專(zhuān)利名稱(chēng)：磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料－固相粉料局域化的方法及其阻尼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料局域化的方法及其阻尼裝置。
不同于磁流體穩(wěn)定體系，磁流變流體是一種在流體載體中懸浮有磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料的功能混合物材料非穩(wěn)定體系。在外加磁場(chǎng)作用下，其流體本身的流變特性發(fā)生顯著變化。一般而言，磁流體穩(wěn)定體系中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料的粒度為亞微米級(jí)，而磁流變流體非穩(wěn)定體系中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料的粒度為微米級(jí)到數(shù)毫米，即大了103至106倍，因而量變引起了特性上質(zhì)的變化。表面看來(lái)，在外加磁場(chǎng)作用下，磁流變流體非穩(wěn)定體系的表觀粘度成101至108倍變化，但實(shí)質(zhì)上是磁流變流體非穩(wěn)定體系流變特性在發(fā)生顯著變化。如磁流變流體非穩(wěn)定體系在無(wú)外加磁場(chǎng)作用下可自由流動(dòng)，而在外加磁場(chǎng)作用下可變?yōu)樗苄泽w，甚至半固體。人們將在外加磁場(chǎng)作用下磁流變流體非穩(wěn)定體系流變特性所發(fā)生的顯著變化稱(chēng)為磁流變效應(yīng)。因而該磁流變流體非穩(wěn)定體系(以下簡(jiǎn)稱(chēng)磁流變流體)在外加磁場(chǎng)作用下所體現(xiàn)出來(lái)的流變特性可用于提供阻尼，如將磁流變流體及其器件主要用于各種機(jī)械設(shè)備和大型建筑物的半主動(dòng)消能、半主動(dòng)減振、半主動(dòng)緩沖、半主動(dòng)隔震、變剛度控制、扭矩控制、電液伺服控制系統(tǒng)中壓力流量脈動(dòng)控制和管路振動(dòng)抑制等行業(yè)，以提供價(jià)格低廉、性能優(yōu)良、性能價(jià)格比比全主動(dòng)系統(tǒng)高的機(jī)電一體化高新技術(shù)產(chǎn)品。對(duì)于提高我國(guó)乃至世界在以上行業(yè)的水平有著重大意義。
與電流變流體相比，磁流變流體有著其顯著的優(yōu)點(diǎn)1)在廉價(jià)加工技術(shù)條件下，不需要施加強(qiáng)電場(chǎng)；2)磁流變效應(yīng)比電流變效應(yīng)至少?gòu)?qiáng)一個(gè)數(shù)量級(jí)；3)對(duì)使用環(huán)境條件的要求相對(duì)寬松；4)現(xiàn)有磁技術(shù)成熟，軟磁粉已大批量生產(chǎn)等。但與電流變流體相似，磁流變流體同樣存在著致命的弱點(diǎn)分相。分相是非膠體體系尤其是非穩(wěn)定體系的本質(zhì)所在，主要是該體系中分散介質(zhì)中的分散質(zhì)粒度大于亞微米極所致。雖然應(yīng)用磁流變流體的器件主要集中于各種機(jī)械設(shè)備和大型建筑物的半主動(dòng)消能、半主動(dòng)減振、半主動(dòng)緩沖、半主動(dòng)隔震、變剛度控制、扭矩控制、電液伺服控制系統(tǒng)中壓力流量脈動(dòng)控制和管路振動(dòng)抑制等行業(yè)。
磁流變流體及其阻尼裝置如世界專(zhuān)利WO94/00704“MAGNETORHEOLOGICAL FLUID DEVICES”(磁流變流體裝置)及世界專(zhuān)利WO98/00653“CONTROLLABLE VIBRATION APPARATUS”(可控振動(dòng)裝置)，它們所使用的磁流變流體都存在以下幾個(gè)方面的缺點(diǎn)(一)分相，隨著放置時(shí)間的增長(zhǎng)，磁流變流體中大于亞微米級(jí)的固相粉料會(huì)與流體載體分相，雖然在充分?jǐn)嚢璧幕A(chǔ)上，其磁流變效應(yīng)相差甚微，但往往給大多數(shù)應(yīng)用帶來(lái)諸多不便，否則只有再次充分?jǐn)嚢枰允蛊渚啵?二)對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的磨蝕，由于懸浮在磁流變流體中的固相粉料往往是金屬和其合金，它們隨其載體在應(yīng)用系統(tǒng)中高速循環(huán)流動(dòng)，使系統(tǒng)和應(yīng)用元器件磨蝕，影響使用壽命；(三)磁流變流體耐老化性差，由于為了改善磁流變流體的物理穩(wěn)定性，磁流變流體中的固相粉料尺寸為微米級(jí)，隨著固相粉料表面氧化層厚度的增加，磁流變效應(yīng)減弱，體現(xiàn)出其耐老化性差；(四)成本高，為了改善磁流變流體的物理和化學(xué)穩(wěn)定性，優(yōu)質(zhì)粉料價(jià)高，在大型循環(huán)系統(tǒng)中使用時(shí)，往往需大量的磁流變流體和大量的優(yōu)質(zhì)粉料，因而成本高；(五)眾所周知，在一定體積百分比內(nèi)，磁流變效應(yīng)隨體積百分比的增加而顯著增加，但在流動(dòng)性要求的前提下，所添加的固相粉料的體積百分比不能過(guò)高，雖然磁流變效應(yīng)要比電流變效應(yīng)強(qiáng)一個(gè)數(shù)量級(jí)，但對(duì)于有些應(yīng)用場(chǎng)合仍顯得有些弱；(六)在流動(dòng)性要求的前提下，一般必須添加表面活性劑，但由于所添加的表面活性劑為極性材料，如酸性表面活性劑和堿性表面活性劑，從而對(duì)于應(yīng)用器件和有關(guān)密封件帶來(lái)腐蝕；(七)在大型應(yīng)用器件和系統(tǒng)中應(yīng)用磁流變流體，往往需大量的磁流變流體，從循環(huán)系統(tǒng)的抗粉塵污染級(jí)數(shù)看，磁流變流體為“臟油”(dirty oil)，顯然是一種人為的粉塵污染；(八)雖然說(shuō)軟磁材料，尤其是軟磁粉的剩磁較小，但對(duì)于有些軟磁粉，如碳鋼粉，剩磁仍不可乎去不計(jì)，在循環(huán)系統(tǒng)中的流動(dòng)勢(shì)必引起磁污染。
本發(fā)明的目的旨在針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種使大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料局域化的方法，即將大于亞微米級(jí)的固相粉料限制在過(guò)濾器和磁流變流體阻尼裝置所形成的內(nèi)部空間區(qū)域里，使磁流變流體中大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料的載體流入、流出以上所述內(nèi)部空間區(qū)域，并在如上所述內(nèi)部空間區(qū)域內(nèi)形成局域磁流變流體，以及提供根據(jù)該原理形成的磁流變流體阻尼裝置。
本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)方式為一種使大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料局域化的方法，是將大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料限制在由過(guò)濾器B和磁流變流體阻尼器C所形成的內(nèi)部空間區(qū)域里(單向)；或?qū)⒋笥趤單⒚准?jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)相敏材料—固相粉料限制由過(guò)濾器A、B和磁流變流體阻尼器C所形成的內(nèi)部空間區(qū)域里(雙向)；當(dāng)所述局域磁流變流體固相粉料的載體流入上述內(nèi)部空間區(qū)域后，即和該內(nèi)部空間區(qū)域內(nèi)儲(chǔ)存的固相粉料形成局域磁流變流體，通過(guò)過(guò)濾器B后該內(nèi)部空間區(qū)域內(nèi)儲(chǔ)存的固相粉料與該固體粉料的載體分離，載體流出該內(nèi)部空間區(qū)域(單向)；反向流動(dòng)時(shí)，通過(guò)過(guò)濾器A后該內(nèi)部空間區(qū)域內(nèi)儲(chǔ)存的固相粉料與該固體粉料的載體分離，載體流出該內(nèi)部空間區(qū)域(雙向)。
由磁流變流體阻尼器C和過(guò)濾器B或磁流變流體阻尼器C和過(guò)濾器A、B構(gòu)成；所述阻尼器C由磁場(chǎng)和磁場(chǎng)中的氣隙D構(gòu)成，當(dāng)磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料和其載體一道通過(guò)氣隙D時(shí)，只要流動(dòng)方向與所作用的磁場(chǎng)方向不平行，在磁場(chǎng)作用下，局域磁流變流體中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料在磁極附近區(qū)域團(tuán)聚，從而發(fā)生磁流變效應(yīng)，局域磁流變流體中固體粉料載體的出口設(shè)過(guò)濾器B(單向)；或局域磁流變流體中固體粉料載體的進(jìn)口和出口設(shè)過(guò)濾器B和A(雙向)；所述的磁場(chǎng)為永久磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)，最佳為由帶電螺線(xiàn)管所形成的電磁場(chǎng)；磁場(chǎng)中的氣隙D可設(shè)置在帶電螺線(xiàn)管的外圍(外式)，也可設(shè)在帶電螺線(xiàn)管的管內(nèi)沿與帶電螺線(xiàn)管軸線(xiàn)不平行的方向布置(內(nèi)式)，最佳為沿與帶電螺線(xiàn)管軸線(xiàn)垂直方向布置(內(nèi)式)，也可同時(shí)設(shè)在帶電螺線(xiàn)管的外圍和帶電螺線(xiàn)管的管內(nèi)沿與帶電螺線(xiàn)管軸線(xiàn)不平行的方向布置，其中設(shè)在帶電螺線(xiàn)管的管內(nèi)沿與帶電螺線(xiàn)管軸線(xiàn)不平行的方面布置時(shí)最佳為沿與帶電螺線(xiàn)管軸線(xiàn)垂直方向布置(內(nèi)式)所述磁場(chǎng)中的氣隙D或?yàn)橥?lèi)多級(jí)相串聯(lián)；或?yàn)橥?lèi)級(jí)相并聯(lián)；或?yàn)椴煌褪?非同類(lèi))多級(jí)之間串聯(lián)，或?yàn)椴煌褪?非同類(lèi))多級(jí)之間的并聯(lián)。
所述的過(guò)濾器是可承受一定壓差，有一定強(qiáng)度的多孔材料濾芯，其過(guò)濾精度為0.00001mm-0.1mm，尤其為0.00001mm-0.05mm，最佳為0.001mm-0.04mm。
所述的過(guò)濾器的濾芯外有與其相應(yīng)的可承受一定壓差，有一定強(qiáng)度的多孔材料的殼體。
所述的局域磁流變流體是由大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料和大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料的載體構(gòu)成；所述的載體為帶有添加劑的液體、氣體或氣液混合物，最佳為帶有添加劑的液體和氣體，以上所述液體包括各種無(wú)腐蝕的液體，以上所述氣體包括各種無(wú)腐蝕性氣體和壓縮氣體；當(dāng)所述載體為帶有添加劑的液體時(shí)，所述添加劑為各種表面活性劑，表面活性劑的添加量為載體體積的0％至10％，最佳為0％至5％；所述的固相粉料是軟磁粉，一般為各種碳鋼粉和合金鋼粉，尤其是純鐵及鐵基合金、純鈷及鈷基合金、純鎳及鎳基合金以及上述固相粉料的混合物。
所述軟磁粉涂有表面涂層，所述涂層為改善磁導(dǎo)涂層、防銹涂層以及用于電流變流體粉粒處理的絕緣涂層。
粉料的粒度尺寸在0.001毫米到100毫米，一般尺寸為0.001毫米到5毫米，對(duì)于液體載體最佳尺寸為0.015毫米到1毫米，對(duì)于氣體載體最佳尺寸為0.001毫米到0.1毫米，對(duì)于氣液混合載體最佳為0.01毫米到0.5毫米。
粉料的形貌為片狀、針狀、橢球狀和球狀以及其混合物。
填裝量為整個(gè)內(nèi)部空間體積的1％到100％，一般為10％到90％，最佳為30％到80％，其填裝量包括粉料的松裝時(shí)粉粒間所形成的孔隙率。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(一)完全避開(kāi)了磁流變流體在系統(tǒng)中的分相問(wèn)題；(二)極大地抑制了磁流變流體對(duì)應(yīng)用元件和系統(tǒng)的磨蝕；(三)由于可采用大尺寸的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料，磁流變流體耐老化性大大增強(qiáng)；(四)沒(méi)有必要為了改善磁流變流體的物理穩(wěn)定性而制備亞微米級(jí)磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料；(五)磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料的用量少，成本低；(六)在不提高一般磁流變流體成本的基礎(chǔ)上，可采用優(yōu)質(zhì)、高性能磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料；(七)由于可增加磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料在局域的體積分?jǐn)?shù)，從而可顯著提高磁流變流體的磁流變效應(yīng)；(八)同時(shí)也減少了磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料對(duì)于應(yīng)用系統(tǒng)的粉粒污染。
下面參照附圖詳述本發(fā)明內(nèi)容。


圖1 使大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料局域化的方法示意圖。
圖2 局域磁流變流體阻尼裝置結(jié)構(gòu)原理圖(內(nèi)式)。
圖3 局域磁流變流體阻尼裝置結(jié)構(gòu)原理圖(外式)。
圖4 局域磁流變流體阻尼裝置結(jié)構(gòu)原理圖(內(nèi)式)實(shí)施例。
圖5 局域磁流變流體阻尼裝置結(jié)構(gòu)原理圖(外式)實(shí)施例。
參照?qǐng)D1，使大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料局域化的方法是，將大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料限制在由過(guò)濾器B和局域磁流變流體阻尼器C所形成的內(nèi)部空間區(qū)域里(單向)，或?qū)⒋笥趤單⒚准?jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料限制在由過(guò)濾器A、B和局域磁流變流體阻尼器C所形成的內(nèi)部空間區(qū)域里(雙向)。當(dāng)所述局域磁流變流體固相粉料的載體流入上述內(nèi)部空間后，即和該內(nèi)部空間內(nèi)儲(chǔ)存的固相粉料形成局域磁流變流體，通過(guò)過(guò)濾器B后該內(nèi)部空間內(nèi)儲(chǔ)存的固相粉料與該固體粉料的載體分離，載體流出該內(nèi)部空間(單向)，同理，反向流動(dòng)時(shí)，通過(guò)過(guò)濾器A后該內(nèi)部空間內(nèi)儲(chǔ)存的固相粉料與該固體粉料的載體分離，載體流出該內(nèi)部空間(雙向)。
發(fā)明目的中所述的將大于亞微米級(jí)的固相粉料限制在過(guò)濾器和局域磁流變流體阻尼器所形成的內(nèi)部空間區(qū)域里，使大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料的載體流入、流出以上所述內(nèi)部空間區(qū)域，并在如上所述內(nèi)部空間區(qū)域內(nèi)形成局域磁流變流體，所述局域磁流變流體是由大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料、大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料的載體構(gòu)成，發(fā)明目的中所述的局域磁流變流體中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料的載體一般為帶有添加劑的液體、氣體或氣液混合物，最佳為帶有添加劑的液體和氣體。以上所述液體包括各種無(wú)腐蝕的液體，如磁流體穩(wěn)定體系、各種礦物油(汽油、煤油和柴油)、各種硅油、各種硅共聚物、氯化碳?xì)浠衔?、液壓用油、水以及以上液體的混合物。以上所述氣體包括各種無(wú)腐蝕性氣體和壓縮氣體，如空氣。
發(fā)明目的中所述的局域磁流變流體中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料的載體一般為帶有添加劑的液體，所述添加劑為各種表面活性劑，如油酸、聚乙醇、一縮二乙二醇。一般而言表面活性劑的添加量為載體體積的0％至10％，最佳為0％至5％。
發(fā)明目的中所述的局域磁流變流體中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料是軟磁粉，一般為各種碳鋼粉和合金鋼粉如TiCrCuMo，17Cr-1Mo，18Cr-2Mo，F(xiàn)e-Si-Al，ε-Fe3N，鐵、鈷、鎳及其合金粉，尤其是純鐵及鐵基合金如FeCoNi，F(xiàn)eCoLi、純鈷及鈷基合金、純鎳及鎳基合金以及以上固相粉料的混合物。
發(fā)明目的中所述的局域磁流變流體中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料是涂有表面涂層的軟磁粉，一般為有表面涂層各種碳鋼粉和合金鋼粉如TiCrCuMo，17Cr-1Mo，18Cr-2Mo，F(xiàn)e-Si-Al，ε-Fe3N，鐵、鈷、鎳及其合金粉，尤其是純鐵及鐵基合金如FeCoNi，F(xiàn)eCoLi、純鈷及鈷基合金、純鎳及鎳基合金以及以上固相粉料的混合物。
發(fā)明目的中所述的局域磁流變流體中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料是涂有表面涂層的軟磁粉，所述涂層一般為改善磁導(dǎo)涂層如超導(dǎo)磁材料、防銹材料以及用于電流變流體粉粒處理的絕緣涂層。
發(fā)明目的中所述的局域磁流變流體中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料的粉料的粒度尺寸在0.001毫米到100毫米，一般尺寸為0.001毫米到5毫米，對(duì)于液體載體最佳尺寸為0.015毫米到1毫米，對(duì)于氣體載體最佳尺寸為0.001毫米到0.1毫米，對(duì)于氣液混合載體最佳為0.01毫米到0.5毫米。
發(fā)明目的中所述的局域磁流變流體中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料的形貌為片狀、針狀、橢球狀和球狀以及其混合物，一般為橢球狀、球狀。
發(fā)明目的中所述的局域磁流變流體中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料在如上所述內(nèi)部空間內(nèi)的填裝量為整個(gè)內(nèi)部空間體積的1％到100％，一般為10％到90％，最佳為30％到80％。
發(fā)明目的中所述的局域磁流變流體中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料在如上所述內(nèi)部空間內(nèi)的填充量為整個(gè)內(nèi)部空間體積的1％到100％，一般為10％到90％，最佳為30％到80％，所述填裝量包括粉料的松裝時(shí)粉粒間所形成的孔隙率。
發(fā)明目的中所述的局域磁流變流體中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料的載體一般為帶有添加劑的液體、氣體和氣液混合物，最佳為帶有添加劑的液體和氣體。以上所述液體包括各種無(wú)腐蝕的液體，如磁流體穩(wěn)定體系，所述磁流體穩(wěn)定體系可用于提高所述局域強(qiáng)磁流變流體的磁導(dǎo)率，以提高磁流變效應(yīng)。
發(fā)明目的中所述的局域磁流變流體中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料的載體一般為帶有添加劑的液體、氣體和氣液混合物，最佳為帶有添加劑的液體和氣體。以上所述液體包括各種無(wú)腐蝕的液體，如磁流體穩(wěn)定體系，所述磁流體穩(wěn)定體系一般是由亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料、分散介質(zhì)和添加劑構(gòu)成。亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料是軟磁粉，一般為各種碳鋼粉和合金鋼粉如TiCrCuMo，17Cr-1Mo，18Cr-2Mo，F(xiàn)e-Si-Al，ε-Fe3N，鐵、鈷、鎳及其合金粉，尤其是純鐵及鐵基合金如FeCoNi，F(xiàn)eCoLi、純鈷及鈷基合金、純鎳及鎳基合金以及以上固相粉料的混合物。亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料的形貌為片狀、針狀、橢球狀和球狀以及其混合物，一般為橢球狀、球狀。亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料的量為分散介質(zhì)的0％至40％，最佳為5％至30％。液體、氣體和氣液混合物，，最佳為帶有添加劑的液體和氣體。以上所述液體包括各種無(wú)腐蝕的液體，各種礦物油(汽油、煤油和柴油)、各種硅油、各種硅共聚物、氯化碳?xì)浠衔?、液壓用油、水以及以上液體的混合物。以上所述氣體包括各種無(wú)腐蝕性氣體和壓縮氣體，如空氣。所述添加劑為各種表面活性劑，如油酸、聚乙醇、一縮二乙二醇。一般而言表面活性劑的添加量為載體體積的0％至10％，最佳為0％至5％。
參照?qǐng)D2、圖3，其中1-內(nèi)式用螺線(xiàn)管；2-內(nèi)式用磁極一；3-內(nèi)式用磁極二；4-內(nèi)式用導(dǎo)磁體。5-外式用磁極一；6-外式用磁極二；7-外式用磁芯；8-外式用隔磁環(huán)；9-外式用導(dǎo)磁環(huán)；10-外式用螺線(xiàn)管。所述阻尼裝置由磁場(chǎng)和磁場(chǎng)中的氣隙D構(gòu)成，當(dāng)磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料和其載體一道通過(guò)氣隙D時(shí)，只要流動(dòng)方向與所作用的磁場(chǎng)方向不平行，在磁場(chǎng)作用下，局域磁流變流體中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料在磁極附近區(qū)域團(tuán)聚，從而發(fā)生磁流變效應(yīng)，局域磁流變流體中固體粉料載體的出口設(shè)過(guò)濾器A(若單向只設(shè)一個(gè))。
發(fā)明目的中所述的局域磁流變流體阻尼裝置，它由局域磁流變流體阻尼裝置和過(guò)濾器構(gòu)成，所述阻尼裝置由磁場(chǎng)和磁場(chǎng)中的氣隙D構(gòu)成，當(dāng)磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料和其載體一道通過(guò)氣隙D時(shí)，只要流動(dòng)方向與所作用的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不平行，在磁場(chǎng)作用下，局域磁流變流體中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料團(tuán)聚，一般而言磁場(chǎng)為永久磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)，最佳為由帶電螺線(xiàn)管所形成的電磁場(chǎng)；磁場(chǎng)中的氣隙D一般可設(shè)置在帶電螺線(xiàn)管的外圍(外式)，也可設(shè)在帶電螺線(xiàn)管的管內(nèi)沿與帶電螺線(xiàn)管軸線(xiàn)不平行的方向布置(內(nèi)式)，最佳為沿與帶電螺線(xiàn)管軸線(xiàn)垂直方向布置(內(nèi)式)。
發(fā)明目的中所述的局域磁流變流體阻尼裝置，它由局域磁流變流體阻尼器和過(guò)濾器構(gòu)成，所述阻尼器由磁場(chǎng)和磁場(chǎng)中的氣隙D構(gòu)成，當(dāng)磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料和其載體一道通過(guò)氣隙D時(shí)，只要流動(dòng)方向與所作用的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不平行，在磁場(chǎng)作用下，局域磁流變流體中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料團(tuán)聚，一般而言磁場(chǎng)為永久磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)，最佳為由帶電螺線(xiàn)管所形成的電磁場(chǎng)；磁場(chǎng)中的氣隙D一般可設(shè)置在帶電螺線(xiàn)管的外圍(外式)，也可設(shè)在帶電螺線(xiàn)管的管內(nèi)沿與帶電螺線(xiàn)管軸線(xiàn)不平行的方向布置(內(nèi)式)，也可同時(shí)設(shè)在帶電螺線(xiàn)管的外圍和帶電螺線(xiàn)管的管內(nèi)沿與帶電螺線(xiàn)管軸線(xiàn)不平行的方向布置(混合式)，其中設(shè)在帶電螺線(xiàn)管的管內(nèi)沿與帶電螺線(xiàn)管軸線(xiàn)不平行的方向布置時(shí)最佳為沿與帶電螺線(xiàn)管軸線(xiàn)垂直方向布置(內(nèi)式)發(fā)明目的中所述的局域磁流變流體阻尼裝置中所述的磁場(chǎng)中的氣隙D可為同類(lèi)多級(jí)相串聯(lián)；可為同類(lèi)多級(jí)相并聯(lián)。
發(fā)明目的中所述的局域磁流變流體阻尼器中所述的磁場(chǎng)中的氣隙D可為不同型式(非同類(lèi))多級(jí)之間串聯(lián)，可為不同型式(非同類(lèi))多級(jí)之間的并聯(lián)。
參照?qǐng)D4，該局域磁流變流體阻尼裝置結(jié)構(gòu)為一局域磁流變流體活塞組件，它是由30-端蓋(1)，31-O形圈，32-濾芯(1)，33-導(dǎo)磁體(1)，34-O形圈，35-O形圈，36-O形圈，37-隔磁壓環(huán)(1)，38-導(dǎo)磁體(2)，39-隔磁壓環(huán)(2)，40-隔磁套管，41-O形圈，42-導(dǎo)磁體(3)，43-O形圈，44-O形圈，45-濾芯(2)，46-O形圈，47-活塞桿，48-導(dǎo)線(xiàn)及套管，49-端蓋(2)，50-緊固螺釘，51-隔磁殼體，52-螺線(xiàn)管及管架和53-O形圈構(gòu)成。
30-端蓋(1)上有均布的進(jìn)出油孔和相應(yīng)的通道，由30-端蓋(1)，31-O形圈，32-濾芯(1)，和33-導(dǎo)磁體(1)，34-O形圈和51-隔磁殼體組成了一過(guò)濾器腔體。42-導(dǎo)磁體(3)上也有均布的油孔和相應(yīng)的通道，且與43-O形圈、44-O形圈、45-濾芯(2)、46-O形圈、49-端蓋(2)和51-隔磁殼體組成了另一過(guò)濾器腔體。以上二腔體通過(guò)33-導(dǎo)磁體(1)、38-導(dǎo)磁體(2)和42-導(dǎo)磁體(3)上均布的油孔和相應(yīng)的通道相通。
由33-導(dǎo)磁體(1)和42-導(dǎo)磁體(3)的內(nèi)端部形成磁極及磁場(chǎng)氣隙，該磁場(chǎng)氣隙通過(guò)37-隔磁壓環(huán)(1)和39-隔磁壓環(huán)(2)、38-導(dǎo)磁體(2)一分為二。在外加磁場(chǎng)作用下，便形成了兩個(gè)相串聯(lián)的局域磁流變流體阻尼器。
同時(shí)由33-導(dǎo)磁體(1)和42-導(dǎo)磁體(3)所組成的螺線(xiàn)管腔，內(nèi)設(shè)52-螺線(xiàn)管及管架，其引線(xiàn)通過(guò)42-導(dǎo)磁體(3)內(nèi)的引線(xiàn)孔經(jīng)50-緊固螺釘內(nèi)孔和47-活塞桿內(nèi)孔引出該裝置之外。
其中，各部件之間的關(guān)系為，49-端蓋(2)通過(guò)50-緊固螺釘與51-隔磁殼體擰緊并鎖死(也可將49-端蓋(2)與51-隔磁殼體鑄成一體，以減少加工成本)形成組件一。在33-導(dǎo)磁體(1)上套上35-O形圈和40-隔磁套管，再將52-螺線(xiàn)管及管架套在40-隔磁套管上，在將37-隔磁壓環(huán)(1)、38-導(dǎo)磁體(2)、39-隔磁壓環(huán)(2)依次放入40-隔磁套管內(nèi)，然后將42-導(dǎo)磁體(3)通過(guò)36-O形圈和41-O形圈裝入33-導(dǎo)磁體(1)及其組件，從而形成了組件二。然后將組件二通過(guò)43-O形圈、44-O形圈、45-濾芯(2)和46-O形圈坐入組件一。然后將34-O形圈、33-導(dǎo)磁體(1)、32-濾芯(1)、31-O形圈和30-端蓋(1)依次裝入。
發(fā)明目的中所述的過(guò)濾器是由可承受一定壓差，有一定強(qiáng)度的多孔材料濾芯和相應(yīng)的殼體構(gòu)成，如各種金屬粉及其混合物的燒結(jié)成形管材和板材，陶瓷燒結(jié)成形管材和板材。
發(fā)明目的中所述的過(guò)濾器是由可承受一定壓差，有一定強(qiáng)度的多孔材料濾芯和相應(yīng)的殼體構(gòu)成，如各種金屬粉及其混合物的燒結(jié)成形管材和板材，陶瓷燒結(jié)成形管材和板材。其過(guò)濾精度為0.00001毫米至0.1毫米，尤其為0.00001毫米至0.05毫米，最佳為0.001毫米至0.04毫米。
發(fā)明目的中所述的過(guò)濾器是由可承受一定壓差，有一定強(qiáng)度的多孔材料濾芯和相應(yīng)的殼體構(gòu)成，如各種金屬粉及其混合物的燒結(jié)成形管材和板材，如銅粉、鐵粉、不銹鋼粉、鋁及其合金粉、以上各種粉料理混和物燒結(jié)成形管材和板材。
參照?qǐng)D5，該局域磁流變流體阻尼裝置結(jié)構(gòu)為一局域磁流變流體活塞組件，它是由70-端蓋(1)，71-O形圈，72-濾芯(1)，73-隔磁殼體，74-導(dǎo)磁體(1)，75-O形圈，76-O形圈，77-隔磁體，78-O形組合圈，79-螺線(xiàn)管及管架，80-導(dǎo)磁體(2)，81-O形圈，82-O形圈，83-O形圈，84-O形圈，85-濾芯(2)，86-緊固螺釘，87-端蓋(2)，88-O形圈，89-O形圈，90-活塞桿和91-導(dǎo)線(xiàn)及套管構(gòu)成。
70-端蓋(1)上有均布的進(jìn)出油孔和相應(yīng)的通道，70-端蓋(1)，71-O形圈，72-濾芯(1)，73-隔磁殼體和75-O形圈組成了一過(guò)濾器腔體。87-端蓋(2)上也有均布的進(jìn)出油孔和相應(yīng)的通道，87-端蓋(2)，83-O形圈、85-濾芯(2)、88-O形圈和73-隔磁殼體組成了另一過(guò)濾器腔體。以上二腔體通過(guò)兩相串聯(lián)的磁場(chǎng)氣隙相連通。兩相串聯(lián)的磁場(chǎng)氣隙是由導(dǎo)磁體80-導(dǎo)磁體(2)和另一組件構(gòu)成。該組件由74-導(dǎo)磁體(1)、76-O形圈、77-隔磁體、79-螺線(xiàn)管及管架、81-導(dǎo)磁體(3)和82-O形圈通過(guò)86-緊固螺釘蓋(2)內(nèi)孔和90-活塞桿內(nèi)孔引出該裝置之外。
其中，各部件之間的關(guān)系類(lèi)似于局域磁流變流體阻尼裝置結(jié)構(gòu)實(shí)例一(內(nèi)式)。
權(quán)利要求
1.一種使大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料局域化的方法，其特征在于該方法是將大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料限制在由過(guò)濾器B和磁流變流體阻尼器C所形成的內(nèi)部空間區(qū)域里(單向)；或?qū)⒋笥趤單⒚准?jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)相敏材料—固相粉料限制由過(guò)濾器A、B和磁流變流體阻尼器C所形成的內(nèi)部空間區(qū)域里(雙向)；當(dāng)所述局域磁流變流體固相粉料的載體流入上述內(nèi)部空間區(qū)域后，即和該內(nèi)部空間區(qū)域內(nèi)儲(chǔ)存的固相粉料形成局域磁流變流體，通過(guò)過(guò)濾器B后該內(nèi)部空間區(qū)域內(nèi)儲(chǔ)存的固相粉料與該固體粉料的載體分離，載體流出該內(nèi)部空間區(qū)域(單向)；反向流動(dòng)時(shí)，通過(guò)過(guò)濾器A后該內(nèi)部空間區(qū)域內(nèi)儲(chǔ)存的固相粉料與該固相粉料的載體分離，載體流出該內(nèi)部空間區(qū)域(雙向)。
2.如實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法的局域磁流變流體阻尼裝置，其特征在于它由磁流變流體阻尼器C和過(guò)濾器B或磁流變流體阻尼器C和過(guò)濾器A、B構(gòu)成；所述阻尼器C由磁場(chǎng)和磁場(chǎng)中的氣隙D構(gòu)成，當(dāng)磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料和其載體一道通過(guò)氣隙D時(shí)，只要流動(dòng)方向與所作用的磁場(chǎng)方向不平行，在磁場(chǎng)作用下，局域磁流變流體中磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料在磁極附近區(qū)域團(tuán)聚，從而發(fā)生磁流變效應(yīng)，局域磁流變流體中固體粉料載體的出口設(shè)過(guò)濾器B(單向)；或局域磁流變流體中固體粉料載體的進(jìn)口和出口設(shè)過(guò)濾器B和A(雙向)；所述的磁場(chǎng)為永久磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)，最佳為由帶電螺線(xiàn)管所形成的電磁場(chǎng)；磁場(chǎng)中的氣隙D可設(shè)置在帶電螺線(xiàn)管的外圍(外式)，也可設(shè)在帶電螺線(xiàn)管的管內(nèi)沿與帶電螺線(xiàn)管軸線(xiàn)不平行的方向布置(內(nèi)式)，最佳為沿與帶電螺線(xiàn)管軸線(xiàn)垂直方向布置(內(nèi)式)，也可同時(shí)設(shè)在帶電螺線(xiàn)管的外圍和帶電螺線(xiàn)管的管內(nèi)沿與帶電螺線(xiàn)管軸線(xiàn)不平行的方向布置，其中設(shè)在帶電螺線(xiàn)管的管內(nèi)沿與帶電螺線(xiàn)管軸線(xiàn)不平行的方面布置時(shí)最佳為沿與帶電螺線(xiàn)管軸線(xiàn)垂直方向布置(內(nèi)式)
3.如權(quán)利要求2所述的阻尼裝置，其特征在于所述磁場(chǎng)中的氣隙D或?yàn)橥?lèi)多級(jí)相串聯(lián)；或?yàn)橥?lèi)級(jí)相并聯(lián)；或?yàn)椴煌褪?非同類(lèi))多級(jí)之間串聯(lián)，或?yàn)椴煌褪?非同類(lèi))多級(jí)之間的并聯(lián)。
4.如權(quán)利要求2所述的阻尼裝置，其特征在于所述的過(guò)濾器是可承受一定壓差，有一定強(qiáng)度的多孔材料濾芯，其過(guò)濾精度為0.00001mm-0.1mm，尤其為0.00001mm-0.05mm，最佳為0.001mm-0.04mm。
5.如權(quán)利要求4所述的阻尼裝置，其特征在于所述的過(guò)濾器的濾芯外有與其相應(yīng)的可承受一定壓差，有一定強(qiáng)度的多孔材料的殼體。
6.如權(quán)利要求1所述的固相粉料局域化的方法，其特征在于所述的局域磁流變流體是由大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料和大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料的載體構(gòu)成；所述的載體為帶有添加劑的液體、氣體或氣液混合物，最佳為帶有添加劑的液體和氣體，以上所述液體包括各種無(wú)腐蝕的液體，以上所述氣體包括各種無(wú)腐蝕性氣體和壓縮氣體；當(dāng)所述載體為帶有添加劑的液體時(shí)，所述添加劑為各種表面活性劑，表面活性劑的添加量為載體體積的0％至10％，最佳為0％至5％；所述的固相粉料是軟磁粉，一般為各種碳鋼粉和合金鋼粉，尤其是純鐵及鐵基合金、純鈷及鈷基合金、純鎳及鎳基合金以及上述固相粉料的混合物。
7.如權(quán)利要求6所述的固相粉料局域化的方法，其特征在于所述軟磁粉涂有表面涂層，所述涂層為改善磁導(dǎo)涂層、防銹涂層以及用于電流變流體粉粒處理的絕緣涂層。
8.如權(quán)利要求1所述的大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料，其特征在于所述粉料的粒度尺寸在0.001毫米到100毫米，一般尺寸為0.001毫米到5毫米，對(duì)于液體載體最佳尺寸為0.015毫米到1毫米，對(duì)于氣體載體最佳尺寸為0.001毫米到0.1毫米，對(duì)于氣液混合載體最佳為0.01毫米到0.5毫米。
9.如權(quán)利要求1所述的大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料，其特征在于粉料的形貌為片狀、針狀、橢球狀和球狀以及其混合物。
10.如權(quán)利要求所述的內(nèi)部空間區(qū)域內(nèi)的填裝量，其特征在于其填裝量為整個(gè)內(nèi)部空間體積的1％到100％，一般為10％到90％，最佳為30％到80％，其填裝量包括粉料的松裝時(shí)粉粒間所形成的孔隙率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料局域化的方法及其阻尼裝置,它將磁流變流體中大于亞微米級(jí)的磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)敏材料—固相粉料限制在由過(guò)濾器和磁流變流體阻尼器所形成的內(nèi)部空間區(qū)域里,當(dāng)所述磁流變流體固相粉料的載體流入上述內(nèi)部空間區(qū)域后,即和該內(nèi)部空間區(qū)域內(nèi)儲(chǔ)存的固相粉料形成磁流變流體,通過(guò)過(guò)濾器后該內(nèi)部空間區(qū)域內(nèi)儲(chǔ)存的固相粉料與該固體粉料的載體分離,載體流出局域。該方法及其裝置完全避開(kāi)了磁流變流體的分相、磨損、老化以及對(duì)應(yīng)用器件的固相粉料污染和磨蝕等問(wèn)題。成本降低,可靠性提高,耐老化性增強(qiáng),并能顯著提高磁流變流體的磁流變效應(yīng)。
文檔編號(hào)F16F9/53GK1251465SQ9912004
公開(kāi)日2000年4月26日 申請(qǐng)日期1999年11月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月11日
發(fā)明者邱玲 申請(qǐng)人:邱玲