CN101630558B - 磁胶 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁胶，包括磁粉、胶状脂肪酸金属盐和聚烯烃油，胶状脂肪酸金属盐作为胶形支架用于分散和支撑磁粉在空间的均匀分布，聚烯烃油作为分散剂用于形成包裹磁粉的薄膜，本发明在自由状态时能保持原有形状，而在承受剪切力时又可以改变自身为任意形状，正常工作时，不阻止相对运动副相对自由旋转，而在线圈通电后，磁胶能和磁粉一样在转子上产生阻力力矩，并且阻力力矩与线圈内的电流成正比，具有输出力矩稳定、温升低、滑差功率大、粉粒磨损小和使用寿命长等优点，使用过程中无结块、生锈、沉淀和泄漏问题，制造和使用成本较低，可以应用于磁胶制动器、磁胶无级变速器、磁胶离合器、磁胶刹车器和磁胶阻尼器。
Description
技术领域
本发明涉及一种功能材料，特别涉及一种磁胶。
背景技术
磁粉是一种高导磁性的功能材料，以激磁电流为控制手段，而形成磁粉制动器、磁粉无级变速器、磁粉离合器、磁粉阻尼器、磁粉刹车器等电磁器件。其工作原理是接通直流电源后产生磁场，工作介质磁粉在磁力线作用下形成磁粉链、而形成制动扭矩，这类磁粉器件具有快速反应，线性度好，控制力矩恒定，运转平稳，结构简单，无噪音，维修方便，具有快速制动，张力控制，位置控制，速度控制，微机控制等功能，因而在各行业得到广泛应用，是一种多用途、性能优越的磁性功能材料。现有技术中，磁粉还经常被用于传动机械的测功加载和制动。但是，由于磁粉具有剩磁，经常容易结块，也容易牢固的吸附在磁腔内，造成输出力矩的不稳定。
为解决上述问题，又出现了一种磁流变液，代替磁粉，但是由于磁流变液含油较多，导致输出力矩的下降，同时具有沉淀和泄漏等液体具有的问题。
因此，需要一种功能性材料，具有磁粉的全部优点，在机械设备内使用具有输出力矩稳定、温升低、滑差功率大、粉粒磨损小和使用寿命长等优点，避免现有技术中磁粉结块的问题，而且不会出现沉淀和泄漏，能够在机械传动和制动领域广泛应用并替代现有的磁粉和磁流变液。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的提供一种磁胶，在机械设备内使用具有输出力矩稳定、温升低、滑差功率大、粉粒磨损小和使用寿命长等优点，避免现有技术中磁粉结块的问题，而且不会出现沉淀和泄漏，能够在机械传动和制动领域广泛应用并替代现有的磁粉和磁流变液。
本发明公开了一种磁胶，包括下列组分：磁粉、胶状脂肪酸金属盐、聚烯烃油和纳米晶须，胶状脂肪酸金属盐作为胶形支架用于分散和支撑磁粉在空间的均匀分布，聚烯烃油作为分散剂用于形成包裹磁粉的薄膜，纳米晶须作为增强剂用于增强各组份之间的绞着力，所述磁粉由羰基铁粉和纳米晶软磁合金组成，其中羰基铁粉在磁胶中的重量百分含量为39～41％；纳米晶软磁合金在磁胶中的重量百分含量为13～15％；脂肪酸金属盐在磁胶中的重量百分含量为14～16％；聚烯烃油在磁胶中的重量百分含量为20～22％；纳米晶须为碳化硅纳米晶须和氧化锌纳米晶须的混合物，在磁胶中的重量百分含量为8～10％。
进一步，磁胶中按重量百分含量还添加0.5～1.5％的硅油；所述硅油作为添加剂用于防潮、减震和提高耐温性能；
进一步，所述磁粉包括羰基铁粉和纳米晶软磁合金，其中羰基铁粉在磁胶中的重量百分含量为40％；纳米晶软磁合金在磁胶中的重量百分含量为14％；脂肪酸金属盐在磁胶中的重量百分含量为15％；聚烯烃油在磁胶中的重量百分含量为21％；纳米晶须为碳化硅纳米晶须和氧化锌纳米晶须的混合物，在磁胶中的重量百分含量为9％；硅油在磁胶中的重量百分含量为1％。
本发明的有益效果：本发明的磁胶，利用磁粉、胶形支架和分散剂配以其它辅料制成新型材料磁胶，代替现有技术的磁粉和磁流变液，制成的成品磁胶是介于液体和固体之间的胶体材料，在自由状态时能保持原有形状，而在承受剪切力时又可以改变自身为任意形状，正常工作时，磁胶能粘附在相对运动副的腔壁上，不阻止相对运动副相对自由旋转，而在线圈通电后，磁胶能和磁粉一样在转子上产生阻力力矩，并且阻力力矩与线圈内的电流成正比，具有磁粉的全部优点，具有输出力矩稳定、温升低、滑差功率大、粉粒磨损小和使用寿命长等优点，使用过程中没有现有磁粉的结块和生锈问题，也没出现磁流变液的沉淀和泄漏问题，制造和使用成本较低，能够在机械传动和制动领域(如可以制成磁胶制动器、磁胶无级变速器、磁胶离合器、磁胶刹车器和磁胶阻尼器等)广泛应用并替代现有的磁粉和磁流变液。
具体实施方式
以下为磁胶实施例：
实施例一
本实施例中磁粉由羰基铁粉和纳米晶软磁合金组成，其中羰基铁粉在磁胶中的重量百分含量为40％；纳米晶软磁合金在磁胶中的重量百分含量为14％；脂肪酸金属盐在磁胶中的重量百分含量为15％；聚烯烃油在磁胶中的重量百分含量为21％；纳米晶须为碳化硅纳米晶须和氧化锌纳米晶须的混合物，在磁胶中的重量百分含量为9％；硅油在磁胶中的重量百分含量为1％；
磁粉可以采用现有技术中应用于机械传动和制动领域的所有磁粉，都能实现本发明的目的，但本实施例中的磁粉材料及配比应用于本发明的磁胶输出力矩无波动、温升最低、工作效率最高；胶状脂肪酸金属盐可以采用具有胶状性质的所有脂肪酸金属盐或混合物，作为胶形支架用于分散和支撑磁粉在空间的均匀分布，使磁胶的物理性质介于液体和固体之间的一种物质，本实施例中的配比使磁胶中的磁粉能够充分起到作用，与电流之间有稳定的线性关系；聚烯烃油作为分散剂用于形成包裹磁粉的薄膜，本实施例中的聚烯烃油配比能够保证磁粉不生锈及发生其它化学变化，而且使磁胶中的磁粉能够充分起到作用，与电流之间有稳定的线性关系。
本实施例中以磁胶制动器为例进行对比试验：试验中将额定输出转速为135r/min，额定输出力矩为11Nm的减速器与现有的磁粉制动器进行连接，逐步增大电流到输出力矩11Nm后，减速器在额定负载下工作，当工作到10min后，输出力矩突然增加到63Nm，持续约3min后，又回落到额定的11Nm，但此时减速器由于超载约5.9倍而出现了较大的噪声；再继续工作15min后，制动力矩又突然升到45Nm，再工作3min后，减速器出现强烈不正常噪声；拆开减速器检查，发现有一对滚动轴承已被烧坏，而拆开磁粉制动器检查，发现磁粉呈红色，磁粉、磁腔已经完全生锈、结块、在磁腔表面还有结疤，这是由于磁粉的理化性质导致出现上述必然现象。而采用本实施例的磁胶代替磁粉后，经作对比试验表明，磁胶制动器产生的力矩与新磁粉一样，但连续工作20天，输出力矩非常稳定，未出现过任何波动，拆开磁胶制动器检查，磁胶也无任何理化性质的变化。
实施例二
本实施例中磁粉由羰基铁粉和纳米晶软磁合金组成，其中羰基铁粉在磁胶中的重量百分含量为41％；纳米晶软磁合金在磁胶中的重量百分含量为15％；脂肪酸金属盐在磁胶中的重量百分含量为15.5％；聚烯烃油在磁胶中的重量百分含量为20％；纳米晶须为碳化硅纳米晶须和氧化锌纳米晶须的混合物，在磁胶中的重量百分含量为8％；硅油在磁胶中的重量百分含量为0.5％；
磁粉可以采用现有技术中应用于机械传动和制动领域的所有磁粉，都能实现本发明的目的；胶状脂肪酸金属盐可以采用具有胶状性质的所有脂肪酸金属盐或混合物，作为胶形支架用于分散和支撑磁粉在空间的均匀分布，使磁胶的物理性质介于液体和固体之间的一种物质，本实施例中的配比使磁胶中的磁粉能够充分起到作用，与电流之间为线性关系；聚烯烃油作为分散剂用于形成包裹磁粉的薄膜。
本实施例中以磁胶制动器为例进行对比试验：采用磁粉的制动器与实施例一出现相同的问题；而采用本实施例的磁胶代替磁粉后，磁胶制动器产生的力矩与新磁粉一样，但连续工作20天，输出力矩较稳定，拆开磁胶制动器检查， 磁胶也无任何理化性质的变化。
实施例三
本实施例中磁粉由羰基铁粉和纳米晶软磁合金组成，其中羰基铁粉在磁胶中的重量百分含量为39％；纳米晶软磁合金在磁胶中的重量百分含量为13％；脂肪酸金属盐在磁胶中的重量百分含量为14.5％；聚烯烃油在磁胶中的重量百分含量为22％；纳米晶须为碳化硅纳米晶须和氧化锌纳米晶须的混合物，在磁胶中的重量百分含量为10％；硅油在磁胶中的重量百分含量为1.5％；
磁粉可以采用现有技术中应用于机械传动和制动领域的所有磁粉，都能实现本发明的目的；胶状脂肪酸金属盐可以采用具有胶状性质的所有脂肪酸金属盐或混合物，作为胶形支架用于分散和支撑磁粉在空间的均匀分布，使磁胶的物理性质介于液体和固体之间的一种物质，本实施例中的配比使磁胶中的磁粉能够充分起到作用，与电流之间为线性关系；聚烯烃油作为分散剂用于形成包裹磁粉的薄膜。
本实施例中以磁胶制动器为例进行对比试验：采用磁粉的制动器与实施例一出现相同的问题；而采用本实施例的磁胶代替磁粉后，磁胶制动器产生的力矩与新磁粉一样，但连续工作20天，输出力矩较稳定，拆开磁胶制动器检查，磁胶也无任何理化性质的变化。
实施例四
本实施例中磁粉由羰基铁粉和纳米晶软磁合金组成，其中羰基铁粉在磁胶中的重量百分含量为40％；纳米晶软磁合金在磁胶中的重量百分含量为14％；脂肪酸金属盐在磁胶中的重量百分含量为15％；聚烯烃油在磁胶中的重量百分含量为21％；纳米晶须为碳化硅纳米晶须和氧化锌纳米晶须的混合物，在磁胶中的重量百分含量为10％；
磁粉可以采用现有技术中应用于机械传动和制动领域的所有磁粉，都能实现本发明的目的，但本实施例中的磁粉材料及配比应用于本发明的磁胶输出力矩无波动、温升最低、工作效率最高；胶状脂肪酸金属盐可以采用具有胶状性质的所有脂肪酸金属盐或混合物，作为胶形支架用于分散和支撑磁粉在空间的 均匀分布，使磁胶的物理性质介于液体和固体之间的一种物质，本实施例中的配比使磁胶中的磁粉能够充分起到作用，与电流之间有稳定的线性关系；聚烯烃油作为分散剂用于形成包裹磁粉的薄膜，本实施例中的聚烯烃油配比能够保证磁粉不生锈及发生其它化学变化，而且使磁胶中的磁粉能够充分起到作用，与电流之间有稳定的线性关系。
本实施例中以磁胶制动器为例进行对比试验：采用磁粉的制动器与实施例一出现相同的问题；而采用本实施例的磁胶代替磁粉后，磁胶制动器产生的力矩与新磁粉一样，但连续工作20天，输出力矩较稳定，拆开磁胶制动器检查，磁胶也无任何理化性质的变化。由于本实施例没有添加硅油，会降低磁胶的使用寿命，但是使用寿命还是远远大于现有技术的磁粉。
实施例五
本实施例中磁粉由羰基铁粉和纳米晶软磁合金组成，其中羰基铁粉在磁胶中的重量百分含量为41％；纳米晶软磁合金在磁胶中的重量百分含量为15％；脂肪酸金属盐在磁胶中的重量百分含量为16％；聚烯烃油在磁胶中的重量百分含量为20％；纳米晶须为碳化硅纳米晶须和氧化锌纳米晶须的混合物，在磁胶中的重量百分含量为8％；
磁粉可以采用现有技术中应用于机械传动和制动领域的所有磁粉，都能实现本发明的目的；胶状脂肪酸金属盐可以采用具有胶状性质的所有脂肪酸金属盐或混合物，作为胶形支架用于分散和支撑磁粉在空间的均匀分布，使磁胶的物理性质介于液体和固体之间的一种物质，本实施例中的配比使磁胶中的磁粉能够充分起到作用，与电流之间为线性关系；聚烯烃油作为分散剂用于形成包裹磁粉的薄膜。
本实施例中以磁胶制动器为例进行对比试验：采用磁粉的制动器与实施例一出现相同的问题；而采用本实施例的磁胶代替磁粉后，磁胶制动器产生的力矩与新磁粉一样，但连续工作20天，输出力矩较稳定，拆开磁胶制动器检查，磁胶也无任何理化性质的变化。由于本实施例没有添加硅油，会降低磁胶的使用寿命，但是使用寿命还是远远大于现有技术的磁粉。
实施例六
本实施例中磁粉由羰基铁粉和纳米晶软磁合金组成，其中羰基铁粉在磁胶中的重量百分含量为39％；纳米晶软磁合金在磁胶中的重量百分含量为13％；脂肪酸金属盐在磁胶中的重量百分含量为16％；聚烯烃油在磁胶中的重量百分含量为22％；纳米晶须为碳化硅纳米晶须和氧化锌纳米晶须的混合物，在磁胶中的重量百分含量为10％；
磁粉可以采用现有技术中应用于机械传动和制动领域的所有磁粉，都能实现本发明的目的；胶状脂肪酸金属盐可以采用具有胶状性质的所有脂肪酸金属盐或混合物，作为胶形支架用于分散和支撑磁粉在空间的均匀分布，使磁胶的物理性质介于液体和固体之间的一种物质，本实施例中的配比使磁胶中的磁粉能够充分起到作用，与电流之间为线性关系；聚烯烃油作为分散剂用于形成包裹磁粉的薄膜。
本实施例中以磁胶制动器为例进行对比试验：采用磁粉的制动器与实施例一出现相同的问题；而采用本实施例的磁胶代替磁粉后，磁胶制动器产生的力矩与新磁粉一样，但连续工作20天，输出力矩较稳定，拆开磁胶制动器检查，磁胶也无任何理化性质的变化。由于本实施例没有添加硅油，会降低磁胶的使用寿命，但是使用寿命还是远远大于现有技术的磁粉。
经实验证明，磁胶材料中不加入硅油和纳米晶须同样也具有比磁粉优秀的物理和化学性质，但是使用寿命比不加入硅油要低，传动稳定性比不加入纳米晶须要差，但是使用寿命和传动稳定性还是远远好于仅使用磁粉的制动器，因而，本发明中以磁粉、胶状脂肪酸金属盐和聚烯烃油为主体制成的磁胶材料，可以替代现有技术的磁粉和磁流变液，可制成磁胶制动器、磁胶无级变速器、磁胶离合器、磁胶刹车器和磁胶阻尼器等机械，保证机械设备制动和传动稳定性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的 宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种磁胶，其特征在于：包括下列组分：磁粉、胶状脂肪酸金属盐、聚烯烃油和纳米晶须，胶状脂肪酸金属盐作为胶形支架用于分散和支撑磁粉在空间的均匀分布，聚烯烃油作为分散剂用于形成包裹磁粉的薄膜，纳米晶须作为增强剂用于增强各组份之间的绞着力，所述磁粉由羰基铁粉和纳米晶软磁合金组成，其中羰基铁粉在磁胶中的重量百分含量为39～41％；纳米晶软磁合金在磁胶中的重量百分含量为13～15％；脂肪酸金属盐在磁胶中的重量百分含量为14～16％；聚烯烃油在磁胶中的重量百分含量为20～22％；纳米晶须为碳化硅纳米晶须和氧化锌纳米晶须的混合物，在磁胶中的重量百分含量为8～10％。
2.根据权利要求1所述的磁胶，其特征在于：磁胶中按重量百分含量还添加0.5～1.5％的硅油，所述硅油作为添加剂用于防潮、减震和提高耐温性能。
3.根据权利要求2所述的磁胶，其特征在于：羰基铁粉在磁胶中的重量百分含量为40％；纳米晶软磁合金在磁胶中的重量百分含量为14％；脂肪酸金属盐在磁胶中的重量百分含量为15％；聚烯烃油在磁胶中的重量百分含量为21％；纳米晶须为碳化硅纳米晶须和氧化锌纳米晶须的混合物，在磁胶中的重量百分含量为9％；硅油在磁胶中的重量百分含量为1％。
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