CN109193288A - 一种运动件间的导电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种运动件间的导电系统，包括：固定磁场、液态金属磁流体、导电触针和导电引线；固定磁场嵌入在第一运动件中，所述液态金属磁流体吸附在所述固定磁场的表面；导电触针安装在第二运动件上，第二运动件与第一运动件之间存在相互运动；所述导电引线固定在所述液态金属磁流体底部或一端，且所述导电引线的固定位置不在所述导电触针的运动轨迹上，当第二运动件相对于第一运动件运动时，安装在第二运动件上导电触针在吸附于所述固定磁场表面的液态金属磁流体中运动，所述导电触针与所述导电引线保持电导通。本发明具有稳定导通、与运动件摩擦系数小、结构简单、安装、维护方便等优点。本发明可广泛用于各种运动件间的电导通。

Description

一种运动件间的导电系统

技术领域

本发明涉及运动件间的导电技术领域，具体涉及一种运动件间的导电系统。

背景技术

随着人类社会的进步，人们的生产生活的提高，生活生产中有许多运动件间需要实现电导通。例如，小到一个导电滑环，大到火车供电都离不开运动件间的导电介质。

对于运动件间的电导通，往往对两个运动件间的导电介质有如下要求：①能实现稳定的电导通，这就要求导电介质能与两个运动件接触润湿良好。②对运动件的运动影响较小。

目前运动件间的电导通大部分是依靠固体导电滑动接触体为导电介质而形成电连接，固体导电滑动接触体造工艺复杂、耗能高、成本更高，且固体导电滑动接触体与固体运动件的接触润湿不好，容易影响运动件的运动。虽然有部分质地较软的固体导电滑动接触体，但是其容易磨损，需频繁更换。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种运动件间的导电系统。

具体地，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种运动件间的导电系统，包括：固定磁场、液态金属磁流体、导电触针和导电引线；

所述固定磁场嵌入在第一运动件中，所述液态金属磁流体吸附在所述固定磁场的表面；

所述导电触针安装在第二运动件上，所述第二运动件与所述第一运动件之间存在相互运动；

所述导电引线固定在所述液态金属磁流体底部或一端，且所述导电引线的固定位置不在所述导电触针的运动轨迹上，当第二运动件相对于第一运动件运动时，安装在第二运动件上导电触针在吸附于所述固定磁场表面的液态金属磁流体中运动，所述导电触针与所述导电引线保持电导通。

进一步地，所述固定磁场为电磁场或物磁场。

进一步地，所述液态金属磁流体为镓基液态金属磁流体、铋基液态金属磁流体、汞基液态金属磁流体和碱金属基液态金属磁流体中的任意一种。

进一步地，所述液态金属磁流体的基液为镓及镓合金、汞及汞合金、铋合金、碱金属及碱金属合金中的任意一种。

进一步地，所述液态金属磁流体的顺磁性粉末为铁粉、钴粉和镍粉中的任意一种。

进一步地，所述液态金属磁流体中基液和顺磁性粉末的比例为7.5：1。

进一步地，所述导电触针采用耐腐蚀、有金属表面、有优良导电性的材料制成。

进一步地，所述导电触针采用金、银、铜、铟、铝和锡中的任意一种材料制成。

进一步地，所述导电触针为所述第二运动件或为所述第二运动件的一部分。

进一步地，所述导电引线为金属导体，所述导电引线浸润吸附在所述固定磁场上的液态金属磁流体中，将电流导出导入。

由上述技术方案可知，本发明提供的运动件间的导电系统，包括：固定磁场、液态金属磁流体、导电触针和导电引线；所述固定磁场嵌入在第一运动件中，所述液态金属磁流体吸附在所述固定磁场的表面；所述导电触针安装在第二运动件上，所述第二运动件与所述第一运动件之间存在相互运动；所述导电引线固定在所述液态金属磁流体底部或一端，且所述导电引线的固定位置不在所述导电触针的运动轨迹上，当第二运动件相对于第一运动件运动时，安装在第二运动件上导电触针在吸附于所述固定磁场表面的液态金属磁流体中运动，所述导电触针与所述导电引线保持电导通。可见，本发明提供的运动件间的导电系统利用液态金属磁流体可被磁场吸附、有流动性和导电性这三个特性，将液态金属磁流体作为运动件间的导电介质，由于液态金属磁流体可被磁场吸附，因此其不会泄露。此外，由于液态金属磁流体能够较好地润湿金属，因而能保证稳定的电导通。此外，由于液态金属磁流体具有流动性，因而可以较小地影响运动件间的运动。此外，作为导电介质的液态金属磁流体，在保证良好电导通的情况下摩擦系数较固体滑动接触体而言相对较小。此外，本发明提供的运动件间的导电系统结构简单、成本低、安装灵活，适用性广。综上可知，本发明可以避免用固体导电滑动接触体时导电介质与运动件间摩擦系数大、结构复杂、使用寿命短以及损坏运动件等缺点，具有稳定导通、与运动件摩擦系数小、结构简单、安装、维护方便等优点。本发明可广泛用于各种运动件间的电导通(包括电机电刷、导电滑环、导电伸缩模块、导电关节、车辆供电等)。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a～图1d是本发明一实施例提供的运动件间的导电系统的一种结构示意图；其中，图1a是立体图，图1b是1a的俯视图；图1c是1a的正视图；图1d是1a的侧视图；

图2a～图2d是本发明一实施例提供的运动件间的导电系统的另一种结构示意图；其中，图2a是立体图，图2b是2a的俯视图；图2c是2a的正视图；图2d是2a的侧视图；

上面各图中，各附图标记的含义为：

1表示固定磁场；2表示液态金属磁流体；3表示导电触针；4表示导电引线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一实施例提供了一种运动件间的导电系统，参见图1a～图1d，所述导电系统包括：固定磁场1、液态金属磁流体2、导电触针3和导电引线4；

所述固定磁场1嵌入在第一运动件中，所述液态金属磁流体2吸附在所述固定磁场1的表面；

所述导电触针3安装在第二运动件上，所述第二运动件与所述第一运动件为存在相互运动的两个运动件；

所述导电引线4固定在所述液态金属磁流体2底部或一端，且所述导电引线4的固定位置不在所述导电触针3的运动轨迹上，当第二运动件相对于第一运动件运动时，安装在第二运动件上导电触针3在吸附于所述固定磁场1表面的液态金属磁流体2中运动，所述导电触针3与所述导电引线4保持电导通。

可见，本实施例提供的运动件间的导电系统，在第一运动件和第二运动件相互运动过程中，利用液态金属磁流体作为两个运动件间的导电介质，从而实现两个运动件间的电导通。相对于现有技术中采用固体导电滑动接触体作为运动件间的导电介质的情况，本实施例具有稳定导通、与运动件摩擦系数小、结构简单、安装、维护方便的优点。

需要说明的是，所述固定磁场1为高强度的电磁场或高强度的物磁场，磁场的形状不固定。

需要说明的是，对于两个存在相互运动的运动件，固定磁场1和导电触针3的安装位置是相对的，固定磁场1安装在其中任意一个运动件上，则导电触针3安装在另一个运动件上。进一步，固定磁场1和导电触针3的安装是相互关联的，可以根据导电触针3安装后确定的运动轨迹来确定固定磁场的大小、形状、位置，也可以根据固定磁场来确定导电触针的安装位置，只要确保两个存在相互运动的运动件在整个运动过程时，导电触针3可以在吸附于所述固定磁场1表面的液态金属磁流体2中运动，进而使得导电触针3与导电引线4保持电导通即可。

例如，对于图1a所示的运动件间的导电系统，其固定磁场1主体呈长方体形，固定磁场1嵌入在一运动件中，固定磁场1表面吸附有液态金属磁流体2，导电引线4固定在液态金属磁流体2底部或一端，其不在导电触针3的运动轨迹上。导电触针3安装在另一运动件上，导电触针3与另一运动件的最小间距大于0.8mm。

又如，对于图2a所示的运动件间的导电系统，其固定磁场1为2个半径为5cm强磁半圆环磁块。假设本实施例提供的运动件间的导电系统为火车供电，那么将固定磁场1、液态金属磁流体2、导电引线4固定在一个伸缩架上，并将导电引线4接入火车。其中，液态金属磁流体2充满两半圆环磁块内部、导电引线4为1cm的铜线、导电触针为火车供电电线。将导电引线4固定在磁块底部，液态金属磁流体2放满半圆环。当抬起受电弓时，供电线浸润在液态金属磁流体中，使火车和供电线路间实现电导通。

又如，当本实施例提供的运动件间的导电系统为地铁供电时，其固定磁场1为无数长方体磁铁、导电触针3为铜，导电引线4为铜。将磁块固定在绝缘的塑料凹槽壁，凹槽内装满液态金属磁流体，在凹槽的两端连接导电引线4。当和地铁连接的导通触针伸入凹槽内时实现两者间的电导通。

又如，当本实施例提供的运动件间的导电系统为导电关节时，其固定磁场1为球形磁块、导电触针3为铜，导电引线4为铜。导电触针3安装在旋转270度的运动件上，保证该运动件在旋转270度间稳定的电导通。

需要说明的是，在本实施例中，所述液态金属磁流体2的量由导电触针3的直径确定。导电触针3越粗，所用液态金属磁流体2的量越大。要确保导电触针3在液态金属磁流体2中的任意位置都能被完全覆盖，这样才能实现稳定的电导通。优选地，所用液态金属磁流体层的厚度大于导电触针直径0.5mm～0.8mm。

需要说明的是，在本实施例中，所述液态金属磁流体2可以为镓基液态金属磁流体、铋基液态金属磁流体、汞基液态金属磁流体和碱金属基液态金属磁流体中的任意一种。

需要说明的是，在本实施例中，所述液态金属磁流体2的基液可以为镓及镓合金、汞及汞合金、铋合金、碱金属及碱金属合金中的任意一种。

需要说明的是，在本实施例中，所述液态金属磁流体2的顺磁性粉末可以为铁粉、钴粉和镍粉中的任意一种，当然还可以是其它顺磁性粉末，本发明不做限定。

需要说明的是，为得到较好的磁场吸附、流动性和导电性，优选地，在本实施例中，所述液态金属磁流体中基液和顺磁性粉末的比例为7.5：1。

需要说明的是，所述导电触针3需有良好的金属表面，将电流导入导出，在本实施例中，所述导电触针3优选采用耐腐蚀、有金属表面、具有优良导电性的材料制成，例如，金、银、铜、铟、铝、锡等。

需要说明的是，在本实施例中，所述导电触针3可以为所述第二运动件或为所述第二运动件的一部分。

需要说明的是，在本实施例中，所述导电引线4为金属导体(如铜、铝等)，所述导电引线浸润吸附在所述固定磁场上的液态金属磁流体中，将电流导出导入。

由上面描述可知，本实施例提供的运动件间的导电系统，包括：固定磁场、液态金属磁流体、导电触针和导电引线；所述固定磁场嵌入在第一运动件中，所述液态金属磁流体吸附在所述固定磁场的表面；所述导电触针安装在第二运动件上，所述第二运动件与所述第一运动件之间存在相互运动；所述导电引线固定在所述液态金属磁流体底部或一端，且所述导电引线的固定位置不在所述导电触针的运动轨迹上，当第二运动件相对于第一运动件运动时，安装在第二运动件上导电触针在吸附于所述固定磁场表面的液态金属磁流体中运动，所述导电触针与所述导电引线保持电导通。可见，本发明提供的运动件间的导电系统利用液态金属磁流体可被磁场吸附、有流动性和导电性这三个特性，将液态金属磁流体作为运动件间的导电介质，由于液态金属磁流体可被磁场吸附，因此其不会泄露。此外，由于液态金属磁流体能够较好地润湿金属，因而能保证稳定的电导通。此外，由于液态金属磁流体具有流动性，因而可以较小地影响运动件间的运动。此外，作为导电介质的液态金属磁流体，在保证良好电导通的情况下摩擦系数较固体滑动接触体而言相对较小。此外，本发明提供的运动件间的导电系统结构简单、成本低、安装灵活，适用性广。综上可知，本实施例可以避免用固体导电滑动接触体时导电介质与运动件间摩擦系数大、结构复杂、使用寿命短以及损坏运动件等缺点，具有稳定导通、与运动件摩擦系数小、结构简单、安装、维护方便等优点。本实施例可广泛用于各种运动件间的电导通(包括电机电刷、导电滑环、导电伸缩模块、导电关节、车辆供电等)。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用于说明发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种运动件间的导电系统，其特征在于，包括：固定磁场、液态金属磁流体、导电触针和导电引线；

所述固定磁场嵌入在第一运动件中，所述液态金属磁流体吸附在所述固定磁场的表面；

所述导电触针安装在第二运动件上，所述第二运动件与所述第一运动件之间存在相互运动；

所述导电引线固定在所述液态金属磁流体底部或一端，且所述导电引线的固定位置不在所述导电触针的运动轨迹上，当第二运动件相对于第一运动件运动时，安装在第二运动件上导电触针在吸附于所述固定磁场表面的液态金属磁流体中运动，所述导电触针与所述导电引线保持电导通。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述固定磁场为电磁场或物磁场。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液态金属磁流体为镓基液态金属磁流体、铋基液态金属磁流体、汞基液态金属磁流体和碱金属基液态金属磁流体中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液态金属磁流体的基液为镓及镓合金、汞及汞合金、铋合金、碱金属及碱金属合金中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液态金属磁流体的顺磁性粉末为铁粉、钴粉和镍粉中的任意一种。

6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述液态金属磁流体中基液和顺磁性粉末的比例为7.5：1。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述导电触针采用耐腐蚀、有金属表面、有优良导电性的材料制成。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述导电触针采用金、银、铜、铟、铝和锡中的任意一种材料制成。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述导电触针为所述第二运动件或为所述第二运动件的一部分。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述导电引线为金属导体，所述导电引线浸润吸附在所述固定磁场上的液态金属磁流体中，将电流导出导入。