CN104508765B - 用于磁热式热装置的磁场发生器以及配有这种发生器的磁热式热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于磁热式热装置的磁场发生器(G₁)，所述磁场发生器具有相同的第一磁化结构(S_M11)和第二磁化结构(S_M21)，所述第一磁化结构和第二磁化结构头尾相接地安装在一个中央平面(P)的两侧，限定两个磁隙(E₁，E₂)。每个磁化结构(S_M11，S_M21)具有一个第一磁化组件(A_M1)和一个第二磁化组件(A_M2)，所述第一磁化组件和第二磁化组件的感应矢量沿相反的方向定向，且安装在支承件(S_UP1)上。每个磁化组件(A_M1，A_M2)具有一个永久磁体(A_PI，A_PC)结构，具有非作用面(F_P1，F_P2)和作用面(F_A1，F_A2)，所述作用面界定所述磁隙(E₁，E₂)。所述磁场发生器的特征在于，第一磁化组件(A_M1，A_M19)和第二磁化组件(A_M2，A_M29)的感应矢量在所述发生器内形成磁场的一个单一循环回路，所述单一循环回路穿过所述支承件(S_UP1)和所述磁隙(E₁，E₂，E₃，E₄)循环。

Description

用于磁热式热装置的磁场发生器以及配有这种发生器的磁热 式热装置

技术领域

本发明涉及一种用于具有转动结构的磁热式热装置的磁场发生器，所述磁场发生器具有相同的第一磁化结构和第二磁化结构，所述第一磁化结构和第二磁化结构头尾相接、彼此相对地、平行安装一个中央平面的两侧，所述第一磁化结构和第二磁化结构设置成限定位于同一平面上的径向相对的至少两个磁隙，每个磁化结构具有在结构上相同的一个第一磁化组件和一个第二磁化组件，所述第一磁化组件和第二磁化组件径向相对，安装在一个用至少一种铁磁材料制成的支承件上，且界定所述至少两个磁隙。

本发明也涉及一种具有转动结构的磁热式热装置，其配有至少一个具有磁热元件的盘体和一个如上所述的磁场发生器，所述至少一个具有磁热元件的盘体安装在所述至少两个磁隙中。

背景技术

环境温度下的磁冷却技术三十多年来是公知的，已知其在生态学和可持续发展方面的优点。也是公知地，在其有效热功率及其热效率方面也有其局限性。因此，在该领域所进行的研究完全趋向于利用不同的参数，例如磁场强度、磁热材料的性能、载热流体和磁热材料之间的热交换面、热交换器的性能等等，来提高磁热式热装置的性能。

在这些装置中，必须在至少一个磁隙中产生均匀的强磁场，至少一个用磁热材料制成的热元件进入该磁隙中和从该磁隙出离。磁隙中磁场越强，磁热元件中感生的磁热效应越大，这增大这种磁热式热装置的热功率及其温度梯度，因而提高其总效率。

此外，在一些领域中，热装置的结构紧凑极其重要，激励一种转动构型或结构，其中，磁系统相对于磁热材料进行相对移动。实际上，这种转动构型的优点在于磁热材料具有良好的使用量比。鉴于热装置的热功率尤其取决于所用磁热材料的数量，这种布置在效率上是非常有利的。

但是，迄今尚没有体积有限、成本低、可安装在转动式热装置中、在至少两个磁隙中能产生约一特斯拉的均匀的、集中的强磁场的磁场发生器。

发明内容

本发明旨在提出一种用于集装在磁热式热装置中的磁场发生器来解决这些需求。该磁场发生器可在至少两个磁隙中形成一个强匀磁场。此外，本发明的磁场发生器也易于制造，易于装配，具有几何形状简单、因而成本低的部件。

为此，本发明涉及一种如在前序部分提出的磁场发生器，其特征在于，所述第一磁化组件和第二磁化组件各具有一个永久磁体结构，该永久磁体结构的磁感应矢量基本上垂直于中央平面，并且所述第一磁化组件和第二磁化组件具有非作用面和作用面，所述作用面限定所述磁隙；所述第一磁化组件和第二磁化组件的感应矢量在所述磁场发生器内形成磁场的一个单一循环回路，所述单一循环回路穿过所述支承件和所述磁隙循环。

在本发明的一实施变型中，所述永久磁体结构可以是一种阶式结构，具有至少两个永久磁体级，永久磁体级可以同心叠置且具有称为磁通起始级的第一永久磁体级和称为磁通集中级的第二永久磁体级，第一永久磁体级形成所述第一磁化组件和第二磁化组件的所述非作用面，第二永久磁体级形成所述第一磁化组件和第二磁化组件的界定所述磁隙的所述作用面。

起始级，应该理解为在其中，一个或多个永久磁体位于平行于中央平面的一个平面上并支承称为集中级的第二永久磁体级。在这种情况下，起始级的永久磁体安装在支承件上并用作用于相应的集中级的永久磁体的基部或底座。在一磁化结构中，一个起始级可将磁场磁通从支承件向相应的集中级引导，另一个起始级可沿另一个方向引导磁场磁通，即将磁场磁通从相应的集中级向支承件引导。

因此，第一磁化组件和第二磁化组件可具有位于磁隙中的作用面和相对的非作用面。在具有两个永久磁体级的磁化组件中，所述第一磁化组件和第二磁化组件的起始级可安装在所述支承件上，所述第一磁化组件的磁感应矢量可朝其作用面定向，所述第二磁化组件的磁感应矢量可朝其非作用面定向，第一磁化结构和第二磁化结构可布置成其作用面面对面。

根据本发明，在每个磁化组件中，永久磁体级的沿着平行于所述中央平面的平面的截面可从起始级向集中级减小。

根据本发明，永久磁体级可具有不同的磁感应数值。例如，构成一个起始级的永久磁体的磁感应(例如1特斯拉)可弱于构成相应的集中级的永久磁体的磁感应(例如1.4特斯拉)。

根据另一实施变型，每个磁化结构可具有一个装置，所述装置设置成在由所述磁场发生器界定的空间含有磁场。

设置成含有磁场的所述装置可具有用一种铁磁材料制成的至少一个板，所述至少一个板布置承靠在支承件的相应的侧表面上并朝相应的所述磁隙的方向延伸。

有利地，布置成含有磁通的所述装置的至少一个板可具有一个朝向相应的所述磁隙的弯曲部分。

在实施变型中，布置成含有磁场磁通的所述装置可具有用一种铁磁材料制成的安装在一个支承件上的构件，所述构件在平行于所述中央平面的平面上在同一磁化结构的第一磁化组件和第二磁化组件之间延伸，所述构件具有凸起区域，所述凸起区域在所述磁隙的入口和/或出口处向集中级延伸。

根据一实施变型，每个支承件可在其定位于同一磁化结构的第一磁化组件和第二磁化组件之间的中央部分中具有至少一个永久磁体，所述永久磁体的磁感应矢量平行于所述中央平面、垂直于所述第一磁化组件和第二磁化组件的感应矢量、并且沿着所述磁场的循环方向定向。

为了确保在磁场发生器中的均匀磁回路，每个支承件的位于同一磁化结构的第一磁化组件和第二磁化组件之间的中央部分可用一种铁磁材料制成，这种铁磁材料的磁导率大于所述支承件的其余部分的构成材料的磁导率。

根据一实施变型，平行于所述中央平面的平面隔热构件可安装在每个磁化结构上并嵌装在相应的集中级上。

平面隔热构件可以是一个盘体，所述盘体具有用于使集中级的永久磁体通过的槽，并且，所述平面隔热构件可支承在由永久磁体级形成的支座上，集中级安装在永久磁体级上。

在另一实施变型中，发生器可具有第三磁化结构，所述第三磁化结构在中央平面上间置在第一磁化结构和第二磁化结构之间，所述第三磁化结构具有两个磁化部件，这两个磁化部件分别布置在所述第一磁化结构和第二磁化结构的第一磁化组件和第二磁化组件之间，用以界定四个磁隙。

每个磁化部件可具有至少一个永久磁体，永久磁体的磁感应矢量与所述磁化部件定位在其间的磁化组件的磁感应矢量具有相同的方向和相同的取向。

优选地，上述永久磁体用于实施本发明的具有均匀磁化作用的磁场发生器。

在第三磁化结构中，磁化部件的永久磁体可布置或安装在用一种铁磁材料制成的保持元件的两侧。在其它实施例中，第三磁化结构的永久磁体可布置或安装在两个相同的、彼此平行的、用一种铁磁材料制成的保持元件之间。

优选地，保持元件呈板的形状。

本发明也涉及一种如在前序部分限定的磁热式热装置，其特征在于，所述磁热式热装置配有至少一个如上所述的磁场发生器；并且，支承所述磁热元件的盘体安装在所述磁场发生器的磁隙中。

可定位在本发明的磁场发生器的磁隙中的磁热元件，用于与载热流体进行热接触。该载热流体例如可在第一磁化循环阶段从磁热元件的冷端部向磁热元件的热端部流动，所述第一磁化循环阶段相应于磁热元件定位在一个磁隙中、经受致使其温度升高的磁场的阶段，载热流体在第二磁化循环阶段从磁热元件的热端部向磁热元件的冷端部流动，在所述第二磁化循环阶段，磁热元件定位在磁隙之外、经受致使其温度降低的零磁场。载热流体与磁热元件之间的热接触可由沿着或穿过磁热元件流动的载热流体实施。为此，磁热元件可由一种或多种磁热材料构成，且可被载热流体透过。其也可具有在磁热元件的两端部之间延伸的流体流动通道。这些通道可由磁热材料的孔隙形成，或者例如由一组磁热材料板形成的管道形成。

优选地，载热流体是液体。为此，例如可使用纯水或添加由防冻剂的水、甘醇化剂或盐水。

根据本发明，所述磁热式热装置的磁场发生器可具有第三磁化结构，所述第三磁化结构在中央平面上间置在第一磁化结构和第二磁化结构之间，所述第三磁化结构具有两个磁化部件，这两个磁化部件分别布置在所述第一磁化结构和第二磁化结构的第一磁化组件和第二磁化组件之间，用以界定四个磁隙。

附图说明

在下面参照附图对作为非限制性实施例给出的实施方式的说明中，将更好地理解本发明及优点，附图如下：

图1是本发明的磁场发生器的透视图；

图2是沿图1中的平面A的剖视图；

图3是图1的发生器的透视图，该发生器配有能够含有磁通的装置；

图4是图3的发生器的一磁化结构的透视图；

图5示出图4的磁化结构的一个实施变型；

图6是根据又一实施变型的与图4相同的视图；

图7是一磁化结构的另一实施变型的透视图；

图8是图1的磁场发生器的一个实施变型的透视图；

图9是沿图8的发生器的平面B的剖视图；

图10示出图8的发生器，该发生器配有能够含有磁通的装置；

图11沿着不同的角度示出图10的发生器；

图12是本发明的磁场发生器的另一实施变型；

图13是磁热式热装置的简化示意图，该磁热式热装置包括例如图3的本发明的磁场发生器；

图14A至图14E示出第三磁化结构的不同的实施变型；以及

图15示出本发明的磁场发生器的另一实施变型。

具体实施方式

在所示的实施例中，相同的构件和部件具有相同的附图标记。

图1和图2示出本发明的磁场发生器G₁的第一实施方式。该磁场发生器G₁具有相同的第一磁化结构S_M11和第二磁化结构S_M21，所述第一磁化结构和第二磁化结构头尾相接地安装和平行于中央平面P彼此相对地布置。在所述第一磁化结构和第二磁化结构相互间界定两个磁隙E₁、E₂，这两个磁隙相对于磁场发生器G₁的纵向轴线L径向相对。每个磁化结构S_M11、S_M21都具有一个第一磁化组件A_M1和一个第二磁化组件A_M2。两个磁化结构S_M11、S_M21彼此相对地布置，使得第一磁化结构S_M11的第一磁化组件A_M1面对着第二磁化结构S_M21的第二磁化组件A_M2，第一磁化结构S_M11的第二磁化组件A_M2面对着第二磁化结构S_M21的第一磁化组件A_M1，用以在磁隙E₁、E₂中产生沿相反的方向定向的平行的感应矢量。

每个磁化结构S_M11、S_M21的磁化组件A_M1和A_M2相对于纵向轴线L径向相对地安装在一个支承件S_UP1上，所述支承件用如钢、铁基合金或铁这样的铁磁材料制成。该支承件S_UP1旨在使第一磁化组件A_M1和第二磁化组件A_M2保持就位，将从第一磁化组件A_M1出离的磁力线向第二磁化组件Α_M2引导。为此，作为在图1上所示的示例，支承件S_UP1可具有凸起部分S，该凸起部分在第一磁化组件A_M1和第二磁化组件Α_M2之间围绕纵向轴线L向相对的磁化结构S_M11、S_M21延伸。该凸起部分S可确保磁通在第一磁化组件A_M1和第二磁化组件A_M2之间均匀循环，避免支承件S_UP1中磁通饱和，这不影响发生器G₁的体积。在图1所示的发生器G₁中，该凸起部分S也可使发生器G₁相对于磁热式热装置A_T的一个构件定中心，所述磁热式热装置的该一个构件具有磁热元件E_M，定位在两磁化结构S_M12、S_M21之间，如图13所示。支承件S_UP1也可具有不同的构型，由多个铁磁材料板装配而成，形成的支承件具有夹层结构，制造成本更为经济。这种构型可用于所述的所有支承件S_UP1、S_UP2、S_UP3、S_UP4、S_UP9中。

形成磁场发生器G₁的两个磁化结构S_M11、S_M21相同的事实，符合本发明的所述发生器G₁的制造成本最佳化的限制条件。实际上，这样可减少其制造所需的构件数量，因而便于其安装、以及构件的标记(référencement)和储备管理。

除了能成本较低易于实施之外，本发明的发生器的磁化组件A_M1、A_M19和A_M2、A_M29还具有阶式结构，可使相应的磁隙中磁感应最佳化。在图1所示的实施例中，每个磁化组件A_M1和A_M2具有两个永久磁体A_PI、A_PC级E_I1、E_C1、E_I2、E_C2。这些级E_I1、E_C1、E_I2、E_C2叠置，相互定中心地定位。磁场的第一级即起始级E_I1、E_I2安装在支承件S_UP1上，磁场的第二级即集中级E_C1、E_C2定中心地安装在起始级E_I1、E_I2上。该集中级E_C1、E_C2旨在将来自起始级E_I1、E_I2的磁场向相应的磁隙E₁、E₂集中、增强和引导，或将来自相应的磁隙的磁场向初始级集中、增强和引导。实际上，在一磁化结构中，一个起始级可将磁场磁通从支承件向相应的集中级引导，另一个起始级可将磁场磁通沿另一个方向即从相应的集中级向支承件引导。借助于第一磁化组件A_M1和第二磁化组件A_M2的阶式形状，磁场磁通在磁隙E₁、E₂集中和加强。

换句话说，级E_I1、E_I2、E_C1、E_C2一个安装在另一个上，以形成一结构，该结构具有支座，其沿着平行于平面P的一平面的截面以多级结构的方式朝相应的磁隙E₁、E₂的方向减小。为此，起始级E_I1、E_I2沿着平行于平面P的平面的截面大于集中级E_C1、E_C2沿着平行于平面P的平面的截面。

在这种阶式结构的变型中，如图15所示，形成第一磁化结构S_M19和第二磁化结构S_M29的永久磁体A_PU，仅可形成单个永久磁体级E_U，该单级定位在相应的支承件S_UP9上。这种构型的优点在于安装更为快速，因而成本更低。

级E_I1、E_I2、E_C1、E_C2、E_U的永久磁体A_PI、A_PC、A_PU优选均匀磁化，其磁感应矢量垂直于平面P。磁化组件A_M1、A_M19和A_M2、A_M29具有作用面F_A1、F_A2和非作用面F_P1、F_P2，所述作用面位于磁隙E₁、E₂、E₃、E₄、E₅、E₆、E₇、E₈、E₉、E₁₀中，所述非作用面位于磁隙E₁、E₂、E₃、E₄、E₅、E₆、E₇、E₈、E₉、E₁₀之外。这些作用面F_A1、F_A2和非作用面F_P1、F_P2彼此平行，且平行于中央平面P。磁化组件A_M1、A_M19、A_M2、Α_M29的非作用面F_P1、F_P2对应于起始级E_I1、E_I2或单级E_U的磁体A_PI或A_PU的与支承件S_UP1、S_UP9接触的面，磁化组件的作用面F_A1、F_A2对应于集中级Ε_C1、E_C2或单级E_U的磁体A_PC或A_PU的界定磁隙E₁、E₂的面。

在图1至12所示的实施例中，磁化结构S_M11、S_M12、S_M13、S_M14、S_M15、S_M21、S_M22具有两个永久磁体A_PI、A_PC级E_I1、E_I2、E_C1、E_C2，每级E_I1、E_I2、E_C1、E_C2具有三个永久磁体A_PI、A_PC。但是，本发明不局限于这种构型。实际上，级E_I1、E_I2、E_C1、E_C2可不具有相同数量的永久磁体A_PI、A_PC，可具有单个永久磁体或多个永久磁体。同样，两个以上的级E_I1、E_I2、E_C1、E_C2可构成一个磁化结构S_M11、S_M12、S_M13、S_M14、S_M15、S_M21、S_M22，或者单级E_U可用于形成一个磁化结构，如同图15所示的发生器的实施例的情况那样。同样，级E_I1、E_I2、E_C1、E_C2、E_U的这里具有四边形截面的形状，以及构成这些级的永久磁体A_PI、A_PC、A_PU的形状，可不同于所示的形状，而适合于磁隙E₁、E₂、E₃、E₄、E₅、E₆、E₇、E₈、E₉、E₁₀的形状和容积，磁隙的形状和容积取决于在磁隙E₁、E₂、E₃、E₄、E₅、E₆、E₇、E₈、E₉、E₁₀内必须经受磁场的磁热元件E_M的形状以及该磁场的强度。

在同一磁化结构S_M11、S_M12、S_M13、S_M14、S_M15、S_M21、S_M22中，级E_I1、E_I2、E_C1、E_C2、E_U的永久磁体A_PI、A_PC、A_PU的感应矢量具有相同的方向。但是，为了在发生器G₁中沿着含有磁隙E₁、E₂的单一磁回路实施强磁循环，同一磁化结构S_M11、S_M12、S_M13、S_M14、S_M15、S_M21、S_M22的磁化组件A_M1、A_M2中感应矢量的方向是反向的，使得磁隙E₁、E₂中磁感应通量的方向也是反向的。对图15的发生器G₉的每个磁化结构S_M19、S_M29中磁化组件A_M19、A_M29的磁性取向来说是一样的。

为此，对于图1下部所示的发生器G₁的第一磁化结构S_M11来说，第一磁化组件A_M1的磁体A_PC在面对着中央平面P的磁感应通量进入其中的磁隙E₁一侧，具有作用面F_A1。同样，第二磁化组件A_M2的磁体A_PC在面对着中央平面P的磁感应通量从其输出的磁隙E₂一侧，具有作用面F_A2。此外，作用面F_A1和F_A2位于同一平面上。第二磁化组件A_M2的永久磁体A_PI、A_PC的磁感应矢量朝平面P定向，而第一磁化组件A_M1的永久磁体A_PI、A_PC的磁感应矢量沿相反的方向离开中央平面P，这两个磁感应矢量垂直于中央平面P。

第二磁化结构S_M21(如图1上部所示)与第一磁化结构S_M11相同。第二磁化结构相对于平面P布置成，第一磁化组件A_M1的作用面F_A1和第二磁化组件A_M2的作用面F_A2平行于平面P，且面对着第一磁化结构S_M11的第二磁化组件A_M2的作用面F_A2和第一磁化组件A_M1的作用面F_A1。另外，第一磁化结构S_M11的第一磁化组件A_M1布置成面对着第二磁化结构S_M21的第二磁化组件A_M2，而第一磁化结构S_M11的第二磁化组件A_M2面对着第二磁化结构S_M21的第一磁化组件A_M1。这样，集中级E_C1、E_C2的相面对的永久磁体A_PC具有定向和方向相同的感应矢量，并且界定两个磁隙E₁、E₂。第一磁隙E₁位于图1右侧，具体化为第一磁化结构S_M11的第一磁化组件A_M1与第二磁化结构S_M21的第二磁化组件A_M2之间的自由空间，磁力线从第二磁化结构S_M21向第一磁化结构S_M11定向(图1中向下)。第二磁隙E₂位于图1左侧，具体化为第一磁化结构S_M11的第二磁化组件A_M2与第二磁化结构S_M21的第一磁化组件A_M1之间的自由空间，磁力线从第一磁化结构S_M11向第二磁化结构S_M21定向(图1中向上)。磁场发生器G₁产生一个单一磁回路，该单一磁回路在第一磁化结构S_M11和第二磁化结构S_M21之间，仅循环穿过磁场集中于其中的磁隙E₁、E₂。换句话说，在第一磁化结构S_M11和第二磁化结构S_M12的外部，磁通仅循环穿过磁隙E₁、E₂。在参照图1至图12的本发明的磁场发生器G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇、G₈的所有变型中，就是这种情况。因此，换句话说，这种发生器G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇、G₈在磁化结构S_M11、S_M12、S_M13、S_M14、S_M15、S_M21、S_M22、S_M3之间没有任何由可磁化材料或磁化材料制成的磁性连接件。

图1所示的磁场发生器G₁可安装在一个箱体或一个支承件中，或由一个箱体或一个支承件进行支承，由铁磁材料制成的所述箱体或支承件用作磁性屏蔽，防止磁场线从由发生器G₁界定的空间出离。这对于本发明的其它发生器来说是一样的。

图3和图4示出一个实施变型，其中，发生器G₂的每个磁化结构S_M12、S_M22都具有装置D_CF1、D_CF2，该装置设置用于在由所述发生器G₂限定的空间中含有磁场磁通。该装置为板D_CF1、D_CF2的形式，板用如钢或铁这样的铁磁材料制成，其目的是将磁场集中在磁体A_PI、A_PC所处的区域中，以便在磁隙E₁、E₂中具有强磁场，而在外面为零磁场。因此，在位于磁隙中的位置和位于相应的磁隙E₁、E₂之外的位置之间，产生尽可能急剧的磁感应变化。

这些板D_CF1、D_CF2安装挨靠在起始级E_I1、E_I2的侧表面——即位于对于磁热元件E_M而言磁隙E₁、E₂的入口和出口处的表面——上，以及挨靠在支承件S_UP1的侧表面上。内板D_CF1具有向磁隙E₁、E₂弯曲的部分，可向发生器G₂的空间，特别是向相应的磁隙E₁、E₂引导磁力线。在图15所示的实施变型中，这些板也可配置于单级磁体。

图5示出一个实施变型，其中，所示的磁场发生器G₃与图3和图4所示的磁场发生器的区别仅在于磁化结构S_M13的支承件S_UP2的形状，其中央部分没有凸起部分。为此，为避免所述支承件S_UP2中磁饱和，所述支承件可具有如围绕纵向轴线L的中央区域S_C的这样的部分：其磁导率大于其它部分，例如使用铁合金和钴合金实施该中央区域S_C，仅使用铁实施支承件S_UP2的其余部分。

图6示出一个实施变型，其中，磁场发生器G₄与图3和图4所示的磁场发生器的区别也在于其支承件S_UP3，该支承件具有永久磁体A₁₁，有利于磁通在磁化结构S_M14的第一磁化组件A_M1和第二磁化组件A_M2之间循环。为此，该永久磁体A₁₁被均匀磁化，其磁感应矢量平行于平面P，垂直于所述第一磁化组件A_M1和第二磁化组件A_M2的磁感应矢量，且沿着磁场的循环方向从第一磁化组件A_M1向第二磁化组件A_M2定向。在实施变型中，所述支承件S_UP3可至少部分地，例如在支承第一磁化组件A_M1和第二磁化组件A_M2的部分处，具有铁氧体。

图7示出一个实施变型，其中，磁场发生器G₅具有装置D_CF3，该装置设置用于在由所述发生器G₅限定的空间中含有磁场磁通，该装置D_CF3构成图3和图4所示的等同装置D_CF1、D_CF2的一个实施变型。该装置D_CF3具有铁磁材料制构件，该铁磁材料制构件安装在磁化结构S_M15的支承件S_UP4上。为此，支承件S_UP4呈平行于中央平面P的板的形状，具有圆形端部，第一磁化组件A_M1和第二磁化组件A_M2在两侧安装在圆形端部上。构件D_CF3呈板的形状，基本上在支承件S_UP4的表面的其余部分上延伸，且在磁隙E₁、E₂的入口和出口处具有向集中级E_C1、E_C2延伸的凸起区域Z_S。该构件D_CF3旨在将磁场集中在磁体A_PI、A_PC所处的区域中和确保磁通良好循环，以便在磁隙E₁、E₂中具有尽可能强的磁场，在磁隙E₁、E₂中的位置与磁隙E₁、E₂之外的位置之间也具有尽可能大的磁场强度差。

图8和9示出一个实施变型，其中，磁场发生器G₆与图1和图2所示的磁场发生器的区别在于配置一个盘形隔热和/或隔音构件P₁₁，其嵌装在第一磁化结构S_M11和第二磁化结构S_M21的第一磁化组件A_M1和第二磁化组件A_M2的集中级E_C1、E_C2上。该盘体P₁₁是平面的，平行于平面P，用具有非常低的导热系数的材料例如塑料制成。在所示的实施例中，第一磁化组件A_M1和第二磁化组件A_M2具有两个永久磁体A_PI、A_PC级E_I1、E_I2、E_C1、E_C2，使得盘体P₁₁置于起始级E_I1、E_I2上。另外，盘体P₁₁具有与集中级Ε_C1、E_C2呈互补形的槽E，可嵌装在所述集中级上。该盘体P₁₁可使磁隙E₁、E₂相对于外部环境隔热，避免在所述磁隙E₁、E₂中出现由于发生器G₆转动所造成的通风效应。这样，外部环境对布置在磁隙E₁、E₂中的磁热元件的热影响有限，甚至不存在。

在未示出的一实施变型中，盘体P₁₁的位于磁隙E₁、E₂中的表面可与所述盘体P₁₁定位在其上的第一磁化组件A_M1和第二磁化组件A_M2的作用面F_A1、F_A2处于同一高度。换句话说，隔热和/或隔音盘体P₁₁可具有与相应的集中级E_C1、E_C2基本上相同的高度(沿纵向轴线L)。该实施变型也可减少磁隙中的空气紊流，确保改善的隔热。

显然，可使这种盘体P₁₁的安装与具有设置用于含有磁场磁通的装置D_CF1、D_CF2、D_CF3的发生器G₂、G₃、G₄、G₅的一个实施变型相结合。为此，图10和图11示出一个实施变型，其中，磁场发生器G₇与图8和图9所示的磁场发生器的区别在于一个盘体P₁₂，其具有加宽槽E，也供用于在发生器G₇的空间中含有磁通的板D_CF1、D_CF2通过。

图12示出另一实施变型，其中，磁场发生器G₈限定四个磁隙E₃、E₄、E₅、E₆。该发生器G₈具有图3的发生器G₂的构型，其中，第三磁化结构S_M3在中央平面P上间置在第一磁化结构S_M12和第二磁化结构S_M22之间。该第三磁化结构S_M3具有两个磁化部件U₁、U₂，这两个磁化部件分别布置在所述第一磁化结构S_M12和第二磁化结构S_M22的第一磁化组件A_M1和第二磁化组件A_M2之间。因此，一个磁化部件U₁布置在第一磁化结构S_M12的第一磁化组件A_M1和第二磁化结构S_M22的第二磁化组件A_M2之间，另一个磁化部件U₂布置在第一磁化结构S_M12的第二磁化组件A_M2和第二磁化结构S_M22的第一磁化组件A_M1之间。磁化部件U₁、U₂具有永久磁体A_PU1、A_PU2，永久磁体布置在一个部分地示出的保持元件M的两侧，保持元件可呈盘体的形状，该盘体的至少与永久磁体A_PU1、A_PU2接触的区域用铁磁材料制成，以使磁通在相对的两个磁化组件A_M1、A_M2之间循环。作为示例，磁化部件U₁、U₂的永久磁体A_PU1、A_PU2可由单个永久磁体或由多个永久磁体构成。在间置在保持元件M两侧的永久磁体的所示的夹层结构的实施变型中，可设置成每个磁化部件U₁、U₂具有仅仅一个或多个永久磁体，所述永久磁体例如可由一个塑料构件保持在发生器G₈中。此外，为了实施带有强磁场的连续磁回路，磁化部件U₁、U₂的每个永久磁体A_PU1、A_PU2的磁感应矢量与其布置在其间的第一磁化组件和第二磁化组件A_M1、A_M2的感应矢量具有相同的取向和相同的方向。

图12的发生器G₈的优点在于，提供四个磁隙E₃、E₄、E₅、E₆，这四个磁隙两两地叠置和两两地径向相对、体积小、重量轻。也在该实施例中，磁场磁通在单一磁回路中在磁化组件A_M1、A_M2和磁化部件U₁、U₂之间仅穿过磁隙E₃、E₄、E₅、E₆循环。

图14A至图14E示出第三磁化结构S_M31、S_M32、S_M33、S_M34、S_M35的实施变型。这些实施变型具有两个磁化部件U₁₃₁、U₁₃₂、U₁₃₃、U₁₃₄、U₁₃₅、U₂₃₁、U₂₃₂、U₂₃₃、U₂₃₄、U₂₃₅，其不同于图12所示的第三磁化结构S_M3的磁化部件。实际上，其具有较少的永久磁体，因此，其优点是因为所需的操作较少而更易于快速安装，同时保持与图12所示的第三磁化结构S_M3相同的效率。所述磁化部件U₁₃₁、U₁₃₂、U₁₃₃、U₁₃₄、U₁₃₅、U₂₃₁、U₂₃₂、U₂₃₃、U₂₃₄、U₂₃₅用于布置在磁场发生器中，与第三磁化结构S_M3一样，即分别一方面布置在第一磁化结构S_M12的第一磁化组件A_M1与第二磁化结构S_M22的第二磁化组件A_M2之间，另一方面布置在第一磁化结构S_M12的第二磁化组件A_M2与第二磁化结构S_M22的第一磁化组件A_M1之间。

在图14A所示的第三磁化结构S_M31的第一实施变型中，两个磁化部件U₁₃₁、U₂₃₁具有永久磁体A_PU1、A_PU2，该永久磁体仅布置在用铁磁材料制成的一个保持元件M₃₁的一侧。所述磁体A_PU1、A_PU2的形状在中央平面P上与第一磁化结构和第二磁化结构的磁体的凸起在该中央平面P上具有基本上相同的尺寸。保持元件M₃₁呈板的形状，该板在中央轴线L的两侧延伸，基本上呈燕尾形，用铁磁材料制成。磁体A_PU1、A_PU2胶接地安装在该保持元件M₃₁上。此外，如图14A所示，形成保持元件M₃₁的板在其与磁体A_PU1、A_PU2相反的表面上具有突出部分，例如板状凸起P₃₁，其向相应的磁化组件延伸，从在平面P上的投影来看，与磁体A_PU1、A_PU2具有相同的表面。这种凸起可增大磁隙中的磁感应，避免第三磁化结构S_M31中的磁饱和。

在图14B所示的实施变型中，第三磁化结构S_M32具有两个相同的保持元件M₃₂，该保持元件安装在永久磁体A_PU1、A_PU2的两侧。这些保持元件M₃₂不像前一实施例中那样具有凸起，而由一个铁磁材料板形成。优选地，永久磁体A_PU1、A_PU2胶接在所述保持元件M₃₂中的至少一个上，也可胶接在另一个保持元件M₃₂上，或仅仅通过磁吸引力定位在保持元件上。此外，形成每个保持元件M₃₂的板的表面可仅覆盖永久磁体A_PU1、A_PU2的一部分，这可减少其制造所需材料的量，因而也可降低成本，同时减轻第三磁化结构S_M32的重量。此外，保持元件M₃₂可仅覆盖永久磁体A_PU1、A_PU2的一个不连续的部分。

在图14C所示的第三实施例中，第三磁化结构S_M33具有两个相同的保持元件M₃₃，该保持元件安装在永久磁体A_PU1、A_PU2的两侧。这些保持元件M₃₃不像图14A所示的实施例中那样具有凸起，而由一个铁磁材料板形成。优选地，永久磁体A_PU1、A_PU2胶接在所述保持元件M₃₃中的至少一个上，也可只是定位在另一个保持元件M₃₃上。

图14D所示的实施变型示出图14C的构型，其中，第三磁化结构S_M34的保持元件M₃₄具有如图14A所示的凸起P₃₄，且具有相同的优点。

根据图14E的第五实施变型实施的第三磁化结构S_M35与图14D的磁化结构的区别在于，保持元件M₃₅的凸起P₃₅为倒角或基本上呈塔形。这种构型有利于将磁通集中在更小的空间中。

图15所示的磁场发生器G₉示出图12所示的磁场发生器的一个实施变型，所述磁场发生器具有图14B所示的第三磁化结构S_M32。在该实施例中，磁化组件A_M19和A_M29只具有单个永久磁体A_PU级E_U，具有位于磁隙E₇、E₈、E₉、E₁₀中的作用面F_A1、F_A2。磁化组件A_M19、A_M29的非作用面F_P1、F_P2相应于单级E_U的磁体A_PU与支承件S_UP9接触的表面。第三磁化结构S_M32可在一个最佳空间中形成四个磁隙。同图12所示的磁场发生器G₈相比，该磁场发生器G₉可更为经济地进行实施，因为其具有较少的构件，除了更为轻便之外，还可更为快速地安装，且材料成本较低。

所有示出的发生器G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇、G₈具有两个永久磁体级，即一个起始级E_I1、E_I2和一个集中级E_C1、E_C2。然而，本发明与该级数量无关。实际上，根据需要，在磁隙E₁、E₂、E₃、E₄、Ε₅、E₆中的磁场中，可考虑在磁化组件A_M1、A_M2中装入两个以上的永久磁体级，或者较少的永久磁体级，如同如图15所示的发生器G₉那样，只具有单个永久磁体级E_U。

显然，如图所示和所述的不同的实施变型可彼此结合，以根据需要提供广泛的技术组合。

一般来说，小尺寸永久磁体的实施更为容易、更为经济。另外，小尺寸永久磁体中的磁场或磁感应比尺寸较大的永久磁体中的磁场或磁感应更均匀。永久磁体A_PI、A_PC、A_PU级可具有一个单个永久磁体，或多个并列的永久磁体。但是，鉴于在技术上实施三个具有四面的多面体永久磁体和使之彼此装配在一起比制造一个尺寸较大的形状复杂的单个磁体更容易和更经济，这种具有多个磁体的实施变型可以是优选的。实际上，小构件的磁化更为简单，在小构件中所获得的磁场更强、更均匀，这一方面可降低生产成本，另一方面可提高相应的磁隙E₁、E₂、E₃、E₄、E₅、E₆、E₇、E₈、E₉、E₁₀中磁场的均匀性和强度。

所有附图1至图12和图15所示的磁场发生器G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇、G₈、G₉用于集装在例如图13示意地示出的热装置A_T中，所述热装置具有至少一个磁热元件E_M。该磁热元件E_M可由一种或多种磁热材料构成，且由载热流体通过或与载热流体进行热接触，所述载热流体根据所述磁热元件E_M在磁隙E₁、E₂、E₃、E₄、E₅、E₆、E₇、E₈、E₉、E₁₀中和所述磁隙外的位置，沿两个相反的方向交替循环。使载热流体循环的循环装置未示出。

所示的磁场发生器G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇、G₈、G₉具有至少两个径向相对的磁隙E₁、E₂、E₃、E₄、E₅、E₆、E₇、E₈、E₉、E₁₀，这也可促使至少两个磁热元件E_M磁化，因而提高这种具有所述磁场发生器G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇、G₈、G₉的热装置Α_T的效率，同时保持紧凑和减小的体积。

优选地，磁热元件E_M和磁场发生器G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇、G₈、G₉根据一个相对于另一个的相对运动安装成，所述磁热元件E_M能够交替地进入磁隙E₁、E₂、Ε₃、E₄、E₅、E₆、E₇、E₈、E₉、E₁₀和该磁隙出离。通过磁场发生器G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇、G₈、G₉相对于所述磁热元件E_M的连续或序列转动或往复转动运动可获得这种位置变化，或者相反地，通过支承磁热元件E_M的盘体相对于所述磁场发生器的连续或序列转动或往复转动运动可获得这种位置变化。

有利地，本发明借助于使用其剩磁(磁感应)为0.8至1.4特斯拉的永久磁体，可在每个磁隙E₁、E₂、E₃、E₄、E₅、E₆、E₇、E₈、E₉、E₁₀中获得约1特斯拉的强磁场。令人意想不到的是，这些磁隙与公知磁场发生器中的狭小磁隙相反很大，尤其具有最低限度的相应高度，约为永久磁体级之一的高度的三分之一。

工业应用的可能性：

从描述中清楚可见，本发明可达到既定目标，即提出一种磁场发生器，其实施起来结构简单、经济、结构紧凑，可在具有转动结构的磁热式热装置A_T中获得约一特斯拉的均匀强磁场。这种磁场发生器在其集装于采暖、空调、温度调节、制冷等领域使用的磁热式热装置A_T中时，尤其可进行工业应用和家用，成本有竞争力且体积小。

本发明不局限于所述实施例，而延伸到对于现有技术人员而言的任何显而易见的改进和实施变型，但仍属于所附权利要求书中限定的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于具有转动结构的磁热式热装置(A_T)的磁场发生器(G₁，G₂，G₃，G₄，G₅，G₆，G₇，G₈，G₉)，所述磁场发生器(G₁，G₂，G₃，G₄，G₅，G₆，G₇，G₈，G₉)具有相同的第一磁化结构(S_M11，S_M12，S_M13，S_M14，S_M15，S_M19)和第二磁化结构(S_M21，S_M22，S_M29)，所述第一磁化结构和第二磁化结构头尾相接、彼此相对地、平行安装在一个中央平面(P)的两侧，并且设置成限定位于同一平面上的且径向相对的至少两个磁隙(E₁，E₂，E₃，E₄，E₅，E₆，E₇，E₈，E₉，E₁₀)，每个磁化结构(S_M11，S_M12，S_M13，S_M14，S_M15，S_M19，S_M21，S_M22，S_M29)具有在结构上相同的径向相对的一个第一磁化组件(A_M1，A_M19)和一个第二磁化组件(A_M2，A_M29)，所述第一磁化组件和第二磁化组件的感应矢量沿相反的方向定向，所述第一磁化组件和第二磁化组件安装在用至少一种铁磁材料制成的支承件(S_UP1，S_UP2，S_UP3，S_UP4，S_UP9)上并界定所述磁隙，其特征在于，所述第一磁化组件(A_M1，A_M19)和第二磁化组件(A_M2，A_M29)各具有一个永久磁体(A_PI，A_PC，A_PU)结构，所述永久磁体结构的磁感应矢量垂直于所述中央平面(P)，并且所述第一磁化组件和第二磁化组件具有非作用面(F_P1，F_P2)和作用面(F_A1，F_A2)，所述作用面(F_A1，F_A2)界定所述磁隙；并且，所述第一磁化组件(A_M1，A_M19)和第二磁化组件(A_M2，A_M29)的感应矢量在所述磁场发生器内形成磁场的一个单一循环回路，所述单一循环回路穿过所述支承件(S_UP1，S_UP2，S_UP3，S_UP4，S_UP9)和所述磁隙(E₁，E₂，E₃，E₄，E₅，E₆，E₇，E₈，E₉，E₁₀)循环。

2.根据权利要求1所述的用于具有转动结构的磁热式热装置(A_T)的磁场发生器(G₁，G₂，G₃，G₄，G₅，G₆，G₇，G₈)，其特征在于，所述永久磁体(A_PI，A_PC)结构是一种阶式结构，具有至少两个永久磁体(A_PI，A_PC)级(E_I1，E_I2，E_C1，E_C2)；并且，永久磁体级(E_I1，E_I2，E_C1，E_C2)同心叠置且具有称为磁通起始级(E_I1，E_I2)的第一永久磁体级和称为磁通集中级(E_C1，E_C2)的第二永久磁体级，第一永久磁体级形成所述第一磁化组件(A_M1)和第二磁化组件(A_M2)的所述非作用面(F_P1，F_P2)，第二永久磁体级形成所述第一磁化组件(A_M1)和第二磁化组件(A_M2)的界定所述磁隙的所述作用面(F_A1，F_A2)。

3.根据权利要求1所述的用于具有转动结构的磁热式热装置(A_T)的磁场发生器，其特征在于，每个磁化结构(S_M12，S_M13，S_M14，S_M15，S_M22)具有一个装置(D_CF1，D_CF2，D_CF3)，所述装置设置成在由所述磁场发生器(G₂，G₃，G₄，G₅，G₇)界定的空间中含有磁场。

4.根据权利要求3所述的用于具有转动结构的磁热式热装置(A_T)的磁场发生器，其特征在于，设置成含有磁场的所述装置具有用一种铁磁材料制成的至少一个板(D_CF1，D_CF2)，所述至少一个板布置承靠在所述支承件(S_UP1，S_UP2，S_UP3)的相应的侧表面上并朝相应的所述磁隙(E₁，E₂)的方向延伸。

5.根据权利要求2所述的用于具有转动结构的磁热式热装置(A_T)的磁场发生器，其特征在于，平行于所述中央平面(P)的平面隔热构件(P_I1，P_I2)安装在每个磁化结构(S_M11，S_M12，S_M21，S_M22)上并嵌装在相应的磁通集中级(E_C1，E_C2)上。

6.根据权利要求1所述的用于具有转动结构的磁热式热装置(A_T)的磁场发生器，其特征在于，所述磁场发生器具有第三磁化结构(S_M3，S_M31，S_M32，S_M33，S_M34，S_M35)，所述第三磁化结构在所述中央平面(P)上间置在所述第一磁化结构(S_M12，S_M19)和第二磁化结构(S_M22，S_M29)之间，所述第三磁化结构(S_M3，S_M31，S_M32，S_M33，S_M34，S_M35)具有两个磁化部件(U₁，U₁₃₁，U₁₃₂，U₁₃₃，U₁₃₄，U₁₃₅，U₂，U₂₃₁，U₂₃₂，U₂₃₃，U₂₃₄，U₂₃₅)，这两个磁化部件分别布置在所述第一磁化结构(S_M12，S_M19)和第二磁化结构(S_M22，S_M29)的第一磁化组件(A_M1，A_M19)和第二磁化组件(A_M2，A_M29)之间，用以界定四个磁隙(E₃，E₄，E₅，E₆，E₇，E₈，E₉，E₁₀)。

7.根据权利要求6所述的用于具有转动结构的磁热式热装置(A_T)的磁场发生器，其特征在于，每个磁化部件(U₁，U₁₃₁，U₁₃₂，U₁₃₃，U₁₃₄，U₁₃₅，U₂，U₂₃₁，U₂₃₂，U₂₃₃，U₂₃₄，U₂₃₅)具有至少一个永久磁体(A_PU1，A_PU2)，磁化部件的永久磁体的磁感应矢量与所述磁化部件(U₁，U₁₃₁，U₁₃₂，U₁₃₃，U₁₃₄，U₁₃₅，U₂，U₂₃₁，U₂₃₂，U₂₃₃，U₂₃₄，U₂₃₅)定位在其间的第一磁化组件和第二磁化组件(A_M1，A_M2)的磁感应矢量具有相同的方向和相同的取向。

8.根据权利要求6所述的用于具有转动结构的磁热式热装置(A_T)的磁场发生器，其特征在于，所述磁化部件(U₁，U₂)的永久磁体(A_PU1，A_PU2)布置在用一种铁磁材料制成的保持元件(M，M₃₁，M₃₂，M₃₃，Μ₃₄，M₃₅)的两侧。

9.根据权利要求6所述的用于具有转动结构的磁热式热装置(A_T)的磁场发生器，其特征在于，所述磁化部件(U₁，U₂)的永久磁体(A_PU1，A_PU2)布置在相同的、彼此平行的、用一种铁磁材料制成的两个保持元件(M，M₃₁，M₃₂，M₃₃，Μ₃₄，M₃₅)之间。

10.一种具有转动结构的磁热式热装置(A_T)，所述磁热式热装置配有至少一个具有磁热元件(E_M)的盘体以及至少一个根据前述权利要求中任一项所述的磁场发生器(G₁，G₂，G₃，G₄，G₅，G₆，G₇，G₈，G₉)，所述磁场发生器具有相同的第一磁化结构(S_M11，S_M12，S_M13，S_M14，S_M15，S_M19)和第二磁化结构(S_M21，S_M22，S_M29)，所述第一磁化结构和第二磁化结构头尾相接、彼此相对地、平行安装在一个中央平面(P)的两侧，并且设置成限定位于同一平面上的且径向相对的至少两个磁隙(E₁，E₂，E₃，E₄，E₅，E₆，E₇，E₈，E₉，E₁₀)，每个磁化结构(S_M11，S_M12，S_M13，S_M14，S_M15，S_M19，S_M21，S_M22，S_M29)具有在结构上相同的径向相对的一个第一磁化组件(A_M1，A_M19)和一个第二磁化组件(A_M2，A_M29)，所述第一磁化组件和第二磁化组件的感应矢量沿相反的方向定向，所述第一磁化组件和第二磁化组件安装在用至少一种铁磁材料制成的支承件(S_UP1，S_UP2，S_UP3，S_UP4，S_UP9)上并界定所述磁隙，支承所述磁热元件(E_M)的至少一个盘体定位在所述磁隙之间，所述磁热式热装置的特征在于，每个磁化结构的第一磁化组件(A_M1，A_M19)和第二磁化组件(A_M2，A_M29)各具有一个永久磁体(A_PI，A_PC，A_PU)结构，所述永久磁体结构的磁感应矢量垂直于所述中央平面(P)，并且所述第一磁化组件和第二磁化组件具有非作用面(F_P1，F_P2)和作用面(F_A1，F_A2)，所述作用面界定所述磁隙；并且，所述第一磁化组件(A_M1，A_M19)和第二磁化组件(A_M2，A_M29)的感应矢量在所述磁场发生器内形成磁场的一个单一循环回路，所述单一循环回路穿过所述支承件(S_UP1，S_UP2，S_UP3，S_UP4，S_UP9)和所述磁隙(E₁，E₂，E₃，E₄，E₅，E₆，E₇，E₈，E₉，E₁₀)循环。

11.根据权利要求10所述的具有转动结构的磁热式热装置(A_T)，其特征在于，所述永久磁体(A_PI，A_PC)结构是一种阶式结构，具有至少两个永久磁体(A_PI，A_PC)级(E_I1，E_I2，E_C1，E_C2)；永久磁体级(E_I1，E_I2，E_C1，E_C2)同心叠置且具有称为磁通起始级(E_I1，E_I2)的第一永久磁体级和称为磁通集中级(E_C1，E_C2)的第二永久磁体级，第一永久磁体级形成所述第一磁化组件(A_M1)和第二磁化组件(A_M2)的所述非作用面(F_P1，F_P2)，第二永久磁体级形成所述第一磁化组件(A_M1)和第二磁化组件(A_M2)的界定所述磁隙的所述作用面(F_A1，F_A2)。

12.根据权利要求10或11所述的具有转动结构的磁热式热装置(A_T)，其特征在于，所述磁场发生器(G₁，G₂，G₃，G₄，G₅，G₆，G₇，G₈，G₉)具有第三磁化结构(S_M3，S_M31，S_M32，S_M33，S_M34，S_M35)，所述第三磁化结构在所述中央平面(P)上间置在所述第一磁化结构(S_M12)和第二磁化结构(S_M22)之间，所述第三磁化结构(S_M3，S_M31，S_M32，S_M33，S_M34，S_M35)具有两个磁化部件(U₁，U₁₃₁，U₁₃₂，U₁₃₃，U₁₃₄，U₁₃₅，U₂，U₂₃₁，U₂₃₂，U₂₃₃，U₂₃₄，U₂₃₅)，这两个磁化部件分别布置在所述第一磁化结构(S_M12)和第二磁化结构(S_M22)的所述第一磁化组件(A_M1)和第二磁化组件(A_M2)之间，用以界定四个磁隙(E₃，E₄，E₅，E₆)。