专利名称：由导电载荷树脂基材料制造的变压器或电感器和天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及“磁放大器”，或者变压器/电感器等类似设备，和/或天线，它们通过对包括微米导电粉末或者微米导电纤维或者它们组合形式的导电载荷树脂基材料(conductive loaded resin-based material)进行模制过程形成。
背景技术：
在电子电路中变压器/电感器的类似设备可以单独使用或者和天线结合实现多种功能，例如控制天线或者收发器内的电流。这些设备对于电子电路或者设备的整体功能很重要。
Marks等人的美国专利No.5,771,027描述了一种具有由编织到树脂加固的布的经线中的电导体组成的栅格的复合天线，该树脂加固的布形成天线的多层叠积结构中的一层。
Solberg，Jr等人的美国专利No.6,249,261B1描述了一种由导电聚合物复合材料形成的测向材料。
Kanamori等人的美国专利No.4,768,436描述了一种由混合了聚合物的导电复合物构成的高压电阻线。
Albrecht等人的美国专利No.5,654,881描述了一种单级电力转换器。该转换器使用磁放大器、具有提供储存电感的能量的初级绕组的多级绕组电感部件。
Joyce的美国专利No.4,035,710描述了一种电压调节器-转换器/整流器，它使用磁放大器、多相绕组感应部件。
在＿日申请的、以美国专利申请序列号＿中请的代理记录号为INT-03-001、与本发明具有共同受让人的命名为“low cost antennas and electromagnetic(EMF)absorption in electronic circuit packages or transcievers usingconductive loaded resin-based materials”的文献中描述了低成本天线和使由导电载荷树脂基材料的电磁吸收装置。
发明内容
变压器/电感器类似设备是电路的基本部分，如包含无线电线路的电子通信系统。降低这类设备的成本和改善这类设备的生产能力为所述系统提供了的重要优点。不仅从制造的角度，而且从与涉及2D、3D、4D和5D电子特性相关的特性的角度，低成本模制的磁放大器使这些系统具备重要的优点，所述特性包括通过实体部分的模制过程和在模制部分内部形成的导电网络内的聚合物的物理性质获得的物理优点。
在这类系统中，具有围绕导电载荷树脂基材料的芯部件以及可以利用芯部件作为二次绕组的变压器/电感器类似装置在连接和控制能量、阻抗、VSWR、共振和振动的频率方面是极其有用的。所述装置在下文中称作磁放大器。在要求可靠灵敏度的天线的应用中如通信和航海中，天线会频繁地连接到这些导线绕组。降低材料和/或生产成本，以及这些磁放大器带来附加的性能，对于使用天线的许多系统设计应用提供了重要的优点。
本发明的主要目的是提供一种低成本、高性能且高效的导电载荷树脂基材料的模制芯部件，然后对其进行线绕作为电能变压器或者转换电感器(trans-inductor)，下文中称作磁放大器(transductor)。芯部件由模制的导电载荷树脂基材料制成，包括在模制过程中均匀混合在树脂基质中的微米导电纤维、微米导电粉末或者它们的混合物。
本发明的另一个主要目的是提供一种制造低成本、高性能和高效的导电载荷树脂基材料的模制芯部件的方法，然后对其芯部件进行线绕作为电能变压器或者转换电感器，下文中称作磁放大器。芯部件由模制的导电载荷树脂基材料制成，该材料包括在模制过程中均匀混合在树脂基质中的微米导电纤维、微米导电粉末或者它们的混合物。
这些目的通过由导电载荷树脂基材料模制成的磁放大器芯部件实现。这些材料是载有导电材料的树脂以提供树脂基材料，它是导体而不是绝缘体。当载有微米导电粉末、微米导电纤维或者它们的任意组合物时，提供结构材料的树脂成为导体而不是绝缘体的复合物。在模制过程中可以紧密地控制在树脂基中均匀化的微米导电纤维、微米导电粉末或者它们的混合物的取向。在模制和混合过程中，可以得到各种所需要的电子和EMF特性。
结合多种产品或者线规、缠绕方法和绕组，利用如注模、过模制(over-molding)、热固、挤入、挤压、压缩等方法，将这些材料模制成多种所需要的形状和大小以得到磁放大器所需要的电特性。导电载荷树脂基材料也可以是被切割、印模、碾磨、层叠、真空成型等等形成的模制部分、片、棒料等等，以形成这个元件或部分所需要的形状和大小。所述元件的特性取决于导电载荷树脂基材料的组成，在获得模制材料所需要的特性中，可以对该导电载荷树脂基材料进行调整和严格控制。
图1示出了由导电载荷树脂基材料形成的偶极天线的透视图。
图2A示出了图1所示偶极天线的正视图，显示了发射或接收天线振子和接地层之间的绝缘材料。
图2B示出了图1所示偶极天线的正视图，显示了发射和/或接收天线振子和地线天线振子与接地层之间的绝缘材料。
图2C示出了插在用于图1的发射和/或接收天线振子和同轴电缆中心导体之间的放大器。
图3示出了由导电载荷树脂基材料形成的天线振子的一部分，显示了用于连接导电电缆元件的金属插件。
图4A示出了接线天线(patch antenna)的透视图，该接线天线包括发射和/或接收天线振子和带有进入到接地层的同轴电缆的接地层。
图4B示出了接线天线的透视图，该接线天线包括发射和/或接收天线振子和带有进入到接地层和发射和/或接收天线振子之间的同轴电缆的接地层。
图5示出了插在图4A和图4B的接线天线的发射和/或接收天线振子和同轴电缆中心导体之间的放大器。
图6示出了由导电载荷树脂基材料形成的单极天线的透视图。
图7示出了由导电载荷树脂基材料形成的单极天线的透视图，具有在发射和/或接收天线振子和同轴电缆中心导体之间的放大器。
图8A示出了天线的俯视图，其具有由导电载荷树脂基材料形成的单L型天线振子。
图8B示出了图8A的天线振子沿线8B-8B′的横截面。
图8C示出了图8A的天线振子沿线8C-8C′的横截面。
图9A示出了由导电载荷树脂基材料模制或形成在汽车缓冲器中的天线的俯视图。
图9B示出了由导电载荷树脂基材料模制或形成在绝缘子如橡胶构成的汽车缓冲器中的天线的正视图。
图10A示出了由导电载荷树脂基材料模制或形成在车窗的模子中的天线的示意图。
图10B示出了嵌入在便携式电子设备中由导电载荷树脂基材料形成的天线的示意图。
图11示出了包含导体材料粉末的导电载荷树脂基材料的横截面图。
图12A示出了包含导电纤维的导电载荷树脂基材料的横截面图。
图12B示出了既包含微米导电粉末又包含微米导电纤维的导电载荷树脂基材料的横截面图。
图13示出了用于形成注模的磁放大器元件的装置的简化示意图。
图14示出了用于形成挤压成的磁放大器元件的装置的简化示意图。
图15A示出织成导电织物的导电载荷树脂基材料的纤维的俯视图。
图15B示出了随意织网成导电织物的导电载荷树脂基材料的纤维的俯视图。
图16示出由导电载荷树脂基材料形成的本发明磁放大器的透视图。
图17示出了图16的磁放大器沿线17-17′的横截面图。
图18示出了图16的磁放大器沿线18-18′的横截面图。
具体实施例方式
下面的实施例是利用导电载荷树脂基材料制成的天线、接地层和磁放大器的实施例。在一些实施例中，接地层既可以由导电载荷树脂基材料形成，也可以由该材料与包含在设备中作为地线(counterpoise)的金属如电路板等组合或调和形成。在制作天线、接地层和磁放大器元件中使用导电载荷树脂基材料显著降低了所用材料和生产过程的成本并且容易将这些材料形成所需的形状。这些材料可以用来制造接收或发射天线以及天线和/或磁放大器的任意组合。当利用导电载荷树脂基材料制造时，使用传统方法如注模、过模制、热固、挤入、挤压、压缩等方法，可以将天线、接地层和磁放大器元件形成为无数种形状。
当普通而不是专门模制时，导电载荷树脂基材料生产出所需的有效范围的小于每平方米5欧姆到大于每平方米25欧姆的电阻率。所选择的用于构造磁放大器元件的材料利用模制工艺和/或方法如注模、过模制、热固、挤入、挤压、压缩等方法均匀化。
导电载荷树脂基材料包括微米导电粉末、微米导电纤维或者任意组合。在模制过程中，该材料在树脂中一起均匀化，容易生产出低成本、导电的、紧公差的工业部件或电路。微米导电材料粉末可以是碳、石墨的粉末、胺等等，和/或是金属粉末如镍、铜、银的粉末或者镀层等等。碳或其它形式的粉末如石墨等的使用可以产生附加的低活跃程度的电子交换，当和微米导电纤维结合使用时，在纤维的微米导电网络中的微米填充成分产生进一步的导电性以及充当模制设备的润滑剂。微米导电纤维可以是镀镍碳纤维、不锈钢纤维、铜纤维、银纤维等等。结构材料可以是任何聚合物基质树脂。然而，在选择性广泛的基质树脂中，数脂的选择也对电介质、介质衰耗因数、渗透性和其它相关的电特性起作用。结构材料可以是，在这里仅作为示例给出而不是详尽的列出，由GE PLASTICS，Pittsfield，MA生产的聚合树脂；由GE PLASTICS，Pittsfield，MA生产的一系列的其它树脂；由其它制造商生产的一系列其它树脂；由GE SILICONES，Waterford，NY生产的硅树脂；或者由其它制造商生产的其它柔韧的树脂基化合物。
可以使用很基本的方法，如注模、过模制或挤压材料成所需要的形状的方法，对载有微米导电粉末、微米导电纤维、或其混合物的树脂基结构材料进行模制。也可以对模制的导电载荷树脂基材料进行所需要的印模、切割或碾磨以形成天线振子或磁放大器芯部件的所需形状。载有的材料的复合物和方向性可以影响设备特性并且可以在模制过程中被精确地控制。用随意形成网的微米不锈钢纤维或者其它导电纤维可以制成树脂基的叠层，形成一种织物状材料，当恰当地设计纤维成分、方向性和形状时，该材料可以获得实现很高性能的柔韧的织物状天线。这种织物状天线可以嵌入人的衣服里以及任何其它材料(如橡胶或塑料)中。随意形成网的导电纤维可被叠层或者以类似方法结合到如聚四氟乙烯、聚酯或任何树脂基柔韧的或者固体材料聚合物的材料中。当使用作为织物状导电材料的导电纤维作为叠层的一部分时，纤维的直径可以在大约3到12微米之间，通常在大约8到12微米之间，或者长度为10微米，其可以是整压的(seamless)。
现在参考图1-10B的利用导电载荷树脂基材料形成的天线的例子。这些天线可以是接收和/或发射天线。图1示出了偶极天线的透视图，带有用导电载荷树脂基材料形成的发射和/或接收天线振子12和地线天线振子10。该天线包括发射和/或接收天线振子12和地线天线振子10，每个天线振子都具有长度24和垂直于长度24的矩形截面。长度24大于截面积的平方根的三倍。利用形成在发射和/或接收天线振子12中的可软焊的金属插件15将同轴电缆50的中心导体14电连接到发射和/或接收天线振子12。利用形成在或者夹物模压(insert mold)在地线天线振子10中的可软焊的金属插件将同轴电缆50的屏蔽件52连接到地线天线振子10。地线天线振子10中的金属插件在图1中未示出，但是它与发射和/或接收天线振子12中的金属插件15相同。长度24是天线的检波或发射的最佳频率的四分之一波长的倍数。在共振时天线的阻抗应当是很接近于同轴电缆50的阻抗，以确保在电缆和天线之间最大的能量传输。
图3示出了形成在天线振子的部分11中的金属插件15的详图。金属插件可以是铜或者其它金属。螺钉17可以用在金属插件15中以在电连接中起辅助作用。也可以使用焊接或者多种其它电连接方法。
图1示出了偶极天线的示例，具有放置在绝缘材料层22上的带有发射和/或接收天线振子12，该绝缘材料层22置于接地层20上，地线天线振子10直接置于接地层20上。接地层20是可选的，如果不使用接地层，则绝缘材料层22不是必要的。另一种方案是，地线天线振子10也可以放置在绝缘材料层22上，参见图2A。如果使用接地层20，它也可以由导电载荷树脂基材料形成。
图2A示出了图1的偶极天线的正视图，其用于这种天线的示例，即该天线采用了接地层20、发射和/或接收天线振子12和接地层20之间的绝缘材料层22、和直接置于接地层20上的地线天线振子10。图2B示出了图1的偶极天线的正视图，其用于这种天线的示例，该天线采用了接地层20及发射和/或接收天线振子12和地线天线振子10之间的绝缘材料层22。
如图2C所示，放大器72可以插在同轴电缆的中心导体14和发射和/或接收天线振子12之间。导线70将发射和/或接收天线振子12中的金属插件15连接到放大器72。对于接收天线，放大器72的输入连接到接收天线振子12，而放大器72的输出连接到同轴电缆50的中心导体14。对于发射天线，放大器72的输出连接到发射天线振子12，而放大器72的输入连接到同轴电缆50的中心导体14。
在该天线的一个示例中，长度24大约为1.5英寸，方形横截面积大约是0.09平方英寸。该天线具有大约900MHz的中心频率。
图4A和4B示出了接线天线的透视图，其具有发射和/或接收天线振子40和由导电载荷树脂基材料形成的接地层42。该天线包括发射和/或接收天线振子40和接地层42，各自均具有厚度44的矩形板的形状，并且绝缘支架60在板46之间提供了分隔。形成发射和/或接受天线振子40的矩形方形板面积的平方根大于厚度44的三倍。在该天线的一个示例中，其中矩形板是边长1.4英寸的正方形，且厚度为0.41英寸，该接线天线在1,575.42MHz频率的全球定位系统(GPS)中表现出良好的特性。
图4A示出了同轴电缆50进入接地层42的接线天线的示例。同轴电缆屏蔽件52借助接地层中的金属插件15连接到接地层42。同轴电缆中心导体14借助发射和/或接收天线振子40中的金属插件15连接到发射和/或接收天线振子40。图4B示出了同轴电缆50进入发射和/或接收天线振子40和接地层42之间时的接线天线的示例。同轴电缆屏蔽件52借助接地层42中的金属插件15连接到接地层42。同轴电缆中心导体14借助发射和/或接收天线振子40中的金属插件15连接到发射和/或接收天线振子40。
如图5所示，放大器72可以插入同轴电缆中心导体14和发射和/或接收天线振子40之间。导线70将放大器72连接到发射和/或接收天线振子40中的金属插件15。对于接收天线，放大器72的输入连接到接收天线振子40，而放大器72的输出连接到同轴电缆50的中心导体14。对于发射天线，放大器72的输出连接到发射天线振子40，而放大器72的输入连接到同轴电缆50的中心导体14。
图6示出了单极天线的实施例，其具有与接地层68垂直布置的具有高度71的发射和/或接收天线振子64。发射和/或接收天线振子64和接地层68由导电载荷树脂基材料形成。绝缘材料层66将发射和/或接收天线振子64与接地层68隔开。发射和/或接收天线振子64的高度71大于发射和/或接收天线振子64的横截面积的平方根的三倍。高度71为1.17英寸的此天线的示例在1,575.42MHz频率的GPS中表现及匹配良好。
图7示出了上述单极天线的实施例，其带有插入在同轴电缆50的中心导体14和发射和/或接收天线振子64之间的放大器72。对于接收天线，放大器72的输入连接到接收天线振子64，而放大器72的输出连接到同轴电缆50的中心导体14。对于发射天线，放大器72的输出连接到发射天线振子64，而放大器72的输入连接到同轴电缆50的中心导体14。
图8A、8B和8C示出了L型天线的示例，其具有覆盖接地层98的发射和/或接收天线振子80。发射和/或接收天线振子80和接地层98由导电载荷树脂基材料形成。绝缘材料层96将发射和/或接收天线振子64与接地层98隔开。发射和/或接收天线振子80由第一腿部82和第二腿部84构成。图8A示出了天线的俯视图。图8B示出了第一腿部82的横截面图。图8C示出了第二腿部84的横截面图。图8B和图8C示出了接地层98和绝缘材料层96。第一腿部82和第二腿部84的横截面积不必相同。这类天线通常可以用过模制技术连接导电载荷树脂基材料和绝缘材料来构造。
这类天线有多种用途。图9A和图9B示出了由导电载荷树脂基材料形成的、在由绝缘材料形成的机动车缓冲器100内模制的偶极天线。该偶极天线具有发射和/或接收天线振子102和地线天线振子104。图9A示出了带有模制的天线的缓冲器100的俯视图。图9B示出了带有模制的天线的缓冲器100的正视图。
这类天线可以用于多种其他用途并且可被模制、过模制在机动车辆(如汽车或飞机)的窗户成型模子中。图10A示出了这种窗户106的示意图。天线110可以模制在模子108中。可以将这类天线模制或者过模制在便携式或固定式电子设备如便携式电话、个人电脑等的塑料或树脂基壳体中，或者这类天线可以作为塑料或者树脂基外壳自身的一个部分。图10B示出了这种在壳体112中通过模制、过模制、插入等等方式形成了天线110的塑料或树脂基壳体的部分112的示意图。
导电载荷树脂基材料通常包括以树脂基为基质的导体微粒的粉末、导体材料的纤维或者它们的组合物。图11示出了在基础树脂基质204中具有导体微粒粉末202的导电载荷树脂基材料212的示例的横截面图。图12A示出了在基础树脂基质204中具有导体纤维210的导电载荷树脂基材料212的示例的横截面图。图12B示出了在基础树脂基质204中具有导体微粒粉末202和导体纤维210的导电载荷树脂基材料212的示例的横截面图。在这些实施例中，粉末状导体颗粒202的直径200在大约3到12微米之间，在这些实施例中，导体纤维210的直径为大约3到12微米之间，通常在10微米的范围内或者在大约8到12微米之间，长度为大约2到14毫米之间。用于这些导体微粒202或者导体纤维210的导体可以是不锈钢、镍、铜、银、石墨、电镀微粒、电镀纤维或者其它适合的金属或树脂。这些导体微粒或纤维均匀混合在基质树脂中。如前所述，导电载荷树脂基材料具有每平方约小于5欧姆和每平方米大于25欧姆之间的电阻率。为实现该电阻率，在本示例中是导电微粒202或导电纤维210的导电材料的重量与基础树脂基质204的重量之比大约在0.20到0.40之间。直径8-11微米、长度4-6毫米的具有纤维重量与基质树脂重量之比为0.30的不锈钢纤维在任何EMF频谱中将产生很高的导电材料因子。
由导电载荷树脂基材料形成的磁放大器部件可以以多种不同的方法模制，包括注模、挤压、或者化学诱导模制(chemically induced molding)工艺。图13示出了注模的简化示意图，示出了模子的下部分230和上部分231。将混合的导电载荷树脂基材料通过注入口235注入到模腔237中并且进行热固化或化学固化，产生导体材料均匀分布在基底树脂中的导电载荷树脂基材料。然后分开模子的上部分231和下部分230，除去所形成的导电的磁放大器或者天线振子。
图14示出了用于利用挤压方法形成天线或磁放大器元件的挤压机的简化示意图。将导电载荷树脂基原材料放置在挤压装置234的漏斗239中。然后用活塞、螺钉、按压和其它装置236来强制热熔化或者化学诱导固化的导电载荷树脂基材料穿过挤压口240，使热熔化或者化学诱导固化的导电载荷树脂基材料塑形成所需的形状。然后对导电载荷树脂基材料进行充分化学反应或者热反应，以达到硬化或柔软状态并且准备被处理和使用。
现在参考图15A和15B，示出了导电载荷树脂基材料的优选的组成。导电载荷树脂基材料可以形成纤维或纺织品，它们然后被编织或者织网成导电织物。导电载荷树脂基材料形成为如所示的可被编织的线绳。图15A示出将纤维以二维编织成的导电织物230。图15B示出纤维以成网状排列形成的导电织物232。在成网状排列中，一个或多个连续的导电纤维线绳以随机形式嵌套于树脂中。所得到的图15A中的导电织物230以及图15B中的导电织物232可以制得很薄。
类似地，使用编织的或者成网的微米不锈钢纤维或者其他微米导体纤维可以使聚酯族等形成为金属材料而不是织物状材料。这些编织的或成网状的导电织物还可以叠层到一层或多层材料如聚酯、聚四氟乙烯或其它树脂基材料上。这种导电织物可以被切割成所需的形状。
参见图16-18对本发明的电磁能量转换装置的磁放大器或转换电感器的实施例进行描述，它们在此描述中将被称为磁放大器。图16示出了磁放大器的透视图，示出了成形的线圈架304，该线圈架304具有第一端303和第二端305，由第一导电支撑元件300和第二导电支撑元件302支撑。图17示出了图16的磁放大器沿线17-17′的横截面图。图18示出了图16的形成的线圈架304的沿线18-18′的横截面图。如图16和17所示，线圈架304的第一端303连接到第一支撑元件300，而线圈架304的第二端305连接到第二支撑元件302。线圈架304、第一支撑元件300和第二支撑元件302由上述的导电载荷树脂基材料形成。从图18中可以看出，在该示例中的线圈架304具有矩形横截面；但是其它横截面形状，例如环形横截面、椭圆形横截面等等也可以代替矩形横截面使用。从图16中可以看出，在该示例中的第一支撑元件300和第二支撑元件302具有矩形横截面；但是其它横截面形状，例如圆形横截面、椭圆形横截面等等也可以代替矩形横截面使用。
如图16-18中所示，具有第一端309和第二端311的绝缘线306的多个匝圈以重叠的绕组缠绕线圈架304。如图16所示，绝缘线306匝圈的第一端309和第二端311连接到电路310，所述电路310可以作为电磁能的电源、接收器或者电流控制器。在绕组306中的电流和由导电载荷树脂基材料形成的线圈架304中的电流之间耦合电磁能。线圈架304连接到同样由导电载荷树脂基材料形成的第一支撑元件300和第二支撑元件302。通常第一支撑元件300和第二支撑元件302连接到天线312，如前面所述的其中一种天线。在发射天线的情况下，电路310用于通过第一支撑元件300和第二支撑元件302传输到与线圈架304耦合的导线306的匝圈、以及传输到天线312的电磁能量源。在接收天线的情况下，天线312用于通过第一支撑元件300和第二支撑元件302传输到与导线306的匝圈耦合的线圈架和线圈304、以及传输到电路310的电磁能源。
线圈架304、第一支撑元件300和第二支撑元件由导电载荷树脂基材料形成并通过注入、压缩、热模制等形成，见图13和14。由导电载荷树脂基材料形成的线圈架304、第一支撑元件300和第二支撑元件，可以高效地与导线306的匝圈耦合，这是廉价的、轻质的而且可以形成任何空间形状。
电磁能量在导线306和线圈架304之间的传输是十分高效的，并通常被设计成具有有限的带宽。为了确定导线306和线圈架300之间最大耦合的中心频率，可调整线圈架304的尺寸、第一支撑元件300和第二支撑元件302的尺寸、绕组306的导线的长度、绕组306的导线的厚度和绕组306的布线密度。某些用途的中心频率已经设计在大约137到152兆赫之间。可以得到大约在2千赫到300千兆赫或几乎任何其它所需频率的中心频率。
虽然参考优选实施例已经对本发明详细地作了展示和描述，然而本领域技术人员可以理解的是，在不脱离本发明精神和范围的情况下可以在形式和细节上做出多种变化。
权利要求
1.一种磁放大器，包括线圈架，具有由导电载荷树脂基材料形成的第一端和第二端，其中所述导电载荷树脂基材料包括均匀分布在基础树脂基质中的微米导体纤维、微米导体粉末或所述微米导体纤维和所述微米导体粉末的混合物；导线，具有优选的直径、第一端、第二端、形成在其上的绝缘敷层，所述导线缠绕所述线圈架，由此形成缠绕由导电载荷树脂基材料形成的所述线圈架的所述导线的多个匝圈；第一支撑元件，连接到所述线圈架的所述第一端，其中所述第一支撑元件由所述导电载荷树脂基材料形成；第二支撑元件，连接到所述线圈架的所述第二端，其中所述第二支撑元件由所述导电载荷树脂基材料形成；连接到所述导线的所述第一端和所述第二端的电气连接；连接到所述第一支撑元件和所述第二支撑元件的电气连接。
2.根据权利要求1所述的磁放大器，其中所述微米导体纤维、所述微米导体粉末或者所述微米导体纤维和所述微米导体粉末的所述混合物的重量与所述基础树脂基质的重量之比在大约0.20到0.40之间。
3.根据权利要求1所述的磁放大器，其中所述微米导体纤维具有大约3到12微米的直径。
4.根据权利要求1所述的磁放大器，其中所述微米导体纤维具有大约8到12微米的直径。
5.根据权利要求1所述的磁放大器，其中所述微米导体纤维具有大约2到14毫米的长度。
6.根据权利要求1所述的磁放大器，其中所述微米导体粉末由直径大约为3到12微米之间的大致球形的微米导体颗粒构成。
7.根据权利要求1所述的磁放大器，其中所述微米导体纤维是不锈钢、镍、铜、银、碳、石墨或镀层纤维。
8.根据权利要求1所述的磁放大器，其中所述微米导体粉末包括微米导体不锈钢、镍、铜、银、碳、石墨或镀层颗粒。
9.根据权利要求1所述的磁放大器，其中所述线圈架具有矩形横截面。
10.根据权利要求1所述的磁放大器，其中所述第一支撑元件和第二支撑元件具有矩形横截面。
11.根据权利要求1所述的磁放大器，其中选择所述线圈架的尺寸、所述第一和第二支撑元件的尺寸、所述导线的所述直径、所述导线的所述匝数的绕组密度和所述导线的所述匝数，以使所述磁放大器具有大约137兆赫到152兆赫之间的最大耦合的中心频率。
12.根据权利要求1所述的磁放大器，其中选择所述线圈架的尺寸、所述第一和第二支撑元件的尺寸、所述导线的所述直径、所述导线的所述匝数的绕组密度和所述导线的所述匝数，以使所述磁放大器具有大约2千赫到300千兆赫之间的最大耦合的中心频率。
13.根据权利要求1所述的磁放大器，其中所述导线的所述第一端和所述第二端连接到利用电磁能的电路或者设备，而所述第一支撑元件和所述第二支撑元件连接到天线。
14.根据权利要求1所述的磁放大器，其中所述导线的所述第一端和所述第二端连接到利用电磁能的电路或者设备，而所述第一支撑元件、所述第二支撑元件和所述线圈架形成天线。
15.一种形成磁放大器的方法，包括形成具有由导电载荷树脂基材料制成的第一端和第二端的线圈架，其中所述导电载荷树脂基材料包括均匀分布在基础树脂基质中的微米导体纤维、微米导体粉末或所述微米导体纤维和所述微米导体粉末的混合物；围绕所述线圈架缠绕具有优选的直径、第一端、第二端和形成在其上的绝缘敷层的导线，以形成围绕由导电载荷树脂基材料形成的所述线圈架缠绕的所述导线的多个匝圈；形成所述导电载荷树脂基材料的第一支撑元件和第二支撑元件；将所述第一支撑元件连接到所述线圈架的所述第一端，并将所述第二支撑元件连接到所述线圈架的所述第二端，或者将所述第一支撑元件、所述第二支撑元件和所述线圈架形成为一个整体，而且所述线圈架的所述第一端连接到所述第一支撑元件并且所述线圈架的所述第二端连接到所述第二支撑元件；形成连接到所述导线的所述第一端和所述第二端的电气连接；以及形成连接到所述第一支撑元件和所述第二支撑元件的电气连接。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述微米导体纤维、所述微米导体粉末、或者所述微米导体纤维和所述微米导体粉末的混合物的重量与所述基底树脂基质的重量之比大约在0.20到0.40之间。
17.根据权利要求15所述的方法，其中利用所述导电载荷树脂基材料的模制方法，实现所述形成线圈架和所述形成第一支撑元件和第二支撑元件，和/或实现所述一体形成所述第一支撑元件、所述第二支撑元件和所述线圈架。
18.根据权利要求15所述的方法，其中利用所述导电载荷树脂基材料的热固化方法，实现所述形成线圈架和所述形成第一支撑元件和第二支撑元件，和/或实现所述一体形成所述第一支撑元件、所述第二支撑元件和所述线圈架。
19.根据权利要求15所述的方法，其中利用所述导电载荷树脂基材料的压缩，实现所述形成线圈架和所述形成第一支撑元件和第二支撑元件，和/或实现所述一体形成所述第一支撑元件、所述第二支撑元件和所述线圈架。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述导体纤维具有大约3到12微米的直径。
21.根据权利要求15所述的方法，其中所述导体纤维具有大约8到12微米的直径。
22.根据权利要求15所述的方法，其中所述导体纤维具有大约2到14毫米的长度。
23.根据权利要求15所述的方法，其中所述导体粉末由直径大约为3到12微米之间的大致球形的微米导体颗粒构成。
24.根据权利要求15所述的方法，其中所述导体纤维是不锈钢、镍、铜、银、碳、石墨或镀层纤维。
25.根据权利要求15所述的方法，其中所述微米导体粉末包括微米导体不锈钢、镍、铜、银、碳、石墨或镀层颗粒。
26.根据权利要求15所述的方法，其中所述线圈架有矩形横截面。
27.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一支撑元件和所述第二支撑元件具有矩形横截面。
28.根据权利要求15所述的方法，其中选择所述线圈架的尺寸、所述第一和第二支撑元件的尺寸、所述导线的所述直径、所述导线的所述匝数的绕组密度和所述导线的所述匝数，以使所述磁放大器具有大约137兆赫到152兆赫之间的最大耦合的中心频率。
29.根据权利要求15所述的方法，其中选择所述线圈架的尺寸、所述第一和第二支撑元件的尺寸、所述导线的所述直径、所述导线的所述匝数的绕组密度和所述导线的所述匝数，以使所述磁放大器具有大约2千赫到300千兆赫之间的最大耦合的中心频率。
30.根据权利要求15所述的方法，其中所述导线的所述第一端和所述第二端连接到利用电磁能的电路或者设备，而所述第一支撑元件和所述第二支撑元件连接到天线或电子设备。
31.根据权利要求15所述的方法，其中所述导线的所述第一端和所述第二端连接到利用电磁能的电路或者设备，而所述第一支撑元件、所述第二支撑元件和所述线圈架形成天线。
全文摘要
本发明公开了由导电载荷树脂基材料制造的变压器或电感器和天线，本文中称为磁放大器。磁放大器的芯部件的元件由导电载荷树脂基材料形成。导电载荷树脂基材料包括均匀分布在基础树脂基质中的微米导体纤维、微米导体粉末或其混合物。导体纤维、导体粉末或其混合物的重量与基础树脂基质的重量之比约在0.20到0.40之间。微米导体纤维或粉末可以是不锈钢、镍、铜、银、碳、石墨、镀层颗粒、镀层纤维等。可以利用如注模、过模制、热固化、挤入、挤压、压缩等方法形成磁放大器，与大量的产品或者线缠绕技术结合以实现所需的电特性。元件和/或磁放大器芯部件实际上可以是所需的任何形状和大小。
文档编号G06K19/077GK1536760SQ200410035250
公开日2004年10月13日 申请日期2004年3月24日 优先权日2003年3月24日
发明者托马斯·艾森布雷, 托马斯 艾森布雷 申请人:整体技术公司