[發明專利]基于微小磁體陣列的磁性流體潤滑方法

無效

• 申請號: 200810024957.4
• 申請日: 2008-05-20
• 公開（公告）號: CN101280803A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 王曉雷
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 魏學成

技術領域

本發明涉及一種基于微小磁體陣列的磁性流體潤滑方法，屬于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于邊界或混合潤滑、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于邊界潤滑或混合潤滑狀態，存在摩擦系數高、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采用塊狀永磁體，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

本發明的目的在于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范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。

一種基于微小磁體陣列的磁性流體潤滑方法，其特征在于包括以下過程：

(1)、在摩擦副表面制作微米至毫米級尺度范圍的微坑或微溝槽；

(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并產生支撐力。

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。由于磁場力的作用，磁流體微小液滴將聚集在磁體陣列附近并產生支撐力，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系數。對于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制造出的微小磁體陣列配合磁流體進行潤滑，可應用于各種滑動支撐表面的潤滑。本發明采用微小磁體陣列，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于所需要的部位，磁體陣列形成的不均勻磁場則有助于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。

附圖說明

圖1是基于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是基于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制造，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并可能存在剩磁，非鐵磁性材料可以使用有色金屬、硅片和工程塑料如PTFE和UHMWPE等。然后，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，利用磁場誘導脈沖復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205Oe，剩磁0.25emu。