[發明專利]一種帶有銅納米顆粒的磁流體開關及分布式組合方法

有效

• 申請號: 201610355673.8
• 申請日: 2016-05-24
• 公開（公告）號: CN105845497B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 牛小東;李翔;陳木鳳
• 申請（專利權）人: 汕頭大學
• 主分類號: H01H36/00
• 分類號: H01H36/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司44202
• 代理人: 溫旭,張澤思

技術領域

本發明涉及一種控制開關，尤其是涉及一種帶有銅納米顆粒的磁流體開關及分布式組合方法。

背景技術

開關作為一種常見的控制電路閉合和斷開的電子元件，在我們日常生活中隨處可見。當前，隨著全球輸電、配電設備及其部件需求的不斷上升，同時也拉動了我國輸電、配電設備的高速發展。但目前我國在中低端產品已出現產能過剩，而高端產品技術上卻還沒有突破性的創新。

開關研發的主要方向包括：高頻性、可靠性、低耗能、抗干擾和模塊化。模塊化是開關發展的總體趨勢，但當前并沒有行之有效的模塊化開關設計方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種帶有銅納米顆粒的磁流體開關及分布式組合方法，以解決現有的分布式開關系統無法微型化、部件互換性差、端子易發熱老化以及絕緣和密封等問題。

磁流體開關的原理是通過控制磁場方向改變磁流體狀態以實現電路閉合、斷開或選擇，本發明使用的磁流體是將銅納米顆粒混入感溫絕緣磁性流體混合液，并加入保持劑保持其均勻混合狀態。其中，保持劑可采用苯乙烯。

混有銅納米顆粒的感溫絕緣磁性流體混合液，用于控制電路的閉合和斷開，在實驗研究中，磁流體中的非磁性納米顆粒在一定的磁場作用下，會出現沿磁感線方向呈線性自組裝特性，通過控制磁場來實現電路閉合和斷開的控制。

為了實現本發明的目的，采用如下的技術方案：一種帶有銅納米顆粒的磁流體開關，所述磁流體開關包括開關基座、開關模塊和開關端子模塊，所述開關基座包括安裝槽、電源導線板和永磁鐵，安裝槽槽位有一個或者多個，槽位與電源導線板的觸點對應，永磁鐵設置在安裝槽底部，所述開關模塊是與安裝槽槽位匹配的空腔，空腔與安裝槽連接的一端設有連接孔，連接孔與導線板的觸點對應，空腔內部填充有磁流體，另一端與開關端子模塊匹配連接，所述開關端子模塊上設置有電磁鐵和端子導線，電磁鐵由控制電路控制，電磁鐵磁極與開關基座的永磁鐵磁極互為異性。

開關基座的安裝槽用于定位和固定開關模塊；電源導線板用于作為開關的輸入端；永磁鐵與開關端子模塊的電磁鐵磁極相反，兩者相互作用能產生磁場，同時永磁鐵與磁流體相互作用，實現對開關模塊連接孔的密封；磁流體混合液本身具有一定的密封性，開關模塊主要用于儲存并密封磁性流體；開關端子模塊用作開關的輸出端子，端子導線與外部設備連接，電磁鐵與永磁鐵相互作用，主要用于控制開關模塊內的磁場。

進一步地，所述安裝槽有多個，安裝槽設置為矩陣排列。把磁流體開關設置成分布式開關系統，能夠多通道連接，并且實現開關終端的容量擴展。

進一步地，開關基座形狀為平板、曲面或者柱面。

進一步地，所述磁流體開關的分布式組合方法，其方法包括以下步驟：

S1根據所需控制的電路數目設計開關基座尺寸，安裝槽的槽位和電源導線板的觸點數目相對于且分布式排列，裝配并固定永磁鐵；

S2制備磁流體混合液，將一定量的銅納米顆粒混入感溫絕緣磁性流體，并通過保持劑保持其均勻混合狀態，將混合液裝入棕色玻璃試劑瓶中備用；

S3根據電路數目和安裝槽槽位數目設置開關模塊，然后使其內部充滿磁流體混合液；

S4安裝開關端子模塊，將磁性流體密封在開關模塊中；

其中，步驟S2先加入保持劑，再將一定量的銅納米顆粒混入感溫絕緣磁性流體。步驟S4完成后，通過調節電磁鐵的磁場強度來測試開關性能。

本發明具有以下優點：(1)結構緊湊，各部分相對獨立，方便維護和檢修；(2)能夠實現分布式組合，多通道選擇并且實現開關終端的容量擴展。(3)具有良好互換性、可以實現模塊化、系列化和快速設計；(4)本發明的開關對工作環境無特殊要求，能夠適應各種特殊環境。

本發明通過控制磁場來實現銅納米顆粒的組裝和游離，從而實現對電路閉合和斷開的控制。與現有技術相比，磁流體兼具散熱性和密封性，不易老化，磁流體開關改變了原有開關的運行模式，開創了一種新的開關材料和新的組合方法。分布式結構能夠快速實現模塊化設計組合，多通道選擇并且實現開關終端的容量擴展。

附圖說明

圖1為本發明的裝配體示意圖；

圖2為本發明的開關基座結構示意圖；

圖3為本發明的開關模塊剖面示意圖；

圖4為本發明的開關端子模塊示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。

實施例1