以根据空间的需要做成各种形状和尺寸，且可以采用多个串联方式使用，尤其适于微小卫星内紧凑的空间布局。此外，该驱动装置不需要额外运动部件，节约成本、节约空间、无力学干扰、可靠性强，足以保证完成卫星关键部件长期稳定热控任务。
[0026]【具体实施方式】二:本实施方式的磁性流体管道2内的磁性流体为盐水或液态金属汞或液态金属镓或液态镓基合金。如此设置，盐水或液态金属或金属基合金的电导率、磁导率和热导率较大，液态金属或金属基合金的运动粘度小，流动阻力小，换热效率较大，满足设计要求和实际需要，液态金属汞的导热系数为8.34W/(m.K)，镓的导热系数可达30W/(m.K)。其它与【具体实施方式】一相同。
[0027]【具体实施方式】三:本实施方式的热端磁性流体微通道3为硅或铜材料。如此设置，硅或铜材料的导热性好。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0028]【具体实施方式】四:本实施方式的冷端磁性流体微通道4为硅或铜材料。如此设置，硅或铜材料的导热性好。其它与【具体实施方式】三相同。
[0029]【具体实施方式】五:结合图2说明，本实施方式的热端磁性流体微通道3的扁平管为矩形管，矩形管内的多个微流道A的横截面为矩形或梯形。如此设置，满足热交换的需要。其它与【具体实施方式】一、二或四相同。
[0030]【具体实施方式】六:结合图2说明，本实施方式的冷端磁性流体微通道4的扁平管为矩形管，矩形管内的多个微流道A的横截面为矩形或梯形。如此设置，表面积-体积比较大，磁性流体与微通道单位体积的接触面积远大于常规通道，微尺度效应极大提高了换热效率，且在较低流速下也可以达到很好的换热效果，满足热交换的需要。其它与【具体实施方式】五相同。
[0031]【具体实施方式】七:结合图3说明，本实施方式的电磁栗I包括非磁性管1-1、两个电极1-2和两个永磁体1-3;非磁性管1-1的横截面为矩形，非磁性管1-1的厚度方向的两侧面各镶嵌有与非磁性管内的磁性流体光滑接触的一个电极1-2，非磁性管1-1的长度方向的两侧面各安装有一个永磁体1-3，两个电极1-2和两个永磁体1-3位于同一个平面上，每个永磁体1-3的外表面涂有电绝缘层。如此设置，体积小，结构简单，本实施方式的电磁栗可采用多个串联方式使用，尤其适用于微小卫星内紧凑空间布局，电磁栗I内的磁性流体可采用盐水或液态金属汞或液态金属镓或液态镓基合金此外，本实施方式电磁栗不需要额外运动部件，节约成本和空间，无力学干扰，可靠性强，足以保证完成卫星关键部件长期稳定热控任务。其它与【具体实施方式】一、二、四或六相同。
[0032]【具体实施方式】八:结合图3说明，电极1-2采用铜电极或铝电极。如此设置，铜电极和铝电极电导率高，非磁性管与磁性流体和电极接触处为电绝缘处理，满足实际需要。其它与【具体实施方式】七相同。
[0033]工作原理
[0034]电磁栗、磁性流体主管道、热端磁性流体微通道和冷端磁性流体微通道4部分构成了一个封闭环路，封闭环路内腔充满磁性流体。当电极两端施加一定的电压时，电磁栗内会产生流经磁流体的电流，方向从电极的正极经流体指向负极。两块磁体在磁性流体中产生垂直于电流方向的均匀磁场，如附图4所示。图4中水平方向箭头表示电流分布走向，竖直方向箭头表示磁通量分布走向；根据右手定则，电磁栗会在垂直于电流和磁场正交面方向上产生洛伦兹力，如附图5所示，力的大小与磁通量密度和电流密度的大小成正比。洛伦兹力作为流体的体积力驱动流体沿管路方向流动，速度场分布如图6，图6中由上至下速度逐渐减小。当流体流经热端磁性流体微通道时，因微通道有很大的比表面积，可以实现高效对流换热，吸收大量的热量，促使热端温度降低，流体温度升高；当流体沿管路流经冷端磁性流体微通道时，同理通过高效对流换热将热量传给冷端，流体温度降低，再经电磁栗循环流动，实现持续有效热控。
[0035]实施例
[0036]实例如图1和图7所示，热端磁性流体微通道(2cmX2cm的矩形管)安装在功率为20W的单机上，冷端磁性流体微通道(2cm X 2cm的矩形管)定壁温为O摄氏度，以盐水为磁性流体工质，电极电压为60V，经计算得温度分布如图8所示，热端磁性流体微通道最高温在13摄氏度左右。图8中左侧段的温度高于右侧段的温度。
[0037]实例方案并未达到最优化，换热效率和磁性流体、微通道结构、电极电压、磁体磁性强弱等因素有关。本算例的磁性流体为盐水，根据需要可将其换成汞、镓和镓基合金等低熔点液态金属，这些液态金属的电导率、磁导率和热导率都要比盐水大很多，而且运动粘度小，流动阻力小，所以换热效率要比盐水大很多;微通道结构横截面的形状、大小，通道个数都会影响换热效果，不同的情况下存在不同的最佳值;流过磁性流体的电流越大，磁场强度越大，流速会随着增强，则换热效率越好，考虑能耗问题，结合实际问题优化设计。
[0038]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.微小卫星单机的磁性流体微通道热控系统，其特征在于:它包括电磁栗(I)、磁性流体管道(2)、热端磁性流体微通道(3)和冷端磁性流体微通道(4); 电磁栗(I)的出口通过磁性流体管道(2)与热端磁性流体微通道(3)的入口连通，电磁栗(I)的入口通过磁性流体管道(2)与冷端磁性流体微通道(4)的出口连通，热端磁性流体微通道(3)的出口通过磁性流体管道(2)与冷端磁性流体微通道(4)的入口连通。2.根据权利要求1所述的微小卫星单机的磁性流体微通道热控系统，其特征在于:磁性流体管道(2)内的磁性流体为盐水或液态金属汞或液态金属镓或液态镓基合金。3.根据权利要求1或2所述的微小卫星单机的磁性流体微通道热控系统，其特征在于:热端磁性流体微通道(3)为硅或铜材料。4.根据权利要求3所述的微小卫星单机的磁性流体微通道热控系统，其特征在于:冷端磁性流体微通道(4)为硅或铜材料。5.根据权利要求1、2或4所述的微小卫星单机的磁性流体微通道热控系统，其特征在于:热端磁性流体微通道(3)的扁平管为矩形管，矩形管内的多个微流道(A)的横截面为矩形或梯形。6.根据权利要求5所述的微小卫星单机的磁性流体微通道热控系统，其特征在于:冷端磁性流体微通道(4)的扁平管为矩形管，矩形管内的多个微流道(A)的横截面为矩形或梯形。7.根据权利要求1、2、4或6所述的微小卫星单机的磁性流体微通道热控系统，其特征在于:电磁栗(I)包括非磁性管(1-1)、两个电极(1-2)和两个永磁体(1-3);非磁性管(1-1)的横截面为矩形，非磁性管(1-1)的厚度方向的两侧面各镶嵌有与非磁性管内的磁性流体光滑接触的一个电极(1-2 )，非磁性管(1-1)的长度方向的两侧面各安装有一个永磁体(1-3)，两个电极(1-2)和两个永磁体(1-3)位于同一个平面上，每个永磁体(1-3)的外表面涂有电绝缘层。8.根据权利要求7所述的微小卫星单机的磁性流体微通道热控系统，其特征在于:电极(1-2)采用铜电极或铝电极。
【专利摘要】微小卫星单机的磁性流体微通道热控系统，它涉及一种应用于微小卫星内的基于微通道热控系统，以解决现有微小卫星热控系统温控性差，单机主动散热性差以及无法实现对微小卫星内有效热利用的问题，它包括电磁泵、磁性流体管道、热端磁性流体微通道和冷端磁性流体微通道；电磁泵的出口通过磁性流体管道与热端磁性流体微通道的入口连通，电磁泵的入口通过磁性流体管道与冷端磁性流体微通道的出口连通，热端磁性流体微通道的出口通过磁性流体管道与冷端磁性流体微通道的入口连通。本发明用于航天器。
【IPC分类】H05K7/20
【公开号】CN105578850
【申请号】CN201610147362
【发明人】马宇, 冯建朝, 宋苗苗
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年3月15日