专利名称：黏度可控的磁性液体润滑结构及方法
技术领域：
本发明涉及一种黏度可控的磁性液体润滑结构及方法，属于磁性液体润滑技术领 域。
背景技术：
黏度随温度的变化是润滑油的重要特性。大多数润滑油经过一段时间的工作，其 黏度随着环境温度的升高会剧烈下降；同时，在高剪应变率(如106 lO、—1)环境下，大多 数润滑油的黏度也会发生降低。而润滑油黏度的下降，尤其对于处在边界润滑状态的设备， 将加剧零件的摩擦、磨损，严重影响设备的使用寿命。磁性液体可以被外磁场定位、限制在所需的位置，形成有效的润滑。同时，磁性液 体的黏度可通过外磁场加以控制。文献[Uhlmann, E.，Spur, G.，Bayat, N.，Patzwald, R.， "Application of magnetic fluids in tribotechnical systemsJournal ofMagnetism and Magnetic Materials, Vol. 252, (2002)336-340.中指出，在剪切率 D = 300 (D =滑动 速度/间隙高度)的条件下，增加外部磁场(H = 160kA/m)后，磁化强度为0. 077T的磁性 液体黏度可提高80%。但现有的磁性液体润滑器件中所采用的通常为块状永磁材料，其磁场强度是材料 固有值，不可变。在该磁场环境中，磁性液体的黏度也为确定数值，在润滑过程中，随着环境 温度的升高，磁液的黏度同样也会降低，从而限制了磁性液体的润滑效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种黏度可控的磁性液体润滑结构及方法，该结构及方法 为特殊环境(如温度波动较大)下的润滑问题提供一种解决方案，扩展磁性液体润滑的应 用范围和提高它的润滑的效果。一种黏度可控的磁性液体润滑结构，利用磁性液体，使对摩副与基体之间润滑，其 特征在于在基体上排布着若干电磁激励润滑单元，形成阵列；每个电磁激励润滑单元包 括若干并联的且彼此为同心圆的单个电磁线圈，且单个电磁线圈的宽度及厚度均为微米尺 度，直径为微米至毫米尺度。上述黏度可控的磁性液体润滑结构的磁润滑方法，其特征在于在基体和对摩副 之间充入磁性液体；电磁线圈通入电流，产生电磁场，使得磁性液体聚集在电磁线圈同心圆 中心区域，从而获得润滑作用；通过调节电流大小，改变电磁线圈所产生的磁场强弱，从而 可以达到控制磁性液体黏度的目的。如果上述铁芯薄膜位于基体上设置的微坑结构内，且铁芯薄膜低于基体表面高 度。更有利于磁性液体的聚集。如果上述基体上位于上述同心中心区域或者上述微坑内设置有铁芯薄膜。更有利 于磁性液体的聚集。如果上述单个电磁线圈位于基体上设置的微坑结构内，使单个电磁线圈低于基体表面高度。可以有效保护电磁线圈，避免其磨损。
图1、图2是基于黏度可控的磁性液体润滑系统设计图。图3、图4为单个激励线圈组结构示意图。图中各标号的意义如下1，基体；2，电磁激励单元；3，对磨副；4，单个电磁线圈；5，铁芯薄膜；6，磁性液体
具体实施例方式本发明提出的润滑方案为利用微小电磁激励线圈阵列配合磁性液体润滑系统。摩 擦副材料，可以选择非金属材料，如硅片和工程塑料如PTFE和UHMWPE金属等。在一个摩擦 副表面通过微细加工和定向沉积技术制作一组同圆心微小电磁线圈阵列，其材料可以为金 属铜。每个线圈单元的宽度及厚度为微米尺度，单个线圈截面形状可以是微坑或微沟槽；而 线圈组直径在微米至毫米尺度。其中，同组激励线圈呈并联。在摩擦副表面之间充入磁性 液体。将电磁激励线圈通入电流，以产生电磁场，使得磁性液体聚集在微小线圈附近，从而 获得润滑作用。通过调节电流大小，改变线圈所产生的磁场强弱，从而可以达到控制磁性液 体黏度，以获得最佳的润滑效果。
权利要求
一种黏度可控的磁性液体润滑结构，利用磁性液体(6)，使对摩副(3)与基体(1)之间润滑，其特征在于在基体(1)上排布着若干电磁激励润滑单元(2)，形成阵列；每个电磁激励润滑单元(2)包括若干并联的且彼此为同心圆的单个电磁线圈(4)，且单个电磁线圈(4)的宽度及厚度均为微米尺度，直径为微米至毫米尺度。
2.根据权利要求1所述的黏度可控的磁性液体润滑结构，其特征在于上述基体(1)上位于上述同心圆中心区域设置有微坑结构。
3.根据权利要求1所述的黏度可控的磁性液体润滑结构，其特征在于上述基体(1)上位于上述同心中心区域设置有铁芯薄膜(5)。
4.根据权利要求3所述的黏度可控的磁性液体润滑结构，其特征在于上述铁芯薄膜(5)位于基体(1)上设置的微坑结构内，且铁芯薄膜(5)低于基体(1)表面高度。
5.根据权利要求1所述的黏度可控的磁性液体润滑结构，其特征在于上述单个电磁线圈(4)位于基体(1)上设置的微坑结构内，使单个电磁线圈(4)低于基体(1)表面高度。
6.一种权利要求1所述黏度可控的磁性液体润滑结构的磁润滑方法，其特征在于在基体⑴和对摩副(3)之间充入磁性液体(6)；在电磁线圈通入电流，产生电磁场，使得磁性液体(6)聚集在电磁线圈同心圆中心区域，从而获得润滑作用；通过调节电流大小，改变电磁线圈所产生的磁场强弱，从而可以达到控制磁性液体黏度的目的。
全文摘要
本发明涉及一种黏度可控的磁性液体润滑结构及润滑方法，属于磁性液体润滑技术领域。其技术方案为在基体(1)上排布着若干电磁激励润滑单元(2)，形成阵列；每个电磁激励润滑单元(2)包括若干并联的且彼此为同心圆的单个电磁线圈(4)，且单个电磁线圈(4)的宽度及厚度均为微米尺度，直径为微米至毫米尺度。通过调节电流大小，改变电磁线圈所产生的磁场强弱，从而可以达到控制磁性液体黏度的目的。
文档编号H01F1/44GK101799111SQ20101013319
公开日2010年8月11日 申请日期2010年3月26日 优先权日2010年3月26日
发明者廖思捷, 沈聪, 王晓雷, 黄巍 申请人:南京航空航天大学