專利名稱：一種磁制冷部件及磁制冷機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁制冷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種磁制冷部件及磁制冷機。
背景技術(shù)：
磁熱效應(yīng)是磁性材料在磁化和退磁過程中由于內(nèi)部磁熵變化而引起材料吸放熱的一種性質(zhì)，是材料的一種固有特性，磁制冷就是通過材料的磁熱效應(yīng)來實現(xiàn)制冷目的的，是一種具有環(huán)保、節(jié)能的新技術(shù)。所謂磁制冷機就是利用磁制冷原理制備的一種制冷機。磁制冷技術(shù)是一種新興的制冷技術(shù)。磁制冷是基于磁性材料的磁熱效應(yīng)原理制冷的。磁熱效應(yīng)是磁性材料在磁化和退磁過程中由于內(nèi)部磁熵變化而弓I起材料吸放熱的一種性質(zhì)，即外加在磁性材料的磁場增大時，其溫度升高，施加在磁性材料的磁場減小時，溫度降低，它是磁性材料的固有性質(zhì)，這種特性在材料的居里點附近最大。磁制冷就是通過磁性材料的磁熱效應(yīng)來實現(xiàn)制冷目的的，是一種具有環(huán)保、節(jié)能的新的制冷技術(shù)。磁制冷機就是利用磁制冷原理制備的一種制冷機。磁制冷技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用是近幾十年發(fā)展起來的，由于其環(huán)保、高效受到各國普遍重視，并獲得較顯著的進展。本發(fā)明旨在通過提高磁制冷機的運行效率，力圖提高和改善磁制冷機的制冷效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種磁制冷部件及磁制冷機。一種磁制冷部件，包括:第一磁場系統(tǒng)和磁制冷床組件,包括第一磁場系統(tǒng)以及設(shè)置在所述第一磁場系統(tǒng)內(nèi)的工作空間中的第一磁制冷床，所述第一磁制冷床具有第一端和第二端，在所述第一端和第二端之間填充有填充磁制冷工質(zhì)，并具所述第一磁場系統(tǒng)在所述第一磁制冷床的磁制冷工質(zhì)上施加第一磁場；第二磁場系統(tǒng)和磁制冷床組件，包括第二磁場系統(tǒng)以及設(shè)置在所述第二磁場系統(tǒng)內(nèi)的工作空間中的第二磁制冷床，所述第二磁制冷床具有第一端和第二端，在所述第一端和第二端之間填充有磁制冷工質(zhì)，所述第二磁場系統(tǒng)在所述第二磁制冷床的磁制冷工質(zhì)上施加第二磁場；其中，在工作時,第一磁制冷床的第一端能夠稱合到熱端熱交換器上，第一磁制冷床的第二端能夠耦合到冷端熱交換器上，第二磁制冷床的第一端能夠耦合到熱端熱交換器上，第二磁制冷床的第二端能夠耦合到冷端熱交換器上；其中，在工作時所述第一磁場系統(tǒng)和所述第二磁場系統(tǒng)被如此設(shè)置，使得第一磁場是大小交替變化的并具有第一磁場最大值和第一磁場最小值；第二磁場是大小交替變化的并具有第二磁場最大值和第二磁場最小值，所述第一磁場和第二磁場具有相同的變化周期，且相位差為180度；其中，當(dāng)所述第一磁場系統(tǒng)的磁場由最大值變到最小值時，所述第二磁場系統(tǒng)的磁場由最小值變到最大值，在該時段所述第一磁制冷床的磁制冷工質(zhì)吸熱，所述第二磁制冷床的磁制冷工質(zhì)放熱，來自所述熱端熱交換器的熱交換液能夠由通過所述第一磁制冷床的第一端流入所述第一磁制冷床，冷卻后經(jīng)所述第一磁制冷床的第二端流出到所述冷端熱交換器，再從所述冷端熱交換器通過所述第二磁制冷床的第二端流入所述第二磁制冷床，通過所述第二磁制冷床的第一端將熱量帶到所述熱端熱交換器；其中，當(dāng)所述第二磁場系統(tǒng)的磁場由最大值變到最小值時，所述第一磁場系統(tǒng)的磁場由最小值變到最大值，在該時段所述第二磁制冷床的磁制冷工質(zhì)吸熱，所述第一磁制冷床的磁制冷工質(zhì)放熱，來自所述熱端熱交換器的熱交換液能夠由通過所述第二磁制冷床的第一端流入所述第二磁制冷床，冷卻后經(jīng)所述第二磁制冷床的第二端流出到所述冷端交換器，再從所述冷端熱交換器通過所述第一磁制冷床的第二端流入所述第一磁制冷床，通過所述第一磁制冷床的第一端將熱量帶到所述熱端熱交換器。優(yōu)選地，還包括:所述第一磁場系統(tǒng)包括外筒形磁體、嵌套在所述外筒形磁體內(nèi)的內(nèi)筒形磁體，所述內(nèi)筒形磁體和外筒形磁體可以相對旋轉(zhuǎn)，從而在所述內(nèi)筒形磁體內(nèi)側(cè)所包括的工作空間上磁場大小交替變化。優(yōu)選地，還包括:所述第二磁場系統(tǒng)包括外筒形磁體、嵌套在所述外筒形磁體內(nèi)的內(nèi)筒形磁體，所述內(nèi)筒形磁體和外筒形磁體能夠相對旋轉(zhuǎn)，從而在內(nèi)筒形磁體內(nèi)側(cè)所包括的工作空間上磁場大小交替變化。優(yōu)選地,還包括:所述內(nèi)筒形磁體和外筒形磁體相對旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生一個磁場最大值和一個磁場最小值。優(yōu)選地，還包括:磁體相位控制減速機構(gòu)，用于將動力耦合到所述第一磁場系統(tǒng)和第二磁場系統(tǒng)上，使得內(nèi)筒磁體和外筒磁體發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)，并使得第一磁場系統(tǒng)產(chǎn)生的第一磁場與第二磁場系統(tǒng)產(chǎn)生的第二磁場位相差180度。優(yōu)選地，還包括:伺服電機，耦合到所述磁體相位控制減速機構(gòu)上，用于提供所述動力。優(yōu)選地，還包括:所述第一磁場系統(tǒng)和第二磁場系統(tǒng)采用并列放置或同軸放置。優(yōu)選地，還包括:所述磁體采用稀土永磁釹鐵硼。優(yōu)選地,還包括:所述磁制冷工質(zhì)包括稀土金屬禮和/或La(FeCoSi) 13B0.25，當(dāng)同時使用兩者時，二者分段放置，中間以不銹鋼網(wǎng)分隔。另外，還提供了一種磁制冷機，包括:第一磁場系統(tǒng)和磁制冷床組件,包括第一磁場系統(tǒng)以及設(shè)置在所述第一磁場系統(tǒng)內(nèi)的工作空間中的第一磁制冷床，所述第一磁制冷床具有第一端和第二端，在所述第一端和第二端之間填充有填充磁制冷工質(zhì)，并具所述第一磁場系統(tǒng)在所述第一磁制冷床的磁制冷工質(zhì)上施加第一磁場；第二磁場系統(tǒng)和磁制冷床組件，包括第二磁場系統(tǒng)以及設(shè)置在所述第二磁場系統(tǒng)內(nèi)的工作空間中的第二磁制冷床，所述第二磁制冷床具有第一端和第二端，在所述第一端和第二端之間填充有磁制冷工質(zhì)，所述第二磁場系統(tǒng)在所述第二磁制冷床的磁制冷工質(zhì)上施加第二磁場；冷端換熱交換器，分別耦合到所述第一制冷床的第二端以及第二制冷床的第二端;
熱端熱交換器，分別耦合到所述第一制冷床的第一端以及所述第二制冷床的第一端;以及熱交換液驅(qū)動泵，用于熱交換液換向驅(qū)動；其中，在工作時所述第一磁場系統(tǒng)和所述第二磁場系統(tǒng)被如此設(shè)置，使得所述第一磁場大小交替變化并具有第一磁場最大值和第一磁場最小值；所述第二磁場是大小交替變化的并具有第二磁場最大值和第二磁場最小值，所述第一磁場和所述第二磁場具有相同的變化周期，且相位差為180度；其中，當(dāng)所述第一磁場系統(tǒng)的磁場由最大值變到最小值時，所述第二磁場系統(tǒng)的磁場由最小值變到最大值，在該時段所述第一磁制冷床的磁制冷工質(zhì)吸熱，所述第二磁制冷床的磁制冷工質(zhì)放熱，來自所述熱端熱交換器的熱交換液能夠由通過所述第一磁制冷床的第一端流入所述第一磁制冷床，冷卻后經(jīng)所述第一磁制冷床的第二端流出到所述冷端熱交換器，再從所述冷端熱交換器通過所述第二磁制冷床的第二端流入所述第二磁制冷床，通過所述第二磁制冷床的第一端將熱量帶到所述熱端熱交換器；其中，當(dāng)所述第二磁場系統(tǒng)的磁場由最大值變到最小值時，所述第一磁場系統(tǒng)的磁場由最小值變到最大值，在該時段所述第二磁制冷床的磁制冷工質(zhì)吸熱，所述第一磁制冷床的磁制冷工質(zhì)放熱，來自所述熱端熱交換器的熱交換液能夠由通過所述第二磁制冷床的第一端流入所述第二磁制冷床，冷卻后經(jīng)所述第二磁制冷床的第二端流出到所述冷端交換器，再從所述冷端熱交換器通過所述第一磁制冷床的第二端流入所述第一磁制冷床，通過所述第一磁制冷床的第一端將熱量帶到熱端熱交換器。優(yōu)選地，還包括:所述第一磁場系統(tǒng)包括外筒形磁體、嵌套在所述外筒形磁體內(nèi)的內(nèi)筒形磁體，所述內(nèi)筒形磁體和所述外筒形磁體可以相對旋轉(zhuǎn)，從而在內(nèi)筒形磁體內(nèi)側(cè)所包括的工作空間上磁場大小交替變化。優(yōu)選地，還包括:所述第二磁場系統(tǒng)包括外筒形磁體、嵌套在所述外筒形磁體內(nèi)的內(nèi)筒形磁體，所述內(nèi)筒形磁體和所述外筒形磁體可以相對旋轉(zhuǎn)，從而在內(nèi)筒形磁體內(nèi)側(cè)所包括的工作空間上磁場大小交替變化。優(yōu)選地，還包括:磁體相位控制減速機構(gòu)，用于將動力耦合到所述第一磁場系統(tǒng)和第二磁場系統(tǒng)上，使得所述內(nèi)筒磁體和所述外筒磁體發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)，并使得所述第一磁場系統(tǒng)產(chǎn)生的第一磁場與所述第二磁場系統(tǒng)產(chǎn)生的第二磁場位相差180度。優(yōu)選地，還包括:所述內(nèi)筒形磁體和所述外筒形磁體相對旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生一個磁場最大值和一個磁場最小值。優(yōu)選地，還包括:耦合到所述磁體相位控制減速機構(gòu)上的伺服電機。優(yōu)選地，還包括:所述第一磁場系統(tǒng)和第二磁場系統(tǒng)采用并列放置或同軸放置。優(yōu)選地，還包括:所述磁體采用稀土永磁釹鐵硼。優(yōu)選地,還包括:所述磁制冷工質(zhì)包括稀土金屬禮和/或La(FeCoSi) 13B0.25，當(dāng)同時使用兩者時，二者分段放置，中間以不銹鋼網(wǎng)分隔。綜上所述，本發(fā)明通過采用雙磁場系統(tǒng)，相對于單個磁場系統(tǒng)而言，雙制冷系統(tǒng)了可以以“雙工”方式工作，提高制冷效率；另外采用雙磁場系統(tǒng)可以克服單磁場系統(tǒng)存在的旋轉(zhuǎn)扭矩過大的問題，因為單個磁場組自身旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)、外筒磁體從最小磁感應(yīng)強度達到最大磁感應(yīng)強度時，旋轉(zhuǎn)扭力很大。但使用雙系統(tǒng)時，當(dāng)?shù)谝挥来糯艌鱿到y(tǒng)達到最大磁感應(yīng)強度時，第二永磁磁場系統(tǒng)達到最小磁感應(yīng)強度，第一和第二磁場系統(tǒng)同時旋轉(zhuǎn)時，扭力可以相互抵消，達到最小。


圖1是本發(fā)明提供的一種磁制冷部件第一實施例的示意圖；圖2是本發(fā)明提供的一種磁制冷部件第二實施例的示意圖；圖3是單磁體系統(tǒng)磁場變化圖；圖4是雙磁體系統(tǒng)磁場變化關(guān)系圖；圖5是本發(fā)明提供的一種磁制冷機的第一實施例不意圖；圖6是本發(fā)明提供的一種磁制冷機的第二實施例示意圖；圖7是本發(fā)明提供的一種磁制冷機的第三實施例示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。圖1是本發(fā)明提供的一種磁制冷部件第一實施例的示意圖。本實施例公開了 一種磁制冷部件，包括第一磁場系統(tǒng)101、在第一磁場系統(tǒng)101內(nèi)部的磁制冷床102以及填充在所述磁制冷床102中的磁制冷工質(zhì)103，第二磁場系統(tǒng)104、在第二磁場系統(tǒng)104內(nèi)部的磁制冷床105以及填充在所述磁制冷床105中的磁制冷工質(zhì)106。所述第一磁制冷床102和第二磁制冷床105由低導(dǎo)熱材料制成,為中空圓柱形，中空部分放置球形顆粒狀、不規(guī)則形狀、片裝或者絲狀室溫磁制冷材料，作為第一磁場磁制冷工質(zhì)103和第二磁場磁制冷工質(zhì)106。所述第一磁制冷床102和第二磁制冷床105兩端有防漏網(wǎng)和帶接口的密封端頭，接口用于連接管路。其中，在工作時，所述第一磁制冷床102的第一端能夠耦合到熱端熱交換器上，所述第一磁制冷床102的第二端能夠稱合到冷端熱交換器上,所述第二磁制冷床105的第一端能夠耦合到所述熱端熱交換器上，所述第二磁制冷床105的第二端能夠耦合到所述冷端熱交換器上；其中，在工作時所述第一磁場系統(tǒng)101和所述第二磁場系統(tǒng)104被如此設(shè)置，使得第一磁場是大小交替變化的并具有第一磁場最大值和第一磁場最小值；第二磁場是大小交替變化的并具有第二磁場最大值和第二磁場最小值，所述第一磁場和第二磁場具有相同的變化周期，且相位差為180度；其中，當(dāng)所述第一磁場系統(tǒng)101的磁場由最大值變到最小值時，所述第二磁場系統(tǒng)104的磁場由最小值變到最大值，在該時段所述第一磁制冷床102的磁制冷工質(zhì)103吸熱，所述第二磁制冷床105的磁制冷工質(zhì)106放熱,來自所述熱端熱交換器的熱交換液能夠由通過所述第一磁制冷床102的第一端流入所述第一磁制冷床102，冷卻后經(jīng)所述第一磁制冷床102的第二端流出到所述冷端交換器，再從所述冷端熱交換器通過所述第二磁制冷床105的第二端流入所述第二磁制冷床105,通過所述第二磁制冷床105的第一端將熱量帶到所述熱端熱交換器；
其中，當(dāng)所述第二磁場系統(tǒng)104的磁場由最大值變到最小值時，所述第一磁場系統(tǒng)101的磁場由最小值變到最大值,在該時段所述第二磁制冷床105的磁制冷工質(zhì)106吸熱，所述第一磁制冷床102的磁制冷工質(zhì)103放熱,來自所述熱端熱交換器的熱交換液能夠由通過所述第二磁制冷床105的第一端流入所述第二磁制冷床105，冷卻后經(jīng)所述第二磁制冷床105的第二端流出到所述冷端熱交換器，再從所述冷端熱交換器通過所述第一磁制冷床102的第二端流入所述第一磁制冷床102，通過所述第一磁制冷床102的第一端將熱量帶到所述熱端熱交換器。另外，在本實施例中，第一和第二磁場系統(tǒng)的相位差設(shè)置成180度。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，上述相位差的設(shè)置也包括相位差基本上是180度的情況，只要第一和第二磁場系統(tǒng)在其工作空間的磁場差值保持足夠大，也可以有效制冷，均在本專利的保護范圍內(nèi)。本發(fā)明通過采用雙磁場系統(tǒng)，相對于單個磁場系統(tǒng)而言，雙制冷系統(tǒng)了可以以“雙工”方式工作，提高制冷效率；另外采用雙磁場系統(tǒng)可以克服單磁場系統(tǒng)存在的旋轉(zhuǎn)扭矩過大的問題，因為單個磁場組自身旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)、外筒磁體從最小磁感應(yīng)強度達到最大磁感應(yīng)強度時，旋轉(zhuǎn)扭力很大。但使用雙系統(tǒng)時，當(dāng)?shù)谝淮艌鱿到y(tǒng)達到最大磁感應(yīng)強度時，第二磁場系統(tǒng)達到最小磁感應(yīng)強度，第一和第二磁場系統(tǒng)同時旋轉(zhuǎn)時，扭力可以相互抵消，達到最小。圖2是本發(fā)明提供的一種磁制冷部件第二實施例的示意圖。本實施例在實施一的基礎(chǔ)上，又公開了一種磁制冷部件，所述第一磁場系統(tǒng)和第二磁場系統(tǒng)可以由兩套內(nèi)外鑲嵌的筒形磁體即第一筒形磁體和第二筒形磁體所構(gòu)成。第一筒形磁體與第二筒形磁體構(gòu)造相同。其中每個筒形磁體包括兩個筒形金屬體，形成為兩套同軸的內(nèi)、外嵌套的兩個筒形(圓柱形)磁體構(gòu)成的磁場系統(tǒng)，內(nèi)筒形磁體嵌套在外筒形磁體中，內(nèi)筒形磁體中心形成圓柱形工作空間204。每套磁場系統(tǒng)的外圓柱形磁體固定，內(nèi)圓柱形磁體相對外圓柱形磁體能夠旋轉(zhuǎn)；或內(nèi)圓柱形磁體固定，外圓柱形磁體相對內(nèi)圓柱形磁體能夠旋轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)分為內(nèi)外兩層磁體陣列202，分別通過內(nèi)層軛鐵201和203固定，兩個陣列嵌套在一起，可以進行自由轉(zhuǎn)動。當(dāng)內(nèi)外層磁體陣列的相對位置處于和內(nèi)外層磁體陣列產(chǎn)生的磁場方向一致時，將疊加出整個磁場系統(tǒng)的最大磁感應(yīng)強度。反之，當(dāng)內(nèi)外層相對位置處于其所產(chǎn)生的磁場方向相反時，將實現(xiàn)理論上的OT磁感應(yīng)強度。在本實施例中，當(dāng)驅(qū)動內(nèi)筒形磁體旋轉(zhuǎn)時，在工作空間內(nèi)的磁場產(chǎn)生強弱變化。具體地，當(dāng)內(nèi)筒形磁體相對于外筒形磁體旋轉(zhuǎn)一周時，內(nèi)筒形磁體所包括的工作空間內(nèi)的磁場的磁感應(yīng)強度連續(xù)變化，產(chǎn)生一個最大值和一個最小值。當(dāng)連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，磁場會產(chǎn)生多個最大值和最小值，如圖3所示。在圖3中，磁體中心形成圓柱形磁場工作空間，工作空間磁場的磁感應(yīng)強度方向為徑向，垂直于筒軸向。內(nèi)、外中空筒形磁場能夠相對旋轉(zhuǎn)運動。當(dāng)驅(qū)動內(nèi)筒形磁體(或外筒形磁體)旋轉(zhuǎn)時，工作空間的磁場產(chǎn)生強弱變化。內(nèi)外筒形磁體磁感應(yīng)方向相同(O度角)時，產(chǎn)生最大的磁感應(yīng)強度；內(nèi)外筒形磁體磁感應(yīng)方向相反(180度角)時，產(chǎn)生最小的磁感應(yīng)強度(磁感應(yīng)強度接近零特斯拉)。第一筒形磁體在其內(nèi)磁環(huán)內(nèi)形成第一工作空間，第二筒形磁體在其內(nèi)磁環(huán)內(nèi)形成第二工作空間。在工作時，相對于工作空間中的磁場而言，第一筒形磁體和第二筒形磁體設(shè)置成相差180度的位相差，也就是說，當(dāng)?shù)谝煌残未朋w在第一工作空間內(nèi)的磁感應(yīng)強度達到最大時，第二筒形磁體在第二工作空間內(nèi)磁感應(yīng)強度達到最小，如圖4所示。圖4中，本發(fā)明中兩套磁場聯(lián)動驅(qū)動，相位相差180度，即當(dāng)一套磁場為O度相位差時，產(chǎn)生最大磁場；此時，另一套磁場相位相差180度,產(chǎn)生最小磁場。這樣磁體轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生一強一弱的周期變化。在本實施例中，第一磁制冷床和第二磁制冷床的長度與筒形磁體的長度基本相同，或者不短于筒形磁體的長度。所述第一和第二磁制冷床插入內(nèi)筒形磁體的工作空間中，固定不動。當(dāng)內(nèi)筒形磁體轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的磁場變化使制冷工質(zhì)產(chǎn)生磁熱效應(yīng)。根據(jù)磁熱效應(yīng)原理，隨著磁場從最大值到最小值的變化，相應(yīng)的制冷工質(zhì)會產(chǎn)生磁化和退磁效應(yīng)，從而產(chǎn)生升溫和降溫過程。在本實施例中，磁場系統(tǒng)尺寸可以為:內(nèi)筒形磁體的內(nèi)徑為Φ35πιπι，外徑為Φ77_,外筒形磁體的內(nèi)徑為Φ79_,外徑為Φ175_。磁體的長度為250mm。在本實施例中，外筒形磁體固定，而內(nèi)筒形磁體可轉(zhuǎn)動。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，筒形磁體也可以設(shè)計成外筒形磁體旋轉(zhuǎn)，內(nèi)筒形磁體固定。在這種情況下，工作空間不限于圓柱形，也可以是方形或者其他形狀；制冷床也不限于圓柱形，也可以是方形或者其他形狀。通過使用本實施例，可以實現(xiàn)實施例一中的雙磁場，提高設(shè)備的工作效率，減少功耗。圖5是本發(fā)明提供的一種磁制冷機的第一實施例示意圖本實施例公開了 一種磁制冷機，包括磁場系統(tǒng)、在磁場系統(tǒng)內(nèi)部的磁制冷床、在磁制冷床中填充的磁制冷工質(zhì)、冷端熱交換器、熱端熱交換器和熱交換泵。磁場系統(tǒng)是由兩套內(nèi)外鑲嵌的筒形磁體即第一筒形磁體和第二筒形磁體所構(gòu)成。第一筒形磁體與第二筒形磁體構(gòu)造相同。在本實施例中，每套筒形磁體的外筒形磁體固定，內(nèi)筒形磁體可以旋轉(zhuǎn)，內(nèi)筒形磁體中心形成圓柱形工作空間。當(dāng)驅(qū)動內(nèi)筒形磁體旋轉(zhuǎn)時，在工作空間內(nèi)的磁場產(chǎn)生強弱變化。具體地，當(dāng)內(nèi)筒形磁體相對于外筒形磁體旋轉(zhuǎn)一周時，內(nèi)筒形磁體所包括的工作空間內(nèi)的磁場的磁感應(yīng)強度連續(xù)變化，產(chǎn)生一最大值和一最小值。當(dāng)連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，磁場會產(chǎn)生多個最大值和最小值，如圖3所示。第一筒形磁體在其內(nèi)磁環(huán)內(nèi)形成第一工作空間，第二筒形磁體在其內(nèi)磁環(huán)內(nèi)形成第二工作空間。在工作時，相對于工作空間中的磁場而言，第一筒形磁體和第二筒形磁體設(shè)置成相差180度的位相差，也就是說，當(dāng)?shù)谝煌残未朋w在第一工作空間內(nèi)的磁感應(yīng)強度達到最大時，第二筒形磁體在第二工作空間內(nèi)磁感應(yīng)強度達到最小，如圖4所示。在本實施例中，每個筒形磁體還包括一個填充有顆粒狀制冷工質(zhì)的制冷床。磁制冷床的長度與筒形磁體的長度基本相同，或者不短于筒形磁體的長度。磁制冷床由低導(dǎo)熱材料制成，為中空圓柱形，中空部分放置球形顆粒狀、不規(guī)則形狀、片裝或者絲狀室溫磁制冷材料，作為磁制冷工質(zhì)。制冷床兩端有防漏網(wǎng)和帶接口的密封端頭，接口用于連接管路。磁制冷床插入內(nèi)筒形磁體的工作空間中，固定不動。當(dāng)內(nèi)筒形磁體轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的磁場變化使制冷工質(zhì)產(chǎn)生磁熱效應(yīng)。根據(jù)磁熱效應(yīng)原理，隨著磁場從最大值到最小值的變化，相應(yīng)的制冷工質(zhì)會產(chǎn)生磁化和退磁效應(yīng)，從而產(chǎn)生升溫和降溫過程。在工作時，第一筒形磁體和第二筒形磁體聯(lián)動運轉(zhuǎn)，而且相位差180度，也就是當(dāng)?shù)谝煌残未朋w對第一制冷床中的制冷工質(zhì)磁化從而放熱時，第二筒形磁體對第二制冷床中的制冷工質(zhì)退磁從而吸熱。在工作時,第一磁制冷床502的第一端和第二制冷床504的第一端分別稱合到熱端熱交換器506上；而第一磁制冷床502的第二端和第二制冷床504的第二端分別稱合到冷端熱交換器507上。冷端熱交換器507由紫銅管和紫銅皮構(gòu)成，其中紫銅管制成方形線圈，紫銅皮焊接于其內(nèi)側(cè)，形成一定容積的工作空間，作為制冷室。在紫銅管外側(cè)包覆絕熱材料至1-30厘米厚，起保溫作用。紫銅管延出部分作為配置接口，用于通過管路連接第一磁制冷床502和第二磁制冷床504的第二端上。在本實施例中，米用了一體的熱端熱交換器506,用于第一磁制冷床502和第二磁制冷床504的散熱。熱端熱交換器506另一側(cè)耦合到熱交換液驅(qū)動泵505上。熱交換液驅(qū)動泵505用于根據(jù)控制器的指令，與磁場系統(tǒng)的磁場變化同步，驅(qū)動熱交換液在系統(tǒng)中換向循環(huán)。在工作中，可采用水作為熱交換液，且充滿其液位之下的管路、制冷床、冷端和熱端熱交換器。具體地，當(dāng)磁制冷機的第一磁場系統(tǒng)501的內(nèi)筒形磁體從O度旋轉(zhuǎn)到180度時，磁工質(zhì)處于退磁狀態(tài)，磁工質(zhì)吸熱；此時，第二磁場系統(tǒng)503的內(nèi)筒形磁體從180度旋轉(zhuǎn)到O度，磁工質(zhì)處于磁化狀態(tài)，磁工質(zhì)放熱。與此同時，熱交換驅(qū)動泵505從右往左驅(qū)動，即逆時針驅(qū)動，將熱交換液從熱端熱交換器506的接口進入到第一磁制冷床502,在通過第一磁制冷床502時，磁工質(zhì)吸熱，熱交換液被冷卻，再將熱交換液從第一制冷床502驅(qū)動到冷端熱交換器507，由此進行冷卻。熱交換液通過冷端熱交換器507繼續(xù)流動，通過第二磁制冷床504，此時，第二磁制冷床504中的磁工質(zhì)處于放熱狀態(tài)，繼續(xù)驅(qū)動熱交換液，使第二磁制冷床504的熱交換液將熱量通過熱端熱交換器506的接口流入到熱端熱交換器506并散熱。第一磁場系統(tǒng)501的內(nèi)筒形磁體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，從180度旋轉(zhuǎn)到O度時,第二磁場系統(tǒng)的內(nèi)筒形磁體從O度旋轉(zhuǎn)到180度，這時熱交換驅(qū)動泵505從左往右驅(qū)動，即順時針驅(qū)動，將熱交換液從熱端熱交換器506的接口通過第二磁制冷床504驅(qū)動到冷端熱交換器507，在通過第二磁制冷床504時,磁工質(zhì)吸熱,熱交換液被冷卻。冷卻液通過冷端熱交換器507繼續(xù)流動，通過第一磁制冷床502，此時，第一磁制冷床502中的磁工質(zhì)處于放熱狀態(tài)，流出第一磁制冷床502的熱交換液將熱量通過接口進入熱端熱交換器506并散熱。經(jīng)過多次循環(huán)，冷端熱交換器507逐漸降溫。為了提高冷熱端溫差，上述方案采用的是主動再生蓄冷(AMR)技術(shù)，這種技術(shù)要求制冷工質(zhì)磁化和退磁時熱交換液在磁制冷床中的流向切換變向，這樣才能在磁制冷床中產(chǎn)生較大的溫度梯度，因此要求換熱流體隨磁體旋轉(zhuǎn)位置切換流體流動方向，這樣使熱的流體經(jīng)熱端熱交換器406散熱，使冷的流體經(jīng)冷端熱交換器507吸收熱量，實現(xiàn)磁制冷。本發(fā)明的實施例還可以包括設(shè)置在熱端和冷端的溫度傳感器、PLC、觸摸屏，用于控制根據(jù)冷熱端的溫度來控制制冷循環(huán)和制冷時間。在上面的設(shè)置中，外筒形磁體固定，而內(nèi)筒形磁體可轉(zhuǎn)動。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，筒形磁體也可以設(shè)計成外筒形磁體旋轉(zhuǎn)，內(nèi)筒形磁體固定。在這種情況下，工作空間不限于圓柱形，也可以是方形或者其他形狀；制冷床也不限于圓柱形，也可以是方形或者其他形狀。
另外，本實施例中，所述永磁磁場系統(tǒng)的磁感應(yīng)強度的最大值為2.5T，最小值為OTo在本實施例中，第一磁場系統(tǒng)501和第二磁場系統(tǒng)503米取了并列放置方式。這種放置方式有利于減小體積。在上述實施例中，采用雙磁場系統(tǒng)，相對于單個磁場系統(tǒng)而言，雙制冷系統(tǒng)了可以以“雙工”方式工作，提高制冷效率；另外采用雙磁場系統(tǒng)可以克服單磁場系統(tǒng)存在的旋轉(zhuǎn)扭矩過大的問題，因為單個磁場組自身旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)、外筒磁體從最小磁感應(yīng)強度達到最大磁感應(yīng)強度時，旋轉(zhuǎn)扭力很大。但使用雙系統(tǒng)時，當(dāng)?shù)谝挥来糯艌鱿到y(tǒng)達到最大磁感應(yīng)強度時，第二永磁磁場系統(tǒng)達到最小磁感應(yīng)強度，第一和第二磁場系統(tǒng)同時旋轉(zhuǎn)時，扭力可以相互抵消，達到最小。圖6是本發(fā)明提供的一種磁制冷機第二實施例的示意圖。本實施例在磁制冷機實施例一的基礎(chǔ)上公開了另外一種磁制冷機，包括磁場系統(tǒng)、在磁場系統(tǒng)內(nèi)部的磁制冷床、在磁制冷床中填充的磁制冷工質(zhì)、冷端熱交換器、熱端熱交換器和熱交換泵。磁場系統(tǒng)是由兩套內(nèi)外鑲嵌的筒形磁體即第一筒形磁體和第二筒形磁體所構(gòu)成。第一筒形磁體與第二筒形磁體構(gòu)造相同。在本實施例中，每套筒形磁體的外筒形磁體固定，內(nèi)筒形磁體可以旋轉(zhuǎn)，內(nèi)筒形磁體中心形成圓柱形工作空間。當(dāng)驅(qū)動內(nèi)筒形磁體旋轉(zhuǎn)時，在工作空間內(nèi)的磁場產(chǎn)生強弱變化。具體地，當(dāng)內(nèi)筒形磁體相對于外筒形磁體旋轉(zhuǎn)一周時，內(nèi)筒形磁體所包括的工作空間內(nèi)的磁場的磁感應(yīng)強度連續(xù)變化，產(chǎn)生一最大值和一最小值。當(dāng)連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，磁場會產(chǎn)生多個最大值和最小值，如圖3所示。第一筒形磁體在其內(nèi)磁環(huán)內(nèi)形成第一工作空間，第二筒形磁體在其內(nèi)磁環(huán)內(nèi)形成第二工作空間。在工作時，相對于工作空間中的磁場而言，第一筒形磁體和第二筒形磁體設(shè)置成相差180度的位相差，也就是說，當(dāng)?shù)谝煌残未朋w在第一工作空間內(nèi)的磁感應(yīng)強度達到最大時，第二筒形磁體在第二工作空間內(nèi)磁感應(yīng)強度達到最小，如圖4所示。在本實施例中，每個筒形磁體還包括一個填充有顆粒狀制冷工質(zhì)的制冷床。磁制冷床的長度與筒形磁體的長度基本相同，或者不短于筒形磁體的長度。磁制冷床由低導(dǎo)熱材料制成，為中空圓柱形，中空部分放置球形顆粒狀、不規(guī)則形狀、片裝或者絲狀室溫磁制冷材料，作為磁制冷工質(zhì)。制冷床兩端有防漏網(wǎng)和帶接口的密封端頭，接口用于連接管路。磁制冷床插入內(nèi)筒形磁體的工作空間中，固定不動。當(dāng)內(nèi)筒形磁體轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的磁場變化使制冷工質(zhì)產(chǎn)生磁熱效應(yīng)。根據(jù)磁熱效應(yīng)原理，隨著磁場從最大值到最小值的變化，相應(yīng)的制冷工質(zhì)會產(chǎn)生磁化和退磁效應(yīng)，從而產(chǎn)生升溫和降溫過程。在工作時，第一筒形磁體和第二筒形磁體聯(lián)動運轉(zhuǎn)，而且相位差180度，也就是當(dāng)?shù)谝煌残未朋w對第一制冷床中的制冷工質(zhì)磁化、從而放熱時，第二筒形磁體對第二制冷床中的制冷工質(zhì)退磁、從而吸熱。在工作時,第一磁制冷床602的第一端和第二制冷床604的第一端分別稱合到熱端熱交換器606上；而第一磁制冷床602的第二端和第二制冷床604的第二端分別稱合到冷端熱交換器607上。冷端熱交換器607由紫銅管和紫銅皮構(gòu)成，其中紫銅管制成方形線圈，紫銅皮焊接于其內(nèi)側(cè)，形成一定容積的工作空間，作為制冷室。在紫銅管外側(cè)包覆絕熱材料至1-30厘米厚，起保溫作用。紫銅管延出部分作為配置接口 608，用于通過管路連接第一磁制冷床602和第二磁制冷床604的第二端上。在本實施例中,米用了一體的熱端熱交換器606,用于第一磁制冷床602和第二磁制冷床604的散熱。熱端熱交換器606另一側(cè)耦合到熱交換液驅(qū)動泵605上。熱交換液驅(qū)動泵605用于根據(jù)控制器的指令，與磁場系統(tǒng)的磁場變化同步，驅(qū)動熱交換液在系統(tǒng)中換向循環(huán)。熱端熱交換器606還可以通過氣水分離器(圖5中未示出)耦合到熱交換液驅(qū)動泵605上。氣水分離器用于隔離氣路和水路，減小通過交換液驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)生的漏熱。在工作中，可采用水作為熱交換液。熱交換液上限位于氣水分離器的一半容量位置，且充滿其液位之下的管路、制冷床、冷端和熱端熱交換器。具體地，當(dāng)磁制冷機的第一磁場系統(tǒng)601的內(nèi)筒形磁體從O度旋轉(zhuǎn)到180度時，磁工質(zhì)處于退磁狀態(tài)，磁工質(zhì)吸熱；此時，第二磁場系統(tǒng)603的內(nèi)筒形磁體從180度旋轉(zhuǎn)到O度，磁工質(zhì)處于磁化狀態(tài)，磁工質(zhì)放熱。與此同時，熱交換驅(qū)動泵605從右往左驅(qū)動，即逆時針驅(qū)動，將熱交換液從熱端熱交換器606的接口進入到第一磁制冷床602,在通過第一磁制冷床602時，磁工質(zhì)吸熱，熱交換液被冷卻，再將熱交換液從第一制冷床602驅(qū)動到冷端熱交換器607，由此進行冷卻。熱交換液通過冷端熱交換器607繼續(xù)流動，通過第二磁制冷床604，此時，第二磁制冷床604中的磁工質(zhì)處于放熱狀態(tài)，繼續(xù)驅(qū)動熱交換液，使第二磁制冷床604的熱交換液將熱量通過熱端熱交換器606的接口流入到熱端熱交換器606并散熱。第一磁場系統(tǒng)601的內(nèi)筒形磁體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，從180度旋轉(zhuǎn)到O度時,第二磁場系統(tǒng)的內(nèi)筒形磁體從O度旋轉(zhuǎn)到180度，這時熱交換驅(qū)動泵605從左往右驅(qū)動，即順時針驅(qū)動，將熱交換液從熱端熱交換器606的接口通過第二磁制冷床604驅(qū)動到冷端熱交換器607，在通過第二磁制冷床604時,磁工質(zhì)吸熱,熱交換液被冷卻。熱交換液通過冷端熱交換器607繼續(xù)流動，通過第一磁制冷床602,此時,第一磁制冷床602中的磁工質(zhì)處于放熱狀態(tài),流出第一磁制冷床602的熱交換液將熱量通過接口進入熱端熱交換器606并散熱。經(jīng)過多次循環(huán)，冷端熱交換器607逐漸降溫。為了提高冷熱端溫差，上述方案采用的是主動再生蓄冷(AMR)技術(shù)，這種技術(shù)要求制冷工質(zhì)磁化和退磁時熱交換液在磁制冷床中的流向切換變向，這樣才能在磁制冷床中產(chǎn)生較大的溫度梯度，因此要求換熱流體隨磁體旋轉(zhuǎn)位置切換流體流動方向，這樣使熱的流體經(jīng)熱端熱交換器406散熱，使冷的流體經(jīng)冷端熱交換器607吸收熱量，實現(xiàn)磁制冷。本發(fā)明的實施例還可以包括設(shè)置在熱端和冷端的溫度傳感器、PLC、觸摸屏，用于控制根據(jù)冷熱端的溫度來控制制冷循環(huán)和制冷時間。在上面的設(shè)置中，外筒形磁體固定，而內(nèi)筒形磁體可轉(zhuǎn)動。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，筒形磁體也可以設(shè)計成外筒形磁體旋轉(zhuǎn)，內(nèi)筒形磁體固定。在這種情況下，工作空間不限于圓柱形，也可以是方形或者其他形狀；制冷床也不限于圓柱形，也可以是方形或者其他形狀。另外，本磁制冷機還可包括伺服電機611，向筒形磁體提供旋轉(zhuǎn)動力。另外，本磁制冷機還可包括磁體相位控制減速機構(gòu)609。該磁體相位控制減速機構(gòu)609用于通過所包括的齒輪系統(tǒng)使第一磁場系統(tǒng)601和第二磁場系統(tǒng)603的相位保持在180度，并可用于將伺服電機611的動力通過減速傳遞到磁場系統(tǒng)上，以便使兩個磁體以規(guī)定的速度及相位差聯(lián)動旋轉(zhuǎn)。
可選地，在伺服電機611和磁體相位控制減速機構(gòu)609之間還可以加入一減速器610,伺服電機611和減速器610通過機構(gòu)上的輸入軸將轉(zhuǎn)矩傳遞給磁體相位控制減速機構(gòu)609，從而可以實現(xiàn)磁場系統(tǒng)中的兩個磁場系統(tǒng)在最大和最小磁場狀態(tài)間交替變化。上述磁制冷機所包括的磁體相位控制減速機構(gòu)609，可具有一個有支架和5個齒輪構(gòu)成的齒輪組，其通過兩個與磁場系統(tǒng)連接的齒輪的相對角度，實現(xiàn)上述磁場系統(tǒng)的相位差。通過其他齒輪實現(xiàn)I比2的減速，從而減小動力輸入軸上的力矩。伺服電機611可通過減速器610將轉(zhuǎn)矩傳遞給磁體相位控制減速機構(gòu)609，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的進一步調(diào)節(jié)。另外，磁體內(nèi)筒或外筒的旋轉(zhuǎn)速度可控制，從O可以調(diào)到100轉(zhuǎn)/分鐘，第一和第二實施例中的內(nèi)筒或外筒的旋轉(zhuǎn)速度為15轉(zhuǎn)/分鐘。磁體旋轉(zhuǎn)過程中，熱交換泵同時推動熱交換液與磁制冷床中的磁工質(zhì)進行熱交換。如果熱交換的速度過快，熱交換就不徹底，熱交換的速度過慢，效率就低。因此，最佳的磁體旋轉(zhuǎn)速度在10-60轉(zhuǎn)/分鐘。另外，在本實施例中，氣水分離器可有上部進氣口和下部排水口，其中上部進氣口與熱交換液驅(qū)動泵605連接，下部排水口與熱端熱交換器3連接。另外，熱交換液驅(qū)動泵605還可以包括兩個排氣口，同一時間僅有一個排氣口做功。由一個伺服電機帶動的螺旋絲杠機構(gòu)驅(qū)動，實現(xiàn)熱交換液驅(qū)動泵605上兩個排氣口交替排氣做功。本實施例的控制器系統(tǒng)，包括由PLC、分別設(shè)置在冷端和熱端的溫度傳感器和觸摸屏，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，動力控制等功能。另外，本實施例中，第一和第二筒形磁體的內(nèi)外筒形磁體的相對轉(zhuǎn)動是由電機通過傳動裝置聯(lián)動驅(qū)動的，盡管圖中沒有示出。另外，本實施例中，所述永磁磁場系統(tǒng)的磁感應(yīng)強度的最大值為2.5T，最小值為OTo在本實施例中,第一磁場系統(tǒng)601和第二磁場系統(tǒng)603米取了并列放置的方式。這種放置方式有利于減小體積。在上述兩個實施例中，均米用雙磁場系統(tǒng)，相對于單個磁場系統(tǒng)而言，雙制冷系統(tǒng)了可以以“雙工”方式工作，提高制冷效率；另外采用雙磁場系統(tǒng)可以克服單磁場系統(tǒng)存在的旋轉(zhuǎn)扭矩過大的問題，因為單個磁場組自身旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)、外筒磁體從最小磁感應(yīng)強度達到最大磁感應(yīng)強度時，旋轉(zhuǎn)扭力很大。但使用雙系統(tǒng)時，當(dāng)?shù)谝挥来糯艌鱿到y(tǒng)達到最大磁感應(yīng)強度時，第二永磁磁場系統(tǒng)達到最小磁感應(yīng)強度，第一和第二磁場系統(tǒng)同時旋轉(zhuǎn)時，扭力可以相互抵消，達到最小。圖7是本發(fā)明提供的一種磁制冷機的第三實施例示意圖。在本實施例中，第一磁場系統(tǒng)和第二磁場系統(tǒng)米用軸向放置，其中磁制冷床還可以設(shè)置一個制冷床連接接口 703，實現(xiàn)第一磁制冷床701和第二磁制冷床702的同軸連接。同時，所述制冷床連接接口 703用于第一和第二磁制冷床與冷端熱交換器704的耦合。在工作時，所述熱交換液從第一和第二磁場系統(tǒng)經(jīng)過制冷床連接接口 703流入/流出到冷端熱交換器中704。在本實施例中，熱端熱交換器707還可以通過氣水分離器706耦合到熱交換液驅(qū)動泵705上。氣水分離器用于隔離氣路和水路，減小通過交換液驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)生的漏熱。
在工作中，可采用水作為熱交換液。熱交換液上限位于氣水分離器706的一半容量位置，且充滿其液位之下的管路、制冷床、冷端和熱端熱交換器。在本發(fā)明的另一個實施例中，還可以將磁場系統(tǒng)的數(shù)量增加到4個，并更改相應(yīng)的連接機構(gòu)，其體積約為0.8立方米。本實施例可以提高室溫磁制冷材料裝載量，從而提高制冷能力。在本發(fā)明的另一個實施例中，在磁制冷床中裝載900g金屬釓，在室溫20°C時，在工作空間中放入盛有IOOml水的容器，運行實施例4中的磁制冷機。運行60分鐘后，工作空間溫度穩(wěn)定，達到8°C，取出容器檢測，水溫與工作空間溫度一致。另外，在本發(fā)明的另一個實施例中，磁制冷工質(zhì)采用稀土金屬釓(磁相變點294K)和/或La(FeCoSi)13Ba25(磁相變點286K)兩種材料，同時使用時，兩者分段放置，中間以不銹鋼網(wǎng)分隔。另外，在本發(fā)明中的另一個實施例中，永磁材料可以為稀土永磁釹鐵硼(NdFeB)。另外的優(yōu)點、目的和實施例將部分地在隨后的描述中闡明，并且在檢查下面內(nèi)容時對于本領(lǐng)域技術(shù)人員部分地變得顯而易見，或可從本發(fā)明的實踐中習(xí)知。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點可通過在書面描述及其權(quán)利要求以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。以上和以下的詳細描述都是示例性和解釋性的，且旨在提供進一步的解釋。以上對本發(fā)明實施例的詳細說明并非窮盡性的，本發(fā)明不應(yīng)被限制為以上所公開的精確形式。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以進行各種等同的修改和替換，這樣的修改和替換應(yīng)視為被本發(fā)明所涵蓋。此外，在此所提供的本發(fā)明的原理也可應(yīng)用于其他領(lǐng)域，而不必局限于原油的脫水脫鹽。上述各個實施例的元素可任意組合在一起，以便提供進一步的實施例。此外，不應(yīng)將所附權(quán)利要求中使用的術(shù)語闡釋成將本發(fā)明限制到本說明中公開的特定實施例，除非以上詳細說明清楚地限定了此術(shù)語。因此，本發(fā)明的實際范圍應(yīng)該涵蓋所述實施例及根據(jù)權(quán)利要求實施的所有等同方式。
權(quán)利要求
1.一種磁制冷部件，包括: 第一磁場系統(tǒng)和磁制冷床組件，包括第一磁場系統(tǒng)以及設(shè)置在所述第一磁場系統(tǒng)內(nèi)的工作空間中的第一磁制冷床，所述第一磁制冷床具有第一端和第二端，在所述第一端和第二端之間填充有填充磁制冷工質(zhì)，并具所述第一磁場系統(tǒng)在所述第一磁制冷床的磁制冷工質(zhì)上施加第一磁場； 第二磁場系統(tǒng)和磁制冷床組件，包括第二磁場系統(tǒng)以及設(shè)置在所述第二磁場系統(tǒng)內(nèi)的工作空間中的第二磁制冷床，所述第二磁制冷床具有第一端和第二端，在所述第一端和第二端之間填充有磁制冷工質(zhì)，所述第二磁場系統(tǒng)在所述第二磁制冷床的磁制冷工質(zhì)上施加第二磁場； 其中，在工作時，第一磁制冷床的第一端能夠耦合到熱端熱交換器上，第一磁制冷床的第二端能夠耦合到冷端熱交換器上，第二磁制冷床的第一端能夠耦合到熱端熱交換器上，第二磁制冷床的第二端能夠耦合到冷端熱交換器上； 其中，在工作時所述第一磁場系統(tǒng)和所述第二磁場系統(tǒng)被如此設(shè)置，使得第一磁場是大小交替變化的并具有第一磁場最大值和第一磁場最小值；第二磁場是大小交替變化的并具有第二磁場最大值和第二磁場最小值，所述第一磁場和第二磁場具有相同的變化周期，且相位差為180度； 其中，當(dāng)所述第一磁場系統(tǒng)的磁場由最大值變到最小值時，所述第二磁場系統(tǒng)的磁場由最小值變到最大值，在該時段所述第一磁制冷床的磁制冷工質(zhì)吸熱，所述第二磁制冷床的磁制冷工質(zhì)放熱，來自所述熱端熱交換器的熱交換液能夠由通過所述第一磁制冷床的第一端流入所述第一磁制冷床，冷卻后經(jīng)所述第一磁制冷床的第二端流出到所述冷端熱交換器，再從所述冷端熱交換器通過所述第二磁制冷床的第二端流入所述第二磁制冷床，通過所述第二磁制冷床的第一端將熱量帶到所述熱端熱交換器； 其中，當(dāng)所述第二磁場系統(tǒng)的磁場由最大值變到最小值時，所述第一磁場系統(tǒng)的磁場由最小值變到最大值，在該時段所述第二磁制冷床的磁制冷工質(zhì)吸熱，所述第一磁制冷床的磁制冷工質(zhì)放熱，來自所述熱端熱交換器的熱交換液能夠由通過所述第二磁制冷床的第一端流入所述第二磁制冷床，冷卻后經(jīng)所述第二磁制冷床的第二端流出到所述冷端交換器，再從所述冷端熱交換器通過所述第一磁制冷床的第二端流入所述第一磁制冷床，通過所述第一磁制冷床的第一端將熱量帶到所述熱端熱交換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁制冷部件，其特征在于，還包括:所述第一磁場系統(tǒng)包括外筒形磁體、嵌套在所述外筒形磁體內(nèi)的內(nèi)筒形磁體，所述內(nèi)筒形磁體和外筒形磁體可以相對旋轉(zhuǎn)，從而在所述內(nèi)筒形磁體內(nèi)側(cè)所包括的工作空間上磁場大小交替變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁制冷部件，其特征在于，還包括:所述第二磁場系統(tǒng)包括外筒形磁體、嵌套在所述外筒形磁體內(nèi)的內(nèi)筒形磁體，所述內(nèi)筒形磁體和外筒形磁體能夠相對旋轉(zhuǎn)，從而在內(nèi)筒形磁體內(nèi)側(cè)所包括的工作空間上磁場大小交替變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的磁制冷部件，其特征在于，還包括:所述內(nèi)筒形磁體和外筒形磁體相對旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生一個磁場最大值和一個磁場最小值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的磁制冷部件，其特征在于，還包括:磁體相位控制減速機構(gòu)，用于將動力耦合到所述第一磁場系統(tǒng)和第二磁場系統(tǒng)上，使得內(nèi)筒磁體和外筒磁體發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)，并使得第一磁場系統(tǒng)產(chǎn)生的第一磁場與第二磁場系統(tǒng)產(chǎn)生的第二磁場位相差·180 度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁制冷部件，其特征在于，還包括:伺服電機，耦合到所述磁體相位控制減速機構(gòu)上，用于提供所述動力。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的磁制冷部件，其特征在于，還包括:所述第一磁場系統(tǒng)和第二磁場系統(tǒng)采用并列放置或同軸放置。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的 磁制冷部件，其特征在于，還包括:所述磁體采用稀土永磁釹鐵硼。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁制冷部件，其特征在于，還包括:所述磁制冷工質(zhì)包括稀土金屬釓和/或La(FeCoSi) 13B0.25，當(dāng)同時使用兩者時，二者分段放置，中間以不銹鋼網(wǎng)分隔。
10.一種磁制冷機,包括: 第一磁場系統(tǒng)和磁制冷床組件，包括第一磁場系統(tǒng)以及設(shè)置在所述第一磁場系統(tǒng)內(nèi)的工作空間中的第一磁制冷床，所述第一磁制冷床具有第一端和第二端，在所述第一端和第二端之間填充有填充磁制冷工質(zhì)，并具所述第一磁場系統(tǒng)在所述第一磁制冷床的磁制冷工質(zhì)上施加第一磁場； 第二磁場系統(tǒng)和磁制冷床組件，包括第二磁場系統(tǒng)以及設(shè)置在所述第二磁場系統(tǒng)內(nèi)的工作空間中的第二磁制冷床，所述第二磁制冷床具有第一端和第二端，在所述第一端和第二端之間填充有磁制冷工質(zhì)，所述第二磁場系統(tǒng)在所述第二磁制冷床的磁制冷工質(zhì)上施加第二磁場； 冷端換熱交換器，分別耦合到所述第一制冷床的第二端以及第二制冷床的第二端； 熱端熱交換器，分別耦合到所述第一制冷床的第一端以及所述第二制冷床的第一端； 以及熱交換液驅(qū)動泵，用于熱交換液換向驅(qū)動； 其中，在工作時所述第一磁場系統(tǒng)和所述第二磁場系統(tǒng)被如此設(shè)置，使得所述第一磁場大小交替變化并具有第一磁場最大值和第一磁場最小值；所述第二磁場是大小交替變化的并具有第二磁場最大值和第二磁場最小值，所述第一磁場和所述第二磁場具有相同的變化周期，且相位差為180度； 其中，當(dāng)所述第一磁場系統(tǒng)的磁場由最大值變到最小值時，所述第二磁場系統(tǒng)的磁場由最小值變到最大值，在該時段所述第一磁制冷床的磁制冷工質(zhì)吸熱，所述第二磁制冷床的磁制冷工質(zhì)放熱，來自所述熱端熱交換器的熱交換液能夠由通過所述第一磁制冷床的第一端流入所述第一磁制冷床，冷卻后經(jīng)所述第一磁制冷床的第二端流出到所述冷端熱交換器，再從所述冷端熱交換器通過所述第二磁制冷床的第二端流入所述第二磁制冷床，通過所述第二磁制冷床的第一端將熱量帶到所述熱端熱交換器； 其中，當(dāng)所述第二磁場系統(tǒng)的磁場由最大值變到最小值時，所述第一磁場系統(tǒng)的磁場由最小值變到最大值，在該時段所述第二磁制冷床的磁制冷工質(zhì)吸熱，所述第一磁制冷床的磁制冷工質(zhì)放熱，來自所述熱端熱交換器的熱交換液能夠由通過所述第二磁制冷床的第一端流入所述第二磁制冷床，冷卻后經(jīng)所述第二磁制冷床的第二端流出到所述冷端交換器，再從所述冷端熱交換器通過所述第一磁制冷床的第二端流入所述第一磁制冷床，通過所述第一磁制冷床的第一端將熱量帶到熱端熱交換器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁制冷機，其特征在于，還包括:所述第一磁場系統(tǒng)包括外筒形磁體、嵌套在所述外筒形磁體內(nèi)的內(nèi)筒形磁體，所述內(nèi)筒形磁體和所述外筒形磁體可以相對旋轉(zhuǎn)，從而在內(nèi)筒形磁體內(nèi)側(cè)所包括的工作空間上磁場大小交替變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁制冷機，其特征在于，還包括:所述第二磁場系統(tǒng)包括外筒形磁體、嵌套在所述外筒形磁體內(nèi)的內(nèi)筒形磁體，所述內(nèi)筒形磁體和所述外筒形磁體可以相對旋轉(zhuǎn)，從而在內(nèi)筒形磁體內(nèi)側(cè)所包括的工作空間上磁場大小交替變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的磁制冷機，其特征在于，還包括:磁體相位控制減速機構(gòu)，用于將動力耦合到所述第一磁場系統(tǒng)和第二磁場系統(tǒng)上，使得所述內(nèi)筒磁體和所述外筒磁體發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)，并使得所述第一磁場系統(tǒng)產(chǎn)生的第一磁場與所述第二磁場系統(tǒng)產(chǎn)生的第二磁場位相差180度。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的磁制冷機，其特征在于，還包括:所述內(nèi)筒形磁體和所述外筒形磁體相對旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生一個磁場最大值和一個磁場最小值。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁制冷機，其特征在于，還包括:耦合到所述磁體相位控制減速機構(gòu)上的伺服電機。
16.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的磁制冷機，其特征在于，還包括:所述第一磁場系統(tǒng)和第二磁場系統(tǒng)采用并列放置或同軸放置。
17.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的磁制冷機，其特征在于，還包括:所述磁體采用稀土永磁釹鐵硼。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁制冷機，其特征在于，還包括:所述磁制冷工質(zhì)包括稀土金屬釓和/或La( FeCoSi) 13B0.25，當(dāng)同時使用兩者時，二者分段放置，中間以不銹鋼網(wǎng)分隔。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁制冷部件，包括第一磁場系統(tǒng)、第二磁場系統(tǒng)和磁制冷床組件，所述磁制冷床填充磁制冷工質(zhì)，并具有在工作時能夠耦合到熱端熱交換器的第一端以及能夠耦合到冷端熱交換器的第二端，所述第一磁場系統(tǒng)和第二磁場系統(tǒng)分別在所述磁制冷床的磁制冷工質(zhì)上施加磁場，使得在工作時第一磁場和第二磁場是大小交替變化的并具有第一最大值和第一最小值，所述第一磁場和第二磁場具有相同的變化周期，且相位差為180度。本發(fā)明通過變換自身相位的內(nèi)外套磁場系統(tǒng)實現(xiàn)磁化和退磁過程。采用兩套聯(lián)動的方式，降低驅(qū)動扭矩，能夠有效提高室溫磁制冷機的使用效能。
文檔編號F25B21/00GK103115454SQ20131006963
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者黃焦宏, 閆宏偉, 金培育, 劉翠蘭, 程娟, 鄧沅 申請人:包頭稀土研究院, 瑞科稀土冶金及功能材料國家工程研究中心有限公司