旋转式磁制冷部件及磁制冷设备.pdf

本发明公开了一种旋转式磁制冷部件及磁制冷设备，旋转式磁制冷部件，包括转子组件和定子组件，转子组件包括磁场系统和导磁体组件，导磁体组件位于磁场系统中并与磁场系统固定连接，定位组件包括多个磁制冷床；导磁体部件包括相对设置的第一导磁体和第二导磁体，第一导磁体与第二导磁体之间形成励磁空间，第二导磁体上开设有消磁凹槽，励磁空间和消磁凹槽绕转子组件的旋转轴线以相同半径转动；磁制冷床位于励磁空间和消磁凹槽旋转轨迹所形成的空间区域中。不同磁制冷床将依次进入到励磁空间和消磁凹槽中，磁制冷床可以交替进行制冷，从而有效的提高了旋转式磁制冷部件制冷效率，以确保磁制冷设备具有较强的制冷能力。

权利要求书
1.  一种旋转式磁制冷部件，其特征在于，包括转子组件和定子组件，所述转子组件包括磁场系统和导磁体组件，所述导磁体组件位于所述磁场系统中并与所述磁场系统固定连接，所述定位组件包括多个磁制冷床；所述导磁体部件包括相对设置的第一导磁体和第二导磁体，所述第一导磁体与所述第二导磁体之间形成励磁空间，所述第二导磁体上开设有消磁凹槽，所述励磁空间和所述消磁凹槽绕所述转子组件的旋转轴线以相同半径转动；所述磁制冷床位于所述励磁空间和所述消磁凹槽旋转轨迹所形成的空间区域中。

2.   根据权利要求1所述的旋转式磁制冷部件，其特征在于，所述励磁空间和所述消磁凹槽的横截面为弧形结构，所述磁制冷床的横截面也为弧形结构。

3.   根据权利要求2所述的旋转式磁制冷部件，其特征在于，所述励磁空间和所述消磁凹槽的弧度值不小于所述磁制冷床的弧度值。

4.   根据权利要求2所述的旋转式磁制冷部件，其特征在于，相邻两个所述磁制冷床之间设置有弧形连接架，多个所述磁制冷床通过所述弧形连接架固定连接在一起。

5.   根据权利要求1所述的旋转式磁制冷部件，其特征在于，所述转子组件还包括转动支架，所述磁场系统和所述导磁体组件固定在所述转动支架上，所述定子组件包括固定支架，所述磁制冷床固定在所述固定支架上。

6.   根据权利要求5所述的旋转式磁制冷部件，其特征在于，所述固定支架设置有多个用于固定所述磁制冷床的插槽，所述磁制冷床固定插在所述插槽中。

7.   根据权利要求6所述的旋转式磁制冷部件，其特征在于，所述磁制冷床内形成热交换液流道，所述热交换液流道中填充有磁工质，所述热交换液流道的两端口均设置在所述磁制冷床的一端部上；所述插槽的槽底还开设有通孔，所述热交换液流道的两端口插在所述通孔中。

8.   根据权利要求6所述的旋转式磁制冷部件，其特征在于，所述固定支架上位于所述插槽的外侧设置有轴套，所述固定支架上位于所述插槽的内侧开设有轴孔；所述磁场系统为筒形磁体，所述筒形磁体的一端部固定在所述转动支架上，所述筒形磁体的另一端部可转动的连接在所述轴套上，所述第二导磁体的一端部设置转轴，所述转轴插在所述轴孔中。

9.   根据权利要求1-8任一所述的旋转式磁制冷部件，其特征在于，所述励磁空间和所述消磁凹槽绕所述转子组件的旋转轴线对称设置，所述定位组件包括两个磁制冷床，两个所述磁制冷床绕所述转子组件的旋转轴线对称设置。

10.   一种磁制冷设备，包括热端散热器、冷端散热器和热交换液驱动泵，其特征在于，还包括如权利要求1-9任一所述的旋转式磁制冷部件，所述旋转式磁制冷部件中的磁制冷床、所述热端散热器、所述冷端散热器和所述热交换液驱动泵连接在一起构成热交换液循环流路。

说明书旋转式磁制冷部件及磁制冷设备
技术领域
本发明属于磁制冷技术领域，具体地说，是涉及一种旋转式磁制冷部件及磁制冷设备。
背景技术
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放热的一种性质，是材料的一种固有特性，磁制冷就是通过材料的磁热效应来实现制冷目的的，是一种具有环保、节能的新技术，而磁制冷设备便是采用磁热效应进行制冷。
目前，磁制冷设备通常包括热端散热器、冷端散热器、热交换液驱动泵和磁制冷部件，而磁制冷部件包括磁场系统和磁制冷床，磁制冷床中填充中磁工质，通过磁场系统对磁制冷床进行励磁和消磁，以实现磁制冷床中的磁工质制冷和制热。根据励磁和消磁的具体运行形式不同，磁制冷部件分为：旋转式磁制冷部件和往复式磁制冷部件。对于旋转式磁制冷部件，在工作过程中通过电机驱动磁场系统或磁制冷床旋转360°，实现磁工质的励磁和消磁，磁工质将会进行吸热和放热两个过程。现有技术中的旋转式磁制冷部件通常采用一个磁场系统对应对一个磁工质床进行励磁消磁，而在磁场系统变化周期内，磁工质床将进行制冷和制热两个过程，也就是说，只有一半的时间用于制冷，导致现有技术中的旋转式磁制冷部件制冷效率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋转式磁制冷部件及磁制冷设备，以提高旋转式磁制冷部件制冷效率。
为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：
一种旋转式磁制冷部件，包括转子组件和定子组件，所述转子组件包括磁场系统和导磁体组件，所述导磁体组件位于所述磁场系统中并与所述磁场系统固定连接，所述定位组件包括多个磁制冷床；所述导磁体部件包括相对设置的第一导磁体和第二导磁体，所述第一导磁体与所述第二导磁体之间形成励磁空间，所述第二导磁体上开设有消磁凹槽，所述励磁空间和所述消磁凹槽绕所述转子组件的旋转轴线以相同半径转动；所述磁制冷床位于所述励磁空间和所述消磁凹槽旋转轨迹所形成的空间区域中。
如上所述的旋转式磁制冷部件，所述励磁空间和所述消磁凹槽的横截面为弧形结构，所述磁制冷床的横截面也为弧形结构。
如上所述的旋转式磁制冷部件，所述励磁空间和所述消磁凹槽的弧度值不小于所述磁制冷床的弧度值。
如上所述的旋转式磁制冷部件，相邻两个所述磁制冷床之间设置有弧形连接架，多个所述磁制冷床通过所述弧形连接架固定连接在一起。
如上所述的旋转式磁制冷部件，所述转子组件还包括转动支架，所述磁场系统和所述导磁体组件固定在所述转动支架上，所述定子组件包括固定支架，所述磁制冷床固定在所述固定支架上。
如上所述的旋转式磁制冷部件，所述固定支架设置有多个用于固定所述磁制冷床的插槽，所述磁制冷床固定插在所述插槽中。
如上所述的旋转式磁制冷部件，所述磁制冷床内形成热交换液流道，所述热交换液流道中填充有磁工质，所述热交换液流道的两端口均设置在所述磁制冷床的一端部上；所述插槽的槽底还开设有通孔，所述热交换液流道的两端口插在所述通孔中。
如上所述的旋转式磁制冷部件，所述固定支架上位于所述插槽的外侧设置有轴套，所述固定支架上位于所述插槽的内侧开设有轴孔；所述磁场系统为筒形磁体，所述筒形磁体的一端部固定在所述转动支架上，所述筒形磁体的另一端部可转动的连接在所述轴套上，所述第二导磁体的一端部设置转轴，所述转轴插在所述轴孔中。
如上所述的旋转式磁制冷部件，所述励磁空间和所述消磁凹槽绕所述转子组件的旋转轴线对称设置，所述定位组件包括两个磁制冷床，两个所述磁制冷床绕所述转子组件的旋转轴线对称设置。
一种磁制冷设备，包括热端散热器、冷端散热器和热交换液驱动泵，还包括上述旋转式磁制冷部件，所述旋转式磁制冷部件中的磁制冷床、所述热端散热器、所述冷端散热器和所述热交换液驱动泵连接在一起构成热交换液循环流路。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供的旋转式磁制冷部件及磁制冷设备，通过在磁场系统中设置导磁体组件，导磁组件能够改变磁场系统产生的磁通路径，第一导磁体和第二导磁体将形成用于对磁制冷床进行励磁的励磁空间，而第二导磁体上开设有消磁凹槽用于对磁制冷床进行消磁，从而使得一个磁场系统能够通过励磁空间和消磁凹槽同时对多个磁制冷床提供变化磁场，而不同位置处的磁制冷床将依次进入到励磁空间和消磁凹槽进行制热和制冷两个过程，从而在磁场系统变化周期内，不同的磁制冷床可以交替进行制冷，从而有效的提高了旋转式磁制冷部件制冷效率，以确保磁制冷设备具有较强的制冷能力。另外，由于磁制冷床设置在定子组件中，在磁场变化过程中，磁制冷床固定不动，从而可以更方便热交换液进出磁制冷床，简化磁制冷设备整体热交换液管路的连接，提高运行可靠性；同时，由于采用一个磁场系统对多个磁制冷床进行励磁和消磁，而无需针对每个磁制冷床对应配置磁场系统，大大简化了磁制冷设备的整体结构，缩小了整体的体积，并提高了能效比。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明旋转式磁制冷部件实施例的结构原理图；
图2是本发明磁制冷设备实施例中转子组件与磁制冷床的装配示意图；
图3是本发明磁制冷设备实施例中转子组件的剖视图；
图4是本发明磁制冷设备实施例中导磁体组件的结构示意图；
图5是本发明磁制冷设备实施例中定子组件的剖视图；
图6是本发明磁制冷设备实施例中磁制冷床的主视图；
图7是本发明磁制冷设备实施例中磁制冷床的侧视图；
图8是本发明磁制冷设备实施例中固定支架的结构示意图；
图9是本发明旋转式磁制冷部件实施例处于状态一的参考图；
图10是本发明旋转式磁制冷部件实施例处于状态二的参考图。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
如图1-图4所示，本实施例旋转式磁制冷部件，包括转子组件1和定子组件2，转子组件1包括磁场系统11和导磁体组件12，导磁体组件12位于磁场系统11中并与磁场系统11固定连接，定位组件2包括多个磁制冷床21；导磁体部件12包括相对设置的第一导磁体121和第二导磁体122，第一导磁体121与第二导磁体122之间形成励磁空间1210，第二导磁体122上开设有消磁凹槽1220，励磁空间1210和消磁凹槽1220绕转子组件1的旋转轴线以相同半径转动；磁制冷床21位于励磁空间1210和消磁凹槽1220旋转轨迹所形成的空间区域中。
具体而言，本实施例旋转式磁制冷部件中的转子组件1能够通过外部设备（例如电机）驱动其转动，转子组件1中的磁场系统11内设置有导磁体组件12，导磁体组件12由第一导磁体121和第二导磁体122构成，磁场系统11产生的磁场将在第一导磁体121和第二导磁体122形成磁通路径，由于第一导磁体121和第二导磁体122相互独立，励磁空间1210中将形成有磁场以对进入其中的磁制冷床21进行励磁，而消磁凹槽1220为在第二导磁体122开槽形成，在第二导磁体122的导磁作用下，消磁凹槽1220中将没有磁场以对进入其中的磁制冷床21进行消磁。转子组件1在转动过程中，不同的磁制冷床21将交替进入到励磁空间1210和消磁凹槽1220中以对应完成励磁和消磁处理，而在此过程中，磁制冷床21将对应的进行制热和制冷。由于采用一个磁场系统11便可以完成多个磁制冷床21的励磁和消磁，可以有效的提高本实施例旋转式磁制冷部件的制冷效率。同时，在使用过程中，可以根据需要在励磁空间1210和消磁凹槽1220旋转轨迹所形成的空间区域中设置多个磁制冷床21，优选的，励磁空间1210和消磁凹槽1220绕转子组件1的旋转轴线对称设置，定位组件2包括两个磁制冷床21，两个磁制冷床21绕转子组件1的旋转轴线对称设置。
本实施例旋转式磁制冷部件，通过在磁场系统中设置导磁体组件，导磁组件能够改变磁场系统产生的磁通路径，第一导磁体和第二导磁体将形成用于对磁制冷床进行励磁的励磁空间，而第二导磁体上开设有消磁凹槽用于对磁制冷床进行消磁，从而使得一个磁场系统能够通过励磁空间和消磁凹槽同时对多个磁制冷床提供变化磁场，而不同位置处的磁制冷床将依次进入到励磁空间和消磁凹槽进行制热和制冷两个过程，从而在磁场系统变化周期内，不同的磁制冷床可以交替进行制冷，从而有效的提高了旋转式磁制冷部件制冷效率，以确保磁制冷设备具有较强的制冷能力。另外，由于磁制冷床设置在定子组件中，在磁场变化过程中，磁制冷床固定不动，从而可以更方便热交换液进出磁制冷床，简化磁制冷设备整体热交换液管路的连接，提高运行可靠性；同时，由于采用一个磁场系统对多个磁制冷床进行励磁和消磁，而无需针对每个磁制冷床对应配置磁场系统，大大简化了磁制冷设备的整体结构，缩小了整体的体积，并提高了能效比。
其中，为了使得磁制冷床21能够更加紧密的与励磁空间1210和消磁凹槽1220配合进行励磁和消磁，励磁空间1210和消磁凹槽1220的横截面为弧形结构，磁制冷床21的横截面也为弧形结构。弧形结构的磁制冷床21在进入到励磁空间1210或消磁凹槽1220中后，磁制冷床21与励磁空间1210或消磁凹槽1220之间的间隙较小，从而更有利于对磁制冷床21进行励磁或消磁。而为了更全面有效的对磁制冷床21进行励磁或消磁，励磁空间1210和消磁凹槽1220的弧度值不小于磁制冷床21的弧度值，在磁制冷床21进入到励磁空间1210或消磁凹槽1220中后，制冷床21能够完全被励磁空间1210或消磁凹槽1220遮挡住，以充分的进行励磁或消磁。
优选的，为例方便磁制冷床21的安装和固定，确保磁制冷床21能够精准的与励磁空间1210和消磁凹槽1220配合，如图6和图7所示，相邻两个磁制冷床21之间设置有弧形连接架23，多个磁制冷床21通过弧形连接架23固定连接在一起。具体的，在弧形连接架23的连接作用下，使得多个磁制冷床21连接在一起形成筒形结构，一方面可以更有利于磁制冷床21的整体安装固定，另一方面，多个磁制冷床21构成筒形结构，整体结构变形量较低，更有利于确保磁制冷床21准确的进入到励磁空间1210和消磁凹槽1220中。相对应的，第一导磁体121与第二导磁体122之间也可以采用辅助弧形连接架123连接在一起，以提高结构的强度和可靠性。
另外，为了方便安装固定转子组件1和定子组件2中的相关部件，转子组件1还包括转动支架13，磁场系统11和导磁体组件12固定在转动支架13上，定子组件2包括固定支架22，磁制冷床21固定在固定支架22上。具体的，电机可以直接驱动转动支架13转动，以实现带动磁场系统11和导磁体组件12共同转动，而多个磁制冷床21可以一同固定在固定支架22上进行固定装配。如图5和图8所示，固定支架22设置有多个用于固定磁制冷床21的插槽221，磁制冷床21固定插在插槽221中。具体的，多个插槽221在固定支架22上的布置方式，可以根据励磁空间1210和消磁凹槽1220旋转轨迹进行对应设置，从而在磁制冷床21插入到插槽221中后，对应的使得磁制冷床21位于励磁空间1210和消磁凹槽1220旋转轨迹所形成的空间区域中，从而方便操作人员准确的装配磁制冷床21。而为了使得转子组件1能够可靠的转动，固定支架22上位于插槽221的外侧设置有轴套222，固定支架22上位于插槽221的内侧开设有轴孔223；磁场系统21为筒形磁体，筒形磁体的一端部固定在转动支架13上，筒形磁体的另一端部可转动的连接在轴套222上，第二导磁体122的一端部设置转轴（未图示），转轴插在轴孔223中。在本实施例旋转式磁制冷部件组成完成后，轴孔223和轴套222的轴线与转子组件1的旋转轴线重合在一起，转子组件1在固定支架22的支撑作用下能够更加平稳的转动。
优选的，如图6-图8，磁制冷床21内形成热交换液流道211，热交换液流道211中填充有磁工质（未图示），热交换液流道211的两端口210均设置在磁制冷床21的一端部上；插槽221的槽底还开设有通孔2210，热交换液流道211的两端口210插在通孔2210中，以便于与外部散热设备进行连接。
以下结合附图9-图10，并以定位组件2包括两个磁制冷床21为例，对本实施例旋转式磁制冷部件的工作过程进行说明：如图9所示，图中左侧的磁制冷床21位于消磁凹槽1220中，该磁制冷床21消磁，对其内部的热交换液进行制冷处理；同时，图中右侧的磁制冷床21位于励磁空间1210中，该磁制冷床21励磁，对其内部的热交换液进行制热处理。如图10所示，在磁场系统11和导磁体组件12旋转180度后，图中左侧的磁制冷床21位于励磁空间1210中，该磁制冷床21励磁，对其内部的热交换液进行制热处理；同时，图中右侧的磁制冷床21位于消磁凹槽1220中，该磁制冷床21消磁，对其内部的热交换液进行制冷处理。
另外，本发明还提供一种磁制冷设备，包括热端散热器、冷端散热器和热交换液驱动泵，还包括上述旋转式磁制冷部件，旋转式磁制冷部件中的磁制冷床、热端散热器、冷端散热器和热交换液驱动泵连接在一起构成热交换液循环流路。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。