[发明专利]一种旋转式磁流体发电机

说明书

本发明公开了一种旋转式磁流体发电机，括密封缸、带活塞的旋转轴，旋转轴能够在密封缸内往复扭转；密封缸内密封有缩放流道和可导电的液态金属，旋转轴的转动将驱动液态金属在缩放流道中来回流动；缩放流道最窄处是狭长的弧形缝隙，弧形缝隙的两侧是永磁铁，两个永磁铁能够在垂直于弧形缝隙的方向上生成强磁场，两个永磁铁通过U形磁轭连接，构成了一个封闭的磁路；在弧形缝隙的端部布置有集电电极，用于收集狭窄通道中产生的电流，并向外输出电能。本发明提供的发电机适用于力矩大速度小并且往复运动的驱动力，具有结构紧凑、扩展性强的特点。

技术领域

本发明涉及一种发电装置，具体涉及一种旋转式磁流体发电机。

背景技术

波浪能是海洋表面波浪运动所形成的能量，可利用波浪能作不同用途，例如发电、海水淡化或作为船舶的备用动力等。波浪能是海洋能中能量最不稳定又无规律的能源。波浪运动形成的位能差可以转化成其他更规则的能量输出。据统计，全世界海上风能平均密度为0.5kW/m²，而波浪能的平均密度为2-3kW/m²。世界范围内冲击海岸线的波浪能达1TW的数量级，如果考虑开放海域的波浪能，波浪能的数量级达10TW(与当前世界的能源消耗相当)。常见的波浪能发电装置中能量的转化分为两步：流体动能(波浪能)转化为机械能，即流机转化；机械能转化为电能，即机电转化。其中流机转化相对比较成熟，最高效率可达50％左右，改进的空间不大。目前，波浪能采集装置研发的重点集中在机电转化部件，即发电机的设计上。已经建成的一些波浪能能量采集装置的机电转化不直接、体积庞大、昂贵、效率低。其原因不在于工程设计有多差，而在于机械阻抗匹配的问题。波浪能的特点是动力强(数十吨)、速度低(不足1米每秒)。如果采用传统的高速旋转发电机实现机电转化，就必须利用齿轮箱或者空气压缩透平来实现阻抗匹配，从而带来传统装置的上述问题。为此，本发明提出了一种液态金属磁流体发电机代替传统的旋转发电机。阻抗匹配的任务由机械部件转移到了电气部件，即电气部件将发电机输出的大电流小电压的电能转化到实际的电流电压水平。这种磁流体发电机基于法拉第定律，当导电流体以一定速度穿过一定强度的磁场时，在垂直于流场和磁场的方向会产生电流。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转式磁流体发电机，这种发电机适用于力矩大速度小并且往复运动的驱动力，具有结构紧凑、扩展性强的特点。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种旋转式磁流体发电机，包括密封缸、带活塞的旋转轴，旋转轴能够在密封缸内往复扭转；密封缸内密封有缩放流道和可导电的液态金属，旋转轴的转动将驱动液态金属在缩放流道中来回流动；缩放流道最窄处是狭长的弧形缝隙，弧形缝隙的两侧是永磁铁，两个永磁铁能够在垂直于弧形缝隙的方向上生成强磁场，两个永磁铁通过U形磁轭连接，构成了一个封闭的磁路；在弧形缝隙的端部布置有集电电极，用于收集狭窄通道中产生的电流，并向外输出电能。

本发明进一步的改进在于，密封缸包括可拆卸的第一半缸和第二半缸，两个半缸之间通过法兰处的螺栓和螺母连接在一起。

本发明进一步的改进在于，第一半缸、第二半缸的法兰上以及旋转轴的轴颈处均开设有密封槽，用于密封密封缸内的液态金属，第一半缸和第二半缸上还开设有密封孔，用于导出集电电极。

本发明进一步的改进在于，缩放通道的两端是通道入口，且通道入口单独铸造成型。

本发明进一步的改进在于，通道入口的内表面开设有流线型曲面，通道入口的流动截面积逐渐减小，当液态金属流入通道入口时会被加速、流出通道入口时会被减速。

本发明进一步的改进在于，在通道入口中间的弧形缝隙的两侧是第一永磁铁和第二永磁铁，第一永磁铁和第二永磁铁通过两个U形磁轭连接，且两个U形磁轭之间通过绝缘垫片分隔开。

本发明进一步的改进在于，弧形缝隙上下两端安装有流道插件，流道插件与第一永磁铁和第二永磁铁共同构成了狭窄的弧形缝隙。