CN101265945A - 磁流体轴承及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁流体轴承及其制造方法，它在不改变原滚动轴承和滑动轴承标准规格的前提下，用机械强度优良的磁性塑料永磁体或粘结永磁体或烧结永磁体，对原轴承或某些部件进行改造或合适的替换，使之具有外加磁场的功能，在轴承腔和密封盖间隙内注入磁流体，即成磁流体轴承。本磁流体轴承具有优秀的润滑和密封性能，可代替现有标准规格的各类滚动轴承和滑动轴承广泛用于矿山、冶金、石油、化工、纺织、航空、半导体加工、养殖业和其他常规行业中。

Description

磁流体轴承及其制造方法

技术领域领

本发明属于磁性材料和机械加工领域，涉及一种磁流体轴承及其制造方法。

背景技术

目前的磁力轴承是一种非接触式轴承，它是通过控制系统输入巨大的电能产生足够的磁力线，使转动部件悬浮于固定部件之间。它由传感器、电源控制系统、电脑软件三部分组成，体积庞大、结构复杂、价格昂贵，而且轴承腔内并不填充任何磁流体，所以磁力轴承不是磁流体轴承。

目前的磁流体密封器虽然用到了磁流体，但不是轴承，只是用于真空密封，安装时必须配合滚动轴承或滑动轴承才能固位工作，所以磁流体密封器也不是磁流体轴承。

一般轴承(滚动轴承及滑动轴承)采用磁流体润滑密封还没有商品上市。

磁流体(Magnetic fluid)是一种含有纳米级铁磁性微粒的胶体溶液，主要由纳米级铁磁性微粒、表面活性剂、基础载液三部分组成，它既有固态磁性材料的磁性能，又有液态材料的流变性，在磁场的作用下，呈现出许多固态材料所没有的奇异特性，是一种新型的液体功能材料。由于它具有特殊的零泄露软密封和超低磨损率等优异功能，已成功应用于真空、防尘的旋转轴径向密封。

磁流体的制造技术国内外均有报道，属现有技术。洛阳中商德信工贸有限公司已可批量生产LG-W2型纳米油基磁流体。

对于滚动轴承的防尘密封，目前国内外普遍采用的是铁壳密封和橡胶(内衬铁片)密封，这二种密封均属于机械密封，而机械密封都是半密封型的硬密封，轴承的内外圈与密封盖之间不可避免的会留有50～200μm的间隙，而这个间隙在轴承运转过程中为细粒粉尘、水蒸汽、空气(特别是氧气、酸雾等易引起润滑脂氧化变质的有害气体)提供了通道，同时也为润滑脂的渗出提供了通道，其结果就造成了滚动轴承的使用寿命大大缩短。

国内浙江万里学院王正良教授于2005年在《磨擦学学报》第25卷第1期上发表了“滚动轴承的磁性流体润滑和密封研究”论文，首次提出了用镀镍的钕铁硼稀土材料代替原有的橡胶密封圈，以磁性流体代替润滑脂实现滚动轴承的润滑。该技术方案虽然有新颖性，但缺乏实用性。因为钕铁硼磁体脆性大，当用常规烧结方法制成镀镍的钕铁硼薄磁环时，非常容易破碎。而滚动轴承的橡胶密封盖，连同铁皮在内总共只有1mm厚，铁壳密封盖的铁皮只有0.2mm厚，用钕铁硼制成这样薄的磁环，連专业生产钕铁硼磁体的厂家都到困难，仅充磁就会爆裂，更不可能在用铁锤打击下安全地安装到转轴上。若用薄铁皮包裹烧结钕铁硼磁体，成功率会达到45％，但工艺要复杂得多。所以论文中提出的用镀镍的钕铁硼稀土材料代替原有的橡胶密封圈在现实生活中是较难生产和应用的。

对于滑动轴承的密封，无论是整体式轴套或对开式轴瓦，目前都还没有切实有效的密封产品上市，润滑油的流失仍然非常严重，其结果同样造成滑动轴承的使用寿命大大缩短。

华东理工大学的安琦教授于2004年在《机械科学与技术》杂志第23卷第4期上发表了“磁流体润滑滑动轴承的研制和性能研究”论文，首次提出了用环形永磁体通过粘结剂固定在滑动轴承内套的外部作为外加磁场，并通过径向孔把磁流体注入到轴承套的内表面上制成磁流体滑动轴承。此技术方案是可行的，但不足之处有三：一是改变了原标准滑动轴承的规格。二是结构复杂、价格昂贵。三是安全系数降低，因原滑动轴承的内套本来就较薄，而为了按装磁环和得到较强的磁场，内套的厚度要减少三分之二左右，这就使内套的机械强度明显下降，在较大的外力作用下容易断裂。

值得指出的是，滚动轴承或滑动轴承大多安装在机械设备的核心部位，轴承的损坏不仅仅是更换一个轴承的损失，它往往是导致整个流水线的停产或停机检修，其损失是非常严重的连锁反应，所以轴承质量的好坏是保证安全生产的关键因素之一。

由于滚动轴承和滑动轴承采用的都是世界统一标准规格，任何不规格的改动若涉及改变轴承的标准参数，都将导致此轴承的安全系数下降甚至无处可用。所以，滚动轴承和滑动轴承的密封润滑问题一直是一项世界性难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用磁流体润滑和密封的规格标准、造价低廉、寿命长、应用广泛的磁流体轴承及其制造方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种磁流体轴承，由轴承圈、保持架、滚动体或轴套与永磁体构成，其特征在于它是在不改变原滚动轴承和滑动轴承标准规格的前提下，用机械强度优良的磁性塑料永磁体或粘结永磁体或烧结永磁体，对原轴承或某些部件进行改造或合适的替换，使之具有外加磁场的功能，在轴承腔和密封盖间隙内注入磁流体，即成磁流体轴承。

制作磁性塑料永磁体的材料为磁粉和超级工程塑料，磁粉选用粒径为30～60μm的铝镍钴磁粉和钕铁硼磁粉，二种磁粉按质量百分数为10～90％∶90～10％的比例进行混合，也可以单独选用铝镍钴磁粉或钕铁硼磁粉或其他稀土磁粉。超级工程塑料选用尼龙6/66、PPS等，磁粉与超级工程塑料按质量百分数为88～93％∶7～12％的比例混合，用双螺杆挤出机混练，再用磁场注射成型机配合模具注塑成型或用挤压成型机配合模具挤压成型，2极径向充磁或2极轴向充磁或4极径轴向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得磁性塑料永磁体。

制作粘结永磁体的材料为磁粉和环氧树脂，磁粉选用粒径为30～60μm的铝镍钴磁粉和钕铁硼磁粉，二种磁粉按质量百分数为10～90％∶90～10％的比例进行混合，也可以单独选用铝镍钴磁粉或钕铁硼磁粉或其他稀土磁粉，磁粉与环氧树脂按质量百分数为90～95％∶5～10％的比例进行混合，用现有技术进行制作，2极径向充磁或2极轴向充磁或4极径轴向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得粘结永磁体。

制作烧结永磁体的材料为钕铁硼磁粉或其它稀土磁粉，用现有技术进行制作，2极轴向充磁或4极径轴向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得烧结永磁体。

轴承腔中的填充物为纳米级油基磁流体，磁流体中的铁磁性微粒的平均粒径小于8nm，含量为6～18％(质量百分数)，磁流体的基础载液为轴承专用润滑油，即轴承油，轴承油的品种为抗氧化防锈抗磨高速轴承油。本发明中提到的磁流体均指纳米级油基磁流体，如洛阳中商德信工贸有限公司生产的LG-W2型油基磁流体。

磁流体的填充体积占轴承内空间的6～13％，磁流体在永磁体的作用下被吸附约束在轴承腔内，起到优秀的润滑作用，再用少量磁流体填充于轴承的密封盖间隙作旋转软密封，使里面的润滑油出不来，外面的粉尘、气体进不去，使整个轴承对外界呈全方位密封状态，从而大大延长了轴承的使用寿命。

本磁流体轴承的制造方法如下：

对于滚动轴承：可用二极径向磁场方向的磁性塑料保持架替换原轴承的非磁性保持架而成为磁流体轴承；而原轴承的密封盖既可以用加强厚度的二极径向磁场方向的磁性塑料永磁体替换，也可以用加强厚度的二极径向磁场方向的粘结永磁体替换而成为磁流体轴承；还可以在原轴承的密封盖的内侧附加二极径向磁场方向的塑料永磁环或粘结永磁环，把原轴承的密封盖改造为磁性密封盖而成为磁流体轴承；还可以在原轴承的二端粘贴二极轴向磁场方向的塑料永磁环或粘结永磁环或烧结永磁环，作为外贴式磁性密封盖而成为磁流体轴承。在轴承腔和密封盖间隙内注入磁流体，即使原滚动轴承成为性能优良的磁流体滚动轴承。

对于滑动轴承：可用4极径轴向磁场方向的整体式磁环或对开式磁环通过螺栓固定在整体式轴套或对开式轴瓦的轴向两端，也可用粘结等方法把整体式磁环或对开式磁环固定在轴承的两端，整体式磁环或对开式磁环的内外径与原滑动轴承轴的整体式轴套或对开式轴瓦的内外径相同，磁环的材料为塑料永磁体或粘结永磁体或烧结永磁体，以NS-NS的串联方式进行按装，即使原滑动轴承成为性能优良的磁流体滑动轴承，磁流体填充于滑动轴承的油杯内，在磁场的作用下通过进油孔及滑槽自动吸附于轴承腔内和磁环间隙，磁环在轴承的两端起到密封盖的作用，从而使磁流体滑动轴承达到优秀的润滑和密封性能。

本发明适用于所有型号的滚动轴承和滑动轴承。

磁流体滚动轴承及磁流体滑动轴承统称为磁流体轴承。

下面对磁流体轴承的制造方法作进一步描述：

1、以磁性塑料保持架为磁体的磁流体轴承的制造方法：本型磁流体轴承仅以磁性塑料保持架替换原标准滚动轴承的非磁性保持架而成为磁流体轴承，磁性塑料保持架的内外径及滚动体腔尺寸与现有技术制造的塑料保持架相同，磁性塑料保持架兼具有保持架和外加磁场的双重功能。制作本保持架时，先制作该轴承的磁性塑料保持架模具，再把粒径为30～60μm的磁粉与超级工程塑料(尼龙6/66、PPS等)按质量百分数为88～93％∶7～12％的比例用双螺杆挤出机混练，用磁场注射成型机配合模具注塑成型，二极径向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得径向磁场取向的磁性塑料保持架，以此磁性塑料保持架替代原轴承的非磁性塑料保持架组装成滚动轴承即成为磁流体轴承。制作本保持架的磁粉可选用铝镍钴磁粉或快淬钕铁硼磁粉，为了发挥二种磁粉各自的优点和克服各自的缺点，可按质量百分数为10～90％∶90～10％的比例把二种磁粉进行混合。磁流体选用现有技术制造的纳米级油基磁流体，如洛阳中商德信工贸有限公司生产的LG-W2型油基磁流体。磁流体的填充体积占轴承内空间的6～13％，在轴承腔内注入磁流体后，磁流体即自动在磁性保持架的磁场作用下吸附于轴承腔内和两端密封盖间隙，成为磁流体轴承。

由于磁性塑料保持架的磁场取向为径向磁场，对滚动体的吸附力很弱，而对轴承腔内的磁流体吸附力很强，并在两端密封盖与内外圈的间隙内产生很强的磁力线，从而使本磁流体轴承的润滑和密封性能优良。

2、以磁性密封盖为磁体的磁流体轴承的制造方法：本型磁流体轴承仅以磁性塑料密封盖或粘结永磁体密封盖替换原标准滚动轴承的非磁性密封盖而成为磁流体轴承，磁性密封盖的内外径与原标准滚动轴承的非磁性密封盖相同，但在厚度上由原来的0.2～1mm增加为1.5～2.5mm，外观为圆环状的磁环，磁环的内外周边均倒角45度，使磁环的机械强度进一步提高，本磁性密封盖兼具有密封和外加磁场的双重功能。制作磁性塑料密封盖时，先制作该轴承的磁性塑料密封盖模具，再把粒径为30～60μm的磁粉与超级工程塑料(尼龙6/66、PPS等)按质量百分数为88～93％∶7～12％的比例用双螺杆挤出机混练，用磁场注射成型机配合模具注塑成型或用挤压成型机配合模具挤压成型，二极径向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得径向磁场取向的磁性塑料密封盖，制作磁性塑料密封盖的磁粉可选用铝镍钴磁粉或快淬钕铁硼磁粉，为了发挥二种磁粉各自的优点和克服各自的缺点，可按质量百分数为10～60％∶40～90％的比例把铝镍钴磁粉与快淬钕铁硼磁粉进行混合，也可以单独选用铝镍钴磁粉或钕铁硼磁粉或其他稀土磁粉。制作粘结永磁体密封盖时，粘结剂可选用环氧树脂等，磁粉可选用铝镍钴磁粉和钕铁硼磁粉的混合物，也可以单独选用铝镍钴磁粉或钕铁硼磁粉或其他稀土磁粉，用现有技术进行制造，二极径向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得。先在轴承腔内注入磁流体，再把二个磁性密封盖按NS-NS串联方式安装在轴承两端，最后再用适量磁流体填充于轴承的内外圈与密封盖之间隙作旋转软密封，即成为磁流体轴承。

由于本磁性密封盖中含有弹性骨架材料-工程塑料或环氧树脂，并且厚度适中，周边又经倒角处理，所以机械强度优秀。同时本磁性密封盖的磁场取向为径向磁场，对滚动体的吸附力很弱，而对轴承腔内的磁流体吸附力很强，并在两端密封盖与内外圈的间隙内产生很强的磁力线，从而使本磁流体轴承的润滑和密封性能优良。

3、以内贴式磁环为磁体的磁流体轴承的制造方法：本型磁流体轴承仅以内贴式塑料永磁环或粘结永磁环与原密封盖组合，替代原标准滚动轴承的非磁性密封盖而成为磁流体轴承，二种永磁环粘贴在原轴承密封盖内侧，形成内贴式磁性密封盖，永磁环的外径比原轴承密封盖外径小1～3.5mm，内径比原轴承密封盖内径大1～3.5mm，磁环厚度为1.0～3.0mm，具有密封和外加磁场的双重功能。制作内贴式塑料磁环时，先制作该轴承的内贴式塑料磁环模具，再把磁粉与超级工程塑料(尼龙6/66、PPS等)按质量百分数为88～93％∶7～12％的比例用双螺杆挤出机混练，再用磁场注射成型机配合模具注塑成型或用挤压成型机配合模具挤压成型，二极径向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得径向磁场取向的内贴式塑料磁环，制作塑料磁环的磁粉可选用铝镍钴磁粉与快淬钕铁硼磁粉的混合物，也可以单独选用铝镍钴磁粉或钕铁硼磁粉或其他稀土磁粉。制作内贴式粘结永磁环时，磁粉可选用铝镍钴磁粉和钕铁硼磁粉的混合物，也可以单独选用铝镍钴磁粉或钕铁硼磁粉或其他稀土磁粉，粘结剂可选用环氧树脂等，用现有技术进行制造，二极径向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得。先在轴承腔内注入磁流体，再把二个内贴式磁性密封盖按NS-NS串联方式安装在轴承两端，最后再用适量磁流体填充于轴承的内外圈与密封盖之间隙作旋转软密封，即成为磁流体轴承。

由于本内贴式磁环的结构紧凑，安装方便，并且磁场取向也为径向磁场，对滚动体的吸附力很弱，而对轴承腔内的磁流体吸附力很强，并在两端密封盖与内外圈的间隙内产生很强的磁力线，从而使本磁流体轴承的润滑和密封性能优良。

4、以外贴式磁环为磁体的磁流体轴承的制造方法：本型磁流体轴承仅以外贴式塑料永磁环或粘结永磁环或烧结永磁环，粘贴在原滚动轴承二端，形成外贴式磁环密封盖，具有密封和外加磁场的双重功能。外贴式磁环密封盖的外径最大值比原轴承外圈的外径小0.1～4mm，外径最小值比原轴承外圈的内径大1～6mm，外贴式磁环密封盖的内径比原轴承内圈的外径小0.1～3mm或大0.1～0.4mm，磁环厚度为1.3～4.5mm。制作外贴式塑料磁环密封盖时，先制作密封盖模具，再把磁粉与超级工程塑料(尼龙6/66、PPS等)按质量百分数为88～93％∶7～12％的比例用双螺杆挤出机混练，再用磁场注射成型机配合模具注塑成型或用挤压成型机配合模具挤压成型，2极轴向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得外贴式塑料磁环密封盖，制作塑料磁环的磁粉可选用铝镍钴磁粉或快淬钕铁硼磁粉混合物，也可以单独选用铝镍钴磁粉或钕铁硼磁粉或其他稀土磁粉。制作外贴式粘结永磁环密封盖时，磁粉可选用铝镍钴磁粉和钕铁硼磁粉的混合物，也可以单独选用铝镍钴磁粉或钕铁硼磁粉或其他稀土磁粉，粘结剂可选用环氧树脂等，用现有技术进行制造，2极轴向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得。制作外贴式烧结永磁环密封盖时，磁粉选用钕铁硼磁粉或其他稀土磁粉，用现有技术进行制造，2极轴向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得。先在轴承腔内注入磁流体，再把二个外贴式磁环密封盖按NS-NS串联方式粘贴在轴承两端，最后再用适量磁流体填充于轴承的内圈与密封盖之间隙作旋转软密封，即成为磁流体轴承。

由于本外贴式磁环密封盖的厚度范围选择余地较大，可制成机械强度很高磁性能优良的磁环密封盖，虽然磁场取向为轴向，但对滚动体的吸附力仍然很弱，而对轴承腔内的磁流体吸附力很强，并在密封盖与内圈的重合间隙内产生极强的磁力线，从而使本磁流体轴承的润滑和密封性能特别优良。

5、磁流体滑动轴承的制造方法：本磁流体轴承在不改变原滑动轴承标准规格的情况下，用整体式磁环或对开式磁环以NS-NS的串联方式安装在原滑动轴承的轴向两侧，具有外加磁场和密封盖的双重功能，整体式磁环或对开式磁环的内外径与原滑动轴承轴的整体式轴套或对开式轴瓦的内外径相同，厚度为1～10mm。磁环可用螺栓固定在轴承的两端，也可用粘结等方法把磁环固定在轴承的两端。磁环的材料为粘结永磁体或烧结永磁体或塑料永磁体，磁粉为钕铁硼或其他稀土磁粉，磁环用现有技术进行制造，4极径轴向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得。磁流体选用纳米油基磁流体，磁流体填充于滑动轴承的油杯内，通过进油孔和滑槽自动吸入进行润滑，对于轴套上无进油孔的小型滑动轴承，可在轴承腔及储油毯中分别注入0.1和1.0ml磁流体，磁流体可被吸附约束在轴承腔内，并在磁环与转动轴的微小间隙形成强力磁密封，即成为磁流体轴承。

由于4极磁环的磁场取向不仅有径向磁场，还有较强的轴向磁场，所以在轴承腔内也产生较强的磁力线，从而使磁流体被吸附约束在轴承腔内，起到优秀的润滑作用，并且磁环在两端与轴之间产生很强的磁密封，相当于磁性密封盖，从而使滑动轴承的防泄露、润滑和密封性能优良。

附图说明

图1为本发明的以磁性塑料保持架为磁体的磁流体轴承的主视结构示意图，1为轴承外圈，2为轴承内圈，3为滚动体，4为磁性塑料保持架。

图2为本发明的以磁性密封盖为磁体的磁流体轴承的剖视结构示意图，1为轴承外圈，2为轴承内圈，3为滚动体，4为磁性塑料或粘结永磁体密封盖。

图3为本发明的以内贴式磁环为磁体的磁流体轴承的剖视结构示意图，1为轴承外圈，2为轴承内圈，3为滚动体，4为原轴承的非磁性密封盖，5为内贴式磁环。

图4为本发明的以外贴式磁环为磁体的磁流体轴承的剖视结构示意图，1为轴承外圈，2为轴承内圈，3为滚动体，4为外贴式磁环密封盖。

图5为本发明的磁流体滑动轴承的剖视结构示意图，1为原滑动轴承的整体式轴套或对开式轴瓦，2为进油孔，3为磁环密封盖，4为转动轴。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的磁流体轴承及其制造方法作进一步说明。

实施例1

磁性塑料保持架为磁体的磁流体轴承：取6302RS滚动轴承，先制作该轴承的磁性塑料保持架模具，其内外径及滚动体腔尺寸与一般塑料保持架相同。制作本磁性塑料保持架的磁粉选用80％铝镍钴磁粉与20％钕铁硼磁粉的混合磁粉，磁粉与超级工程塑料尼龙66按质量百分数9∶1进行混合，再经偶联剂KH550(1.2％)、聚酯多元醇润滑剂(0.4％)、酚类抗氧剂(0.3％)共混处理，用双螺杆挤出机TSE-30混练，再用磁场注射成型机IJ-1000配合模具注塑成型，二极径向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得径向磁场取向的磁性塑料保持架。该保持架的使用温度可达90℃，密度4.5g/cm³，剩磁1900GS。用此磁性塑料保持架按常规技术组装成滚动轴承，在轴承腔内注入磁流体1.5ml，在内外圈与两端密封盖之间隙注入磁流体0.2ml，用手旋转轴承5秒钟，对光观察，整体无光线透过即成。

实施例2

磁性密封盖为磁体的磁流体轴承：取6302RS滚动轴承，先制作该轴承的磁性密封盖模具，外径36mm，内径25mm，厚度1.5mm；制作磁性塑料密封盖的磁粉选用铝镍钴和钕铁硼混合磁粉，二者可按质量百分数为20∶80％的比例混合，制作磁性塑料密封盖时，磁粉与超级工程塑料尼龙6按质量百分数91∶9％混合，再经偶联剂KH550(1.1％)、聚酯多元醇润滑剂(0.3％)、酚类抗氧剂(0.3％)共混处理，用双螺杆挤出机TSE-30混练，再用磁场注射成型机IJ-1000配合模具注塑成型或用挤压成型机SL-30B配合模具挤压成型，二极径向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得径向磁场取向的磁性塑料密封盖，该密封盖的使用温度可达85℃，密度5.0g/cm³，剩磁4100GS。制作粘结永磁体密封盖时，粘结剂选用环氧树脂，磁粉选用15％铝镍钴磁粉和85％钕铁硼磁粉的混合物，用现有技术进行制造，二极径向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得。该密封盖的使用温度可达115℃，密度6.0g/cm³，剩磁5200GS。先在轴承腔内注入磁流体1.5ml，，再把二个永磁密封盖按NS-NS串联方式安装在轴承两端，最后在内外圈与两端密封盖之间隙注入磁流体0.2ml，用手旋转轴承5秒钟，对光观察，整体无光线透过即成。

实施例3

内贴式磁环为磁体的磁流体轴承：以6302RS滚动轴承为例，先制作该轴承的内贴式磁环模具，磁环外径33.4mm，内径29.4mm，厚度1.1mm，把该磁环粘贴在原轴承密封盖内侧，即成为内贴式磁环密封盖。制作塑料磁环的磁粉选用铝镍钴和钕铁硼混合磁粉，二者按质量百分数为10∶90％的比例混合，磁粉与超级工程塑料尼龙66按质量百分数91∶9％混合，再经偶联剂KH550(1.3％)、聚酯多元醇润滑剂(0.3％)、酚类抗氧剂(0.4％)共混处理，用双螺杆挤出机TSE-30混练，再用磁场注射成型机IJ-1000配合模具注塑成型或用挤压成型机SL-30B配合模具挤压成型，二极径向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得径向磁场取向的内贴式塑料磁环，该磁环的使用温度可达85℃，密度5.0g/cm³，剩磁4000GS。制作内贴式粘结钕铁硼磁环时，磁粉选用钕铁硼磁粉，粘结剂可选用环氧树脂，用现有技术配合模具进行制作，二极径向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得径向磁场取向的内贴式钕铁硼磁环，该磁环的使用温度可达115℃，密度6.0g/cm³，剩磁6000GS。先在轴承腔内注入磁流体1.5ml，，再把二个内贴式永磁密封盖按NS-NS串联方式安装在轴承两端，最后在内外圈与密封盖之间隙注入磁流体0.2ml，用手旋转轴承5秒钟，对光观察，整体无光线透过即成。

实施例4

外贴式磁环为磁体的磁流体轴承：以6302RS滚动轴承为例，先制作该轴承的外贴式磁环模具，磁环外径40mm，内径22mm，厚度1.5mm，把该磁环粘贴在原轴承两端，即成为外贴式磁性密封盖。制作本磁环的磁粉选用钕铁硼磁粉，制作外贴式塑料磁环时，磁粉与超级工程塑料尼龙66按质量百分数90∶10％混合，再经偶联剂KH550(1.5％)、聚酯多元醇润滑剂(0.4％)、酚类抗氧剂(0.5％)共混处理，用双螺杆挤出机TSE-30混练，再用磁场注射成型机IJ-1000配合模具注塑成型或用挤压成型机SL-30B配合模具挤压成型，二极径向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得径向磁场取向的外贴式塑料磁环，该磁环的使用温度可达85℃，密度5.0g/cm³，剩磁5000GS。制作外贴式粘结钕铁硼磁环或烧结钕铁硼磁环时，磁粉选用钕铁硼磁粉，用现有技术配合模具进行制作，二极径向充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得，该稀土磁环的使用温度可达115℃，密度6.0g/cm³，剩磁6500GS。先在轴承腔内注入磁流体1.5ml，再把二个外贴式永磁密封盖按NS-NS串联方式粘贴固定在轴承两端，最后在内圈与密封盖之间隙注入磁流体0.2ml，用手旋转轴承5秒钟，对光观察，整体无光线透过即成。

实施例5

磁流体滑动轴承：以抽油烟机的小电机的滑动轴承为例，先制作该滑动轴承外贴式磁环模具，外径12mm，内径8mm，厚度1.5mm。制作本磁环的磁粉选用钕铁硼磁粉。制作磁性塑料磁环时，磁粉与超级工程塑料尼龙6按质量百分数92∶8％混合，再经偶联剂KH550(0.8％)、聚酯多元醇润滑剂(0.4％)、酚类抗氧剂(0.2％)共混处理，用双螺杆挤出机TSE-30混练，再用磁场注射成型机IJ-1000配合模具注塑成型或用挤压成型机SL-30B配合模具挤压成型，4极充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得滑动轴承的外贴式塑料磁环，该磁环的使用温度可达85℃，密度5.0g/cm³，剩磁4000GS。制作粘结钕铁硼磁环或烧结钕铁硼磁环时，磁粉选用钕铁硼磁粉，用现有技术配合模具进行制作，4极充磁，镀镍或浸塑或电泳涂漆防锈蚀即得滑动轴承外贴式钕铁硼磁环，该稀土磁环的使用温度可达115℃，密度6.0g/cm³，剩磁6500GS。把二个磁环按NS-NS串联方式粘贴固定在原滑动轴承轴套的两端，在轴承的油杯内注入磁流体1.0ml，轴承腔内注入0.1ml即成磁流体滑动轴承，本磁流体滑动轴承的机械性能优良，油烟也进不到轴承内，运转非常平稳。

本发明的优点

1、本发明的磁流体轴承不改变原滚动轴承及滑动轴承的标准规格，安全系数高，是真正意义上的磁流体轴承。

2、本发明的磁流体轴承密封及润滑性能优良，里面的润滑脂出不来，外面的粉尘、有害气体进不去，极大的提高了轴承的使用寿命。

3、本发明的磁流体轴承制造方法简单，价格低廉，使用范围广泛。

经实际测试，本发明的磁流体轴承(302型)在2000转/分的情况下，可连续稳定运转60天以上，剩磁可达4000GS以上，矫顽力410KA/m，磁能积37KJ/m³，密度5.1g/cm³，压缩强度142.5MPa。

本发明的磁流体轴承与其它不同类型的常规轴承相比，在密封性能、使用寿命、制造技术、价格等方面的比较如下：

序号	1	2	3	4
					名称	常规轴承	不锈钢轴承	氮化硅轴承	本磁流体轴承
密封性能	差	较差	较好	优
					润滑性能	差	较好	好	好
高速性能	差	较差	好	优
					使用寿命	短	一般	长	长
制造技术	简单	复杂	极复杂	简单
					应用范围	广泛	窄	窄	广泛
价格	便宜	贵	昂贵	便宜

本发明的磁流体轴承可广泛用于矿山、冶金、石油、化工、养殖业、纺织机械、半导体加工、光纤器件、航空领域、计算机、机器人和一般领域用轴承。

Claims (7)

1. 一种磁流体轴承，由轴承圈、保持架、滚动体或轴套与永磁体构成，其特征在于：在不改变原滚动轴承和滑动轴承标准规格的前提下，用磁性塑料永磁体或粘结永磁体或烧结永磁体，对原轴承或某些部件进行改造或合适的替换，使之具有外加磁场的功能，在轴承腔和密封盖间隙内注入磁流体，即成磁流体轴承。

2. 根据权利要求1所述的磁流体轴承，其特征在于：制作磁性塑料永磁体的材料为磁粉和超级工程塑料，磁粉选用粒径为30～60μm的铝镍钴磁粉和钕铁硼磁粉，二种磁粉按质量百分数为10～90％∶90～10％的比例进行混合，也可以单独选用铝镍钴磁粉或钕铁硼磁粉或其他稀土磁粉，超级工程塑料选用尼龙6/66、PPS，磁粉与超级工程塑料的质量百分比为88～93％∶7～12％，磁性塑料永磁体的磁场方向为2极径向或2极轴向或4极径轴向。

3. 根据权利要求1所述的磁流体轴承，其特征在于：制作粘结永磁体的材料为磁粉和环氧树脂，磁粉选用粒径为30～60μm的铝镍钴磁粉和钕铁硼磁粉，二种磁粉按质量百分数为10～90％∶90～10％的比例进行混合，也可以单独选用铝镍钴磁粉或钕铁硼磁粉或其他稀土磁粉，磁粉与环氧树脂的质量百分比为90～95％∶5～10％，粘结永磁体的磁场方向为2极径向或2极轴向或4极径轴向。

4. 根据权利要求1所述的磁流体轴承，其特征在于：制作烧结永磁体的材料为钕铁硼磁粉或其它稀土磁粉，烧结永磁体的磁场方向为2极轴向或4极径轴向。

5. 根据权利要求1所述的磁流体轴承，其特征在于：轴承腔中的填充物为纳米级油基磁流体，磁流体中的铁磁性微粒的平均粒径小于8nm，含量为6～18％(质量百分数)，磁流体的基础载液为轴承专用润滑油，即轴承油，磁流体的填充体积占轴承内空间的6～13％。

6. 一种磁流体轴承的制造方法，其特征在于：对于滚动轴承，可用二极径向磁场方向的磁性塑料保持架替换原轴承的非磁性保持架而成为磁流体轴承；而原轴承的密封盖既可以用加强厚度的二极径向磁场方向的磁性塑料永磁体替换，也可以用加强厚度的二极径向磁场方向的粘结永磁体替换而成为磁流体轴承；还可以在原轴承的密封盖的内侧附加二极径向磁场方向的塑料永磁环或粘结永磁环，把原轴承的密封盖改造为磁性密封盖而成为磁流体轴承；还可以在原轴承的二端粘贴二极轴向磁场方向的塑料永磁环或粘结永磁环或烧结永磁环，作为外贴式磁性密封盖而成为磁流体轴承；在轴承腔和密封盖间隙内注入磁流体，即成为磁流体滚动轴承。

7. 根据权利要求6所述的磁流体轴承的制造方法，其特征在于：对于滑动轴承，可用4极径轴向磁场方向的整体式磁环或对开式磁环，以NS-NS的串联方式通过螺栓固定在整体式轴套或对开式轴瓦的轴向两端，也可用粘结等方法把整体式磁环或对开式磁环固定在轴承的两端，整体式磁环或对开式磁环的内外径与原滑动轴承轴的整体式轴套或对开式轴瓦的内外径相同，磁环的材料为塑料永磁体或粘结永磁体或烧结永磁体，磁环的磁场方向为4极径轴向，在滑动轴承的油杯内注入磁流体即成为磁流体滑动轴承。

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