых постоянных магнитах 1 О восстанавливается в зоне нагрева, где температура выше температуры инверсии ферромагнитного материала, из которого изготовлены инверсионные постоянные магниты ротора. 15В конкретной модели двигателя инвер сионные постоянные магниты изготовляются из интерметвллического соединения Ге Со имеющего температуру инверсии Т=110 К, Четыре таких магнита укрепляются на спиО цах ротора через 90, теплоизоляционным материалом служит воздух. Ротор укрепляется в корпусе с возможностью вращения. В нижней части корпуса закрепляется постоянный магнит из интерметаллического 5 соединения БФСо. При комнатной температуре ротор находится в равновесии за счет притяжения одного из инверсионных магнитов к постоянному магниту 2. Затем в корпус (поддон) заливается жидкий азот, в зоне охлаждения создается температура, равная 77 К (ниже температуры инверсии). Магнит ротора, находящийся в зоне охлаждения, меняет направление намагниченности на противоположное и отталкивается от35 магнита 2, ротор начинает поворачиваться, следующий за ним попадает в поле действия постоянного магнита 2 и притягиваетсяо к нему, завершая поворот ротора на 90 . Этот магнит попадает в зону охлаждения, охлаждается ниже температуры инверсии,направление намагниченности в нем меняется на противоположное, ротор снова пооворачивается на 9 С, В верхней зоне ротора, где температура выше температуры инверсии инверсионных постоянных магнитов ротора, направление намагниченности в них устанавливается в первоначальное положение и вращение ротора происходит до тех пор, пока температура в нижней части статорв поддерживается ниже температуры инверсии материалов инверсионных магнитов. В магнитно-тепловых двигателях ис - пользующих изменение магнитного состояния вещества вблизи температуры Кюри, вращающий моментР ) создается только в результате за счет притяжения части ротора, сохранившей ферромагнитное состояние, к постоянному магниту ствто - ра (Рр -lМН, где Ч - обьем этой части ротора, М-его намагниченность, Н-поле, создаваемое постоянным магнитом статорв). В предлагаемом двигателе вращающий момент создается одновременно отталкиванием одного магнита ротора, температура которого ниже температуры инверсии, и притяжением другого магнита ротора с температурой выше температуры инверсии к неподвижному постоянному магниту статора. Таким обраэом, при одинаковой величине намагниченности материалов ротора в магнитно-тепловых двигателях с инверсионными постоянными магнитами по сравнению с известными обеспечивается увеличение мощности в два раза.