CN108053966B - 柔性导电线圈、相关模块、电磁诱导处理装置及相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于对流体进行电磁诱导处理的柔性导电线圈，所述线圈的每一匝都处于同一个二维平面内，所述二维平面包括第一方向和垂直于该第一方向的第二方向，而所述线圈能够在垂直于所述二维平面的第三方向上卷曲。本发明还提供相关的线圈组合、金属线结构、线圈组件以及电磁诱导处理装置。本发明还提供一种对流体进行电磁诱导处理的方法。本发明通过将线圈设计成特别形状，使其能够非常容易地安装在流体管道上，并且使其所产生的磁场对流过管道的流体所产生的电磁诱导效果成倍增加，基本上可以使对流体的电磁诱导处理效果达到最大化。

Description

柔性导电线圈、相关模块、电磁诱导处理装置及相关方法

本申请是于2013年12月30日申请的、申请号为201310745395.3、标题为“柔性导电线圈、相关模块、电磁诱导处理装置及相关方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明大致涉及一种柔性的导电线圈，具体来说，涉及一种用于对流体进行电磁诱导的柔性导电线圈。

本发明还涉及相关的线圈组合、金属线结构、线圈组件以及电磁诱导处理装置。本发明还提供一种对流体进行电磁诱导处理的方法。

背景技术

目前普遍使用的燃油发动机(例如：汽油发动机、柴油发动机)中总是会遇到燃料燃烧不充分和尾气排放的问题。而这是造成能源消耗和环境污染的困扰世界的难题。

现有的广泛使用的解决这些问题的技术方案中，要么对发动机进行改良，通过优化改进发动机的机构设计和电子燃料喷射系统来调节有机燃料与空气(氧气O²)的混合比率，以此试图改善燃料的燃烧率；要么通过使用贵金属(铂金类)型的催化剂和各种过滤技术来降低发动机废气排放中的有害物质排放。

但是这些技术几乎都遇到瓶颈，而且目前的降排技术会提高成本并导致发动机动力输出的损耗，其结果是导致了间接性的能源浪费。其原因在于无法从根本上解决因为燃料本身性质和发动机内在因素造成的“燃料不完全燃烧现象”。

造成这种“燃料不完全燃烧现象”的原因是自然界中各种物质自带的界面电位导致。由于地球磁场的影响，在地球上的各种物质都会带有电位，电位的正与负，则是由于物质本身的性质所决定的。同时物质所处于的外界环境也会促进或减弱物质所带电位的强度。具体来说：

A.有机燃料(汽油，柴油，重油，航空煤油，乙醇，工业酒精，液化石油气，液化天然气等)本身由于受地球磁场的影响以及在保存过程中被氧化和振动摩擦所产生的静电影响，燃料的外部界面倾向于带正(+)电位。有机燃料是非常容易带电的，例如运送液体燃料的油罐车辆必须装备高性能的静电释放装置来释放出罐内液体燃料在运输过程中由于晃动摩擦所产生的大量静电荷。如果不能够及时地把积存的静电荷释放到地面，电荷放电将会引起“静电火灾”而导致油罐爆炸；

B.同时，有机燃料为混合物，燃料内部的各种的分子间存在的界面电位强度缺乏统一性，导致其成分中的分子团大小不一。目前的燃料电子喷射技术不能够有效地粉碎燃料分子团，这就导致了被喷射到发动机气缸内的燃料颗粒的大小和成分存在着较大的差异；

C.有机燃料在保管过程中，也会吸收空气中的水分，由于界面电位的影响，一部分的水分子会与燃料分子相互吸引，当油气混和气体进行爆燃时，这些水分阻碍燃料分子与氧气分子的结合，同时也会吸收热量，造成不完全燃烧；

D.空气分子由于各种原因(紫外线，空气污染，电子磁场等)的影响，空气分子的外部也倾向于带正(+)的界面电位。而且空气中也会存在较多的水蒸汽分子(空气湿度)，因此被吸入发动机内的空气颗粒时带正(+)电位的。空气中的水蒸汽分子也容易向燃烧室内壁移动或附着在非极性的燃料分子团上，影响爆发性燃烧效率；

E.发动机由于是接地即与电瓶负极连接的，并且燃料喷射油路内面和气缸(燃烧室)的内面基本上由金属构成，所以金属的界面电位是负(-)电位。

由于上述燃料、空气、发动机内部的界面电位之间的相互作用的原因，当燃料在发动机内部燃烧室会产生两种类型的“不完全燃烧”：

(1)由于燃料微细颗粒本身带有正电位(+)，其中的一部分颗粒会被吸附在燃烧室内壁(-)而形成类似于结露状态的燃料膜层。这种燃料膜层由于受到发动机内壁的吸热影响而不能够形成动力输出所需的“爆发性燃烧”，而是形成相对温和的燃烧。由于发动机内的爆燃反应是在极短的时间内完成的，因此这种相对温和的燃烧来不及完全燃烧反应，而形成相对性的“不完全燃烧”；

(2)由于被喷射到发动机内部的燃料颗粒的分子团是不均匀的，大的分子团需要更长的时间来完成爆燃反应。分子团越大，形成“不完全燃烧”的几率越高。

在申请人的专利CN101988448B(其通过引用结合于此)中公开了一种利用电磁诱导对流体进行处理的方法。通过这种处理后可以有效地控制燃料流体分子的界面电位的极性：可以按需要消去流体分子的电位极性，即电位中和；或使流体分子带负电(-)的界面电位或带正电(+)的界面电位。

通过这种处理可实现以下几种效果：

(1)阻止燃料颗粒或水分子颗粒附着在发动机燃烧室的内面：由于发动机燃烧室内部的界面电位为负(-)，这自然会对带有负电位的燃料颗粒与水蒸汽颗粒进行排斥，这样会阻止燃料颗粒或水蒸汽颗粒附着在燃烧室的内壁面，燃料颗粒会完全悬浮在燃烧室内与空气形成混合气体；

(2)粉碎燃料内部的大型分子团效果：燃料内的分子团由于燃料分子间的同性(-)界面电位而相互排斥，从而有效地粉碎燃料分子团并防止燃料分子再次结成分子团。均匀的燃料颗粒有利于更加充分的爆发燃烧。燃料的完全燃烧率的提高还可以有效的减少有毒性的一氧化碳(CO)和碳化氢(HC)的生成。

(3)阻止有害性氧化物的生成：由于燃料中的杂质(主要为硫，水分等)的界面电位也被转变成负(-)性，促使硫分子与燃料分子形成排斥性分离，防止燃料中的硫分子与燃料分子争夺氧分子，阻止二氧化硫(SO2)的生成。防止空气污染。使燃料中所含的水分子也带上负性(-)的界面电位，来达到燃料微粒与水分子的分离，阻止水分子参与燃烧反应。

经过处理的混合气体(燃料/空气)被压缩后，被点火时，在同样的环境条件下其爆燃反应更加剧烈，爆燃的温度会更高，爆燃所产生的爆发力更大，可以实现发动机在较低转数下的动力输出的增加，从而实现节能，减少二氧化碳排放，减少有害物质排放的效果。

在现代工业应用中，电磁线圈都是以螺旋管方式缠绕的电磁线圈为主，其构造参见图1，具有三维空间上的结构。当线圈导体内有电流流动的时候，该线圈就可以产生相应的直流或交流电磁场，参见图2。

使用这种电磁线圈对流体进行电磁处理时，都是将线圈螺旋管套在流体的管路上。当需要对导电性流体(例如水、液体金属等)，微导体(例如液体有机燃料、湿润空气等)或近绝缘性流体(干燥空气等)实施特定的电磁处理，通过利用电磁诱导效应使流体内部产生电流或电势的时候，使用这种螺旋管式的电磁线圈的磁场对于流体所产生的电磁诱导效率非常低。这是因为，根据电磁感应的基础常识(弗莱明右手定律)，通过电磁感应产生的导体内电流(或电势)与导体的运动方向和磁力线的夹角有着密切的关系，当导体在磁场中作切割磁力线运动时，在导体中会产生感应电势，感应电势的大小与导体在磁场中的有效长度及导体在磁场中作垂直于磁场方向运动的速度成正比。当流体的运动方向与磁力线的方向处于垂直(夹角90°)的状态下，电磁场对于流体的电磁诱导效率是最高的。相反，当流体的流动方向与磁力线平行(夹角0°)的时候，电磁场对于流体的电磁诱导效率最低。而使用这种螺旋管式的电磁线圈时，在线圈内部磁力线密度最大的地方，流体的流动方向与磁力线的夹角为0°，因此其电磁诱导效率是非常低的(参见图3，其中以粗箭头表示流体流动的方向)。

在一些利用电磁感应技术的领域，为了获得最大的电磁感应效果，人们将螺旋管式的电磁线圈与流体管道垂直配置，使螺旋管内部磁力线密度最大的磁场输出部分与流体的流向垂直。例如电磁流量计就是利用这个原理。

但是，电磁流量计需要一个与管道垂直的螺旋管线圈来产生电磁场，会占用较大的空间和高度(参见图4，其中螺旋管线圈1垂直于整个流体管道设置)。并且，如果采用类似于电磁流量计的方式来设置对流体进行电磁处理的螺旋管线圈，流体流过的位置并不处于线圈内部磁力线密度最大的地方，因此这种配置也是低效的。再有，由于需要更强的磁场，会导致垂直设置的螺旋管线圈体积庞大占用更多的空间，这会导致施工成本成倍的增加，而电磁线圈的固定也不稳定。

因此，需要一种更高效的、应用更方便的对流体进行电磁诱导的技术。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种柔性导电线圈用于利用电磁诱导对流体进行处理，其能够方便的安装在流体通过的管道上，并且能够高效地对流经管道的流体产生电磁诱导效果。

根据本发明的一个主要方面，提供一种用于对流体进行电磁诱导处理的柔性导电线圈，该线圈的每一匝都处于同一个二维平面内，该二维平面包括第一方向和垂直于该第一方向的第二方向，而该线圈能够在垂直于该二维平面的第三方向上卷曲。

优选地，该线圈在该二维平面内至少具有第一对称轴，该线圈在该第一对称轴两侧具有第一端部和与第一端部相对的第二端部，该线圈能够在第三方向上卷曲，使得第一端部和第二端部互相靠近，其中，卷曲后的线圈的立体形状的轴向与该第一对称轴平行。

优选地，该线圈卷曲成该第一端部和该第二端部彼此接触。

优选地，该线圈在该二维平面内具有圆形、椭圆形或者类8字形的形状。

优选地，该线圈在该二维平面内在该第一方向上具有第一弯曲部分，而在该第二方向上具有直线部分或者第二弯曲部分。

优选地，该线圈在该二维平面内在该第一方向上具有向外凸出第一弯曲部分，而在该第二方向上具有向内弯曲的第二弯曲部分，使得该线圈具有两个曲率中心。

优选地，该线圈在二维平面内具有至少两个弯曲段，其中每个弯曲段都具有小于180度的圆心角。

优选地，该至少两个弯曲段是互相对称的。

优选地，该线圈的长度是流体流过的管道的截面周长或1/2截面周长。

优选地，该线圈的宽度是流体流过的管道的截面直径。

优选地，该线圈的最小宽度是最大宽度的1/4至1/2。

优选地，该线圈在第一方向上跨过的最短距离是最长距离的1/4至1/2。

优选地，该两个弯曲段是沿该第一方向或者该第二方向相对的。

优选地，该第一对称轴沿该线圈的纵向延伸。

优选地，该线圈还具有接头用于与外部器件进行电连接，而该接头位于该线圈纵向的中部。

根据本发明的另一个主要方面，提供一种线圈组合，其包括多个并联或者串联在一起的任一种上述线圈。

优选地，该多个线圈都处于包括第一方向和垂直于该第一方向的第二方向的该二维平面内。

优选地，该多个线圈在该二维平面内沿该第一方向并排设置。

优选地，该多个线圈能够同时沿该第二方向在垂直于该二维平面的该第三方向上卷曲。

优选地，该多个线圈该二维平面内成套叠式的设置。

优选地，该多个线圈能够同时在垂直于该二维平面的该第三方向上卷曲。

优选地，该多个线圈在垂直于该二维平面的该第三方向上成层叠式的设置。

优选地，该多个线圈能够同时在垂直于该二维平面的该第三方向上卷曲。

优选地，该多个线圈以以下设置方式中的至少两种进行混合设置：在包括该第一方向和垂直于该第一方向的该第二方向的该二维平面内并排设置、在该二维平面内成套叠式的设置、以及在垂直于该二维平面的该第三方向上成层叠式的设置。

优选地，该多个线圈能够同时在垂直于该二维平面的该第三方向上卷曲。

根据本发明的又一个主要方面，提供一种金属线结构，该金属线结构能够形成任一种上述线圈的一部分，该金属线结构在该二维平面内在该第一方向上具有第一弯曲部分，而在该第二方向上包括直线部分或者第二弯曲部分，并且能够在垂直于该二维平面的第三方向上卷曲。

优选地，该金属线结构具有沿该第二方向延伸的对称轴。

优选地，，该金属线结构能够沿该第二方向在垂直于该二维平面的第三方向上上卷曲。

优选地，该金属线结构沿该第二方向具有第一端部和远离第一端部的第二端部，该金属线结构能够卷曲成沿该第二方向使得该第一端部和该第二端部互相靠近。

根据本发明的一个主要方面，提供一种线圈组件，该线圈组件包括至少一个线圈模块，而该线圈模块包括任一种上述线圈、或任一种上述线圈组合、或者任一种上述金属线结构。

优选地，该线圈组件还包括覆盖在该线圈模块的外侧和/或内侧上的海绵保护层，其中，该线圈模块的外侧是指线圈模块离流体管道较远的一侧，而线圈模块的内侧是指线圈模块离流体管道较近的一侧。

优选地，该线圈组件还包括在该线圈模块的外侧覆盖在该海绵保护层上或直接覆盖在该线圈模块上的电磁屏蔽层。

根据本发明的一个主要方面，还提供一种电磁诱导处理装置，该电磁诱导处理装置包括任一种上述线圈组件以及通过导线和该线圈组件相连接的电流发生器。

优选地，该电流发生器是直流电流发生器或者交流电流发生器。

优选地，该电流发生器是具有固定频率或可变化频率或混合频率的交流电流发生器。

根据本发明的一个主要方面，还提供一种对流体进行电磁诱导处理的方法，该方法包括：

提供用于安装在流体管道上的任一种上述线圈组件；

提供与该线圈组件成电连接的电流发生器；

将该线圈组件卷绕在流体管道上，使之贴合流体管道的截面形状；

使该电流发生器产生电流，从而使该线圈组件产生磁场，对流体管道中的流体产生电磁诱导作用；

其中，所述线圈组件在所述流体管道上卷绕成，当所述线圈组件产生磁场时，磁场的磁力线基本上垂直于所述流体管道的轴向(流体流动的方向)。

优选地，使该电流发生器产生电流包括使该电流发生器产生直流电或者交流电。

优选地，使该电流发生器产生电流包括使该电流发生器产生具有固定频率或可变化频率或混合频率的交流电。

优选地，将该线圈组件卷绕在流体管道上包括使该线圈组件原本在该二维平面内处于相对位置的两侧卷曲成相互靠近。

优选地，将该线圈组件卷绕在流体管道上包括使该线圈组件原本在该二维平面内处于相对位置的两侧卷曲成相互接触。

根据本发明的一个主要方面，提供一种用于对流体进行电磁诱导处理的柔性导电线圈，该线圈卷曲成贴合流体管道的截面形状，并且该线圈能够展开成使得其所有线匝都处在同一个二维平面内，该二维平面包括第一方向和垂直于该第一方向的第二方向，而该线圈的展开是在垂直于该二维平面的第三方向上的展开。

优选地，在展开在该二维平面内后，该线圈至少具有第一对称轴，该线圈在该第一对称轴两侧具有第一端部和与第一端部相对的第二端部，该线圈卷曲的时候在该第三方向上卷曲，使得该第一端部和该第二端部互相靠近，其中，流体管道的轴向与该第一对称轴平行。

优选地，该线圈卷曲的时候卷曲成该第一端部和该第二端部彼此接触。

优选地，在展开在该二维平面内后，该线圈在该二维平面内具有圆形、椭圆形或者类8字形的形状。

优选地，在展开在该二维平面内后，该线圈在该二维平面内在该第一方向上具有第一弯曲部分，而在该第二方向上具有直线部分或者第二弯曲部分。

优选地，在展开在该二维平面内后，该线圈在该二维平面内在该第一方向上具有向外凸出第一弯曲部分，而在该第二方向上具有向内弯曲的第二弯曲部分，使得该线圈在该二维平面内具有两个曲率中心。

优选地，在展开在该二维平面内后，该线圈在该二维平面内至少具有两个弯曲段，其中每个弯曲段都具有小于180度的圆心角。

优选地，在展开在该二维平面内后，该两个弯曲段是沿该第一方向或者该第二方向相对的。

优选地，在展开在该二维平面内后，该线圈的长度是流体流过的管道的截面周长或1/2截面周长。

优选地，在展开在该二维平面内后，该线圈的宽度是流体流过的管道的截面直径。

优选地，在展开在该二维平面内后，该线圈的最小宽度是最大宽度的1/4至1/2。

优选地，在展开在该二维平面内后，该线圈在第一方向上跨过的最短距离是最长距离的1/4至1/2。

优选地，在展开在该二维平面内后，该第一对称轴沿该线圈的纵向延伸。

优选地，该线圈还具有接头用于与外部器件进行电连接，而在该线圈展开在该二维平面内时，该接头位于该线圈纵向的中部。

根据本发明的另一个主要方面，提供一种线圈组合，其包括多个并联或者串联在一起的上述任一种线圈，该线圈组合能够在垂直于该二维平面的第三方向上的展开，使得至少一部分该多个线圈展开在该二维平面内。

优选地，该线圈组合在垂直于该二维平面的第三方向上的展开后，该多个线圈都处于该二维平面内。

优选地，该线圈组合在垂直于该二维平面的第三方向上的展开后，该多个线圈在该二维平面内沿该第一方向并排设置。

优选地，该线圈组合在垂直于该二维平面的第三方向上的展开后，该多个线圈能够同时沿该第二方向在垂直于该二维平面的该第三方向上卷曲。

优选地，该线圈组合在垂直于该二维平面的第三方向上的展开后，该多个线圈该二维平面内成套叠式的设置。

优选地，该线圈组合在垂直于该二维平面的第三方向上的展开后，该多个线圈能够同时在垂直于该二维平面的该第三方向上卷曲。

优选地，该线圈组合在垂直于该二维平面的第三方向上的展开后，该多个线圈在垂直于该二维平面的该第三方向上成层叠式的设置。

优选地，该线圈组合在垂直于该二维平面的第三方向上的展开后，该多个线圈能够同时在垂直于该二维平面的该第三方向上卷曲。

优选地，该线圈组合在垂直于该二维平面的第三方向上的展开后，该多个线圈以以下设置方式中的至少两种进行混合设置：在包括该第一方向和垂直于该第一方向的该第二方向的该二维平面内并排设置、在该二维平面内成套叠式的设置、以及在垂直于该二维平面的该第三方向上成层叠式的设置。

优选地，该线圈组合在垂直于该二维平面的第三方向上的展开后，该多个线圈能够同时在垂直于该二维平面的该第三方向上卷曲。

根据本发明的由一个主要方面，提供一种金属线结构，该金属线结构能够形成上述任一种线圈的一部分，该金属线结构能够展开在该二维平面内，在展开在该二维平面内后，该金属线结构在该二维平面内在该第一方向上具有第一弯曲部分，而在该第二方向上包括直线部分或者第二弯曲部分，并且能够在垂直于该二维平面的第三方向上卷曲。

优选地，在展开在该二维平面内后，该金属线结构具有沿该第二方向延伸的对称轴。

优选地，在展开在该二维平面内后，该金属线结构能够沿该第二方向在垂直于该二维平面的第三方向上上卷曲。

优选地，在展开在该二维平面内后，该金属线结构沿该第二方向具有第一端部和远离第一端部的第二端部，该金属线结构能够卷曲成沿该第二方向使得该第一端部和该第二端部互相靠近。

根据本发明的一个主要方面，提供一种线圈组件，该线圈组件包括至少一个线圈模块，而该线圈模块包括上述任一种线圈、或上述任一种线圈组合、或者上述任一种金属线结构。

优选地，该线圈组件还包括覆盖在该线圈模块的外侧和/或内侧上的海绵保护层，其中，该线圈模块的外侧是指线圈模块离流体管道较远的一侧，而线圈模块的内侧是指线圈模块离流体管道较近的一侧。

优选地，该线圈组件还包括在该线圈模块的外侧覆盖在该海绵保护层上或直接覆盖在该线圈模块上的电磁屏蔽层。

根据本发明的一个主要方面，还提供一种电磁诱导处理装置，该电磁诱导处理装置包括上述任一种线圈组件以及通过导线和该线圈组件相连接的电流发生器。

优选地，该电流发生器是直流电流发生器或者交流电流发生器。

优选地，该电流发生器是具有固定频率或可变化频率或混合频率的交流电流发生器。

本发明通过将线圈设计成特别形状，使其能够非常容易地安装在流体管道上，并且使其所产生的磁场对流过管道的流体所产生的电磁诱导效果成倍增加，而且使流体的流动方向与管道内的磁力线基本成垂直交汇，基本上可以使对流体的电磁诱导处理效果达到最大化。

利用本发明，可以获得以下显著优点。

1、电磁诱导效率高：管道内的磁力线密度高，磁力线方向与管道的横截面基本平行，与流体的流向基本成垂直相交，磁场对流体的电磁诱导来产生电流或电势的效率最高，电磁诱导效率是传统缠绕式线圈的数倍至数十倍。

2、节省能源、降低能耗：可以使用传统线圈十分之一的电流便可以获得与传统线圈同等或更高的流体电磁诱导效果，节省能源；在使用状态下，自身的电磁诱导率和电阻远低于传统的螺旋管式的线圈，线圈本身的能耗极低，几乎不会产生热量。

3、构造简单，应用范围广：可利用的材质种类繁多，而且可以制作的非常轻薄，具有可卷曲性，可以根据需要自由的改变对流体管道或容器的立体包围形状和覆盖面积，适应各种流体管道。

5、安装方便，扩展方便：与传统的螺线管相比，完全没有在安装流体管道前将螺线管先行套在流体管道上或者在流体管道已经安装后在将螺线管慢慢缠绕在流体管道上的麻烦；并且，在空间有限的状态下，甚至可以通过串联或并联叠加线圈的层数来增加线圈的密度，增强电磁场强度。

附图说明

以下将结合附图对本发明做进一步的说明。需要注意的是，这样的说明是为了帮助更好地理解本发明，是示例性的说明，而非对本发明起限制作用。

图1是传统螺旋管线圈的结构示意图；

图2是传统螺旋管线圈所产生的磁场的示意图；

图3是传统螺旋管线圈所产生的磁场对流经管道的流体产生作用的示意图；

图4是以垂直方式安装螺旋管线圈的流量计的示意图；

图5显示了根据本发明的一个实施形式的线圈；

图6示意性地显示了线圈通以电流后所产生的磁场情况；

图7示意性地显示了线圈贴合流体管道而卷曲的形状；

图8a-8c显示了线圈的一些变型；

图9显示了根据本发明的一个实施形式的线圈扩展形式；

图10也显示了根据本发明的一个实施形式的线圈扩展形式；

图11显示了根据本发明的一个实施形式的线圈的另一种形式；

图12显示了根据本发明的一个实施形式的线圈组件的截面视图；

图13以截面示意图的形式显示了将线圈组件卷绕在流体管道上的情况；

图14显示了根据本发明的一个实施形式的用于流体处理的电磁诱导处理装置的示意图；

具体实施方式

需要明白，以下关于本发明实施形式的描述仅仅是示例性的，而非限制性的。例如，在本文中，术语“一个”、“两个”等只表示特定实施形式中部件的数量，而并不意图对其对象施加任何限制，如数量限制。又如，术语“第一”、“第二”等只用作标号，而并不意图对其对象施加任何限制，如顺序或等级等限制。再如，术语“XYZ坐标系统”只是为了方便说明而添加的坐标系统，而并不意图对其对象施加任何限制，如方向或空间位置限制。而当引述术语例如“X方向”时，如果没有特指是X正向(X+)或X负向(X-)，应当理解为泛泛地包括两者；对于“Y方向”或“Z方向”也是如此。

图5显示了根据本发明的一个实施形式的线圈，其中显示了线圈10以及XYZ坐标系统。线圈10包括若干圈线匝，这些线匝都处在同一个平面上，即XY平面上。或者说，线圈10在X、Y方向上具有显著尺寸，而在Z方向上不具备显著尺寸，使得线圈10可以被看作只在XY平面内延伸。在XY平面内，线圈10包括四个部分。从Y轴离开原点O较远的位置开始，沿逆时针方向，依次为第一部分11、第二部分12、第三部分13和第四部分14。

如图5所示，线圈10沿Y轴的跨度大于其沿X轴的跨度。如果把沿Y轴的方向定义为纵向，而把沿X轴的方向定义为横向，那么沿Y轴的跨度即是长度，而沿X轴的跨度则为宽度。在这个实施形式中线圈10的纵横比大于1。需要明白，在不同的实施形式中，线圈10的纵横比是可以不同的，并且必要时，其沿Y轴的跨度可以小于或者等于其沿X轴的跨度。

在图5中，第一部分11和第三部分13主要沿X方向延伸，可以把它们看作线圈10沿Y轴分布的两个相对侧的部分。而第二部分12与第四部分14主要沿Y方向延伸，它们可以看作是线圈10沿X轴分布的两个相对侧的部分。在这个实施形式中，第一部分11和第三部分13各自带有向外凸起的弯曲部分，而第二部分12与第四部分14承接第一部分11和第三部分13的弧度，各自带有向内凹的弯曲部分。也即，第一部分11和第三部分13从它们沿Y方向分布的端点向中间延伸时，其在X方向的跨度越来越大，而第二部分12与第四部分14承接第一部分11和第三部分13的弧度继续向中间延伸时，其在X方向的跨度越来越小。这样，线圈10在内部形成两个曲率中心。在通电时，这种形状使得线圈的磁力线更加集中，从而增强了电磁诱导效果。在一些优选的实施形式中，线圈10的在X方向的最小跨度是最大跨度的1/4至1/2。

需要明白的是，在其他实施形式中，这些部分的凸起或凹进的形式是可以改变的，例如，第二部分12与第四部分14可以是直的，或者也带有向外的凸起。

如图5所示，就整体而言，该实施形式中的线圈10呈类“8”字形。这是因为第一部分11和第三部分13各自带有向外凸起的弯曲部分，而第二部分12与第四部分14各自带有向内凹的弯曲部分。那么，在其他的实施形式中，线圈10显然可以具有其他形状，比如圆形、椭圆形、类“O”字形等等。

再次参照图5，线圈10具有两个端子15,16。线圈10从其最外围起于端子15，而终于处于最内围的端子16。端子15,16都可以通过导线和外部装置连接，从而将线圈10接入电路以产生电流。在这个实施形式中，端子15,16都处于第四部分14上，并且沿Y轴方向位于第四部分14的中央。需要了解，在其他实施形式中，端子15,16各自都可以设置在其他位置。例如，可以将端子15设置在第四部分14上并且沿Y轴方向位于第四部分14的中间，而将端子16设置在第二部分12上并且沿Y轴方向位于第二部分12的中间；或者，将端子15,16分别设置在第一部分11和第三部分13上，并且沿X轴方向分别位于第一部分11和第三部分13的中间；又或者，端子15设置在第四部分14上，而端子16设置在第一部分11上。另外，端子15,16也并不一定设置在中间位置，而是也可以设置在偏离中间的位置。

图6示意性地显示了图5中线圈10通以电流后所产生的磁场情况。如图所示，电流从端子15起以逆时针方向流过线圈10。这时，线圈10产生磁场。根据安培定则，所产生的磁场的磁力线在线圈10的内部是从纸内指向纸外的，即指向Z轴的正无穷方向，而在线圈10的外部则是从纸外指向纸内的，即指向Z轴的负无穷方向。

线圈10是柔性的，其可以在Z轴的方向上卷起而成为在X、Y、Z三个方向上都具有显著尺寸的立体形状。线圈10优选的由导电的金属组成，不过，它也可以包括其他材料，例如导电的碳素材料。

再次参照图5，线圈10在Y轴方向上具有对称轴SAY。若将线圈10沿对称轴SAY折叠，其两侧是基本上可以重合的。在这个实施形式中，线圈10在X轴方向上也具有对称轴SAX。需要明白，在其他实施形式中，线圈10可以只具有一根对称轴或者不具有对称轴。

在将线圈10安装到流体流过的管道上时，可以将线圈10卷起以贴合管道的外形。相信几乎全部的流体管道的横截面都是基本上圆形的，那么对于线圈10来说，也就是将其卷曲成基本上贴合圆筒的形状。

图7示意性地显示了线圈10贴合管道而卷曲的形状。同时参照图5和图7，将线圈10优选地沿着其对称轴SAY卷曲，使得线圈10原本沿Y轴方向分布的两个端部之间的距离越来越近。当线圈10沿Y轴方向的长度正好匹配流体管道的横截面的外圆周时，这两个端部会因为卷曲而至正好接触。当然，在有些实施形式中，这两个端部也可以部分重叠。在优选的实施形式中，线圈的长度是流体流过的管道的截面周长或1/2截面周长，线圈的宽度是流体流过的管道的截面直径。

在优选的实施形式中，卷曲后的线圈10的立体形状的轴向(即管道内流体可流动的方向)与对称轴SAX是平行的，而线圈10的对称轴SAY始终处在垂直于X轴的与YZ平面平行的一个平面内，这样可以保证线圈10通电后所产生的磁场在流体管道内成叠加效应，从而提高电磁处理效果。当然，在一些实施形式中，也可以使线圈10的对称轴SAY在卷曲后错位，即不处于一个平面内而是形成3D空间的螺旋形状；在这种情况下，只要能够保证线圈10通电后所产生的磁场在流体管道内形成叠加效应，也是可行的。

如图所示，线圈10卷曲在流体管道上并通电(电流方向参见箭头)后所产生的磁场的方向(点状线表示)与流体流动的方向垂直，根据弗莱明右手定则，此时磁场对流体的作用力最强，所产生的电磁处理效果也最强。

图8a-8c显示了线圈10的一些变型。根据需要，例如根据流体管道的尺寸，可以将线圈10设计成各种尺寸。如前所述，线圈10的纵横比是可以改变的，甚至可以小于1(即纵向和横向的指称互换)。而除此之外，线圈10的弯曲部分的曲率也是可以改变的。

图9和图10显示了线圈10在实际应用中的一些扩展形式。其中图9显示的是位于同一个平面内的三个串联的线圈10组成的线圈扩展形式。而图10显示的是同一个平面内的两个并联的线圈10组成的线圈扩展形式。需要明白，不管是串联形式还是并联形式，线圈扩展形式中包括的线圈10的数量可以是任意的。并且，在线圈扩展形式中，可以即含有串联形式，也含有并联形式。而且，从这些线圈10在XY平面的排列方式看，它们既可以沿X轴并排设置，也可以沿Y轴并排设置。使用这些线圈10的扩展形式的好处是可以很方便的加强线圈所产生的磁场，也就加强了电磁处理效果。

并且，尽管未示出，本领域技术人员应当明白，在线圈10的扩展形式中，还可以在空间结构上设计成若干个线圈10处于层叠状态，或者处于互相套叠的状态(即一个线圈的线匝处在另一个线圈的相邻两线匝的空隙中，反之亦然)，也可以设计成至少包括并排、层叠、套叠其中两种形式的混合形式。当然，在这些层叠或者套叠形式或者混合形式中，线圈10在电路结构上来看也是处于串联或者并联或者即有串联也有并联的状态的。

图11显示了线圈的另一种形式。如图所示，图11中的线圈10’包括第一部分11’、第二部分12’、第三部分13’和第四部分14’，还包括两个端子15’,16’。其中，第一部分11’与第三部分13’主要沿X轴方向延伸，而第二部分12’与第四部分14’主要沿Y轴方向延伸。线圈10’在Y轴方向上具有对称轴SAY，第二部分12’与第四部分14’基本上相对于该对称轴SAY是对称的。第一部分11’具有向外凸起的弯曲部分，第二部分12’与第四部分14’承接第一部分11’的弧度，各自带有向内凹的弯曲部分。第三部分13’具有两个子部分13’-1以及13’-2，它们分别承接第二部分12’与第四部分14’的弧度，并且关于对称轴SAY是基本上对称的。

图11中的线圈10’与其他示意图(例如图8c)中的线圈10相比，只保留了沿纵向的右半部分。左半部分被舍去，而右半部分的各线匝通过短导线连接起来。实际上，这是线圈的一种“缩减”形式。应当明白，使用这样的“缩减”形式的线圈，一样可以对流体进行电磁处理；而如果将两个这种“缩减”形式的线圈拼成一个“完整”的线圈一起使用，也可以起到和使用一个“完整”的线圈几乎一样的效果。还应当明白，在其他实施形式中，这种“缩减”形式的线圈可以是在一个“完整”线圈的任一位置切割出的任意一部分。

应当明白，不论采取线圈10的哪一种变型，还是它的哪一种“扩展形式”或“缩减形式”，都可以参照如图7所示的对线圈10进行卷曲的方法对这些变型、“扩展形式”或“缩减形式”进行卷曲——只要能实现本发明的目的。

图12显示了根据本发明的一个实施形式的线圈组件200的截面视图。线圈组件200的核心部件是位于其中间的线圈模块100。该线圈模块100可以是前文中提到的线圈10或者它的“扩展”形式或“缩减”形式，即普通的线圈或者普通线圈的串联和/或并联的扩展，或者普通线圈的“一部分”。在线圈模块100的两侧或者其中一侧可以覆盖上保护层103。保护层103最好是海绵材料的，可以起到保护线圈模块100防止受损以及隔热的作用。如果把线圈模块100在安装时靠近流体管道的一侧定义为内侧101，把它离流体管道较远的一侧定义为外侧102，那么在外侧102的海绵保护层103之外，优选地还要附加一层电磁屏蔽层104，用以加强对管道中流体的电磁诱导效果。电磁屏蔽层104可以是铝合金材料的，也可以是其他材料的。

在这个实施形式中，线圈组件200包括了线圈模块100、位于线圈模块100内侧101和外侧102处的海绵保护层103，以及位于外侧102的海绵保护层103的外侧的电磁屏蔽层104。应当理解，在线圈组件200中还可以加入其他层，用以实现特定的目的。

图13以截面示意图的形式显示了将线圈组件200卷绕在流体管道105上的情况。如图所示，从流体管道105的外侧向外，依次为线圈模块100内侧的海绵保护层103、线圈模块100、线圈模块100外侧的海绵保护层103以及电磁屏蔽层104。

图14显示了根据本发明的一个实施形式的用于流体处理的电磁诱导处理装置的示意图。线圈组件200的两个电极通过导线分别连接在一个电流发生器300输出端的正极和负极上。电流发生器300对线圈组件200施加电流，则线圈组件200产生磁场。当线圈组件200安装在流体所流过的管道上时，线圈组件200所产生磁场对流体产生电磁诱导作用。这时，线圈组件200在管道内产生的磁力线与管道内流体的流动方向成垂直相交，使得对流体的电磁诱导处理效果基本上达到最大化。

在这里，所施加的电流可以是直流电流，也可以是交流电流。如果是交流电流，其频率可以是固定不变的，也可以是变化的，也可以是频率固定或频率变化的几种交流电流的混合。在优选的实施形式中，施加频率范围在4-25k的交流电流。

以上通过具体实施形式对本发明作了说明，需要理解，以上描述是说明性而不是限制性的。例如，上述内容中的特征可相互结合使用，只要不超出本发明的范围。另外，在没有背离本发明的精神的情况下，可对实施形式进行修改以便适应具体情况。虽然本文所述的特定元件和过程定义了各个实施形式，但是它们决不是限制性的，而只是示范作用。通过阅读以上描述，许多其它实施例对于本领域的技术人员将是显而易见的。因此，本发明的范围应当参照权利要求连同这类权利要求涵盖的完整等效范围共同确定。

Claims (7)

1.一种用于对流体进行电磁诱导处理的柔性导电线圈，所述线圈包括多圈线匝，并且每一匝都处于同一个二维平面内，所述二维平面包括第一方向和垂直于该第一方向的第二方向，而所述线圈能够在垂直于所述二维平面的第三方向上卷曲，以卷曲成贴合流体管道的截面形状；

所述线圈在所述二维平面内在所述第一方向上具有向外凸出第一弯曲部分，而在所述第二方向上具有向内弯曲的第二弯曲部分，使得所述线圈在所述二维平面内具有两个曲率中心；其中，所述第二方向和所述流体流动的方向是平行的；并且，

所述线圈有且只有两个端子用于电连接，且在该二维平面内具有类8字形的形状。

2.根据权利要求1所述的线圈，其特征在于，所述线圈在所述二维平面内至少具有沿所述第二方向的对称轴，所述线圈在该对称轴的两侧具有第一端部和与第一端部相对的第二端部，所述线圈能够在第三方向上卷曲成，使得第一端部和第二端部互相靠近。

3.根据权利要求2所述的线圈，其特征在于，所述线圈卷曲的时候卷曲成所述第一端部和所述第二端部彼此接触。

4.根据权利要求1所述的线圈，其特征在于，所述线圈还包括覆盖在所述线圈的外侧上的海绵保护层，其中，所述线圈的外侧是指线圈离流体管道较远的一侧。

5.根据权利要求1所述的线圈，其特征在于，在所述二维平面内，所述线圈在第一方向上的长度是流体流过的管道的截面周长或1/2截面周长。

6.根据权利要求1所述的线圈，其特征在于，在所述二维平面内，所述线圈在第二方向上的长度是流体流过的管道的截面直径。

7.根据权利要求1所述的线圈，其特征在于，在所述二维平面内，所述两个端子位于所述线圈纵向的中部。

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