專利名稱：具有磁性導(dǎo)電元件的電互連件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種用于電連接部件的系統(tǒng)。具體地說，本發(fā)明 涉及一種電互連件，該電互連件設(shè)置成將兩個或更多導(dǎo)電元件磁耦合 在一起，以便在這些導(dǎo)電元件之間建立導(dǎo)電通路。
背景技術(shù)：
過去，向部件供電或從部件接收電信號的最簡單方式是利用電導(dǎo) 線將電源連接至該部件。 一種最普通的電導(dǎo)線是銅線。在很多情況下， 這些電導(dǎo)線都涂覆有用于保護(hù)電線和使電線絕緣的材料。電導(dǎo)線制造 成多種"規(guī)格，，，以便特定用途可以選用合適尺寸的電線。
普通的電導(dǎo)線相對較硬，且設(shè)計成當(dāng)拉力施加在電線上時不能拉 長。當(dāng)電線與經(jīng)受振動的部件結(jié)合使用時通常有拉力。因此，受到拉 力的電線有在拉長時在中間斷裂的趨勢，從而破壞它們作為導(dǎo)電通路 的用途。而且，當(dāng)電線用于寒冷環(huán)境中時，用于支承電線和使電線絕 緣的材料的硬度和熱收縮特性將成為更大的問題，因為在該寒冷環(huán)境 中，這些材料可能變脆和可能皺縮。經(jīng)常有材料自身剪切電線的情況， 從而破壞導(dǎo)電通路。已經(jīng)開發(fā)了導(dǎo)電元件例如電導(dǎo)線編織物，它能夠 比普通的線束進(jìn)行更大的拉長。不過，電導(dǎo)線編織物的拉長量仍然很 有限。
因此，需要一種具有更大通用性的電互連件，它能夠在多種工作 條件下提供導(dǎo)電通路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種電互連件，它包括第一磁性導(dǎo)體和第二磁性導(dǎo)體。 第二磁性導(dǎo)體被磁吸引至第 一磁性導(dǎo)體，以便在第 一和第二磁性導(dǎo)體 之間建立導(dǎo)電通路。


圖l是表示本發(fā)明的電互連件的視圖，該電互連件包括第一導(dǎo)電元
4 件和第二導(dǎo)電元件。
圖2A和2B是表示本發(fā)明的電互連件怎樣設(shè)置成當(dāng)力(例如拉力) 施加在第一或第二導(dǎo)電元件上時減小應(yīng)變。
圖3是表示圖1的電互連件的笫一備選實施例的視圖。 圖4是表示圖1的電互連件的笫二備選實施例的視圖。 圖5是表示圖1的電互連件的笫三備選實施例的視圖。 圖6是表示圖1的電互連件的第四備選實施例的視圖。
具體實施例方式
圖1是表示電互連件10的視圖，該電互連件包括第一導(dǎo)電元件12、 第二導(dǎo)電元件14、第一磁性元件16和第二磁性元件18。如圖1中所示， 第一磁性元件16布置在笫一導(dǎo)電元件12中，而第二磁性元件18布置在 第二導(dǎo)電元件14中，磁性元件的輪廓由虛線表示。
當(dāng)?shù)谝缓偷诙判栽?2和14的相反磁極相互接近時，在這兩個 磁性元件之間形成磁吸引力F。如后面更詳細(xì)所述，當(dāng)?shù)谝缓偷诙判?元件16和18磁耦合在一起時，在笫一導(dǎo)電元件12和第二導(dǎo)電元件14之 間形成導(dǎo)電通路。這樣，當(dāng)笫一和第二導(dǎo)電元件12和14磁耦合在一起 時，第一和笫二導(dǎo)電元件12和14形成能夠傳遞電流的單個導(dǎo)電元件。
在一個實施例中，第一和笫二磁性元件16和18可以都是永磁體(即 具有較大剩余磁化強(qiáng)度的鐵磁材料)。永磁體的一個示例是稀土磁體。 在另外的實施例中，其中 一個磁性元件可以是沒有像永磁體一樣具有 剩余磁化強(qiáng)度的順磁或鐵磁類型材料，但是當(dāng)置于磁場附近時將被磁 化。
電互連件10可用于需要在兩個部件之間進(jìn)行電連接的任意用途， 并可以代替現(xiàn)有技術(shù)中通常用于在部件之間提供導(dǎo)電通路的電線。特 別是，本發(fā)明的電互連件可用于當(dāng)電線可能受到非常低的溫度、極大 的振動或拉力(這可能使得電線斷裂或受損)時的用途。
在圖l所示的實施例中，笫一和第二導(dǎo)電元件12和14是導(dǎo)電編織 物，且第一和第二磁性元件16和18布置在它們各自的導(dǎo)電編織物中。 不過，在另外的實施例中，第一和第二磁性元件16和18也可選擇與它 們各自導(dǎo)電元件的外表面相聯(lián)接。另外，盡管導(dǎo)電元件12和14表示為 各自有一個連帶的磁性元件，但是在不脫離本發(fā)明的預(yù)定范圍的情況
下也可以^使用多個磁性元件。
第一和第二磁性元件16和18之間的磁吸引力F提供了一種"快速斷 開，，特征，它用于快速且容易地中斷從一個導(dǎo)電元件至另一個導(dǎo)電元 件的電流。特別是，該導(dǎo)電通路可以通過將笫一和笫二磁性元件16和 18分開而中斷。這可以簡單地通過沿F軸線沿相反方向拉動磁性元件16 和18直到第一和笫二導(dǎo)電元件12和14不再接觸而實現(xiàn)。因此，當(dāng)?shù)谝?和第二導(dǎo)電元件12和14不再接觸時，電流不能在它們之間通過。例如， 當(dāng)電互連件10用于向傳感器供電時，該磁性元件用作將通向傳感器的 電力快速斷開(和重新連接)的裝置。
重要的是，為了使第一和第二磁性元件16和18之間存在磁吸引力 F，第一和第二導(dǎo)電元件12和14的溫度必須保持低于兩個磁性元件16 和18的居里溫度。當(dāng)導(dǎo)電元件的溫度超過其所連帶的磁性元件的居里 溫度時，磁性元件開始損失任何剩余磁化強(qiáng)度。結(jié)果，由于磁性元件 之間沒有磁吸引力，導(dǎo)電通路可能會斷開。
圖2A和2B表示了將力(例如拉力)施加在導(dǎo)電元件12和14中的一 個或兩個上時本發(fā)明的電互連件怎樣減小應(yīng)變。首先，如圖2A所示， 兩個導(dǎo)電元件上沒有被施加拉力。第一磁性元件16的中心點C1與第二 磁性元件18的中心點C2對齊。如圖2A所示，導(dǎo)電通路20由第一和第二 磁性元件16和18的交疊表面長度來確定。
然后，如圖2B中所示，這時拉力可以沿方向Y1施加在笫一導(dǎo)電元 件12上并沿方向Y2施加在第二導(dǎo)電元件14上。這些拉力使得第一磁性 元件16的中心點C1沿方向Y1滑動，并使得第二磁性元件18的中心點C2 沿方向Y2滑動，從而在中心點C1和C2之間產(chǎn)生間距AC。該間距AC表示 了本發(fā)明的應(yīng)變減小元件，它的存在是由于第一和第二導(dǎo)電元件12和 14可以在不損失導(dǎo)電通路20的情況下沿軸向方向被彼此相對拉開。特 別是，當(dāng)將拉力施加在第一和第二導(dǎo)電元件12和14上時，在第一和第 二磁性元件16和18之間形成的磁吸引力允許導(dǎo)電元件彼此相對滑動， 同時保持該導(dǎo)電通路20。應(yīng)當(dāng)注意，第一和笫二導(dǎo)電元件12和14可以 彼此相對滑動的量與各導(dǎo)電元件上的磁性元件的長度、位置和數(shù)量相 關(guān)。例如，第一和笫二導(dǎo)電元件12和14的磁性區(qū)域越長，它們就可以
大,
圖3是表示電互連件10A的視圖，該電互連件10A是電互連件10的第 一備選實施例。如圖3所示，電互連件10A包括第一導(dǎo)電元件12A、笫二 導(dǎo)電元件14A、笫一磁性元件16A和第二磁性元件18A。電互連件10A與 電互連件10類似。不過，第一和第二磁性元件16和18 (它們自身也是 導(dǎo)電)與它們各自的導(dǎo)電元件的外表面相聯(lián)接，且多個磁性導(dǎo)電長條 22布置在這兩個磁性元件之間。磁性導(dǎo)電長條22設(shè)置成在第一和第 二磁性元件16A和18A被分開從而在導(dǎo)電元件之間產(chǎn)生間隙G時，保持第 一和第二導(dǎo)電元件12A和14A之間的導(dǎo)電通路20A。實際上，添加磁性導(dǎo) 電長條形成應(yīng)變減小元件的另一實施例，因為可以在不使導(dǎo)電通路20A 斷開的情況下拉開第一和第二導(dǎo)電元件12A和14A。
當(dāng)將第一和第二磁性元件16A和18A拉開時，各磁性導(dǎo)電長條22的 北極"N，，與第一磁性元件16A或另一磁性導(dǎo)電長條22的南極"S"對齊。 類似的，各磁性導(dǎo)電長條22的南極"S"與第二磁性元件18A或另一磁 性導(dǎo)電長條22的北極"N，，對齊。應(yīng)當(dāng)注意，由于磁性導(dǎo)電長條22的較 小尺寸，在圖3中并沒有標(biāo)記長條22的北極和南極。由于在第一和第二 磁性元件16A和18A之間存在的磁吸引(即磁通量)，因此磁性導(dǎo)電長 條22能夠保持第一和第二導(dǎo)電元件12A和14A之間的導(dǎo)電通路20A。重要 的是應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)?shù)?一和笫二磁性元件16A和18A之間的間隙G增加時， 磁性元件之間的磁吸引力的大小減小。因此， 一旦間隙G足夠大時，磁 吸引力明顯削弱，磁性導(dǎo)電長條22不再能夠完成該導(dǎo)電通路，電流將 不再在第一和第二導(dǎo)電元件12A和14A之間流動。
該長條在上文被稱為"磁性導(dǎo)電長條，，，以表明為了使長條能引 導(dǎo)電流，它們必須既是導(dǎo)電的還是磁性或鐵磁性的。因此，長條22可 以由磁性材料形成，并且除了其它材料還涂覆有銅或金，以便獲得這 兩種特性。不過，既具有磁性(或鐵磁性)又能導(dǎo)電的任何類型長條 (不論是否制造有導(dǎo)電涂層)都將在本發(fā)明的預(yù)定范圍內(nèi)。
圖4是表示電互連件10B的視圖，該電互連件10B是電互連件10的第 二備選實施例。電互連件10B包括第一導(dǎo)電元件12B、第二導(dǎo)電元件 14B、多個第一磁性元件16B和多個第二磁性元件18B。特別是，如圖4 中所示，第一導(dǎo)電元件12B為具有導(dǎo)電特性的柱形管，而磁性元件16B 為柱形磁體，該柱形磁體的尺寸設(shè)置成適合裝配在第一導(dǎo)電元件12B的 內(nèi)部空心部分中。在各對磁性元件16B之間有導(dǎo)電墊片24，該導(dǎo)電墊片
24設(shè)置成使磁性元件16B以確定增量間隔開，同時在第一導(dǎo)電元件12B 中提供多個附加導(dǎo)電通路。類似的，第二導(dǎo)電元件14B為具有導(dǎo)電特性 的柱形管，而磁性元件18B為柱形磁體，該柱形磁體的尺寸設(shè)置成適合 裝配在笫二導(dǎo)電元件14B的內(nèi)部空心部分中。在各對磁性元件18B之間 有導(dǎo)電墊片26，該導(dǎo)電墊片26設(shè)置成使磁性元件18B以確定增量間隔 開，同時在第二導(dǎo)電元件14B中提供多個附加導(dǎo)電通路。如圖4中所示， 第一和第二導(dǎo)電元件12B和14B相互交疊，且在第一和第二導(dǎo)電元件12B 和14B的外表面之間的各接觸點處形成這兩個導(dǎo)電元件之間的導(dǎo)電通 路。
磁性元件16B和18B提供了磁吸引力，以便使第一導(dǎo)電元件12B與笫 二導(dǎo)電元件14B進(jìn)行磁耦合，這樣，則在兩個導(dǎo)電元件之間存在導(dǎo)電通 路。特別是，如圖4中所示，各磁體16B上的北極"N"與在相應(yīng)磁體18B 上的南極"S"對齊，以使第一和笫二導(dǎo)電元件12B和14B進(jìn)行磁耦合， 從而形成該導(dǎo)電通路。
應(yīng)當(dāng)知道，才艮據(jù)電互連件10B的特定用途，磁性元件16B和18B以及 導(dǎo)電墊片24和26的長度可以進(jìn)行變化，以便調(diào)節(jié)導(dǎo)電元件12B和14B內(nèi) 的磁性區(qū)域的位置。例如，導(dǎo)電墊片24和26的長度可以減小，使得磁 性元件16和18B沿導(dǎo)電元件的縱向長度間隔更小。此外，盡管導(dǎo)電元件 12B和14B以及磁性元件16B和18B被描述為是柱形的，但是具有各種其 它形狀、方向和"N" "S，，磁極分布的導(dǎo)電和磁性元件也在本發(fā)明的 預(yù)定范圍內(nèi)。
圖5是表示電互連件10C的視圖，該電互連件10C是電互連件10的第 三備選實施例。電互連件10C包括第一導(dǎo)電元件12C和笫二導(dǎo)電元件 14C。導(dǎo)電元件12C和14C各自包括布置在它們內(nèi)部的多個微小磁性顆 粒，從而使得導(dǎo)電元件自身帶有磁性。盡管這些微小磁性顆粒不能被 看見，但是在圖5中，它們在第一和第二導(dǎo)電元件12C和14C上的效果通 過磁極"N"和"S"在笫一和第二導(dǎo)電元件12C和14C的整個內(nèi)部部分 中的布置來表示。
在一個實施例中，笫一和第二導(dǎo)電元件12C和14C這樣形成，即， 使導(dǎo)電材料熔化，混合在微小磁性顆粒中，使得磁性導(dǎo)電材料的混合 物硬化，以及將該材料拉成細(xì)線束。然后，將該線束暴露于磁場中， 以便賦予該微小磁性顆粒較大的剩余磁化強(qiáng)度，這樣，它們起到微小
永磁體的作用。因此，該導(dǎo)電元件自身將表現(xiàn)為永磁體。用于賦予剩 余磁化強(qiáng)度的磁場設(shè)計能夠控制沿導(dǎo)體長度的磁化強(qiáng)度。例如，導(dǎo)電
元件12C和14C可以被"磁化，，成沿它們長度具有基本均勻的磁化強(qiáng)度。 磁吸引力使得第一和第二導(dǎo)電元件12C和14C緊緊纏繞在一起，以便增 大在導(dǎo)電元件之間的接觸面積并因此增加導(dǎo)電通路。此外，沿第一和 第二導(dǎo)電元件12C和14C的長度的基本均勻磁吸引力使得導(dǎo)電元件能彼 此相對滑動，并同時保持導(dǎo)電元件之間的導(dǎo)電通路。特別是，笫一導(dǎo) 電元件12C與第二導(dǎo)電元件14C的纏繞和交疊越多，電互連件10C能夠越 好地處理那些使得導(dǎo)電元件沿縱向移動的拉伸應(yīng)變或力。而且，即使 當(dāng)布置在具有極大振動水平的環(huán)境中，而且該振動水平足以使第一和 第二導(dǎo)電元件12C和14C在一個或多個位置處分開時，該磁吸引力也能 將第一和第二導(dǎo)電元件12C和14C拉回，使得它們再次接觸并形成導(dǎo)電 通路。
圖6是表示電互連件10D的視圖，該電互連件10D是電互連件10的第 四備選實施例。電互連件10D包括笫一導(dǎo)電元件12D、笫二導(dǎo)電元件 14D、第一磁性元件16D和第二磁性元件18D。本發(fā)明上文所述的各實施 例的電互連件各自包括成電導(dǎo)線或?qū)щ娋幙椢镄问降膶?dǎo)電元件。然 而，如圖6中所示，第一和第二導(dǎo)電元件12D和14D是導(dǎo)電材料條，其具 有矩形截面，寬度分別為W1和W2。寬度W1和W2的大小可以根據(jù)特定用 途的具體要求來設(shè)置。這樣，當(dāng)希望增加在導(dǎo)電元件之間的接觸面積 時，寬度W1和W2可以增加。導(dǎo)電條類型的導(dǎo)電元件的另一優(yōu)點是該導(dǎo) 電條可以以任意所需形狀或設(shè)計來形成。
笫一和笫二導(dǎo)電元件12D和14D優(yōu)選是由導(dǎo)電薄箔類型材料來形 成。第一和第二磁性元件16D和18D優(yōu)選是由懸在柔性聚合物板中的微 小磁性顆粒來形成。該磁性元件可以通過粘接裝置例如粘接劑而粘在
它們各自的導(dǎo)電元件上。
如圖6所示，當(dāng)磁耦合在一起時，第一導(dǎo)電元件12D和第二導(dǎo)電元 件14D直接接觸，并形成這兩個導(dǎo)電元件之間的導(dǎo)電通路。在本實施例 中，笫一和笫二磁性元件16D和18D并不直接相互接觸。實際上，第一 和第二磁性元件16D和18D之間所形成的磁吸引力足夠強(qiáng)，足以在導(dǎo)電 元件的外表面交疊的情況下以夾層狀結(jié)構(gòu)來保持第一和第二導(dǎo)電元件 12D和14D。
應(yīng)當(dāng)知道，與上面所述的細(xì)節(jié)相容的各種其它實施例也是可行
的，并且在本發(fā)明的預(yù)定范圍內(nèi)。因此，圖l-6中所示的實施例只是 示例性的而非限制性的。此外，盡管上述各種實施例表示為包括兩個 導(dǎo)電元件，但是也可以考慮包括任意數(shù)目的獨立導(dǎo)電元件的電互連件 實施例。
盡管已經(jīng)參考優(yōu)選實施例介紹了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)知道，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對形式和細(xì)節(jié)進(jìn) 行變化。
權(quán)利要求
1.一種電互連件，包括第一磁性導(dǎo)體；以及第二磁性導(dǎo)體，該第二磁性導(dǎo)體被磁性地吸引至第一磁性導(dǎo)體，以在第一和第二磁性導(dǎo)體之間建立導(dǎo)電通路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電互連件，其中第一磁性導(dǎo)體有剩余 磁化強(qiáng)度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電互連件，其中第二磁性導(dǎo)體有剩余 磁化強(qiáng)度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電互連件，其中笫一和第二磁性導(dǎo)體 各自包括至少一個永磁體，該永磁體設(shè)置成將第一磁性導(dǎo)體磁耦合至 第二磁性導(dǎo)體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電互連件，其中第一磁性導(dǎo)體可與第 二磁性導(dǎo)體分離，以便使該導(dǎo)電通路斷開。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電互連件，其中第一磁性導(dǎo)體有磁性 區(qū)域，第二磁性導(dǎo)體有磁性區(qū)域，并且通過使這些磁性區(qū)域進(jìn)行耦合 而形成該導(dǎo)電通路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電互連件，其中第一和第二磁性導(dǎo)體 的磁性區(qū)域各自包括多個磁性元件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電互連件，其中第一磁性導(dǎo)體可以相 對于第二磁性導(dǎo)體滑動，同時保持笫一和笫二磁性導(dǎo)體之間的導(dǎo)電通 路。
9. 一種用于提供電連接的系統(tǒng)，包括 笫一導(dǎo)電元件；第二導(dǎo)電元件；以及笫一和第二磁性元件，用于產(chǎn)生磁吸引力，以將第一導(dǎo)電元件磁 耦合至第二導(dǎo)電元件，從而形成電連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中笫一磁性元件嵌在第一導(dǎo) 電元件中，第二磁性元件嵌在第二導(dǎo)電元件中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中笫一磁性導(dǎo)體有剩余磁化 強(qiáng)度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的系統(tǒng)，其中第二磁性導(dǎo)體有剩余磁 化強(qiáng)度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中第一和第二磁性元件是 稀土磁體。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括多個導(dǎo)電長條，這些導(dǎo) 電長條布置在第一和第二磁性元件之間，并設(shè)置成當(dāng)?shù)谝淮判栽c 第二磁性元件分離時保持第 一和笫二導(dǎo)電元件之間的電連接。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中第一和第二導(dǎo)電元件為電 導(dǎo)線編織物。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中由第一和第二磁性元件產(chǎn) 生的磁吸引力允許第一導(dǎo)電元件沿第二導(dǎo)電元件的外表面滑動，同時保持第一和笫二導(dǎo)電元件之間的電連接。
17. —種電互連件，包括第一導(dǎo)電元件，該第一導(dǎo)電元件具有磁性區(qū)域；以及 第二導(dǎo)電元件，該第二導(dǎo)電元件具有磁性區(qū)域，其中，第一和笫二導(dǎo)電元件的磁性區(qū)域設(shè)置成使得第一和第二導(dǎo)電元件磁耦合在一起，以便形成導(dǎo)電通路。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的電互連件，其中第一和第二導(dǎo)電元 件的磁性區(qū)域包括至少一個磁體。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的電互連件，其中該磁體是永磁體。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的電互連件，其中笫一和第二導(dǎo)電元 件的磁性區(qū)域設(shè)置成允許笫一導(dǎo)電元件相對于第二導(dǎo)電元件滑動，同 時保持第一和第二導(dǎo)電元件之間的導(dǎo)電通路。
全文摘要
一種電互連件包括第一磁性導(dǎo)體和第二磁性導(dǎo)體。第二磁性導(dǎo)體被磁性吸引至第一磁性導(dǎo)體，以便在第一和第二磁性導(dǎo)體之間建立導(dǎo)電通路。
文檔編號H01R4/00GK101170222SQ20071015275
公開日2008年4月30日 申請日期2007年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者A·施瓦茨巴特, D·O·奇普拉 申請人:聯(lián)合工藝公司