一种磁制冷装置的制作方法

本实用新型属于磁制冷技术领域，具体涉及一种磁制冷装置。

背景技术：

本实用新型涉及磁制冷领域，主要涉及旋转式磁制冷机的磁场发生装置。

磁制冷技术是一种基于磁热效应的固态制冷方式,采用水等环保介质作为传热流体,具有零gwp、零odp、内禀高效、低噪音与低振动等特点,相比低温制领域，在室温范围内，磁制冷有更广阔的应用前景，比如家用冰箱、空调、医疗卫生事业等领域的应用。因此近十几年室温磁制冷技术研发受到世界各国的普遍重视，并取得一些举世嘱目的成就。

磁制冷机主要包括五大部分：产生变化磁场的磁场系统、主动式磁工质床(用于放置磁热材料，有些专利或文献中，磁工质床又称为蓄冷器、回热器)、冷热端换热器、换热流体循环通路以及配套的动力驱动装置。其中磁场系统根据工作原理分为：电磁体、永磁体和超导磁体。为了使室温磁制冷实用化、商业化,行业内往往采用永磁体。其中永磁体磁制冷机根据运动方式分为旋转式和往复式，相比往复式磁制冷机，为了提高磁制冷机的效率选择旋转式。旋转式磁制冷机又分为旋转磁体式和旋转工质床式，由于旋转工质床式磁制冷机涉及为解决管路缠绕而做的动态密封装置具有机械摩擦损失和流体泄露问题，因此，磁场在静态磁热材料(工质床)上的旋转是更有效的解决方案，于是优选永磁旋转式磁制冷机。

目前来看永磁体旋转式磁制冷机所用磁体，从简单的平行磁体布置、“c”型磁铁、2d简单旋转磁体，发展到主要利用“halbach旋转定理”及磁路定律等聚磁思想设计的复杂磁体，主要分为：“c”型与halbach(2d)混合型、旋转双层或多层halbach(2d)、永磁体阵列halbach(3d)。

其中“c”型与halbach混合型(2d)磁体系统用于旋转式磁制冷机时，存在需要旋转整个磁体导致转动惯量大，c型气隙缺口高度有限而气隙径向扩展也不足导致气隙容积扩展性不足等问题；双halbach磁体阵列和三重halbach(2d)阵列存在中心孔洞气隙容积较小的限制；磁路可以近似为二维的方式之外，磁路三维引导会导致所需方向的磁通密度增加，比如永磁体阵列halbach(3d)。然而，在大多数情况下，这种磁路的复杂使得装配困难以及成本高，不利于商业化。

由于现有技术中的磁制冷装置通过采用径向方向或径向与其他方向相结合的磁场方向进行充磁的磁力线分布方式，导致径向气隙尺寸存在受限、使得气隙容积较小，磁工质容纳体积较小、磁制冷装置的制冷或制热性能较低，影响制冷或制热性能；并且磁场强度低等技术问题，因此本实用新型研究设计出一种磁制冷装置。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的磁制冷装置存在径向气隙尺寸受限、使得磁工质的容纳气隙体积较小、导致磁制冷装置的制冷或制热性能较低的缺陷，从而提供一种磁制冷装置。

本实用新型提供一种磁制冷装置，其包括：

第一组件和第二组件，所述第二组件为环形组件，且所述第一组件位于所述第二组件的径向外侧或径向内侧，且所述第一组件为第一磁体组件，所述第二组件上设置有能够容纳磁工质床的气隙空间，所述第一组件能够与所述第二组件做相对转动的运动，且所述第一磁体组件的磁力线方向沿着环形的所述第二组件的圆周方向进行分布。

优选地，

所述第二组件也为第二磁体组件，且所述第二组件的磁力线方向也沿着环形的所述第二组件的圆周方向进行分布。

优选地，

所述第二磁体组件的磁力线串联而围绕成封闭的环。

优选地，

所述第一组件包括位于所述第二组件的径向外侧的外磁体组件和位于所述第二组件的径向内侧的内磁体组件。

所述外磁体组件和内磁体组件相对应，在圆周方向所占的角度相同。

优选地，

所述外磁体组件包括分隔开的第一单元和第二单元，所述第一单元的磁力线和所述第二单元的磁力线通过所述第二组件而相接串联并形成封闭的磁力线环。

优选地，

所述内磁体组件包括分隔开的第三单元和第四单元，所述第三单元的磁力线和所述第四单元的磁力线通过所述第二组件而相接串联并形成封闭的磁力线环。

优选地，

当所述外磁体组件包括分隔开的第一单元和第二单元时，所述第一单元和所述第二单元之间通过无磁性外连接件进行连接；

和/或，当所述内磁体组件包括分隔开的第三单元和第四单元时，所述第三单元和所述第四单元之间通过无磁性内连接件进行连接。

优选地，

当所述第二组件也为第二磁体组件时，所述第二组件的磁力线方向、所述内磁体组件的磁力线方向和所述外磁体组件的磁力线方向均为相同的环绕方向。

优选地，

所述外磁体组件还包括至少一个第一外永磁体、至少一个第一外软磁体，所述第一外软磁体设置在相邻两所述第一外永磁体之间。

优选地，

在所述第一外永磁体的边缘还连接设置有外端部永磁体，且所述外端部永磁体的磁力线方向指向所述磁工质床或磁力线的延长线方向穿过所述磁工质床。

优选地，

所述内磁体组件还包括至少一个第一内永磁体和至少一个第一内软磁体，所述第一内软磁体设置在相邻两所述第一内永磁体之间。

优选地，

在所述第一内永磁体的边缘还连接设置有内端部永磁体，且所述内端部永磁体的磁力线方向指向所述磁工质床或磁力线的延长线方向穿过所述磁工质床。

优选地，

所述第二组件还包括第二永磁体和第二软磁体，所述第二软磁体设置在相邻两第二永磁体之间，且所述第二永磁体与所述磁工质床之间还设置有极靴，所述极靴由软磁材料构成。

优选地，

所述第二组件还包括第二永磁体和第二软磁体，所述第二永磁体设置在相邻两第二软磁体之间，且所述第二软磁体与所述磁工质床之间还设置有极靴，所述极靴由软磁材料构成。

优选地，

所述极靴和所述第二软磁体为一体成型结构。

优选地，

所述磁工质床为两个以上，所述气隙空间为磁隙，且一个所述磁隙中能够放置一个以上的所述磁工质床。

优选地，

所述磁工质床为4个，所述磁隙为4个；或者所述磁工质床为6个，所述磁隙为6个。

本实用新型提供的一种磁制冷装置具有如下有益效果：

1.本实用新型通过将磁工质床设置于环形的第二组件上，且在第二组件的径向内侧或外侧设置第一组件、且第一组件为具有产生磁场的磁体组件，并且通过第一组件相对于第二组件的相对转动的方式，能够对第二组件上的磁工质床产生交变的磁场，从而驱动所述磁工质床中的磁工质发生加磁或去磁的过程，从而产生对外吸热或放热的作用，实现磁制冷或磁制热的效果，并且第一磁体组件的磁力线方向沿着环形的所述第二组件的圆周方向进行分布，有效杜绝和避免了现有采用磁力线方向沿径向方向或径向加其他方向相结合的方式中、磁工质床沿径向的尺寸不能做的过大，否则会产生磁衰减、影响磁场强度，而带来的径向气隙尺寸受限、使得磁工质的容纳气隙体积较小、导致磁制冷装置的制冷或制热性能较低的缺陷，使得第二组件的径向尺寸(尤其是包括磁工质床的部分)做的较大，增大磁工质床的容纳气隙体积，增大磁工质的量或磁体实际的有效工作空间，提高磁制冷装置的制冷或制热效果，提高磁制冷装置的制冷或制热性能；

2.并且本实用新型通过无论是第二磁体组件的串联而成的封闭的磁回路还是第一磁体组件串联而成的封闭的磁回路，均能有效地提高磁制冷装置的磁场强度；并且通过多条周向环形磁路在强磁区聚集和叠加还有效地形成了磁回路的并联作用，进一步有效增强了磁制冷装置的磁场强度，提高磁制冷装置的制冷或制热效果；

3.本实用新型还通过设置第一磁体组件和第二磁体组件形成的多层基础磁路，使得磁场在多个强磁区域实现汇聚并且避开多个弱磁区域，磁路避开的区域形成了弱磁区域，从而实现了对于放置其中的磁工质的去磁效果，而磁路汇聚的区域形成了强磁区域，从而实现了对于放置其中的磁工质的加磁效果；并且通过多个磁体块，具有多个磁隙，能够以较高频率实现对多个磁隙磁工质床周期性的加磁和去磁，解决了加磁和去磁的频率较低的问题；

4.本实用新型还通过端部永磁体的设置，能够实现加磁区域也就是强磁区域的磁场导向，使得磁力线汇聚在强磁区域，从而实现磁力线方向进入强磁区汇聚再离开强磁区，这样可以加强强磁区的磁场强度；还通过设置软磁体或软磁材料的极靴，能够对磁场进行短路和导向，从而对于去磁的磁工质床具有更好的磁屏蔽和去磁效果，还能够对于加磁的磁工质床提供良好的磁导通效果，使得磁场分布均匀。

附图说明

图1是本实用新型的磁制冷装置的第一实施方式的俯视图；

图2是本实用新型的磁制冷装置的第一实施方式的三维示意图；

图3是本实用新型的磁制冷装置的第一实施方式中的第一磁体组件结构示意图；

图4是本实用新型的磁制冷装置的第一实施方式中的第二磁体组件结构示意图；

图5是本实用新型的磁制冷装置的第一实施方式的一个工作周期中第一磁体组件360°旋转示意图；

图6是本实用新型的磁制冷装置的第一实施方式产生的磁场云图；

图7是本实用新型的磁制冷装置的第一实施方式磁感应强度矢量图；

图8是本实用新型的磁制冷装置的第二实施方式的俯视图；

图9是本实用新型的磁制冷装置的第二实施方式中的第一磁体组件结构示意图；

图10是本实用新型的磁制冷装置的第三实施方式的俯视图；

图11是本实用新型的磁制冷装置的第三实施方式中的第二磁体组件结构示意图；

图12是本实用新型的磁制冷装置的第四实施方式的俯视图；

图13是本实用新型的磁制冷装置的第三、第四实施方式产生的磁场云图；

图14是本实用新型的磁制冷装置的气隙个数为4个时磁路分布图；

图15是本实用新型的磁制冷装置的气隙个数为6个时磁路分布图；

图16是本实用新型的磁制冷装置的气隙个数为8个时磁路分布图；

图17是本实用新型的磁制冷装置的第五实施方式的俯视图；

图18是本实用新型的磁制冷装置的第五实施方式的三维示意图；

图19是本实用新型的磁制冷装置的第五实施方式产生的磁场云图。

图中附图标记表示为：

1、第一组件；11、外磁体组件；11a、第一单元；11b、第二单元；110、外端部永磁体；111、第一外软磁体；112、第一外永磁体；114、无磁性外连接件；12、内磁体组件；12a、第三单元；12b、第四单元；120、内端部永磁体；121、第一内软磁体；122、第一内永磁体；124、无磁性内连接件；2、第二组件；21、第二永磁体；22、第二软磁体；23、极靴；24、磁工质床。

具体实施方式

如图1-19所示，本实用新型提供一种磁制冷装置，其包括：

第一组件1和第二组件2，所述第二组件2为圆环形组件，且所述第一组件1位于所述第二组件2的径向外侧或径向内侧，且所述第一组件1为第一磁体组件，所述第二组件2上设置有能够容纳磁工质床24的气隙空间，所述第一组件1能够与所述第二组件2做相对转动的运动，且所述第一磁体组件的磁力线方向沿着圆环形的所述第二组件2的圆周方向进行分布。

本实用新型通过将磁工质床设置于圆环形的第二组件上，且在第二组件的径向内侧或外侧设置第一组件、且第一组件为具有产生磁场的磁体组件，并且通过第一组件相对于第二组件的相对转动的方式，能够对第二组件上的磁工质床产生交变的磁场，从而驱动所述磁工质床中的磁工质发生加磁或去磁的过程，从而产生对外吸热或放热的作用，实现磁制冷或磁制热的效果，并且第一磁体组件的磁力线方向沿着圆环形的所述第二组件的圆周方向进行分布，有效杜绝和避免了现有采用磁力线方向沿径向方向或径向加其他方向相结合的方式中、磁工质床沿径向的尺寸不能做的过大，否则会产生磁衰减、影响磁场强度，而带来的径向气隙尺寸受限、使得磁工质的容纳气隙体积较小、导致磁制冷装置的制冷或制热性能较低的缺陷，使得第二组件的径向尺寸(尤其是包括磁工质床的部分，因为现有磁力线沿着径向方向分布、径向尺寸若做大则会造成磁场严重衰减)做的较大，增大磁工质床的容纳气隙体积，增大磁工质的量或磁体实际的有效工作空间，提高磁制冷装置的制冷或制热效果，提高磁制冷装置的制冷或制热性能。

优选地，

所述第二组件2也为第二磁体组件，且所述第二组件的磁力线方向也沿着圆环形的所述第二组件2的圆周方向进行分布。第二磁体组件的磁力线方向沿着圆环形的所述第二组件的圆周方向进行分布，也进一步有效杜绝和避免了现有采用磁力线方向沿径向方向或径向加其他方向相结合的方式中、磁工质床沿径向的尺寸不能做的过大，否则会产生磁衰减、影响磁场强度，而带来的径向气隙尺寸受限、使得磁工质的容纳气隙体积较小、导致磁制冷装置的制冷或制热性能较低的缺陷，使得第二组件的径向尺寸(尤其是包括磁工质床的部分，因为现有磁力线沿着径向方向分布、径向尺寸若做大则会造成磁场严重衰减)做的较大，增大磁工质床的容纳气隙体积，增大磁工质的量或磁体实际的有效工作空间，提高磁制冷装置的制冷或制热效果，提高磁制冷装置的制冷或制热性能。

第一实施方式

如图1～7所示，描述了第一实施方式，第一实施方式所构成的磁体具有4个磁隙(即气隙空间)，其磁路的基本原理可以参照图14所示。

如图1所示，磁场系统由第一组件1和第二组件2两个磁体组件构成；所述第一组件1由2个第一磁体组件单元构成，2个第一磁体组件单元优选地呈360°均匀布置；图2所示，为第一实施方式的三维示意图，看以看到具有4个磁隙，用于放置磁工质床24。

优选地，

所述第二磁体组件的磁力线串联而围绕成封闭的环。第二磁体组件的串联而成的封闭的磁回路，能有效地提高磁制冷装置的磁场强度。

优选地，

所述第一组件1包括位于所述第二组件2的径向外侧的外磁体组件11和位于所述第二组件2的径向内侧的内磁体组件12。形成的多层基础磁路，使得磁场在多个强磁区域实现汇聚并且避开多个弱磁区域，磁路避开的区域形成了弱磁区域，从而实现了对于放置其中的磁工质的去磁效果，而磁路汇聚的区域形成了强磁区域，从而实现了对于放置其中的磁工质的加磁效果；并且通过多条周向环形磁路在强磁区聚集和叠加还有效地形成了磁回路的并联作用，进一步有效增强了磁制冷装置的磁场强度，提高磁制冷装置的制冷或制热效果。

优选地，

所述外磁体组件和内磁体组件相对应，在圆周方向所占的角度基本相同或角度重叠，即内磁体组件与对应的外磁体组件均在磁隙处分开成单元。

优选地，

所述外磁体组件11包括分隔开的第一单元11a和第二单元11b，所述第一单元11a的磁力线和所述第二单元11b的磁力线通过所述第二组件2而相接串联并形成封闭的磁力线环。外磁体组件由于第一和第二单元分开了、则通过在分开位置与第二组件相接、能够通过第二组件将第一单元和第二单元的磁力线串联而形成的封闭的磁回路，进一步能有效地提高磁制冷装置的磁场强度。

优选地，

所述内磁体组件12包括分隔开的第三单元12a和第四单元12b，所述第三单元12a的磁力线和所述第四单元12b的磁力线通过所述第二组件2而相接串联并形成封闭的磁力线环。内磁体组件由于第三和第四单元分开了、则通过在分开位置与第二组件相接、能够通过第二组件将第三单元和第四单元的磁力线串联而形成的封闭的磁回路，进一步能有效地提高磁制冷装置的磁场强度。

优选地，

当所述外磁体组件11包括分隔开的第一单元11a和第二单元11b时，所述第一单元和所述第二单元之间通过无磁性外连接件114进行连接；

和/或，当所述内磁体组件12包括分隔开的第三单元12a和第四单元12b时，所述第三单元和所述第四单元之间通过无磁性内连接件124进行连接。

通过无磁性外连接件能够对第一单元和第二单元连接到一起、但是不会导磁，该连接件通常采用无磁性或者非磁性的塑料、铝合金等材料制作，通过无磁性内连接件能够对第三单元和第四单元连接到一起、但是不会导磁。

优选地，

当所述第二组件2也为第二磁体组件时，所述第二组件2的磁力线方向、所述内磁体组件12的磁力线方向和所述外磁体组件11的磁力线方向均为相同的环绕方向。这样能够使得内磁体组件的磁力线方向、外磁体组件的磁力线方向和第二磁体组件的磁力线方向沿同方向进行延伸，从而形成多条并联的磁力线，有效增强磁场的强度，提高磁制冷装置的制冷和制热能力。

优选地，

所述外磁体组件11还包括至少一个第一外永磁体112、至少一个第一外软磁体111，所述第一外软磁体111设置在相邻两所述第一外永磁体112之间。这是本实用新型的外磁体组件的优选结构形式，通过第一外永磁体和第一外软磁体相结合的方式，通过设置软磁体或软磁材料的极靴，能够对磁场进行短路和导向，从而对于去磁的磁工质床具有更好的磁屏蔽和去磁效果，还能够对于加磁的磁工质床提供良好的磁导通效果，使得磁场分布均匀，并且软磁体成本较低。

如图3所示为第一组件1，第一组件1由外磁体组件11和内磁体组件12构成，其中内磁体组件12和外磁体组件11相对位置固定；所述内磁体组件12优选地由永磁材料块和软磁材料构成，所述外磁体组件11也优选地由永磁体材料和软磁材料构成；其中永磁体材料形成一定方向的磁场，是磁场的来源，也是必不可少的。使用成本较低的软磁材料代替部分永磁材料可以降低成本，另外在靠近去磁区域磁工质床24的部分、使用导磁效果更好的软磁材料可以形成磁屏蔽，从而对于去磁的磁工质床24具有更好的去磁效果。如图1、3中所示，带有箭头的为永磁材料，其箭头方向表示充磁方向，阴影部分为软磁材料。其中永磁材料包括但不限于钕铁硼，软磁材料可以是电工纯铁、低碳钢等。

优选地，

在所述第一外永磁体112的边缘还连接设置有外端部永磁体110，且所述外端部永磁体110的磁力线方向指向所述磁工质床24或磁力线的延长线方向穿过所述磁工质床24。通过端部永磁体的设置，能够实现加磁区域也就是强磁区域的磁场导向，使得磁力线汇聚在强磁区域(即对磁工质床加磁的位置，如图5中0度时左右两磁工质床的位置)，从而实现磁力线方向进入强磁区汇聚再离开强磁区，这样可以加强强磁区的磁场强度。

外磁体组件11由外端部永磁体110、第一外永磁体112以及第一外软磁体111构成，其中两块外永磁体之间布置第一外软磁体111，两块外永磁体的两端分别布置外端部永磁体110。同样地，内磁体组件12由两块第一内永磁体122以及位于其之间的第一内软磁体121和位于其两端的内端部永磁体120构成。其中内、外端部永磁体，其主要作用是实现加磁区域也就是强磁区域的磁场导向，使得磁力线汇聚在强磁区域，其中某些充磁方向指向强磁区域，某些充磁方向从强磁区离开，从而实现磁力线方向进入强磁区汇聚再离开强磁区，这样可以加强强磁区的磁场强度。内、外磁体组件中永磁体充磁方向一致使得形成的内、外磁路保持顺时针方向一致或逆时针方向一致，从而构成第一磁体组件单元的磁路方向，每个第一磁体组件单元的磁路方向同样保持顺时针方向一致或逆时针方向一致，从而两个第一磁体组件单元按顺时针方向或逆时针方向形成环形磁路的重要组成部分。

优选地，

所述内磁体组件12还包括至少一个第一内永磁体122和至少一个第一内软磁体121，所述第一内软磁体121设置在相邻两所述第一内永磁体122之间。这是本实用新型的内磁体组件的优选结构形式，通过第一内永磁体和第一内软磁体相结合的方式，通过设置软磁体或软磁材料的极靴，能够对磁场进行短路和导向，从而对于去磁的磁工质床具有更好的磁屏蔽和去磁效果，还能够对于加磁的磁工质床提供良好的磁导通效果，使得磁场分布均匀，并且软磁体成本较低。

优选地，

在所述第一内永磁体122的边缘还连接设置有内端部永磁体120，且所述内端部永磁体120的磁力线方向指向所述磁工质床24或磁力线的延长线方向穿过所述磁工质床24。通过端部永磁体的设置，能够实现加磁区域也就是强磁区域的磁场导向，使得磁力线汇聚在强磁区域(即对磁工质床加磁的位置，如图5中0度时左右两磁工质床的位置)，从而实现磁力线方向进入强磁区汇聚再离开强磁区，这样可以加强强磁区的磁场强度。

优选地，

所述第二组件2还包括第二永磁体21和第二软磁体22，所述第二软磁体22设置在相邻两第二永磁体21之间，且所述第二永磁体21与所述磁工质床24之间还设置有极靴23，所述极靴23由软磁材料构成。这是本实用新型的第二磁体组件的优选结构形式(第一、第二实施方式，参见图1-9)，通过第二永磁体和第二软磁体相结合的方式，通过设置软磁体或软磁材料的极靴，能够对磁场进行短路和导向，从而对于去磁的磁工质床具有更好的磁屏蔽和去磁效果，还能够对于加磁的磁工质床提供良好的磁导通效果，使得磁场分布均匀，并且软磁体成本较低。

优选地，

所述第二组件2还包括第二永磁体21和第二软磁体22，所述第二永磁体21设置在相邻两第二软磁体22之间，且所述第二软磁体22与所述磁工质床24之间还设置有极靴23，所述极靴23由软磁材料构成。这是本实用新型的第二磁体组件的优选结构形式(第三实施方式，参见图10-11)，通过第二永磁体和第二软磁体相结合的方式，通过设置软磁体或软磁材料的极靴，能够对磁场进行短路和导向，从而对于去磁的磁工质床具有更好的磁屏蔽和去磁效果，还能够对于加磁的磁工质床提供良好的磁导通效果，使得磁场分布均匀，并且软磁体成本较低。优选所述极靴23和所述第二软磁体22为一体成型结构。

如图4所示为第二组件2，所述第二组件2由4个第二磁体组件单元构成，4个第二磁体组件单元优选地呈360°均匀布置；所述第二磁体组件单元优选地由第二永磁体21和第二软磁体22构成，优选地在第二磁体组件单元的两端布置由软磁材料构成的极靴23。如图4所示，每个第二磁体组件单元由两块永磁体以及位于其中间的第二软磁体22和位于其两端的极靴23构成。

所述第二磁体组件单元中第二永磁体21的充磁方向保持顺时针方向或逆时针方向一致，从而构成第二磁体组件单元的磁路方向，每个第二磁体组件单元的磁路方向保持顺时针方向或逆时针方向一致，从而4个第二磁体组件单元按顺时针或逆时针方向形成环形磁路的重要组成部分；4个第二磁体组件两两之间形成4个间隙，所述间隙构成气隙容积，每个气隙容积可以布置一个磁工质床24，当第二组件2旋转时磁工质床24与其同步旋转；当第二磁体组件固定不动时，磁工质床24也保持固定，也就是说磁工质床24与第二组件2保持相对位置不变。

所述第一组件1和第二组件2同轴布置，且第二组件2的尺寸满足其旋转运动区域的位于第一组件1中外磁体组件11和内磁体组件12旋转运动区域之间；所述第一磁体组件单元形成的环形磁路方向和第二磁体组件形成的环形磁路方向保持顺时针或逆时针一致，从而形成磁路的叠加；旋转方式分为三种：第一组件1固定，第二组件2旋转；第一组件1旋转，第二组件2固定；两个组件均旋转但转速不同。也就是说只要形成第一磁体组件和第二磁体组件相对旋转运动即可。

当第一组件1和第二组件2相对旋转运动，在特定的时间段，相对应地可以对4个磁工质床24进行加磁和去磁，其中当2个磁工质床24处于加磁状态的同时，另外2个磁工质床24处于去磁状态，且相邻的磁工质床24的状态相反。如图5所示是第二组件2固定且第一组件1旋转的情况，当第一组件1旋转360°时的示意图。从图5中可以看出，第一组件1每旋转90°，完成磁工质床24的加磁和去磁转换，即其中两个磁工质床从加磁状态变为去磁，另外两个磁工质床从去磁状态变为加磁状态；旋转360°实现了4个磁工质床24的4次加磁和去磁转换。比如初始状态为去磁状态，对于单独一个磁工质床而言，转子旋转360°实现了如下过程：去磁→加磁→去磁→加磁→去磁，可以看出实现了4次加磁去磁转换，另外三个磁工质床同理，所以转子每旋转360°实现了4个磁工质床的4次加磁去磁转换。

优选地，

所述磁工质床24为两个以上，所述气隙空间为磁隙，且一个所述磁隙中能够放置一个以上的所述磁工质床24。本实用新型通过多个磁隙(即容纳磁工质床的气隙)，能够以较高频率实现对多个磁隙磁工质床周期性的加磁和去磁，解决了加磁和去磁的频率较低的问题。

优选地，

所述磁工质床24为4个，所述磁隙为4个；或者所述磁工质床24为6个，所述磁隙为6个。这是本实用新型第一至第四实施方式以及第五实施方式的优选结构形式。

图6、图7分别为第一实施方式产生的磁场云图和磁感应强度矢量图；在图6中，颜色的深浅表示磁场强度的强弱，颜色越深表示磁场强度越弱，颜色越浅表示磁场强度越高，可以看出在该状态下，上下两个磁工质床24所在的区域磁场强度弱，处于去磁状态；左右两个磁工质床24所在的区域磁场强度强，处于加磁状态。图7中箭头方向表示磁感应强度的矢量方向，可以看出整个环形磁路按照顺时针方向，在左右磁工质床24所在的区域汇聚，箭头的密度较高，实现加磁；在上下两个磁工质床24的区域箭头几乎没有，实现了弱磁区域。

其中，磁工质床24与所述第二组件2可以连接为一个整体，也可以分离。

所述方法形成的磁场系统其外形为柱状，其横截面可以是圆形、矩形、环形或其他形状，所述气隙的截面形状包括但不限于矩形，进而由气隙形状决定的磁工质床的截面包括但不限于矩形。所述方法形成的磁场系统包括多个气隙区域，每个气隙区域用来放置磁工质床，所述气隙区域的容积可以通过改变磁场系统的柱状长度或轴向高度实现。

第二实施方式

如图8～9表示第二实施方式，该实施方式与第一实施方式不同的地方在于第一磁体组件。如图8所示为第二实施方式。

第二实施方式中的第一磁体组件的示意图如图9所示，第一实施方式中的第一磁体组件如图3所示；图3和图9的区别在于图9增加了无磁性内连接件124和无磁性外连接件114；

第三实施方式

图10～11用来描述第三实施方式，图10表示的第三实施方式和图1所表示的第一实施方式不同的地方在于第二磁体组件。

图11表示的第三实施方式第二磁体组件和图4表示的第一实施方式第二磁体组件的区别在于：图11中每个第二磁体组件单元由两块第二软磁体22以及位于其中间的第二永磁体21和位于其两端的极靴23构成；整个第二磁体组件总共用了四块第二永磁体21，而图4中用了八块第二永磁体21。使用软磁体替代永磁体可以降低磁体系统的成本，另外在磁工质床两侧使用软磁材料有利于磁路的聚集，也有利于在去磁时对图10-11中所示的上下去磁的磁工质床更好的磁屏蔽效果，也就是有利于实现较好的去磁效果，或者说形成的弱磁区更接近于0t，而这样做对于磁场强度的减弱影响是比较小的，这就是使用软磁体的目的和优点。在第三实施方式中第二磁体组件单元的第二软磁体22可以和极靴23合为一体。

第四实施方式

图12用来描述第四实施方式，该实施方式是将第二实施方式中的第一组件1和第三实施方式中的第二组件2进行组合。

图13表示第三实施方式以及第四实施方式所产生的磁场强度云图，其中颜色越深的地方表示磁场强度越弱，颜色越浅的地方表示磁场强度越强。通过图13与图6对比可以看出，在第三、四实施方式下比第一、二实施方式下产生的弱磁场效果越好，可以看出，相比图6，上下两个磁工质床24的区域在图13中更深，表明磁场接近于0t。在磁制冷机中要实现加磁和去磁效果的周期性切换，在去磁时磁场强度越接近0t越好。因此，相比第一和第二实施方式，第三、四实施方式较优。

第五实施方式(最优实施方式)

第一～四实施方式均属于4个磁隙、4个磁工质床24的情况，其主要磁路如图14所示；根据本实用新型思想，如图15，对6个磁工质床进行加磁和去磁，从而形成第五实施方式，如图17～19所示。

如图17所示；该实施方式和第三实施方式类似，采用了两个磁体组件：第一组件1和第二组件2；共有6个磁工质床24；由于磁工质是属于铁磁性材料，虽然具有一定的导磁效果，磁工质床的个数越多不会对磁场增强有太大帮助，但是这里增加磁工质床的个数的目的在于提高磁体的利用率，也就是说可以放置的磁工质材料更多，可以实现较大的制冷效果，理论上在磁体系统气隙的有效空间越大的情况下，装有的磁工质或者磁工质床的个数越多越好。

第一磁体组件由3个第一磁体组件单元构成，3个第一磁体组件单元呈360°优选地均匀布置。第一磁体组件单元由内磁体组件12和外磁体组件11构成，其中内磁体组件12和外磁体组件11相对位置固定；所述内磁体组件12优选地由永磁材料块和软磁材料构成，所述外磁体组件11也优选地由永磁体材料和软磁材料构成；如图17中所示，带有箭头的为永磁材料，其箭头方向表示充磁方向，阴影部分为软磁材料。其中永磁材料包括但不限于钕铁硼，软磁材料可以是电工纯铁、低碳钢等。

外磁体组件11由外端部永磁体110、第一外永磁体112以及第一外软磁体111构成，其中两块第一外永磁体112之间布置外软磁体111，两块第一外永磁体112的两端分别布置外端部永磁体110。同样地，内磁体组件12由两块第一内永磁体122以及位于其之间的第一内软磁体121和位于其两端的内端部永磁体120构成。内、外磁体组件中永磁体充磁方向一致使得形成的内、外磁路保持顺时针方向一致或逆时针方向一致，从而构成第一磁体组件单元的磁路方向，每个第一磁体组件单元的磁路方向同样保持顺时针方向一致或逆时针方向一致，从而两个第一磁体组件单元按顺时针方向或逆时针方向形成环形磁路的重要组成部分。

第二磁体组件由6个第二磁体组件单元构成，6个第二磁体组件单元呈360°优选地均匀布置。所述第二磁体组件单元优选地由永磁材料块和软磁材料构成，优选地在第二磁体组件单元的两端布置由软磁材料构成的极靴23。如图4所示，每个第二磁体组件单元由两块第二永磁体21以及位于其中间的第二软磁体22和位于其两端的极靴23构成。

所述第二磁体组件单元中第二永磁体21的充磁方向保持顺时针方向或逆时针方向一致，从而构成第二磁体组件单元的磁路方向，每个第二磁体组件单元的磁路方向保持顺时针方向或逆时针方向一致，从而6个第二磁体组件单元按顺时针或逆时针方向形成环形磁路的重要组成部分；6个第二磁体组件两两之间形成6个间隙，所述间隙构成气隙容积，每个气隙容积可以布置一个磁工质床24，当第二组件2旋转时磁工质床24与其同步旋转；当第二磁体组件固定不动时，磁工质床24也保持固定，也就是说磁工质床24与第二磁体组件保持相对位置不变。

所述第一组件1和第二组件2同轴布置，每个第一磁体组件单元所占周向的角度是第二磁体单元的2倍。

且第二磁体组件的尺寸满足其旋转运动区域的位于第一磁体组件中内磁体组件11和外磁体组件12旋转运动区域之间；所述第一磁体组件单元形成的环形磁路方向和第二磁体组件形成的环形磁路方向保持顺时针或逆时针一致，从而形成磁路的叠加；

旋转方式分为三种：第一组件1固定，第二组件2旋转；第一组件1旋转，第二组件2固定；两个组件均旋转但转速不同。也就是说只要形成第一磁体组件和第二磁体组件相对旋转运动即可。

当第一组件1和第二组件2相对旋转运动，在特定的时间段，相对应地可以对6个磁工质床24进行加磁和去磁，其中当3个磁工质床24处于加磁状态的同时，另外3个磁工质床24处于去磁状态，且相邻的磁工质床24的状态相反。

图18所示为第五实施例的三维示意图。图19所示为第五实施方式所形成的磁场云图，可以看出在第二磁体组件单元之间的矩形气隙有3个去磁区域(颜色最深的地方)和3个加磁区域(颜色浅的部分)，实现对6个磁工质床24的周期性加磁和去磁。

如图14～16所示，按照本实用新型磁路原理和方法，如图16所示可以实现8个磁工质床的加磁和去磁，按照第五实施例n＝6个气隙的方法，可以通过m(m＝n/2)个第一磁体组件单元和n个第二磁体组件单元相配合实现n个气隙的加磁和去磁，其中n＝4、6、8、10、12……理论上在磁体系统气隙的有效空间越大的情况下，装有的磁工质或者磁工质床的个数越多越好，但是实际如果磁工质床的数量越多的话，其连接的系统管路就越复杂，导致磁制冷机的可靠性降低。

所述以上实施例中的第一磁体组件和第二磁体组件的具体实施方式并不能完全涵盖本实用新型思想中所提到的方法，因为可以有多个磁体组件。所以只要满足本实用新型旋转磁场系统按照半径大小至少分为两层，具体的讲，系统可以分为具有相对运动第一磁体组件和第二磁体组件，其中第二磁体组件可以视为一层，其按照时针方向形成一个环形基础磁路；其中第一磁体组件径向围绕第二磁体组件的内外，分别形成内磁体组件和外磁体组件，内、外磁体组件均至少包括一层，整个第一磁体组件至少包括内磁体组件和外磁体组件中的其中一种，所谓两层就是最少层的特殊情况：第一磁体组件只包括单层的内磁体组件或者只包括单层侧外磁体组件。以上层数主要是指在径向(半径大小)来区分的。每一层包含有至少两个不同充磁方向的小磁铁块以及软磁材料形成闭环磁路，多层形成的多条基础磁路并在多个强磁区域实现汇聚并且避开多个弱磁区域，最后按照一致的时针方向形成环形磁路，在磁体组件的相对旋转运动的过程中实现多个区域的周期性加磁和去磁的思想，均属于本实用新型的保护范围内。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。