磁流变阻尼器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种磁流变阻尼器，具体而言，涉及一种采用纳米颗粒磁流变流体作为工作介质的磁流变阻尼器。
【背景技术】
[0002]在汽车、工程机械、医疗器械和路桥等众多领域，广泛应用采用磁流变流体作为工作介质的磁流变阻尼器来实现减震效果。磁流变流体是一种随着磁场出现其粘度发生变化的液体。由高磁导率、低磁滞性的软磁颗粒通过表面活性剂的作用均匀分散于非导磁性载液中而构成的稳定悬浮液体系。磁流变流体的工作原理是:在外加磁场的作用下，每一颗粒都极化成磁偶极子，各个偶极子相互吸引，在两磁极板间形成的链束状结构像桥一样横架在极板之间，阻碍了流体的正常流动，使其产生类固体的特征。当去掉外加磁场时，流体又恢复到原来的状态，即磁流变流体在液态和固态之间进行快速可逆的转换。固态化程度与电流强度成稳定可逆的关系，即控制电流强度就可以精确控制固态化磁流变流体的剪切屈服强度。
[0003]然而，在传统的磁流变流体中存在磁滞现象，分散于磁流变流体中有磁滞的磁响应颗粒在磁场去除后因颗粒有剩磁而使磁流变流体不能完全恢复到自由流动状态。
[0004]在使用磁流变流体的离合器中，磁流变流体的这样的剩磁会干扰磁流变流体离合器的控制过程，延迟其响应。为了降低矫顽磁力，传统的磁流变流体的磁颗粒的粒径大于Ο.?μπι，优选粒径大于Ιμπι，(见美国专利US6203717B1等)，这就带来了另一个突出问题，SP，磁颗粒在磁流变流体中易沉降。颗粒趋于沉淀的原因之一是油的密度(0.7-0.95g/cm3)与金属颗粒的密度(铁颗粒约为7.86g/cm3)差别很大，原因之二是传统的磁流变流体中的可磁化颗粒粒径较大(其优先粒径大于lym，g卩1000纳米，如美国专利US6203717B1等)。材料的沉降造成了颗粒的非均匀分布，干扰了磁流变流体的活性，同样会影响磁流变流体离合器的正常操作。为了克服易于沉淀的问题，一种方法是添加各种增稠剂和悬浮剂；由于这些防沉降组分的大量加入，大幅提高了磁流变流体的粘度，但是，这同时增加了材料在无磁场状态的流动阻力(粘度)。此外，现有磁流变流体还存在的另一个突出的技术问题是磨损问题。磁流变流体中的磁颗粒会与其接触的运动部件表面造成磨损，可磁化颗粒的粒径越大，磨粒磨损越严重。
[0005]本领域中常见的磁流变阻尼器大体构造与本实用新型的图1中所示的磁流变阻尼器类似，其通常包括圆柱形的壳体;壳体内包含磁流变流体;在该壳体内还设有活塞组件，该活塞组件与壳体的内壁滑动接合，将壳体内部分成第一腔室和第二腔室;活塞组件包括连通第一腔室和第二腔室的多个流体通道。对于这种构造的磁流变阻尼器而言，能够提供的最大冲程力通常与磁流变流体的特性、流动模式以及阻尼器的尺寸相关。现有的磁流变阻尼器能够提供的冲程力对于许多应用常常是不够的，而增大阻尼器的尺寸显然与许多应用的实际情况不符。已经发现对于磁流变阻尼器中的流体通道，需要增大的每流体体积剪切界面面积，以便直接增大可用的冲程力。【实用新型内容】
[0006]要解决因剩磁引起的不可靠问题，就要求磁流变流体的磁响应颗粒具有尽可能低的矫顽磁力。矫顽磁力是描述铁磁材料的磁滞现象的重要参数。细颗粒磁性材料的矫顽磁力机制与块材料不尽相同，铁磁颗粒的矫顽磁力严重依赖于其尺寸的大小(见图7)。
[0007]图7显示了磁颗粒的矫顽磁力与粒径的关系。在微米范围内，减小粒径通常导致矫顽磁力的增加，矫顽磁力的最大值可以在“单域”粒径(DSD)中获得。但是，当磁颗粒的粒径减小到“单域”粒径以下时，矫顽磁力反而随着粒径减小而降低，当磁颗粒的粒径降到一个临界纳米尺度(DSP)以下时，其矫顽磁力降为零，这时原来的铁磁性材料转换成为超顺磁材料，超顺磁材料即其矫顽磁力降至基本为零的磁材料。
[0008]图8显示了部分铁磁材料的单域粒径(DSD)和超顺磁性转换粒径(DSP)。如果磁颗粒的粒径减小至纳米级的一定尺度的范围内，则矫顽磁力令人惊奇地降至基本为零或完全为零，这时原来的铁磁性材料转换成为超顺磁材料，当这些磁颗粒被用于磁流变流体时，就能够得到性能完全超越现有技术的本实用新型的新型纳米磁流变流体。
[0009]与传统的磁流变流体(如美国专利2575360、2661825、2886151、5645752、7393463B2、6203717B1和2006/0033069 Al等专利中所描述)相比，这样的纳米颗粒磁流变流体材料具有如下优势:
[0010]a.可控磁滞，可实现无磁滞
[0011 ]纳米磁响应颗粒材料能够实现超顺磁性，即，矫顽磁力基本为零，因此制得的纳米磁响应颗粒材料实现可控磁滞，可实现基本无磁滞。
[0012]b.不易沉降
[0013]微细固体颗粒在流体介质中的自由沉降末速度与其粒径的平方成正比。传统的磁响应颗粒为了降低剩磁，其优选粒径均在IMi以上(详见这些专利的说明)，本实用新型材料的粒径不到传统材料的1/50，在流体中的沉淀速度不到传统材料1/2500，解决了磁流变流体的颗粒沉降问题。
[0014]c.减轻对构件的磨损率
[0015]磨粒磨损与磨粒的粒径密切相关，纳米磁流变流体的材料的粒径不到传统材料的1/50，可显著降低对运动部件的磨损。
[0016]d.初始粘度低
[0017]因纳米材料沉降速度低的特性，载液中无需大量加入高粘度的抗沉降组分；因为纳米磁响应颗粒能够实现无磁滞现象，磁场去除后不存在剩磁，磁流变流体可以恢复到自由流动状态。这些因素均可使磁流变流体的初始粘度大幅度下降。
[0018]本实用新型的目的是提供满足上述需求的一种新型磁流变阻尼器。
[0019]在本实用新型的磁流变阻尼器中，采用了纳米级可磁化颗粒与载液组成的磁流变流体作为工作介质，其中纳米级可磁化颗粒的平均粒径不大于80nm。该磁流变阻尼器包括圆柱形的壳体;壳体内包含纳米颗粒磁流变流体;在壳体内还设有活塞组件，活塞组件与壳体的内壁滑动接合，将壳体的内部分成第一腔室和第二腔室;第一腔室和第二腔室之间有多个流体通道，使第一腔室和第二腔室形成流体连通，且相对于流体通道设置励磁线圈;活塞组件与活塞杆相连;其中，流体通道设置在活塞组件内，或者流体通道设置在壳体外且流体通道的出入口位于壳体上；当流体通道设置在活塞组件内时，由流体通道占据的横截面积之和占所述活塞组件的总横截面积的80%以上。
[0020]根据一个有利的方面，所述多个流体通道的截面是圆形的。
[0021]根据另一个有利的方面，所述多个流体通道的截面是六边形或正方形的。
[0022]根据另一个有利的方面，活塞组件由多个穿孔的板一起形成或者是单件式构造。
[0023]根据另一个有利的方面，所述活塞组件由多孔材料制成。
[0024]根据另一个有利的方面，所述活塞杆是中空的，其中设有到外部电源的电气连接线。
[0025]根据另一个有利的方面，在所述壳体内还设置由浮动活塞与所述壳体的内壁以及端面限定的第三腔室。
[0026]根据另一个有利的方面，所述活塞组件与壳体的内壁之间还设有密封垫圈。
[0027]根据本实用新型的另一个有利的方面，上述纳米磁流变流体的平均粒径不大于50纳米，更优选在5-50纳米之间。
[0028]根据本实用新型的另一个有利的方面，磁颗粒的材料可选自铁、铁合金、铁钴合金、铁铂合金、铁的氧化物、氮化铁、碳化铁、羰基铁、镍、钴、二氧化铬、FePt、SmCo、NdFeB、不锈钢、硅钢，或是这些材料的组合。
[0029]根据本