专利名称：基于磁流变胶泥的电阻装置及磁控变阻器的制作方法
技术领域：
本发明属于磁流变材料及应用技术领域，涉及一种可调变阻器，尤其是一种基于磁流变材料的可调磁控变阻器。
背景技术：
磁流变材料是一种可受外磁场影响并改变其特定性能的智能材料，其中最具代表性的磁流变材料一磁流变液，目前已成功应用于工程实践中。然而磁流变液却存在着沉降稳定性差的特点，从而限制了磁流变液的进一步工程应用。国内外的研究者们通过研制高粘度的高分子聚合物基体取代磁流变液的液态基体，克服了其沉降稳定性差的问题，进而诞生了一种新的磁流变材料一磁流变胶泥，磁流变胶泥同样具有磁流变液在磁场作用下控制简便、响应迅速等特点，其内部填充的软磁颗粒在磁场力的作用下会迅速的沿着磁场的方向改变排列结构，颗粒结构的改变会带来诸如力学与电学性能的变化，当撤去磁场后，又可恢复原始状态。因此能够根据磁流变胶泥在磁场作用下电学性能可变的特点，设计智能可控的电学器件。
发明内容
为了利用磁流变胶泥受外界磁场作用下电学特性可变的特点，本发明提出一种基于磁流变胶泥的磁控变阻器，以获得智能可控的变阻器。通过对磁流变胶泥的电阻特性进行测试，测试及数据拟合结果如附图1所示，即磁流变胶泥的电阻值随磁场的增大而逐渐减小，且减小量达到了 71.8%，表明磁流变胶泥的电阻特性在磁场作用下表现十分敏感。基于上述特性，申请人首先提出以下技术方案:
一种磁流变胶泥电阻装置，其包括绝缘外套、电极、磁流变胶泥和接线端；所述磁流变胶泥被固定在绝缘外套内，电极分布于封闭型绝缘外套的上下内表面，与磁流变胶泥充分接触，接线端焊接在两片电极上，当外界施加的磁场发生变化时，焊接在两片电极上的接线端处的电阻也将发生变化，磁流变胶泥可在外界磁场作用下，内部软磁颗粒的排列结构发生变化，缩短颗粒与颗粒之间的距离，从而增强导电能力。
申请人:进一步提出一种基于上述装置而设计的磁流变胶泥磁控变阻器，其是在磁流变胶泥电阻装置的外面配置一个电磁场发生装置，其结构包括励磁线圈、上磁极、下磁极和所述的磁流变胶泥电阻装置，所述磁流变胶泥电阻装置固定在所述上磁极和下磁极之间，所述励磁线圈被绕制于上磁极和下磁极之间；励磁线圈、上磁极、下磁极以及所述的磁流变胶泥电阻装置共同组成闭合双向磁回路，通过控制励磁线圈的电流大小来调节闭合磁回路中磁场的强弱，从而改变磁流变胶泥磁控变阻器的电阻。所述磁流变胶泥磁控变阻器当受到外界垂直于电极(采用铜片)的磁场作用时，磁流变胶泥内部软磁颗粒由于磁场力的作用，由自由分布状态转变为沿磁场方向的链状结构分布，减小了颗粒之间的间距，增强了磁流变胶泥的导电性能，即电阻从初始的无穷大逐渐降低到某一固定值，减小了磁流变胶泥的电阻值，进而达到了利用调节外界磁场的强弱来控制磁流变胶泥电阻装置电阻大小的目的。所述磁流变胶泥磁控变阻器通过接线端与外界设备相连接，能作为可智能调节电阻大小的变阻器使用。本发明具有以下优点
1、磁流变胶泥的磁控变阻器结构简单，内部填充的磁流变胶泥具有沉降稳定性好，并具有在磁场作用下反应迅速、可逆性好等优点，另外取消了传统变阻器中电阻调节部件的设计，从而克服了在长期工作状况下可能失效的问题。2、本发明将磁流变胶泥电阻装置作为磁路的一部分，形成闭合的双向磁回路，提高了磁场的利用效率，扩大了电阻的调节范围。
图1磁流变胶泥的电阻特性测试曲线；
图2磁流变胶泥电阻装置的结构示意 图3磁流变胶泥磁控变阻器的结构示意图。图中，磁流变胶泥电阻装置-1、封闭型绝缘外套-11、电极-12、磁流变胶泥-13、接线端-14 ;励磁线圈-2、上磁极-3、下磁极-4。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述:
磁流变胶泥的磁控变阻器是由磁流变胶泥电阻装置与电磁发生装置共同组成。图2显示了磁流变胶泥电阻装置的结构示意图，它包括封闭型绝缘外套11、电极12、磁流变胶泥13和接线端14。所述封闭型绝缘外套11为长方体形，将磁流变胶泥封闭在工作位置，所述磁流变胶泥13在外界磁场的作用下，内部的软磁填充颗粒由于磁场力的作用导致排列结构的变化，由初始的自由分布逐渐形成链状结构分布，因排列结构的改变，大幅缩短了软磁颗粒之间的间距，因而增强了磁流变胶泥的导电性。所述电极12分布于封闭型绝缘外套11的上下内表面，可通过粘接方式固定，与磁流变胶泥13充分接触，当外界施加的磁场发生变化时，焊接在两片电极12上的接线端14处的电阻也将发生变化，即外磁场减弱时，电阻变大，外磁场增强时，电阻变小。在磁流变胶泥的磁控变阻器中，较宽的磁场变化范围是较大电阻变化范围的保证，因此在磁流变胶泥电阻装置外围装配一个电磁场发生装置，如图3所示。所述的电磁场发生装置主要包括了励磁线圈2、上磁极3、下磁极4。所述的励磁线圈2通过外接直流电源产生磁场；所述的上磁极3与下磁极4分别与磁流变胶泥电阻装置I上下表面紧密衔接，因此磁流变胶泥电阻装置与电磁发生装置形成了双向闭合磁回路，可有效的增强磁路中磁场的大小。通过控制励磁线圈的电流大小，调节磁回路中磁场的强弱，从而改变了磁流变胶泥电阻装置的电阻大小，实现了电阻的磁控智能调节。所述磁流变胶泥电阻装置I的外观结构可以长方体、圆柱体或圆环体。所述基于磁流变胶泥的磁控变阻器中，励磁线圈2位于磁流变胶泥电阻装置I的两侧。上磁极3、下磁极4为高导磁材料,并且磁极表面为长方形，圆形或圆环形。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.磁流变胶泥电阻装置，其特征在于:包括绝缘外套(11)、电极(12)、磁流变胶泥(13)和接线端(14);所述磁流变胶泥(13)被固定在绝缘外套(11)内，电极(12)分布于绝缘外套(11)的上下内表面，与磁流变胶泥(13)充分接触，接线端(14)焊接在两片电极(12)上，当外界施加的磁场发生变化时，焊接在两片电极(12)上的接线端(14)处的电阻将发生变化，磁流变胶泥(13)在外界磁场作用下，内部软磁颗粒的排列结构发生变化，缩短颗粒与颗粒之间的距离，从而增强导电能力。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述装置的外观结构是长方体、圆柱体或圆环体。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于:所述绝缘外套(11)为封闭型绝缘外套。
4.一种基于权利要求1、2或3所述装置而设计的磁流变胶泥磁控变阻器，其特征在于:包括励磁线圈⑵、上磁极⑶、下磁极⑷和权利要求1、2或3所述的磁流变胶泥电阻装置(I)，所述磁流变胶泥电阻装置(I)固定在所述上磁极(3)和下磁极(4)之间，所述励磁线圈(2)被绕制于上磁极(3)和下磁极(4)之间；励磁线圈(2)、上磁极(3)、下磁极(4)以及所述的磁流变胶泥电阻装置(I)共同组成闭合双向磁回路，通过控制励磁线圈的电流大小来调节闭合磁回路中磁场的强弱，从而改变磁流变胶泥磁控变阻器的电阻。
5.根据权利要求4所述的基于磁流变胶泥的磁控变阻器其特征在于:所述励磁线圈(2)位于磁流变胶泥电阻装置(I)的两侧。
6.根据权利要求5所述的基于磁流变胶泥的磁控变阻器，其特征在于:所述上磁极(3)、下磁极(4)为高导磁材料，并且磁极表面为长方形，圆形或圆环形。
全文摘要
本发明公开了一种基于磁流变胶泥的电阻装置及磁控变阻器，磁流变胶泥电阻装置包括绝缘外套、电极、磁流变胶泥和接线端；磁流变胶泥被固定在绝缘外套内，电极分布于绝缘外套的上下内表面，与磁流变胶泥充分接触，接线端焊接在两片电极上。磁控变阻器包括励磁线圈、上磁极、下磁极和磁流变胶泥电阻装置。磁流变胶泥电阻装置固定在上、下磁极间，励磁线圈绕制于上、下磁极之间。励磁线圈、上、下磁极以及磁流变胶泥电阻装置共同组成闭合双向磁回路，通过控制励磁线圈的电流大小来调节闭合磁回路中磁场的强弱，从而改变磁流变胶泥磁控变阻器的电阻。本发明利用磁流变胶泥随磁场增加导电性能增强的特性，设计了由电流产生的磁场控制器件电阻值的变阻器，适用于电子控制系统或计算机控制系统。
文档编号H01C10/14GK103151127SQ20131007378
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月7日 优先权日2013年3月7日
发明者余淼, 居本祥, 浮洁 申请人:重庆大学