CN105845496B - 一种磁性流体行程开关及其组合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种行程开关，尤其是涉及一种磁性流体行程开关及其组合方法。所述磁性流体行程开关包括开关芯体、含有碳纳米管的感温绝缘磁性流体混合液、接线模块和带位置触头的U型磁铁，组合成形成开关后通过控制磁场方向改变磁性流体状态以实现电路闭合、断开或选择。以及利用该原理，快速组合出不同需求的行程开关的方法。与现有技术相比，本发明采用碳纳米管和感温绝缘磁性流体的混合液来实现开关的闭合和断开的控制，不需要外部供电，同时磁性流体又具有良好的密封和散热功能，极大地提高了行程开关的精度、稳定性和可靠性。

Description

一种磁性流体行程开关及其组合方法
技术领域
本发明涉及一种行程开关，尤其是涉及一种磁性流体行程开关及其组合方法。
背景技术
行程开关(又称限位开关)是一种常用的小电流主令电器。利用机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。通常，这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。目前市场上的行程开关多为控制电路行程开关，其开关需要外部供电。当外部供电失效时，开关失灵，极易损害设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁性流体行程开关及其组合方法，以解决现有的行程开关依赖外部供电以及自身可靠性的问题。
磁性流体行程开关的原理是通过控制磁场方向改变磁性流体状态以实现电路闭合、断开或选择，所述磁性流体是将一定量的碳纳米管混入感温绝缘磁性流体，并加入保持剂(如：苯乙烯)保持其均匀混合。
混有碳纳米管的感温绝缘磁流体混合液主要用于控制电路的闭合和断开，在实验研究中，磁性流体中的碳纳米管在一定的磁场作用下，会出现沿磁感线方向呈线性自组装特性，能够实现通电导电，因此可以通过控制磁场改变磁性流体的状态来实现电路闭合、断开或选择。
为了实现本发明的目的，采用如下的技术方案：一种磁性流体行程开关，所述磁性流体行程开关包括开关芯体、含有碳纳米管的感温绝缘磁性流体混合液、接线模块和带位置触头的U型磁铁，所述开关芯体内部设置有盛放混合液的通道；所述接线模块设置在开关芯体外围，接线模块包括内部接线端子和外部接线端子，内部接线端子与所述开关芯体内部通道的两端连接，外部接线端子用于连接外部电路并对接线模块进行密封；所述带位置触头的U型磁铁设置在接线模块外围，通过机械运动改变位置来控制磁场方向，以实现电路闭合、断开或选择。磁性流体混合液本身有密封作用，整体的外部密封是靠外部接线端子实现。U型磁铁之间有均匀磁场，位置触头用于感测外部磁场变化，将外部空间信号转换为磁场信号，磁场方向改变磁性流体状态来控制电源通断(非磁性颗粒加磁场会沿磁场线方向呈线性组装，实现导电，一旦通道内没有磁场，非磁性颗粒就会坍塌，游离在溶液中，电路断开)。
进一步地，所述开关芯体内部通道数目为1到18个，多个通道时两通道之间夹角不小于10度。开关芯体内部设有盛放混合液的通道，用于选择开关或者通断信号开关，通道数目和走向可以根据实际需要改变，为避免磁场间的相互干扰，两通道之间夹角需要大于等于10度。
进一步地，所述开关芯体为圆形，所述接线模块是设置在圆形开关芯体外围的环形。
进一步地，所述开关芯体内部还包括散热槽。开关芯体在工作时会产生热量，如果需要散热，可以将芯体分为两个部分，如圆形开关芯体内部除开关通道外再铣出一个环形槽用于散热，散热槽的具体形状可根据开关芯体的形状改变。
进一步地，所述带位置触头的U型磁铁在触头相反面装入弹簧，以用于触头位置的还原。
进一步地，所述磁性流体行程开关的组合方法，其方法包括以下步骤：
S1根据实际安装空间设置开关芯体的外部形状和尺寸，并按照所需控制的电路数目设置开关芯体的内部通道和通道数目，两通道之间夹角不小于10度；
S2制备用于开关通断的磁性流体，将一定量的碳纳米管混入感温绝缘磁性流体，并通过保持剂保持其均匀混合状态，将混合液装入棕色玻璃试剂瓶中备用；
S3根据开关芯体的通道数目设置接线模块，其通道数目为开关芯体通道数目的两倍，接线模块包括内部接线端子和外部接线端子，用于连接开关芯体与外部电路；
S4将混有碳纳米管的感温绝缘磁流体混合液装入开关芯体，使其充满开关芯体和接线模块的通道，然后安装外部接线端子并密封通道；
S5根据控制需要设置带位置触头的U型磁铁，完成装配。
进一步地，所述S4完成之后，再通过U型磁铁来测试行程开关的性能。
本发明具有以下优点(1)结构简单，设计紧凑，各部分相对独立，方便维护和检修；(2)具有良好互换性、可以实现模块化、系列化和快速设计；(3)本发明的开关对工作环境无特殊要求，能够适应各种特殊环境；(4)本发明利用磁性流体自身特性，由外加的永磁铁控制实现，不需要外加电源，比传统行程开关更节能，更可靠。
与现有技术相比，本发明采用碳纳米管和感温绝缘磁性流体的混合液来实现开关的闭合和断开的控制，不需要外部供电，同时磁性流体又具有良好的密封和散热功能，极大地提高了行程开关的精度、稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本发明的磁性流体行程开关原理示意图；
图2为本发明的开关芯体剖面示意图；
图3为本发明的外部接线模块示意图；
图4为本发明的外部接线模块剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
如图1所示，一种磁性流体行程开关，所述磁性流体行程开关包括开关芯体1、混有碳纳米管的感温绝缘磁流体混合液2、接线模块3和带位置触头的U型磁铁4。如图2所示，开关芯体1内部设置2条通道11，两通道11之间夹角大于10°，通道内有盛放混合液；混合液是混有碳纳米管的感温绝缘磁性流体混合体2，将一定量的碳纳米管混入感温绝缘磁性流体，并通过苯乙烯保持其均匀混合状态。开关芯体1除了通道还包括一个散热槽12，用于散热。接线模块3设置在开关芯体1外围，接线模块3包括内部接线端子31和外部接线端子32，内部接线端子31与开关芯体内部通道11的两端连接，外部接线端子32用于连接外部电路并对接线模块3进行密封。带位置触头的U型磁铁4设置在接线模块3外围，通过机械运动改变位置来控制磁场方向，以实现电路闭合、断开或选择，触头相反面设置有弹簧41，用于触头位置的还原。
上述的磁性流体行程开关的快速组合方法：
S1根据实际安装空间设置开关芯体的外部形状和尺寸，根据所需控制的电路数目设置开关芯体的内部通道，如图1和2所示，实施例1设置成圆形，内部通道设置了2条，两通道之间夹角不小于10度，为了更好的散热，圆形开关芯体内部除开关通道外再铣出一个环形的散热槽。
S2制备用于开关通断的磁性流体，将一定量的碳纳米管混入感温绝缘磁性流体，并通过苯乙烯保持其均匀混合状态，将混合液装入棕色玻璃试剂瓶中备用；
S3根据开关芯体的通道数目设置接线模块，如图3和4所示，接线模块根据开关芯体的形状设置成环形，其通道数目应为开关芯体通道数目的两倍，接线模块包括内部接线端子和外部接线端子，用于连接开关芯体与外部电路；
S4将混有碳纳米管的感温绝缘磁流体混合液装入开关芯体，使其充满开关芯体和接线模块的通道，然后安装外部接线端子并密封通道；
S5密封通道之后，需要用根据U型磁铁来测试行程开关的性能；
S6控制需要设置带位置触头和弹簧的U型磁铁，完成装配。

Claims (7)

1.一种磁性流体行程开关，其特征在于，包括开关芯体、含有碳纳米管的感温绝缘磁性流体混合液、接线模块和带位置触头的U型磁铁，所述开关芯体内部设置有盛放混合液的通道；所述接线模块设置在开关芯体外围，接线模块包括内部接线端子和外部接线端子，内部接线端子与所述开关芯体内部通道的两端连接，外部接线端子用于连接外部电路并对接线模块进行密封；所述带位置触头的U型磁铁设置在接线模块外围，通过机械运动改变触头位置来控制磁场方向，以实现电路闭合、断开或选择。
2.根据权利要求1所述的磁性流体行程开关，其特征在于，所述开关芯体内部通道数目为1到18个，多个通道时两通道之间夹角不小于10度。
3.根据权利要求1所述的磁性流体行程开关，其特征在于，所述开关芯体为圆形，所述接线模块是设置在圆形开关芯体外围的环形。
4.根据权利要求1所述的磁性流体行程开关，其特征在于，所述开关芯体内部还包括散热槽。
5.根据权利要求1所述的磁性流体行程开关，其特征在于，所述带位置触头的U型磁铁在触头相反面装入弹簧。
6.根据权利要求1所述的磁性流体行程开关的组合方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1根据实际安装空间设置开关芯体的外部形状和尺寸，并按照所需控制的电路数目设置开关芯体的内部通道和通道数目，两通道之间夹角不小于10度；
S2制备用于开关通断的磁性流体，将一定量的碳纳米管混入感温绝缘磁性流体，并通过保持剂保持其均匀混合状态，将混合液装入棕色玻璃试剂瓶中备用；
S3根据开关芯体的通道数目设置接线模块，其通道数目为开关芯体通道数目的两倍，接线模块包括内部接线端子和外部接线端子，用于连接开关芯体与外部电路；
S4将混有碳纳米管的感温绝缘磁流体混合液装入开关芯体，使其充满开关芯体和接线模块的通道，然后安装外部接线端子并密封通道；
S5根据控制需要设置带位置触头的U型磁铁，完成装配。
7.根据权利要求6所述的组合方法，其特征在于，所述S4完成之后，再通过U型磁铁来测试行程开关的性能。
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