[发明专利]基于热开关的热电制冷和磁卡制冷的复合制冷器件及方法

权利要求书

1.一种基于热开关的热电制冷和磁卡制冷的复合制冷器件，其特征在于：包括热电/磁卡复合制冷结构，所述热电/磁卡复合制冷结构的其中一相对侧分别为冷端和热端，所述冷端和所述热端均具有用于导通或阻隔热量的热开关；所述复合制冷器件还包括为所述热电/磁卡复合制冷结构施加周期性电流的脉冲电源以及进行周期性加磁或退磁的磁体系统，所述脉冲电源和所述磁体系统配合所述热开关控制所述热电/磁卡复合制冷结构的冷端持续制冷；所述热电/磁卡复合制冷结构包括多个p型热电磁复合制冷臂以及多个n型热电磁复合制冷臂，各所述p型热电磁复合制冷臂和n型热电磁复合制冷臂沿同一方向依次布设，且p型热电磁复合制冷臂和n型热电磁复合制冷臂交替设置，相邻的n型热电磁复合制冷臂和p型热电磁复合制冷臂之间夹设有磁卡工质床层，所述冷端和所述热端分别位于各所述p型热电磁复合制冷臂和n型热电磁复合制冷臂布设方向的两侧。

2.如权利要求1所述的基于热开关的热电制冷和磁卡制冷的复合制冷器件，其特征在于：每一所述n型热电磁复合制冷臂和所述磁卡工质床层之间以及每一所述p型热电磁复合制冷臂和所述磁卡工质床层之间均设有绝缘导磁导热涂层。

3.如权利要求1所述的基于热开关的热电制冷和磁卡制冷的复合制冷器件，其特征在于：所述磁体系统包括S极永磁体、N极永磁体以及用于控制所述S极永磁体和所述N极永磁体周期性动作的传动机构，所述S极永磁体靠近所述p型热电磁复合制冷臂设置，所述N极永磁体靠近所述n型热电磁复合制冷臂设置。

4.如权利要求1所述的基于热开关的热电制冷和磁卡制冷的复合制冷器件，其特征在于：每一所述p型热电磁复合制冷臂和每一所述n型热电磁复合制冷臂均由热电材料和磁性材料烧结复合而成，所述磁性材料有多个且每一所述磁性材料尺寸为微米级或纳米级，各所述磁性材料均压设在所述热电材料上。

5.如权利要求4所述的基于热开关的热电制冷和磁卡制冷的复合制冷器件，其特征在于：所述热电材料为Bi₂Te₃基、Mg₃Sb₂基、BiSb基或FeSb₂基热电材料中的至少一种，磁性材料为Fe、Co、Ni、Fe₃O₄、Gd及其合金、LaFe_13-xSi_x基化合物、Gd₅(Si_xGe_1-x)₄基化合物、MnFeP_xAs_1-x基化合物、RCo₂及其化合物或RAl₂及其化合物中至少一种，R为Dy、Ho或Er。

6.如权利要求1所述的基于热开关的热电制冷和磁卡制冷的复合制冷器件，其特征在于：每一所述磁卡工质床层由磁卡材料制备而成，磁卡材料为金属Gd及其合金、LaFe_13-xSi_x基化合物、Gd₅(Si_xGe_1-x)₄基化合物、MnFeP_xAs_1-x基化合物、RCo₂及其化合物或RAl₂及其化合物中至少一种。