一种热声驱动的多相交流热磁发电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种热声驱动的多相交流热磁发电系统，包括多个基本单元，每个基本单元包括热声转换装置和热磁发电装置，热声转换装置包括依次连通的主水冷器、软磁体回热器、换热器、热缓冲管和谐振管；热磁发电装置包括导磁体、永磁体和线圈；软磁体回热器连接于所述导磁体上，以使热声转换装置与所述导磁体交叉设置；多个基本单元中的多个热声转换装置通过谐振管首尾相连形成声功传播的环路结构；多个基本单元中的多个热磁发电装置分别共用一个永磁体，并且多个热磁发电装置中的导磁体的两端均分别并排地连接于一个永磁体的两极上以构成多个并排的磁回路。本发明专利技术不仅可以提升系统的运行安全性，还可以进一步降低建设成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能源动力
，特别指一种热声驱动的多相交流热磁发电系统。
技术介绍
热磁现象是指软磁材料受热后温度超过居里点，由铁磁体变成顺磁体而使磁性发生极大变化的现象。利用这种现象，可以研制出热磁发电机(或热磁发动机)，将热能转化成电能(或机械能)。热磁发电与传统的发电方式相比，具有安静无噪音、运行稳定、发电量灵活调节等独特的优势，因而具有广阔的应用前景。当前国内外热磁发电系统均需要交替加热和冷却磁性材料，而如何实现磁性材料的快速加热和冷却是该技术中的难点之一。热声技术是指利用热声效应实现热能和声能之间相互转换的技术，基于热声技术运行的系统被称为热声热机。热声热机可分为两类，热声发动机(或热声压缩机)和热声制冷机。对于热声发动机而言，如果外界高温热源输入的热量使得热端温度超过一定临界值(通常在100～600℃之间)，系统将自发地产生周期性压力波动，即利用热量来产生高强度声波而无需借助于任何机械运动部件。近年来，随着国内外热声发动机的快速发展以及对交变流动认识的不断深入，利用热声发动机实现磁性材料的快速加热和冷却为热磁发电技术的进一步发展提供了可能。中国专利公开号为CN102748255A提及一种多缸热磁热声发电系统，具有至少三个基本单元，每个所述基本单元包括热声转换装置、热磁发电装置和谐振装置，所述热声转换装置包括依次连通的主换热器、回热器和加热器；热磁发电装置包括导磁体、永磁体和线圈；永磁体安装在导磁体的端部；线圈绕设在导磁体的外部；谐振装置包括U型管及其内部的U型液柱；每个基本单元中的谐振装置的U型管的一端部与热声转换装置的加热器连通，每个基本单元中的谐振装置的U型管的另一端部与另一基本单元的主换热器连通。除U型液柱以外，没有任何的机械运动部件，结构简单，与现有技术相比，减少了生产制造成本，同时提高了使用寿命。该方案中由于采用液体振子谐振，质量惯性较大因而热声系统运行起来振动较大，同时系统的阻尼也较大，容易出现“消振”的现象，在振幅较大时，U型管内液体容易溢到发动机回热器内，对系统的安全性造成影响。此外，三个热磁发电单元各自独立使用永磁体，使得永磁体的利用率较低，降低了热磁材料的功率密度，不利于进一步降低系统的建设成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种热声驱动的多相交流热磁发电系统，不仅可以提升系统的运行安全性，还可以进一步降低建设成本。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种热声驱动的多相交流热磁发电系统,包括多个基本单元，每个所述基本单元包括热声转换装置和热磁发电装置，其特征在于，所述热声转换装置包括依次连通的主水冷器、软磁体回热器、换热器、热缓冲管和谐振管；所述热磁发电装置包括导磁体、永磁体和线圈，所述导磁体的两端分别连接于永磁体的两极上，所述线圈环绕于所述导磁体上；所述软磁体回热器连接于所述导磁体上，以使所述热声转换装置与所述导磁体交叉设置；所述多个基本单元中的多个热声转换装置通过谐振管首尾相连形成声功传播的环路结构；所述多个基本单元中的多个热磁发电装置分别共用一个永磁体，并且多个热磁发电装置中的导磁体的两端均分别并排地连接于所述一个永磁体的两极上以构成多个并排的磁回路。根据以上方案，所述热声转换装置还包括次水冷器，所述次水冷器连接于热缓冲管和谐振管之间。根据以上方案，所述谐振管上还连接有直流抑制器，所述直流抑制器的两端分别连接于相邻二个热声转换装置的主水冷器和谐振管之间。根据以上方案，所述导磁体包括的上弓形磁体和下弓形磁体，所述上弓形磁体的两端分别连接于永磁体和软磁体回热器的上侧，所述下弓形磁体的两端分别连接于永磁体和软磁体回热器的下侧，以使所述上弓形磁体和下弓形磁体上下对称地连接成磁回路。根据以上方案，所述基本单元具有三个，并且三个基本单元中的三个热磁发电装置中的导磁体构成的多个磁回路中，相邻的二个磁回路之间的夹角为120度。根据以上方案，所述三个基本单元中的三个热声转换装置中，相邻的二个热声转换装置之间的相位差为120度。根据以上方案，所述软磁体回热器包括多个并排堆叠设置的平板状软磁片。根据以上方案，所述软磁体回热器中的多个软磁片的居里温度沿声功传播方向呈阶梯上升的变化趋势。根据以上方案，所述软磁体回热器中的多个软磁片的居里温度均小于所述换热器的温度。根据以上方案，所述软磁体回热器的软磁材料为铁及铁系合金、铁氧体化合物或非晶态金属玻璃；所述热声转换装置中使用的气体工质为氦气、氮气或二氧化碳。本专利技术的热磁发电系统，将热磁发电装置耦合在热声转换装置的软磁体回热器上构成一个基本单元，通过将多个基本单元中的热声转换装置串联起来组成环路结构，同时将多个基本单元中的热磁发电装置并联起来组成多个并行的磁回路，利用热声转换装置中气体的往复振荡，将换热器的低品位热能转化为电能输出，整个系统完全没有运动部件，结构简单。与现有技术相比，由于热声转换装置采用串联的环路结构，能有效避免因工质在振幅较大的情况下溢到软磁体回热器内而造成设备损坏的安全性故障，提升了设备的使用安全性。同时三个热磁发电装置共用一块永磁体，有效提高了永磁体利用率以及热磁材料的功率密度，进一步降低了系统的建设成本。附图说明图1是本专利技术的多个热声转换装置串联环路结构示意图；图2是本专利技术的多个热磁发电装置并联磁回路结构示意图。图中：1、主水冷器；2、软磁体回热器；3、换热器；4、热缓冲管；5、次水冷器；6、谐振管；7、直流抑制器；8、导磁体；9、永磁体；10、线圈；11、上弓形磁体；12、下弓形磁体。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术的技术方案进行说明。如图1和图2所示，本专利技术所述的一种热声驱动的多相交流热磁发电系统，包括多个基本单元，每个所述基本单元包括热声转换装置和热磁发电装置，所述热声转换装置包括依次连通的主水冷器1、软磁体回热器2、换热器3、热缓冲管4和谐振管6；所述热磁发电装置包括导磁体8、永磁体9和线圈10，所述导磁体8的两端分别连接于永磁体9的两极上，所述线圈10环绕于所述导磁体8上；所述软磁体回热器2连接于所述导磁体8上，以使所述热声转换装置与所述导磁体8交叉设置；所述多个基本单元中的多个热声转换装置通过谐振管6首尾相连形成声功传播的环路结构；所述多个基本单元中的多个热磁发电装置分别共用一个永磁体9，并且多个热磁发电装置中的导磁体8的两端均分别并排地连接于所述一个永磁体9的两极上以构成多个并排的磁回路。本专利技术的热磁发电系统，将热磁发电装置耦合在热声转换装置的软磁体回热器2上构成一个基本单元，通过将多个基本单元中的热声转换装置串联起来组成环路结构，同时将多个基本单元中的热磁发电装置并联起来组成多个并行的磁回路，利用热声转换装置中气体的往复振荡，将换热器3的低品位热能转化为电能输出，整个系统完全没有运动部件，结构简单。与现有技术相比，由于热声转换装置采用串联的环路结构，能有效避免因工质在振幅较大的情况下溢到软磁体回热器2内而造成设备损坏的安全性故障，提升了设备的使用安全性。同时三个热磁发电装置共用一块永磁体9，有效提高了永磁体9利用率以及热磁材料的功率密度，进一步降低了系统的建设成本。优选地，所述热声转换装置还包括次水冷器5，所述次水冷器5连接于热缓冲管4和谐振管6之间，次水冷器5与主水冷器1分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热声驱动的多相交流热磁发电系统，包括多个基本单元，每个所述基本单元包括热声转换装置和热磁发电装置，其特征在于，所述热声转换装置包括依次连通的主水冷器、软磁体回热器、换热器、热缓冲管和谐振管；所述热磁发电装置包括导磁体、永磁体和线圈，所述导磁体的两端分别连接于永磁体的两极上，所述线圈环绕于所述导磁体上；所述软磁体回热器连接于所述导磁体上，以使所述热声转换装置与所述导磁体交叉设置；所述多个基本单元中的多个热声转换装置通过谐振管首尾相连形成声功传播的环路结构；所述多个基本单元中的多个热磁发电装置分别共用一个永磁体，并且多个热磁发电装置中的导磁体的两端均分别并排地连接于所述一个永磁体的两极上以构成多个并排的磁回路。

【技术特征摘要】
1.一种热声驱动的多相交流热磁发电系统，包括多个基本单元，每个所述基本单元包括热声转换装置和热磁发电装置，其特征在于，所述热声转换装置包括依次连通的主水冷器、软磁体回热器、换热器、热缓冲管和谐振管；所述热磁发电装置包括导磁体、永磁体和线圈，所述导磁体的两端分别连接于永磁体的两极上，所述线圈环绕于所述导磁体上；所述软磁体回热器连接于所述导磁体上，以使所述热声转换装置与所述导磁体交叉设置；所述多个基本单元中的多个热声转换装置通过谐振管首尾相连形成声功传播的环路结构；所述多个基本单元中的多个热磁发电装置分别共用一个永磁体，并且多个热磁发电装置中的导磁体的两端均分别并排地连接于所述一个永磁体的两极上以构成多个并排的磁回路。2.根据权利要求2所述的热声驱动的多相交流热磁发电系统，其特征在于，所述热声转换装置还包括次水冷器，所述次水冷器连接于热缓冲管和谐振管之间。3.根据权利要求2所述的热声驱动的多相交流热磁发电系统，其特征在于，所述谐振管上还连接有直流抑制器，所述直流抑制器的两端分别连接于相邻二个热声转换装置的主水冷器和谐振管之间。4.根据权利要求1所述的热声驱动的多相交流热磁发电系统，其特征在于，所述导磁体包括的上弓形磁体和下弓形磁体，所述上弓形磁体的两端分别连接于永磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗二仓，朱顺敏，龙克文，吴张华，沈俊，戴巍，
申请(专利权)人：佛山市程显科技有限公司，佛山市川东磁电股份有限公司，中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44