CN107613741B - 磁制冷散热装置及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁制冷散热装置及控制系统，包括磁制冷系统、散热系统和驱动控制系统。所述磁制冷系统包括磁场系统、磁工质装置、制冷端及制热端，其中，磁工质置于磁场系统中，且其磁矩随磁场方向的变化而或整齐或絮乱；散热系统由泵体、盘形无缝隙散热管道、盘形无缝隙吸热管道、导流管、冷却液组成，冷却液在泵体驱动下在管道中往复循环。本发明通过智能温控开关的自适应启闭驱动控制系统中单片机，一方面控制磁场系统周期性的变化，另一方面通过控制泵体驱动冷却液周期性的循环流动，利用磁制冷技术，较传统单一的散热系统，散热效率更高，并且能够有效减少磁漏，可以智能化的实现对被散热件散热降温，节能环保、无污染、噪音极小。

Description

磁制冷散热装置及控制系统

技术领域

本发明涉及散热技术领域，具体涉及一种磁制冷散热装置及控制系统。

背景技术

磁制冷是指以磁性材料为工质的一种新型的制冷技术，其基本原理是利用磁制冷材料的磁热效应（Magnetocaloric effect, MCE）原理制冷的一种技术，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收及释放热量的一种性质，即外加在磁性材料的磁场增大时，其温度升高；外加在磁性材料的磁场减小时，其温度降低，它是磁性材料的一种固有特性，是一种节能、环保、振动及噪声小、可靠性高的新技术。

随着电子及半导体技术的飞速发展，电子器件及半导体集成电路等正向着高性能、紧凑化、智能化、小型化方向发展，这在一定程度上也导致了芯片及集成电路的集成度、封装性微型化以及工作频率的不断提高，与此同时，高热流密度发热芯片（如CPU、GPU、LED）及集成电路的能耗、发热量与日俱增。在此以计算机CPU（Central Processing Unit，中央处理器）散热为例，但并不仅仅限于计算机CPU散热。CPU是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心，CPU晶体管数量的增加提升了处理器的运算能力及效率，但这也导致其功耗和发热量的直线上升，电子元器件的工作温度有一定的阈值，超过该阈值，元器件的工作性能将大幅度下降，系统的稳定性也将受到严重的影响，从而影响人们工作及生活的方方面面。

现有的散热器大致可以分为三类：强迫风冷式、水冷式和热管散热。风冷式是现有市面上最常见的散热器类型，包括一个散热风扇和一个散热片。其原理是将电子元器件产生的热量传递到散热片上，然后再通过风扇将热量带走，但是由于风扇自身的体积大，占用空间也大，不利于其它部件的安装与布置，且其工作过程中噪音大，易对外界的环境造成干扰等；水冷式散热器是使用液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量，但水的吸热散热效率较低，冷却及散热周期较长等；热管散热通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，由于毛细芯热管要在内壁上烧结毛细芯，支座工艺较为复杂等。

为了减小及消除上述方案及结构的缺点，有必要对电子元器件及半导体芯片等结构的散热问题进行设计，现有技术中已公开了多种针对上述问题的方案及结构，如有的专利对散热片的结构进行结构优化设计，或改变风扇扇叶的角度，或采用导热性更好的材料等。此类结构及设计在一定程度上增大散热面积、散热效率也在一定程度上得以提升，但还存在不足：此类散热结构的设计，都是基于现有室温条件下的散热，也就是说，这类结构方案的散热阈值不能低于室温，散热效率低，且散热结构及散热方式一旦确定，系统的散热效率、安装的结构尺寸等也就确定、散热量恒定、环境的适应性较差。

因此，针对上述方案结构存在的问题及现有方案结构存在的不足提出一种散热效率高、智能可控、节能环保、无污染、噪音小的磁制冷散热装置及控制系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种散热效率高、智能可控、节能环保、无污染、噪音小的磁制冷散热装置及控制系统。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种磁制冷散热装置及控制系统，包括磁制冷系统、散热系统和驱动控制系统。

所述磁制冷系统包括磁场系统、磁工质装置、制冷端及制热端；所述磁场系统由若干电磁体组成，所述电磁体由所述驱动控制系统中的单片机通过所设定的程序驱动控制电磁体周期性的产生磁制冷系统所需磁场，所述磁工质置于所述磁场系统中，且其磁矩随电磁体磁场方向的变化而或整齐或絮乱。所述磁工质装置为非铁磁材料蜂窝圆柱形筒状体，所述磁工质为磁流体，所述磁流体包括纳米磁性铁氧体微粒、石油醚磁性液体载液以及单月桂基磷酸酯表面活性剂，磁流体充斥在蜂窝圆柱形筒状体中。

所述散热系统由泵体、盘形无缝隙散热管道、盘形无缝隙吸热管道、导流管、冷却液组成；所述泵体由驱动控制系统中的单片机通过所设定的程序周期性地驱动控制，所述冷却液在泵体驱动下在散热管道、吸热管道、导流管内周期往复循环流动，所述盘形无缝隙吸热管道置于被散热件上方，吸收被散热件热量，降低被散热件环境温度。冷却液在导流管中通流，所述冷却液导流管先穿绕分布在蜂窝圆柱形筒状体磁工质装置的蜂窝孔隙中，再在蜂窝圆柱形筒状体磁工质装置的外表面缠绕分布。

所述驱动控制系统则是由电源、智能温控开关、单片机等所组成的电路控制系统组成；所述智能温控开关可以根据自身设置的温度阈值自动打开或关闭磁制冷系统与散热系统，所述单片机一方面控制磁场系统周期性的变化，另一方面通过控制泵体驱动冷却液周期性的流动，且其还可以按一定的比例协调控制二者的变化情况，以确保整个系统更高效的实现智能循环制冷散热。

所述盘形无缝隙管道在中心处通过环状卡扣无缝隙固定连接；所述盘形无缝隙管道和环状卡扣也可为一体结构。

所述盘形无缝隙管道外形可根据被散热件实际外形的变化而不同，其外形形状可为圆形、椭圆形或多边形。

所述盘形无缝隙管道横截面形状可为圆形、椭圆形或多边形。

所述散热端的盘形无缝隙散热管道上方可以设置散热鳍片或者散热风扇或者散热鳍片与散热风扇，以增大冷却剂的散热效率。

所述吸热端被散热件上方、盘形无缝隙吸热管道下方可以设置若干散热脂或导热膏，以增大被散热件的散热面积。

所述温控开关固接于被散热件上方，实时检测与反馈被散热件的温度。

所述磁场系统与对应的磁工质装置数量可根据被散热件的实际散热需求设置为多个。

本发明所述一种散热效率高、智能可控、节能环保、无污染、噪音小的磁制冷散热装置及控制系统既保持了现有方案及结构在一定程度上增大散热面积、散热效率也在一定程度上得以提升的有点，并具有以下不同的有益技术效果：

（1）采用磁制冷技术：本发明提供的一种磁制冷散热装置及控制系统，是基于磁制冷技术的散热器，该技术是利用磁热效应对被散热件进行制冷及散热，它是磁性材料的一种固有特性，采用固体-流体换热技术，接触面积大，热量转移快而高效，磁制冷的效率可达卡诺循环的30～60％，具有较高的可靠性和较长的使用寿命、振动和噪音小、节能绿色环保、无污染、操作方便、可靠性高等。

（2）系统散热阈值低于室温：传统的散热系统都是基于室温下的散热，也就是说，其散热的最低温度阈值为室温。本发明提供的一种磁制冷散热装置及控制系统，采用磁制冷技术，在系统基于室温条件下散热的同时，可以利用磁热效应制冷，降低被散热件周围温度，甚至低于室温，散热效率高，散热阈值范围大。

（3）自适应温控调节：传统散热结构风冷式，或水冷式，或风冷加水冷式，一旦其散热形式或散热结构确定，其单位时间的散热功率、散热量、散热效率等就被固定，且在其使用过程中一直处于工作状态，而被散热件所处的环境、工作模式、工作状态不同，其所需散热量也有很大差别。本发明提供的一种磁制冷散热装置及控制系统，通过置于被散热件上方的温控开关可以根据自身设置的温度阈值自动打开或关闭磁制冷系统与散热系统，智能可控，既保证了被散热件时刻处于正常温度范围内，又不会浪费和额外损耗各类资源。

（4）蜂窝圆柱形筒状体磁工质装置：其磁工质为磁流体，相较于固体磁制冷工质具有热效应大、换热速度快的优势，热交换效果可以得到强化进而制冷效率得到提高；所述磁流体采用石油醚作为载液以及单月桂基磷酸酯表面活性剂，纳米磁性铁氧体微粒能够稳定分散在载液中，铁氧体微粒不易团聚，分散体系非常稳定，并且通过单月桂基磷酸酯处理的纳米磁性铁氧体微粒的磁各向异性常数得到增加，相较于没有处理过的磁性微粒磁热效应能够提高20%。蜂窝圆柱形筒状体磁工质装置的设计能够减少涡流的形成并提高耦合效果进而减少漏磁的产生，通过漏磁检测仪采集漏磁通信号，检测发现蜂窝圆柱形筒状体磁工质装置相较于固体磁工质以及非蜂窝圆柱形筒状体磁流体磁工质装置，漏磁现象得到明显改善，有效提高了磁利用率并减轻漏磁对于设备的干扰；同时将冷却液导流管先穿绕分布在蜂窝圆柱形筒状体磁工质装置的蜂窝孔隙中，再在蜂窝圆柱形筒状体磁工质装置的外表面螺旋缠绕分布又能够极大地提高热交换效率，相较于现有的磁工质冷却液热交换方式，在换热效果上优势显著。

（5）盘形无缝隙管道：本发明提供的一种磁制冷散热装置及控制系统，较传统的U形或蛇形管道，散热效率更高。在散热或吸热区域面积大小一定的情况下，冷却剂在盘形无缝隙管道内吸散热，随着冷却剂在管道中向前流动冷却剂得到冷却进而温度降低，或是向前流动冷却剂吸收热量进而温度升高，总之在管道中的流动位置越靠前，其温度与管道入口处冷却剂温度相差越大，例如在散热区域中本发明设计的盘形无缝隙管道将温度高靠近入口端的冷却剂管段与温度低靠近出口端的冷却剂管段紧密邻近彼此，因此相邻两层管道中冷却剂的温差大，相邻层冷却剂温差越大，热量的传递速率越高，冷却剂因此可以更快地吸收及散出热量，另外冷却或吸热路径越长，热量交换越充分，将散热管道设计成盘形无缝隙螺旋式，在具有一定面积大小的散热或吸热区域内，盘形无缝隙散热管道可以进行更加充分的吸散热。

附图说明

图1是本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统实施例一的结构原理示意图；

图2是本发明中的磁工质装置结构示意图；

图3是本发明中导流管在磁工质装置上的入水口绕制示意图；

图4是本发明中导流管在磁工质装置上的出水口绕制示意图；

图5是本发明中导流管在磁工质装置上的绕制正视图；

图6是本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统实施例一泵体在一个工作周期内的运转流程示意图；

图7是本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统实施例一第一磁工质装置外侧磁场系统在一个工作周期内的磁通量变化情况示意图；

图8是本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统实施例一第二磁工质装置外侧磁场系统在一个工作周期内的磁通量变化情况示意图；

图9是本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统实施例二的结构原理示意图；

图10是本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统实施例二泵体在一个工作周期内的运转流程示意图；

图11是本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统实施例二磁工质装置外侧磁场系统在一个工作周期内的磁通量变化情况示意图；

附图标记：

图中，1-磁场系统，2-第一磁工质装置，3-盘形无缝隙散热管道，4-环状卡扣，5-导流管，6-泵体，7-第二磁工质装置，8-盘形无缝隙吸热管道，9-磁工质装置，10-入水口，11-出水口。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明实施例的技术方案进行具体而清楚的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中所述的实施例，本领域普通技术人员在不需要创造性劳动的前提下所得的所有其它与本发明类似的实施例，都在本发明所保护的范围内。

实施例1

在本实施例中，一种磁制冷散热装置及控制系统的结构原理示意图如图1所示，包括磁制冷系统、散热系统和驱动控制系统。

所述磁制冷系统包括磁场系统1、第一磁工质装置2、第二磁工质装置7、制冷端及制热端；所述磁场系统由两对电磁体组成，所述电磁体由所述驱动控制系统中的单片机通过所设定的程序驱动控制电磁体周期性的产生磁制冷系统所需磁场，所述磁工质置于所述磁场系统1中，且其磁矩随电磁体磁场方向的变化而或整齐或絮乱；所述磁工质装置9均为非铁磁材料蜂窝圆柱形筒状体，所述磁工质为磁流体，所述磁流体包括纳米磁性铁氧体微粒、石油醚磁性液体载液以及单月桂基磷酸酯表面活性剂，磁流体充斥在蜂窝圆柱形筒状体中。

所述散热系统由泵体6、盘形无缝隙散热管道3、盘形无缝隙吸热管道8、导流管5、冷却液组成；所述泵体6由驱动控制系统中的单片机通过所设定的程序周期性地驱动控制，所述冷却液在泵体6驱动下在散热管道3、吸热管道8、导流管5内周期往复循环流动，所述盘形无缝隙吸热管8道置于被散热件上方，吸收被散热件热量，降低被散热件环境温度；冷却液在导流管中通流，所述冷却液导流管先穿绕分布在蜂窝圆柱形筒状体磁工质装置的蜂窝孔隙中，再在蜂窝圆柱形筒状体磁工质装置的外表面螺旋缠绕分布，冷却液从穿绕在磁工质装置上的导流管入水口10进入，从出水口11流出。第一磁工质装置2与第二磁工质装置7的结构类似，都通过磁工质装置9的结构示意图2-5进行描述。

所述驱动控制系统则是由电源、智能温控开关、单片机等所组成的电路控制系统组成；所述智能温控开关可以根据自身设置的温度阈值自动打开或关闭磁制冷系统与散热系统，所述单片机一方面控制磁场系统1周期性的变化，另一方面通过控制泵体6驱动冷却液周期性的流动，且其还可以按一定的比例协调控制二者的变化情况，以确保整个系统更高效的实现智能循环制冷散热。

优选地，所述盘形无缝隙管道在中心处通过环状卡扣无缝隙固定连接。

优选地，所述盘形无缝隙散热管道3外形形状为圆形。

优选地，所述盘形无缝隙吸热管道8外形形状为方形。

优选地，所述盘形无缝隙管道横截面形状可为圆形。

优选地，所述盘形无缝隙散热管道3上方设置散热风扇与散热鳍片，以增大冷却剂的散热效率。

优选地，所述吸热端被散热件上方、盘形无缝隙吸热管道8下方可以设置若干散热脂，以增大被散热件的散热面积。

优选地，所述温控开关固接于被散热件上方，实时检测与反馈被散热件的温度。

优选地，所述磁场系统1与对应的磁工质装置数量根据被散热件的实际需求设置为两个。

如图6本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统泵体在一个工作周期内的运转流程图，图7是本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统实施例一第一磁工质装置外侧磁场系统在一个工作周期内的磁通量变化情况示意图，图8是本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统实施例一第二磁工质装置外侧磁场系统在一个工作周期内的磁通量变化情况示意图所示，下面结合图6所示泵体工作流程图、图7第一磁工质装置外侧磁场磁通量变化情况示意图、图8第二磁工质装置外侧磁场磁通量变化情况示意图，简略描述该磁制冷散热装置及控制系统的大致工作原理。

在此以盘形无缝隙散热管道3内的冷却液被散热风扇或散热片散热至室温状态，以及盘形无缝隙吸热管道8内的冷却液与被散热件的温度相同状态，作为该系统工作的假设初始状态，且以图1中整个系统冷却剂的逆向流动作为泵体6正转的假设条件，其中图中各个字符分别表示：

n：泵体6转速，单位为（r/min），其工作额定转速值由控制系统中单片机设定及调节；

T：泵体6工作周期，单位为s，其工作额定周期值由控制系统中单片机设定及调节；

T₁：泵体6正转工作周期，单位为s，其工作额定周期值由控制系统中单片机设定及调节；

T₂：泵体6反转工作周期，单位为s，其工作额定周期值由控制系统中单片机设定及调节；

t₁-t₈:泵体6在每个阶段的工作时间或间隔时间，单位为s，其工作额定时间值由控制系统中单片机设定及调节。

该磁制冷散热装置及控制系统的大致工作原理如下所述：

如图6本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统泵体在一个工作周期内的运转流程图，图7是本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统实施例一第一磁工质装置外侧磁场系统在一个工作周期内的磁通量变化情况示意图所示：位于盘形无缝隙吸热管道8之下，被散热件之上的温控开关，在被散热件温度达到其设定的温控阈值后，温控开关自动闭合，单片机进入工作状态，通过单片机的调节控制，进而触发磁制冷系统及散热系统开始工作：在t₁时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6正转，盘形无缝隙吸热管道8内吸收被散热件辐射散发出的热量的冷却液在泵体6带动下流动至第一磁工质装置2上穿绕的导流管5处；在t₂时间段内，一方面在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体停止转动，吸收被散热件辐射散发出的热量的冷却液停滞在第一磁工质装置2上穿绕的导流管5内，另一方面，所述驱动控制系统中的单片机控制第一磁工质装置2外侧的磁场系统1，使其磁场系统1磁场增大，此时，磁工质2在外界磁场作用下，产生磁热效应，使磁矩的方向齐排列（磁熵变小），这时磁工质2向其穿绕的导流管5内冷却液释放热量，通过热交换使冷却液的温度进一步升高；在t₃时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6正转，第一磁工质装置2上导流管5内被加热的冷却液在泵体6的带动下由第一磁工质装置2流动至盘形无缝隙散热管道3处；在t₄时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6停止转动，被加热的冷却液向外辐射释放由被散热件及第一磁工质装置2所辐射散发给冷却液的热量，冷却液温度降低，甚至降至室温状态，根据实际需求，如有必要，可在盘形无缝隙散热管道3上方设置散热鳍片或者散热风扇或者散热鳍片与散热风扇，以增大冷却液的散热效率；在t₅时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6反转，盘形无缝隙散热管道3内被散热风扇或散热鳍片散热至室温状态下的冷却液在泵体6的带动下由盘形无缝隙散热管道3流动至第一磁工质装置2上穿绕的导流管5处；在t₆时间段内，一方面在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6停止转动，室温状态下的冷却液停滞在第一磁工质装置2上的导流管5内，另一方面，所述驱动控制系统中的单片机控制第一磁工质装置2上穿绕的磁场系统1，使其磁场系统1磁场减小，此时，磁工质2在外界磁场作用下，产生磁热效应，使磁矩的方向变为紊乱状态（磁熵变大），这时磁工质2从其上穿绕的导流管5内冷却液吸收热量，通过热交换使冷却液的温度进一步降低；在t₇时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6反转，第一磁工质装置2上导流管5内被降温的冷却液在泵体6的带动下由第一磁工质装置2流动至被散热件上方的盘形无缝隙吸热管道8处；在t₈时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6停止转动，被降温的冷却液吸收被散热件所辐射散发出的热量，冷却液温度升高，被散热件温度随之降低，甚至降至室温以下状态，根据实际需求，如有必要，可以在吸热端被散热件上方、盘形无缝隙吸热管道8下方设置若干散热脂或导热膏，以增大被散热件的散热面积及散热效率。

与上述工作过程同时进行的还有以下工作过程：

如图6本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统泵体在一个工作周期内的运转流程图，图8是本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统实施例一第二磁工质装置外侧磁场系统在一个工作周期内的磁通量变化情况示意图所示：在t₁时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6正转，盘形无缝隙散热管道3内被散热风扇或散热鳍片散热至室温状态下的冷却液在泵体6的带动下由盘形无缝隙散热管道3流动至第二磁工质装置7上穿绕的导流管5处；在t₂时间段内，一方面在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6停止转动，室温状态下的冷却液停滞在第二磁工质装置7上的导流管5内，另一方面，所述驱动控制系统中的单片机控制第二磁工质装置7外侧的磁场系统1，使其磁场系统1磁场减小，此时，磁工质7在外界磁场1作用下，产生磁热效应，使磁矩的方向变为紊乱状态（磁熵变大），这时磁工质7从其上穿绕的导流管5内冷却液吸收热量，通过热交换使冷却液的温度进一步降低；在t₃时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6正转，第二磁工质装置7上导流管5内被降温的冷却液在泵体6的带动下由第二磁工质装置7流动至被散热件上方的盘形无缝隙吸热管道8处；在t₄时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6停止转动，被降温的冷却液吸收被散热件所辐射散发出的热量，冷却液温度升高，被散热件温度随之降低，甚至降至室温以下状态，根据实际需求，如有必要，可以在吸热端被散热件上方、盘形无缝隙吸热管道8下方设置若干散热脂或导热膏，以增大被散热件的散热面积及散热效率；在t₅时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6反转，盘形无缝隙吸热管道8内吸收被散热件辐射散发出的热量的冷却液在泵体6带动下流动至第二磁工质装置7上穿绕的导流管5处；在t₆时间段内，一方面在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6停止转动，吸收被散热件辐射散发出的热量的冷却液停滞在第二磁工质装置7上的导流管5内，另一方面，所述驱动控制系统中的单片机控制第二磁工质装置7外侧的磁场系统1，使其磁场系统1磁场增大，此时，磁工质7在外界磁场作用下，产生磁热效应，使磁矩的方向齐排列（磁熵变小），这时磁工质7向其上穿绕的导流管5内冷却液释放热量，通过热交换使冷却液的温度进一步升高；在t₇时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6反转，第二磁工质装置7上导流管5内被加热的冷却液在泵体6的带动下由第二磁工质装置7流动至盘形无缝隙散热管道3处；在t₈时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6停止转动，被加热的冷却液向外辐射释放由被散热件及第二磁工质装置7所辐射散发给冷却液的热量，冷却液温度降低，甚至降至室温状态，根据实际需求，如有必要，可在盘形无缝隙散热管道3上方设置散热鳍片或者散热风扇或者散热鳍片与散热风扇，以增大冷却液的散热效率。

至此，该磁制冷散热装置及控制系统完成其一个周期内的工作，若被散热件的温度达到其额定工作温度，则位于盘形无缝隙吸热管道8之下，被散热件之上的温控开关则会自动断开，单片机处于待机状态，磁制冷系统及散热系统停止工作。若被散热件的温度仍超出温控阈值，则该磁制冷散热装置及控制系统继续进入下一个工作周期。如此，该磁制冷散热装置及控制系统便可实现对被散热件的智能温控、制冷散热调节。

实施例2

在本实施例中，一种磁制冷散热装置及控制系统的结构原理示意图如图9所示，包括磁制冷系统、散热系统和驱动控制系统。

所述磁制冷系统包括磁场系统1’、第一磁工质装置2’、制冷端及制热端；所述磁场系统1’由一对电磁体组成，所述电磁体由所述驱动控制系统中的单片机通过所设定的程序驱动控制电磁体周期性的产生磁制冷系统所需磁场，所述磁工质2’置于所述磁场系统1’中，且其磁矩随电磁体磁场方向的变化而或整齐或絮乱。

所述散热系统由泵体6’、盘形无缝隙散热管道3’、盘形无缝隙吸热管道8’、导流管5’、冷却液组成；所述泵体6’由驱动控制系统中的单片机通过所设定的程序周期性地驱动控制，所述冷却液在泵体6’驱动下在散热管道3’、吸热管道8’、导流管5’内周期往复循环流动，所述盘形无缝隙吸热管8’道置于被散热件上方，吸收被散热件热量，降低被散热件环境温度；第一磁工质装置2’通过磁工质装置9的结构示意图2-5进行描述。

所述驱动控制系统则是由电源、单片机等所组成的电路控制系统组成；所述单片机一方面控制磁场系统1’周期性的变化，另一方面通过控制泵体6’驱动冷却液周期性的流动，且其还可以按一定的比例协调控制二者的变化情况，以确保整个系统更高效的实现智能循环制冷散热。

优选地，所述盘形无缝隙管道在中心处通过环状卡扣无缝隙固定连接。

优选地，所述盘形无缝隙散热管道3’外形形状为圆形。

优选地，所述盘形无缝隙吸热管道8’外形形状为方形。

优选地，所述盘形无缝隙管道横截面形状可为圆形。

优选地，所述盘形无缝隙散热管道3’上方设置散热风扇与散热鳍片，以增大冷却剂的散热效率。

优选地，所述吸热端被散热件上方、盘形无缝隙吸热管道8’下方可以设置若干散热脂，以增大被散热件的散热面积。

优选地，所述磁场系统1’与对应的磁工质装置2’数量根据被散热件的实际需求设置为一个。

如图10是本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统实施例二泵体在一个工作周期内的运转流程示意图，图11是本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统实施例二磁工质装置外侧磁场系统在一个工作周期内的磁通量变化情况示意图所示，下面结合图10所示泵体工作流程图、图11磁工质装置外侧磁场磁通量变化情况示意图，简略描述该磁制冷散热装置及控制系统的大致工作原理。

在此以盘形无缝隙散热管道3内的冷却液被散热风扇或散热片散热至室温状态，作为该系统工作的假设初始状态，且以图9中整个系统冷却剂的逆向流动作为泵体6’正转的假设条件，其中图中各个字符分别表示：

n：泵体6’转速，单位为（r/min），其工作额定转速值由控制系统中单片机设定及调节；

T：泵体6’工作周期，单位为s，其工作额定周期值由控制系统中单片机设定及调节；

T₁：泵体6’正转工作周期，单位为s，其工作额定周期值由控制系统中单片机设定及调节；

T₂：泵体6’反转工作周期，单位为s，其工作额定周期值由控制系统中单片机设定及调节；

t₁-t₈:泵体6’在每个阶段的工作时间或间隔时间，单位为s，其工作额定时间值由控制系统中单片机设定及调节；

该磁制冷散热装置及控制系统的大致工作原理如下所述：

如图10是本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统实施例二泵体在一个工作周期内的运转流程示意图，图11是本发明所述一种磁制冷散热装置及控制系统实施例二磁工质装置外侧磁场系统在一个工作周期内的磁通量变化情况示意图所示：在t₁时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6’反转，盘形无缝隙散热管道3内被散热风扇或散热鳍片散热至室温状态下的冷却液在泵体6’的带动下由盘形无缝隙散热管道3’流动至第一磁工质装置2’上穿绕的状导流管5’处；在t₂时间段内，一方面在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6’停止转动，室温状态下的冷却液停滞在第一磁工质装置2’上的导流管5内，另一方面，所述驱动控制系统中的单片机控制第一磁工质装置2’外侧的磁场系统1’，使其磁场系统1’磁场减小，此时，磁工质2’在外界磁场作用下，产生磁热效应，使磁矩的方向变为紊乱状态（磁熵变大），这时磁工质2’从其上穿绕的导流管5’内冷却液吸收热量，通过热交换使冷却液的温度进一步降低；在t₃时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6’反转，第一磁工质装置2’上导流管5’内被降温的冷却液在泵体6’的带动下由第一磁工质装置2’流动至被散热件上方的盘形无缝隙吸热管道8’处；在t₄时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6’停止转动，被降温的冷却液吸收被散热件所辐射散发出的热量，冷却液温度升高，被散热件温度随之降低，甚至降至室温以下状态，根据实际需求，如有必要，可以在吸热端被散热件上方、盘形无缝隙吸热管道8’下方设置若干散热脂或导热膏，以增大被散热件的散热面积及散热效率；在t₅时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6’正转，盘形无缝隙吸热管道8’内吸收被散热件辐射散发出的热量的冷却液在泵体6’带动下流动至第一磁工质装置2’上穿绕的导流管5’处；在t₆时间段内，一方面在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6’停止转动，吸收被散热件辐射散发出的热量的冷却液停滞在第一磁工质装置7’上的导流管5’内，另一方面，所述驱动控制系统中的单片机控制第一磁工质装置2’外侧的磁场系统1’，使其磁场系统1’磁场增大，此时，磁工质2’在外界磁场作用下，产生磁热效应，使磁矩的方向齐排列（磁熵变小），这时磁工质2’向其上穿绕的状导流管5’内冷却液释放热量，通过热交换使冷却液的温度进一步升高；在t₇时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6’正转，第一磁工质装置2’上导流管5’内被加热的冷却液在泵体6’的带动下由第一磁工质装置2’流动至盘形无缝隙散热管道3’处；在t₈时间段内，在所述驱动控制系统中单片机的控制下，泵体6’停止转动，被加热的冷却液向外辐射释放由被散热件及第一磁工质装置2’所辐射散发给冷却液的热量，冷却液温度降低，甚至降至室温状态，根据实际需求，如有必要，可在盘形无缝隙散热管道3’上方设置散热鳍片或者散热风扇或者散热鳍片与散热风扇，以增大冷却液的散热效率。至此，该磁制冷散热装置及控制系统完成其一个周期内的工作，在下一个工作周期内，磁制冷系统及散热系统仍在所述驱动控制系统中单片机的控制下周期性地完成被散热件的降温散热工作。

与实施例1不同之处是：本实施例中无智能温控开关，所述磁制冷散热装置及控制系统在本散热件开机后，其直接进入并且一直处于降温散热工作过程中，该实施例适用于那些被散热件散热量大、散热效率低等场合。

本发明中，上述结构可根据被散热件的结构特点，以及该磁制冷散热装置及控制系统使用环境进行合理的设计与选择。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种磁制冷散热装置及控制系统，其特征在于，包括磁制冷系统、散热系统和驱动控制系统；

所述磁制冷系统包括磁场系统、磁工质装置、制冷端及制热端；所述磁场系统由若干电磁体组成，所述电磁体由所述驱动控制系统中的单片机通过所设定的程序驱动控制电磁体周期性的产生磁制冷系统所需磁场，所述磁工质置于所述磁场系统中，且其磁矩随电磁体磁场方向的变化而或整齐或絮乱；

所述散热系统由泵体、盘形无缝隙散热管道、盘形无缝隙吸热管道、导流管、冷却液组成；所述泵体由驱动控制系统中的单片机通过所设定的程序周期性地驱动控制，所述冷却液在泵体驱动下在散热管道、吸热管道、导流管内周期往复循环流动，所述盘形无缝隙吸热管道置于被散热件上方，吸收被散热件热量，降低被散热件环境温度；

所述驱动控制系统则是由电源、智能温控开关、单片机所组成的电路控制系统组成；所述智能温控开关可以根据自身设置的温度阈值自动打开或关闭磁制冷系统与散热系统，所述单片机一方面控制磁场系统周期性的变化，另一方面通过控制泵体驱动冷却液周期性的流动，且其还可以按一定的比例协调控制二者的变化情况，以确保整个系统更高效的实现智能循环制冷散热；所述磁工质装置均为非铁磁材料蜂窝圆柱形筒状体，所述磁工质为磁流体，所述磁流体包括纳米磁性铁氧体微粒、石油醚磁性液体载液以及单月桂基磷酸酯表面活性剂，磁流体充斥在蜂窝圆柱形筒状体中；冷却液在导流管中通流，所述冷却液导流管先穿绕分布在蜂窝圆柱形筒状体磁工质装置的蜂窝孔隙中，再在蜂窝圆柱形筒状体磁工质装置的外表面螺旋缠绕分布。

2.根据权利要求1所述的一种磁制冷散热装置及控制系统，其特征在于：所述盘形无缝隙管道在中心处通过环状卡扣无缝隙固定连接；所述盘形无缝隙管道和环状卡扣也可为一体结构。

3.根据权利要求1所述的一种磁制冷散热装置及控制系统，其特征在于：所述盘形无缝隙管道外形可根据被散热件实际外形的变化而不同，其外形形状可为圆形、椭圆形或多边形。

4.根据权利要求1所述的一种磁制冷散热装置及控制系统，其特征在于：所述盘形无缝隙管道横截面形状可为圆形、椭圆形或多边形。

5.根据权利要求1所述的一种磁制冷散热装置及控制系统，其特征在于：所述盘形无缝隙散热管道上方可以设置散热鳍片或者散热风扇或者散热鳍片与散热风扇，以增大冷却剂的散热效率。

6.根据权利要求1所述的一种磁制冷散热装置及控制系统，其特征在于：所述吸热端被散热件上方、盘形无缝隙吸热管道下方可以设置若干散热脂或导热膏，以增大被散热件的散热面积。

7.根据权利要求1所述的一种磁制冷散热装置及控制系统，其特征在于：所述温控开关固接于被散热件上方、盘形无缝隙吸热管道下方实时检测与反馈被散热件的温度。

8.根据权利要求1所述的一种磁制冷散热装置及控制系统，其特征在于：所述磁场系统与对应的磁工质装置数量可根据被散热件的实际需求设置为一个或多个。