[发明专利]用于磁热热装置的磁场发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于磁热热装置的磁场发生器，所述磁场发生器包括在至少一气隙中产生恒定磁场的至少一磁化结构，所述磁化结构包括第一磁极和第二磁极，所述第一磁极和第二磁极在一对称平面两侧彼此相对地布置和每个由永磁体和铁磁元件构成的组件组成，在所述磁场发生器中，所述铁磁元件具有相对于形成所述磁极的组件突伸出的表面F1，而所述磁化结构的两铁磁元件以一间距相面对地布置，所述间距形成所述磁化结构的所述至少一气隙。

背景技术

为了在界定的一空间中经济地获得强磁场，已知地实施永磁体组件。文献描述了这类组件，特别是应用于磁共振的医疗成像领域中。在此领域中，实施并排布置的永磁体冠体。不过所使用的永磁体具有难以实施的复杂几何结构，这增加了磁体组件的成本。

这类磁体结构的转置因此在容积更为受限的应用范围内是不可设计的，特别地在磁热热发生器的领域中是不可设计的。实际上，在这些装置中，不可或缺的是，在基本上对应磁热材料或磁热元件的容积的气隙中产生均匀的强磁场，以使得所产生的磁场能够磁激活和磁钝化一种或多种磁热材料，所述磁热材料交替地被插入气隙继而从气隙取出。磁场越大，磁热元件或磁热材料的磁热效应越大，这将具有增大这类磁热热装置的热功率和从而增大效率的作用。

此外，在这些装置中，还期望的是，在气隙外部不存在任何磁场。这允许增大磁热效应，磁热效应直接地取决于由磁热材料在在气隙中的位置和其在气隙外的位置之间所经历的磁场差。如果在气隙外存在磁场，磁热元件在这两个位置之间并不从零磁场过度到强磁场。装置的效率因此不是最优的，这是因为磁热循环的效率和磁热效应被限制。

文章《Design of permanent-magnet field source for rotary-magnetic refrigeration systems》（S.J.Lee&al.，IEEE Transactions on Magnetics Vol.38,No.5,September2002）提出根据权利要求1的前序部分所述的一种磁化结构。

发明内容

本发明旨在通过提出一种磁场发生器来消除这些弊端，所述磁场发生器用于集成在一磁热热装置中和在其气隙中具有均匀的和集中的强磁场。该磁场发生器也易于实施，组装便利，构件的几何形状简单，从而成本低廉。

为此，本发明涉及一种如在前序部分中所定义的磁场发生器，其特征在于，所述磁场发生器包括两安装框架，所述两安装框架在侧面封闭所述磁场发生器，所述两安装框架布置在基本上垂直于对称平面的一平面中且每个在与所述磁化结构相对的其侧壁上包括永磁体。

磁热元件用于与载热流体进行热接触，所述载热流体在磁化循环第一阶段期间从其冷端部向其热端部流动，所述磁化循环第一阶段对应这样一阶段，在所述阶段中磁热材料或磁热元件经受其温度的升高，所述载热流体在磁化循环第二阶段期间从其热端部向其冷端部流动，在所述磁化循环第二阶段中磁热材料或磁热元件经受其温度的降低。在载热流体和磁热元件之间的热接触可通过沿着或经过磁热材料的载热流体实现。为此，磁热元件可由一种或多种磁热材料组成和可被载热流体透过。磁热元件还可包括在磁热材料的两端部之间延伸的流体流动通道。这些通道可通过磁热材料的孔隙率，或通过机加工的或通过一组磁热材料板所获得的槽道实施。

优选地，载热流体是液体。为此，例如可使用纯净水或添加防冻剂的水、乙二醇产品或盐水。

在每个磁极中，铁磁元件可具有四边形横截面，位于所述气隙外的其三个表面F2、F3、F4的每个与对应的永磁体的一表面相接触。

铁磁元件的表面F2、F4可基本上垂直于位于气隙中的表面F1和与称为侧向磁体的永磁体的一表面相接触，所述侧向磁体的磁化方向基本上垂直于垂直面F2、F4。

铁磁元件的与气隙中的表面F1相反的且被称为相反面F3的表面F3，有利地与称为相反磁体的永磁体相接触，所述相反磁体的磁化方向基本上垂直于所述相反面F3。

永磁体与铁磁元件相接触的表面优选地具有相同的形状和尺寸。

在第一磁极中，侧向磁体的和相反磁体的磁化方向可反向于铁磁元件取向；并且，在第二磁极中，侧向磁体的磁化方向可在与第一磁极的侧向磁体的磁化方向相反的方向上朝向铁磁元件取向，而在相反磁体中的磁化方向与第一磁极的相反磁体的磁化方向相同。

在每个磁极中，侧向磁体可具有平行六面体横截面，而相反磁体可具有两表面，所述两表面与侧向磁体的具有相同形状和尺寸的对应表面相接触。