CN103366915B - 液态导体线圈装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了液态导体线圈装置，包括由导电体绕制而成的线圈以及给所述线圈供电的电源，所述导电体包括沿轴向设置有至少一个流道的绝缘管道以及填充于所述绝缘管道的流道内的液态导体，所述电源通过连接体与所述液态导体导电连接。本发明利用液态导体作为导电单元制作线圈装置，具有结构简单、可靠性高、使用方便，并具有有效防止拗折、熔断等问题的优点。

Description

液态导体线圈装置

技术领域

本发明涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种液态导体线圈装置。

背景技术

线圈作为重要的电感元件，已大量应用于生产生活的各个方面。常用的电感线圈包括：单层线圈、蜂房式线圈、铁氧体磁芯和铁粉芯线圈、铜芯线圈、色码电感线圈、阻流圈(扼流圈)以及偏转线圈等。线圈通常指呈环形的导线绕组，而传统电导线的一个共同特点是：导电部分均由具有良好导电特性的固态金属或合金材料(如铜、铝、银、镍、铁、金、铂等)制作而成。虽然上述材料具有较好的电学性能，但金属的防折断性能相对较差，某些使用条件下易造成导线断路。此外，普通线圈还存在因线圈温度过高而造成线圈导线熔断的风险，这样就会对线圈的可靠性造成很大的问题。

另一方面，随着微/纳米技术的进步，微/纳米导线显得越来越重要，它成为制造微/纳米电学器件和装置的关键，并具有非常重要的应用价值，如用于细胞(甚至细胞器)信号的采集等。微/纳米导线在美国著名科技杂志《TechnologyReview》最新的调查中，被列为九大新兴科技领域之一，预示着其在未来世界科技中将有着更大的发展。而基于微/纳米导线的微/纳米线圈也应运而生，并逐渐将宏观领域的电感技术应用于微纳米尺度。目前微/纳米导线研究领域最大的挑战在于：如何制成更长和更细的微/纳米导线，以及如何实现低成本和批量化制作微/纳米导线。这也将成为制约微/纳米线圈发展的技术瓶颈。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种柔性好、在拉伸和折弯等动作下均不易导致线圈永久断路的液态导体线圈装置。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种液态导体线圈装置，包括由导电体绕制而成的线圈以及给所述线圈供电的电源，所述导电体包括沿轴向设置有至少一个流道的绝缘管道以及填充于所述绝缘管道的流道内的液态导体，所述电源通过连接体与所述液态导体导电连接。

优选地，所述装置还包括插设于所述线圈圈内的电感芯体。

优选地，所述连接体包括密封设置于所述绝缘管道端部并且与所述液态导体接触的连接头，以及连接在所述电源和连接头之间的连接导线，所述连接导线通过所述连接头与所述液态导体导电连接。

优选地，所述连接头包括与所述绝缘管道端部连接的绝缘连接管、以及密封设于所述绝缘连接管内部并与所述液态导体接触的导电端盖，所述连接导线与所述导电端盖导电连接。

优选地，所述装置还包括液态导体循环管、设于所述液态导体循环管上的驱动泵、以及对所述液态导体循环管进行冷却的散热器，所述液态导体循环管的两端分别与所述绝缘管道的两端连接，并且所述绝缘管道的所有流道都与所述液态导体循环管连通。

优选地，所述连接体包括一端与所述绝缘管道连接、另一端与所述液态导体循环管连接的绝缘连通管，以及连接在所述电源和绝缘连通管之间的连接导线，所述绝缘连通管内部具有连通所述绝缘管道的所有流道和液态导体循环管的通道，所述绝缘连通管管壁上还设有与所述连接导线紧密配合的通孔，用于供所述连接导线插入并与液态导体接触。

优选地，所述绝缘管道内具有多个流道。

优选地，所述绝缘管道的截面尺寸在微/纳米尺寸范围。

(三)有益效果

本发明采用液态导体代替现有导线制作线圈的导电部分，使得制成的线圈具有很好的柔性，在拉伸和折弯等动作下均不易导致线圈的永久断路。同时，也可有效避免电流过大造成线圈的熔断，尤其是采用液体导体循环散热系统之后，可以对液态导体进行散热，从而显著增强线圈使用的可靠性。此外，采用本发明，还可以很方便的制作微/纳米尺寸的线圈，并且还易于制作毫米甚至厘米量级以上长度的微/纳米线圈。

附图说明

图1为根据本发明实施例一的液态导体线圈装置的结构示意图；

图1A为图1中A-A剖面图；

图2为根据本发明实施例一绝缘连接管的示意图；

图2A为图2中B-B剖面图；

图3为根据本发明实施例一导电端盖的示意图；

图3A为图3的左视图；

图4为根据本发明实施例二的液态导体线圈装置的结构示意图；

图5为根据本发明实施例二绝缘连通管的示意图；

图5A为图5中C-C剖面图；

其中：101绝缘管道；102液态导体；103连接体；104电感芯体；105电源；111流道；131连接头；132连接导线；1311绝缘连接管；1312导电端盖；

201绝缘管道；203连接体；204电感芯体；205电源；206散热器；207驱动泵；208液态导体循环管；232连接导线；234绝缘连通管；2341通道；2342通孔。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。

实施例一：

如图1所示，本实施例记载了一种液态导体线圈装置，包括由导电体绕制而成的线圈以及给所述线圈供电的电源105，所述导电体包括沿轴向设置有至少一个流道111的绝缘管道101以及填充于所述绝缘管道101的流道111内的液态导体102，所述电源105通过连接体103与所述液态导体102导电连接。

其中，所述电源105可为直流电、交流电、脉冲电等各种形式的电源，电压和电流等参数依据使用需要选定。

本实施例中，所述绝缘管道101可以由各种塑料类绝缘材料或其它绝缘材料制作，如硅胶、乳胶、塑料等，加工方式可以采用压塑(模压成型)、挤塑(挤出成型)、注塑(注射成型)或吹塑(中空成型)等方式。绝缘管道101内的流道111的截面形状和尺寸可以根据具体需要确定。本实施例中，所述流道111的个数范围为1～100；其中，流道数为1时，所制作的线圈为单绕线线圈；流道数为2时，所制作的线圈为双绕线线圈；依此类推。如图1A所示，在本实施例中所述绝缘管道101内设有七个截面为圆形的流道111。

在本实施例中，所述液态导体102为在常温下或者线圈的工作环境下呈液态的金属或合金，包括镓、镓与铟锡等金属的合金以及其它低熔点的金属或其合金。在本发明的其它实施例中，所述液态导体102还可以为其它合适的、在常温下或者线圈的工作环境下呈液态的、导电性能良好的导电体。本实施例中，可使用注射器或者其它注射泵，将液态导体102灌注到绝缘管道101中，代替普通线圈中的导线部分。

所述装置还包括插设于所述线圈圈内的电感芯体104。本实施例中，所述电感芯体104为磁芯，在本发明的其它实施例中，所述电感芯体104还可以为其它常用的用于增加线圈的磁感应强度的芯体。

所述连接体103包括密封设置于所述绝缘管道101端部并且与所述液态导体102接触的连接头131，以及连接在所述电源105和连接头131之间的连接导线132，所述连接导线132通过所述连接头131与所述液态导体102导电连接。

所述连接头131包括与所述绝缘管道101端部连接的绝缘连接管1311、以及密封设于所述绝缘连接管1311内部并与所述液态导体102接触的导电端盖1312，所述连接导线132与所述导电端盖1312导电连接。

在发明的其它实施例中，所述连接体103还可以为其它结构，只要能实现电源105与液态导体102之间的导电连接即可。

本实施例中，所述绝缘连接管1311的结构如图2和2A所示，其与绝缘管道101之间通过粘结、插接、卡口等方式连接。

本实施例中，如图3和3A所示，所述导电端盖1312采用的是在工作温度范围内不被液态导体102腐蚀的固态导体，如：镀镍铜、石墨、不锈钢等，一方面用于液态导体102在绝缘管道101中的密封，另一方面也作为液态金属102和电源105的通电中介。

当电源105通过所述连接导线132和导电端盖1312与所述液态导体102接通时，所述液态导体线圈装置即可正常工作。

实施例二：

如图4所示，本实施例记载了一种液态导体线圈装置，包括由导电体绕制而成的线圈以及给所述线圈供电的电源205，所述导电体包括沿轴向设置有至少一个流道的绝缘管道201以及填充于所述绝缘管道201的流道内的液态导体，所述电源205通过连接体203与所述液态导体导电连接。所述装置还包括插设于所述线圈圈内的电感芯体204。

本实施例的线圈和电源105的结构基本与实施例一相同，但是本实施例的线圈装置还包括液态导体循环管208、设于所述液态导体循环管208上的驱动泵207、以及对所述液态导体循环管208进行冷却的散热器206，所述液态导体循环管208的两端分别与所述绝缘管道201的两端连接，并且所述绝缘管道201的所有流道都与所述液态导体循环管208连通。

与实施例一不同的是，在本实施例中所述连接体203包括一端与所述绝缘管道201连接、另一端与所述液态导体循环管208连接的绝缘连通管234，以及连接在所述电源205和绝缘连通管234之间的连接导线232。

本实施例中，所示绝缘连通管234为由绝缘材料(如硅胶、乳胶、玻璃钢、塑料等)制成的管道，用于实现绝缘管道201与液态导体循环管208的连接。如图5和5A所示，所述绝缘连通管234内部具有连通所述绝缘管道201的所有流道和液态导体循环管208的通道2341，所述绝缘连通管234管壁上还设有与所述连接导线232紧密配合的通孔2342，用于供所述连接导线232插入并与液态导体接触。

本实施例中，线圈内部的液态导体在驱动泵207的作用下，通过液态导体循环管208被输送到远端的散热器206中，经冷却后再通过液态导体循环管208流回线圈中。这样可以将线圈产生的热量带走，有效的防止了线圈的最热点温度超过绝缘管道能承受的限度，导致线圈的热稳定被破坏。其中散热器206可在市场上购置或者找相关厂商定制。散热器的类型也可根据线圈的发热量，以及对线圈温度的具体需求，选用肋片散热器(带风扇或者不带风扇)等各种类型。而驱动泵207则可采用机械泵、电磁泵、电湿润泵等。

实施例三：

为了满足实际科研、生产中，针对微/纳米尺度下的电路系统的需要，本发明还可以提供具有相应尺寸下的液态导体线圈装置。

本实施例中，各部件的主要结构与实施例一或实施例二相似，只是将液态导体制作的线圈(绝缘管道)的截面尺寸控制在微/纳米尺度范围内。与常规尺寸下的绝缘管道，用普通的绝缘材料，由常规的加工工艺制作而成不同的是，本发明中绝缘管道采用的是微/纳米尺度下的加工方法，如光刻、3D打印、化学刻蚀、电解抛光、化学镀、电镀、溅射沉积、离子镀膜等，及相应的加工材料制成，如纳米二氧化硅、光刻胶等绝缘材料。而上述两个实施例的连接体部分也采用微/纳米技术制成。此外，本实施例中液态导体的灌注可以使用微量注射器、渗透泵等。

本发明利用液态导体作为导电单元制作线圈装置，具有结构简单、可靠性高、使用方便，并具有有效防止拗折、熔断等问题的优点。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (7)

1.一种液态导体线圈装置，包括由导电体绕制而成的线圈以及给所述线圈供电的电源，其特征在于，所述导电体包括沿轴向设置有至少一个流道的绝缘管道以及填充于所述绝缘管道的流道内的液态导体，所述电源通过连接体与所有流道内的所述液态导体导电连接；

还包括液态导体循环管、设于所述液态导体循环管上的驱动泵、以及对所述液态导体循环管进行冷却的散热器，所述液态导体循环管的两端分别与所述绝缘管道的两端连接，并且所述绝缘管道的所有流道都与所述液态导体循环管连通。

2.如权利要求1所述的液态导体线圈装置，其特征在于，所述装置还包括插设于所述线圈圈内的电感芯体。

3.如权利要求1或2所述的液态导体线圈装置，其特征在于，所述连接体包括密封设置于所述绝缘管道端部并且与所述液态导体接触的连接头，以及连接在所述电源和连接头之间的连接导线，所述连接导线通过所述连接头与所述液态导体导电连接。

4.如权利要求3所述的液态导体线圈装置，其特征在于，所述连接头包括与所述绝缘管道端部连接的绝缘连接管、以及密封设于所述绝缘连接管内部并与所述液态导体接触的导电端盖，所述连接导线与所述导电端盖导电连接。

5.如权利要求2所述的液态导体线圈装置，其特征在于，所述连接体包括一端与所述绝缘管道连接、另一端与所述液态导体循环管连接的绝缘连通管，以及连接在所述电源和绝缘连通管之间的连接导线，所述绝缘连通管内部具有连通所述绝缘管道的所有流道和液态导体循环管的通道，所述绝缘连通管管壁上还设有与所述连接导线紧密配合的通孔，用于供所述连接导线插入并与液态导体接触。

6.如权利要求1所述的液态导体线圈装置，其特征在于，所述绝缘管道内具有多个流道。

7.如权利要求1所述的液态导体线圈装置，其特征在于，所述绝缘管道的截面尺寸在微/纳米尺寸范围。