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往复式室温磁制冷机的研究进展

1976年，美国NASA的Brown搭建了世界上第一台室温磁制冷机。随后40多年，新型室温磁制冷机不断被研制出来，磁制冷机的制冷性能也不断提高。目前，文献可查的室温磁制冷机已有60余台。

2000年以前，室温磁制冷机的发展较为缓慢，主要集中在磁热材料发与磁场性能研究等方面。

2000年以后，受能源和环境危机的影响，室温磁制冷机进入快速发展阶段。

室温磁制冷机的核心部件包括磁场系统和回热器系统，根据部件运转形式的不同，可分为往复式磁制冷机和旋转式磁制冷机。往复式磁制冷机与旋转式磁制冷机发展较为平衡，近10年后者的发展速度稍快。一些典型的室温磁制冷机，从首台室温磁制冷机的提出到商用室温磁制冷酒柜问世，室温磁制冷机在结构和性能方面都有了很大的改善。

1、结构特点

室温磁制冷机主要由主动磁回热器（AMR）、磁场系统、换热系统及驱动控制系统组成。往复式磁制冷机的AMR大多是圆柱或长方体结构，分别填充颗粒状或片状的磁制冷工质，置于磁场间隙内。磁场源主要有超导磁体、电磁体以及永磁体。往复式磁制冷机中磁场一般固定，AMR做往复运动。

换热系统由冷热端换热器、换热流体及其附属部件（管道、阀门等）组成。驱动控制系统用于驱动AMR及换热流体往复运动，并控制各部件的启停，以实现磁制冷循环。

往复式磁制冷机具有结构简单、组装拆卸方便、易于控制、实验测试便利等优点，一直是众多科研工作者研究室温磁制冷的首选。

2、磁制冷机的分类及性能对比

2.1单AMR型往复式室温磁制冷机

单AMR型往复式磁制冷机是只采用一个AMR和磁场源的磁制冷机。其中，AMR为圆柱结构，磁场静止而AMR做往复运动。单AMR磁制冷机一般采用单流路结构，由驱动系统控制流动方向。单AMR型往复式磁制冷机的制冷量与制冷温差普遍较低。单AMR型往复式磁制冷机结构简单、成本低，但是运行频率普遍较低。单个AMR在一个机械周期里只经历一次制冷循环过程，大幅限制了样机的运行频率，而样机运行频率在一定程度上决定了制冷性能的好坏，频率高则相同时间内可以产生更大的制冷量。

2.2双AMR型往复式磁制冷机

双AMR型往复式磁制冷机采用了两个AMR，能利用更多的磁热材料，提升了制冷能力。当一个AMR励磁时，另一个AMR退磁，在一个机械周期内实际经历了两个制冷循环，样机运行频率得以提高。此外，双AMR的结构可以大幅减小样机所受磁力，降低磁制冷机功耗。双AMR型往复式磁制冷机可连续制冷，提高了制冷量，但对换热与运行控制的要求更高。

（图文无关，仅学习参考）

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