基於微小磁體陣列的磁性流體潤滑方法
2023-08-13 01:15:56
專利名稱：基於微小磁體陣列的磁性流體潤滑方法
技術領域：
本發明涉及一種基於微小磁體陣列的磁性流體潤滑方法，屬於磁流體潤滑技 術領域。
背景技術：
目前使用的滑動軸承包括工作於邊界或混合潤滑、流體動壓潤滑、和靜壓潤 滑等多種形式。低速條件下的滑動軸承常工作於邊界潤滑或混合潤滑狀態，存在 摩擦係數高、易磨損的問題。流體動壓潤滑軸承需要一定的相對運動速度才能建 立潤滑油膜。而流體靜壓軸承需要專用的壓力油提供系統。專利號為02288353.3的中國實用新型專利公開了一種磁流體潤滑滑動軸 承。它利用磁性流體可以被外磁場定位、限制在所需的位置的特點實現潤滑。但 目前磁流體軸承的設計主要採用塊狀永磁體，要求有足夠的空間安放塊狀永磁 體，而且產生的磁場形式單一，從而限制了磁流體潤滑的效果。發明內容本發明的目的在於提供一種新型的應用磁流體進行潤滑的技術方案，擴展磁 流體潤滑的應用範圍和提高它的潤滑的效果，從而為特殊情況(如低速運行的微 小精密機械下的潤滑問題提供一種解決方案。一種基於微小磁體陣列的磁性流體潤滑方法，其特徵在於包括以下過程(1) 、在摩擦副表面製作微米至毫米級尺度範圍的微坑或微溝槽；(2) 、在上述微坑或微溝槽中沉積厚度為幾微米到亳米厚度的永磁材料層 以形成微小磁體陣列；(3) 、在摩擦副表面之間充入磁流體，在永磁材料層產生的磁場力的作用下，磁流體微小液滴將聚集磁體陣列附近並產生支撐力。本發明提出的潤滑方案為利用微小磁體陣列配合磁流體的靜支撐和潤滑系統。由於磁場力的作用，磁流體微小液滴將聚集在磁體陣列附近並產生支撐力， 該支撐力與兩個表面滑動速度無關，即使在靜止或低速的狀態下，也能形成對另 一個表面的支撐，從而獲得很小的摩擦係數。對於微小磁體陣列的形狀、分布和 磁場強度可以進行優化設計，從而獲得最佳支撐力的表面，提高潤滑的效果。本發明可以在摩擦副表面直接製造出的微小磁體陣列配合磁流體進行潤滑， 可應用於各種滑動支撐表面的潤滑。本發明採用微小磁體陣列，節約了產生磁場 所需永磁體的空間，為微小精密機器的應用提供可能。摩擦副表面的磁體陣列可 以將磁流體保存在於所需要的部位，磁體陣列形成的不均勻磁場則有助於提高磁 流體的承載能力，從而提高潤滑效果。在磁場力的作用下，磁流體在靜止時也會 產生支撐力，可以在低速條件下建立潤滑油膜，為解決精密滑動機構中低速狀態 下的爬行現象提供可能。
圖l是基於微小磁體陣列的磁流體靜支撐和潤滑系統設計圖。 圖2是微坑形磁場陣列俯視圖。圖3是微溝槽形磁場陣列俯視圖。 圖中標號名稱1、載荷，2、磁性流體，3、永磁體，；4、基體。
具體實施方式
附圖表示了本發明的實施形式和其中兩種磁體陣列的設計。圖1是基於微小 磁體陣列的磁流體靜支撐和潤滑系統設計圖。該設計實施的關鍵是微小磁場陣列的製造，可以按照以下方法實現。首先，選擇摩擦副表面材料，可以選擇鐵磁性 材料和非鐵磁性材料。鐵磁性材料包括電工純鐵和普通碳鋼，電工純鐵是良好的 導磁材料，而普通碳鋼也是鐵磁性材料並可能存在剩磁，非鐵磁性材料可以使用 有色金屬、矽片和工程塑料如PTFE和UHMWPE等。然後，在摩擦副表面加工可以 進一步沉積磁性材料的微小織構，如微米尺度的微小凹坑(如圖2)、微小溝槽 (如圖3)或他們的組合。接下來，利用磁場誘導脈衝複合電沉積技術將永磁材 料粉體沉積至已加工好的微小織構中。例如使用鈷鎳和鋇鐵氧化體納米粉體，沉 積厚度可為幾微米到幾百微米，最大磁能積4. 14kJ /M3，矯頑力205 Oe，剩磁 0. 25 emu。
權利要求
1. 一種基於微小磁體陣列的磁性流體潤滑方法，其特徵在於包括以下過程(1)、在摩擦副表面製作微米至毫米級尺度範圍的微坑或微溝槽；(2)、在上述微坑或微溝槽中沉積厚度為幾微米到毫米厚度的永磁材料層以形成微小磁體陣列；(3)、在摩擦副表面之間充入磁流體，在永磁材料層產生的磁場力的作用下，磁流體微小液滴將聚集磁體陣列附近並產生支撐力。
2、根據權利要求1所述的基於微小磁體陣列的磁性流體潤滑方法，其特徵在於: 所述第(2)步採用的方法為磁場誘導脈衝複合電沉積法或PVD法。
全文摘要
一種基於微小磁體陣列的磁性流體潤滑方法，屬於磁流體潤滑技術領域。其特徵在於包括以下過程(1)在摩擦副表面製作微米至毫米級尺度範圍的微坑或微溝槽；(2)在上述微坑或微溝槽中沉積厚度為幾微米到毫米厚度的永磁材料層以形成微小磁體陣列；(3)在摩擦副表面之間充入磁流體，在永磁材料層產生的磁場力的作用下，磁流體微小液滴將聚集磁體陣列附近並產生支撐力。本發明擴展磁流體潤滑的應用範圍和提高它的潤滑的效果，從而為特殊情況下的潤滑問題提供一種解決方案。
文檔編號F16C32/04GK101280803SQ20081002495
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月20日 優先權日2008年5月20日
發明者王曉雷 申請人:南京航空航天大學