CN110631287A - 旋转式室温磁制冷机用双c形磁场 - Google Patents

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黄焦宏
刘翠兰
程娟
张英德
朱泓源
王哲
戴默涵
金培育
李兆杰
王强
徐卫东
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Abstract

本发明公开了一种旋转式室温磁制冷机用双C形磁场，包括：轭铁、磁块阵列、旋转轴；轭铁为轴线对称结构，在轴线两侧分别设置有C形结构，C形结构的开口位于侧部，旋转轴设置在轭铁的轴线位置；磁块阵列安装在C形结构的内壁面上，磁块阵列包括多个磁性单体，组合后的磁性单体在开口内侧形成磁场气隙，磁场气隙的位置与开口正对。本发明在安装时只需将磁场中间的旋转轴连接到电机上，不需调节磁场间隙，避免了因调整磁场带来的困难与不便。

Description

旋转式室温磁制冷机用双C形磁场
技术领域
本发明涉及一种室温磁制冷技术，具体是，涉及一种旋转式室温磁制冷机用双C形磁场。
背景技术
目前根据磁场的运行方式，磁制冷机可以分为往复式和旋转式。其中往复式运行频率低，制冷效率难以提高；旋转式磁制冷机一般是指磁场或制冷床旋转的制冷机，旋转速度高，制冷能力相对较强，因此是最有望产业化并应用到实际生活中的磁制冷机。
现有的旋转式磁制冷机磁场系统包括：轭铁和填装在内部的磁块。通过调节左右两侧磁场与导磁块间的距离，可以调节气隙大小。该磁场系统结构复杂，体积和质量较大，设计时采用磁场静止，制冷床旋转的方案，由此导致热交换系统非常复杂。同时，磁场安装难度大，后续调整极为不便，严重制约了旋转式磁制冷机产业化的发展道路。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种旋转式室温磁制冷机用双C形磁场，在安装时只需将磁场中间的旋转轴连接到电机上，不需调节磁场间隙，避免了因调整磁场带来的困难与不便。
技术方案如下：
一种旋转式室温磁制冷机用双C形磁场，包括：轭铁、磁块阵列、旋转轴；轭铁为轴线对称结构，在轴线两侧分别设置有C形结构，C形结构的开口位于侧部，旋转轴设置在轭铁的轴线位置；磁块阵列安装在C形结构的内壁面上，磁块阵列包括多个磁性单体，组合后的磁性单体在开口内侧形成磁场气隙，磁场气隙的位置与开口正对。
进一步，磁性单体的形状为六面体结构。
进一步，磁性单体的材料选用NdFeB磁体。
进一步，轭铁前后两侧设置有轭铁平板，轭铁平板在位于开口和磁场气隙的位置设置有平板开口。
进一步，多个磁性单体组装后，形成C形磁场，两个C形磁场在空间上镜像对称。
进一步，每个磁性单体的磁化角度不同，两个相邻磁性单体的磁化方向的夹角为45°。
进一步，靠近开口的磁性单体的磁场角度为45°，厚度小于内侧的磁性单体的厚度。
进一步，轭铁在轴线位置设置有轴向通孔，旋转轴安装在轴向通孔内。
进一步，C形结构在侧部设置有弧面槽，两个C形结构利用弧面槽固定在旋转轴上。
进一步，轭铁的结构为对称的扇形结构，2个磁块阵列分别设置在扇形结构的弧形边一侧，轴向通孔设置在两个扇形结构的连接点。
本发明技术效果包括：
本发明提出双C形磁场具有结构简单、体积小、磁场强度高、安装调试简单等特点，在保证效率和磁场强度的前提下，使得磁场的体积与成本大大降低。该磁场在安装时只需将磁场中间的旋转轴连接到电机上，不需调节磁场间隙，避免了因调整磁场带来的困难与不便。同时，本发明为磁场旋转，磁工质床静止，磁场在旋转时可以使两组磁工质床同时磁化或退磁，因此大大简化了旋转式磁制冷机热交换系统的复杂程度，间接提高了制冷能力。
附图说明
图1是本发明中旋转式室温磁制冷机用双C形磁场系统的剖面结构示意图；
图2是本发明中双C形磁场的结构示意图。
具体实施方式
以下描述充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。
如图1所示，是本发明中旋转式室温磁制冷机用双C形磁场的剖面结构示意图。
旋转式室温磁制冷机用双C形磁场，包括：轭铁1、磁块阵列2、旋转轴4。
轭铁1的作用有两方面：(1)固定磁块；(2)屏蔽磁场。轭铁1为轴线对称结构，在轴线两侧分别设置有一个C形结构，C形结构的开口11位于侧部。
轭铁1的轴线位置设置有旋转轴4，旋转轴4焊接在轭铁1的底部。当然，也可以在C形结构的侧壁设置弧面槽，然后将两个C形结构利用弧面槽固定在旋转轴3上。也可以在轭铁1在轴线位置设置有轴向通孔，旋转轴3安装在轴向通孔内。
磁块阵列2包括多个磁性单体21，磁性单体21的形状为六面体结构；多个磁性单体21安装在C形结构的内壁面上，在开口11内侧形成磁场气隙22，磁场气隙22的位置与开口11正对。磁块阵列2的材料选用NdFeB磁体。为了进一步屏蔽磁场和固定磁块阵列2，在轭铁1前后设置有轭铁平板，轭铁平板在位于开口11和磁场气隙的位置设置有平板开口。轭铁1、轭铁平板的厚度为3mm。
多个磁性单体21中，每个磁性单体21的磁化角度不同，多个磁性单体21组装后，形成两个C形磁场，两个C形磁场在空间上镜像对称。磁场气隙22为双C形磁场的工作空间。两个相邻磁性单体21的磁化方向的夹角为45°。将7块磁性单体21按照顺序进行组装，磁场气隙中会产生一定强度的磁场，具有加强中心磁场强度的作用。磁性单体21的装配按照Halbach旋转理论，以水平向右为正，右侧C形磁场的磁性单体21装配顺序为：45°、90°、135°、180°、225°、90°、135°。靠近开口11的4块磁性单体21的磁场角度与轴线的夹角为45°，并且开口11两侧的两个磁性单体21的方向相反，厚度小于其他磁性单体21的厚度。
如图2所示，是本发明中双C形磁场的结构示意图。
可以将轭铁1设计成各种形状，以适应不同旋转式室温磁制冷机。轭铁1的结构为对称的扇形结构，磁块阵列2固定在靠近扇形结构的弧形边，旋转轴设置在两个扇形结构的连接点，在磁场系统的底部。这样将两个磁块阵列2的间距加大，将磁场气隙22的长度增大，以延长磁工质床磁化时间，增强制冷和制热效果。
使用时，将装配好的双C形磁场安装在机架上，旋转轴4与电机相连。4根磁工质床布置在机架四周磁场旋转的轨迹上，磁场气隙22的中心与磁工质床中心重合。当双C形磁场在电机带动下旋转时，同一时间，有2根磁性单体21进入磁场气隙22被磁化，对外放热；另外2根磁性单体21离开磁场气隙22退磁，产生制冷。
本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改形都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种旋转式室温磁制冷机用双C形磁场，其特征在于，包括：轭铁、磁块阵列、旋转轴；轭铁为轴线对称结构，在轴线两侧分别设置有C形结构，C形结构的开口位于侧部，旋转轴设置在轭铁的轴线位置；磁块阵列安装在C形结构的内壁面上，磁块阵列包括多个磁性单体，组合后的磁性单体在开口内侧形成磁场气隙，磁场气隙的位置与开口正对。
2.如权利要求1所述旋转式室温磁制冷机用双C形磁场，其特征在于，磁性单体的形状为六面体结构。
3.如权利要求1所述旋转式室温磁制冷机用双C形磁场，其特征在于，磁性单体的材料选用NdFeB磁体。
4.如权利要求1所述旋转式室温磁制冷机用双C形磁场，其特征在于，轭铁前后两侧设置有轭铁平板，轭铁平板在位于开口和磁场气隙的位置设置有平板开口。
5.如权利要求1所述旋转式室温磁制冷机用双C形磁场，其特征在于，多个磁性单体组装后，形成C形磁场，两个C形磁场在空间上镜像对称。
6.如权利要求5所述旋转式室温磁制冷机用双C形磁场，其特征在于，每个磁性单体的磁化角度不同，两个相邻磁性单体的磁化方向的夹角为45°。
7.如权利要求5所述旋转式室温磁制冷机用双C形磁场，其特征在于，靠近开口的磁性单体的磁场角度为45°，厚度小于内侧的磁性单体的厚度。
8.如权利要求1所述旋转式室温磁制冷机用双C形磁场，其特征在于，C形结构在侧部设置有弧面槽，两个C形结构利用弧面槽固定在旋转轴上。
9.如权利要求1所述旋转式室温磁制冷机用双C形磁场，其特征在于，轭铁在轴线位置设置有轴向通孔，旋转轴安装在轴向通孔内。
10.如权利要求1所述旋转式室温磁制冷机用双C形磁场，其特征在于，轭铁的结构为对称的扇形结构，2个磁块阵列分别设置在扇形结构的弧形边一侧，轴向通孔设置在两个扇形结构的连接点。
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