磁性液体由于技术含量高,制备工艺复杂,应用领域广,尽管国际上已研究发展了很多年(美国是最早开始研究磁性液体技术,并首先在航天、军事等领域应用的),国际上对磁性液体的研究仍很活跃,不断有新的应用领域被发现,新的应用技术被提出,如近年磁性纳米微粒(磁性液体)在医疗上特别在防治肿瘤等领域中的应用就是一个研究热点。 我们在磁性液体技术上进行了大量研究和开发,开发成功扬声器用磁液和密封用磁性液体并在相应领域应用,本单位目前正在致力于开发磁性液体阻尼器及磁性液体轴承电机,同时也欢迎相关行业如微电机行业能与我们合作,共同开发。
磁性液体的表观性质在磁场作用下会发生较大的改变,例如密度、粘滞性等,因为磁场的作用,磁性液体可以定位在一定区域内,磁性液体这些和磁性有关的独特性质,可以利用磁性液体制作高性能的阻尼器件。它是由一个非磁性的惯性块、一个安装了磁性体的轮圈以及一定量的磁性液体组成。其基本原理就是在轮圈与非磁性惯性块的间隙中注入磁性液体,利用磁性体的强力磁场作用,使磁性液体在非磁性惯性块和磁性体之间形成一层磁性液体层,从而使该非磁性惯性块悬浮在磁性液体层上。这样就使磁性液体既具有了液体滑动轴承的功效,又由于磁场的作用而无泄漏之忧。同时磁性液体的粘性作用又产生了最佳的阻尼效果。在实际应用时将轮圈与步迸电机的转轴固定,当电机加速或减速时,由于非磁性惯性块的惯性作用使其稳定时间大幅度地缩短,同样也可抑制电机在其共振频域的振幅。当电机匀速转动时,由于轮圈和非磁性块是同时回转的,因此几乎没有能量损失。下图为磁性液体惯性阻尼器的基本结构和典型应用简图。
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| 图一、磁性液体惯性阻尼器的基本结构 |
图二、永磁转子电机中可直接应用磁性液体实现阻尼 |
对于以永磁体作转子的步进电机,可以直接把磁性液体注入磁极间隙即可,磁性液体的阻尼同样可以有效的消除系统的振荡与共振。
| 阻尼效果比较示意图 |
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| 注:黑线为不加阻尼时电机响应曲线,棕色线为加了阻尼后电机响应曲线。 |
现代硬盘技术的飞速发展,硬盘转速的提高对电机性能提出了更高的要求,目前希捷等专业硬盘厂商已经在其主流产品使用了磁性液体轴承电机来满足硬盘驱动器高转速、高稳定、低噪音的要求。
磁性液体轴承是利用被磁场固定在电机转轴部位的磁性液体,旋转时形成的液体膜使电机转轴悬浮并自动定中,电机运转时,电机轴与电机其它部件没有直接接触,这样电机工作时的磨损小,噪音低,如使用了SoftSonicTMFDB(流体轴承)的
Seagate Barracuda® ATA IV,其声强仅为20dB,并且还是现在市场主流硬盘内部数据传输率最高的产品。
磁性液体轴承电机可以应用在多种需要高速稳定运转的场合,例如激光打印机,转速可以达到10000~30000rpm,噪音仅35dB左右。 |
磁性液体轴承原理
如图所示:在斜槽部位加有磁性液体,并通过磁力的作用固定在斜槽部位,从而在斜槽部位形成一层磁性液体膜,在电机高速旋转时,磁性液体末就能使轴悬浮,这样电机可以高速而低噪音地运转。
磁性液体轴承主要特点:
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高速,可达104rpm
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低噪,仅为20~30dB
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高可靠性,电机轴磨损几乎为零。

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