[发明专利]超导温差发电机

说明书

超导温差发电机属超导体排斥磁场做功技术领域。

超导体在小于临界磁场作用下，改变超导体的温度，从低温升到高于临界场的温度，超时体从超导态转变到正常态。超导体内磁场从零上升到临界磁场。由于超导体迈斯纳效应的存在，超导体制成空球型、球壁具有一定厚度，球内装有线圈，发生上述变化，球内线圈闭合，线圈受到变化磁场作用，得到电磁能。线圈得到的能量是超导体把外界热能直接转换。

可逆迈斯纳效应，强磁场作用超导体，在低温下成为正常态。超时体在一定温度范围内，改变磁场强度超导体可以由正常态转变超导态。磁场改变中，控制磁场强度略低于超导体的临界强度，恰使超导体转变为超态。球型超导体，球内线圈，在超导体从正常态转变为超导态时，线圈闭合得到能量，由于外磁场还有一定的强度，而线圈磁场降为零，线圈所得到的能量是由外磁源能和超导体直接转换热能。

根据这一原理，在低温工作下，热能容易得到、来源于常温或高温源的热传递。可制成发电机或冷冻设备。将热能直接转变为电能，可使工业发展进行一次革命。

超导体温差发电机，由外磁场，控冷系统，球型超导体和线圈四部分组成。

外磁场有电源，可变电阻，控制三极管，如图1所示。

电源采用高能电池或惯性发电机，要求电池在瞬间储存，一定时间恒定发出电流，发电机具备电动机功能装有惯性轮在瞬间电能作用下，一定时间发出恒定电流。可变电阻与电源和线圈串联，三极管与可变电阻并联。线圈用超导材料制成，并且线圈超导材料的临界场和温度都高于球型超导体，保证线圈的工作稳定。线圈绕制成螺旋管，线圈截面要略大于球体的最大截面。线圈产生的磁场匀强磁场。

外磁场是发电机的主要部分，整个工作循环从外磁场的变化开始。线圈接通电源后，产生一定的电流具有一定的磁场强度，电路中串有电阻，在三极管切断导通时电流会发生变化，磁场相应随着改变。电流变化的大小由可变电阻决定，改变电阻的大小相应决定磁场变化量。

控冷系统如图2：1.循环泵，2.管道，3.吸热片，4.接触室，5.外壳组成，6.球形超导体，7.温度计，8.外磁场。

控冷系统在发电机工作前灌入液氦冷却，整个发电机部件。在发电工作中，循环泵工作，整个液氦运转，加快导热速度。通过调节液氦循环量和速度，控制导热快漫，发电机输出功能。

球型超导体具有一定的厚度空心超导体材料制成。材料性能要求在临界场降100奥斯特，超时体的临界温度升1度。并且选用低于线圈超导材料临界场，低于它的临界温度。球壁厚度选择导体外磁场从临界场降100奥斯特，由于退磁因子影响，球形超导体局部做功，吸收热量，球形温度降1度，选用不同的超导体由于比热影响，厚度相应改变。

球型超导体对应外磁场两极装有两个敏感温度计，精度0.01度。温度计在一定低温下动作发出信号，与外磁场三极管控制线相接。

线圈用导电性能好非超导体材料制成，绕制时设计能有效的利用球内空间，最大限度吸收变化磁场能量。

线圈外载串一个二极管，线圈只吸收球型超导体从正常态转变为超导态，排斥磁场能，从超导态转化为正常态时线圈由于二极管作用下不吸收能量。

超导温差发电机外壳密封良好，工作前致冷发电机机体。将机壳内抽成真空，灌入用来循环液体。循环液体将球型超导体包围，液体在循环的作用下球体对应磁场两极温度偏差不超0.5度。两极冷却温度导热速度相同。

机体冷却到超低温、外磁场接通电源，当球型超导体温度升到超导体临界温度时，敏感温度计动作接通三极管，磁场强度由原来强度增加100奥斯特。当增加强度瞬间稳定，由强磁吸引，切断三极管，磁场强度降到定值（或者设计脉冲电路脉冲增大后降到一定强度，增加幅度100奥斯特）。（注超导体临界场指球型超导体全部变为正常态的外磁场强度，考虑退磁因子）。球型超导体受临界场作用后，对应两极磁场局部由正常态转变超导态，体内线圈通量发生变化。线圈产生电能，一部分由球形超导体吸收热量转化而来，这时导体受吸热影响。温度下降，要求降1度以上。由于温度降低相对应临界场增大，球型超导体从正常转化超导态。由局部逐步扩大，随着温度再降低，从正常态全部转化为超导态。当线圈磁场为零，超导体吸热停止。在常温或高温作用下，温度逐步上升，当超导体上升到规定温度时，温度计动作外磁场又发生变化，下一个循环开始。线圈得到能量补充外磁源损失和接外载输出。

超导温差发电机维持最低工作状态，线圈得到能量大于外磁场输出能除以储存电源效率。选择临界场越大，工作频率越高发电机功率，效率随着提高。

超导体差发电机比现在所有发电机性能先进，它能将常温或高温热能直接转化为电能，这是现有发电机所不能达到，不论白天或夜晚都可以工作。现在发电机必须使用燃料，成本高资源缺乏，不利于经济建设，超导温差发电机能克服上面缺点在任何地方将热能转化为电能。