JP2011187972A - Magnetic fluid and damper - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁性流体およびダンパーに関するものである。 The present invention relates to a magnetic fluid and a damper.
磁性流体は、表面を界面活性剤で覆われた強磁性材料の磁性粒子やフェライト粒子を、液状の分散媒中に分散させてなる機能性流体である。このような磁性流体では、たとえ磁性粒子やフェライト粒子が磁化しても、各粒子同士が凝集することなく、分散状態が維持される。このため、磁性流体全体が磁性を帯びた液体のように振る舞うことができる。
ところで、磁性流体は、外部磁界に応じて、その粘度や流動性が変化する性質を有する。このため、この性質を利用し、減衰力を変化させることができるダンパー(緩衝器)が実用化されている。
The magnetic fluid is a functional fluid obtained by dispersing magnetic particles or ferrite particles of a ferromagnetic material whose surface is covered with a surfactant in a liquid dispersion medium. In such a magnetic fluid, even if magnetic particles or ferrite particles are magnetized, the dispersed state is maintained without aggregation of the particles. For this reason, the whole magnetic fluid can behave like a magnetic liquid.
By the way, magnetic fluid has the property that the viscosity and fluidity change according to an external magnetic field. For this reason, a damper (buffer) capable of changing the damping force by utilizing this property has been put into practical use.
このような減衰力可変ダンパーは、一般に、磁性流体を貯留するシリンダと、シリンダ内を摺動するピストンと、磁性流体に磁界を付与する磁界形成手段とを有している。磁界形成手段によって磁性流体に付与される磁界の強度を調整することにより、磁性流体の粘度や流動性等の流体特性を変化させることができる。磁性流体の流体特性が変化すると、ピストンがシリンダ内を摺動する際の抵抗が変化する。その結果、ダンパーの減衰力の変化をもたらすことができる。 Such a damping force variable damper generally includes a cylinder that stores magnetic fluid, a piston that slides inside the cylinder, and a magnetic field forming unit that applies a magnetic field to the magnetic fluid. By adjusting the strength of the magnetic field applied to the magnetic fluid by the magnetic field forming means, the fluid properties such as the viscosity and fluidity of the magnetic fluid can be changed. When the fluid characteristic of the magnetic fluid changes, the resistance when the piston slides in the cylinder changes. As a result, the damping force of the damper can be changed.
かかる特性を利用して、減衰力可変ダンパーは、例えば、路面の状態に応じて、最適な減衰力を選択することができる自動車用のショックアブソーバーとして利用することができる。
このような減衰力可変ダンパーに用いる磁性流体としては、例えば、表面を界面活性剤等で被覆した、主に鉄とフェライトの混合物を含む粒子を、ヒマシ油のような植物油の誘導体に分散してなる磁性流体が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
Using such characteristics, the damping force variable damper can be used as a shock absorber for an automobile that can select an optimum damping force according to, for example, a road surface condition.
As a magnetic fluid used for such a damping force variable damper, for example, particles whose surface is coated with a surfactant and mainly containing a mixture of iron and ferrite are dispersed in a vegetable oil derivative such as castor oil. A magnetic fluid is disclosed (for example, see Patent Document 1).
ここで、減衰力可変ダンパーが衝撃を吸収する動作を繰り返すと、磁性流体にはピストンやシリンダによる外部応力(例えば、せん断力等)が継続的に付与される。このため、磁性流体に含まれる粒子が、この外部応力に耐えられずに破壊したり、欠損したりするという問題がある。磁性流体中の粒子が破壊または欠損すると、磁性流体の流体特性が変化してしまい、減衰力可変ダンパーの減衰力特性に、意図しない変化が生じることとなる。 Here, when the damping force variable damper repeats the operation of absorbing the impact, external stress (for example, shearing force) by the piston or cylinder is continuously applied to the magnetic fluid. For this reason, there exists a problem that the particle | grains contained in a magnetic fluid are destroyed or cannot be lacking without enduring this external stress. When the particles in the magnetic fluid are broken or lost, the fluid characteristics of the magnetic fluid change, and an unintended change occurs in the damping force characteristics of the damping force variable damper.
また、磁性流体中の粒子に用いる鉄粉は、保磁力が比較的大きい。このため、磁性流体中の粒子が外部磁界によって強く磁化してしまい、磁界がないときでも粒子同士が凝集するおそれがある。
さらに、フェライトのような飽和磁束密度が比較的低い材料では、外部磁界の変化に対して、磁性流体の流体特性の変化に著しく時間を要することがある。この場合、減衰力特性の変化を高い精度で制御することが困難となる。
Moreover, the iron powder used for the particles in the magnetic fluid has a relatively large coercive force. For this reason, the particles in the magnetic fluid are strongly magnetized by the external magnetic field, and the particles may aggregate even when there is no magnetic field.
Furthermore, in a material having a relatively low saturation magnetic flux density such as ferrite, it may take a considerable time to change the fluid characteristics of the magnetic fluid with respect to changes in the external magnetic field. In this case, it becomes difficult to control the change of the damping force characteristic with high accuracy.
本発明の目的は、磁界がないときに磁性粒子同士の凝集が確実に防止されるとともに、流体特性の長期安定性に優れ、かつ、外部磁界に対する流体特性の変化の応答性に優れた磁性流体、およびかかる磁性流体を備え、減衰力を長期にわたって正確に調整することができるダンパーを提供することにある。 The object of the present invention is to prevent magnetic particles from agglomerating in the absence of a magnetic field, to provide excellent long-term stability of fluid characteristics, and to excellent response of changes in fluid characteristics to an external magnetic field. Another object of the present invention is to provide a damper comprising such a magnetic fluid and capable of accurately adjusting a damping force over a long period of time.
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の磁性流体は、表面を界面活性剤で覆われた磁性粒子と、
該磁性粒子を分散させる液相分散媒とを有し、
前記磁性粒子が、Fe系アモルファス金属で構成されていることを特徴とする。
これにより、磁界がないときに磁性粒子同士の凝集が確実に防止されるとともに、流体特性の長期安定性に優れ、かつ、外部磁界に対する流体特性の変化の応答性に優れた磁性流体が得られる。
The above object is achieved by the present invention described below.
The magnetic fluid of the present invention comprises magnetic particles whose surfaces are covered with a surfactant,
A liquid phase dispersion medium for dispersing the magnetic particles,
The magnetic particles are made of an Fe-based amorphous metal.
As a result, the magnetic particles can be reliably prevented from aggregating in the absence of a magnetic field, and the magnetic fluid can be obtained with excellent long-term stability of fluid characteristics and excellent response to changes in fluid characteristics with respect to an external magnetic field. .
本発明の磁性流体では、前記Fe系アモルファス金属は、その構成成分として、B(ホウ素)、C(炭素)、Si(ケイ素)およびCr(クロム)のうちの少なくとも1種を含むものであることが好ましい。
これにより、Fe系アモルファス金属は、そのアモルファス金属としての安定性が向上する。
In the magnetic fluid of the present invention, the Fe-based amorphous metal preferably contains at least one of B (boron), C (carbon), Si (silicon) and Cr (chromium) as a constituent component. .
Thereby, stability as an amorphous metal improves Fe system amorphous metal.
本発明の磁性流体では、前記Fe系アモルファス金属は、Feを主成分とし、Siを4〜9wt%の含有率で含み、Bを1〜5wt%の含有率で含むものであることが好ましい。
これにより、Fe系アモルファス金属は、保磁力が特に小さく、かつ、飽和磁束密度が特に大きいものとなる。このため、かかるアモルファス金属で構成された磁性粒子を含む磁性流体では、磁界がないときに磁性粒子同士の凝集が確実に防止されるとともに、外部から付与された磁界に応じた、磁性流体の流体特性の変化の応答性を高めることができる。
In the magnetic fluid of the present invention, it is preferable that the Fe-based amorphous metal contains Fe as a main component, contains Si in a content of 4 to 9 wt%, and contains B in a content of 1 to 5 wt%.
As a result, the Fe-based amorphous metal has a particularly small coercive force and a particularly large saturation magnetic flux density. For this reason, in a magnetic fluid including magnetic particles composed of such an amorphous metal, aggregation of the magnetic particles is reliably prevented when there is no magnetic field, and the fluid of the magnetic fluid according to the magnetic field applied from the outside. Responsiveness of the change in characteristics can be increased.
本発明の磁性流体では、前記磁性粒子の平均粒径は、0.1〜25μmであることが好ましい。
これにより、磁性流体において、流体特性の最適化を図ることができる。
本発明の磁性流体では、前記磁性粒子の短径をS[μm]とし、長径をL[μm]としたとき、S/Lで定義される前記磁性粒子のアスペクト比の平均値は、0.4〜1であることが好ましい。
これにより、磁性粒子の形状が比較的球形に近くなるので、形状作用によって、より破壊・欠損し難くなる。このため、耐久性に優れた磁性粒子が得られる。
In the magnetic fluid of the present invention, the magnetic particles preferably have an average particle size of 0.1 to 25 μm.
Thereby, the fluid characteristics can be optimized in the magnetic fluid.
In the magnetic fluid of the present invention, when the short diameter of the magnetic particles is S [μm] and the long diameter is L [μm], the average value of the aspect ratio of the magnetic particles defined by S / L is 0. It is preferable that it is 4-1.
Thereby, since the shape of the magnetic particles becomes relatively spherical, it is more difficult to break or break due to the shape action. For this reason, the magnetic particle excellent in durability is obtained.
本発明の磁性流体では、前記磁性粒子の保磁力は、5Oe以下であることが好ましい。
これにより、磁性粒子は、磁界がないときに凝集が確実に防止されるものとなる。
本発明の磁性流体では、前記磁性粒子の飽和磁束密度は、0.6T以上であることが好ましい。
これにより、磁性粒子は、外部磁界の変化に対して、流体特性の変化の応答性に優れた磁性流体が得られる。
In the magnetic fluid of the present invention, the magnetic particles preferably have a coercive force of 5 Oe or less.
This ensures that the magnetic particles are prevented from agglomerating when there is no magnetic field.
In the magnetic fluid of the present invention, the magnetic particles preferably have a saturation magnetic flux density of 0.6 T or more.
Thereby, the magnetic particle can obtain a magnetic fluid that is excellent in the response of the change in the fluid characteristics to the change in the external magnetic field.
本発明の磁性流体では、前記磁性粒子は、アトマイズ法により製造されたものであることが好ましい。
これにより、より球形に近い磁性粒子が得られる。
本発明の磁性流体では、当該磁性流体における前記磁性粒子の含有率は、50〜95wt%であることが好ましい。
これにより、流動性に優れるとともに、外部磁界の変化に対して十分な応答性を示す磁性流体が得られる。
In the magnetic fluid of the present invention, the magnetic particles are preferably manufactured by an atomizing method.
Thereby, magnetic particles closer to a spherical shape can be obtained.
In the magnetic fluid of the present invention, the content of the magnetic particles in the magnetic fluid is preferably 50 to 95 wt%.
Thereby, while being excellent in fluidity | liquidity, the magnetic fluid which shows sufficient responsiveness with respect to the change of an external magnetic field is obtained.
本発明の磁性流体では、前記界面活性剤は、オレイン酸塩を主成分とするものであることが好ましい。
これにより、安定性に優れた磁性流体が得られる。
本発明の磁性流体では、前記液相分散媒は、炭化水素系オイル、シリコーン系オイルまたはフッ素系オイルを主成分とするものであることが好ましい。
これにより、耐久性に優れた磁性流体が得られる。
In the magnetic fluid of the present invention, it is preferable that the surfactant is mainly composed of oleate.
Thereby, the magnetic fluid excellent in stability is obtained.
In the magnetic fluid of the present invention, it is preferable that the liquid phase dispersion medium is mainly composed of hydrocarbon oil, silicone oil, or fluorine oil.
Thereby, the magnetic fluid excellent in durability is obtained.
本発明のダンパーは、本発明の磁性流体を貯留するシリンダと、
該シリンダ内を摺動し、前記シリンダ内の空間を2つに仕切るピストンと、
一端が前記ピストンに接続され、他端が前記シリンダの外部に位置するピストンロッドと、
前記シリンダ内に貯留された前記磁性流体に及ぶように磁界を形成する磁界形成手段とを有し、
磁界の作用によって前記磁性流体の流体特性を変化させることにより、減衰力を制御し得ることを特徴とする。
これにより、減衰力を長期にわたって正確に調整することができるダンパーが得られる。
The damper of the present invention comprises a cylinder for storing the magnetic fluid of the present invention,
A piston that slides in the cylinder and divides the space in the cylinder into two;
A piston rod having one end connected to the piston and the other end located outside the cylinder;
Magnetic field forming means for forming a magnetic field so as to reach the magnetic fluid stored in the cylinder,
The damping force can be controlled by changing the fluid characteristics of the magnetic fluid by the action of a magnetic field.
Thereby, the damper which can adjust damping force correctly over a long period of time is obtained.
本発明のダンパーでは、前記ピストンに形成され、前記2つの空間と互いに連通する流路を有し、
前記磁界形成手段が前記流路近傍に設けられており、前記流路を通過する前記磁性流体に及ぶように磁界を形成して流体特性を変化させることにより、減衰力を制御し得ることが好ましい。
これにより、磁性流体の粘度をより厳密に調整することができる。
In the damper of the present invention, the damper is formed in the piston, and has a flow path communicating with the two spaces.
Preferably, the magnetic field forming means is provided in the vicinity of the flow path, and the damping force can be controlled by changing a fluid characteristic by forming a magnetic field so as to reach the magnetic fluid passing through the flow path. .
Thereby, the viscosity of the magnetic fluid can be adjusted more strictly.
以下、本発明の磁性流体およびダンパーについて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
[ダンパー]
まず、本発明の磁性流体について説明する前に、本発明のダンパーについて説明する。
図1は、本発明のダンパーの実施形態を示す縦断面図、図2は、図1に示すダンパーの一部を拡大して示す部分拡大図、図3および図4は、図1に示すダンパーの動作を説明するための図である。なお、以下の説明では、図1ないし図4中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
Hereinafter, the magnetic fluid and damper of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[Damper]
First, before describing the magnetic fluid of the present invention, the damper of the present invention will be described.
1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the damper of the present invention, FIG. 2 is an enlarged partial view showing a part of the damper shown in FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are dampers shown in FIG. It is a figure for demonstrating operation | movement of. In the following description, the upper side in FIGS. 1 to 4 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
図1に示すダンパー1は、上下端が閉塞した円筒状のシリンダ2と、シリンダ2の外部からシリンダ2の天井部21を貫通し、シリンダ2内に延伸するよう設けられたピストンロッド31と、このピストンロッド31の下端に設けられ、シリンダ2内を上下に摺動するピストン3とを有している。また、シリンダ2内には、磁性流体10が収納されている。
A damper 1 shown in FIG. 1 includes a
このようなダンパー1は、ピストンロッド31の上端部に接続された部材と、シリンダ2の下端部に接続された部材との間で伸縮するように動作する。例えば、ピストンロッド31の上端部が自動車の車体に接続され、シリンダ2の下端部が車輪または車軸に接続されている場合、車体と車輪(車軸)との間隔が伸縮する際に、ダンパー1に伸縮力が付与される。
Such a damper 1 operates to expand and contract between a member connected to the upper end of the
ダンパー1では、各部材間に加わった伸縮力に伴ってピストン3が摺動するが、この摺動の際、ピストン3には、磁性流体10から前述の伸縮力を緩和する方向に抵抗力が付与される。その結果、ピストン3は、各部材間に加わった伸縮力を緩和し、減衰させる緩衝器として機能する。
In the damper 1, the
また、ダンパー1は、ピストン3内に設けられ、シリンダ2内に収納された磁性流体10に対して磁界を付与するコイル4と、コイル4に電圧を印加する電源回路5とを有している。すなわち、コイル4と電源回路5とにより、磁性流体10に磁界を付与する磁界形成手段を構成している。
ここで、磁性流体10では、後に詳述するが、磁界の有無や強度に応じて、その流体特性(粘度、流動性等)が変化する。このため、前述の磁界形成手段による磁界の有無や強度を適宜設定することにより、磁性流体10の流体特性を調整することができる。このような特性を利用することにより、ダンパー1は、その減衰力を制御し得る減衰力可変ダンパーとなる。
The damper 1 includes a
Here, the
以下、ダンパー1の各部について詳述する。
図1に示すシリンダ2の側面は、2層構造(複筒式)になっており、外側の外筒22と、内側の内筒23とで構成されている。
また、内筒23の内側の空間は、ピストン3の上方のロッド側室2aと、ピストン3の下方のピストン側室2bとに分けられている。
Hereinafter, each part of the damper 1 will be described in detail.
The side surface of the
The space inside the
さらに、ピストン側室2bの下方には、内筒23の内側の空間を仕切るように設けられたベースバルブ24を介して、第1リザーバ室25が設けられている。
ベースバルブ24には、ベースバルブ24を貫通するオリフィス241が設けられており、このオリフィス241を介してピストン側室2bと第1リザーバ室25とが連通している。
Further, a
The
また、外筒22と内筒23との間の空間は、第2リザーバ室26である。なお、第1リザーバ室25と第2リザーバ室26とは、内筒23の下端部を介して隣接している。
また、内筒23の第1リザーバ室25と第2リザーバ室26とを隔てる部分には、この部分を貫通するオリフィス231が設けられており、このオリフィス231を介して、第1リザーバ室25と第2リザーバ室26とが連通している。
A space between the
In addition, an
このようなシリンダ2は、機械的特性および耐油性に優れた材料で構成されており、例えば、各種金属材料で構成されている。また、本実施形態では、シリンダ2が、非磁性材料で構成されているのが好ましい。本実施形態では、磁界を発生させるコイル4がピストン3に設けられているため、シリンダ2が非磁性材料で構成されていることにより、ピストン3の周辺以外の部分で、磁性流体10に磁界が付与されるのが抑制または防止される。このため、シリンダ2の全体において、磁性流体10の流体特性を均一にすることができる。
ここで、磁性流体10は、表面を界面活性剤で覆われた磁性粒子を、液相分散媒に分散させてなるものであり、それ全体が磁性を帯びた液体のように振る舞う。なお、磁性流体10については、後に詳述する。
Such a
Here, the
ピストンロッド31は、剛性の高い棒状部材で構成されており、シリンダ2の天井部21の中央部を貫通して、シリンダ2の内外に延伸している。
ピストン3は、円柱状の部材で構成されており、その外側面がシリンダ2の内筒23の内壁面に摺接している。このピストン3により、前述したように、内筒23の内側の空間が、ロッド側室2aとピストン側室2bとに仕切られている。
また、ピストン3を貫通するように、2つのオリフィス32、33が設けられている。この各オリフィス32、33により、ロッド側室2aとピストン側室2bとが連通している。
The
The
Two
また、ピストン3の上面には、オリフィス32の上端開口部付近に、弁体34が設けられている。この弁体34は、オリフィス32の上端開口部を塞いで、オリフィス32を磁性流体10が流通できない状態(閉状態)と、オリフィス32の上端開口部を開放し、オリフィス32を磁性流体10が流通可能な状態(開状態)とをとるように動作する。そして、この弁体34は、磁性流体10のピストン側室2bからロッド側室2aへ向かう流れを通過させ、その逆向きの流れを遮断する機能を有する一方向弁である。なお、図1および図2には、開状態の弁体34を示している。
A
この弁体34は、シリンダ2に対してピストン3が摺動し、これに伴って発生する、ピストン3に対する磁性流体10の相対的な流れを駆動力として開閉する。なお、弁体34が閉状態から開状態へと移行するためには、磁性流体10が所定の速さより速く流れることによって、弁体34に所定の大きさ以上の圧力を付与する必要がある。したがって、弁体34は、ピストン3が所定の速さ以上の速さで摺動するときにのみ、開状態をとり得るよう構成されている。このような弁体34により、ダンパー1では、ピストン3の摺動速度が低速のときと高速のときとで減衰力を異ならせることができる。
The
ピストン3の内部には、リング状のコイル4が設けられている。また、コイル4の外側面の一部は、各オリフィス32、33に臨んでいる。
また、コイル4には、前述したように電源回路5が接続されている。そして、コイル4に電圧を印加すると、コイル4の周囲に、図2に磁力線(破線)として示すような磁界が発生する。
A ring-shaped
The
コイル4は、リング状の磁心と、磁心の周囲に巻き回された導線とを有する。なお、磁心と導線とは、磁心表面や導線表面に形成された樹脂製被覆層により電気的に絶縁されている。また、導線の両端が、それぞれ電源回路5に接続されている。
電源回路5は、電源と、この電源とコイル4とを接続する導線とで構成されている。このようなコイル4および電源回路5により、磁界形成手段が構成されている。
また、図示しないが、電源は、コイル4に印加する電圧を調整する変圧回路を有している。この変圧回路によれば、コイル4に印加する電圧を変えることができ、コイル4が発生する磁界の強度を変えることができる。
The
The
Although not shown, the power supply has a transformer circuit that adjusts the voltage applied to the
磁心を構成する材料としては、例えば、純鉄、Fe−Si系合金、Fe−Cr系合金、Fe−Ni系合金、Fe−Co系合金、アモルファス金属、ソフトフェライトのような各種軟磁性材料等を用いることができる。
また、これらの軟磁性材料は、例えば、積層体、圧粉成形体等の形態で、磁心を構成している。
Examples of the material constituting the magnetic core include pure iron, Fe-Si alloys, Fe-Cr alloys, Fe-Ni alloys, Fe-Co alloys, amorphous metals, various soft magnetic materials such as soft ferrite, etc. Can be used.
In addition, these soft magnetic materials constitute a magnetic core in the form of, for example, a laminated body or a compacted body.
なお、図1では、ピストン3の内部にコイル4が設けられているが、コイル4の設置箇所は、特に限定されず、例えば、シリンダ2の外筒22や内筒23、ベースバルブ24等に設けられていてもよく、これらの中の複数箇所に併設されていてもよい。
また、図1では、ピストン3に設けられた2つのオリフィス32、33に対して、1つのコイル4を用いて磁界を付与しているが、それぞれ個別のコイルを用いて磁界を付与するようにしてもよい。この場合、各コイルの動作を独立して制御することにより、ダンパー1の減衰力を、より細かく厳密に制御することができる。
In FIG. 1, the
In FIG. 1, a magnetic field is applied to the two
次に、図1に示すダンパー1の作用(動作)について説明する。
まず、ダンパー1の圧縮過程について説明する。
ここでは、図3(a)に示すように、ダンパー1が伸長した状態を初期状態とする。
ダンパー1の上端部に接続された上部材8と、下端部に接続された下部材9との間の距離が縮まると、それに伴って、図3(b)に示すように、ダンパー1においてもピストン3がシリンダ2内を下方に摺動する。
Next, the operation (operation) of the damper 1 shown in FIG. 1 will be described.
First, the compression process of the damper 1 will be described.
Here, as shown to Fig.3 (a), let the state which the damper 1 extended | stretched be an initial state.
When the distance between the
このとき、ピストン側室2b内の磁性流体10の一部が、ピストン3に押されて、オリフィス241を通過し、第1リザーバ室25に押し出される。また、それに伴って、第1リザーバ室25に充填されていた磁性流体10は、各オリフィス231、231を通過して、第2リザーバ室26へと押し出される。
さらに、ピストン側室2b内の磁性流体10の一部は、オリフィス33を通過して、ロッド側室2aへと移動する。
At this time, part of the
Furthermore, a part of the
このようにして、上部材8と下部材9との間の圧縮力の一部が、ピストン3の摺動の駆動力や、磁性流体10の流れの駆動力へと変換されることにより、ダンパー1に吸収される。その結果、前記圧縮力を緩和・減衰させることができる。
また、ピストン3の摺動速度が所定の速度以上になると、弁体34が閉状態から開状態となり、オリフィス231にも磁性流体10の流れが形成される。この流れの形成により、ピストン3の摺動速度がこの所定の速度以上になったとき、減衰の程度をやや低下させることができる。
In this way, a part of the compressive force between the
Further, when the sliding speed of the
ここで、ピストン側室2b内の磁性流体10の一部が、各オリフィス32、33を通過している際に、電源回路5によりコイル4に電圧を印加し、図3(c)に磁力線(破線)として示すような磁界を発生させる。
磁界が付与されると、各オリフィス32、33中の磁性流体10では、例えば、磁力線に沿って磁性流体10中の磁性粒子(金属粒子)が配列する。
磁性粒子が図3(c)のように配列すると、この磁性粒子が、各オリフィス32、33を流れる磁性流体10の流れを妨げることとなり、磁性流体10の粘度が上昇する。その結果、ダンパー1の減衰力が増大することとなる。
Here, when a part of the
When the magnetic field is applied, in the
When the magnetic particles are arranged as shown in FIG. 3C, the magnetic particles obstruct the flow of the
このようにして、コイル4および電源回路5を用いて、各オリフィス32、33を流れる磁性流体10の流体特性を変化させることができる。そして、ダンパー1の減衰力を変化させることができる。また、シリンダ2に比べて細径の各オリフィス32、33において、磁性流体10に磁界を付与することにより、磁性流体10の粘度をより厳密に調整することができる。
In this way, the fluid characteristics of the
次に、ダンパー1の伸長過程について説明する。
ここでは、図4(d)に示すように、ダンパー1が圧縮された状態を初期状態とする。
上部材8と下部材9との間の距離が広がると、それに伴って、図4(e)に示すように、ダンパー1においてもピストン3がシリンダ2内を上方に摺動する。
このとき、ロッド側室2a内の磁性流体10の一部が、ピストン3に押されて、オリフィス33を通過し、ピストン側室2bに押し出される。
Next, the extension process of the damper 1 will be described.
Here, as shown in FIG. 4D, the state in which the damper 1 is compressed is set as the initial state.
As the distance between the
At this time, a part of the
また、ピストン側室2bの体積が増大するのに伴い、第1リザーバ室25内の磁性流体10の一部が、オリフィス241を通過し、ピストン側室2bに流れ込む。
さらに、第2リザーバ室26内の磁性流体10の一部は、各オリフィス231、231を通過して、第1リザーバ室25内に流れ込む。
このようにして、上部材8と下部材9との間の伸長力の一部が、ピストン3の摺動の駆動力や、磁性流体10の流れの駆動力へと変換されることにより、ダンパー1に吸収される。その結果、前記伸長力を緩和・減衰させることができる。
As the volume of the
Further, a part of the
In this way, a part of the extension force between the
ここで、圧縮過程と同様にして、オリフィス33を流れる磁性流体10に対して磁界を付与すると、オリフィス33を流れる磁性流体10の流体特性を変化させることができ、ダンパー1の減衰力を変化させることができる。
以上のような圧縮過程と伸長過程とを連続的に行うことにより、ダンパー1は、上部材8と下部材9との間に発生する伸長力および圧縮力を、それぞれ緩和させることができる。
Here, when a magnetic field is applied to the
By continuously performing the compression process and the expansion process as described above, the damper 1 can alleviate the expansion force and the compression force generated between the
[磁性流体]
次に、以上のようなダンパー1に用いることができる磁性流体(本発明の磁性流体)10について説明する。
本発明の磁性流体は、表面を界面活性剤で覆われた磁性粒子と、この磁性粒子を分散させる液相分散媒とを有している。このうち、磁性粒子は、Fe系のアモルファス金属材料で構成されたものである。
[Magnetic fluid]
Next, the magnetic fluid (magnetic fluid of the present invention) 10 that can be used for the damper 1 as described above will be described.
The magnetic fluid of the present invention has magnetic particles whose surfaces are covered with a surfactant, and a liquid phase dispersion medium for dispersing the magnetic particles. Among these, the magnetic particles are composed of an Fe-based amorphous metal material.
このような磁性流体では、界面活性剤の作用により、磁界がないときに磁性粒子同士の凝集が防止される。このため、たとえ磁性粒子が磁化したり帯電したりしても、磁性粒子が液相分散媒中に分散した状態が維持されることとなる。このため、磁性流体は、それ全体が磁性を帯びた液体のように振る舞うことができる。
前述したように、ダンパー1では、付与される磁界の有無や強度に応じて、磁性流体の流体特性が変化することを利用して、その減衰力が調整可能になっている。
In such a magnetic fluid, the action of the surfactant prevents aggregation of magnetic particles when there is no magnetic field. For this reason, even if the magnetic particles are magnetized or charged, the state in which the magnetic particles are dispersed in the liquid phase dispersion medium is maintained. For this reason, the magnetic fluid can behave like a magnetic liquid as a whole.
As described above, in the damper 1, the damping force can be adjusted by utilizing the change in the fluid characteristics of the magnetic fluid according to the presence or absence and strength of the applied magnetic field.
ここで、従来の磁性流体では、磁性粒子として、カルボニル鉄のような鉄の粒子や、フェライト粒子等が用いられていた。
ところが、ダンパーのような可動部品中に磁性流体を用いた場合、ダンパーが伸縮を繰り返すたびに、磁性流体にはピストンやシリンダによる外部応力(例えば、せん断力等)が継続的に付与される。このため、磁性流体中の磁性粒子が、外部応力に耐えられずに破壊したり、欠損したりするという問題があった。磁性流体中の磁性粒子が破壊または欠損すると、磁性流体の流体特性が変化してしまい、ダンパーの減衰力が不安定になったり、本来の減衰力から逸脱してしまうこととなる。
Here, in conventional magnetic fluids, iron particles such as carbonyl iron, ferrite particles, and the like are used as magnetic particles.
However, when a magnetic fluid is used in a movable part such as a damper, an external stress (for example, a shearing force) is continuously applied to the magnetic fluid each time the damper repeatedly expands and contracts. For this reason, there has been a problem that the magnetic particles in the magnetic fluid are broken or broken without being able to withstand external stress. When the magnetic particles in the magnetic fluid are broken or lost, the fluid characteristics of the magnetic fluid change, and the damping force of the damper becomes unstable or deviates from the original damping force.
また、カルボニル鉄粒子等は、保磁力が比較的大きい。このため、外部磁界の変化に対して、磁性流体の流体特性の変化が遅れるという問題もあった。このため、ダンパー1の減衰力を高い精度で制御することができなかった。
さらに、フェライト粒子等は、飽和磁束密度が小さいため、磁性流体中において外部磁界に対する磁化が弱くなり、磁化力が十分に得ることができなかった。
Carbonyl iron particles and the like have a relatively large coercive force. For this reason, there also existed a problem that the change of the fluid characteristic of a magnetic fluid was delayed with respect to the change of an external magnetic field. For this reason, the damping force of the damper 1 cannot be controlled with high accuracy.
Furthermore, since the ferrite particles have a low saturation magnetic flux density, the magnetization with respect to the external magnetic field is weak in the magnetic fluid, and the magnetization force cannot be obtained sufficiently.
そこで、本発明の磁性流体では、前述したように、磁性粒子としてFe系のアモルファス金属材料で構成された粒子を用いることとした。
アモルファス金属は、結晶粒を含んでいないので、転位(原子配置のズレ)や、粒界での亀裂が生じない。このため、アモルファス金属は、高硬度かつ高強度となる。
このような高硬度のアモルファス金属材料によれば、磁性粒子の破壊や欠損を確実に防止することができる。このため、本発明の磁性流体を用いれば、ダンパー1の減衰力を長期にわたって安定的に制御することができる。このようなアモルファス金属材料で構成された磁性粒子は、優れた軟磁性特性を示すものとなる。
Therefore, in the magnetic fluid of the present invention, as described above, particles made of an Fe-based amorphous metal material are used as the magnetic particles.
Since amorphous metal does not contain crystal grains, dislocations (displacement of atomic arrangement) and cracks at grain boundaries do not occur. For this reason, the amorphous metal has high hardness and high strength.
According to such a high-hardness amorphous metal material, it is possible to reliably prevent breakage and loss of magnetic particles. For this reason, if the magnetic fluid of this invention is used, the damping force of the damper 1 can be stably controlled over a long period of time. Magnetic particles made of such an amorphous metal material exhibit excellent soft magnetic properties.
また、Fe系アモルファス金属材料は、保磁力が特に小さい。このため、このようなアモルファス金属材料で構成された磁性粒子によれば、外部磁界の変化に対して、流体特性の変化の応答性(即応性および変化量の大きさ)に優れた磁性流体が得られる。
さらに、Fe系アモルファス金属材料は、飽和磁束密度が比較的大きい。このため外部磁界に対する磁化力を十分に得ることができる。
Further, the Fe-based amorphous metal material has a particularly small coercive force. For this reason, according to the magnetic particles composed of such an amorphous metal material, a magnetic fluid excellent in response characteristics (responsiveness and magnitude of change) of fluid characteristics to changes in an external magnetic field can be obtained. can get.
Furthermore, the Fe-based amorphous metal material has a relatively large saturation magnetic flux density. For this reason, the magnetizing force with respect to the external magnetic field can be sufficiently obtained.
以下、本発明の磁性流体の構成要素について詳細に説明する。
また、Fe系アモルファス金属材料は、その構成元素として、Feの他に、さらにB(ホウ素)、C(炭素)、Si(ケイ素)およびCr(クロム)のうちの少なくとも1種を含むものが好ましい。かかる構成元素を含むFe系合金は、これらの構成元素の作用により、アモルファス金属としての安定性が向上する。このため、かかる構成元素を含むFe系アモルファス金属材料は、熱処理等が施されても、結晶化するのを確実に防止し得るものとなる。
Hereinafter, the components of the magnetic fluid of the present invention will be described in detail.
The Fe-based amorphous metal material preferably contains at least one of B (boron), C (carbon), Si (silicon) and Cr (chromium) as a constituent element in addition to Fe. . The Fe-based alloy containing such constituent elements has improved stability as an amorphous metal by the action of these constituent elements. For this reason, even if it heat-processes etc., the Fe type amorphous metal material containing this structural element can prevent crystallization reliably.
具体的なFe系アモルファス金属材料としては、例えば、Fe−Si−B系、Fe−B系、Fe−Si−B−C系、Fe−Si−B−Cr系、Fe−Si−B−Cr−C系、Fe−Co−Si−B系、Fe−Zr−B系、Fe−Ni−Mo−B系、Ni−Fe−Si−B系等の各アモルファス金属が挙げられる。
これらの中でも特にFeを主成分とし、SiおよびBを含むアモルファス金属が好ましい。
Specific Fe-based amorphous metal materials include, for example, Fe—Si—B, Fe—B, Fe—Si—B—C, Fe—Si—B—Cr, and Fe—Si—B—Cr. Examples thereof include amorphous metals such as -C, Fe-Co-Si-B, Fe-Zr-B, Fe-Ni-Mo-B, and Ni-Fe-Si-B.
Among these, amorphous metals containing Fe and Si and B are particularly preferable.
このようなアモルファス金属は、Feを主成分とし、Siを4〜9wt%程度の含有率で含み、Bを1〜5wt%程度の含有率で含むのが好ましく、Feを主成分とし、Siを4.5〜8.5wt%程度の含有率で含み、Bを2〜4wt%程度の含有率で含むのがより好ましい。このような組成のFe−Si−B系アモルファス金属は、保磁力が特に小さく、かつ、飽和磁束密度が特に大きいものとなる。このため、かかるアモルファス金属で構成された磁性粒子を含む磁性流体では、磁界がないときに磁性粒子同士の凝集が確実に防止されるとともに、外部から付与された磁界に応じた、磁性流体の流体特性の変化の応答性を高めることができる。 Such an amorphous metal preferably contains Fe as a main component, contains Si in a content of about 4 to 9 wt%, and contains B in a content of about 1 to 5 wt%, contains Fe as a main component, and contains Si. More preferably, it is contained at a content of about 4.5 to 8.5 wt%, and B is contained at a content of about 2 to 4 wt%. The Fe—Si—B based amorphous metal having such a composition has a particularly small coercive force and a particularly large saturation magnetic flux density. For this reason, in a magnetic fluid including magnetic particles composed of such an amorphous metal, aggregation of the magnetic particles is reliably prevented when there is no magnetic field, and the fluid of the magnetic fluid according to the magnetic field applied from the outside. Responsiveness of the change in characteristics can be increased.
また、上記のようなFe、SiおよびBを含むアモルファス金属は、さらに、Crを1〜3wt%程度の含有率で含むのが好ましく、1.5〜2.5wt%程度の含有率で含むのがより好ましい。Crは、耐食性に優れた不働態被膜を形成するため、磁性粒子の耐摩耗性および耐食性を高めることができる。
また、上記のようなFe、SiおよびBを含むアモルファス金属は、さらに、Cを1wt%以下の含有率で含むのが好ましく、0.3〜1wt%程度の含有率で含むのがより好ましい。
Further, the amorphous metal containing Fe, Si and B as described above preferably further contains Cr at a content of about 1 to 3 wt%, and contains a content of about 1.5 to 2.5 wt%. Is more preferable. Since Cr forms a passive film having excellent corrosion resistance, it can improve the wear resistance and corrosion resistance of the magnetic particles.
The amorphous metal containing Fe, Si and B as described above preferably further contains C at a content of 1 wt% or less, and more preferably at a content of about 0.3 to 1 wt%.
また、磁性粒子の平均粒径は、0.1〜25μm程度であるのが好ましく、1〜10μm程度であるのがより好ましい。これにより、磁性流体において、流体特性の最適化を図ることができる。すなわち、磁性粒子の平均粒径が前記下限値を下回った場合、磁性流体の粘度が小さくなり過ぎたり、外部磁界に応じて磁性流体の粘度が変化する際に、その変化量を十分に確保できないおそれがある。一方、磁性粒子の平均粒径が前記上限値を上回った場合、磁性流体の粘度が大きくなり過ぎるおそれがある。 The average particle size of the magnetic particles is preferably about 0.1 to 25 μm, and more preferably about 1 to 10 μm. Thereby, the fluid characteristics can be optimized in the magnetic fluid. That is, when the average particle size of the magnetic particles is below the lower limit, when the viscosity of the magnetic fluid becomes too small or the viscosity of the magnetic fluid changes according to the external magnetic field, the amount of change cannot be secured sufficiently. There is a fear. On the other hand, when the average particle diameter of the magnetic particles exceeds the upper limit, the viscosity of the magnetic fluid may be too large.
また、磁性粒子の粒度分布は、できるだけ狭いのが好ましい。具体的には、磁性粒子の平均粒径が前記範囲内であれば、最大粒径が50μm以下であるのが好ましく、45μm以下であるのがより好ましい。磁性粒子の最大粒径を前記範囲内に制御することにより、磁性粒子の粒度バラツキを抑制し、流動性に優れた磁性流体が得られる。
なお、上記の最大粒径とは、累積重量が99.9%となる粒径のことを言う。
The particle size distribution of the magnetic particles is preferably as narrow as possible. Specifically, when the average particle size of the magnetic particles is within the above range, the maximum particle size is preferably 50 μm or less, and more preferably 45 μm or less. By controlling the maximum particle size of the magnetic particles within the above range, a magnetic fluid having excellent fluidity can be obtained by suppressing the particle size variation of the magnetic particles.
In addition, said maximum particle size means a particle size with a cumulative weight of 99.9%.
また、磁性粒子の短径をS[μm]とし、長径をL[μm]としたとき、S/Lで定義される磁性粒子のアスペクト比の平均値は、0.4〜1程度であるのが好ましく、0.7〜1程度であるのがより好ましい。このようなアスペクト比の磁性粒子は、その形状が比較的球形に近くなるので、形状作用によって、より破壊・欠損し難くなる。このため、耐久性に優れた磁性粒子が得られる。 Further, when the short diameter of the magnetic particles is S [μm] and the long diameter is L [μm], the average value of the aspect ratio of the magnetic particles defined by S / L is about 0.4 to 1. Is preferable, and about 0.7-1 is more preferable. The magnetic particles having such an aspect ratio have a shape that is relatively close to a sphere, so that they are less likely to be destroyed or damaged by the shape action. For this reason, the magnetic particle excellent in durability is obtained.
このような磁性粒子は、前述したように軟磁性を示し、保磁力が小さい。具体的には、磁性粒子の保磁力は、5Oe以下であるのが好ましく、3Oe以下であるのがより好ましい。保磁力が前記範囲内にある磁性粒子は、磁界がないときに凝集が確実に防止されるものとなる。
また、磁性粒子の飽和磁束密度は、できるだけ大きければよいが、0.6T以上であるのが好ましく、1T以上であるのがより好ましい。磁性粒子の飽和磁束密度が前記範囲内であれば、外部磁界の変化に対して、流体特性の変化の応答性(即応性および変化量の大きさ)に優れた磁性流体が得られる。
Such magnetic particles exhibit soft magnetism as described above and have a small coercive force. Specifically, the coercive force of the magnetic particles is preferably 5 Oe or less, and more preferably 3 Oe or less. The magnetic particles having a coercive force within the above range can reliably prevent aggregation when there is no magnetic field.
The saturation magnetic flux density of the magnetic particles may be as large as possible, but is preferably 0.6 T or more, and more preferably 1 T or more. When the saturation magnetic flux density of the magnetic particles is within the above range, a magnetic fluid excellent in the response characteristics (immediate response and the magnitude of the change amount) of the fluid characteristics to the change of the external magnetic field can be obtained.
また、磁性粒子の硬度もできるだけ大きい方がよいが、好ましくは、ビッカース硬度Hvが650以上とされ、より好ましくは、900以上とされる。このような硬度の磁性粒子は、その破壊・欠損が特に確実に防止される。
このような磁性粒子は、いかなる方法で製造されたものでもよいが、例えば、アトマイズ法、冷却ロール法等の方法で製造されたものを用いることができる。
このうち、磁性粒子は、アトマイズ法で製造されたものが好ましい。
The hardness of the magnetic particles is preferably as large as possible, but preferably the Vickers hardness Hv is 650 or more, more preferably 900 or more. The magnetic particles having such hardness are particularly surely prevented from being broken or broken.
Such magnetic particles may be produced by any method, but for example, those produced by a method such as an atomizing method or a cooling roll method can be used.
Among these, the magnetic particles are preferably produced by an atomizing method.
アトマイズ法は、溶融物(溶湯)を、冷却媒(液体やガス等)に衝突させることにより粉末化する方法である。溶湯は、噴霧されたり、冷却媒と衝突させることにより、微細な液滴となるとともに、この液滴が冷却媒と接触することにより急速に冷却され固化する。このとき、液滴の冷却が極めて急速に行われるため、各原子が液体状態の無秩序な原子配置を保存したまま固化に至る。その結果、アモルファス金属で構成された磁性粒子(磁性粉末)が得られる。すなわち、アトマイズ法によれば、アモルファス金属で構成された磁性粒子を効率よく製造することができる。
さらに、アトマイズ法では、液滴が表面張力によって球形化するため、より球形に近い磁性粒子が得られる。これにより、前述のアスペクト比がより1に近い磁性粒子を得ることができる。
The atomization method is a method in which a melt (molten metal) is pulverized by colliding with a cooling medium (liquid or gas). When the molten metal is sprayed or collides with a cooling medium, the molten metal becomes fine droplets, and when the droplets come into contact with the cooling medium, the molten metal is rapidly cooled and solidified. At this time, since the droplets are cooled very rapidly, each atom solidifies while maintaining the disordered atomic arrangement in the liquid state. As a result, magnetic particles (magnetic powder) composed of amorphous metal are obtained. That is, according to the atomizing method, magnetic particles made of an amorphous metal can be efficiently produced.
Further, in the atomization method, since the droplets are spheroidized by the surface tension, magnetic particles closer to a sphere can be obtained. Thereby, magnetic particles having an aspect ratio closer to 1 can be obtained.
なお、アトマイズ法としては、例えば、水アトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法、ガスアトマイズ法、真空溶解ガスアトマイズ法、ガス−水アトマイズ法、超音波アトマイズ法等が挙げられる。
このうち、アトマイズ法としては、水アトマイズ法または高速回転水流アトマイズ法を用いるのが好ましい。これらのアトマイズ法によれば、冷却媒として熱容量の大きい水を用いるため、より大きい冷却速度で液滴を冷却・固化することができる。このため、液滴をより確実にアモルファス化することができる。
Examples of the atomizing method include a water atomizing method, a high-speed rotating water atomizing method, a gas atomizing method, a vacuum dissolution gas atomizing method, a gas-water atomizing method, and an ultrasonic atomizing method.
Among these, as the atomizing method, it is preferable to use a water atomizing method or a high-speed rotating water stream atomizing method. According to these atomizing methods, since water having a large heat capacity is used as a cooling medium, the droplets can be cooled and solidified at a higher cooling rate. For this reason, the droplets can be made amorphous more reliably.
このような磁性粒子の表面は、界面活性剤で覆われている。
界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、オレイン酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩のような各種陰イオン(アニオン)界面活性剤、アミノ酸塩、第4級アンモニウム塩のような各種陽イオン(カチオン)界面活性剤、グリセリン脂肪酸エステルのようなエステル型、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルのようなエーテル型、脂肪酸ポリエチレングリコールのようなエステル・エーテル型等の各種非イオン(ノニオン)界面活性剤、アルキルベタインのような各種両性界面活性剤等が挙げられる。
特に、界面活性剤は、オレイン酸塩を主成分とするものが好ましい。オレイン酸塩は、磁性粒子に対して強固に結合するとともに、液相分散媒中における磁性粒子の分散性が高いものである。このため、界面活性剤としてオレイン酸塩を用いることにより、安定性に優れた磁性流体が得られる。
The surface of such magnetic particles is covered with a surfactant.
The surfactant is not particularly limited. For example, various anionic surfactants such as oleate, carboxylate, sulfonate, sulfate ester salt, phosphate ester salt, amino acid salt, Various cationic (cationic) surfactants such as quaternary ammonium salts, ester types such as glycerin fatty acid esters, ether types such as polyoxyethylene alkyl ethers and polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, and fatty acid polyethylene glycols Examples thereof include various nonionic (nonionic) surfactants such as an ester / ether type, and various amphoteric surfactants such as alkylbetaines.
In particular, the surfactant preferably has oleate as a main component. Oleate is strongly bonded to the magnetic particles and has high dispersibility of the magnetic particles in the liquid phase dispersion medium. For this reason, the magnetic fluid excellent in stability is obtained by using an oleate as surfactant.
界面活性剤は、分子内に、親水性の部分と、疎水性の部分とを有するものである。例えば、磁性粒子を分散させる液相分散媒としてオイルを用いた場合、磁性粒子と液相分散媒との界面に沿って界面活性剤の分子が配列する。このとき、界面活性剤の分子の親水性部分が磁性粒子側に配向し、疎水性部分は液相分散媒側に配向する。
このような界面活性剤の作用により、磁性粒子は、磁界がないときには凝集することなく、液相分散媒中に安定的に分散することができる。
The surfactant has a hydrophilic part and a hydrophobic part in the molecule. For example, when oil is used as a liquid phase dispersion medium for dispersing magnetic particles, surfactant molecules are arranged along the interface between the magnetic particles and the liquid phase dispersion medium. At this time, the hydrophilic portion of the surfactant molecule is oriented to the magnetic particle side, and the hydrophobic portion is oriented to the liquid dispersion medium side.
By such an action of the surfactant, the magnetic particles can be stably dispersed in the liquid phase dispersion medium without agglomeration when there is no magnetic field.
また、液相分散媒としては、水のような水系分散媒、炭化水素系オイル、シリコーン系オイル、フッ素系オイル、エステル系オイル、エーテル系オイル等が挙げられる。
このうち、特に、炭化水素系オイル、シリコーン系オイルまたはフッ素系オイルを主成分とするものが好ましい。これらのオイルは、耐熱性および化学的な安定性に優れることから、磁性流体の液相分散媒として特に好適に用いられる。すなわち、耐久性に優れた磁性流体が得られる。
Examples of the liquid phase dispersion medium include an aqueous dispersion medium such as water, a hydrocarbon oil, a silicone oil, a fluorine oil, an ester oil, an ether oil, and the like.
Of these, those mainly composed of hydrocarbon oil, silicone oil or fluorine oil are preferred. Since these oils are excellent in heat resistance and chemical stability, they are particularly preferably used as a liquid phase dispersion medium for magnetic fluids. That is, a magnetic fluid having excellent durability can be obtained.
このような磁性流体における磁性粒子の含有率は、50〜95wt%程度であるのが好ましく、60〜90wt%程度であるのがより好ましい。これにより、流動性に優れるとともに、外部磁界の変化に対して十分な応答性を示す磁性流体が得られる。
以上、本発明の磁性流体およびダンパーについて、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明の磁性流体は、前述したダンパーに用いられる他、回転軸のシール部材、スピーカー、センサ等にも用いることができる。
The content of magnetic particles in such a magnetic fluid is preferably about 50 to 95 wt%, more preferably about 60 to 90 wt%. Thereby, while being excellent in fluidity | liquidity, the magnetic fluid which shows sufficient responsiveness with respect to the change of an external magnetic field is obtained.
As mentioned above, although the magnetic fluid and damper of this invention were demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to this.
For example, the magnetic fluid of the present invention can be used not only for the damper described above but also for a seal member of a rotating shaft, a speaker, a sensor, and the like.
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.ダンパーの製造
(実施例)
[1]まず、以下の組成の原材料を高周波誘導炉で溶融するとともに、水アトマイズ法により粉末化して、金属粉末を得た。
Next, specific examples of the present invention will be described.
1. Production of damper (Example)
[1] First, raw materials having the following composition were melted in a high-frequency induction furnace and pulverized by a water atomization method to obtain a metal powder.
<原材料の組成>
・Si:7.5wt%
・B :3.8wt%
・Fe:残部
なお、得られた金属粉末を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、図5に示すように、各金属粒子が球形に近い形をしていることがわかった。
<Composition of raw materials>
・ Si: 7.5wt%
・ B: 3.8 wt%
-Fe: Remaining When the obtained metal powder was observed with a scanning electron microscope (SEM), it was found that each metal particle had a nearly spherical shape as shown in FIG.
また、得られた金属粉末の結晶構造をX線回折装置で解析したところ、図6に示すX線回折スペクトルには、明確なピークが認められなかった。このため、得られた金属粉末は、アモルファス金属で構成されていることがわかった。
また、得られた金属粉末の保磁力および飽和磁束密度をそれぞれ測定したところ、保磁力が1.5Oe、飽和磁束密度が1.3Tであった。
Further, when the crystal structure of the obtained metal powder was analyzed with an X-ray diffractometer, no clear peak was observed in the X-ray diffraction spectrum shown in FIG. For this reason, it was found that the obtained metal powder was composed of an amorphous metal.
Further, when the coercive force and saturation magnetic flux density of the obtained metal powder were measured, the coercive force was 1.5 Oe and the saturation magnetic flux density was 1.3 T.
[2]次に、得られたアモルファス金属粉末を、オレイン酸イオン(界面活性剤)で被覆するとともに、イソパラフィン(液相分散媒)中に分散させ、磁性流体を得た。
なお、磁性流体中のアモルファス金属粉末の含有率は、80wt%であった。
[3]次に、得られた磁性流体をダンパーのシリンダ内に注入し、ダンパーを作製した。
[2] Next, the obtained amorphous metal powder was coated with oleate ion (surfactant) and dispersed in isoparaffin (liquid phase dispersion medium) to obtain a magnetic fluid.
In addition, the content rate of the amorphous metal powder in a magnetic fluid was 80 wt%.
[3] Next, the obtained magnetic fluid was injected into the cylinder of the damper to produce a damper.
(比較例1)
まず、以下の組成の原材料を高周波誘導炉で溶融するとともに、水アトマイズ法により粉末化して、金属粉末を得た。
<原材料の組成>
・Si:3wt%
・Fe:残部
(Comparative Example 1)
First, raw materials having the following composition were melted in a high frequency induction furnace and pulverized by a water atomization method to obtain a metal powder.
<Composition of raw materials>
・ Si: 3wt%
・ Fe: balance
なお、得られた金属粉末をX線回折装置で解析したところ、明確なピークを有するX線回折スペクトルが得られた。このため、得られた金属粉末は、金属結晶で構成されていることがわかった。
次に、前記実施例と同様にして、得られた金属粉末をオレイン酸イオンで被覆するとともに、イソパラフィン中に分散させ、磁性流体を得た。
次に、得られた磁性流体をダンパーのシリンダ内に注入し、ダンパーを作製した。
In addition, when the obtained metal powder was analyzed with the X-ray-diffraction apparatus, the X-ray-diffraction spectrum which has a clear peak was obtained. For this reason, it was found that the obtained metal powder was composed of metal crystals.
Next, the obtained metal powder was coated with oleate ions and dispersed in isoparaffin in the same manner as in the above example to obtain a magnetic fluid.
Next, the obtained magnetic fluid was injected into the cylinder of the damper to produce a damper.
(比較例2)
まず、カルボニル鉄(Fe(CO)5)をイソパラフィン中に分散させ、磁性流体を得た。
次に、前記実施例と同様にして、得られた磁性流体をダンパーのシリンダ内に注入し、ダンパーを作製した。
なお、カルボニル鉄の保磁力は9.5Oe、飽和磁束密度は2.1Tであった。
(Comparative Example 2)
First, carbonyl iron (Fe (CO) 5 ) was dispersed in isoparaffin to obtain a magnetic fluid.
Next, the obtained magnetic fluid was injected into the cylinder of the damper in the same manner as in the above example, and a damper was produced.
The carbonyl iron had a coercive force of 9.5 Oe and a saturation magnetic flux density of 2.1 T.
2.ダンパーの評価
実施例および各比較例で得られたダンパーについて、それぞれ、伸縮動作を1万回行った。
その後、シリンダ内から磁性流体を取り出し、磁性流体中の金属粉末を走査型電子顕微鏡で観察した。
その結果、実施例のダンパーから取り出した金属粉末(アモルファス金属の粉末)の外観は、評価前のものとほぼ同等であった。これに対し、比較例のダンパーから取り出した金属粉末(結晶金属の粉末)は、評価前のものより小さくなっていた。これは、金属粉末が破壊または一部欠損したためと考えられる。
2. Evaluation of Damper Each of the dampers obtained in the examples and the comparative examples was expanded and contracted 10,000 times.
Thereafter, the magnetic fluid was taken out from the cylinder, and the metal powder in the magnetic fluid was observed with a scanning electron microscope.
As a result, the appearance of the metal powder (amorphous metal powder) taken out from the damper of the example was almost the same as that before evaluation. On the other hand, the metal powder (crystal metal powder) taken out from the damper of the comparative example was smaller than that before evaluation. This is probably because the metal powder was broken or partially lost.
1……ダンパー 2……シリンダ 2a……ロッド側室 2b……ピストン側室 21……天井部 22……外筒 23……内筒 231……オリフィス 24……ベースバルブ 241……オリフィス 25……第1リザーバ室 26……第2リザーバ室 3……ピストン 31……ピストンロッド 32、33……オリフィス 34……弁体 4……コイル 5……電源回路 8……上部材 9……下部材 10……磁性流体
1 ……
Claims (13)
該磁性粒子を分散させる液相分散媒とを有し、
前記磁性粒子が、Fe系アモルファス金属で構成されていることを特徴とする磁性流体。 Magnetic particles whose surfaces are covered with a surfactant,
A liquid phase dispersion medium for dispersing the magnetic particles,
A magnetic fluid, wherein the magnetic particles are composed of an Fe-based amorphous metal.
該シリンダ内を摺動し、前記シリンダ内の空間を2つに仕切るピストンと、
一端が前記ピストンに接続され、他端が前記シリンダの外部に位置するピストンロッドと、
前記シリンダ内に貯留された前記磁性流体に及ぶように磁界を形成する磁界形成手段とを有し、
磁界の作用によって前記磁性流体の流体特性を変化させることにより、減衰力を制御し得ることを特徴とするダンパー。 A cylinder for storing the magnetic fluid according to any one of claims 1 to 11,
A piston that slides in the cylinder and divides the space in the cylinder into two;
A piston rod having one end connected to the piston and the other end located outside the cylinder;
Magnetic field forming means for forming a magnetic field so as to reach the magnetic fluid stored in the cylinder,
A damper characterized in that a damping force can be controlled by changing a fluid characteristic of the magnetic fluid by an action of a magnetic field.
前記磁界形成手段が前記流路近傍に設けられており、前記流路を通過する前記磁性流体に及ぶように磁界を形成して流体特性を変化させることにより、減衰力を制御し得る請求項12に記載のダンパー。 A passage formed in the piston and in communication with the two spaces;
The magnetic field forming means is provided in the vicinity of the flow path, and a damping force can be controlled by changing a fluid characteristic by forming a magnetic field so as to reach the magnetic fluid passing through the flow path. The damper described in 1.
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