[发明专利]一种无外部热源侵扰的低功耗磁制冷机

说明书

本发明公开了无外部热源侵扰的低功耗磁制冷机，包括机架、转盘、磁工质、永磁体、传动轮、驱动模块和循环冷却模块；所述转盘可转动地固定在所述机架上，所述磁工质呈片状环形阵列分布在所述转盘的正反两面上，永磁体对称分布在所述转盘的上部，所述传动轮可转动地固定在所述机架上，所述传动轮的侧面与所述转盘的侧面相切并通过摩擦力传动；所述循环冷却模块包括一个冷却水槽、位于冷却水槽两端的多节冷却水管、连接在冷却水管上的压电叠堆泵。本发明能够使整个制冷机设备本身消除热源，防止热源对环境的侵扰，提高制冷效率，降低功耗。

【技术领域】

本发明涉及制冷器的技术领域，特别是磁制冷器的技术领域。

【背景技术】

应用成熟的传统制冷技术主要是依靠气体的压缩和膨胀使工质发生相的改变，一方面产生导致大气臭氧层破坏的物质，另一方面，这种气体压缩和膨胀的过程需要气体压缩机等设备组合成结构及其复杂的设备才能得以实现，随着科技的发展和环境保护刻不容缓的要求，制冷技术一直在朝着无环境破坏的方向发展，磁制冷技术就是在上述需求的推动下强势发展起来的新型制冷技术。

磁制冷技术是一种把磁性材料的磁热效应应用于制冷领域的技术，磁热效应(MCE)是磁性材料的一种固有特性，它是将外磁场的变化引起的材料自身磁熵改变，同时伴随着材料吸热放热过程。磁制冷是采用磁性物质作为制冷工质，由于磁性工质的磁熵比气体大，因此制冷装置可以做的更加紧凑。在热效率方面，磁制冷可以达到卡诺循环的30％-60％，而依靠气体的压缩-膨胀的制冷循环一般只能达到5％-10％，因此，磁制冷技术具有良好的应用前景。

目前磁制冷器主要分为低温磁制冷器和高温磁制冷器，其中低温磁制冷器因磁工质具有较大的磁熵变，所以热传递效率高，在航空航天、精密电子等领域的科学研究中能够较好的得到利用；而高温区，特别是接近室温的环境中，磁性工质的磁有序态难以形成，在受外磁场作用前后造成的磁熵变较小，所以在高温区制冷，无法采用低温区制冷的制冷材料。

目前高温区磁制冷机中有采用永磁体提供磁场的室温磁制冷机，2001年美国宇航公司联合爱荷华州立大学成功开发了首台采用永磁体提供磁场的回转式 磁制冷机，这种磁制冷机需要电机对转轮和泵提供动能，较之传统的空气压缩机式的制冷设备来说，节省了电能，但是实际上仍然消耗电能，因此不可避免的会造成发热，所以并没有从根本上消除外部热源的侵扰，在对温度极为敏感的微电子制造领域中的应用造成限制。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有室温磁制冷机无法消除外部热源侵扰的问题，提出一种无外部热源侵扰的低功耗磁制冷机，能够使整个制冷机设备本身消除热源，防止热源对环境的侵扰，提高制冷效率，降低功耗。

为实现上述目的，本发明提出了一种无外部热源侵扰的低功耗磁制冷机，包括机架、转盘、磁工质、永磁体、传动轮、驱动模块和循环冷却模块；所述转盘可转动地固定在所述机架上，所述磁工质呈片状环形阵列分布在所述转盘的正反两面上，所述永磁体呈U型，具有两块，永磁体对称分布在所述转盘的上部，所述传动轮可转动地固定在所述机架上，所述传动轮的侧面与所述转盘的侧面相切并通过摩擦力传动；所述驱动模块包括第一压电驱动块、固定在所述第一压电驱动块上的第一压电双晶片、固定在第一压电双晶片端部的第二压电驱动块、固定在第二压电驱动块上的第二压电双晶片，非通电状态下，所述第二压电双晶片的端面与所述传动轮的侧面相切，可传递摩擦力，所述第一压电驱动块固定在所述机架上；所述循环冷却模块包括一个冷却水槽、位于冷却水槽两端的多节冷却水管、连接在冷却水管上的压电叠堆泵。

作为优选，所述永磁体为强磁性的钕铁硼磁铁，两块永磁体的极性分布一致。

作为优选，所述转盘的材质为导热性差的尼龙材料。

作为优选，所述磁工质的材料为具有巨磁效应的GdSiGe系合金。