CN101496116B - 柔性磁性能量传输条及其制造方法 - Google Patents

柔性磁性能量传输条及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种柔性能量传输条，包括由形成粘合物质的弹性材料所组成的磁化带(3)，该粘合物质中嵌入颗粒，该颗粒永久磁化，而磁化方向为所述带的厚度的方向，沿支撑带延伸的至少一个能量传输装置(2)，以及能量传输装置或每个能量传输装置所嵌入的、粘附在磁化带上的覆盖材料(1)。本发明的特征在于磁化带细分为连续的如此长度的断片(31)，该磁化带中产生的尺寸变化现象，特别是在温差效应下，导致磁化带和覆盖材料之间产生应力，所述应力足够小以至于能够防止所述磁化带和所述覆盖材料之间的粘附的不牢固。本发明特别应用于可以相对彼此移动的设备，特别是旋转设备的装置之间的光学连接或低电流的电学连接。

Description

柔性磁性能量传输条及其制造方法
本发明涉及柔性能量传输条(ribbon)，包括永久磁化的纵向柔性支撑带(tape)，以及至少一个纵向柔性能量传输装置，所述纵向柔性能量传输装置被所述带支持从而至少防止任何相对的横向移动。
在许多技术领域，当需要在两个固体的局部区域之间传输能量(当然也包括信号)，而两个区域相对可以移动时，人们频繁的使用永久磁化或非永久磁化的柔性条，以及使用各种方法实现该永久磁化或非永久磁化的柔性条。
在前言中和本发明申请人所公开的文档WO2005/083724A1的说明书中，详细的描述了不同的柔性条结构和可能的不同应用，在本文中将视需要进行引用。
这种已知的柔性条在许多应用中是十分有利的，如在上述文件中的描述。
这类柔性条的一个特定的示例包括一系列嵌入诸如树脂块的固定剂的能量传输装置，固定在例如由磁性颗粒填充的弹性材料制成的支撑带的一面上，从而得到组件。
在温度变化的过程中，这样的条的性能会产生问题。
更确切的说，由嵌入树脂块的能量传输装置组成的组件在该组件和支撑带之间出现基本上是剪切应力时，该组件和支撑带之间会产生分离。更确切的说，当支撑带的材料暴露于50到80度的级别的高温时，这种材料的分子自我组成从而产生显著的不可恢复的型锻(swaging)效应，该支撑带的材料一般由结合有铁素体晶粒(ferritegrain)的EPDM(乙烯丙烯二烯橡胶，Ethylene Propylene Diene Rubber)的弹性体制成。在这些条件下，嵌入树脂的装置形成的组件和支撑带之间的粘附力不足以防止两者的分离，而该条从而损坏。
本发明旨在克服现有设计的缺点，以及提出一种新的具有磁性支撑带的用于能量传输装置或其他类型的附加装置，从而避免当前问题同时保持制造相似的材料和工艺，而不增加该类条的制造成本。
为该目的，根据本发明的第一方面，提出一种柔性能量传输条，其包括由形成粘合物质(matrix)的弹性材料所构成的磁化带，该粘合物质中嵌入颗粒，该颗粒永久磁化，而磁化方向为所述带的厚度的方向，至少一个能量传输装置沿支撑带平放，以及(每个)能量传输装置所嵌入的、粘附在磁化带上的覆盖材料，其特征在于磁化带细分为如此长度的连续的断片，使得该磁化带中发生的尺寸变化现象(dimensional change phenomena)，特别是在温差效应下，导致磁化带和覆盖材料之间产生应力，所述覆盖材料足够小以至于能够防止所述磁化带和覆盖材料之间的粘附的不牢固。
根据本发明的第二方面，提出一种柔性能量传输条，其包括由形成粘合物质的弹性体材料构成的磁化带，粘合物质中嵌入永久磁化的颗粒，磁化方向是所述带的厚度方向，至少一个能量传输装置沿磁化带平放，以及(每个)能量传输装置所嵌入的、以及粘附在磁化带上的覆盖材料中，其特征在于，磁化带是连续的磁化带，在该磁化带上不牢固的点分开排列从而在磁化带中发生的尺寸变化现象，特别是在温差效应下，引起磁化带和覆盖材料之间的应力，所述应力足够大以引起磁化带在所述不牢固的点的位置的破裂，以及形成带的断片，但是所述应力足够小以防止所述磁化带和所述覆盖材料之间的粘附不牢固。
这些条的一些优选的但非限制性的方面如下所述：
-覆盖材料是有机树脂；
-覆盖材料直接粘附在磁化带上，或者通过粘合剂的方式附着在磁化带上；
-磁化带由嵌入铁素体晶粒的乙烯丙烯二烯单体(EPDM)橡胶的粘合物质构成；
-所述条包括在覆盖材料任一侧的磁化带，一个或多个装置被该覆盖材料封住；
-一个磁化带的断片相对于对面的磁化带(3)的断片偏移，从而各自中断相互不对应；
-磁化带的断片具有约3mm到约15mm之间的长度，优选具有约4mm到约7mm之间的长度。
最后，根据本发明的第三方面，提出一种制造柔性能量传输条的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
-提供连续的由形成粘合物质(matrix)的弹性材料所组成的磁化带，该粘合物质中嵌入颗粒，该颗粒永久磁化，而磁化方向为所述带的厚度的方向，
-沿所述带的方向，通过覆盖材料的方式固定至少一个能量传输装置，其中能量传输装置或每个能量传输装置嵌入覆盖材料中，以及粘附在磁化带上，
-在所述磁化带上，产生形成不牢固的点的彼此分开的凹陷，从而磁化带上产生的尺寸变化现象，特别是在温差效应下，导致磁化带和覆盖材料之间产生应力，应力足够强从而所述带在所述不牢固的点的位置形成破裂以及形成所述带的断片，但是所述应力足够小以至于能够防止所述磁化带和所述覆盖材料之间的粘附的不牢固。
有利的，过程包括后续步骤，该后续步骤包括将组件同时暴露于导致尺寸变化现象以及弯曲应力的温度中，从而将形成不牢固的点的所述凹陷转换为分离断片的中断。
下面参考附图，阅读下列详细的解释本发明的优选的和非限制性实施例的说明书，将更清楚的理解本发明的其他方面、目的和优势，其中：
图1是根据本发明的第一实现形式的条的截面图；
图2是图1中所述条的纵向截面的视图，显示图1中使用的I-I线的截面；
图3是根据本发明的第二实现形式的条的截面图；
图4是图1中所述条的纵向截面的视图，显示图3中使用的III-III线的截面；
图5A到图5C以纵向截面的形式说明根据本发明的条的制造过程的不同步骤的示例。
首先参考图1和图2，根据本发明的条通常是矩形截面的，其宽度(在图1的水平方向测量)大于其厚度(在相同图的竖直方向测量)。
从而该条具有一个有利的弯曲方向，在垂直其主面的纵向平面上。
根据本发明的条具有支撑形式带3，在其厚度方向上永久磁化。也可以在整个宽度的相同方向上永久磁化，这在宽度相对小例如1毫米或者2到3毫米的量级的情况下是优选的，但是磁化也可以在宽度的另一方向上蔓延，这在宽度更大的时候是优选的。
条也可以包括多样的嵌入覆盖层材料的公共块1的能量传输装置2，所述覆盖层材料由例如紫外线固化丙烯酸树脂的有机树脂构成。
通过能量传输装置2传输的能量可以选自包括光能、电能、风能、水力或索道自然力(funicular nature)的组。在本示例中，能量传输装置是光纤。
在任何情况下，本领域技术人员可以选择不同可获得的方法实际的实现该条1从而能够提供所需的永久磁性。
带3由例如嵌入铁素体晶粒的乙烯丙烯二烯单体(EthylenePropylene Diene monomer，EPDM)橡胶的粘合物质组成。典型的，具有占重量约90％的铁素体从而提供高的磁化等级。
能量传输装置2，例如光纤，能过通过传统方式制造，只要其弯曲特性和条的应用上的设想相兼容。
这里将参考上文提到的文档WO 2005/083724A1而更好的解释可能的实现方式的细节。
图1说明了根据本发明的条的形状，其包括4根带鞘的光纤2，在覆盖材料1中并排排列，和单磁化带3相关联。
覆盖材料1的厚度选择为大于装置2的每一个的外直径，从而保证该材料1带3相对条的一面和带3在条同侧的一面的连续性。
根据本发明的一个基本的方面，如图2所述，支撑带3在局部周期性中断，从而产生连续的磁性断片31彼此分开。条的总体断片确保了在这种情况下，通过如此选择和具有如此尺寸的覆盖材料1本身可以具有所需的机械特性。
结果是，当支撑带3和覆盖材料1之间相对的，暂时或永久的尺寸变化现象发生时，在两种材料之间产生足以分离两者的剪切力。典型的，这样的应力可以来自于分子重组，从而当EPDM材料升高到典型为60到80摄氏度时，导致型锻(swaging)效应。
实际上，在每个独立断片31的中断处，由于仅具有覆盖材料1这样的应力从装置2本身的表面被部分的释放。
图3和4说明了本发明的第二实现形式，其中支撑带3加倍并称为两个支撑带3、4，位于覆盖材料1的条的两侧，所述覆盖材料1包括5个装置2。
和上文相同，每个支撑带3、4断开，从而分别形成独立断片31和41。有利的，这些断开位置彼此偏移一个距离Δ(见图4)，从而一个上的断片之间的中断与另一侧上的断片之间的中断不对应，以及优选的，带上的两个断片之间的中断的位置或多或少的与条的纵向方向上相对侧上的带的断片的中心相对。结果是，避免了所述条上出现不牢固的点，相对于仅提供单独的覆盖材料1，结果是后者不具有所有所需的机械特性。
此外，这样的双层支撑带的设置提供了所述条的性能，而在其两面的磁化基本上相同。
下面参考图5A到5C描述根据本发明制造所述条的过程的示例。
我们开始准备一套装置2嵌入覆盖材料1中，从而形成条(图5A)。
沿该条(在材料1的直接粘附状态，或者通过个别粘附的方法)连续的，磁化的支撑带3被粘合，有带有铁素体晶体的EPDM组成(图5B)，如上文所述。
下一阶段包括在该带3的厚度上，或者优选的尽在其厚度的重要部分，使用刀片或者类似装置产生凹陷E，而不损害包括装置2的覆盖材料1(图5C)。
这些凹陷，每一个都在支撑带上产生不牢固的点，优选的以3到15mm的距离分开，更有选的是4到7mm。这里使用5mm的距离。
下一步包括将组件暴露从而经历60到80摄氏度的温度大约2到4小时，以及在相同时间使其承受与在实际使用中该条将会遭遇的应力所接近的应力，从而引起包括支撑带3的EPDM的型锻效应。该型锻效应可以到达大约10％，而可以看到凹陷将从而加宽达到大约0.5mm。从而分离带的独立断片31(图5d)。
由于型锻效应是永久的，在使用中的如何将其暴露在高温中都不会涉及一起形成支撑带的断片31，在该条上产生更大的力，从而导致组件1和2分离。
对本领域技术人员而言，对于根据图3和4制造所述条，上述描述的问题可以很容易的变化。
这很自然的导致在本发明的保护范围之中，构想出许多改变的过程。
特别是，可以再细分支撑带或带，细分成根据任何样式的断片，而无论规则与否，包括在所述条的宽度的方向，当其宽度达到在该方向的尺寸变化现象会带来危害。
此外，本发明应用与在支撑带或带和覆盖材料间可能产生应力的任何情况和应用。

Claims (19)

1.一种柔性能量传输条，包括由形成粘合物质的弹性材料所构成的磁化带(3)，该粘合物质中嵌入颗粒，该颗粒永久磁化，而磁化方向为所述磁化带的厚度的方向，沿所述磁化带平放的至少一个能量传输装置(2)，以及能量传输装置或每个能量传输装置所嵌入的、粘附在所述磁化带上的覆盖材料(1)，其特征在于，所述磁化带细分为连续的断片(31)，该断片具有这样的长度使得在所述磁化带中发生的尺寸变化现象在温差效应下导致在所述磁化带和所述覆盖材料之间产生应力，所述应力足够小以至于能够防止所述磁化带和所述覆盖材料之间的粘附的不牢固。
2.一种柔性能量传输条，包括由形成粘合物质的弹性体材料构成的磁化带(3)，该粘合物质中嵌入永久磁化的颗粒，磁化方向是所述磁化带的厚度方向，沿所述磁化带平放的至少一个能量传输装置(2)，以及能量传输装置或每个能量传输装置所嵌入的、以及粘附在所述磁化带上的覆盖材料(1)，其特征在于，所述磁化带是连续的磁化带(3)，在所述磁化带上不牢固的点(E)分开排列从而在所述磁化带中发生的尺寸变化现象在温差效应下引起所述磁化带和所述覆盖材料之间的应力，所述应力足够大以引起所述磁化带在所述不牢固的点的位置的破裂，以及形成所述磁化带的断片(31)，但是所述应力足够小以防止所述磁化带和所述覆盖材料之间的粘附不牢固。
3.如权利要求1或2所述的柔性能量传输条，其特征在于，所述覆盖材料(1)是有机树脂。
4.如权利要求1或2所述的柔性能量传输条，其特征在于，所述覆盖材料(1)直接粘附在所述磁化带上。
5.如权利要求1或2所述的柔性能量传输条，其特征在于，所述覆盖材料(1)通过粘合剂的方式附着在所述磁化带上。
6.如权利要求1或2所述的柔性能量传输条，其特征在于，所述磁化带(3)由嵌入铁素体晶粒的乙烯丙烯二烯单体橡胶的粘合物质构成。
7.如权利要求1或2所述的柔性能量传输条，其特征在于，其包括在所述覆盖材料两侧的磁化带(3，4)，一个或多个能量传输装置被该覆盖材料封住。
8.如权利要求7所述的柔性能量传输条，其特征在于，一侧的磁化带(3)与另一侧的磁化带(4)相对于所述覆盖材料(1)相对设置，且一侧的磁化带(3)的断片(31)相对于另一侧的磁化带(4)的断片(41)偏移，从而各自的中断相互不对应。
9.如权利要求1或2所述的柔性能量传输条，其特征在于，断片(31，41)具有3mm到15mm之间的长度。
10.如权利要求9所述的柔性能量传输条，其特征在于，断片(31，41)具有4mm到7mm之间的长度。
11.一种制造柔性能量传输条的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
-提供连续的由形成粘合物质的弹性材料所组成的磁化带(3)，该粘合物质中嵌入颗粒，该颗粒永久磁化，而磁化方向为所述磁化带的厚度的方向，
-沿所述磁化带的方向，通过覆盖材料(1)的方式固定至少一个能量传输装置(2)，其中能量传输装置或每个能量传输装置嵌入所述覆盖材料(1)中，以及所述覆盖材料(1)粘附在所述磁化带上，
-在所述磁化带上，产生形成不牢固的点的彼此分开的凹陷(E)，从而在所述磁化带上产生的尺寸变化现象在温差效应下导致所述磁化带和所述覆盖材料之间产生应力，所述应力足够强从而所述磁化带在所述不牢固的点的位置形成破裂以及形成所述磁化带的断片(31)，但是所述应力足够小以至于能够防止所述磁化带和所述覆盖材料之间的粘附的不牢固。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述覆盖材料(1)是有机树脂。
13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述覆盖材料(1)直接粘附在所述磁化带上。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述覆盖材料(1)通过粘合剂的方式附着在所述磁化带上。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述磁化带(3)由嵌入铁素体晶粒的乙烯丙烯二烯单体橡胶的粘合物质构成。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法还包括将另一磁化带(4)固定在覆盖材料上与第一磁化带相对的一侧，形成不牢固的点的凹陷也产生在所述另一磁化带上。
17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，带断片(31，41)具有3mm到15mm之间的长度。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，带断片(31，41)具有4mm到7mm之间的长度。
19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法包括后续步骤，该后续步骤包括将由嵌入树脂块的能量传输装置组成的组件同时暴露于导致尺寸变化现象和弯曲应力的温度中，从而将形成不牢固的点的所述凹陷(E)转换为分离断片(31；31，41)的中断。
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