利用感应加热的热膨胀液体触点微开关制造技术

利用感应加热的热膨胀液体触点微开关，属于热驱动微开关和微继电器的领域。其包括微开关壳体（9）、感应线圈（4）、铁芯（8）、水银（3）、信号电极I（10）、信号电极II（7）、环氧树脂胶帽I（2）、环氧树脂胶帽II（5）、导线I（1）、导线II（6）。采用感应加热的方式，工作热能主要集中在微开关的内部，与传统的电阻热驱动开关相比，本发明专利技术具有响应速度快、可靠性高、能量损失少等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】利用感应加热的热膨胀液体触点微开关，属于热驱动微开关和微继电器的领域。其包括微开关壳体（9）、感应线圈（4）、铁芯（8）、水银（3）、信号电极I（10）、信号电极II（7）、环氧树脂胶帽I（2）、环氧树脂胶帽II（5）、导线I（1）、导线II（6）。采用感应加热的方式，工作热能主要集中在微开关的内部，与传统的电阻热驱动开关相比，本专利技术具有响应速度快、可靠性高、能量损失少等优点。【专利说明】利用感应加热的热膨胀液体触点微开关
本专利技术是一种热膨胀驱动的微开关，具体为通过微加工技术制作，利用电磁感应的原理加热导体，导电液体作为动触点，通过改变导电液体的温度控制导电液体的膨胀与收缩，进而控制微开关的通、断状态，属于热驱动微开关和微继电器的领域。微开关可应用于通讯设备、测量设备、自动化设备以及工业控制等多个方面。
技术介绍
热驱动微开关是基于热膨胀效应的开关，其原理是利用物体的热胀冷缩使物体的长度发生变化，动触点随物体的长度变化而运动，从而实现对微开关的通断控制。加州大学的 J.Simon 等人在 Journal of Microelectromechanical System (1997,6 (3):208—216)上发表了一篇“Aliquid-filled microrelay with a moving mercury microdrop，，的文章，该文章介绍了一种微继电器，继电器的两端分别是一个储液腔，两储液腔通过一个微流道连通，储液腔和微流道内充满绝缘液体。两个信号电极垂直于微通道，关于微通道对称分布，两电极的一端在微通道内，另一端在微通道外。在微通道内信号电极的附近放置一个水银滴，利用电阻丝加热微通道内的液体，液体气化产生的气泡将会推动水银滴移动，当水银滴移动到两信号电极断开处，水银滴与两信号电极接触，两信号电极连通，当水银滴离开信号电极所在的位置时，两信号电极断开，从而实现继电器的通断。Jitendra Pal等人，在2013年第八届的IEEE的工业电子与应用的会议(20138th IEEEConference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA))上发表了一篇 “Anovel electrothermalIy actuated RF MEMS switch for wireless applications” 的论文，该论文提出了一种多重V字形结构的弯曲梁，V字梁的两端固定，尖端自由。当在V字梁上施加电压时，就会有电流通过，在热膨胀的作用下，V字梁就会变长，而由于V字梁的下端固定，V字梁只能沿着尖顶方向运动，当触点接触时开关接通。目前，热驱动微开关都是利用电阻加热的方法，存在着功耗大且响应慢等问题，并且上述的移动水银滴型微继电器中气体推动水银滴移动时，水银滴的位置难以控制，不能保证与信号电极的准确接触。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服电阻加热存在的效率低、响应时间长以及水银滴位置移动难以控制等问题。本专利技术提出了一种基于感应加热原理的热膨胀液体触点微开关。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案:利用感应加热的热膨胀液体触点微开关，其包括微开关壳体9、感应线圈4、铁芯8、水银3、信号电极110、信号电极117、环氧树脂胶帽12、环氧树脂胶帽115、导线I1、导线116。微开关壳体9为一段直径较大，另一段直径较小的变截面玻璃管，其中较大段的直径为较小段直径的2?8倍，微开关壳体9直径较大段的外侧缠绕有感应线圈4，在微开关壳体9的内部设置有铁芯8，铁芯8位于感应线圈4的中心，在微开关壳体9的较大段装满水银3，并浸没铁芯8。微开关壳体9的直径较大段的端部连接有环氧树脂胶帽115，微开关壳体9的直径较小段的端部连接有环氧树脂胶帽12，信号电极IlO和信号电极117的一端分别穿过环氧树脂胶帽12和环氧树脂胶帽115至微开关壳体9内部，另一端分别与导线I1、导线116连接；信号电极117与水银3接触，信号电极IlO不与水银3接触；铁芯8和水银3在变化的磁场作用下会发热，水银3在自身的热量以及铁芯8传导的热量下受热膨胀就会与信号电极IlO和信号电极117都保持接触。微开关壳体9选用内径Φ 0.5~5mm,长15~20mm的玻璃管制作；感应线圈4选用直径Φ0.05~0.5mm的带漆包线的铜线缠绕而成；铁芯8选用Φ 0.4~4.8mm，长2~5mm的高磁导率的钢；信号电极IlO和信号电极117选用直径Φ0.5~Imm铜丝，长5~10mnin所述的微开关壳体9直径较大段的长度为6~7mm,玻璃管壁厚为0.1~0.2mm ；所述的感应线圈4缠绕在开关壳体9直径较大的那一段上，绕制20~50匝，缠绕层数不限于I层，并用胶水固定；所述的铁芯8与感应线圈4同心且铁芯8先进入微开关壳体9的一端与微开关壳体9的直径较大和较小段之间的缩颈处接触；所述的水银3通过使用注射器从开关壳体9的小端注入，水银柱长度约为9~IOmm,使其浸没铁芯8 ；所述的信号电极1lO长度为10~20mm,接在微开关壳体9的直径较小端,伸进微开关壳体9内3~5mm,保证信号电极IlO与微开关壳体9同心,用环氧树脂胶在微开关壳体9的直径较小段将信号电极1lO的位置固定，形成环氧树脂胶帽12 ;信号电极117长度为10~20mm,接在微开关壳体9的直径较大端,伸进微开关壳体9内2~3mm,保证信号电极117与微开关壳体9同心,用环氧树脂胶在微开关壳体9的直径较大端将信号电极117的位置固定，形成环氧树脂胶帽Π5 ;在露在微开关壳体外9的信号电极IlO和信号电极117的两端上分别接上导线Il和导线116。本专利技术的热膨胀液体触点微开关的工作原理表述如下:已知液体的体膨胀系数公式为β =AV/(VX AT)......................................................................Cl)其中，β为体膨胀系数，Δ V为体积的变化量，V为初始体积，Λ T为温度变化量若将液体装在圆柱形的玻璃管内，则液体的体膨胀系数公式可变形为下式【权利要求】1.利用感应加热的热膨胀液体触点微开关，其包括微开关壳体(9)、感应线圈(4)、铁芯(8)、水银(3)、信号电极I (10)、信号电极II (7)、环氧树脂胶帽I (2)、环氧树脂胶帽II(5)、导线I(I)、导线II (6)。所述的微开关壳体(9)为一段直径较大，另一段直径较小的变截面玻璃管，其中较大段的直径为较小段直径的2?8倍，微开关壳体(9)直径较大段的外侧缠绕有感应线圈(4)，在微开关壳体(9)的内部设置有铁芯(8)，铁芯(8)位于感应线圈(4)的中心；所述的微开关壳体(9)的较大段装满水银(3)，并浸没铁芯(8);微开关壳体(9)的直径较大段的端部连接有环氧树脂胶帽II (5)，微开关壳体(9)的直径较小段的端部连接有环氧树脂胶帽I (2)，信号电极I (10)和信号电极II (7)的一端分别穿过环氧树脂胶帽I (2)和环氧树脂胶帽II (5)至微开关壳体(9)内部，另一端分别与导线I (I)、导线II(6)连接；所述的信号电极II(7)与水银(3)接触，信本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用感应加热的热膨胀液体触点微开关，其包括微开关壳体（9）、感应线圈（4）、铁芯（8）、水银（3）、信号电极I（10）、信号电极II（7）、环氧树脂胶帽I（2）、环氧树脂胶帽II（5）、导线I（1）、导线II（6）。所述的微开关壳体（9）为一段直径较大，另一段直径较小的变截面玻璃管，其中较大段的直径为较小段直径的2～8倍，微开关壳体（9）直径较大段的外侧缠绕有感应线圈（4），在微开关壳体（9）的内部设置有铁芯（8），铁芯（8）位于感应线圈（4）的中心；所述的微开关壳体（9）的较大段装满水银（3），并浸没铁芯（8）；微开关壳体（9）的直径较大段的端部连接有环氧树脂胶帽II（5），微开关壳体（9）的直径较小段的端部连接有环氧树脂胶帽I（2），信号电极I（10）和信号电极II（7）的一端分别穿过环氧树脂胶帽I（2）和环氧树脂胶帽II（5）至微开关壳体（9）内部，另一端分别与导线I（1）、导线II（6）连接；所述的信号电极II（7）与水银（3）接触，信号电极I（10）不与水银（3）接触；铁芯（8）和水银（3）在变化的磁场作用下会发热，水银（3）在自身的热量以及铁芯（8）传导的热量下受热膨胀就会与信号电极I（10）和信号电极II（7）都保持接触。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘本东，王家鹏，李德胜，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11