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一种带有铜纳米颗粒的磁流体开关及分布式组合方法
申请号	CN201610355673.8	申请日	2016-05-24	公开(公告)号	CN105845497A	公开(公告)日	2016-08-10
申请人	汕头大学;			发明人	牛小东; 李翔; 陈木凤;
摘要	本发明涉及一种控制开关，尤其是涉及一种带有铜纳米颗粒的磁流体开关及分布式组合方法，所述磁流体开关是通过控制磁场方向改变磁流体状态以实现电路闭合、断开或选择，所述磁流体是将铜纳米颗粒混入感温绝缘磁性流体混合液，并加入保持剂保持其均匀混合状态。利用这种原理，设计了磁流体开关的分布式结构，能够根据不同的实际需求，快速组合。本发明还包括磁流体开关的具体结构以及其分布式组合方法。与现有技术相比，磁流体兼具散热性和密封性，不易老化，磁流体开关改变了原有开关的运行模式，开创了一种新的开关材料和新的组合方法。分布式结构能够快速实现模块化设计组合，多通道选择并且实现开关终端的容量扩展。
权利要求	1.一种含有铜纳米颗粒的磁流体开关，其特征在于，所述磁流体开关是通过控制磁场方向改变磁流体状态以实现电路闭合、断开或选择，所述磁流体是将铜纳米颗粒混入感温绝缘磁性流体混合液，并加入保持剂保持其均匀混合状态。 2.根据权利要求1所述的磁流体开关，其特征在于，所述保持剂为苯乙烯。 3.根据权利要求1所述的磁流体开关，其特征在于，所述磁流体开关包括开关基座、开关模块和开关端子模块，所述开关基座包括安装槽、电源导线板和永磁铁，安装槽槽位有一个或者多个，槽位与电源导线板的触点对应，永磁铁设置在安装槽底部，所述开关模块是与安装槽槽位匹配的空腔，空腔与安装槽连接的一端设有连接孔，连接孔与导线板的触点对应，空腔内部填充有磁流体，另一端与开关端子模块匹配连接，所述开关端子模块上设置有电磁铁和端子导线，电磁铁由控制电路控制，电磁铁磁极与开关基座的永磁铁磁极互为异性。 4.根据权利要求3所述的磁流体开关，其特征在于，所述安装槽有多个，安装槽设置为矩阵排列。 5.根据权利要求3所述的磁流体开关，其特征在于，所述开关基座形状为平板、曲面或者柱面。 6.根据权利要求3所述的磁流体开关的分布式组合方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： S1根据所需控制的电路数目确定开关基座尺寸，安装槽的槽位和电源导线板的触点数目相对于且分布式排列，装配并固定永磁铁； S2制备磁流体混合液，将一定量的铜纳米颗粒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根据电路数目和安装槽槽位数目设置开关模块，然后使其内部充满磁流体混合液； S4安装开关端子模块，将磁性流体密封在开关模块中。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S4完成后，通过调节电磁铁的磁场强度来测试开关性能。
说明书全文	一种带有铜纳米颗粒的磁流体开关及分布式组合方法技术领域 [0001] 本发明涉及一种控制开关，尤其是涉及一种带有铜纳米颗粒的磁流体开关及分布式组合方法。背景技术 [0002] 开关作为一种常见的控制电路闭合和断开的电子元件，在我们日常生活中随处可见。当前，随着全球输电、配电设备及其部件需求的不断上升，同时也拉动了我国输电、配电设备的高速发展。但目前我国在中低端产品已出现产能过剩，而高端产品技术上却还没有突破性的创新。 [0003] 开关研发的主要方向包括：高频性、可靠性、低耗能、抗干扰和模块化。模块化是开关发展的总体趋势，但当前并没有行之有效的模块化开关设计方法。发明内容 [0004] 本发明的目的在于提供一种带有铜纳米颗粒的磁流体开关及分布式组合方法，以解决现有的分布式开关系统无法微型化、部件互换性差、端子易发热老化以及绝缘和密封等问题。 [0005] 为了实现上述的目的，采用如下的技术方案：一种含有铜纳米颗粒的磁流体开关，所述磁流体开关是通过控制磁场方向改变磁流体状态以实现电路闭合、断开或选择，所述磁流体是将铜纳米颗粒混入感温绝缘磁性流体混合液，并加入保持剂保持其均匀混合状态。其中，保持剂可采用苯乙烯。 [0006] 混有铜纳米颗粒的感温绝缘磁性流体混合液，用于控制电路的闭合和断开，在实验研究中，磁流体中的非磁性纳米颗粒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，通过控制磁场来实现电路闭合和断开的控制。 [0007] 进一步地，所述磁流体开关包括开关基座、开关模块和开关端子模块，所述开关基座包括安装槽、电源导线板和永磁铁，安装槽槽位有一个或者多个，槽位与电源导线板的触点对应，永磁铁设置在安装槽底部，所述开关模块是与安装槽槽位匹配的空腔，空腔与安装槽连接的一端设有连接孔，连接孔与导线板的触点对应，空腔内部填充有磁流体，另一端与开关端子模块匹配连接，所述开关端子模块上设置有电磁铁和端子导线，电磁铁由控制电路控制，电磁铁磁极与开关基座的永磁铁磁极互为异性。 [0008] 开关基座的安装槽用于定位和固定开关模块；电源导线板用于作为开关的输入端；永磁铁与开关端子模块的电磁铁磁极相反，两者相互作用能产生磁场，同时永磁铁与磁流体相互作用，实现对开关模块连接孔的密封；磁流体混合液本身具有一定的密封性，开关模块主要用于储存并密封磁性流体；开关端子模块用作开关的输出端子，端子导线与外部设备连接，电磁铁与永磁铁相互作用，主要用于控制开关模块内的磁场。 [0009] 进一步地，所述安装槽有多个，安装槽设置为矩阵排列。把磁流体开关设置成分布式开关系统，能够多通道连接，并且实现开关终端的容量扩展。 [0010] 进一步地，开关基座形状为平板、曲面或者柱面。 [0011] 进一步地，所述磁流体开关的分布式组合方法，其方法包括以下步骤：S1根据所需控制的电路数目设计开关基座尺寸，安装槽的槽位和电源导线板的触点数目相对于且分布式排列，装配并固定永磁铁； S2制备磁流体混合液，将一定量的铜纳米颗粒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根据电路数目和安装槽槽位数目设置开关模块，然后使其内部充满磁流体混合液； S4安装开关端子模块，将磁性流体密封在开关模块中。 [0012] 其中，步骤S2先加入保持剂，再将一定量的铜纳米颗粒混入感温绝缘磁性流体。步骤S4完成后，通过调节电磁铁的磁场强度来测试开关性能。 [0013] 本发明具有以下优点：（1）结构紧凑，各部分相对独立，方便维护和检修；（2）能够实现分布式组合，多通道选择并且实现开关终端的容量扩展。（3）具有良好互换性、可以实现模块化、系列化和快速设计；（4）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。 [0014] 本发明通过控制磁场来实现铜纳米颗粒的组装和游离，从而实现对电路闭合和断开的控制。与现有技术相比，磁流体兼具散热性和密封性，不易老化，磁流体开关改变了原有开关的运行模式，开创了一种新的开关材料和新的组合方法。分布式结构能够快速实现模块化设计组合，多通道选择并且实现开关终端的容量扩展。附图说明 [0015] 图1为本发明的装配体示意图；图2为本发明的开关基座结构示意图；图3为本发明的开关模块剖面示意图；图4为本发明的开关端子模块示意图。具体实施方式 [0016] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。 [0017] 实施例1如图1所示，一种带有铜纳米颗粒的磁流体开关，包括开关基座1、磁流体混合液、开关模块2和开关端子模块3，如图2所示，开关基座1包括安装槽4、电源导线板5和永磁铁6，安装槽槽位多个，槽位和电源导线板5的触点成矩形排列，相互对应，永磁铁6设置在安装槽4底部，磁流体混合液是将一定量的铜纳米颗粒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；如图3所示，开关模块2是与安装槽4槽位匹配的空腔，空腔与安装槽4连接的一端设有连接孔41，连接孔41与导线板5的触点51对应，空腔内部填充有磁流体，另一端与开关端子模块3匹配连接，如图4所示，所述开关端子模块3上设置有电磁铁31和端子导线 32，电磁铁31由控制电路控制，电磁铁31磁极与开关基座1的永磁铁6磁极互为异性。 [0018] 上述的带有铜纳米颗粒的磁流体开关，可以实现分布式设计，根据不同的实际需求，快速组合，其组合方法如下：S1根据所需控制的电路数目确定开关基座尺寸并选择基座的形状（平板、曲面或者柱面），如图2所示，实施例1设计成平板，安装槽的槽位和电源导线板的触点数目相对于且分布式排列，装配并固定永磁铁； S2制备磁流体混合液，将一定量的铜纳米颗粒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根据电路数目和安装槽槽位数目设置开关模块，如图3所示，开关模块为一长方体空腔，一端开有连接孔，与电源导线板的触点相配合，另一端开放，其内部充满磁流体混合液； S4安装开关端子模块，将磁性流体密封在开关模块中； S5完成装配后需要通过调节电磁铁的磁场强度来测试开关性能。

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