磁制冷装置的制作方法

1.本技术涉及磁制冷技术领域，具体涉及一种磁制冷装置。


背景技术：

2.磁制冷装置是一种利用磁热材料的物理特性进行制冷的设备，该装置的技术基础是磁热材料的磁热效应，即：在对磁热材料施加变化磁场时，会导致磁热材料温度的升高或者降低，磁场强度增加时材料磁熵减小、放热、温度升高，磁场强度降低时材料磁熵增加、吸热、温度降低。所以一种磁制冷装置一般需要具有：变化的磁场、磁回热器(用于放置磁热材料)、传热流体、冷端换热器、热端散热器以及配套的动力部件。
3.由于制冷/制热的过程中不需要制冷剂以及不会产生其他污染物，因此磁制冷机是一种绿色环保的制冷设备，具有取代蒸汽压缩制冷的潜力。然而，现阶段的磁制冷机往往结构复杂、体积庞大，内部系统元器件繁多，需要用换热流体流经磁工质床与其内部的磁工质接触并与之进行热交换，再流经换热器与外界进行热交换来对外界制热/制冷，因此需要用到流体管路，走管复杂，整机零部件排布凌乱，成本较高。


技术实现要素：

4.因此，本技术要解决的技术问题在于提供一种磁制冷装置，能够直接与气流进行换热，省去换热流体及其回路，简化磁制冷装置的结构，降低成本。
5.为了解决上述问题，本技术提供一种磁制冷装置，包括磁场发生器和蓄冷床，磁场发生器形成环形的磁场发生区域，磁场发生区域包括沿周向交替排布的加磁区域和去磁区域，至少两个蓄冷床能够转动地设置在磁场发生区域内，并且沿着磁场发生区域的周向排布，磁制冷装置对应于加磁区域设置有热风风道，对应于去磁区域设置有冷风风道，气流在热风风道内与位于加磁区域的蓄冷床进行换热，在冷风风道内与位于去磁区域的蓄冷床进行换热。
6.优选地，磁场发生器包括位于中心的磁轭和位于蓄冷床的外周侧的外磁体，蓄冷床的外周侧还设置有空缺，外磁体和空缺沿磁场发生器的周向依次排布，外磁体与磁轭配合形成加磁区域，空缺与磁轭配合形成去磁区域。
7.优选地，磁场发生器包括位于中心的内磁体和位于蓄冷床的外周侧的外磁体，蓄冷床的外周侧还设置有空缺，外磁体和空缺沿磁场发生器的周向依次排布，外磁体与内磁体配合形成加磁区域，空缺与内磁体配合形成去磁区域。
8.优选地，外磁体为永磁体或直流电磁体。
9.优选地，内磁体为环形，外磁体为至少两个，空缺与外磁体数量相同，外磁体和空缺沿周向交替排布。
10.优选地，磁制冷装置还包括外壳，外壳上设置有冷风进口、冷风出口、热风进口和热风出口，冷风进口和冷风出口与冷风风道相连通，热风进口和热风出口与热风风道相连通。
11.优选地，外壳上设置有驱动机构，驱动机构通过转轴与内磁体固定连接，蓄冷床安装在内磁体上。
12.优选地，外壳包括壳体和设置在壳体第一端的第一端盖，第一端盖上开设有第一出口，第一端盖上设置有连接风道，连接风道与第一出口连通，连接风道内设置有第一风机。
13.优选地，蓄冷床的第一端固定设置有端部面板，端部面板位于第一端盖和蓄冷床之间，端部面板上对应于各蓄冷床设置有开口，蓄冷床上设置有供气流通过的过流通道，过流通道与开口连通。
14.优选地，端部面板与第一端盖之间设置有密封层，第一端盖与端部面板之间通过密封层形成密封。
15.优选地，密封层固定在端部面板上，密封层上开设有开口，密封层上的开口与端部面板上的开口一一对应；或，密封层固定在第一端盖上，密封层上设置有开口，密封层上的开口与第一端盖上的第一出口一一对应。
16.优选地，外壳还包括底壳，底壳设置在壳体的第二端，壳体的第二端还设置有第一进口，第一进口与第一出口对应连通。
17.优选地，壳体的第二端设置有第二出口，第一出口与热风风道相连通，第二出口与冷风风道相连通，壳体上对应空缺的位置设置有第二进口，第二进口与第二出口与冷风风道相连通。
18.优选地，外壳包括底壳时，蓄冷床的第二端与底壳之间形成安装空间，安装空间内安装有第二风机。
19.优选地，第二出口位于壳体的侧壁上，第一风机为轴流风机，第二风机为离心风机。
20.优选地，壳体的第二端设置有第一进口时，第一进口和第二出口之间通过风道隔板间隔开。
21.优选地，蓄冷床上设置有供气流通过的过流通道，过流通道沿轴向贯穿蓄冷床。
22.优选地，蓄冷床包括多个沿周向间隔排布的片状磁工质，相邻的片状磁工质之间形成过流通道。
23.优选地，片状磁工质的第一端和/或第二端通过连接筋固定连接在一起。
24.优选地，连接筋设置在片状磁工质的径向外边缘。
25.本技术提供的磁制冷装置，包括磁场发生器和蓄冷床，磁场发生器形成环形的磁场发生区域，磁场发生区域包括沿周向交替排布的加磁区域和去磁区域，至少两个蓄冷床能够转动地设置在磁场发生区域内，并且沿着磁场发生区域的周向排布，磁制冷装置对应于加磁区域设置有热风风道，对应于去磁区域设置有冷风风道，气流在热风风道内与位于加磁区域的蓄冷床进行换热，在冷风风道内与位于去磁区域的蓄冷床进行换热。本技术的磁制冷装置，使得蓄冷床的磁工质直接与气流进行换热，产生制冷/制热效果，省去了换热流体及其回路，机组内部零部件数量得到精简，省去了管路连接，内部零部件排布更加整洁、美观，此外，还有效避免了流体泄漏的问题，提高了机组可靠性，避免了磁工质被流体腐蚀的问题，由于磁制冷装置通过控制蓄冷床的转动实现制冷和制热的切换，因此只需要调整蓄冷床的转动位置，即可使得交替变热/变冷的蓄冷床始终处于冷热状态相符的风道中，
热风风道内始终走热风，冷风风道内始终走冷风，无需磁体转动，也无需进行阀的切换，控制结构更加简单，成本更低。
附图说明
26.图1为本技术一个实施例的磁制冷装置的结构示意图；
27.图2为图1的a向的结构示意图；
28.图3为图1的b
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b向剖视结构示意图；
29.图4为图1的c
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c向剖视结构示意图；
30.图5为图2的d
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d向剖视结构示意图；
31.图6为图2的e
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e向剖视结构示意图；
32.图7为图5的f处的局部放大结构示意图；
33.图8为图6的f处的局部放大结构示意图；
34.图9为图1的h
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h向剖视结构示意图；
35.图10为本技术一个实施例的磁制冷装置的蓄冷床的轴测图。
36.附图标记表示为：
37.1、蓄冷床；2、内磁体；3、外磁体；4、空缺；5、驱动机构；6、转轴；7、壳体；8、第一端盖；9、第一出口；10、第一进口；11、第二出口；12、第二进口；13、连接风道；14、第一风机；15、第二风机；16、端部面板；17、过流通道；18、密封层；19、底壳；20、片状磁工质；21、连接筋；22、风道隔板。
具体实施方式
38.结合参见图1至图10所示，根据本技术的实施例，磁制冷装置包括磁场发生器和蓄冷床1，磁场发生器形成环形的磁场发生区域，磁场发生区域包括沿周向交替排布的加磁区域和去磁区域，至少两个蓄冷床1能够转动地设置在磁场发生区域内，并且沿着磁场发生区域的周向排布，磁制冷装置对应于加磁区域设置有热风风道，对应于去磁区域设置有冷风风道，气流在热风风道内与位于加磁区域的蓄冷床1进行换热，在冷风风道内与位于去磁区域的蓄冷床1进行换热。
39.本技术的磁制冷装置，使得蓄冷床1的磁工质直接与气流进行换热，产生制冷/制热效果，省去了换热流体及其回路，机组内部零部件数量得到精简，省去了管路连接，内部零部件排布更加整洁、美观，此外，还有效避免了流体泄漏的问题，提高了机组可靠性，避免了磁工质被流体腐蚀的问题，由于磁制冷装置通过控制蓄冷床1的转动实现制冷和制热的切换，因此只需要调整蓄冷床1的转动位置，即可使得交替变热/变冷的蓄冷床1始终处于冷热状态相符的风道中，让正在变热的蓄冷床1始终处于热风风道中，以及让正在变冷的蓄冷床1始终处于冷风风道中，让蓄冷床1里边的磁工质直接与气流换热，热风风道内始终走热风，冷风风道内始终走冷风，无需磁体转动，也无需进行阀的切换，控制结构更加简单，降低了控制程序的复杂程度，成本更低。
40.在一个实施例中，磁场发生器包括位于中心的磁轭和位于蓄冷床1的外周侧的外磁体3，蓄冷床1的外周侧还设置有空缺4，外磁体3和空缺4沿磁场发生器的周向依次排布，外磁体3与磁轭配合形成加磁区域，空缺4与磁轭配合形成去磁区域。在本实施例中，采用磁
轭作为中心结构，从而能够与外磁体3形成配合，使得磁力线可以从磁轭经过，在外磁体3所在区域形成加磁区域，由于空缺4处未设置外磁体3，因此不会产生磁场，可以在空缺4所在区域形成去磁区域，空缺4与外磁体3在周向方向上交替排布，可以沿周向形成交替排布的加磁区域和去磁区域。
41.在一个实施例中，磁场发生器包括位于中心的内磁体2和位于蓄冷床1的外周侧的外磁体3，蓄冷床1的外周侧还设置有空缺4，外磁体3和空缺4沿磁场发生器的周向依次排布，外磁体3与内磁体2配合形成加磁区域，空缺4与内磁体2配合形成去磁区域。在本实施例中，位于中心的内磁体2可以采用环形结构，能够方便蓄冷床1在内磁体2上的安装固定。外磁体3能够与内磁体2的磁场相互作用，从而形成加磁区域，而未设置外磁体3的区域为空缺4，空缺4无法与内磁体2共同作用产生磁场，因此在空缺4与内磁体2之间的区域形成去磁区域。
42.外磁体3为永磁体或直流电磁体，可以形成稳定的磁场，从而使得外磁体3与磁轭或者内磁体2之间所形成的加磁区域和去磁区域位置固定，只需要通过调整蓄冷床1的转动位置，使得处于正在变热的蓄冷床1始终处于热风风道中，正在变冷的蓄冷床1始终处于冷风风道中，就可以无需增加切换阀实现连续的制冷和制热。
43.内磁体2为永磁体或直流电磁体。
44.在一个实施例中，内磁体2为环形，外磁体3为至少两个，空缺4与外磁体3数量相同，沿周向方向的长度相同，外磁体3和空缺4沿周向交替排布。采用此种结构时，两个外磁体3与内磁体2之间形成两个加磁区域，两个空缺4与内磁体2之间形成两个去磁区域，因此需要四个蓄冷床1，进行交替的制冷或者制热，其中两个蓄冷床1位于加磁区域时，两个蓄冷床1位于去磁区域。
45.四个蓄冷床1周向均布，由中央位置的转轴6带动旋转，两个外磁体3与蓄冷床1同轴布置，也为周向均布。图3中所示为两个蓄冷床1旋转进入了磁场区域的时刻，产生加磁效应而变热。而另外2个蓄冷床1在该时刻则离开了磁场区域，产生去磁效应而变冷。
46.在一个实施例中，外磁体3的数量也可以为一个，此时空缺4的数量也为一个，相应地，蓄冷床1的数量为两个，其中一个蓄冷床1位于加磁区域时，另一个蓄冷床1位于去磁区域。
47.磁制冷装置还包括外壳，外壳上设置有冷风进口、冷风出口、热风进口和热风出口，冷风进口和冷风出口与冷风风道相连通，热风进口和热风出口与热风风道相连通。磁场发生器和蓄冷床1均位于外壳内，外壳一方面可以为磁场发生器和蓄冷床1提供安装空间，另一方面也可以对磁场发生器和蓄冷床1提供保护，还可以避免热量流失，提高蓄冷床1的能源利用率。
48.外壳上设置有驱动机构5，驱动机构5通过转轴6与内磁体2固定连接，蓄冷床1安装在内磁体2上。驱动机构5例如为电机，可以通过驱动转轴6转动的方式来带动内磁体2转动，进而通过内磁体2带动蓄冷床1沿周向运动，使得蓄冷床1交替处于加磁区域和去磁区域内，实现交替的制热和制冷。驱动机构5例如为伺服电机。
49.驱动电机与转轴6之间可以通过联轴器进行连接，方便实现驱动电机与转轴6之间的连接和拆卸，装拆效率更高。
50.四个蓄冷床1和位于中央位置的内磁体2一起由转轴6带动旋转，转轴6由上下一对
轴承所支承。这样，固定在磁场发生区域的同一直径两端的外磁体3就可交替性地对四个蓄冷床1进行加磁、去磁。
51.蓄冷床1上设置有供气流通过的过流通道17，过流通道17沿轴向贯穿蓄冷床1。过流通道17允许气流从蓄冷床1的磁工质中穿过，与磁工质进行换热。为了保证最大的换热效果，过流通道17从蓄冷床1的第一端延伸至第二端，从而使得气流能够以最大流程流经蓄冷床1，与蓄冷床1进行充分换热。
52.结合参见图10所示，在本实施例中，蓄冷床1包括多个沿周向间隔排布的片状磁工质20，相邻的片状磁工质20之间形成过流通道17。1蓄冷床为敞开式设计，底部镂空，内部装有竖立放置且等间距排列的若干个片状磁工质20，在相邻的两个片状磁工质20之间形成扇形或者矩形的过流通道17，由于片状磁工质20采用薄板式结构，因此，可以保证气流与片状磁工质20之间进行充分接触，同时可以减小片状磁工质20对气流的流动阻力，这样一来，气流能够顺利地通过蓄冷床1并与磁工质进行热交换。在蓄冷床1的径向内周侧设置有与内磁体2固定配合的弧形板，片状磁工质20设置在弧形板的外周侧，形成翅片式结构，可以与气流进行更加有效率的换热。片状磁工质20通过弧形板固定连接在一起，也可以增强蓄冷床1的整体结构。蓄冷床1可以采用一体成型的结构形式，从而提高蓄冷床1的整体结构强度。
53.片状磁工质20沿轴向方向的第一端和/或第二端通过连接筋21固定连接在一起，可以从片状磁工质20的两端将属于同一个蓄冷床1的所有的片状磁工质20连接在一起，增强蓄冷床1的结构强度。
54.在一个实施例中，连接筋21设置在片状磁工质20的径向外边缘。由于片状磁工质20的径向内边缘是通过弧形板固定连接在一起的，因此，通过在片状磁工质20的径向外边缘设置连接筋21，可以从片状磁工质20的径向内外两侧将所有的片状磁工质20固定连接在一起，从而有效保证了蓄冷床1的结构强度和工作稳定性。
55.外壳包括壳体7和设置在壳体7第一端的第一端盖8，第一端盖8上开设有第一出口9，第一端盖8上设置有连接风道13，连接风道13与第一出口9连通，连接风道13内设置有第一风机14。其中的第一风机14设置在第一出口9处，可以通过连接风道13与第一出口9实现连接，方便将第一出口9的出风引出，并送至室内或者室外。本技术的第一风机14设置在第一端盖8外，也即设置在外壳外，因此不占用外壳内空间，不会占用内部的风道，使得整体结构更加紧凑，风道更加顺畅，提高换热效率。此处的第一出口9可以为热风出口，也可以为冷风出口，可以根据需要选择。第一风机14例如为轴流风机。
56.蓄冷床1的第一端固定设置有端部面板16，端部面板16位于第一端盖8和蓄冷床1之间，端部面板16上对应于各蓄冷床1设置有开口，蓄冷床1上设置有供气流通过的过流通道17，过流通道17与开口连通。气流从外部进入到磁制冷装置内后，流经过流通道17的过程中与蓄冷床1的磁工质进行换热，与蓄冷床1进行换热之后的气流可以沿着过流通道17进入开口，然后从开口处进入第一出口9，进而送出磁制冷装置外。端部面板16可以起到隔开各个蓄冷床1，使得蓄冷床1之间不会发生串气的现象，提高换热效率。
57.在一个实施例中，在蓄冷床1的第一端和第二端分别设置有端部面板16，使得气流只能够经由过流通道17通过，可以充分与蓄冷床1进行换热，有效提高气流流动效率，提高气流与蓄冷床1的换热效率。
58.端部面板16与第一端盖8之间设置有密封层18，第一端盖8与端部面板16之间通过
密封层18形成密封，能够提高蓄冷床1的端部与第一端盖8之间的密封性。
59.在一个实施例中，密封层18固定在端部面板16上，密封层18上开设有开口，密封层18上的开口与端部面板16上的开口一一对应。
60.在一个实施例中，密封层18固定在第一端盖8上，密封层18上设置有开口，密封层18上的开口与第一端盖8上的第一出口9一一对应。
61.无论密封层18设置在哪个结构上，均能够保证第一端盖8与端部面板16之间的密封性能。密封层18例如为密封毛毡，第一出口例如为热风出口。
62.第一端盖8、密封毛毡、端部面板16三者相互挤压接触，利用密封毛毡的挤压回弹特性产生密封效果。在机组运行过程中，端部面板16固定连接在四个蓄冷床1上，并与蓄冷床1一起旋转，两者间无间隙。端部面板16正对着四个蓄冷床1的位置都留有尺寸与蓄冷床1相匹配的开口，气流可由该处流出。端部面板16与密封毛毡固定连接在一起，两者在磁场区域的正上方开有相互重合的出风口，从而避免密封毛毡对端部面板16上的开口形成遮挡，保证气流能够顺利流通。
63.外壳还包括底壳19，底壳19设置在壳体7的第二端，壳体7的第二端还设置有第一进口10，第一进口10与第一出口9对应连通。本实施例中，第一进口10、第一出口9与位于加磁区域的蓄冷床1的热风风道连通，气流从第一进口10进入，并在蓄冷床1的过流通道17内进行换热，之后从第一出口9进入到连接风道13内，并在轴流风机的作用下从连接风道13的出口被送出。
64.当进入加磁区域的两个蓄冷床1变热时，第一端盖8上的开口与密封毛毡、端部面板16的出风口重合，这样，这两个蓄冷床1就与外界相通形成热风风道。蓄冷床1在位于第一出口9处的轴流风机的作用下，气流由底部的进出风格栅的进风口进入机组，按箭头方向流动，经过蓄冷床1与其进行热交换，然后继续竖直往上流动，再由顶部的第一出口9吹出机组并通过风管接到室外侧出风口，被引入室外。
65.壳体7的第二端设置有第二出口11，第一出口9与热风风道相连通，第二出口11与冷风风道相连通，壳体7上对应空缺4的位置设置有第二进口12，第二进口12与第二出口11与冷风风道相连通。本实施例中，第二进口12、第二出口11与位于去磁区域的蓄冷床1的冷风风道连通，气流从第二进口12进入，并在蓄冷床1的过流通道17内进行换热，之后从第二出口11吹出至室内。
66.外壳包括底壳19时，蓄冷床1的第二端与底壳19之间形成安装空间，安装空间内安装有第二风机15。其中第二风机15例如为离心风机。
67.在一个实施例中，第二出口11位于壳体7的侧壁上，第一风机14为轴流风机，第二风机15为离心风机。
68.壳体7的第二端设置有第一进口10时，且第一进口10位于壳体7的侧壁上时，第一进口10和第二出口11之间通过风道隔板22间隔开。
69.在本实施例中，对于热风风道而言，气流从壳体7的第二端侧壁上的第一进口10进入到壳体7内，然后沿竖直方向向上流动，流经位于加磁区域的蓄冷床1的过流通道17后，从顶部的第一出口9进入到轴流风机所在的连接风道13内，然后从顶部的连接风道13沿着风管排出到室外。对于冷风风道而言，气流从与空缺4对应设置的第二进口12处经空缺4进入到位于去磁区域的蓄冷床1的过流通道17内，与蓄冷床1进行换热，之后向下流动，进入到离
心风机内，然后在离心风机的作用下从位于壳体7的第二端侧壁上的第二出口11处吹向室内。
70.在本实施例中，冷风风道与热风风道沿周向交替排布，相邻的两个冷风风道之间相隔90
°
，相邻的两个热风风道之间也相隔90
°
。在进口和出口位置处均设置有格栅。第一进口10和第二出口11之间有风道隔板22和密封毛毡阻隔，从而使得热风风道和冷风风道能够相互隔离，具有良好的密封性和保温性，因此不会发生冷热风掺混，冷热风道可相互独立地工作。
71.对于冷风风道而言，由于第一端盖8上对应冷风风道的位置未开设风口，因此位于去磁区域内的两个蓄冷床1正上方的端部面板16的开口与密封毛毡以及第一端盖8上的风口错开了，无气流通过。因此，在外壳底部左右两侧的离心风机的作用下，气流由进风格栅进入机组，按箭头方向流动，经过蓄冷床1与磁工质进行热交换，最后从底部的第二出口11处的格栅吹出机组给室内制冷。
72.本技术的磁制冷机能够实现磁工质与外界空气直接换热，避免使用换热流体，省去了一整套换热回路元器件，降低了整机成本，更加节能环保，这将有利于磁制冷机产品化推广。
73.本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
74.以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。以上仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本技术的保护范围。