[發明專利]減小退磁效應的主動式磁回熱器

有效

• 申請號: 202010200096.1
• 申請日: 2020-03-20
• 公開（公告）號: CN111380242B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 沈俊;張晟;戴巍;李珂;高新強;李振興;郭小惠
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: F25B21/00
• 分類號: F25B21/00;F25B40/06
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

一種減小退磁效應的主動式磁回熱器，包括磁熱組件以及套于所述磁熱組件上的同步旋轉組件；所述磁熱組件包括回熱器殼體、收容并固定于所述回熱器殼體中的平行間隔設置的多個磁熱材料板以及分別固定于所述回熱器殼體兩端的兩個回熱器端頭；所述回熱器端頭內設有連通所述回熱器殼體的流通通道。本發明提供的減小退磁效應的主動式磁回熱器能夠降低目前旋轉式磁制冷樣機中退磁效應帶來的負面影響，并且減小板疊材料承受的磁力扭矩。

技術領域

本申請涉及磁制冷領域，尤指一種減小退磁效應的主動式磁回熱器。

背景技術

磁制冷是一種基于磁熱效應，采用固態制冷方式，具有清潔環保特點的新型制冷技術。磁制冷機主要由磁場系統、主動式磁回熱器、換熱系統組成。主動式磁回熱器包括磁熱材料、回熱器外殼以及換熱流道三部分，是磁制冷機的核心。主動式磁回熱器是將回熱器外殼中填入磁熱材料，利用水等傳熱介質，在磁熱材料間隙形成的換熱流道中流動，實現傳熱介質與磁熱材料熱交換。

當一個尺寸有限的材料被外磁場磁化時，其兩端出現的自由磁極將產生一個與磁場強度方向相反的磁場，稱為退磁場。外加磁場強度與退磁場強度疊加為內部實際磁場強度，退磁場現象會導致材料內部實際磁場強度小于外加磁場強度。退磁場強度主要取決于退磁因子。退磁因子越大，退磁效應越大，內部實際磁場強度越小，材料的磁熵變越小，磁熱效應降低，制冷效果變弱；而退磁因子越小，退磁效應越小，內部實際磁場強度越大，材料的磁熵變越大，磁熱效應顯著，制冷效果越強。因此，盡量減小退磁因子，實現外加磁場損耗減小，實現內部實際磁場強度變大，制冷效果增強。

研究表明，退磁因子與材料的形狀以及外加磁場的方向有關，具有明顯的各向異性。對于平板材料，當外加磁場方向與材料長度方向平行時，退磁因子最小，退磁場強度最小，內部實際磁場強度最大，制冷效果最強；當外加磁場方向與材料厚度方向平行時，退磁因子最大，退磁場強度最大，內部實際磁場強度最小，制冷效果最弱。

近年來，世界各國制造的磁制冷樣機多為旋轉式結構，內外磁體在電機的驅動作用下發生相對轉動，從而產生大小和方向都在變化的磁場。而由磁熱材料平板平行堆積而成的板疊式減小退磁效應的主動式磁回熱器保持靜止狀態。因此在工作過程中，施加在磁熱材料板疊上的磁場強度方向時刻發生變化，無法保證始終沿著退磁場最小的方向，這導致實際作用在磁熱材料內部的磁場強度減小，從而削弱其磁熱效應，降低其制冷能力。另外，由于磁場方向不斷變化，磁熱材料也會受到磁力扭矩的作用，而目前廣泛應用的稀土基材料具有脆性大的特點，易發生疲勞破壞，從而影響磁制冷系統的使用壽命及可靠性。

鑒于此，實有必要提供一種新的減小退磁效應的主動式磁回熱器。

發明內容

鑒于此，有必要提供一種減小退磁效應的主動式磁回熱器，能夠降低目前旋轉式磁制冷樣機中退磁效應帶來的負面影響，并且減小板疊材料承受的磁力扭矩。

為解決上述技術問題，本申請提供了一種減小退磁效應的主動式磁回熱器，包括磁熱組件以及套于所述磁熱組件上的同步旋轉組件；所述磁熱組件包括回熱器殼體、收容并固定于所述回熱器殼體中的平行間隔設置的多個磁熱材料板以及分別固定于所述回熱器殼體兩端的兩個回熱器端頭；所述回熱器端頭內設有連通所述回熱器殼體的流通通道。

優選地，所述回熱器殼體包括圓筒狀的殼體以及自所述殼體的內表面凸起形成且對稱設置的多個第一齒條，相鄰的兩個第一齒條與所述殼體圍成固定槽；所述磁熱材料板呈長方形，所述多個磁熱材料板的寬度分別自兩端的磁熱材料板向中心的磁熱材料板逐漸遞增，每個磁熱材料板的兩側分別卡持于對應的固定槽中。

優選地，所述回熱器殼體還包括自所述殼體的內表面凸起形成且相對設置的兩個第二齒條，所述兩個第二齒條位于同一平面上且所述多個第一齒條關于所述兩個第二齒條所在的平面對稱；所述多個磁熱材料板兩端的磁熱材料板相背的表面分別抵接于對應的第二齒條上。