[发明专利]一种基于热电磁耦合的全固态能量转换制冷装置

说明书

本发明公开了一种基于热电磁耦合的全固态能量转换制冷装置，包括框架平台、两块永磁体、四个制冷元件、绝缘隔热圆盘和转动机构；所述框架包括底部的第一平台和设于第一平台上方的第二平台，第二平台上布置有两块位置调节板；所述永磁体为U型磁体，两块永磁体的U型开口相对，且分别固定在两个位置调节板上；四个制冷元件两两相对，且沿周向均匀间隔安装在绝缘隔热圆盘的边部；绝缘隔热圆盘的中心穿过一根转轴，转轴的下端与转动机构相连，转动机构通过转轴和绝缘隔热圆盘带动制冷元件水平转动。本发明的有益效果为：本发明所述技术方案可为四个制冷元件与热端冷端换热器进行热交换，材料用量更少、制冷效率更高、结构更紧凑。

技术领域

本发明涉及一种制冷设备，具体涉及一种基于热电磁耦合的全固态能量转换制冷装置。

背景技术

针对目前单一磁制冷或单一热电制冷的效率难以达到传统蒸汽压缩制冷水平的这一问题，已有单位涉及了一种可同时发挥两种制冷技术优势的热电磁耦合全固态制冷新型器件，这种新型制冷器件的核心是由热电材料和磁热材料复合制备得到的梯度复合结构或者均匀复合结构热电磁材料，通过全新的器件结构设计和电控方式改变，能够同时产生热电制冷和磁制冷效果(ZL202011207036.9)。但是，这一制冷器件存在以下问题；1、多个Π型热电磁制冷元件只与一对热端冷端换热器做热交换，制冷效率低，材料浪费多；2、热端换热器热量积累导致制冷效率下降；3、正反向电流施加方式不合理。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种制冷效率高、结构紧凑的基于热电磁耦合的全固态能量转换制冷装置。

本发明采用的技术方案为：一种基于热电磁耦合的全固态能量转换制冷装置，其特征在于，包括框架平台、两块永磁体、四个制冷元件、绝缘隔热圆盘和转动机构；所述框架包括底部的第一平台和设于第一平台上方的第二平台，第二平台上布置有两块位置调节板；所述永磁体为U型磁体，两块永磁体的U型开口相对，且分别固定在两个位置调节板上，用于提供磁场对制冷元件进行励磁；所述绝缘隔热圆盘设于两个永磁体的U型开口之间，四个制冷元件两两相对，且沿周向均匀间隔安装在绝缘隔热圆盘的边部；绝缘隔热圆盘的中心穿过一根转轴，转轴的下端与转动机构相连，转动机构通过转轴和绝缘隔热圆盘带动制冷元件水平转动，使制冷元件进入磁场励磁或退出磁场；所述热端换热器布置在处于励磁状态、位于磁场中的制冷元件的外环电极处，为该制冷元件散热；所述冷端换热器布置在处于退磁状态的制冷元件的外环电极处，为该制冷元件提供热量。

按上述方案，所述永磁体为U型磁体，两个永磁体产生的磁场垂直作用于制冷元件中的电流方向，且磁场面积覆盖至少一个制冷元件。

按上述方案，所述转动机构包括电机和梅花联轴器，所述电机设于第一平台上，电机的电机轴通过联轴器与转轴相连，转轴穿过第二平台，与绝缘隔热圆盘相连。

按上述方案，在电机的顶部设一定位座体，定位座体可与第二平台的底部相连。

按上述方案，所述制冷元件的外环电极为弧形结构；所述冷端换热器和热端换热器的内端为传热端，两换热器的传热端面均为与制冷元件的外环电极适配的弧面，两换热器的传热端通过导热胶与制冷元件的外环电极接触；所述冷端换热器和热端换热器分别通过支撑件安装在第二平台上。

按上述方案，热端换热器中部位于永磁体的U型开口内，热端换热器的两端自永磁体的 U型开口伸出；所述热端换热器包括换热底座，以及与换热底座适配的盖板，换热底座和盖板的传热端面均为与制冷元件的外环电极适配的弧面，换热底座上表面开设有流道，流道与设于换热底座端部的流体通道连通，流体通道的入水口和出水口分别设有温度计；流体通道的入水口通过管路与水冷装置的冷却水罐连通，流体通道的出水口与排水管路连通，其流道和流体通道提供液固对流传热的场所并快速带走热端热量。

按上述方案，所述制冷元件为Π型结构热电磁全固态制冷元件，包括一个N型热电磁制冷件和一个P型热电磁制冷件，两制冷件的外环由外环电极相连，两制冷件的内环分别与直流电源的正负极相连。