[发明专利]电磁铁组件的冷却系统

说明书

技术领域

在文中公开的实施例一般地涉及电磁铁组件，且更具体地，涉及用于磁热制冷系统的电磁铁组件。

背景技术

磁热制冷基于磁热材料的交替磁化和退磁。当在大约居里温度下操作时，磁热材料在磁化时变热且在退磁时冷却。制冷剂可从磁化的磁热材料吸收热且在制冷循环的一个步骤中将热排放至环境。类似地，在制冷循环的另一个步骤中，制冷剂可从冷却的外壳吸收热，且将热释放至退磁的磁热材料。

在磁热制冷装置中，磁热材料的交替磁化和退磁可通过一个或更多电磁铁实现。典型地，电磁铁通过使交流电经过导电线圈而产生热。所产生的热可促使降低电磁铁的载流线圈的寿命。另外，来自载流线圈的热可被转移至磁热材料，且可加热磁热材料超过居里温度。

然而，为了磁热制冷装置的稳定操作，磁热材料必须被维持在磁热材料的居里温度下或居里温度附近。可使用例如液体冷却和强制空气冷却的主动冷却方法以冷却磁热制冷装置的电磁铁。然而，电磁铁的过量冷却可从磁热材料带走热，从而导致磁热材料的温度降至居里温度以下。

因而，存在对于调节磁热制冷装置中的电磁铁组件的冷却的改进系统的需要。

发明内容

用于磁热冷却的组件包括磁热磁芯、围绕磁热磁芯卷绕的一个或更多电磁铁线圈、和具有设置在磁热磁芯的纵向端处的顶表面和底表面的一个或更多磁轭。磁轭的顶表面和底表面中的至少一个在其上已经设置了微通道结构。磁轭与电磁体线圈热耦合，且与磁热磁芯热隔离。

一种用于磁热冷却的组件包括一个或更多磁热磁芯、和围绕一个或更多磁热磁芯卷绕的一个或更多电磁铁线圈。该一个或更多电磁铁线圈与一个或更多磁热磁芯热隔离。该组件还包括设置在一个或更多电磁铁线圈周围的线圈壳。该线圈壳包括设置在其上的冷却结构，其中，线圈壳包括磁性材料。

磁热冷却系统包括磁热热泵，磁热热泵包括一个或更多磁热磁芯、围绕一个或更多磁热磁芯卷绕的一个或更多电磁铁线圈、和用于从一个或更多电磁铁线圈提取废热的电磁铁冷却结构，该电磁铁冷却结构与一个或更多电磁铁线圈热耦合且与一个或更多磁热磁芯热隔离。该系统还包括与一个或更多磁热磁芯热耦合的源热交换器和与一个或更多磁热磁芯热耦合的沉热交换器(sink heat exchanger)。激励模块对一个或更多电磁铁线圈供给时变电流。联接至电磁铁冷却结构的废热处置模块将由电磁铁线圈产生的废热舍弃至环境。

附图说明

图1图示了根据一个实施例的示例性电磁铁组件；

图2图示了根据一个实施例的电磁铁组件的轭；

图3图示了根据一个实施例的电磁铁组件的轭的截面图；

图4图示了根据另一个实施例的示例性电磁铁组件；

图5至图8图示了根据各个实施例设置在电磁铁组件的轭上的散热片的各种设计；

图9至图15图示了根据各个实施例设置在电磁铁组件的冷却结构上的散热片的各种设计；以及

图16图示了根据一个实施例的示例性磁热冷却系统。

零部件列表

100  用于磁热制冷装置中的组件

102  磁芯

104  电磁铁线圈

106  磁轭

108  线圈壳

202  微通道结构

204  入口端口

206  出口端口

302  板

304  冷却剂管

400  用于磁热制冷装置中的组件

402  磁芯

404  隔离件

406  电磁铁线圈

408  磁轭

410  线圈壳

1600 磁热冷却系统

1602 磁热热泵

1604 磁热磁芯

1606 电磁铁线圈

1608 冷却结构

1610 源热交换器

1612 沉热交换器

1614 激励模块

1616 废热处理系统

具体实施方式

公开了一种用于磁热制冷装置的组件。磁热制冷基于将磁热(MC)材料保持在它们的居里温度时磁热(MC)材料的循环绝热的磁化和退磁。MC材料在它们被磁化时变热，且在退磁时冷却。

在一个实施例中，磁热制冷装置可包括多个磁热模块，各磁热模块均包括具有特定居里温度的MC材料。用于各个磁热模块的MC材料的居里温度可被合适地选择，使得连续的模块提供宽范围的操作温度。