CN105020931B - 旋转式磁制冷机构及磁制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式磁制冷机构及磁制冷设备，旋转式磁制冷机构包括磁场系统、导磁体组件和两个磁制冷床；所述磁场系统包括两个相对设置的磁体，所述导磁体组件包括转轴、中间导磁体和两个侧部导磁体，所述侧部导磁体固定在对应的磁体上，所述中间导磁体位于两个所述侧部导磁体之间，所述磁制冷床对应位于所述中间导磁体和所述侧部导磁体之间，所述转轴的两端部分别设置有缺口，两个所述缺口背向设置，所述转轴的中部贴靠在所述中间导磁体上，所述转轴的两端部交替与对应的所述侧部导磁体接触。两个磁制冷床可以交替进行制冷，从而有效的提高了旋转式磁制冷机构制冷效率，以确保磁制冷设备具有较强的制冷能力。

Description

旋转式磁制冷机构及磁制冷设备

技术领域

本发明属于磁制冷技术领域，具体地说，是涉及一种旋转式磁制冷机构及磁制冷设备。

背景技术

磁热效应是磁性材料在磁化和退磁过程中由于内部磁熵变化而引起材料吸放热的一种性质，是材料的一种固有特性，磁制冷就是通过材料的磁热效应来实现制冷目的的，是一种具有环保、节能的新技术，而磁制冷设备便是采用磁热效应进行制冷。

目前，磁制冷设备通常包括热端散热器、冷端散热器、热交换液驱动泵和磁制冷部件，而磁制冷部件包括磁场系统和磁制冷床，磁制冷床中填充中磁工质，通过磁场系统对磁制冷床进行励磁和消磁，以实现磁制冷床中的磁工质制冷和制热。根据励磁和消磁的具体运行形式不同，磁制冷部件分为：旋转式磁制冷部件和往复式磁制冷部件。对于旋转式磁制冷部件，在工作过程中通过电机驱动磁场系统或磁制冷床旋转360°，实现磁工质的励磁和消磁，磁工质将会进行吸热和放热两个过程。现有技术中的旋转式磁制冷部件通常采用一个磁场系统对应对一个磁工质床进行励磁消磁，而在磁场系统变化周期内，磁工质床将进行制冷和制热两个过程，也就是说，只有一半的时间用于制冷，导致现有技术中的旋转式磁制冷部件制冷效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转式磁制冷机构及磁制冷设备，以提高旋转式磁制冷机构制冷效率。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种旋转式磁制冷机构，包括转轴和两个磁制冷组件，所述转轴为隔磁体，所述转轴的两端部分别设置有缺口，两个所述缺口背向设置，所述缺口中设置有导磁体，所述转轴和所述导磁体形成圆柱结构，两个所述磁制冷组件沿着所述转轴的轴线对称设置；所述磁制冷组件包括磁场系统、导磁体组件和两个磁制冷床，所述磁场系统包括两个相对设置的磁体，所述导磁体组件包括中间导磁体和两个侧部导磁体，所述侧部导磁体固定在对应的所述磁体上，所述中间导磁体位于两个所述侧部导磁体之间，所述磁制冷床对应位于所述中间导磁体和所述侧部导磁体之间；对于单个所述磁制冷组件，所述转轴两端部的所述导磁体交替与所述中间导磁体和对应的侧部导磁体接触。

如上所述的旋转式磁制冷机构，所述中间导磁体的端部开设有第一凹槽，所述侧部导磁体的端部开设有第二凹槽；对于单个所述磁制冷组件，当所述导磁体与所述中间导磁体和对应的侧部导磁体接触时，所述导磁体位于所述第一凹槽和对应的所述第二凹槽中。

如上所述的旋转式磁制冷机构，所述旋转式磁制冷机构还包括电机和支架，所述转轴可转动的连接在所述支架上，所述电机与所述转轴连接。

如上所述的旋转式磁制冷机构，两个所述中间导磁体连接在一起，两个所述中间导磁体的连接处形成轴孔，所述转轴可转动的连接在所述轴孔中。

如上所述的旋转式磁制冷机构，所述磁制冷床一端部设置有与所述磁制冷床内部连通的端口，所述磁制冷床内的一端部设置有隔板，所述隔板位于两个所述端口之间将所述磁制冷床内部分隔成连通的两条热交换液流道，所述热交换液流道中填充有磁工质。

一种磁制冷设备，包括热端散热器、冷端散热器和热交换液驱动泵，还包括上述旋转式磁制冷机构，所述旋转式磁制冷机构中的磁制冷床、所述热端散热器、所述冷端散热器和所述热交换液驱动泵连接在一起构成热交换液循环流路。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供的旋转式磁制冷机构及磁制冷设备，通过在磁场系统中设置导磁体组件，导磁组件能够改变磁场系统产生的磁通路径，转轴转动过程中将交替使得中间导磁体与两侧的侧部导磁体磁导通，在此过程中，与中间导磁体磁导通的侧部导磁体和中间导磁体之间形成消磁空间，而另一未与中间导磁体磁导通的侧部导磁体和中间导磁体之间形成励磁空间，从而使得一个磁场系统能够通过导磁体组件同时对两个磁制冷床提供变化磁场，使得不同位置处的磁制冷床交替进行励磁和消磁以完成制热和制冷过程，从而在磁场系统变化周期内，不同的磁制冷床可以交替进行制冷，从而有效的提高了旋转式磁制冷机构制冷效率，以确保磁制冷设备具有较强的制冷能力。另外，在实际使用过程中，仅需要驱动转轴转动便可以实现磁制冷床的磁场改变，而磁场系统和磁制冷床均保持不动，一方面可以方便热交换液进出磁制冷床，简化磁制冷设备整体热交换液管路的连接，提高运行可靠性、另一方面单独驱动转轴转动有效的降低了能耗；同时，由于采用一个磁场系统对两个磁制冷床进行励磁和消磁，而无需针对每个磁制冷床对应配置磁场系统，大大简化了磁制冷设备的整体结构，缩小了整体的体积，并提高了能效比。与此同时，两个对称设置的磁制冷组件能够在转轴旋转周期中，转轴两端的导磁体始终能够为两个磁制冷床进行消磁制冷，从而更有效地提高了制冷效率并降低了能耗。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明旋转式磁制冷机构实施例的结构示意图；

图2是本发明旋转式磁制冷机构实施例中磁制冷组件的侧视图；

图3是本发明旋转式磁制冷机构实施例中转轴的结构示意图；

图4是本发明旋转式磁制冷机构实施例中磁制冷床的结构示意图；

图5是本发明旋转式磁制冷机构实施例处于状态一的参考图；

图6是本发明旋转式磁制冷机构实施例处于状态二的参考图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

如图1-图6所示，本实施例旋转式磁制冷机构，包括转轴1和两个磁制冷组件2，转轴1为隔磁体，转轴1的两端部分别设置有缺口，两个缺口背向设置，缺口中设置有导磁体11，转轴1和导磁体11形成圆柱结构，两个磁制冷组件2沿着转轴1的轴线对称设置；磁制冷组件包括磁场系统、导磁体组件和两个磁制冷床24；磁场系统包括两个相对设置的磁体21，导磁体组件包括中间导磁体22和两个侧部导磁体23，侧部导磁体23固定在对应的磁体21上，中间导磁体22位于两个侧部导磁体23之间，磁制冷床24对应位于中间导磁体22和侧部导磁体23之间；对于单个磁制冷组件2，转轴1两端部的导磁体11交替与中间导磁体2和对应的侧部导磁体23接触。

具体而言，本实施例旋转式磁制冷机构中的转轴1的轴线垂直于中间导磁体22和侧部导磁体23；转轴1两端的导磁体11将交替的与每个磁制冷组件2中的中间导磁体22接触磁导通，同时，导磁体11也将与对应的侧部导磁体23接触磁导通，实现该磁制冷组件2中对应与导磁体11接触的侧部导磁体23与中间导磁体22磁导通。以下以单个磁制冷组件2与转轴1的磁导通过程进行说明。转轴1转动后，由于转轴1的两端部具有背向设置的导磁体11，能够实现两个侧部导磁体23通过导磁体11交替与中间导磁体22磁导通，其中，与中间导磁体22磁导通的侧部导磁体23与中间导磁体22之间形成消磁空间，而未与中间导磁体22磁导通的侧部导磁体23与中间导磁体22之间形成励磁空间，在转轴1转动过程中，磁制冷床24将进行励磁和消磁处理，而在此过程中，磁制冷床24将对应的进行制热和制冷。对于单个磁制冷组件2而言，由于采用一个磁场系统便可以完成多个磁制冷床24的励磁和消磁，可以有效的提高本实施例旋转式磁制冷机构的制冷效率。另外，在使用过程中，仅需要驱动转轴1进行转动，相比于现有的旋转式磁制冷机构需要驱动磁制冷床或磁场系统转动而言，本实施例旋转式磁制冷机构能够更有效的降低能耗。并且，磁场系统和磁制冷床24均保持不动，可以方便的热交换液进出磁制冷床24。

本实施例旋转式磁制冷机构，通过在磁场系统中设置导磁体组件，导磁组件能够改变磁场系统产生的磁通路径，转轴转动过程中将交替使得中间导磁体与两侧的侧部导磁体磁导通，在此过程中，与中间导磁体磁导通的侧部导磁体和中间导磁体之间形成消磁空间，而另一未与中间导磁体磁导通的侧部导磁体和中间导磁体之间形成励磁空间，从而使得一个磁场系统能够通过导磁体组件同时对两个磁制冷床提供变化磁场，使得不同位置处的磁制冷床交替进行励磁和消磁以完成制热和制冷过程，从而在磁场系统变化周期内，不同的磁制冷床可以交替进行制冷，从而有效的提高了旋转式磁制冷机构制冷效率，以确保磁制冷设备具有较强的制冷能力。另外，在实际使用过程中，仅需要驱动转轴转动便可以实现磁制冷床的磁场改变，而磁场系统和磁制冷床均保持不动，一方面可以方便热交换液进出磁制冷床，简化磁制冷设备整体热交换液管路的连接，提高运行可靠性、另一方面单独驱动转轴转动有效的降低了能耗；同时，由于采用一个磁场系统对两个磁制冷床进行励磁和消磁，而无需针对每个磁制冷床对应配置磁场系统，大大简化了磁制冷设备的整体结构，缩小了整体的体积，并提高了能效比。与此同时，两个对称设置的磁制冷组件能够在转轴旋转周期中，转轴两端的导磁体始终能够为两个磁制冷床进行消磁制冷，从而更有效地提高了制冷效率并降低了能耗。

进一步的，为了使得转轴1两端的导磁体11能够良好的与中间导磁体22和侧部导磁体23接触，中间导磁体22的端部开设有第一凹槽（未图示），侧部导磁体23的端部开设有第二凹槽231；对于单个磁制冷组件2而言，当导磁体11与中间导磁体22和对应的侧部导磁板23接触时，导磁体11位于第一凹槽和对应的第二凹槽231中。具体的，第一凹槽和第二凹槽231与导磁体11接触，可以有效的增大导磁体11与中间导磁体22和侧部导磁体23之间的接触面积，从而确保导磁体11能够良好的与中间导磁体22和侧部导磁体23接触，以确保本实施例旋转式磁制冷机构可靠的运行。

更进一步的，为了使得转轴1能够平稳的转动，旋转式磁制冷机构还包括电机（未图示）和支架12，转轴1可转动的连接在支架12上，电机与转轴连接。具体的，磁体21、磁制冷床24、中间导磁体22和侧部导磁体23可以固定连接在一起，而支架12可以固定在磁体21或侧部导磁体23上以支撑起转轴1。或者，两个中间导磁体22连接在一起，两个中间导磁体2的连接处形成轴孔（未图示），转轴1可转动的连接在轴孔中。具体的，转轴1通过轴孔支撑进行平稳的转动，使得整体结构更加紧凑。

又进一步的，磁制冷床24一端部设置有与磁制冷床内部连通的端口241，磁制冷床24内的一端部设置有悬空的隔板242，隔板242位于两个端口241之间将磁制冷床内部分隔成连通的两条热交换液流道243，热交换液流道243中填充有磁工质。具体的，隔板242将磁制冷床24的内部分隔成两条连通的热交换液流道243，其中一热交换液流道243与对应侧的端口241连接，而另一热交换液流道243与对应侧的端口241，热交换液在磁制冷床24走U型流程，并且热交换液从磁制冷床24的同一端部进出，更方便管路的连接。

以下结合附图5-图6，对本实施例旋转式磁制冷机构的工作过程进行说明：如图5所示，图中左侧上方的侧部导磁体23和右侧下方的侧部导磁体23通过导磁体11与对应的中间导磁体22磁导通，左侧上方和右侧下方的磁制冷床24消磁，对其内部的热交换液进行制冷处理；同时，图中右侧上方和左侧下方的磁制冷床24励磁，对其内部的热交换液进行制热处理。如图6所示，在转轴1旋转180度后，图中右侧上方的侧部导磁体23和左侧下方的侧部导磁体23通过导磁体11与对应的中间导磁体22磁导通，右侧上方和左侧下方的磁制冷床24消磁，对其内部的热交换液进行制冷处理；同时，图中左侧上方和右侧下方的磁制冷床24励磁，对其内部的热交换液进行制热处理。

另外，本发明还提供一种磁制冷设备，包括热端散热器、冷端散热器和热交换液驱动泵，还包括上述旋转式磁制冷机构，旋转式磁制冷机构中的磁制冷床、热端散热器、冷端散热器和热交换液驱动泵连接在一起构成热交换液循环流路。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种旋转式磁制冷机构，其特征在于，包括转轴和两个磁制冷组件，所述转轴为隔磁体，所述转轴的两端部分别设置有缺口，两个所述缺口背向设置，所述缺口中设置有导磁体，所述转轴和所述导磁体形成圆柱结构，两个所述磁制冷组件沿着所述转轴的轴线对称设置；每个所述磁制冷组件包括磁场系统、导磁体组件和两个磁制冷床，每个所述磁场系统包括两个相对设置的磁体，每个所述导磁体组件包括中间导磁体和两个侧部导磁体，所述侧部导磁体固定在对应的所述磁体上，所述中间导磁体位于两个所述侧部导磁体之间，所述磁制冷床对应位于所述中间导磁体和所述侧部导磁体之间；对于单个所述磁制冷组件，所述转轴两端部的所述导磁体交替与所述中间导磁体和对应的所述侧部导磁体接触。

2.根据权利要求1所述的旋转式磁制冷机构，其特征在于，所述中间导磁体的端部开设有第一凹槽，所述侧部导磁体的端部开设有第二凹槽；对于单个所述磁制冷组件，当所述导磁体与所述中间导磁体和对应的侧部导磁体接触时，所述导磁体位于所述第一凹槽和对应的所述第二凹槽中。

3.根据权利要求1所述的旋转式磁制冷机构，其特征在于，所述旋转式磁制冷机构还包括电机和支架，所述转轴可转动的连接在所述支架上，所述电机与所述转轴连接。

4.根据权利要求1所述的旋转式磁制冷机构，其特征在于，两个所述中间导磁体连接在一起，两个所述中间导磁体的连接处形成轴孔，所述转轴可转动的连接在所述轴孔中。

5.根据权利要求1所述的旋转式磁制冷机构，其特征在于，所述磁制冷床一端部设置有与所述磁制冷床内部连通的端口，所述磁制冷床内的一端部设置有隔板，所述隔板位于两个所述端口之间将所述磁制冷床内部分隔成连通的两条热交换液流道，所述热交换液流道中填充有磁工质。

6.一种磁制冷设备，包括热端散热器、冷端散热器和热交换液驱动泵，其特征在于，还包括如权利要求1-5任一所述的旋转式磁制冷机构，所述旋转式磁制冷机构中的磁制冷床、所述热端散热器、所述冷端散热器和所述热交换液驱动泵连接在一起构成热交换液循环流路。