室温磁制冷机用圆柱型阵列式磁体及其装配方法与流程

本发明涉及室温磁制冷领域，具体涉及一种室温磁制冷机用圆柱型阵列式磁体及其装配方法。

背景技术：

目前，室温磁制冷机的研究主要集中在往复式和旋转式两种，往复式磁制冷机用的永磁磁场是部分闭合磁路磁场，旋转式用的是全闭合磁路磁场。

磁制冷用的永磁体最简单的是一块单块的磁体，在一个磁极的表面形成一空间磁场，但磁通密度低，且不均匀。为了加大并获得均匀的磁场，可以用两块磁体叠加组成简单的半闭合磁路，但这种方法中心磁场强度低，制冷能力不高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种室温磁制冷机用圆柱型阵列式磁体及其装配方法，得到的圆柱型阵列式磁体规避了漏磁现象，大大提高了磁场强度。

为达到上述目的，本发明使用的技术解决方案是：

室温磁制冷机用圆柱型阵列式磁体，包括：磁块、金属外壳；金属外壳的外形为形密闭结构，偶数个磁块排列在金属外壳的内壁上形成磁场阵列，磁场阵列的中部为圆柱形气隙；金属外壳两端设置有端盖，端盖压在磁块的端面上，磁场阵列在圆柱形气隙形成密闭磁场。

进一步，金属外壳的外形为圆柱形，位于同一层的磁块的数量为偶数个，磁场阵列由3-5层磁块构成。

进一步，磁块的形状为弧面形柱体，内侧面、外侧面为弧形面，端部为矩形面。

进一步，磁块选用ndfeb磁块，磁场阵列中同一层面上ndfeb磁块的磁化角度不同。

进一步，ndfeb磁块包括4种磁化角度，分别为0°，22°，67°及90°。

进一步，磁场阵列中同一层面上两个相对磁体在空间为镜像对称关系。

室温磁制冷机用圆柱型阵列式磁体的装配方法，包括：

将第一对磁块安装在金属外壳内，两个磁块的外侧弧面紧贴在金属外壳内侧壁，两个相对磁体在空间为镜像对称关系；

将一个磁块取出，按照磁化角递减或者递增的顺序，依次将剩余磁块安装到金属外壳内。

优选的，ndfeb磁块包括4种磁化角度，分别为0°，22°，67°及90°，步骤包括：

将磁化角90°的磁块的外侧弧面紧贴在金属外壳内侧壁，再将磁化角-90°角的ndfeb磁体按照阵列方式放置于相对位置；

待磁化角90°磁块安装完毕后，将调节模具中间调节螺母拧松，取出调节模具，然后将对侧磁化角-90°磁块取出；按照磁化角递减或者递增的顺序，依次将剩余磁块安装到金属外壳内。

优选的，ndfeb磁块装配按照halbach旋转理论，其安装顺序为：磁化角90°的磁块、磁化角67°的磁块、磁化角22°的磁块、两个磁化角0°的磁块、磁化角-22°的磁块、磁化角-67°的磁块、磁化角-90°的磁块。

优选的，调节模具两端设置有支撑板、双头螺栓，双头螺栓设置有调节螺母，双头螺栓两端连接支撑板；将调节模具放置于金属外壳内，将两块磁块放置在调节模具两侧，利用支撑板将磁块压在金属外壳的内壁上。

本发明技术效果包括：

本发明是针对现有往复式磁制冷机磁场系统提出的，现有的往复式磁制冷机磁场系统结构简单，空间无密闭、漏磁较严重；因此为解决漏磁现象，本发明提出采用金属外壳密闭磁场的方案，规避了漏磁现象，大大提高了磁场强度。

室温磁制冷机用圆柱型阵列式磁体具有中心无漏磁、磁场强度高、磁场密闭等特点。磁块在支撑板的作用下，通过调节螺母将磁体固定安装在金属外壳上，提高了装配工作效率。

附图说明

图1是本发明中室温磁制冷机用圆柱型阵列式磁体的结构示意图。

具体实施方式

以下描述充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。

本发明采用聚磁理论，研制圆柱型阵列式磁场，磁块与磁块磁化方向之间的角度越小，组成的磁场越均匀，磁通密度也越大，这样可以使磁力线得到充分的汇聚。在该磁路的基础上，还可以增加磁体的数目，得到磁制冷能力好的同向汇聚的匀强磁场。

如图1所示，是本发明中室温磁制冷机用圆柱型阵列式磁体的结构示意图。

室温磁制冷机用圆柱型阵列式磁体，包括：磁块1、金属外壳2；金属外壳2的外形为圆柱形密闭结构，偶数个磁块1排列在金属外壳2的内壁上形成磁场阵列，磁块阵列的中部为圆柱形气隙3。

位于同一层的磁块1的数量为偶数个，磁场阵列由3-5层磁块1构成。磁块1的形状为弧面形柱体，内侧面、外侧面为弧形面，端部为矩形面。

磁块1选用ndfeb磁块，ndfeb磁块的磁化角度不同，有4种磁化角度，分别为0°，22°，67°及90°。ndfeb磁块的装配顺序为：磁化角90°、67°、22°、0°、-22°、-67°、-90°。磁场设计成圆柱型阵列结构，两个相对磁体1在空间为镜像对称关系。

金属外壳2为密闭结构，两端设置有端盖，端盖压在磁块1的端面上，圆柱型阵列式磁体在圆柱形气隙3形成密闭磁场。金属外壳2的厚度为大于1.5mm。

磁块1的工作点ji≥0.9br，退磁曲线方形度接近于1。

室温磁制冷机用圆柱型阵列式磁体的装配方法，具体步骤如下：

步骤1：将磁化角90°的磁块1(ndfeb磁体)的外侧弧面紧贴在金属外壳2内侧壁，再将磁化角-90°角的ndfeb磁体按照阵列方式放置于相对位置；

调节模具两端设置有支撑板、支撑螺栓，支撑螺栓设置有调节螺母，支撑螺栓为双头螺栓，由双头螺栓两端连接支撑板，旋转调节螺母就可以将两个相同磁场方向的磁块1安装在金属外壳2中，并且支撑板将两个磁块1压在金属外壳2的内壁上。将调节模具放置于金属外壳2内，将两块相同磁场方向的磁块1放置在调节模具两侧，利用调节模具将磁块1压在金属外壳2的内壁上。

步骤2：待磁化角90°磁块1安装完毕后，将调节模具中间调节螺母拧松，取出调节模具，然后将对侧磁化角-90°磁块1取出；

步骤3：按照磁化角递减或者递增的顺序，依次将剩余磁块1安装到金属外壳2内。

ndfeb磁块装配按照halbach旋转理论，其安装顺序为：磁化角90°的磁块1、磁化角67°的磁块1、磁化角22°的磁块1、两个磁化角0°的磁块1、磁化角-22°的磁块1、磁化角-67°的磁块1、磁化角-90°的磁块1。

将磁化角67°ndfeb磁体侧边紧贴磁化角90°ndfeb磁体放置，再将磁化角-67°的ndfeb磁体按照阵列方式放置于对侧位置；待磁化角67°ndfeb磁体安装完毕后，将调节模具中间调节螺母拧松，然后取出调节模具，并将阵列另一端-67°ndfeb磁体取出。依次按照角度递减的规律顺序，安装磁化角22°、-22°、两个0°的ndfeb磁体。

圆柱形气隙3中会产生一定强度的磁场，该设计方法具有加强0角度方向磁场强度的作用。

本发明提供的磁制冷机用圆柱型阵列式磁体，通过选用磁体工作点ji≥0.9br，退磁曲线方形度接近于1的ndfeb磁体，按照一定角度顺序的安装方式，外包金属外壳1的方式得到密闭性好，0°方向磁场得到加强的圆柱型阵列式磁场。

本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。