[实用新型]一种用于室温磁制冷机的高效磁场结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及磁制冷机领域。尤其涉及一种室温磁制冷机的高效磁场结构。

背景技术

我国空气环境质量问题日趋严峻，利用氟利昂类制冷剂来制冷的传统制冷工业面临重大挑战，对传统制冷机的“绿色化”节能减排成为当今制冷业的主要课题。利用磁制冷工质的磁热效应（Magnetocaloric Effect，MCE）,即磁制冷工质在绝热退磁时从外界吸收热量，绝热励磁时向外界放出热量的现象可研发出往复式的室温磁制冷机。其原理是磁工质电子磁矩在磁场中的有序排列，造成磁熵降低，导致磁工质发热；磁工质退出磁场后磁矩排列无序，磁熵增大，磁工质从外界吸收热量。这两个过程利用卡诺循环（Carnot cycle）、埃里克森循环（Ericsson cycle）、斯特林循环（Stirling cycle）以及布莱顿循环（brayton cycle）连接在一起就可以实现25℃~18℃的制冷效果。

室温磁制冷机主要由励磁源、磁工质、导热流体管和热交换器等部分组成。目前磁制冷机工业的磁场源主要采用超导磁体和永磁体两种形式。然而采用超导技术来研发制冷机并不现实，因其技术难度大且超导材料价格昂贵、维护难度大等缺点，故利用此技术的磁制冷机还停留在理论研究阶段。随着材料工业的发展，新型超强永磁材料陆续问世，利用永磁体来研发室温磁制冷机难度相对减小，且其经济性好，已于实现工业化、批量化生产。

但目前国内利用永磁体技术制成的室温磁制冷机存在着各种各样的缺陷与问题，概括起来主要包括以下三点：

1.  永磁体内部气隙场磁场强度不均匀，使制冷系统换热效率低。

2.  室温磁制冷机普遍存在漏磁现象，导致磁利用率不高。

3.  磁工质盒在永磁体内部气隙场中散热缓慢且困难，降低制冷系统的热利用率与换热效率。

4.  永磁体内部气隙场间隙小，永磁体磁场系统加工难度大。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构简单、换热性能好、散热性能高、漏磁少的高效磁场结构。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种用于室温磁制冷机的高效磁场结构，包括提供励磁源的U型永磁体，所述U型永磁体的两个磁极内侧对称地平行设置有L形内导磁套，两个磁极外侧对称地平行设置有L形外导磁套，位于同一磁极上的内导磁套和外导磁套于磁极顶端处紧密连接，两个所述内导磁套的相对面上设置有用金属粘合剂连接的凸台导磁片，所述U型永磁体内表面镶贴有呈U型波浪结构的铝合金散热器，所述铝合金散热器的长度方向的两端与分别与两个内导磁套的内端面连接，宽度与U型永磁体宽度相同，所述铝合金散热器能嵌入U型永磁体内侧底部与之形成过盈配合固定于U型永磁体中。所述铝合金散热器每个波峰的波幅尺寸大小与内导磁套位于磁极内侧处的厚度相同，避免磁工质盒在空隙中作往复运动时产生干涉现象。

进一步地，位于两个所述内导磁套上的凸台导磁片之间的间隙为18 mm -22mm。

进一步地，位于两个所述内导磁套上的凸台导磁片的表面粗糙度的轮廓算术平均偏差Ra取值为0.05。

进一步地，位于两个所述内导磁套上的凸台导磁片的平行度为0.03-0.06。

进一步地，所述凸台导磁片的长度与内导磁套相同，宽度比内导磁套小，以更利于磁场的集中。

进一步地，位于同一磁极上的内导磁套和外导磁套于磁极顶端处通过由金属粘合剂连接的导磁片紧密连接。

进一步地，所述的U型永磁体的材料采用稀土永磁材料钕铁硼（Nd₂Fe₁₄B）。

进一步地，所述内导磁套和外导磁套及凸台导磁片、导磁片均为工业纯铁，导磁性好，成本低。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本新型设计优化了一般室温磁制冷机的磁场系统，简化了室温磁制冷机的磁场系统结构，减少了一般磁制冷机所具有的严重漏磁现象。此外，镶嵌在永磁体的散热片有效地加快了系统的散热，让磁制冷机的热利用率和换热效率更高。

附图说明

图1为本实用新型实施例的剖视结构示意图。

图2为本实用新型实施例的立体示意图。

图3为U型波浪散热片的结构示意图。

图4为普通磁制冷机的磁系统及磁场分布结构示意图。

图5为本实用新型的磁系统及磁场分布结构示意图。

图中标号与名称如下：1-U型永磁体；2-外导磁套；3-导磁片；4-内导磁套；5-凸台导磁片；6-U型波浪散热片。