[實用新型]磁流變阻尼器

有效

• 申請號: 201520658384.6
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN205278219U
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 梁燕玲
• 申請（專利權）人: 梁燕玲
• 主分類號: F16F9/53
• 分類號: F16F9/53
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 金飛;肖日松

技術領域

本實用新型涉及一種磁流變阻尼器，具體而言，涉及一種采用納米顆粒磁流變流 體作為工作介質的磁流變阻尼器。

背景技術

在汽車、工程機械、醫療器械和路橋等眾多領域，廣泛應用采用磁流變流體作為工 作介質的磁流變阻尼器來實現減震效果。磁流變流體是一種隨著磁場出現其粘度發生變化 的液體。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 液中而構成的穩定懸浮液體系。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。

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。

在使用磁流變流體的離合器中，磁流變流體的這樣的剩磁會干擾磁流變流體離合 器的控制過程，延遲其響應。為了降低矯頑磁力，傳統的磁流變流體的磁顆粒的粒徑大于 0.1μm，優選粒徑大于1μm，（見美國專利US6203717B1等），這就帶來了另一個突出問題，即， 磁顆粒在磁流變流體中易沉降。顆粒趨于沉淀的原因之一是油的密度（0.7-0.95g/cm3）與 金屬顆粒的密度（鐵顆粒約為7.86g/cm3）差別很大，原因之二是傳統的磁流變流體中的可 磁化顆粒粒徑較大（其優先粒徑大于1μm，即1000納米，如美國專利US6203717B1等）。材料的 沉降造成了顆粒的非均勻分布，干擾了磁流變流體的活性，同樣會影響磁流變流體離合器 的正常操作。為了克服易于沉淀的問題，一種方法是添加各種增稠劑和懸浮劑；由于這些防 沉降組分的大量加入，大幅提高了磁流變流體的粘度，但是，這同時增加了材料在無磁場狀 態的流動阻力（粘度）。此外，現有磁流變流體還存在的另一個突出的技術問題是磨損問題。 磁流變流體中的磁顆粒會與其接觸的運動部件表面造成磨損，可磁化顆粒的粒徑越大，磨 粒磨損越嚴重。

本領域中常見的磁流變阻尼器大體構造與本實用新型的圖1中所示的磁流變阻尼 器類似，其通常包括圓柱形的殼體；殼體內包含磁流變流體；在該殼體內還設有活塞組件， 該活塞組件與殼體的內壁滑動接合，將殼體內部分成第一腔室和第二腔室；活塞組件包括 連通第一腔室和第二腔室的多個流體通道。對于這種構造的磁流變阻尼器而言，能夠提供 的最大沖程力通常與磁流變流體的特性、流動模式以及阻尼器的尺寸相關。現有的磁流變 阻尼器能夠提供的沖程力對于許多應用常常是不夠的，而增大阻尼器的尺寸顯然與許多應 用的實際情況不符。已經發現對于磁流變阻尼器中的流體通道，需要增大的每流體體積剪 切界面面積，以便直接增大可用的沖程力。

實用新型內容

要解決因剩磁引起的不可靠問題，就要求磁流變流體的磁響應顆粒具有盡可能低 的矯頑磁力。矯頑磁力是描述鐵磁材料的磁滯現象的重要參數。細顆粒磁性材料的矯頑磁 力機制與塊材料不盡相同，鐵磁顆粒的矯頑磁力嚴重依賴于其尺寸的大小（見圖7）。

圖7顯示了磁顆粒的矯頑磁力與粒徑的關系。在微米范圍內，減小粒徑通常導致矯 頑磁力的增加，矯頑磁力的最大值可以在“單域”粒徑（DSD）中獲得。但是，當磁顆粒的粒徑 減小到“單域”粒徑以下時，矯頑磁力反而隨著粒徑減小而降低，當磁顆粒的粒徑降到一個 臨界納米尺度（DSP）以下時，其矯頑磁力降為零，這時原來的鐵磁性材料轉換成為超順磁材 料，超順磁材料即其矯頑磁力降至基本為零的磁材料。

圖8顯示了部分鐵磁材料的單域粒徑（DSD）和超順磁性轉換粒徑（DSP）。如果磁顆 粒的粒徑減小至納米級的一定尺度的范圍內，則矯頑磁力令人驚奇地降至基本為零或完全 為零，這時原來的鐵磁性材料轉換成為超順磁材料，當這些磁顆粒被用于磁流變流體時，就 能夠得到性能完全超越現有技術的本實用新型的新型納米磁流變流體。

與傳統的磁流變流體（如美國專利2575360、2661825、2886151、5645752、 7393463B2、6203717B1和2006/0033069A1等專利中所描述）相比，這樣的納米顆粒磁流變 流體材料具有如下優勢：