CN115435508B - 一种热电磁复合全固态制冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热电磁复合全固态制冷装置，包括磁体组、直流电源、热电磁复合制冷器件、热端换热器流道、冷端换热器流道；热电磁复合制冷器件与直流电源连接；磁体组设置在热电磁复合制冷器件的外部；热端换热器流道、热电磁复合制冷器件、冷端换热器流道构成多重嵌套结构；热电磁复合制冷器件包括外层热电层、磁热材料层、内层热电层；多重嵌套结构由内向外依次为热端换热器流道、内层热电层、磁热材料层、外层热电层、冷端换热器流道。本发明实现磁制冷与热电制冷的整合，解决了磁制冷运行频率低、磁热材料易腐蚀和热电制冷制冷量小、效率低的问题。利用微元循环原理，将热电磁复合制冷器件沿轴向设置m层，提升制冷效率，实现大温跨制冷。

Description

一种热电磁复合全固态制冷装置

技术领域：

本发明涉及制冷技术领域，尤其是一种热电磁复合装置。

背景技术：

磁制冷技术是基于磁热材料的磁热效应，是一种新型固态制冷技术。磁热效应是磁性材料的一种固有属性，指由于外磁场变化引起的磁性材料自身磁熵改变。当对磁性材料施加磁场时，材料内部磁矩由无序变为有序，磁熵降低，与温度有关的熵增加，材料自身温度升高，对外放出热量；撤去磁场后，材料内部磁矩由有序恢复无序，磁熵增加，与温度有关的熵减小，材料自身温度降低，从外吸收热量。相比于传统的蒸汽压缩式制冷，磁制冷技术具有绿色环保、结构紧凑、运行可靠等优点。传统的蒸汽压缩式制冷制冷循环热效率只能达到卡诺循环的5％-10％，磁制冷热效率可以达到卡诺循环的30％-60％，因此，磁制冷技术具有良好的应用前景。为了提高制冷温跨，在磁制冷系统中采用主动式磁制冷回热器，固体材料既作为制冷工质，也是回热介质，采用流体作为换热介质。但由于磁热材料的脆性大，成型性差，在流体冲击下易受到破坏，在传热过程中不可逆损失高以及控制流体往复运动的机械泵的运行频率限制等，现有原型机普遍存在运行频率低的问题。

热电制冷是一种基于帕尔贴效应的固态制冷技术，又称为温差电制冷或半导体制冷。帕尔贴效应指当电子在电场作用下从能极高的导体流向能级低的导体时，该电子在界面势磊处向下跃迁，对外放热；当电子从能级低的导体流向能级高的导体时，电子在界面处向上跃迁，从外吸热。热电制冷与传统的机械制冷相比，具有尺寸小、重量轻、无任何机械转动部分、噪声小，不使用液态或者气态工质，因而不存在环境污染的危害，热电制冷的应用几乎遍布理、工、农、医等各个领域。但热电制冷的缺点是热电转换效率低，制冷量小，限制了半导体制冷的进一步应用。

技术内容

本发明提供一种热电磁复合全固态制冷装置，实现磁制冷与热电制冷的优化整合，解决了磁制冷运行频率低、磁热材料受流体冲刷易腐蚀和热电制冷制冷量小、效率低的问题。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

一种热电磁复合全固态制冷装置，包括磁体组、直流电源、热电磁复合制冷器件、热端换热器流道、冷端换热器流道；所述热电磁复合制冷器件与直流电源通过电源线连接；所述磁体组设置在热电磁复合制冷器件的外部；所述热端换热器流道、热电磁复合制冷器件、冷端换热器流道构成多重嵌套结构；所述热电磁复合制冷器件包括外层热电层、磁热材料层、内层热电层；所述多重嵌套结构由内向外依次为热端换热器流道、内层热电层、磁热材料层、外层热电层、冷端换热器流道。

进一步，包括n个热电磁复合制冷器件，n≥1的整数；所述n个热电磁复合制冷器件嵌套在一条冷端换热器流道中；所述n个热电磁复合制冷器件匹配设置n个热端换热器流道，所述n个热端换热器流道分别嵌套在n个热电磁复合制冷器件中。

进一步，所述每个热电磁复合制冷器件沿轴向布置m层，m≥1的整数。

进一步，所述外层热电层包括X个外层π形热电组件，X≥1的整数，X个π形热电组件串联连接，设置在磁热材料层外端面外部。

进一步，所述外层π形热电组件包括外层热电组件P型热电臂、外层热电组件N型热电臂、第一导热导电铜片、第二导热导电铜片、第一导热绝缘陶瓷、第二导热绝缘陶瓷；所述第一导热导电铜片是将相邻的两个外层π形热电组件中外层热电组件P型热电臂、外层热电组件N型热电臂连接；所述第二导热导电铜片是将单个外层π形热电组件内部的外层热电组件P型热电臂、外层热电组件N型热电臂连接；所述第一导热绝缘陶瓷内端面与第一导热导电铜片连接，所述第一导热绝缘陶瓷外端面与冷端换热器流道连接；所述第二导热绝缘陶瓷外端面与第二导热导电铜片连接，所述第二导热绝缘陶瓷内端面与磁热材料层连接。

进一步，所述内层热电层包括Y个内层π形热电组件，Y≥1的整数，Y个π形热电组件串联连接，设置在磁热材料层内端面内部。

进一步，所述内层π形热电组件包括内层热电组件P型热电臂、内层热电组件N型热电臂、第三导热导电铜片、第四导热导电铜片、第三导热绝缘陶瓷、第四导热绝缘陶瓷；所述第三导热导电铜片是将相邻的两个内层π形热电组件中内层热电组件P型热电臂、内层热电组件N型热电臂连接；所述第四导热导电铜片是将单个内层π形热电组件内部的内层热电组件P型热电臂、内层热电组件N型热电臂连接；所述第三导热绝缘陶瓷内端面与第三导热导电铜片连接，所述第三导热绝缘陶瓷外端面与磁热材料层连接；所述第四导热绝缘陶瓷外端面与第四导热导电铜片连接，所述第四导热绝缘陶瓷内端面与热端换热器流道连接。

进一步，所述热电磁复合制冷器件的外层热电层、磁热材料层、内层热电层均为中空圆柱体结构或中空方体结构或中空菱形体结构或中空波浪形体结构。

进一步，所述磁热材料层包括容器和磁热材料，所述磁热材料为Gd及其化合物、钙钛矿及其钙钛矿类化合物、MnFePAs系合金以及复合材料中的一种或几种；所述磁热材料由纳米级颗粒状磁热材料球压制在容器中，容器材料为8000树脂。

进一步，热电材料为Bi2Te3基合金、Si基热电材料、笼状结构化合物、或者PbS、PbSe、PbTe组成的化合物中一种或几种。

本发明的有益效果是：

一是本发明与磁制冷相比，该结构采用固-固热传导取代固-液对流换热，结构简单、热损失小，可在较高频率下运行；与热电制冷相比，制冷量显著提高。

二是本发明利用热电磁复合制冷器件中的磁热材料快速换热和热电组件帕尔贴效应的快速传热的性能，提升换热效率和传热能力，实现热电磁复合全固态制冷，可显著提高器件的制冷性能。

三是本发明提供的热电磁复合制冷器件，相比于采用流体作为换热介质的磁制冷技术，避免了换热流体对磁制冷工质的循环冲击和腐蚀造成的对制冷系统的损害，延长结构使用寿命，提高了结构的运行稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1：热电磁复合制冷器件整体结构示意图

图2：热电磁复合全固态制冷装置结构示意图

图3：双层同心嵌套式Halbach磁体组示意图

图4：热电磁复合制冷器件俯视截面图

图5：热电磁复合制冷器件局部放大图

图6：热电磁复合制冷器件温熵循环示意图

图7：热电磁复合制冷器件管束状结构示意图

1-热电磁复合制冷器件；2-外层热电层；3-磁热材料层；4-内层热电层；5-热端换热器流道；6-冷端换热器流道；7-外层π形热电组件；8-内层π形热电组件；9-外层热电组件P型热电臂；10-外层热电组件N型热电臂；11-第一导热导电铜片；12-第一导热绝缘陶瓷；13-第二导热导电铜片；14-第二导热绝缘陶瓷；15-内层热电组件P型热电臂；16-内层热电组件N型热电臂；17-第三导热导电铜片；18-第三导热绝缘陶瓷；19-第四导热导电铜片；20-第四导热绝缘陶瓷；21-伺服电机；22-双层同心嵌套式Halbach磁体组；23-内磁体；24-外磁体；25-直流电源；26-同步轮带。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定以下实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”“第二”“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

结合图2所示，一种热电磁复合全固态制冷装置，包括伺服电机21、磁体组22、直流电源25、高温端换热器、低温端换热器、热电磁复合制冷器件1、控制系统、换热气体、同步轮带26、热端换热器流道5、冷端换热器流道6。

所述热电磁复合制冷器件1在可控变磁场和电场的复合作用下，能够实现持续制冷，并通过换热气体将冷量传递至冷端换热器，以及通过换热气体将热量传递至热端换热器。所述热电磁复合制冷器件具有为热电磁复合全固态制冷装置提供冷源的作用。所述磁体组22能够为热电磁复合制冷器件提供可控变磁场，即提供周期性变化的磁场，实现周期性励磁和去磁。所述伺服电机21为磁体组的运动提供动力。所述同步轮带26将伺服电机的动力传递至磁体组。所述直流电源25为可编程调控的直流电源，为热电磁复合制冷器件提供周期性变化的电流。所述换热气体具有换热作用，能够吸收热电磁复合制冷器件产生的热量，并将热量传递至高温端换热器，由高温端换热器向外界释放热量。所述换热气体能够吸收热电磁复合制冷器件产生的冷量，并将冷量传递至低温端换热器，由低温端换热器向外界释放冷量，实现热电磁复合全固态制冷装置的制冷。所述控制系统能够调节热电磁复合制冷器件受到的磁场强度和电流强度以及换热气体的流动情况，进而实现热电磁复合全固态制冷装置的稳定运行。

结合图2、图3所示，所述热电磁复合制冷器件1与直流电源25通过电源线连接，直流电源的正极通过电源线与热电磁复合制冷器件的一端连接，直流电源的负极通过电源线与热电磁复合制冷器件的另一端连接。所述磁体组22设置在热电磁复合制冷器件的外部，使得热电磁复合制冷器件在磁体组产生的可控变磁场的范围内。优选例：所述磁体组为双层同心嵌套式Halbach磁体组，包括内磁体23和外磁体24，通过内磁体23相对于外磁体24的位置改变，实现对热电磁复合制冷器件的励磁和去磁。所述同步轮带26分别与伺服电机21、内磁体23连接，伺服电机向同步轮带提供动力，同步轮带带动内磁体旋转，外磁体固定不动，内外磁体共同作用，形成可控变磁场。所述高温端换热器通过热端换热器流道5与热电磁复合制冷器件连接；所述低温端换热器通过冷端换热器流道6与热电磁复合制冷器件连接。所述热端换热器流道和冷端换热器流道内部设有换热气体。

结合图1所示，所述热端换热器流道5、热电磁复合制冷器件1、冷端换热器流道6为多重嵌套结构。所述热电磁复合制冷器件1设置在热端换热器流道5和冷端换热器流道6之间。所述热电磁复合制冷器件1包括外层热电层2、磁热材料层3、内层热电层4。所述多重嵌套结构由内向外依次为热端换热器流道5、内层热电层4、磁热材料层3、外层热电层2、冷端换热器流道6。

具体而言，所述热端换热器流道5外端面与内层热电层4的内端面连接；所述内层热电层4的外端面与磁热材料层3的内端面连接；所述磁热材料层3的外端面与外层热电层2的内端面连接；所述外层热电层2的外端面与冷端换热器流道6内端面连接。

实施例1：所述热电磁复合制冷器件1的外层热电层2、磁热材料层3、内层热电层4均为中空圆柱体结构。冷端换热器流道6设置在最外层；外层热电层设置在冷端换热器流道的中空腔体内部；磁热材料层设置在外层热电层的中空腔体内部；内层热电层设置在磁热材料层的中空腔体内部；热端换热器流道5设置在内层热电层的中空腔体内部。

实施例2：所述热电磁复合制冷器件1的外层热电层2、磁热材料层3、内层热电层4均为中空方体结构。冷端换热器流道6设置在最外层；外层热电层设置在冷端换热器流道的中空腔体内部；磁热材料层设置在外层热电层的中空腔体内部；内层热电层设置在磁热材料层的中空腔体内部；热端换热器流道5设置在内层热电层的中空腔体内部。

实施例3：所述热电磁复合制冷器件1的外层热电层2、磁热材料层3、内层热电层4均为中空菱形体结构或中空波浪形体结构等几何体结构。所述冷端换热器流道6和热端换热器流道5的形状与热电磁复合制冷器件的几何体形状匹配设置。

结合图7所示，一种热电磁复合全固态制冷装置包括n个热电磁复合制冷器件1，n≥1的整数。所述n个热电磁复合制冷器件1嵌套在一条冷端换热器流道6中。所述n个热电磁复合制冷器件1的外端面与冷端换热器流道6连接。所述n个热电磁复合制冷器件1匹配设置n个热端换热器流道5，所述n个热端换热器流道5分别嵌套在n个热电磁复合制冷器件1中，所述热端换热器流道5与热电磁复合制冷器件1的内端面连接。一种热电磁复合全固态制冷装置包括n个热电磁复合制冷器件是对制冷装置的结构优化，既节约空间又实现更好制冷。

所述每个热电磁复合制冷器件1沿轴向布置m层，m≥1的整数。具体而言，m层热电磁复合制冷器件包括m个外层热电层、m个磁热材料层、m个内层热电层。热电磁复合制冷器件中的每一层工作在不同的连续温区，整个热电磁复合全固态制冷装置可实现大温跨制冷。

结合图6所示，对热电磁复合制冷器件沿轴向布置m层实现大温跨制冷的原理进行说明。T表示温度，H₂表示高磁场，H₁表示磁场，S表示熵。所述热电磁复合制冷器件沿轴向布置m层是利用微元循环原理。从微元循环的角度来看，宏观的热电磁复合制冷器件制冷循环曲线a_H-b_H-c_c-d_c是由无数个沿热电磁复合制冷器件轴向方向不同位置的微元热电磁组件经历各自温区的制冷循环组成的包络线，如靠近低温端的热电磁复合制冷器件微元热电组件循环a_c-b_c-c_c-d_c、处于热电磁复合制冷器件中间部分微元热电磁组件子循环a_M-b_M-c_M-d_M和靠近高温端的热电磁复合制冷器件微元热电磁组件循环a_H-b_H-c_H-d_H。不同轴向位置的微元热电磁组件经历各自温区的制冷循环，类似于不同温区的微小型制冷机的串联运行。

所述磁热材料层包括容器和磁热材料，所述磁热材料为Gd及其化合物、钙钛矿及其钙钛矿类化合物、MnFePAs系合金以及复合材料中的一种或几种。所述磁热材料由纳米级颗粒状磁热材料球压制在容器中，容器材料为8000树脂。受到可控变磁体组的作用，励磁时，磁热材料层温度升高，利用内层热电层的传热作用，将热量传递至热端换热器流道；去磁时，磁热材料温度降低，利用外层热电层的传热作用，将冷量传递至冷端换热器流道。

结合图4、图5所示，所述外层热电层2包括X个外层π形热电组件7，X≥1的整数。X个π形热电组件串联连接，设置在磁热材料层外端面外部。所述外层π形热电组件7包括外层热电组件P型热电臂9、外层热电组件N型热电臂10、第一导热导电铜片11、第二导热导电铜片13、第一导热绝缘陶瓷12、第二导热绝缘陶瓷14。所述第一导热导电铜片11是将相邻的两个外层π形热电组件中外层热电组件P型热电臂9、外层热电组件N型热电臂10连接；所述第二导热导电铜片13是将单个外层π形热电组件内部的外层热电组件P型热电臂9、外层热电组件N型热电臂10连接。外层热电组件P型热电臂和外层热电组件N型热电臂彼此不直接连接。通过第一导热导电铜片和第二导热导电铜片将X个外层π形热电组件中所有外层热电组件P型热电臂和外层热电组件N型热电臂实现连接。所述第一导热绝缘陶瓷12内端面与第一导热导电铜片11连接，所述第一导热绝缘陶瓷12外端面与冷端换热器流道6连接；所述第二导热绝缘陶瓷14外端面与第二导热导电铜片13连接，所述第二导热绝缘陶瓷14内端面与磁热材料层3连接。所述铜片具有良好的导热和导电作用。所述陶瓷具有良好的导热和不导电性能。

所述外层π形热电组件在施加脉冲电流后，利用帕尔贴效应，外层热电层会产生冷量，冷量与冷端换热器流道内部的换热气体进行换热，换热气体将冷量传递至低温端换热器。

结合图4、图5所示，所述内层热电层4包括Y个内层π形热电组件8，Y≥1的整数。Y个π形热电组件串联连接，设置在磁热材料层内端面内部。所述内层π形热电组件8包括内层热电组件P型热电臂15、内层热电组件N型热电臂16、第三导热导电铜片17、第四导热导电铜片19、第三导热绝缘陶瓷18、第四导热绝缘陶瓷20。所述第三导热导电铜片17是将相邻的两个内层π形热电组件中内层热电组件P型热电臂15、内层热电组件N型热电臂16连接；所述第四导热导电铜片19是将单个内层π形热电组件内部的内层热电组件P型热电臂15、内层热电组件N型热电臂16连接。内层热电组件P型热电臂和内层热电组件N型热电臂彼此不直接连接。通过第三导热导电铜片和第四导热导电铜片将Y个内层π形热电组件中所有内层热电组件P型热电臂和内层热电组件N型热电臂实现连接。所述第三导热绝缘陶瓷18内端面与第三导热导电铜片17连接，所述第三导热绝缘陶瓷18外端面与磁热材料层3连接；所述第四导热绝缘陶瓷20外端面与第四导热导电铜片19连接，所述第四导热绝缘陶瓷20内端面与热端换热器流道5连接。

所述内层π形热电组件在施加脉冲电流后，利用帕尔贴效应，内层热电层泵出热量，热量与热端换热器流道内部的换热气体进行换热，换热气体将热量传递至高温端换热器。

所述冷端换热器流道内部有换热气体，能够吸收外层热电层和磁热材料层释放的冷量，并将冷量传递至低温端换热器。所述热端换热器流道内部有换热气体，能够吸收内层热电层和磁热材料层释放的热量，并将热量传递至高温端换热器。所述换热气体在冷端换热器流道内部和热端换热器流道内部循环流动，利用回热原理增大制冷温跨。

所述π形热电组件中N型热电臂和P型热电臂构成的热电单元以电串联、热并联的形式夹在两端的电绝缘而热传导良好的陶瓷板，热流沿垂直于陶瓷板的方向传输。所述N型热电臂和P型热电臂连接构成的π形热电组件能将热能和电能相互转换。

所述热电材料为Bi₂Te₃基合金、PbX(X＝S,Se,Te)化合物、Si基热电材料、笼状结构化合物中一种或几种。

外层π形热电组件各部件中通电后的电流流向如下：首先脉冲电流进入第一导热导电铜片，经过外层热电组件P型热电臂进入第二导热导电铜片，接着由第二导热导电铜片进入外层热电组件N型热电臂,然后进入第一导热导电铜片，此时通过第一导热导电铜片进入下一个π形热电组件，直到实现所有外层π形热电组件通电。

内层π形热电组件各部件中通电后的电流流向如下：首先脉冲电流进入第三导热导电铜片，经过内层热电组件P型热电臂进入第四导热导电铜片，接着由第四导热导电铜片进入内层热电组件N型热电臂,然后进入第三导热导电铜片，此时通过第三导热导电铜片进入下一个π形热电组件，直到实现所有内层π形热电组件通电。

一种热电磁复合全固态制冷装置的工作流程如下：控制系统驱动磁体组对磁热材料层励磁，磁热材料层温度升高，向外释放热量，整个热电磁复合全固态制冷装置温度升高。接着，控制系统发布指令，内层热电层施加脉冲电流，外层热电组件不施加脉冲电流，使得内层热电层利用帕尔贴效应泵出热量；外层热电组件处于无电流状态，可近视为绝热。利用内层热电组件的帕尔贴效应将磁热材料层产生的热量传入热端换热流道，热量由热端换热流道内部的换热气体带入高温端换热器，由高温端换热器向外界释放热量，热电磁复合全固态制冷装置温度降低，当整个热电磁复合全固态制冷装置温度降到一定值时，进行退磁过程。

控制系统驱动磁体组对磁热材料层去磁，磁热材料层温度降低，向外释放冷量，整个热电磁复合全固态制冷装置温度降低。接着，控制系统发布指令，外层热电层施加脉冲电流，内层热电组件不施加脉冲电流，使得外层热电层能够产生冷量和传递冷量；内层热电组件处于无电流状态，可近视为绝热。利用外层热电组件的帕尔贴效应将磁热材料层产生的冷量传入冷端换热流道，冷量由冷端换热流道内部的换热气体带入低温端换热器，由低温端换热器向外界释放冷量，实现热电磁复合全固态制冷装置的制冷。

在热电磁复合全固态制冷装置制冷过程中，起制冷作用的主要是磁热效应，热电效应虽然也具有制冷作用，但主要用于快速将磁热效应产生的冷量带到换热气体，实现热电磁复合全固态制冷。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热电磁复合全固态制冷装置，包括伺服电机、磁体组、直流电源、热电磁复合制冷器件、同步轮带、热端换热器流道、冷端换热器流道；所述热电磁复合制冷器件与直流电源通过电源线连接；所述磁体组设置在热电磁复合制冷器件的外部；其特征在于：所述热端换热器流道、热电磁复合制冷器件、冷端换热器流道构成多重嵌套结构；所述热电磁复合制冷器件包括外层热电层、磁热材料层、内层热电层；所述多重嵌套结构由内向外依次为热端换热器流道、内层热电层、磁热材料层、外层热电层、冷端换热器流道；所述伺服电机为磁体组的运动提供动力，所述同步轮带将伺服电机的动力传递至磁体组。

2.根据权利要求1所述的一种热电磁复合全固态制冷装置，其特征在于：包括n个热电磁复合制冷器件，n≥1的整数；所述n个热电磁复合制冷器件嵌套在一条冷端换热器流道中；所述n个热电磁复合制冷器件匹配设置n个热端换热器流道，所述n个热端换热器流道分别嵌套在n个热电磁复合制冷器件中。

3.根据权利要求1或2所述的一种热电磁复合全固态制冷装置，其特征在于：所述每个热电磁复合制冷器件沿轴向布置m层，m≥1的整数。

4.根据权利要求1所述的一种热电磁复合全固态制冷装置，其特征在于：所述外层热电层包括X个外层π形热电组件，X≥1的整数，X个π形热电组件串联连接，设置在磁热材料层外端面外部。

5.根据权利要求4所述的一种热电磁复合全固态制冷装置，其特征在于：所述外层π形热电组件包括外层热电组件P型热电臂、外层热电组件N型热电臂、第一导热导电铜片、第二导热导电铜片、第一导热绝缘陶瓷、第二导热绝缘陶瓷；所述第一导热导电铜片是将相邻的两个外层π形热电组件中外层热电组件P型热电臂、外层热电组件N型热电臂连接；所述第二导热导电铜片是将单个外层π形热电组件内部的外层热电组件P型热电臂、外层热电组件N型热电臂连接；所述第一导热绝缘陶瓷内端面与第一导热导电铜片连接，所述第一导热绝缘陶瓷外端面与冷端换热器流道连接；所述第二导热绝缘陶瓷外端面与第二导热导电铜片连接，所述第二导热绝缘陶瓷内端面与磁热材料层连接。

6.根据权利要求1所述的一种热电磁复合全固态制冷装置，其特征在于：所述内层热电层包括Y个内层π形热电组件，Y≥1的整数，Y个π形热电组件串联连接，设置在磁热材料层内端面内部。

7.根据权利要求6所述的一种热电磁复合全固态制冷装置，其特征在于：所述内层π形热电组件包括内层热电组件P型热电臂、内层热电组件N型热电臂、第三导热导电铜片、第四导热导电铜片、第三导热绝缘陶瓷、第四导热绝缘陶瓷；所述第三导热导电铜片是将相邻的两个内层π形热电组件中内层热电组件P型热电臂、内层热电组件N型热电臂连接；所述第四导热导电铜片是将单个内层π形热电组件内部的内层热电组件P型热电臂、内层热电组件N型热电臂连接；所述第三导热绝缘陶瓷内端面与第三导热导电铜片连接，所述第三导热绝缘陶瓷外端面与磁热材料层连接；所述第四导热绝缘陶瓷外端面与第四导热导电铜片连接，所述第四导热绝缘陶瓷内端面与热端换热器流道连接。

8.根据权利要求1所述的一种热电磁复合全固态制冷装置，其特征在于：所述热电磁复合制冷器件的外层热电层、磁热材料层、内层热电层均为中空圆柱体结构或中空方体结构或中空菱形体结构或中空波浪形体结构。

9.根据权利要求1所述的一种热电磁复合全固态制冷装置，其特征在于：所述磁热材料层包括容器和磁热材料，所述磁热材料为Gd及其化合物、钙钛矿及其钙钛矿类化合物、MnFePAs系合金以及复合材料中的一种或几种；所述磁热材料由纳米级颗粒状磁热材料球压制在容器中，容器材料为8000树脂。

10.根据权利要求1或4或5或6或7或8所述的一种热电磁复合全固态制冷装置，其特征在于：热电材料为Bi2Te3基合金、Si基热电材料、笼状结构化合物、或者PbS、PbSe、PbTe组成的化合物中一种或几种。

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