專利名稱：黏度可控的磁性液體潤滑結(jié)構(gòu)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種黏度可控的磁性液體潤滑結(jié)構(gòu)及方法，屬于磁性液體潤滑技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
黏度隨溫度的變化是潤滑油的重要特性。大多數(shù)潤滑油經(jīng)過一段時(shí)間的工作，其 黏度隨著環(huán)境溫度的升高會(huì)劇烈下降；同時(shí)，在高剪應(yīng)變率(如106 lO、—1)環(huán)境下，大多 數(shù)潤滑油的黏度也會(huì)發(fā)生降低。而潤滑油黏度的下降，尤其對(duì)于處在邊界潤滑狀態(tài)的設(shè)備， 將加劇零件的摩擦、磨損，嚴(yán)重影響設(shè)備的使用壽命。磁性液體可以被外磁場定位、限制在所需的位置，形成有效的潤滑。同時(shí)，磁性液 體的黏度可通過外磁場加以控制。文獻(xiàn)[Uhlmann, E.，Spur, G.，Bayat, N.，Patzwald, R.， "Application of magnetic fluids in tribotechnical systemsJournal ofMagnetism and Magnetic Materials, Vol. 252, (2002)336-340.中指出，在剪切率 D = 300 (D =滑動(dòng) 速度/間隙高度)的條件下，增加外部磁場(H = 160kA/m)后，磁化強(qiáng)度為0. 077T的磁性 液體黏度可提高80%。但現(xiàn)有的磁性液體潤滑器件中所采用的通常為塊狀永磁材料，其磁場強(qiáng)度是材料 固有值，不可變。在該磁場環(huán)境中，磁性液體的黏度也為確定數(shù)值，在潤滑過程中，隨著環(huán)境 溫度的升高，磁液的黏度同樣也會(huì)降低，從而限制了磁性液體的潤滑效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種黏度可控的磁性液體潤滑結(jié)構(gòu)及方法，該結(jié)構(gòu)及方法 為特殊環(huán)境(如溫度波動(dòng)較大)下的潤滑問題提供一種解決方案，擴(kuò)展磁性液體潤滑的應(yīng) 用范圍和提高它的潤滑的效果。一種黏度可控的磁性液體潤滑結(jié)構(gòu)，利用磁性液體，使對(duì)摩副與基體之間潤滑，其 特征在于在基體上排布著若干電磁激勵(lì)潤滑單元，形成陣列；每個(gè)電磁激勵(lì)潤滑單元包 括若干并聯(lián)的且彼此為同心圓的單個(gè)電磁線圈，且單個(gè)電磁線圈的寬度及厚度均為微米尺 度，直徑為微米至毫米尺度。上述黏度可控的磁性液體潤滑結(jié)構(gòu)的磁潤滑方法，其特征在于在基體和對(duì)摩副 之間充入磁性液體；電磁線圈通入電流，產(chǎn)生電磁場，使得磁性液體聚集在電磁線圈同心圓 中心區(qū)域，從而獲得潤滑作用；通過調(diào)節(jié)電流大小，改變電磁線圈所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)弱，從而 可以達(dá)到控制磁性液體黏度的目的。如果上述鐵芯薄膜位于基體上設(shè)置的微坑結(jié)構(gòu)內(nèi)，且鐵芯薄膜低于基體表面高 度。更有利于磁性液體的聚集。如果上述基體上位于上述同心中心區(qū)域或者上述微坑內(nèi)設(shè)置有鐵芯薄膜。更有利 于磁性液體的聚集。如果上述單個(gè)電磁線圈位于基體上設(shè)置的微坑結(jié)構(gòu)內(nèi)，使單個(gè)電磁線圈低于基體表面高度?？梢杂行ПＷo(hù)電磁線圈，避免其磨損。


圖1、圖2是基于黏度可控的磁性液體潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖。圖3、圖4為單個(gè)激勵(lì)線圈組結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)的意義如下1，基體；2，電磁激勵(lì)單元；3，對(duì)磨副；4，單個(gè)電磁線圈；5，鐵芯薄膜；6，磁性液體
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的潤滑方案為利用微小電磁激勵(lì)線圈陣列配合磁性液體潤滑系統(tǒng)。摩 擦副材料，可以選擇非金屬材料，如硅片和工程塑料如PTFE和UHMWPE金屬等。在一個(gè)摩擦 副表面通過微細(xì)加工和定向沉積技術(shù)制作一組同圓心微小電磁線圈陣列，其材料可以為金 屬銅。每個(gè)線圈單元的寬度及厚度為微米尺度，單個(gè)線圈截面形狀可以是微坑或微溝槽；而 線圈組直徑在微米至毫米尺度。其中，同組激勵(lì)線圈呈并聯(lián)。在摩擦副表面之間充入磁性 液體。將電磁激勵(lì)線圈通入電流，以產(chǎn)生電磁場，使得磁性液體聚集在微小線圈附近，從而 獲得潤滑作用。通過調(diào)節(jié)電流大小，改變線圈所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)弱，從而可以達(dá)到控制磁性液 體黏度，以獲得最佳的潤滑效果。
權(quán)利要求
一種黏度可控的磁性液體潤滑結(jié)構(gòu)，利用磁性液體(6)，使對(duì)摩副(3)與基體(1)之間潤滑，其特征在于在基體(1)上排布著若干電磁激勵(lì)潤滑單元(2)，形成陣列；每個(gè)電磁激勵(lì)潤滑單元(2)包括若干并聯(lián)的且彼此為同心圓的單個(gè)電磁線圈(4)，且單個(gè)電磁線圈(4)的寬度及厚度均為微米尺度，直徑為微米至毫米尺度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黏度可控的磁性液體潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于上述基體(1)上位于上述同心圓中心區(qū)域設(shè)置有微坑結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黏度可控的磁性液體潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于上述基體(1)上位于上述同心中心區(qū)域設(shè)置有鐵芯薄膜(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的黏度可控的磁性液體潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于上述鐵芯薄膜(5)位于基體(1)上設(shè)置的微坑結(jié)構(gòu)內(nèi)，且鐵芯薄膜(5)低于基體(1)表面高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黏度可控的磁性液體潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于上述單個(gè)電磁線圈(4)位于基體(1)上設(shè)置的微坑結(jié)構(gòu)內(nèi)，使單個(gè)電磁線圈(4)低于基體(1)表面高度。
6.一種權(quán)利要求1所述黏度可控的磁性液體潤滑結(jié)構(gòu)的磁潤滑方法，其特征在于在基體⑴和對(duì)摩副(3)之間充入磁性液體(6)；在電磁線圈通入電流，產(chǎn)生電磁場，使得磁性液體(6)聚集在電磁線圈同心圓中心區(qū)域，從而獲得潤滑作用；通過調(diào)節(jié)電流大小，改變電磁線圈所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)弱，從而可以達(dá)到控制磁性液體黏度的目的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種黏度可控的磁性液體潤滑結(jié)構(gòu)及潤滑方法，屬于磁性液體潤滑技術(shù)領(lǐng)域。其技術(shù)方案為在基體(1)上排布著若干電磁激勵(lì)潤滑單元(2)，形成陣列；每個(gè)電磁激勵(lì)潤滑單元(2)包括若干并聯(lián)的且彼此為同心圓的單個(gè)電磁線圈(4)，且單個(gè)電磁線圈(4)的寬度及厚度均為微米尺度，直徑為微米至毫米尺度。通過調(diào)節(jié)電流大小，改變電磁線圈所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)弱，從而可以達(dá)到控制磁性液體黏度的目的。
文檔編號(hào)H01F1/44GK101799111SQ20101013319
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者廖思捷, 沈聰, 王曉雷, 黃巍 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)