基於微流體的微管電感的製作方法
2023-04-28 02:33:51 1
專利名稱：基於微流體的微管電感的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種微流體領域的微管電感，具體是一種以微管為繞組線的微管電感。
背景技術：
當線圈通過電流後，在線圈中形成磁場效應，感應磁場又會產生感應電流來抵制通過線圈中的電流。這種電流與線圈的相互作用關係被稱為電感。電感器按其結構的不同可分為線繞式電感和非線繞式電感(多層片狀、印刷電感等)。線繞式電感器一般由骨架，繞組，屏蔽罩，封裝材料、磁芯或鐵芯組成。繞組線是一種具有絕緣層的導電金屬電線，用以繞制電工產品的線圈或繞組。其作用是通過電流產生磁場或切割磁力線產生感應電流，實現電能和磁能的相互轉換。繞組線按導體材料可分為銅，鋁，合金。線圈電感量L的大小，主要取決於線圈的直徑、匝數及有無磁芯等，與線圈繞組線的物理性質無直接聯繫。線圈的另一個重要參數是品質因數Q，它是指線圈在某一頻率的交流電壓下工作時，所呈現的感抗與其等效損耗電阻之比。線圈的Q值越高，其損耗越小， 效率越高。在放大電路中，通頻帶BW與諧振頻率wO和品質因數Q的關係為BW=wO/Q。品質因數Q越大，則通頻帶越窄，放大電路對通頻帶中心頻率的選擇能力越強；品質因數Q越小，則通頻帶越寬，放大電路對不同頻率信號的適應能力越強。品質因數Q的高低與線圈導線的直流電阻、線圈骨架的介質損耗及磁芯、屏蔽罩等引起的損耗有關。降低Q值的方法一般採用增大繞組的直流電阻或使用功耗較大的磁芯。而通過改變繞組的材質、繞制方式實現繞組直流電阻的變化工藝複雜，實用性不強。而且由於現存的繞組線導體材料均為固體，無法直接應用於微流體領域。經對現有技術文獻的檢索發現，高孝裕，周勇，陳吉安等在《設計與開發》2005年 10期撰文「不同磁芯材料在微電感中的應用」。該文中提出採用不同的磁性材料製備磁芯， 這種方法能得到不同的電感品質因數Q，但是磁芯材料的改變會同時引起電感量L的變化， 而且工藝複雜，製備成本高。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提出一種基於微流體的微管電感。這種微管電感可以通入不同種類的液體金屬、液體合金，或不同種類、不同濃度、不同電離程度的電解質溶液，從而改變微管電感的直流電阻，進而引起品質因數Q的變化。而且，由於微管電感的導體材料為液體，它可以直接應用於微流體領域。本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括微管、導管、液體池，其中微管通過導管與液體池相通，所述液體池中裝有不同種類的液體金屬、液體合金，或不同種類、 不同濃度、不同電離程度的電解質溶液，該液態金屬、液體合金或電解質溶液能流入所述微管。根據流入所述微管中的液態金屬、液態體金的種類或電解質溶液的種類、濃度和電離程度，實現電能與磁能的轉換，使得微管電感表現出感抗性質。
所述的微管尺寸為微米到納米級。所述的微管為螺旋狀。所述的導管有彈性且可彎曲。所述的液體金屬、液體合金，其熔點不 超過100°C ；除汞外，使用時應加熱至其熔點之上，並置於保護氣氛中。本發明採用微管繞制電感，並以微管中通入的不同種類的液體金屬、液體合金，或不同種類、不同濃度、不同電離程度的電解質溶液為導電材料，實現電能與磁能的轉換，使得微管電感表現出感抗性質。與現有的電感相比，本發明不但結構簡單，製作容易，並且可以直接應用於微流體領域，它還能通過微管中液體金屬、液體合金的種類或電解質溶液的種類、濃度和電離程度的改變，來得到不同的品質因數Q。
圖1為本發明實施例1示意圖； 圖2為本發明實施例2示意圖3為本發明實施例3示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施例做詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。實施例1
如圖ι所示，本實施例包括玻璃微管1、導管2、電解質溶液池3、磁芯4、電極5，其中玻璃微管1繞在磁芯4上，玻璃微管1經導管2與電解質溶液池3相連，電極5插在靠近玻璃微管1兩端的導管2上。本實施例的工作原理是電解質溶液池3中的陰陽離子為載流子，首先在電極5上施加高壓，由於電滲作用，電解質溶液池3中的電解質溶液從玻璃微管1中流過。然後在電極5上施加交變電壓，交變電流通過螺旋狀的玻璃微管1，在玻璃微管1中形成磁場效應，感應磁場又會產生感應電流來抵制通過玻璃微管1中的電流，這時玻璃微管1表現出感抗性質。玻璃微管1中電解質溶液的導電性由電解質溶液的種類、濃度和電離程度決定。改變玻璃微管1中電解質溶液的導電性可以得到不同的品質因數Q。本實施例中首先將玻璃微管1繞在磁芯4上；其次將玻璃微管1經導管2與電解質溶液池3相連；然後在電極5上施加高壓，驅動溶液在玻璃微管1中流動；最後在電極5 上施加交變電壓。實施例2
如圖2所示本實施例包括導管6、電解質溶液池7、PI微管8、電極9，其中PI微管8 繞成平面螺旋狀，PI微管8經導管6與電解質溶液池7相連，電極9插在靠近PI微管8兩端的導管6上。本實施例的工作原理是電解質溶液池7中的陰陽離子為載流子，首先在電極9上施加高壓，由於電滲作用，電解質溶液池7中的電解質溶液從PI微管8中流過。然後在電極 9上施加交變電壓，交變電流通過螺旋狀的PI微管8，在PI微管8中形成磁場效應，感應磁場又會產生感應電流來抵制通過PI微管8中的電流，這時PI微管8表現出感抗性質。PI 微管8中電解質溶液的導電性由電解質溶液的種類、濃度和電離程度決定。改變PI微管8 中電解質溶液的導電性可以得到不同的品質因數Q。本實施例中首先將PI微管8繞成平面螺旋狀；其次將PI微管8經導管6與電解質溶液池7相連；然後在電極9上施加高壓，驅動溶液在PI微管8中流動；最後在電極9 上施加交變電壓。
實施例3
如圖3所示，本實施例包括玻璃微管10、導管11、液體池12、磁芯13、電極14，其中玻璃微管10繞在磁芯13上，玻璃微管10經導管11與液體池12相連，電極14插在靠近玻璃微管10兩端的導管11上。本實施例的工作原理是液體池12中的電子為載流子，首先在電極14上施加高壓，由於電滲作用，液體池12中的金屬液體或合金液體從玻璃微管10中流過。然後在電極 14上施加交變電壓，交變電流通過螺旋狀的玻璃微管10，在玻璃微管10中形成磁場效應， 感應磁場又會產生感應電流來抵制通過玻璃微管10中的電流，這時玻璃微管10表現出感抗性質。玻璃微管10中金屬液體或合金液體的導電性由金屬液體或合金液體的種類決定。 改變玻璃微管10中金屬液體或合金液體的導電性可以得到不同的品質因數Q。本實施例中首先將玻璃微管10繞在磁芯13上；其次將玻璃微管10經導管11與液體池12相連；然後在電極14上施加高壓，驅動金屬液體或合金液體在玻璃微管10中流動；最後在電極14上施加交變電壓。除汞外，其餘液體金屬或液體合金使用時應加熱至其熔點之上，並置於保護氣氛中。與現有技術相比，上述實施例製備工藝簡單易操作，而且它能夠直接應用於微流體領域，通過改變液體金屬、液體合金的種類或電解質溶液的種類、濃度和電離程度能夠很容易得到不同的品質因數Q。
權利要求
1.一種基於微流體的微管電感，其特徵在於包括微管、導管、液體池，其中微管通過導管與液體池相通，所述液體池中裝有液體金屬、液體合金或電解質溶液，該液體金屬、液體合金或電解質溶液能流入所述微管，流入所述微管中的液體金屬、液體合金或電解質溶液為導電材料，實現電能與磁能的轉換，使得微管電感表現出感抗性質；根據流入所述微管中的液體金屬、液體合金的種類或電解質溶液的種類、濃度和電離程度，能得到不同的品質因數Q。
2.根據權利要求1所述的基於微流體的微管電感，其特徵是，所述的微管尺寸為微米到納米級。
3.根據權利要求1或2所述的基於微流體的微管電感，其特徵是，所述的微管為螺旋狀。
4.根據權利要求1所述的基於微流體的微管電感，其特徵是，所述的導管有彈性且可彎曲。
5.根據權利要求1所述的基於微流體的微管電感，其特徵是，所述的液體金屬、液體合金或電解質溶液在電壓驅動下於微管中流動。
6.根據權利要求1所述的基於微流體的微管電感，其特徵是，所述的液體金屬、液體合金，其熔點不超過100°c ；除汞外，使用時應加熱至其熔點之上，並置於保護氣氛中。
全文摘要
一種微流體領域的以微管為繞組線的微管電感，包括微管、導管、液體池，微管通過導管與液體池相連。本發明以微管中通入的不同種類的液體金屬、液體合金或不同種類、不同濃度、不同電離程度的電解質溶液為導電材料，實現電能與磁能的轉換，使得微管電感表現出感抗性質。與現有的電感相比，它不但結構簡單，製作容易，並且可以直接應用於微流體領域，它還能通過微管中液體金屬、液體合金的種類或電解質溶液的種類、濃度和電離程度的改變，來得到不同的品質因數Q。
文檔編號H01F37/00GK102368430SQ201110304620
公開日2012年3月7日 申請日期2011年10月10日 優先權日2011年10月10日
發明者劉景全, 張鈴雲, 楊春生, 梅加兵, 江水東 申請人:上海交通大學