CN213631053U - 磁制冷装置和磁制冷系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种磁制冷装置和磁制冷系统。该磁制冷装置包括磁制冷组件，磁制冷组件包括磁场发生器(10)、致动器(30)和磁蓄冷器(20)，磁蓄冷器(20)包括磁热单元，致动器(30)被配置为调节磁蓄冷器(20)与磁场发生器(10)的相对位置，磁热单元包括至少两个磁热材料组件，至少两个磁热材料组件内的磁热材料的居里温度不同，至少两个磁热材料组件沿着磁蓄冷器(20)的运动方向依次设置。根据本申请的磁制冷装置，能够根据需要进行磁热材料的切换，使得接入系统中的磁热材料处于较佳的工作状态，保证磁制冷装置的工作性能。

Description

磁制冷装置和磁制冷系统

技术领域

本申请涉及磁制冷技术领域，具体涉及一种磁制冷装置和磁制冷系统。

背景技术

磁制冷装置是一种利用磁热材料的物理特性进行制冷的设备，该装置的技术基础是磁热材料的磁热效应，即：在对磁热材料施加变化磁场时，会导致磁热材料温度的升高或者降低，磁场强度增加时材料磁熵减小、放热、温度升高，磁场强度降低时材料磁熵增加、吸热、温度降低。所以一种磁制冷装置一般需要具有：变化的磁场、磁回热器(用于放置磁热材料)、传热流体、冷端换热器、热端散热器以及配套的动力部件。

蓄冷器中的磁热材料在其居里温度处绝热温变最大，磁热效应最强，磁热材料偏离居里温度处，磁热效应减小，蓄冷器只填充一种磁热材料时，蓄冷床的温跨较小，因此为提高蓄冷器的温跨，在蓄冷器中应填充多种磁热材料，从蓄冷器的热端到冷端，磁热材料的居里温度逐渐降低。

蓄冷器中磁热材料加磁与去磁区填充了磁热材料，蓄冷器中流体流过磁热材料区的质量并不是越大越好，其质量值与磁制冷系统设定的温跨及运行条件相关，而且流体流过磁热材料压损大，活塞耗功大，当流体流过磁热材料区的长度越长时，压损越大，活塞耗功越大，流体的能效越低。因此在运行磁制冷系统时，要根据磁制冷系统的温跨及运行条件确定合适的磁热材料质量。

已知技术中，磁制冷机中的磁热材料在装配后便固定了，无法根据磁制冷系统所处的实际工作环境温度和目标温度进行磁热材料的调整，使得磁制冷系统在任何工作状态下均使用所有预先设置的磁热材料进行换热，这会导致部分磁热材料工作在较差的环境温度下，系统的磁热效应较差，使得磁制冷系统整体的制冷性能较差。

实用新型内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种磁制冷装置和磁制冷系统，能够根据需要进行磁热材料的切换，使得接入系统中的磁热材料处于较佳的工作状态，保证磁制冷装置的工作性能。

为了解决上述问题，本申请提供一种磁制冷装置，包括磁制冷组件，磁制冷组件包括磁场发生器、致动器和磁蓄冷器，磁蓄冷器包括磁热单元，致动器被配置为调节磁蓄冷器与磁场发生器的相对位置，磁热单元包括至少两个磁热材料组件，至少两个磁热材料组件内的磁热材料的居里温度不同，至少两个磁热材料组件沿着磁蓄冷器的运动方向依次设置，致动器被配置为调节磁热材料组件与磁场发生器的工作区域之间的相对位置。

优选地，磁蓄冷器还包括支架，磁热单元安装在支架上，致动器与支架通过运动副驱动连接。

优选地，运动副包括从动齿和驱动齿轮，支架的一侧沿着磁蓄冷器的运动方向设置有从动齿，致动器的输出端设置有驱动齿轮，驱动齿轮与从动齿啮合传动。

优选地，磁热材料组件上沿着换热流体流动方向的两端设置有连接孔，磁热材料组件的排列方向与换热流体在磁热材料组件内的流动方向相垂直，支架包括两个侧板和一个连接板，磁热材料组件沿着换热流体流动方向的两端分别设置有侧板，连接板连接在两个侧板之间。

优选地，侧板上对应连接孔的位置设置有避让槽；和/或，连接板上设置有减重槽。

优选地，从动齿在磁热单元位于致动器所在侧的边缘超出磁热单元预设长度。

优选地，磁场发生器包括相对设置的两个永磁体，两个永磁体之间间隔形成工作区域，两个永磁体之间通过连接架进行固定，磁蓄冷器能够在致动器的作用下在工作区域内相对于永磁体平动。

优选地，不同的磁热材料组件内填充的磁热材料的形貌不同。

优选地，磁场发生器包括线圈和铁芯，线圈缠绕在铁芯上，相邻的两个铁芯之间形成工作区域，磁蓄冷器能够在致动器的作用下在工作区域内相对于铁芯平动。

优选地，磁制冷组件为多个，多个磁制冷组件沿着换热流体的流动方向串联设置。

优选地，磁制冷组件为多个，多个磁制冷组件沿着与磁蓄冷器的运动方向相垂直的方向并联设置。

优选地，磁制冷组件为多个，多个磁制冷组件分为至少两组，位于同一组的磁制冷组件沿着换热流体的流动方向串联设置，各组磁制冷组件按组沿着与磁蓄冷器的运动方向相垂直的方向并联设置。

优选地，磁制冷组件包括第一组件、第二组件和第三组件，第一组件的磁热单元填充高温段磁热材料，第二组件的磁热单元填充常温段磁热材料，第三组件的磁热单元填充低温段磁热材料，其中高温段磁热材料的居里温度大于常温段磁热材料的居里温度，常温段磁热材料的居里温度大于低温段磁热材料的居里温度。

优选地，磁制冷组件包括第一组件、第二组件和第三组件，第一组件、第二组件和第三组件的结构相同，第一组件包括第一磁热材料组件、第二磁热材料组件和第三磁热材料组件，第一磁热材料组件填充高温段磁热材料，第二磁热材料组件填充常温段磁热材料，第三磁热材料组件填充低温段磁热材料，其中高温段磁热材料的居里温度大于常温段磁热材料的居里温度，常温段磁热材料的居里温度大于低温段磁热材料的居里温度。

优选地，高温段磁热材料为颗粒状磁热材料，常温段磁热材料为板状磁热材料，低温段磁热材料为微通道状磁热材料。

优选地，磁场发生器包括永磁体定子和永磁体转子，永磁体定子和永磁体转子之间形成环形的工作区域，磁蓄冷器设置在工作区域内，致动器与永磁体转子驱动连接，驱动永磁体转子转动，并通过永磁体转子的转动在工作区域形成变化磁场。

优选地，磁热材料组件包括盒体和盒盖，盒体和盒盖之间形成腔体，磁热材料填充在腔体内，盒盖上设置有连接孔，磁热材料内设置有流道孔。

优选地，致动器包括电机和主轴，电机通过主轴与永磁体转子驱动连接。

根据本申请的另一方面，提供了一种磁制冷系统，包括磁制冷装置，该磁制冷装置为上述的磁制冷装置。

优选地，磁制冷系统还包括泵、第一换热器和第二换热器，磁制冷装置包括第一磁制冷装置和第二磁制冷装置，泵、第一磁制冷装置、第一换热器、第二磁制冷装置和第二换热器依次连接形成流体回路，第一磁制冷装置的各磁热材料组件上的连接孔通过第一四通控制阀与第一换热器连接，第二磁制冷装置的各磁热材料组件上的连接孔通过第二四通控制阀与第一换热器连接。

本申请提供的磁制冷装置，包括磁制冷组件，磁制冷组件包括磁场发生器、致动器和磁蓄冷器，磁蓄冷器包括磁热单元，致动器被配置为调节磁蓄冷器与磁场发生器的相对位置，磁热单元包括至少两个磁热材料组件，至少两个磁热材料组件内的磁热材料的居里温度不同，至少两个磁热材料组件沿着磁蓄冷器的运动方向依次设置，致动器被配置为调节磁热材料组件与磁场发生器的工作区域之间的相对位置。该磁制冷装置可以根据工作条件调节磁蓄冷器与磁场发生器的相对位置，对不同磁热材料组件的工作位置进行调节，使得位于磁场发生器的工作区域内的磁热材料发生变化，通过对位于磁场发生器的工作区域内的磁热材料进行切换，使得不同工作条件下位于磁场发生器的工作区域内的磁热材料不同，从而使得处于工作状态的磁热材料能够处于最佳的工作状态，可以保证磁制冷装置的工作性能。

附图说明

图1为本申请一个实施例的磁制冷装置的立体结构图；

图2为本申请一个实施例的磁制冷装置的分解结构图；

图3为本申请一个实施例的磁制冷装置的磁热单元的立体结构图；

图4为本申请一个实施例的磁制冷装置的磁蓄冷器的立体结构图；

图5为本申请一个实施例的磁制冷装置处于第一状态时的结构示意图；

图6为本申请一个实施例的磁制冷装置处于第二状态时的结构示意图；

图7为本申请一个实施例的磁制冷装置的立体结构图；

图8为本申请一个实施例的磁制冷装置的立体结构图；

图9为本申请一个实施例的磁制冷装置的立体结构图；

图10为本申请一个实施例的磁制冷装置的立体结构图；

图11为本申请一个实施例的磁制冷装置的分解结构图；

图12为本申请一个实施例的磁制冷装置的剖视结构图；

图13为本申请一个实施例的磁制冷系统的结构原理图。

附图标记表示为：

01、第一组件；02、第二组件；03、第三组件；1、泵；2a、第一磁制冷装置；2b、第二磁制冷装置；3a、第一换热器；3b、第二换热器；4a、第一四通控制阀；4b、第二四通控制阀；10、磁场发生器；11、避让槽；12、减重槽；20、磁蓄冷器；21、第一磁热材料组件；22、第二磁热材料组件；23、第三磁热材料组件；24、支架；25、从动齿；26、侧板；27、连接板；28、连接孔；30、致动器；31、驱动齿轮；41、管路接头；51、永磁体定子；52、永磁体转子；61、盒盖；62、盒体；621、流道孔；63、磁热材料；70、主轴；80、电机。

具体实施方式

结合参见图1至图13所示，根据本申请的实施例，磁制冷装置包括磁制冷组件，磁制冷组件包括磁场发生器10、致动器30和磁蓄冷器20，磁蓄冷器20包括磁热单元，致动器30被配置为调节磁蓄冷器20与磁场发生器10的相对位置，磁热单元包括至少两个磁热材料组件，至少两个磁热材料组件内的磁热材料63的居里温度不同，至少两个磁热材料组件沿着磁蓄冷器20的运动方向依次设置，致动器30被配置为调节磁热材料组件与磁场发生器10的工作区域之间的相对位置。

该磁制冷装置可以根据工作条件调节磁蓄冷器20与磁场发生器10的相对位置，对不同磁热材料组件的工作位置进行调节，使得位于磁场发生器10的工作区域内的磁热材料发生变化，通过对位于磁场发生器10的工作区域内的磁热材料进行切换，使得不同工作条件下位于磁场发生器10的工作区域内的磁热材料不同，从而使得处于工作状态的磁热材料能够处于最佳的工作状态，可以保证磁制冷装置的工作性能。

本实施例中的磁制冷装置，在进行磁热材料在工作区域内的切换时，是通过磁蓄冷器20整体相对于磁场发生器10的运动来实现的，因此可以使得磁蓄冷器20内的磁热材料组件处于固定状态，无需将磁热材料组件与磁蓄冷器20的盒体或者壳体之间设置为能够相对运动的结构，也无需在磁蓄冷器20内额外增加致动器，利用磁热材料组件的排列方向与磁蓄冷器20的运动方向之间的关系，仅通过磁蓄冷器20的运动就可以实现对磁热材料在工作区域的切换，磁蓄冷器20的结构更加简单，更加易于实现。

磁场发生器10通过对磁蓄冷器20内处于工作区域的磁热材料进行加磁或去磁，使其发生磁热效应而产生冷量和热量，再通过管路系统中的换热流体将冷热量运输到冷热端换热器进行换热。磁制冷装置中的磁场发生器10和致动器30是相对于磁制冷装置的外壳静止的，而磁蓄冷器20是相对于磁制冷装置的外壳是运动的。

磁蓄冷器20还包括支架24，磁热单元安装在支架24上，致动器30与支架24通过运动副驱动连接。磁热单元的多个磁热材料组件均固定安装在支架24上，从而形成一体式结构，能够共同在致动器30的驱动作用下，通过运动副带动，实现磁热材料在工作区域的切换。支架24一方面起到连接磁热单元的多个磁热材料组件的作用，另一方面可以作为驱动磁蓄冷器20进行移动的动力传输机构的一部分。

在一个实施例中，运动副包括从动齿25和驱动齿轮31，支架24的一侧沿着磁蓄冷器20的运动方向设置有从动齿25，致动器30的输出端设置有驱动齿轮31，驱动齿轮31与从动齿25啮合传动。本实施例中，运动副为齿轮齿条机构，通过齿轮与齿条的配合，实现对磁蓄冷器20的运动位置的调节。

在其他的实施例中，该运动副也可以为曲柄连杆机构、曲柄滑块机构、凸轮滑块机构等。

本实施例中的致动器30为旋转致动器，例如电机等，其上设置有一驱动齿轮31，该驱动齿轮31与布置于蓄冷器部件的支架24上的齿条结构相啮合，通过该齿轮齿条的啮合结构将旋转致动器的旋转运动转化成磁蓄冷器20的线性运动，使得磁蓄冷器20可以实现线性往复运动，以此来实现不同磁热材料的切换。

磁热材料组件上沿着换热流体流动方向的两端设置有连接孔28，磁热材料组件的排列方向与换热流体在磁热材料组件内的流动方向相垂直，支架24包括两个侧板26和一个连接板27，磁热材料组件沿着换热流体流动方向的两端分别设置有侧板26，连接板27连接在两个侧板26之间。

位于磁热材料组件的换热流体流动方向第一端的侧板26将同一磁热单元内的多个磁热材料组件的第一端共同连接在一起，位于磁热材料组件的换热流体流动方向第二端的侧板26将同一磁热单元内的多个磁热材料组件的第二端共同连接在一起，然后两端的侧板26通过连接板27连接在一起，从而使得各磁热材料组件之间形成稳定可靠的连接结构，方便磁蓄冷器20形成整体式结构，便于对磁蓄冷器20的位置进行有效调节，也便于调整磁热材料组件与磁场工作区域之间的配合关系。连接孔28用于将换热流体管路与磁热材料组件内部连通，使得换热流体能够流入到磁热材料组件内部，与磁热材料进行换热。

在一个实施例中，侧板26上对应连接孔28的位置设置有避让槽11。该避让槽11用于避开连接孔28的位置，避免对连接孔28所在位置形成阻碍，方便实现换热流体管路与连接孔28之间的连接。连接孔28处可以设置管路接头41，从而能够实现与换热流体管路之间的快速连接，提高连接和拆卸效率。

管路接头41为弯头结构，且位于避让槽11内，能够使得流体管路沿着磁热材料组件的端面方向延伸并与管路接头41实现连接，可以充分利用避让槽11的内部空间实现换热流体管路的排布，减小换热流体管路的空间占用，同时可以有效避免换热流体管路在磁蓄冷器20运动过程中与磁场发生器10之间发生干涉的问题。管路接头41与磁蓄冷器20的连接方式与以往的磁制冷系统中旋转蓄冷器的连接方式类似。

连接板27上设置有减重槽12，能够减轻支架24的重量，实现磁蓄冷器20的轻量化，减少材料耗费。

从动齿25在磁热单元位于致动器30所在侧的边缘超出磁热单元预设长度。具体而言，在本实施例中，侧板26的长度大于磁热单元沿着磁热材料组件的排布方向的总宽度，且超出一端预设长度，在侧板26的一侧边缘设置有从动齿25，形成与驱动齿轮31相配合的齿条结构，由于齿条结构的长度大于磁热材料组件的总宽度，因此能够流出余量，使得从动齿25与驱动齿轮31之间具有足够的配合长度，可以保证各个磁热材料组件均能够完全位于工作区域内，使得磁热材料组件的性能能够充分发挥。由于从动齿25的长度超出磁热材料组件的排布方向的总宽度，因此本实施例中的连接板27与磁热单元位于致动器30所在侧的边缘之间会形成一段空隙，该空隙无需过大，只需要能够保证磁热单元位于致动器30所在侧的磁热材料组件能够完全位于工作区域内即可。

在一个实施例中，磁场发生器10包括相对设置的两个永磁体，两个永磁体之间间隔形成工作区域，两个永磁体之间通过连接架进行固定，磁蓄冷器20能够在致动器30的作用下在工作区域内相对于永磁体平动。

由于本实施例的磁制冷装置采用的磁场发生器10是永磁体磁场发生器，所以其自身的磁场为固定不变的磁场，需要通过磁场发生器10与磁蓄冷器20之间进行相对运动才能产生相对于磁蓄冷器20的变化磁场。本实施例采用的产生变化磁场的方式是通过上述的致动器30带动磁蓄冷器20进行往复运动，以此来实现对磁蓄冷器20内的磁热材料的加磁和去磁。

该方式具有以下优势：

1.切换磁热材料组件的致动器30与驱动磁蓄冷器20相对于磁场发生器10运动的致动器30是同一个，且其动力传输机构也完全相同，这使得本申请在增加了不同居里温度的磁热材料的切换功能的同时，并未增加单独的动力源，使得整机的系统效率更高，结构更加紧凑、功能更加全面。

2.采用驱动磁蓄冷器20的方式产生变化磁场相对于驱动磁体的方式更具有优势，因为磁蓄冷器20相对于磁体具有更小的总量，所以驱动磁蓄冷器20可以更好的降低能耗。

在本实施例中，磁热材料组件包括第一磁热材料组件21、第二磁热材料组件22和第三磁热材料组件23，第一磁热材料组件21、第二磁热材料组件22和第三磁热材料组件23内填充了不同的磁热材料。

具体而言，第一磁热材料组件21填充高温段磁热材料，第二磁热材料组件22填充常温段磁热材料，第三磁热材料组件23填充低温段磁热材料，其中高温段磁热材料的居里温度大于常温段磁热材料的居里温度，常温段磁热材料的居里温度大于低温段磁热材料的居里温度。此处的高温段磁热材料、常温段磁热材料和低温段磁热材料的温度分段划分并非是恒定不变的，可以由工作人员根据实际需要进行调节，或者是由控制器根据磁制冷装置应用地域等计算获得。

各个磁热材料组件之间通过磁热材料组件的盒体进行隔离，结构上相互不连通。在不同的磁热材料组件的盒体内填充了不同居里温度的磁热材料，以此来保证当磁制冷系统处在不同的工作环境温度下，接入换热流体管路的磁热材料均处在其对应的居里温度范围内，进而保证磁制冷系统具有较高的能效。

上述的磁制冷装置应用于磁制冷系统能够实现多种工作模式的切换，具体介绍如下：

当环境温度较高时，磁制冷系统通过环境温度传感器接收到环境温度值，然后控制器控制致动器30将磁蓄冷器20驱动到第一磁热材料组件21位于磁场发生器10的工作区域的位置，使得换热流体管路与高温段的第一磁热材料组件21相连通。在此状态下，通过致动器30驱动蓄冷器部件进行左右运动，使磁场发生器10的相对运动范围为磁蓄冷器20上的第一磁热材料组件21和第二磁热材料组件22的区域内。

当环境温度接近制冷目标值时，磁制冷系统通过环境温度传感器接收到环境温度值，然后控制器控制致动器30将磁蓄冷器20驱动到第二磁热材料组件22位于磁场发生器10的工作区域的位置，使得换热流体管路与常温段的第二磁热材料组件22相连通。在此状态下，通过致动器30驱动蓄冷器部件进行左右运动，使磁场发生器10的相对运动范围为磁蓄冷器20上的第一磁热材料组件21和第二磁热材料组件22的区域内或第二磁热材料组件22和第三磁热材料组件23的区域内。

当环境温度接近制冷目标值时，磁制冷系统通过环境温度传感器接收到环境温度值，然后控制器控制致动器30将磁蓄冷器20驱动到第三磁热材料组件23位于磁场发生器10的工作区域的位置，使得换热流体管路与低温段的第三磁热材料组件23相连通。在此状态下，通过致动器30驱动蓄冷器部件进行左右运动，使磁场发生器10的相对运动范围为磁蓄冷器20上的第二磁热材料组件22和第三磁热材料组件23的区域内。

除了上述的3种基本模式外，还可以通过将换热流体管路同时与其中的相邻的两个磁热材料组件分别连接，使得当蓄冷器相对于磁场发生器10运动时，磁场发生器10相对运动范围内的两个磁热材料组件均处在工作状态，进而使得制冷性能更好，如将第二磁热材料组件22和第三磁热材料组件23同时接入流体换热流体管路，或将第一磁热材料组件21和第二磁热材料组件22同时接入流体换热流体管路。

在一个实施例中，磁场发生器10包括线圈和铁芯，线圈缠绕在铁芯上，相邻的两个铁芯之间形成工作区域，磁蓄冷器20能够在致动器30的作用下在工作区域内相对于铁芯平动。本实施例中，所采用的磁场发生器为电磁铁磁场发生器，其变化磁场是通过变化电流产生的，所以本实施例中的致动器30的作用只是作为切换磁热材料组件，将不同的磁热材料组件接入换热流体管路。

在一个实施例中，不同的磁热材料组件内填充的磁热材料的形貌不同。如第一磁热材料组件21中填充的是颗粒状的磁热材料，第二磁热材料组件22中填充的是板状的磁热材料，第三磁热材料组件23中填充的是具有微通道的磁热材料块。由于不同形貌的磁热材料具有不同的换热效果、不同的压力损失，所以系统可以根据实际工作条件选择不同形貌的磁热材料接入工作流路，以保证系统具有更优的制冷性能。

在一个实施例中，磁制冷组件为多个，多个磁制冷组件沿着换热流体的流动方向串联设置，实现多级制冷。为提高磁制冷装置的制冷能力，可以在不同的磁热单元的不同磁热材料组件中填充不同居里温度和/或不同形貌的磁热材料，以使磁制冷装置可以具有更大的制冷能力和更灵活的搭配。

在一个实施例中，磁制冷组件包括第一组件01、第二组件02和第三组件03，第一组件01、第二组件02和第三组件03的结构相同，第一组件01包括第一磁热材料组件21、第二磁热材料组件22和第三磁热材料组件23，第一磁热材料组件21填充高温段磁热材料，第二磁热材料组件22填充常温段磁热材料，第三磁热材料组件23填充低温段磁热材料，其中高温段磁热材料的居里温度大于常温段磁热材料的居里温度，常温段磁热材料的居里温度大于低温段磁热材料的居里温度。

根据上述的各个磁制冷组件具有的功能，可以得出本实施例中的磁制冷装置可以有以下几种磁热材料搭配方式：

表1磁热材料配置表

模式1

模式2

模式3

模式4

模式5

模式6

模式7

模式8

第一组件01

高温段

高温段

高温段

高温段

常温段

常温段

常温段

低温段

第一组件02

高温段

高温段

常温段

常温段

常温段

常温段

低温段

低温段

第一组件03

高温段

常温段

常温段

低温段

常温段

低温段

低温段

低温段

上述表格中的不同居里温度的搭配方式具有不同的制冷性能，可以达到不同的制冷目的。如模式1、模式5、模式8三种模式分别表示在高温段、常温段、低温段三种磁热材料对应的工作温度下，磁制冷系统可以调节到这三种模式下，以发挥磁制冷系统的最大制冷能力；而模式2、模式3、模式4、模式6、模式7则是在不同的制冷温跨需求下，磁制冷系统可以通过调节到对应的磁热材料配置以达到快速制冷的目的。

此外，单个磁热单元中的磁热材料组件可以是其某一个磁热材料组件单独接入换热系统进行工作，也可以是相邻的两个磁热材料组件接入换热系统进行工作。当单个磁热单元只有一个磁热材料组件接入换热系统时，其不同搭配情况如上表1所示，当单个磁热元件有两个磁热材料组件接入系统时，则可以使磁制冷系统具有更加强大的制冷能力，因为后者接入磁制冷系统的磁热材料是前者的两倍。

本实施例中的磁热单元中的不同磁热材料组件既具有不同的居里温度也具有不同的材料形貌。例如，在一个实施例中，磁制冷组件包括第一组件01、第二组件02和第三组件03，第一组件01的磁热单元全部填充高温段磁热材料，第二组件02的磁热单元全部填充常温段磁热材料，第三组件03的磁热单元全部填充低温段磁热材料，其中高温段磁热材料的居里温度大于常温段磁热材料的居里温度，常温段磁热材料的居里温度大于低温段磁热材料的居里温度。同时第一组件01的三个磁热材料组件中均分别填充了颗粒状的磁热材料，第二组件02的三个磁热材料组件中均分别填充了板状的磁热材料，第三组件03内的三个磁热材料组件中均分别填充了微通道状的磁热材料。这样，磁制冷系统便可以根据不同的工作条件选择不同形貌的磁热材料接入系统内，以使系统具有更优的制冷性能。

在一个实施例中，磁制冷组件为多个，多个磁制冷组件沿着与磁蓄冷器20的运动方向相垂直的方向并联设置，从而能够形成多个并联的换热流路，能够进一步增大换热量，减小换热流体流程，降低换热流体在磁热材料中流动的流动阻力。

在一个实施例中，磁制冷组件为多个，多个磁制冷组件分为至少两组，位于同一组的磁制冷组件沿着换热流体的流动方向串联设置，各组磁制冷组件按组沿着与磁蓄冷器20的运动方向相垂直的方向并联设置。

本实施例中，通过将多个磁制冷组件进行串联和并联以实现多级制冷，多个磁制冷组件的连接布置方式不只是沿磁热材料组件内流体流动方向布置的方式，还有垂直于流体流动方向布置的方式，这可以使得磁制冷装置更加紧凑，同时可以将上下相邻的两个磁制冷组件的磁场发生器10合并成一个“曰”字型的磁场发生器，进一步使磁制冷组件更加紧凑化。

在一个实施例中，磁场发生器10包括永磁体定子51和永磁体转子52，永磁体定子51和永磁体转子52之间形成环形的工作区域，磁蓄冷器20设置在工作区域内，致动器30与永磁体转子52驱动连接，驱动永磁体转子52转动，并通过永磁体转子52的转动在工作区域形成变化磁场。致动器30包括电机80和主轴70，电机80通过主轴70与永磁体转子52驱动连接。本实施例的磁场发生器10采用旋转发生产生变化磁场，磁蓄冷器20整体也为环形结构，并形成分段式的磁热单元，多个磁热单元依次首尾相接，组合成环形结构。

电机80通过主轴70与永磁体转子52相连接，电机80通过驱动主轴带动永磁体转子进行旋转运动，使得永磁体转子52与永磁体定子51之间发生相对旋转运动，进而在蓄冷器所在环形区域内产生变化磁场。所以，当永磁体转子52旋转到对应的磁热材料组件所在相位时，即对其进行加磁，使其内部的磁热材料产生热量；当永磁体转子52远离该磁热材料组件时，则对其进行去磁，使其内部的磁热材料产生冷量。

磁热材料组件包括盒体62和盒盖61，盒体62和盒盖61之间形成腔体，磁热材料63填充在腔体内，盒盖61上设置有连接孔28，磁热材料内设置有流道孔621，连接孔28与流道孔621对应设置，使得换热流体能够经连接孔28进入到流道孔621内与磁热材料63进行换热，之后经流道孔621从另一端的连接孔28流出。

由于永磁体转子采用单向旋转的驱动方式，所以不需要单独的致动器30驱动磁蓄冷器20进行运动切换，只需要通过四通阀进行所需磁热材料组件的选择连通即可。其中换热流体管路通过磁热材料组件两端的连接孔28与流道孔621进行连接。

根据本申请的实施例，一种磁制冷系统，包括磁制冷装置，该磁制冷装置为上述的磁制冷装置。

磁制冷系统还包括泵1、第一换热器3a和第二换热器3b，磁制冷装置包括第一磁制冷装置2a和第二磁制冷装置2b，泵1、第一磁制冷装置2a、第一换热器3a、第二磁制冷装置2b和第二换热器3b依次连接形成流体回路，第一磁制冷装置2a的各磁热材料组件上的连接孔28通过第一四通控制阀4a与第一换热器3a连接，第二磁制冷装置2b的各磁热材料组件上的连接孔28通过第二四通控制阀4b与第一换热器3a连接。

第一四通控制阀4a的其中一个接口与第一换热器3a连接，另外三个接口分别与第一磁热材料组件21、第二磁热材料组件22和第三磁热材料组件23上的连接孔28连接，在工作过程中，可以根据需要选择参加工作的磁热材料组件和不参加工作的磁热材料组件，并使得参加工作的磁热材料组件与第一换热器3a所在端的换热流体管路连通，关闭不参加工作的磁热材料组件所在的支路，使得不参加工作的磁热材料组件内无换热流体流过，从而能够使不同的磁热材料接入磁制冷系统的换热流体管路，以使接入换热流体管路中的磁热材料均处在最佳的工作状态，使得系统的压阻达到所需的最佳状态，以保证系统的最佳制冷性能。

当致动器30将磁蓄冷器20中的某一磁热材料组件切换到工作状态时，系统中的四通控制阀将使与处在工作状态中的磁热材料组件对应的分支流路与主流路接通，使换热流体可以流过该磁热材料组件，并与其内的磁热材料进行热交换，由此来实现磁制冷系统的制冷或制热功能。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (20)

1.一种磁制冷装置，其特征在于，包括磁制冷组件，所述磁制冷组件包括磁场发生器(10)、致动器(30)和磁蓄冷器(20)，所述磁蓄冷器(20)包括磁热单元，所述致动器(30)被配置为调节所述磁蓄冷器(20)与所述磁场发生器(10)的相对位置，所述磁热单元包括至少两个磁热材料组件，所述至少两个磁热材料组件内的磁热材料的居里温度不同，所述至少两个磁热材料组件沿着所述磁蓄冷器(20)的运动方向依次设置。

2.根据权利要求1所述的磁制冷装置，其特征在于，所述磁蓄冷器(20)还包括支架(24)，所述磁热单元安装在所述支架(24)上，所述致动器(30)与所述支架(24)通过运动副驱动连接。

3.根据权利要求2所述的磁制冷装置，其特征在于，所述运动副包括从动齿(25)和驱动齿轮(31)，所述支架(24)的一侧沿着所述磁蓄冷器(20)的运动方向设置有所述从动齿(25)，所述致动器(30)的输出端设置有所述驱动齿轮(31)，所述驱动齿轮(31)与所述从动齿(25)啮合传动。

4.根据权利要求2所述的磁制冷装置，其特征在于，所述磁热材料组件上沿着换热流体流动方向的两端设置有连接孔(28)，所述磁热材料组件的排列方向与换热流体在所述磁热材料组件内的流动方向相垂直，所述支架(24)包括两个侧板(26)和一个连接板(27)，所述磁热材料组件沿着换热流体流动方向的两端分别设置有所述侧板(26)，所述连接板(27)连接在所述两个侧板(26)之间。

5.根据权利要求4所述的磁制冷装置，其特征在于，所述侧板(26)上对应所述连接孔(28)的位置设置有避让槽(11)；和/或，所述连接板(27)上设置有减重槽(12)。

6.根据权利要求3所述的磁制冷装置，其特征在于，所述从动齿(25)在所述磁热单元位于所述致动器(30)所在侧的边缘超出所述磁热单元预设长度。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的磁制冷装置，其特征在于，所述磁场发生器(10)包括相对设置的两个永磁体，两个所述永磁体之间间隔形成工作区域，两个所述永磁体之间通过连接架进行固定，所述磁蓄冷器(20)能够在所述致动器(30)的作用下在所述工作区域内相对于所述永磁体平动。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的磁制冷装置，其特征在于，不同的磁热材料组件内填充的磁热材料的形貌不同。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的磁制冷装置，其特征在于，所述磁场发生器(10)包括线圈和铁芯，所述线圈缠绕在所述铁芯上，相邻的两个所述铁芯之间形成工作区域，所述磁蓄冷器(20)能够在所述致动器(30)的作用下在所述工作区域内相对于所述铁芯平动。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的磁制冷装置，其特征在于，所述磁制冷组件为多个，所述多个磁制冷组件沿着换热流体的流动方向串联设置。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的磁制冷装置，其特征在于，所述磁制冷组件为多个，所述多个磁制冷组件沿着与所述磁蓄冷器(20)的运动方向相垂直的方向并联设置。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的磁制冷装置，其特征在于，所述磁制冷组件为多个，所述多个磁制冷组件分为至少两组，位于同一组的所述磁制冷组件沿着换热流体的流动方向串联设置，各组所述磁制冷组件按组沿着与所述磁蓄冷器(20)的运动方向相垂直的方向并联设置。

13.根据权利要求10所述的磁制冷装置，其特征在于，所述磁制冷组件包括第一组件(01)、第二组件(02)和第三组件(03)，所述第一组件(01)的磁热单元填充高温段磁热材料，所述第二组件(02)的磁热单元填充常温段磁热材料，所述第三组件(03)的磁热单元填充低温段磁热材料，其中高温段磁热材料的居里温度大于常温段磁热材料的居里温度，常温段磁热材料的居里温度大于低温段磁热材料的居里温度。

14.根据权利要求10所述的磁制冷装置，其特征在于，所述磁制冷组件包括第一组件(01)、第二组件(02)和第三组件(03)，所述第一组件(01)、所述第二组件(02)和所述第三组件(03)的结构相同，所述第一组件(01)包括第一磁热材料组件(21)、第二磁热材料组件(22)和第三磁热材料组件(23)，所述第一磁热材料组件(21)填充高温段磁热材料，所述第二磁热材料组件(22)填充常温段磁热材料，所述第三磁热材料组件(23)填充低温段磁热材料，其中高温段磁热材料的居里温度大于常温段磁热材料的居里温度，常温段磁热材料的居里温度大于低温段磁热材料的居里温度。

15.根据权利要求13或14所述的磁制冷装置，其特征在于，所述高温段磁热材料为颗粒状磁热材料，所述常温段磁热材料为板状磁热材料，所述低温段磁热材料为微通道状磁热材料。

16.根据权利要求1所述的磁制冷装置，其特征在于，所述磁场发生器(10)包括永磁体定子(51)和永磁体转子(52)，所述永磁体定子(51)和所述永磁体转子(52)之间形成环形的工作区域，所述磁蓄冷器(20)设置在所述工作区域内，所述致动器(30)与所述永磁体转子(52)驱动连接，驱动所述永磁体转子(52)转动，并通过所述永磁体转子(52)的转动在所述工作区域形成变化磁场。

17.根据权利要求16所述的磁制冷装置，其特征在于，所述磁热材料组件包括盒体(62)和盒盖(61)，所述盒体(62)和所述盒盖(61)之间形成腔体，所述磁热材料填充在所述腔体内，所述盒盖(61)上设置有连接孔(28)，所述磁热材料内设置有流道孔(621)。

18.根据权利要求16所述的磁制冷装置，其特征在于，所述致动器(30)包括电机(80)和主轴(70)，所述电机(80)通过所述主轴(70)与所述永磁体转子(52)驱动连接。

19.一种磁制冷系统，包括磁制冷装置，其特征在于，所述磁制冷装置为权利要求1至18中任一项所述的磁制冷装置。

20.根据权利要求19所述的磁制冷系统，其特征在于，所述磁制冷系统还包括泵(1)、第一换热器(3a)和第二换热器(3b)，所述磁制冷装置包括第一磁制冷装置(2a)和第二磁制冷装置(2b)，所述泵(1)、所述第一磁制冷装置(2a)、所述第一换热器(3a)、所述第二磁制冷装置(2b)和所述第二换热器(3b)依次连接形成流体回路，所述第一磁制冷装置(2a)的各所述磁热材料组件上的连接孔(28)通过第一四通控制阀(4a)与所述第一换热器(3a)连接，所述第二磁制冷装置(2b)的各所述磁热材料组件上的连接孔(28)通过第二四通控制阀(4b)与所述第一换热器(3a)连接。

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