[發(fā)明專利]磁冷卻設(shè)備及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310015439.7
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103206804B
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔祐赫;金珉秀;文溢柱
• 申請（專利權(quán)）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: F25B21/00
• 分類號: F25B21/00;F25B49/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 韓明星;鄭玉

提供了一種磁冷卻設(shè)備及其控制方法。所述磁冷卻設(shè)備以簡化結(jié)構(gòu)取代了往復型和旋轉(zhuǎn)型冷卻設(shè)備的提供驅(qū)動力的電機與動力傳輸系統(tǒng)。磁冷卻設(shè)備包括：磁體，形成磁場；磁再生單元，由磁熱材料形成，設(shè)置有線圈，并將當向磁場中的線圈供應(yīng)電流時產(chǎn)生的電磁力用作運動能量；以及控制器，控制供應(yīng)到磁再生單元的線圈的電流以控制磁再生單元的移動速度和方向。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實施例涉及一種利用磁熱效應(yīng)的冷卻設(shè)備和方法。

背景技術(shù)

在家庭中和工業(yè)上廣泛使用通過壓縮氣態(tài)制冷劑(例如，氯氟碳(CFC)) 和使氣態(tài)制冷劑膨脹而具有冷卻效果的冷卻設(shè)備。然而，可以用作氣態(tài)制冷劑的CFC破壞臭氧層而且導致全球變暖，并且CFC被認為是環(huán)境破壞的一個主要原因，因此期望新的冷卻設(shè)備來取代這些使用CFC的冷卻設(shè)備。

磁冷卻設(shè)備是使用磁熱效應(yīng)(magnetocaloric effect)的冷卻設(shè)備。磁熱效應(yīng)可定義為當向磁性材料施加磁場時磁性材料的溫度升高、而當從磁性材料去除磁場時磁性材料的溫度降低的現(xiàn)象。這樣的磁熱效應(yīng)是基于熵的定律，即，當向磁性材料施加磁場時，磁性材料的粒子進行排列。因此，磁性材料的溫度可以升高。當從磁性材料去除磁場時，磁性材料的粒子的排列會變得不規(guī)則。因此，磁性材料的溫度可以降低。磁冷卻設(shè)備利用這樣的溫度差來得到冷卻效果。

磁冷卻設(shè)備包括往復型磁冷卻設(shè)備和旋轉(zhuǎn)型磁冷卻設(shè)備，在往復型磁冷卻設(shè)備中，包括磁性材料的磁再生單元在由磁體形成的磁場的內(nèi)部和外部進行往復運動，以引起磁熱材料的溫度變化，在旋轉(zhuǎn)型磁冷卻設(shè)備中，磁體旋轉(zhuǎn)(例如，圍繞提供有包括安裝在其內(nèi)的磁性材料的磁性再生單元的環(huán)形容器)，從而可以形成磁再生單元的磁場的變化，以引起磁再生單元中磁性材料的溫度變化。

磁冷卻設(shè)備可以將電機用作動力源以實現(xiàn)磁再生單元的往復運動或旋轉(zhuǎn)運動，并且需要動力傳輸系統(tǒng)以將電機的驅(qū)動力轉(zhuǎn)換成磁再生單元的往復運動或旋轉(zhuǎn)運動。因此，可能難于使磁冷卻設(shè)備微型化并且驅(qū)動磁冷卻設(shè)備的能量效率可能很低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個方面提供了一種以簡化的結(jié)構(gòu)來取代傳統(tǒng)的往復型和旋轉(zhuǎn)型的冷卻設(shè)備的動力傳輸系統(tǒng)和電機的磁冷卻設(shè)備。

本發(fā)明的另外的方面將在下面的描述中得到一定程度上的闡述，且在一定程度上通過描述而變得明顯，或者可以通過本發(fā)明的實施而明了。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種磁冷卻設(shè)備包括：多個磁體，形成磁場；磁再生單元，由磁熱材料形成，提供有線圈，并將在向磁場中的線圈供應(yīng)電流時產(chǎn)生的電磁力(安培力)用作運動能量；熱水側(cè)流動路徑(高溫側(cè)流動路徑)，當磁再生單元在磁場的內(nèi)部被磁化時經(jīng)由磁再生單元而形成該熱水側(cè)流動路徑；冷水側(cè)流動路徑(低溫側(cè)流動路徑)，當磁再生單元在磁場的外部退磁化時經(jīng)由磁再生單元而形成該冷水側(cè)流動路徑；以及控制器，控制供應(yīng)到磁再生單元的線圈的電流，使得磁再生單元在穿過磁場時被磁化并在退出磁場時退磁化，從而控制磁再生單元的運動以由通過磁再生單元的退磁化而產(chǎn)生的溫度下降來實現(xiàn)冷卻。

控制器可以通過控制供應(yīng)到線圈的電流的強度來控制磁再生單元的移動速度，并可以通過控制供應(yīng)到線圈的電流的方向來控制磁再生單元的移動方向。

控制器可以控制電流的強度和方向，以在磁再生單元退出磁場時產(chǎn)生充足的電磁力來克服磁體的吸引力。

控制器可以控制電流的強度和方向，以在磁再生單元進入磁場時產(chǎn)生強度與磁體的吸引力的強度對應(yīng)的制動力。

控制器可以控制電流的強度和方向，使得磁再生單元在磁場的外部和內(nèi)部之間直線往復運動。

控制器可以控制電流的強度和方向，使得磁再生單元在磁場的外部和內(nèi)部之間旋轉(zhuǎn)。