[发明专利]磁冷却设备及其控制方法

说明书

提供了一种磁冷却设备及其控制方法。所述磁冷却设备以简化结构取代了往复型和旋转型冷却设备的提供驱动力的电机与动力传输系统。磁冷却设备包括：磁体，形成磁场；磁再生单元，由磁热材料形成，设置有线圈，并将当向磁场中的线圈供应电流时产生的电磁力用作运动能量；以及控制器，控制供应到磁再生单元的线圈的电流以控制磁再生单元的移动速度和方向。

技术领域

本发明的实施例涉及一种利用磁热效应的冷却设备和方法。

背景技术

在家庭中和工业上广泛使用通过压缩气态制冷剂(例如，氯氟碳(CFC)) 和使气态制冷剂膨胀而具有冷却效果的冷却设备。然而，可以用作气态制冷剂的CFC破坏臭氧层而且导致全球变暖，并且CFC被认为是环境破坏的一个主要原因，因此期望新的冷却设备来取代这些使用CFC的冷却设备。

磁冷却设备是使用磁热效应(magnetocaloric effect)的冷却设备。磁热效应可定义为当向磁性材料施加磁场时磁性材料的温度升高、而当从磁性材料去除磁场时磁性材料的温度降低的现象。这样的磁热效应是基于熵的定律，即，当向磁性材料施加磁场时，磁性材料的粒子进行排列。因此，磁性材料的温度可以升高。当从磁性材料去除磁场时，磁性材料的粒子的排列会变得不规则。因此，磁性材料的温度可以降低。磁冷却设备利用这样的温度差来得到冷却效果。

磁冷却设备包括往复型磁冷却设备和旋转型磁冷却设备，在往复型磁冷却设备中，包括磁性材料的磁再生单元在由磁体形成的磁场的内部和外部进行往复运动，以引起磁热材料的温度变化，在旋转型磁冷却设备中，磁体旋转(例如，围绕提供有包括安装在其内的磁性材料的磁性再生单元的环形容器)，从而可以形成磁再生单元的磁场的变化，以引起磁再生单元中磁性材料的温度变化。

磁冷却设备可以将电机用作动力源以实现磁再生单元的往复运动或旋转运动，并且需要动力传输系统以将电机的驱动力转换成磁再生单元的往复运动或旋转运动。因此，可能难于使磁冷却设备微型化并且驱动磁冷却设备的能量效率可能很低。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种以简化的结构来取代传统的往复型和旋转型的冷却设备的动力传输系统和电机的磁冷却设备。

本发明的另外的方面将在下面的描述中得到一定程度上的阐述，且在一定程度上通过描述而变得明显，或者可以通过本发明的实施而明了。

根据本发明的一个方面，一种磁冷却设备包括：多个磁体，形成磁场；磁再生单元，由磁热材料形成，提供有线圈，并将在向磁场中的线圈供应电流时产生的电磁力(安培力)用作运动能量；热水侧流动路径(高温侧流动路径)，当磁再生单元在磁场的内部被磁化时经由磁再生单元而形成该热水侧流动路径；冷水侧流动路径(低温侧流动路径)，当磁再生单元在磁场的外部退磁化时经由磁再生单元而形成该冷水侧流动路径；以及控制器，控制供应到磁再生单元的线圈的电流，使得磁再生单元在穿过磁场时被磁化并在退出磁场时退磁化，从而控制磁再生单元的运动以由通过磁再生单元的退磁化而产生的温度下降来实现冷却。

控制器可以通过控制供应到线圈的电流的强度来控制磁再生单元的移动速度，并可以通过控制供应到线圈的电流的方向来控制磁再生单元的移动方向。

控制器可以控制电流的强度和方向，以在磁再生单元退出磁场时产生充足的电磁力来克服磁体的吸引力。

控制器可以控制电流的强度和方向，以在磁再生单元进入磁场时产生强度与磁体的吸引力的强度对应的制动力。

控制器可以控制电流的强度和方向，使得磁再生单元在磁场的外部和内部之间直线往复运动。

控制器可以控制电流的强度和方向，使得磁再生单元在磁场的外部和内部之间旋转。