CN108565100A - 环绕式石墨烯滤波扼流圈及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种环绕式石墨烯滤波扼流圈及其制作方法，该扼流圈包括内圈部以及外圈部，所述内圈部包括多组第一线圈，多组第一线圈以首尾相接的形式平行紧密环绕而形成中空管状结构，第一组第一线圈引出输入端，最后一组第一线圈引出内圈连接端；所述外圈部包括多组第二线圈，每组第二线圈沿管状结构外表面，从管状结构一端环绕至管状结构另一端，并穿过中空内表面回到出发端，多组第二线圈以首尾相接的形式围合在管状结构的内外表面，第一组第二线圈引出外圈连接端，最后一组第二线圈引出输出端；内圈连接端与外圈连接端相连，输入端输入待滤波电流，输出端输出已滤波电流。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯应用技术领域，尤其涉及一种环绕式石墨烯滤波扼流圈及其制作方法。
背景技术
石墨烯的应用已是全世界的关注，然而对于石墨烯的研究，还在起步阶段。石墨烯是非常有特质的二维新型材料，然而这新型材料的应用上主要在材料添加上居多，要发展更深层和带功能性方向的材料才是科技进步的方向，这就要求必须在原料上制造出带功能特性的材料。原有石墨烯制造出来的材料叫N 型石墨烯，意思是说，现在的石墨烯材料作为添加用途的材料是没有带自主特性的、和本身没带离子的石墨烯叫N 型石墨烯，N的意义指：不带离子特性的石墨烯no ionic graphene或中性石墨烯 neutral graphene 。我们有必要在添加离子生产上做工作，做出不一样的和带功能性的石墨烯，这也是是未来必要的研究课题和应用课题。
扼流圈滤波应用已超过100年已上，跨越了三个世纪，传统的做法，扼流圈滤波组件是利用线圈绕制在硅钢片上，做自耦式过滤，然而硅钢片所作的磁场自耦方式，只有南北对向式磁化自耦反应，东西方向完全没有屏闭，或多或少都显示出漏磁现象。所以，亚天科技在利用液态金属封装线圈去进行无缝式线圈屏闭。液态金属是流质，可以无缝地封装整个线圈，不象硅钢片有漏磁情况，存在能量损失现象。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种滤波速度快、效率高的环绕式石墨烯滤波扼流圈及其制作方法。
为了达到上述目的，本发明一种环绕式石墨烯滤波扼流圈，包括内圈部以及外圈部，所述内圈部包括多组第一线圈，多组第一线圈以首尾相接的形式平行紧密环绕而形成中空管状结构，第一组第一线圈引出输入端，最后一组第一线圈引出内圈连接端；所述外圈部包括多组第二线圈，每组第二线圈沿管状结构外表面，从管状结构一端环绕至管状结构另一端，并穿过中空内表面回到出发端，多组第二线圈以首尾相接的形式围合在管状结构的内外表面，第一组第二线圈引出外圈连接端，最后一组第二线圈引出输出端；所述内圈连接端与外圈连接端相连，所述输入端输入待滤波电流，所述输出端输出已滤波电流；多组第一线圈以及多组第二线圈所组成的扼流圈由一根线材圈合而成，所述线材表面均匀填充有滤波层。
其中，所述滤波层按质量分数计算，包括以下成分：
石墨烯液态金属母料，5%~20%；
环氧树脂，80%~95%。
其中，所述石墨烯液态金属母料包括液态金属、石墨烯材料以及羟丙基甲基纤维素，液态金属、石墨烯材料以及羟丙基甲基纤维素以质量分数计算，三种原材料的加入比例为1：2：1。
其中，所述液态金属为以铁离子型号为基础的液态金属，所述石墨烯材料为N型石墨烯材料。
其中，所述滤波层按质量分数计算，包括以下成分：
液态金属5份；
N型石墨烯10份；
羟丙基甲基纤维素5份；
以及环氧树脂80份。
本发明一种环绕式石墨烯滤波扼流圈的制作方法，包括以下步骤：
S1、绕制第一线圈：将线材一端作为输入端引出，另一端沿逆时针方向环绕形成圆环形第一线圈；
S2、内圈部形成：环绕多圈形成多组第一线圈，多组第一线圈围合形成管状内圈部，且每组第一线圈的圆心均在同一直线上；
S3、绕制第二线圈：第一线圈环绕完成后，线材以顺时针方向向管状内圈部外壁延伸，并从管状内圈部一端绕至另一端，再穿过管状内圈部的中空内壁绕回，从而形成第二线圈；
S4、外圈部形成：按逆时针方向，不断在管状内圈部的内外壁环绕线材，从而形成多组第二线圈，多组第二线圈均匀围合在管状内圈部上，且最后一组第二线圈引出线材作为输出端。
其中，制作扼流圈的线材在绕制前进行滤波层涂覆过程；滤波层由石墨烯液态金属母料以及环氧树脂制备；石墨烯液态金属母料包括液态金属、石墨烯材料以及羟丙基甲基纤维素。
其中，滤波层制备过程包括以下步骤：
A1、配制母料：以质量分数计算，将1份液态金属、2份石墨烯材料以及1份羟丙基甲基纤维素进行充分均匀混合，形成胶状母料；
A2、线材固化：以质量分数计算，用5%~20%的胶状母料与80%~95%的环氧树脂进行混合，封装固化形成待加工线材；
A3、将滤波层均匀涂覆在线材表面。
其中，在A1中使用的液态金属为以铁离子型号为基础的液态金属，石墨烯材料为N型石墨烯材料。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明的扼流圈能根据电流输入输出极性走向，进行输入输出方向性的滤波，由于自耦性加强，电能损耗非常小，从而达到速度增加、反应灵敏的效果。这种结构为自耦性结构，可降低内阻、速度极快而又没有任何延迟。因此可适合任何线路用途，由于加入了滤波层，本发明适合各种形式的直流电和交流电使用。滤波层是全方位式的封装，在滤波过程中，比硅钢片滤波减少了95%以上的能量损失，应用效果非常好。
附图说明
图1为本发明环绕式石墨烯滤波扼流圈的结构示意图；
图2为本发明环绕式石墨烯滤波扼流圈制作方法的流程示意图。
主要元件符号说明如下：
10、第一线圈 11、第二线圈。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
参阅图1，本发明一种环绕式石墨烯滤波扼流圈，包括内圈部以及外圈部，所述内圈部包括多组第一线圈10，多组第一线圈10以首尾相接的形式平行紧密环绕而形成中空管状结构，第一组第一线圈10引出输入端，最后一组第一线圈10引出内圈连接端；所述外圈部包括多组第二线圈11，每组第二线圈11沿管状结构外表面，从管状结构一端环绕至管状结构另一端，并穿过中空内表面回到出发端，多组第二线圈11以首尾相接的形式围合在管状结构的内外表面，第一组第二线圈11引出外圈连接端，最后一组第二线圈11引出输出端；内圈连接端与外圈连接端相连，输入端输入待滤波电流，输出端输出已滤波电流；多组第一线圈10以及多组第二线圈11所组成的扼流圈由一根线材圈合而成，线材表面均匀填充有滤波层。
相较于现有技术，本发明的扼流圈能根据电流输入输出极性走向，进行输入输出方向性的滤波，由于自耦性加强，电能损耗非常小，从而达到速度增加、反应灵敏的效果。相对状态来说，这种结构为自耦性结构，可降低内阻、速度极快而又没有任何延迟。因此可适合任何线路用途，由于加入了滤波层，本发明适合各种形式的直流电和交流电使用。滤波层是全方位式的封装，在滤波过程中，比硅钢片滤波减少了95%以上的能量损失，应用效果非常好。
在本实施例中，滤波层按质量分数计算，包括以下成分：
石墨烯液态金属母料，5%~20%；
环氧树脂，80%~95%。
在本实施例中，石墨烯液态金属母料包括液态金属、石墨烯材料以及羟丙基甲基纤维素，液态金属、石墨烯材料以及羟丙基甲基纤维素以质量分数计算，三种原材料的加入比例为1：2：1。
在本实施例中，液态金属为以铁离子型号为基础的液态金属，石墨烯材料为N型石墨烯材料。
在本实施例中，滤波层按质量分数计算，包括以下成分：
液态金属5份；
N型石墨烯10份；
羟丙基甲基纤维素5份；
以及环氧树脂80份。
进一步参阅图2，本发明一种环绕式石墨烯滤波扼流圈的制作方法，包括以下步骤：
S1、绕制第一线圈10：将线材一端作为输入端引出，另一端沿逆时针方向环绕形成圆环形第一线圈10；
S2、内圈部形成：环绕多圈形成多组第一线圈10，多组第一线圈10围合形成管状内圈部，且每组第一线圈10的圆心均在同一直线上；
S3、绕制第二线圈11：第一线圈10环绕完成后，线材以顺时针方向向管状内圈部外壁延伸，并从管状内圈部一端绕至另一端，再穿过管状内圈部的中空内壁绕回，从而形成第二线圈11；
S4、外圈部形成：按逆时针方向，不断在管状内圈部的内外壁环绕线材，从而形成多组第二线圈11，多组第二线圈11均匀围合在管状内圈部上，且最后一组第二线圈11引出线材作为输出端。
在本实施例中，制作扼流圈的线材在绕制前进行滤波层涂覆过程；滤波层由石墨烯液态金属母料以及环氧树脂制备；石墨烯液态金属母料包括液态金属、石墨烯材料以及羟丙基甲基纤维素。
在本实施例中，滤波层制备过程包括以下步骤：
A1、配制母料：以质量分数计算，将1份液态金属、2份石墨烯材料以及1份羟丙基甲基纤维素进行充分均匀混合，形成胶状母料；
A2、线材固化：以质量分数计算，用5%~20%的胶状母料与80%~95%的环氧树脂进行混合，封装固化形成待加工线材；
A3、将滤波层均匀涂覆在线材表面。
在本实施例中，在A1中使用的液态金属为以铁离子型号为基础的液态金属，石墨烯材料为N型石墨烯材料。
本发明环绕式扼流圈制作方式，加上石墨烯液态金属制作组件作滤波用途，这种制作方式的滤波，是由亚天团队在2008年创制的新型和突破性的极向性扼流圈设计，也是人类历史上最新概念创新性绕法线圈，目前还不能用机器制作，只能人手绕制。该扼流圈利用液态金属滤波上是轻易达到-35db 以上。加上石墨烯与液态金属配方，滤波可达到-70~140db 或以上的功能。
本发明的环绕式扼流圈称为RT式扼流圈，原因是这种线圈的绕法是RT 团队在扼流圈创作上一大突破，利用自耦加强方式，让滤波后的信号得到加强，而且滤波效果更彻底。由于世上从没有这样绕制法出现，于是我们就用科研团队的RT 命名这种线圈，中文是亚天之意，RT 是（Remy Technology）的简写。Remy Technology的科技研究是全面维绕着物质电子相位的科学理论所研发的技术成果，尤以本世纪在电子滤波方面发展。
本滤波的结构是RT式，滤波速度高，损耗接近零损耗，所以适合很多线路上的滤波用途，例如电源滤波、变压前后滤波、直流放大式器件滤波、直流电源滤波、发射讯号滤波等。在实践中，尤以音源滤波和视频滤波效果特别明显。该扼流圈能有效地阻隔高频信号干扰，由以1G以上甚至超过10000G的EMC 效果卓越。在音响上提以及视频的传真度上都有提升。开关电源发展越来越快和越多，因此这种扼流圈液态金属和石墨烯结合的滤波是非常好的应用组件。由于他可用于直流和交流电，使用方便，因此不必担心方向性问题，对信号上也发挥功能性作用，所以使用范围广泛。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种环绕式石墨烯滤波扼流圈，其特征在于，包括内圈部以及外圈部，所述内圈部包括多组第一线圈，多组第一线圈以首尾相接的形式平行紧密环绕而形成中空管状结构，第一组第一线圈引出输入端，最后一组第一线圈引出内圈连接端；所述外圈部包括多组第二线圈，每组第二线圈沿管状结构外表面，从管状结构一端环绕至管状结构另一端，并穿过中空内表面回到出发端，多组第二线圈以首尾相接的形式围合在管状结构的内外表面，第一组第二线圈引出外圈连接端，最后一组第二线圈引出输出端；所述内圈连接端与外圈连接端相连，所述输入端输入待滤波电流，所述输出端输出已滤波电流；多组第一线圈以及多组第二线圈所组成的扼流圈由一根线材圈合而成，所述线材表面均匀填充有滤波层。
2.根据权利要求1所述的环绕式石墨烯滤波扼流圈，其特征在于，所述滤波层按质量分数计算，包括以下成分：
石墨烯液态金属母料，5%~20%；
环氧树脂，80%~95%。
3.根据权利要求2所述的环绕式石墨烯滤波扼流圈，其特征在于，所述石墨烯液态金属母料包括液态金属、石墨烯材料以及羟丙基甲基纤维素，液态金属、石墨烯材料以及羟丙基甲基纤维素以质量分数计算，三种原材料的加入比例为1：2：1。
4.根据权利要求3所述的环绕式石墨烯滤波扼流圈，其特征在于，所述液态金属为以铁离子型号为基础的液态金属，所述石墨烯材料为N型石墨烯材料。
5.根据权利要求4所述的环绕式石墨烯滤波扼流圈，其特征在于，所述滤波层按质量分数计算，包括以下成分：
液态金属5份；
N型石墨烯10份；
羟丙基甲基纤维素5份；
以及环氧树脂80份。
6.一种环绕式石墨烯滤波扼流圈的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、绕制第一线圈：将线材一端作为输入端引出，另一端沿逆时针方向环绕形成圆环形第一线圈；
S2、内圈部形成：环绕多圈形成多组第一线圈，多组第一线圈围合形成管状内圈部，且每组第一线圈的圆心均在同一直线上；
S3、绕制第二线圈：第一线圈环绕完成后，线材以顺时针方向向管状内圈部外壁延伸，并从管状内圈部一端绕至另一端，再穿过管状内圈部的中空内壁绕回，从而形成第二线圈；
S4、外圈部形成：按逆时针方向，不断在管状内圈部的内外壁环绕线材，从而形成多组第二线圈，多组第二线圈均匀围合在管状内圈部上，且最后一组第二线圈引出线材作为输出端。
7.根据权利要求6所述的环绕式石墨烯滤波扼流圈的制作方法，其特征在于，制作扼流圈的线材在绕制前进行滤波层涂覆过程；滤波层由石墨烯液态金属母料以及环氧树脂制备；石墨烯液态金属母料包括液态金属、石墨烯材料以及羟丙基甲基纤维素。
8.根据权利要求7所述的环绕式石墨烯滤波扼流圈的制作方法，其特征在于，滤波层制备过程包括以下步骤：
A1、配制母料：以质量分数计算，将1份液态金属、2份石墨烯材料以及1份羟丙基甲基纤维素进行充分均匀混合，形成胶状母料；
A2、线材固化：以质量分数计算，用5%~20%的胶状母料与80%~95%的环氧树脂进行混合，封装固化形成待加工线材；
A3、将滤波层均匀涂覆在线材表面。
9.根据权利要求8所述的环绕式石墨烯滤波扼流圈的制作方法，其特征在于，在A1中使用的液态金属为以铁离子型号为基础的液态金属，石墨烯材料为N型石墨烯材料。
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