無外部熱源侵擾的低功耗磁制冷機的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了無外部熱源侵擾的低功耗磁制冷機，包括機架、轉盤、磁工質、永磁體、傳動輪、驅動模塊和循環冷卻模塊；所述轉盤可轉動地固定在所述機架上，所述磁工質呈片狀環形陣列分布在所述轉盤的正反兩面上，永磁體對稱分布在所述轉盤的上部，所述傳動輪可轉動地固定在所述機架上，所述傳動輪的側面與所述轉盤的側面相切并通過摩擦力傳動；所述循環冷卻模塊包括一個冷卻水槽、位于冷卻水槽兩端的多節冷卻水管、連接在冷卻水管上的壓電疊堆泵。本實用新型能夠使整個制冷機設備本身消除熱源，防止熱源對環境的侵擾，提高制冷效率，降低功耗。
【專利說明】
無外部熱源侵擾的低功耗磁制冷機
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及制冷器的技術領域，特別是磁制冷器的技術領域。
【【背景技術】】
[0002]應用成熟的傳統制冷技術主要是依靠氣體的壓縮和膨脹使工質發生相的改變，一方面產生導致大氣臭氧層破壞的物質，另一方面，這種氣體壓縮和膨脹的過程需要氣體壓縮機等設備組合成結構及其復雜的設備才能得以實現，隨著科技的發展和環境保護刻不容緩的要求，制冷技術一直在朝著無環境破壞的方向發展，磁制冷技術就是在上述需求的推動下強勢發展起來的新型制冷技術。
[0003]磁制冷技術是一種把磁性材料的磁熱效應應用于制冷領域的技術，磁熱效應(MCE)是磁性材料的一種固有特性，它是將外磁場的變化引起的材料自身磁熵改變，同時伴隨著材料吸熱放熱過程。磁制冷是采用磁性物質作為制冷工質，由于磁性工質的磁熵比氣體大，因此制冷裝置可以做的更加緊湊。在熱效率方面，磁制冷可以達到卡諾循環的30%-60%，而依靠氣體的壓縮-膨脹的制冷循環一般只能達到5%-10%，因此，磁制冷技術具有良好的應用前景。
[0004]目前磁制冷器主要分為低溫磁制冷器和高溫磁制冷器，其中低溫磁制冷器因磁工質具有較大的磁熵變，所以熱傳遞效率高，在航空航天、精密電子等領域的科學研究中能夠較好的得到利用；而高溫區，特別是接近室溫的環境中，磁性工質的磁有序態難以形成，在受外磁場作用前后造成的磁熵變較小，所以在高溫區制冷，無法采用低溫區制冷的制冷材料。
[0005]目前高溫區磁制冷機中有采用永磁體提供磁場的室溫磁制冷機，2001年美國宇航公司聯合愛荷華州立大學成功開發了首臺采用永磁體提供磁場的回轉式磁制冷機，這種磁制冷機需要電機對轉輪和栗提供動能，較之傳統的空氣壓縮機式的制冷設備來說，節省了電能，但是實際上仍然消耗電能，因此不可避免的會造成發熱，所以并沒有從根本上消除外部熱源的侵擾，在對溫度極為敏感的微電子制造領域中的應用造成限制。
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【發明內容】
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[0006]本發明的目的就是解決現有室溫磁制冷機無法消除外部熱源侵擾的問題，提出一種無外部熱源侵擾的低功耗磁制冷機，能夠使整個制冷機設備本身消除熱源，防止熱源對環境的侵擾，提高制冷效率，降低功耗。
[0007]為實現上述目的，本發明提出了一種無外部熱源侵擾的低功耗磁制冷機，包括機架、轉盤、磁工質、永磁體、傳動輪、驅動模塊和循環冷卻模塊;所述轉盤可轉動地固定在所述機架上，所述磁工質呈片狀環形陣列分布在所述轉盤的正反兩面上，所述永磁體呈U型，具有兩塊，永磁體對稱分布在所述轉盤的上部，所述傳動輪可轉動地固定在所述機架上，所述傳動輪的側面與所述轉盤的側面相切并通過摩擦力傳動;所述驅動模塊包括第一壓電驅動塊、固定在所述第一壓電驅動塊上的第一壓電雙晶片、固定在第一壓電雙晶片端部的第二壓電驅動塊、固定在第二壓電驅動塊上的第二壓電雙晶片，非通電狀態下，所述第二壓電雙晶片的端面與所述傳動輪的側面相切，可傳遞摩擦力，所述第一壓電驅動塊固定在所述機架上;所述循環冷卻模塊包括一個冷卻水槽、位于冷卻水槽兩端的多節冷卻水管、連接在冷卻水管上的壓電疊堆栗。
[0008]作為優選，所述永磁體為強磁性的釹鐵硼磁鐵，兩塊永磁體的極性分布一致。
[0009]作為優選，所述轉盤的材質為導熱性差的尼龍材料。
[0010]作為優選，所述磁工質的材料為具有巨磁效應的GdSiGe系合金。
[0011]本發明的有益效果:本發明通過將磁工質設置成分離的片狀并分布在轉盤上，通過旋轉運動進行熱交換，減小制冷器的整體空間;通過設置驅動輪使驅動模塊與轉盤分離，一方面減小轉盤的損壞速度，另一方面防止驅動模塊內產熱造成熱源侵擾;通過組合的雙晶片作為驅動模塊的動力輸出裝置，由于壓電陶瓷具有電容性，所以產熱極低;通過設置壓電疊堆栗驅動的循環冷卻模塊進行水冷，也能較之傳統栗送機構的功耗進行節約，使整個系統低產熱、低功耗，擴展了制冷器的應用場合。
[0012]本發明的特征及優點將通過實施例結合附圖進行詳細說明。
【【附圖說明】】
[0013]圖1是本發明無外部熱源侵擾的低功耗磁制冷機的整體結構示意圖。
[0014]圖中:1_轉盤、2-傳動輪、3-第二壓電驅動塊、4-第一壓電雙晶片、5-第一壓電驅動塊、6-第二壓電雙晶片、7-機架、8-永磁體、9-磁工質、10-冷卻水管、11-壓電疊堆栗、12-冷卻水槽。
【【具體實施方式】】
[0015]參閱圖1，本發明無外部熱源侵擾的低功耗磁制冷機，包括機架7、轉盤1、磁工質9、永磁體8、傳動輪2、驅動模塊和循環冷卻模塊;所述轉盤I可轉動地固定在所述機架7上，所述磁工質9呈片狀環形陣列分布在所述轉盤I的正反兩面上，所述永磁體8呈U型，具有兩塊，永磁體8對稱分布在所述轉盤I的上部，所述傳動輪2可轉動地固定在所述機架7上，所述傳動輪2的側面與所述轉盤的側面相切并通過摩擦力傳動;所述驅動模塊包括第一壓電驅動塊5、固定在所述第一壓電驅動塊5上的第一壓電雙晶片4、固定在第一壓電雙晶片4端部的第二壓電驅動塊3、固定在第二壓電驅動塊3上的第二壓電雙晶片6，非通電狀態下，所述第二壓電雙晶片6的端面與所述傳動輪2的側面相切，可傳遞摩擦力，所述第一壓電驅動塊5固定在所述機架7上;所述循環冷卻模塊包括一個冷卻水槽12、位于冷卻水槽12兩端的多節冷卻水管1、連接在冷卻水管10上的壓電疊堆栗11。
[0016]所述永磁體8為強磁性的釹鐵硼磁鐵，兩塊永磁體8的極性分布一致。
[0017]所述轉盤I的材質為導熱性差的尼龍材料。
[0018]所述磁工質9的材料為具有巨磁效應的GdSiGe系合金。
[0019]本發明工作過程:
[0020]本發明無外部熱源侵擾的低功耗磁制冷機，驅動模塊中的第二壓電雙晶片6通電后朝向一側彎曲可驅動傳動輪2轉動一個步進角度，然后第一壓電雙晶片4受電彎曲將第二壓電雙晶片6脫離傳動輪2，再然后，第二壓電雙晶片6斷電恢復原狀，之后第一壓電雙晶片4斷電恢復原狀，依靠此循環，傳動輪2通過摩擦力帶動轉盤I轉動;轉盤I上的呈圓周陣列分布的磁工質9進入永磁體8受到兩次充磁后，由于磁工質9的材料具有巨磁效應，充磁后溫度降低，當轉出永磁體8后退磁，磁工質9的溫度將會變得更低，冷卻水槽12中的冷卻水的溫度受磁工質9影響而降低，通過壓電疊堆栗11的栗送，形成冷卻循環。
[0021]本發明，通過將磁工質設置成分離的片狀并分布在轉盤上，通過旋轉運動進行熱交換，減小制冷器的整體空間;通過設置驅動輪使驅動模塊與轉盤分離，一方面減小轉盤的損壞速度，另一方面防止驅動模塊內產熱造成熱源侵擾;通過組合的雙晶片作為驅動模塊的動力輸出裝置，由于壓電陶瓷具有電容性，所以產熱極低;通過設置壓電疊堆栗驅動的循環冷卻模塊進行水冷，也能較之傳統栗送機構的功耗進行節約，使整個系統低產熱、低功耗，擴展了制冷器的應用場合。
[0022]上述實施例是對本發明的說明，不是對本發明的限定，任何對本發明簡單變換后的方案均屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.無外部熱源侵擾的低功耗磁制冷機，其特征在于:包括機架(7)、轉盤(I)、磁工質(9)、永磁體(8)、傳動輪(2)、驅動模塊和循環冷卻模塊;所述轉盤(I)可轉動地固定在所述機架(7)上，所述磁工質(9)呈片狀環形陣列分布在所述轉盤(I)的正反兩面上，所述永磁體(8)呈U型，具有兩塊，永磁體(8)對稱分布在所述轉盤(I)的上部，所述傳動輪(2)可轉動地固定在所述機架(7)上，所述傳動輪(2)的側面與所述轉盤的側面相切并通過摩擦力傳動；所述驅動模塊包括第一壓電驅動塊(5)、固定在所述第一壓電驅動塊(5)上的第一壓電雙晶片(4)、固定在第一壓電雙晶片(4)端部的第二壓電驅動塊(3)、固定在第二壓電驅動塊(3)上的第二壓電雙晶片(6)，非通電狀態下，所述第二壓電雙晶片(6)的端面與所述傳動輪(2)的側面相切，可傳遞摩擦力，所述第一壓電驅動塊(5)固定在所述機架(7)上;所述循環冷卻模塊包括一個冷卻水槽(12)、位于冷卻水槽(12)兩端的多節冷卻水管(10)、連接在冷卻水管(10)上的壓電疊堆栗(11)。2.如權利要求1所述的無外部熱源侵擾的低功耗磁制冷機，其特征在于:所述永磁體(8)為強磁性的釹鐵硼磁鐵，兩塊永磁體(8)的極性分布一致。3.如權利要求1所述的無外部熱源侵擾的低功耗磁制冷機，其特征在于:所述轉盤(I)的材質為導熱性差的尼龍材料。4.如權利要求1所述的無外部熱源侵擾的低功耗磁制冷機，其特征在于:所述磁工質(9)的材料為具有巨磁效應的GdSiGe系合金。
【文檔編號】F25B21/00GK205448397SQ201521087930
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月23日
【發明人】王嫣俐
【申請人】王嫣俐