室温磁热效应演示仪制造技术

本发明专利技术涉及一种室温磁热效应演示仪包括壳体、磁场系统、温度传感器、驱动杆、驱动杆驱动装置、模拟温度仪、数字温度仪、配电装置，其特征是：驱动杆用复位、限位组件垂直悬挂于壳体内的顶端，在驱动杆上设有导线槽，在驱动杆的下端设有材料室，温度传感器置于材料室内，永磁磁场系统设置于壳体内的下部，其磁场空间与驱动杆的下端相对，驱动杆驱动装置包括一套变速机构，在壳体的面板上设有玻璃视窗。其优点是：可以在与观众的互动中，将磁热效应的原理清晰展示。设备结构紧凑、运行、维护费用低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种室温磁热效应演示仪，特别是一种能够明确演示磁热效应 原理的装置，尤其是能演示磁热效应在制冷
的应用原理的演示仪。
技术介绍
磁热效应是磁性材料在磁化和退磁过程中由于内部磁熵变化而引起材料吸 放热的一种性质，是材料的一种固有特性，磁制冷就是通过材料的磁热效应来 实现制冷目的的一种环保、节能的新技术。目前，尚无对材料这一特性进行演示的完整装置，简易搭建的装置无法通 过直观、简易的方式向公众、中小学生、大学生演示磁热效应的原理，以及相 关的磁制冷技术等应用方向的原理。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了弥补磁热效应原理演示和教学领域的空白，提供一种 室温磁热效应演示仪，该演示仪可以通过多种显示仪表，使公众、学生在自己 动手操作的过程中实现对磁热效应，特别是磁制冷技术原理的理解。本专利技术要解决的技术问题是通过将现有的磁场设计、制造技术、机械设 计技术、测量技术等通过整体设计和集成应用，设计一种可以清晰演示磁热效 应原理的装置。本专利技术的目的是通过以下方式实现的本专利技术包括壳体、有稳定的磁场空间的永磁磁场系统、温度传感器、驱动 杆、驱动杆驱动装置、模拟温度仪、数字温度仪、配电装置，其特征是驱动 杆是由绝缘材料制做的直杆，驱动杆用复位、限位组件垂直悬挂于壳体内的顶 端，在驱动杆上沿轴向设有导线槽，用于埋设温度传感器数据线，在驱动杆的 下端设有材料室，用于放置磁制冷材料，材料室的外部包覆有保温材料，温度 传感器置于材料室内，其数据线分别与模拟温度仪和数字温度仪连接，永磁磁 场系统设置于壳体内的下部，其磁场空间与驱动杆的下端相对，驱动杆驱动装 置包括一套变速机构，在变速机构的输入轴上连接有手动摇转手柄，在其输出 轴上连接有驱动轴，驱动轴的轴上有与驱动杆配合的可以驱动驱动杆沿垂直方 向移动的机构，在壳体的面板上设有玻璃视窗。所述永磁磁场系统的磁感应强度为0. 1T到3T (特斯拉)。本专利技术的有益效果是可以在与观众的互动中，将磁热效应的原理清晰展示。设备结构紧凑、运仃、维护费用低廉。主要优点为1. 结构简单，操作简便。本专利技术采用了永磁体组成的磁场系统，其结构 简单，性能稳定。采用间接的机械、电路设计，性能稳定，操作简便。便于 各种人群使用。2. 本专利技术运行成本低廉，采用永磁磁场系统减少了主要的能耗。四附图说明图l是本专利技术的结构原理图。图2是一种磁热效应演示仪磁场系统的横剖面构造图。 图3是磁热效应演示仪面板的示意图。图中1.永磁磁场系统，2.磁场空间，3.保温材料，4.磁制冷材料，5. 温度传感器，6.磁制冷材料驱动杆，7.变速机构，8.手动摇转手柄，9.驱 动轴，IO.复位、限位组件，11.壳体，12.配电装置，13.模拟温度仪，14. 数字温度仪，15.数据线、导线，16.轭铁，17.稀土永磁体，18.玻璃视窗。五具体实施例方式如附图l、 2、 3所示。本专利技术包括壳体ll、永磁磁场系统l、磁制冷材料 驱动杆6、手动摇转手柄8、变速机构7、驱动轴9、复位、限位组件IO、模拟 温度仪13、数字温度仪14、配电装置12。磁制冷材料驱动杆6为直杆包括其下端设有放置磁制冷材料的圆柱形或方 形的材料室，材料驱动杆由尼龙或者电木等绝缘材料制成。用于放置磁制冷材 料的材料室直径5-40毫米，深度20-80毫米，加工有螺纹和端盖。在驱动杆上 沿轴向设有加工有导线槽，并在驱动杆上设有用于与驱动轴配合的部分，导线 槽用于埋设温度传感器数据导线。如图1所示，磁制冷材料4和温度传感器5 埋藏在材料驱动杆的下端材料室内，材料室的外围包覆有保温材料3，温度传 感器的数据线通过材料驱动杆上的导线槽引出，与模拟温度仪13和数字温度仪 14连接。变速机构7、手动摇转手柄8和驱动轴9采用优质钢材和各类标准件制造。 驱动轴9可以采用齿条、曲柄、涡轮-蜗杆、皮带传动等方式设计与磁制冷材料 驱动杆6配合的驱动机构。变速机构7是减速器，设计要求手动摇转手柄8转 5-8圈，磁制冷材料驱动杆6可以实现2-20厘米的行程。驱动轴9与磁制冷材 料驱动杆6间最简单的驱动机构是分别在驱动轴9的轴上和驱动杆6上设置相 互啮合的齿牙。复位、限位组件10由复位弹簧和调节螺丝(例如，如图1调节螺丝位于复 位弹簧的上方)组成，用于实现磁制冷材料驱动杆初始位置的调节和运动后的复位。配电装置12是一块简单的配电电路板，用于提供模拟温度仪13、数字温 度仪14信号指示和装置内部照明的电力和漏电保护。如图2，永磁磁场系统l包括环形、方形或者其他形状的轭铁16、钕铁硼 永磁稀土磁体17，依照图2，通过精密组装可以得到磁感应强度均匀，磁感应 强度达到1. 5T的有用磁场空间2。磁铁轭板为厚度4-20mm的低碳钢或者纯铁 的无缝管，或者由低碳钢板材或纯铁板材组成相应形状的构件。永磁稀土磁体 17可以采用各种不同性能的永磁材料，如钕铁硼、铁氧体、钐钴等永磁材料， 本实施例中采用钕铁硼永磁材料。永磁稀土磁体17根据具体磁路设计加工成相 应的形状，如图2中的扇形。而后根据磁路设计与磁轭组装，形成稳定的磁路 系统。根据实际需求，磁场空间2可以设计成如圆形、方形、三角形或其他几 何形状和尺寸。如图3，本演示仪的面板上设有透明玻璃视窗18，同时，模拟温度仪13、 数字温度仪14的面板也嵌在演示仪的面板上，观众可以通过透明玻璃视窗18 观察到演示仪内部运行情况。通过模拟温度仪13、数字温度仪14观察到温度 数据的变化。通过驱动手动摇转手柄8对演示仪进行操作。如室温磁热效应演示仪原理1所示，磁场系统1位于本专利技术壳体内的 下方，其上方正对于磁场空间2的位置依次是磁制冷材料驱动杆6、复位、限 位组件10。模拟温度仪13和数字温度仪14铜鼓导线与温度传感器5相连。可 以调节复位、限位组件使磁制冷材料驱动杆6位于适当的初始位置。当观众摇 动手动摇转手柄8时，磁制冷材料驱动杆6向下运动，直至进入磁场空间2， 磁制冷材料4实现磁化，温度升高，温度信号通过导线传递给模拟温度仪13和 数字温度仪14，观众由这两个仪表得到磁化升温的直观认识；当观众反向摇动 手动摇转手柄8或者放开手动摇转手柄8时，磁制冷材料驱动杆6在观众操作 或复位、限位组件10作用下回到初始位置，磁制冷材料4退磁，温度降低，温 度信号通过导线传递给模拟温度仪13和数字温度仪14，观众由这两个仪表得 到退磁降温的直观认识，其中磁制冷材料4可以是Gd、GdSiGe、MnAs、MnFePAs、 LaFeSi、 LaFeCoSiB，等任何一种可用磁制冷的材料。观众通过摇动手柄、放松手柄、玻璃视窗和温度仪表可以清晰的了解磁热 效应，即磁制冷技术的原理。权利要求1、一种室温磁热效应演示仪包括壳体、有稳定的磁场空间的永磁磁场系统、温度传感器、驱动杆、驱动杆驱动装置、模拟温度仪、数字温度仪、配电装置，其特征是驱动杆是由绝缘材料制做的直杆，驱动杆用复位、限位组件垂直悬挂于壳体内的顶端，在驱动杆上沿轴向设有导线槽，在驱动杆的下端设有材料室，温度传感器置于材料室内，其数据线分别与模拟温度仪和数字温度仪连接，永磁磁场系统设置于壳体内的下部，其磁场空间与驱动杆的下端相对，驱动杆驱动装置包括一套变速机构，在变速机构的输入轴上连接有手动摇转手柄，在其输出轴上连接有驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室温磁热效应演示仪包括壳体、有稳定的磁场空间的永磁磁场系统、温度传感器、驱动杆、驱动杆驱动装置、模拟温度仪、数字温度仪、配电装置，其特征是：驱动杆是由绝缘材料制做的直杆，驱动杆用复位、限位组件垂直悬挂于壳体内的顶端，在驱动杆上沿轴向设有导线槽，在驱动杆的下端设有材料室，温度传感器置于材料室内，其数据线分别与模拟温度仪和数字温度仪连接，永磁磁场系统设置于壳体内的下部，其磁场空间与驱动杆的下端相对，驱动杆驱动装置包括一套变速机构，在变速机构的输入轴上连接有手动摇转手柄，在其输出轴上连接有驱动轴，驱动轴的轴上有与驱动杆配合的可以驱动驱动杆沿垂直方向移动的机构，在壳体的面板上设有玻璃视窗。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄焦宏，闫宏伟，邓沅，金培育，刘翠兰，程娟，
申请(专利权)人：瑞科稀土冶金及功能材料国家工程研究中心有限公司，包头稀土研究院，
类型：发明
国别省市：15[中国|内蒙]