[實用新型]納米磁流變流體離合器

有效

• 申請號: 201520658383.1
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN205190570U
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 梁燕玲
• 申請（專利權）人: 梁燕玲
• 主分類號: F16D37/02
• 分類號: F16D37/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;肖日松

技術領域

本實用新型涉及一種離合器，更具體而言，涉及一種使用磁流變流體的離合器。

背景技術

離合器是機動車輛中發動機與傳動系之間切斷和傳遞動力的部件。離合器的主動部分和從動部分借接觸面間的摩擦作用，或是用液體作為傳動介質，或是用磁力傳動來傳遞轉矩，使兩者之間可以暫時分離，又可逐漸接合，在傳動過程中又允許兩部分一起轉動。

常見的傳統離合器包括摩擦式離合器、液力離合器和電磁離合器等。一種在機動車輛上較為廣泛地采用的是用彈簧力壓緊的摩擦離合器。在摩擦離合器處于嚙合狀態時，離合器的主動旋轉摩擦盤和被動旋轉摩擦盤嚙合，在彈簧力的作用下傳遞扭矩。當駕駛員踩下離合器踏板時，通過機件的傳遞，主動旋轉摩擦盤與被動旋轉摩擦盤分離，離合器處于離合狀態。參見圖1、2和3。

隨著磁流變流體技術的發展，近些年來有人提出了使用磁流變流體的離合器。

磁流變流體是一種隨著磁場出現其粘度發生變化的流體。由高磁導率、低磁滯性的軟磁顆粒通過表面活性劑的作用均勻分散于非導磁性載液中而構成穩定懸浮液體系。磁流變流體的工作原理是：在外加磁場的作用下，每一顆粒都極化成磁偶極子,各個偶極子相互吸引，在兩磁極板間形成的鏈束狀結構像橋一樣橫架在極板之間,阻礙了流體的正常流動,使其產生類固體的特征。當去掉外加磁場時，流體又恢復到原來的狀態，即磁流變流體在液態和固態之間進行快速可逆的轉換。固態化程度與電流強度成穩定可逆的關系，即控制電流強度就可以精確控制固態化磁流變流體的剪切屈服強度。

圖4可用于簡單示意一種磁流變流體離合器，其主要包括被動件、主動件、勵磁線圈、磁流變流體等主要部分，除此之外還包括磁流變流體密封組件、軸承、線圈電流控制器等輔助件。磁流變流體離合器是通過在勵磁線圈中通電或斷電來控制離合器的分離和連接的；通過線圈的電流值變化大小來改變磁流變流體的橫向剪切力，就能調整從主動件傳遞到被動件的扭矩大小。當勵磁線圈中通直流電流時線圈周圍立刻產生磁場，在磁場的作用下在主動件與被動件中間的磁流變流體剪切應力大于屈服應力時從流體變成黏性體或固體，把主動件與被動件連接在一起以相同速度旋轉。當切斷勵磁線圈中的直流電流時，線圈磁場立刻消失，磁流變流體剪切應力小于屈服應力，從固體變成低黏性的普通液體，主動件無法帶被動件旋轉，達到被動件與主動件分離的狀態。圖5示意了圖4所示的磁流變流體離合器在磁流變流體上施加有磁場時的狀態。其中，在磁場作用下，磁粒子在磁場的作用下沿著磁場的N極和S極之間的磁力線在二極之間形成鏈狀結構，從而產生了抗剪應力的作用。流體的黏度隨著磁場的變化而無級地變化，磁場越強，鏈的穩定性和抗剪能力越強，當磁場移去之后，磁流變液立即回復到自由流動狀態。

在這樣的磁流變流體離合器中，隨著磁流變流體上所作用的磁力增加，流體的屈服應力大于剪切應力，黏度增加，流體開始固化；其中，流體的屈服應力與磁場強度成正比。通過實驗得出了磁流變流體在不同磁場強度下的剪切應力與剪切應變速率之間的關系，本構關系方程可表示為：

其中，為屈服應力（磁場強度的函數）；為與磁場強度無關的磁流變液屈服后黏度；為剪切率。在圖4中的離合器中，若R表示磁流變流體的半徑，H表示其厚度，而分別以ω₁和ω₂表示主動件和被動件的轉速，則通過計算可得磁流變流體離合器傳遞的扭矩等于磁流變流體屈服應力產生的扭矩T_B和磁流變流體黏度產生的扭矩Tη之和，其中：

然而，在傳統的磁流變流體中存在磁滯現象，分散于磁流變流體中有磁滯的磁響應顆粒在磁場去除后因顆粒有剩磁而使磁流變流體不能完全恢復到自由流動狀態。