专利名称：一种温差发电方法
技术领域：
本发明涉及热能到电能的能量转换领域，是一种利用温差发电的方法。
背景技术：
随着传统能源日益紧张，环境保护、节能减排理念的增强，推动着新能源的开发和
低温热能的利用，使包括温差发电在内的能量转换技术得到深入研究和持续发展。
目前公知的温差发电技术主要有两种一种是利用高温介质加热工质，使工质从
液态变为汽态推动涡轮机发电机发电，做完功后的工质经低温介质冷却由汽态变为液态参
与下一循环，如此不断做功发电，此温差发电技术在热能利用特别是在低温热能利用方面
存在结构复杂、体积庞大、热电效率低的公知问题；另一种是利用塞贝克效应的半导体热电
装置，用高低温介质分别加热和冷却半导体热电装置的冷热两个端面，使半导体热电装置
直接发电，此温差发电技术存在半导体制造工艺复杂，装置热电效率低的公知问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题为了克服现有公知的温差发电技术的不足，本发明根 据磁性材料的居里温度特性，控制磁场中软磁材料的温度在居里温度上下变化，使软磁材 料的磁导率和其构成的磁路的磁通量随之变化，使套在该磁路上的导电线圈因磁通量的变 化而产生电。本发明提供的温差发电方法，不仅制作工艺简单、结构简单、热电效率高，而且 还能在不同温度热源的温差发电中应用。 本发明的技术方案本发明由电磁体或永磁体产生磁场，该磁场的两极与软磁材 料磁连接，构成磁路，导电线圈套在该磁路的软磁材料上，软磁材料紧密安装在热交换装置 热交换表面或内部，构成热路，热交换装置设有高低温介质进出通道。通过控制装置控制热 交换装置中高、低温介质的交替进出，对热交换装置加热或冷却，使相连软磁材料的温度在 居里温度上下变化，致使软磁材料在铁磁体和顺磁体间交替变化，致使软磁材料的磁导率 发生高低变化，致使软磁材料与电磁体或永磁体构成的磁路的磁通量发生变化，造成导电 线圈因磁通量的变化而产生电脉冲，对外输出电能。 电磁体或永磁体单独或同时存在，选用电磁体时必须使用直流供电，使其产生恒 定磁场。选用永磁体时尽量选择具有高剩磁、磁能积和矫顽力的钕铁硼永磁材料，永磁体的 形状尽量选择片状，可以有效减少永磁材料的用量。 软磁材料按工作性质细分为热磁材料和导磁材料，与热交换装置相连参与热交换 工作的软磁材料为热磁材料。热磁材料和导磁材料可以同时使用一种或多种软磁材料，可 以根据实际情况加工成各种形状。选用导磁材料时尽量选择具有高磁导率的软磁材料。选 用热磁材料时尽量选择具有高磁导率、低热容、低热阻的软磁材料，可以有效减少软磁材料 的用量和提高热能利用率。 热交换装置在表面或内部设有高、低温介质热交换通道，热磁材料可以全部或部 分安装在热交换装置的表面或内部，热交换装置不宜选用铁磁性材料制造。
高低温介质的温度与热磁材料的居里温度越接近，热能利用率越高。
本发明的有益效果本发明工艺、结构简单，便于实现小型化和大规模生产；本发
明选择不同居里温度的软磁材料，可以实现不同温度热源的利用；本发明只需高低温介质
改变软磁性材料温度在居里温度变化来发电，所以对温度差要求低，热电效率高，特别适合
低温差的热能利用，如海水温差发电。
图1是本发明的具体实施方式
一结构示意图。图2是本发明的具体实施方式
二结构示意图。图3是本发明的具体实施方式
三结构示意图。图中标号所示部件名称说明(1)电磁体或永磁体。(2a)、 (2b)导磁材料。(3a) 、 (3b) 、 (3c) 、 (3d)导电线圈。(4a)、 (4b)热磁材料。(5a)、 (5b)热交换装置。(6)控制装置。(7)低温介质。(8)高温介质。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明具体实施方式
一 (参见图1)本实施例由电磁体或永磁体(l)，导电线圈(3a)，热
磁材料(4a)，热交换装置(5a)，控制装置(6)组成。电磁体或永磁体(1)的磁极两端分别 与热磁材料(4a)磁连接，导电线圈(3a)套在热磁材料(4a)上，热磁材料(4a)与热交换装 置(5a)连接，构成热路。控制装置(6)控制低温介质(7)进入热交换装置(5a)，使相连的 热磁材料(4a)降温到其居里温度以下，此时热磁材料(4a)的磁导率变高，电磁体或永磁体 (1)产生的磁场通过热磁材料(4a)构成的磁路的磁通量变大，导电线圈(3a)因为磁通量变 大而感应产生一个电脉冲，此电脉冲输出电能，当控制装置(6)检测到电脉冲峰值后，先控 制低温介质(7)排出热交换装置(5a)，再控制高温介质(8)进入热交换装置(5a)，使相连 的热磁材料(4a)升温到其居里温度以上，此时热磁材料(4a)的磁导率变低，此时热磁材料 (4a)构成的磁路的磁通量变小，导电线圈(3a)因为磁通量变小而感应产生一个电脉冲，此 电脉冲对外输出电能，当控制装置(6)检测到电脉冲峰值后，先控制高温介质(8)排出，再 控制低温介质(7)进入，如此循环导电线圈(3a)不断感应产生电脉冲输出电能，此电能一 部分供给控制装置(6) —部分对外输出电能。
具体实施方式
二 (参见图2)本实施例由电磁体或永磁体(1)，导磁材料(2a)、 (2b)，导电线圈(3a)、(3b)，热磁材料(4a)，热交换装置(5a)，控制装置(6)组成。电磁体或 永磁体(1)的磁极两端分别与导磁材料(2a)和(2b)的一端分别磁连接，导磁材料(2a)和 (2b)的另一端分别与热磁材料(4a)磁连接，导电线圈(3a)、 (3b)分别套在导磁材料(2a) 和(2b)上，热磁材料(4a)与热交换装置(5a)连接，构成热路。控制装置(6)控制低温介 质(7)进入热交换装置(5a)，使相连的热磁材料(4a)降温到其居里温度以下，此时热磁材料(4a)的磁导率变高，电磁体或永磁体(1)产生的磁场通过导磁材料(2a) 、 (2b)和热磁材 料(4a)构成的磁路的磁通量变大，导电线圈(3a)、(3b)因为磁通量变大而感应产生一个电 脉冲，此电脉冲输出电能，当控制装置(6)检测到电脉冲峰值后，先控制低温介质(7)排出 热交换装置(5a)，再控制高温介质(8)进入热交换装置(5a)，使相连的热磁材料(4a)升温 到其居里温度以上，此时热磁材料(4a)的磁导率变低，此时导磁材料(2a)、 (2b)和热磁材 料(4a)构成的磁路的磁通量变小，导电线圈(3a)、(3b)因为磁通量变小而感应产生一个电 脉冲，此电脉冲对外输出电能，当控制装置(6)检测到电脉冲峰值后，先控制高温介质(8) 排出，再控制低温介质(7)进入，如此循环导电线圈(3a)、(3b)不断感应产生电脉冲输出电 能，此电能一部分供给控制装置(6) —部分对外输出电能。 本实施例同实施例一相比增加了专用于导磁的磁性材料，此导磁材料(2a)、 (2b)不参与热交换，热磁性材料(4a)专用于热交换，减少了参与热交换的软磁材料用量和 热容量，提高了热能利用率；增加了一组导电线圈(3b)，增加了线圈的可组合性；改变了线 圈的安装位置，导电线圈(3a)、 (3b)分别安装在导磁材料(2a)、 (2b)之上，增加了热磁材 料(4a)与热交换装置(5a)的接触面积，减少了温度对线圈的影响，改善了结构提高了可靠 性。
具体实施方式
三(参见图3)本实施例由电磁体或永磁体(1)，导磁材料(2a)、 (2b)，导电线圈(3a) 、 (3b) 、 (3c) 、 (3d)，热磁材料(4a) 、 (4b)，热交换装置(5a) 、 (5b)，控制 装置(6)组成。电磁体或永磁体(1)的磁极两端分别与导磁材料(2a)和(2b)的中部分别 磁连接，导磁材料(2a)和(2b)的两端分别与热磁材料(4a)和(4b)磁连接，导电线圈(3a)、 (3b) 、 (3c) 、 (3d)分别套在导磁材料(2a)和(2b)上，热磁材料(4a)和(4b)分别与热交换 装置(5a)和(5b)连接，构成热路。控制装置(6)控制低温介质(7)进入热交换装置(5a)， 同时控制高温介质(8)进入热交换装置(5b)，使相连的热磁材料(4a)降温到其居里温度 以下，同时使相连的热磁材料(4b)升温到其居里温度以上，此时热磁材料(4a)的磁导率变 高，热磁材料(4b)的磁导率变低，使电磁体或永磁体(1)产生的磁场通过导磁材料(2a)、 (2b)和热磁材料(4a)构成的磁路的磁通量变大，和热磁材料(4b)构成的磁路的磁通量变 小，导电线圈(3a)、(3b)因为磁通量变大而感应产生一个电脉冲，同时导电线圈(3c)、(3d) 因为磁通量变小而感应产生一个电脉冲，此两个电脉冲输出电能，当控制装置(6)检测到 电脉冲峰值后，先控制低温介质(7)排出热交换装置(5a)，高温介质(8)排出热交换装置 (5b)，再控制高温介质(8)进入热交换装置(5a)，低温介质(7)进入热交换装置(5b)，使相 连的热磁材料(4a)升温到其居里温度以上，同时使相连的热磁材料(4b)降温到其居里温 度以下，此时热磁材料(4a)的磁导率变低，热磁材料(4b)的磁导率变高，使导磁材料(2a)、 (2b)和热磁材料(4a)构成的磁路的磁通量变小，和热磁材料(4b)构成的磁路的磁通量变 大，导电线圈(3a)、(3b)因为磁通量变小而感应产生一个电脉冲，导电线圈(3c)、(3d)因为 磁通量变大而感应产生一个电脉冲，此两个电脉冲输出电能，当控制装置(6)检测到电脉 冲峰值后，先控制高温介质(8)排出热交换装置(5a)，低温介质(7)排出热交换装置(5b)， 再控制低温介质(7)进入热交换装置(5a)，高温介质(8)进入热交换装置(5b)，如此循环 导电线圈(3a) 、 (3b) 、 (3c) 、 (3d)不断感应产生电脉冲输出电能，此电能一部分供给控制装 置(6) —部分对外输出电能。 本实施例同实施例二相比共用了电磁体或永磁体(1)和导磁材料(2a) 、 (2b)，减
5少了材料用量；增加了热交换装置(5b)和热磁材料(4b)，采用互补交替工作模式可提高热 能利用率；增加了两组导电线圈(3c)、 (3d)，增加了线圈的可组合性。
权利要求
一种温差发电方法，其特征在于电磁体或永磁体产生磁场，该磁场的两极与软磁材料磁连接，构成磁路，导电线圈套在该磁路的软磁材料上，软磁材料紧密安装在热交换装置热交换表面或内部，构成热路，热交换装置设有高低温介质进出通道，通过控制装置控制热交换装置中高、低温介质的交替进出，对热交换装置加热或冷却，使相连软磁材料的温度在居里温度上下变化，致使软磁材料在铁磁体和顺磁体间交替变化，致使软磁材料的磁导率和其构成的磁路的磁通量发生变化，导电线圈因磁通量的变化而产生电。
2. 根据权利要求1所述，其特征在于该软磁材料按工作性质细分为热磁材料和导磁 材料，与热交换装置相连参与热交换工作的软磁材料为热磁材料。
全文摘要
本发明涉及热能到电能的能量转换领域，是一种温差发电方法。本发明根据磁性材料的居里温度特性，控制磁场中软磁材料的温度在居里温度上下变化，使软磁材料的磁导率和其构成的磁路的磁通量随之变化，使套在该磁路上的导电线圈因磁通量的变化而产生电。本发明对温度差要求低，特别适合低温差的热能利用，如海水温差发电。
文档编号H02N11/00GK101728990SQ20081021865
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者郑世平 申请人:郑世平