CN112178205A - 磁性液体密封装置和具有其的电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁性液体密封装置和具有其的电机，所述磁性液体密封装置包括壳体、转轴、第一极靴、第二极靴和电磁铁，转轴穿设在壳体内且相对壳体可转动，第一极靴、第二极靴和电磁铁均设于壳体内，且第一极靴、第二极靴和电磁铁套设在转轴上，第一极靴在转轴的径向上与转轴间隔开，第一极靴和转轴之间填充有磁性液体，第二极靴在转轴的径向上与转轴间隔开，第二极靴和转轴之间填充有磁性液体，电磁铁在转轴的径向上与转轴间隔开，电磁铁在转轴的轴向上位于第一极靴与所述第二极靴之间，电磁铁与第一极靴和第二极靴均接触，外部电源向电磁铁通入交流电。本发明的磁性液体密封装置密封性能好，转轴启动力矩低。

Description

磁性液体密封装置和具有其的电机

技术领域

本发明涉及机械密封技术领域，具体地，涉及一种磁性液体密封装置和具有其的电机。

背景技术

磁性液体是一种能对外加磁场快速响应的新型功能液体材料，它是在纳米级磁性固体颗粒表面包覆一层表面活性剂，再均匀地弥散在基载液中，形成一种稳定地胶体溶液。因此磁性液体既有一般液体的流动性，又有磁性物质的磁性，可以应用在密封、传感器、减振器、润滑等多个领域，目前已经广泛地应用于民用及军工行业的不同密封场合。

相关技术中，由于极靴极齿处的磁场最强，磁性颗粒易聚集在极齿处，造成磁性液体的浓度不均，影响磁性液体密封装置的密封性能，且磁性液体密封装置长期存放在低温环境下，磁性液体易凝固，导致磁性液体密封装置启动力矩大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一方面的实施例提出一种磁性液体密封装置，该磁性液体密封装置密封性能好，且其内的磁性液体不易凝结，启动力矩小。

本发明的另一方面的实施例提出一种电机，所述电机包括上述磁性液体密封装置。

根据本发明的第一方面的实施例的磁性液体密封装置包括：壳体；转轴，所述转轴穿设在所述壳体内且相对所述壳体可转动；第一极靴，所述第一极靴设于所述壳体内，所述第一极靴套设于所述转轴上且在所述转轴的径向上与所述转轴间隔开，所述第一极靴的外周面与所述壳体的内周面贴合，所述第一极靴和所述转轴之间填充有磁性液体；第二极靴，所述第二极靴设于所述壳体内，所述第二极靴套设于所述转轴上且在所述转轴的径向上与所述转轴间隔开，所述第二极靴的外周面与所述壳体的内周面贴合，所述第二极靴和所述转轴之间填充有磁性液体，所述第二极靴与所述第一极靴在所述转轴的轴向上间隔布置；电磁铁，所述电磁铁设于所述壳体内，所述电磁铁套设于所述转轴上且在所述转轴的径向上与所述转轴间隔开，所述电磁铁在所述转轴的轴向上位于所述第一极靴与所述第二极靴之间，所述电磁铁与所述第一极靴和所述第二极靴均接触，外部电源向所述电磁铁通入交流电。

根据本发明实施例的磁性液体密封装置，通过在第一极靴和第二极靴之间设置通入交流电的电磁铁，且第一极靴与转轴之间填充磁性液体，第二极靴与转轴之间填充磁性液体，电磁铁产生的磁场可以将磁性液体吸附在预设位置，以提高密封效果，且可以利用磁场方向的变化，驱动磁性液体进行有规律地运动，从而使磁性液体在低温环境下不易凝结，降低转轴启动力矩。

在一些实施例中，所述第一极靴的内周面上设有第一极齿环，所述第一极齿环与所述转轴在所述转轴的径向上间隔布置以形成第一间隙，所述第二极靴的内周面上设有第二极齿环，所述第二极齿环在与所述转轴在所述转轴的径向上间隔布置以形成第二间隙

在一些实施例中，所述第一极齿环为多个，多个所述第一极齿环在所述转轴的轴向上间隔布置，所述第二极齿环为多个，多个所述第二极齿环在所述转轴的轴向上间隔布置。

在一些实施例中，所述磁性液体密封装置还包括：第一密封圈，所述第一极靴的外周面上具有第一环形凹槽，所述第一密封圈配合在所述第一环形凹槽内，所述第一密封圈的外周面与所述壳体的内周面贴合；第二密封圈，所述第二极靴的外周面上具有第二环形凹槽，所述第二密封圈配合在所述第二环形凹槽内，所述第二密封圈的外周面与所述壳体的内周面贴合。

在一些实施例中，所述磁性液体密封装置还包括第一隔磁环和第二隔磁环，所述第一隔磁环和所述第二隔磁环均套设在所述转轴上，所述第一隔磁环位于所述第一极靴远离所述第二极靴的一侧，且所述第一隔磁环与所述第一极靴接触，所述第二隔磁环位于所述第二极靴远离所述第一极靴的一侧，且所述第二隔磁环与所述第二极靴接触。

在一些实施例中，所述磁性液体密封装置还包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承的外周面和所述第二轴承的外周面与所述壳体的内周面贴合，所述转轴穿设在所述第一轴承和所述第二轴承上，所述第一轴承和所述第二轴承在所述转轴的轴向上间隔布置，所述第一隔磁环和所述第二隔磁环均位于所述第一轴承与所述第二轴承之间，且所述第一隔磁环与所述第一轴承接触，所述第二隔磁环与所述第二轴承接触。

根据本发明的第二方面的实施例的电机包括上述任一项所述的磁性液体密封装置。

根据本发明实施例的电机，通过采用上述磁性液体密封装置，电机密封性能好，启动力矩小，运行效率高。

附图说明

图1是根据本发明实施例的磁性液体密封装置的剖面图。

附图标记：

磁性液体密封装置1；

壳体10；筒形件101；盖板102；

转轴20；

第一极靴30；第一极齿环301；第一齿槽302；第一密封圈303；第一隔磁环304；

第二极靴40；第二密封圈401；第二隔磁环402；第二极齿环403；

电磁铁50；

第一轴承60；第二轴承70。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，根据本发明实施例的磁性液体密封装置1包括壳体10、转轴20、第一极靴30、第二极靴40、电磁铁50。

转轴20穿设在壳体10内且相对壳体10可转动。如图1所示，壳体10包括筒形件101和盖板102，筒形件101的左右两端均开口，盖板102连接在筒形件101的右端开口处，且盖板102具有沿左右方向贯穿盖板102的通孔，转轴20沿左右方向穿设于筒形件101内，且转轴20的左端从壳体10的左端开口伸出，转轴20的右端从盖板102的通孔伸出。

第一极靴30设于壳体10内，第一极靴30套设于转轴20上且在转轴20的径向上与转轴20间隔开，第一极靴30的外周面与壳体10的内周面贴合，第一极靴30和转轴20之间填充有磁性液体。

如图1所示，第一极靴30具有沿左右方向贯穿第一极靴30的通孔，转轴20穿过该通孔，第一极靴30的内周面与转轴20的外周面之间具有间隔空间，磁性液体填充在该间隔空间内。

第二极靴40设于壳体10内，第二极靴40套设于转轴20上且在转轴20的径向上与转轴20间隔开，第二极靴40的外周面与壳体10的内周面贴合，第二极靴40和转轴20之间填充有磁性液体，第二极靴40与第一极靴30在转轴20的轴向上间隔布置。

如图1所示，第二极靴40具有沿左右方向贯穿第二极靴40的通孔，转轴20穿过该通孔，第一极靴30与第二极靴40在左右方向上间隔开，第二极靴40的内周面与转轴20的外周面之间具有间隔空间，磁性液体填充在该间隔空间内。

电磁铁50设于壳体10内，电磁铁50套设于转轴20上且在转轴20的径向上与转轴20间隔开，电磁铁50在转轴20的轴向上位于第一极靴30与第二极靴40之间，电磁铁50与第一极靴30和所述第二极靴40均接触。

如图1所示，电磁铁50环绕在转轴20的外周，且电磁铁50的内周面与转轴20的外周面间隔开，在左右方向上，电磁铁50位于第一极靴30与第二极靴40之间，且第一极靴30位于电磁铁50的左侧并与电磁铁50接触，第二极靴40位于电磁铁50的右侧并与电磁铁50接触。

外部电源向电磁铁50通入交流电。可以理解的是，电磁铁50内通入电流时，电磁铁50会产生磁场，磁性液体在磁场的作用下会运动并均匀分布在极靴与转轴20之间，且当电磁铁50内通入交流电时，由于交流电的电流方向会周期性变化，从而可以使电磁铁50产生的磁场方向也发生周期性变化，相应地，磁性液体会有规律地往复运动。

另外，第一极靴30、转轴20和第二极靴40均由导磁材料制成，由此，在电磁铁50通电时，电磁铁50、第一极靴30、磁性液体、转轴20和第二极靴40可以构成磁回路，以使电磁铁50产生的磁场可以稳定吸附磁性液体。

根据本发明实施例的磁性液体密封装置，通过在第一极靴和第二极靴之间设置通入交流电的电磁铁，且第一极靴与转轴之间填充磁性液体，第二极靴与转轴之间填充磁性液体，电磁铁产生的磁场可以将磁性液体吸附在预设位置，以提高密封效果，且可以利用磁场方向的变化，驱动磁性液体进行有规律地运动，从而使磁性液体在低温环境下不易凝结，降低转轴启动力矩。

在一些实施例中，如图1所示，第一极靴30的内周面上设有第一极齿环301，第一极齿环301与转轴20在转轴20的径向上间隔布置以形成第一间隙，第二极靴40的内周面上设有第二极齿环403，第二极齿环403与转轴20在转轴20的径向上间隔布置以形成第二间隙。

如图1所示，第一极齿环301环绕在转轴20的外周，且第一极齿环301的内周面与转轴20的外周面之间形成第一间隙，磁性液体可以填充第一间隙内，第二极齿环403环绕在转轴20的外周，且第二极齿环403的内周面与转轴20的外周面之间形成第二间隙，磁性液体可以填充在第二间隙内。

进一步地，如图1所示，第一极齿环301为多个，多个第一极齿环301在转轴20的轴向(图1中所示的左右方向)上间隔布置，第二极齿环403为多个，多个第二极齿环403在所述转轴20的轴向上间隔布置。

如图1所示，相邻两个第一极齿环301之间形成一个第一齿槽302，多个第一极齿环301与多个第一齿槽302交替分布，相邻两个第二极齿环403之间形成一个第二齿槽，多个第二极齿环403与多个第二齿槽交替分布。可以理解的是，极齿环与齿槽的磁导率不同，从而可以在转轴20的轴向上形成磁场梯度(极齿环处磁场强，齿槽处磁场弱)，以将磁性液体吸附在各个极齿环处，避免磁性液体随意流动，提高密封效果。

如图1所示，磁性液体密封装置1还包括第一密封圈303和第二密封圈401，第一极靴30的外周面上具有第一环形凹槽，第一密封圈303配合在第一环形凹槽内，第一密封圈303的外周面与壳体10的内周面贴合。由此，第一密封圈可以提高第一极靴与壳体贴合面的密封性。

第二极靴40的外周面上具有第二环形凹槽，第二密封圈401配合在第二环形凹槽内，第二密封圈401的外周面与壳体10的内周面贴合。由此，第二密封圈可以提高第二极靴与壳体贴合面的密封性。

在一些实施例中，如图1所示，磁性液体密封装置1还包括第一隔磁环304和第二隔磁环402，第一隔磁环304和第二隔磁环402均套设在转轴20上，第一隔磁环304位于第一极靴30远离第二极靴40的一侧，且第一隔磁环304与第一极靴30接触，第二隔磁环402位于第二极靴40远离第一极靴30的一侧，且第二隔磁环402与第二极靴40接触。

如图1所示，第一隔磁环304和第二隔磁环402在左右方向上间隔布置，第一隔磁环304贴设在第一极靴30的左侧，第二隔磁环402贴设在第二极靴40的右侧。

进一步地，第一隔磁环304和第二隔磁环402均由非导磁材料制成，由此，第一隔磁环和第二隔磁环可以避免磁场泄漏，提高磁场吸附磁性液体的可靠性，进而使磁性液体密封装置内的磁性液体分布均匀，提高密封可靠性。

在一些实施例中，如图1所示，磁性液体密封装置1还包括第一轴承60和第二轴承70，第一轴承60的外周面和第二轴承70的外周面与壳体10的内周面贴合，转轴20穿设在第一轴承60和第二轴承70上，第一轴承60和第二轴承70在转轴20的轴向上间隔布置。

如图1所示，第一轴承60和第二轴承70均套设在转轴20上，且第一轴承60和第二轴承70在左右方向上间隔布置，以用于支撑转轴20。

第一隔磁环304和第二隔磁环402均位于第一轴承60与第二轴承70之间，且第一隔磁环304与第一轴承60接触，第二隔磁环402与第二轴承70接触。

具体地，如图1所示，第一轴承60位于第一隔磁环304的左侧，第二轴承70位于第二隔磁环402的右侧，装配磁性液体密封装置1时，可以先将第二轴承70、第二隔磁环402和第二极靴40依次装配在壳体10内，再后将电磁铁50、第一极靴30、第一隔磁环304和第一轴承60依次装配在筒形件101内，最后将盖板102与筒形件101连接，完成磁性液体密封装置1的组装。

可以理解的是，第二轴承70、第二隔磁环402、第二极靴40、电磁铁50、第一极靴30、第一隔磁环304和第一轴承60依次接触，从而可以起到装配定位的作用。

根据本发明实施例的电机包括根据本发明实施例的磁性液体密封装置1。

根据本发明实施例的电机，通过采用该磁性液体密封装置1，电机密封性能好，启动力矩小，运行效率高。

下面参考图1描述根据本发明的一个具体示例的磁性液体密封装置1。

如图1所示，磁性液体密封装置1包括壳体10、第一轴承60、第一隔磁环304、第一极靴30、电磁铁50、第二极靴40、第二隔磁环402、第二轴承70、第一密封圈303、第二密封圈401和转轴20。

壳体10包括筒形件101和盖板102，筒形件101沿左右方向延伸，且筒形件101的左右两端均开口，盖板102连接在筒形件101的右端开口处，盖板102具有沿左右方向贯穿盖板102的通孔，转轴20穿设于筒形件101内，且转轴20的左端从筒形件101的左端开口伸出，转轴20的右端从盖板102的通孔伸出。

第一轴承60、第一隔磁环304、第一极靴30、电磁铁50、第二极靴40、第二隔磁环402和第二轴承70设于筒形件101内且均套设在转轴20上，且第一轴承60、第一隔磁环304、第一极靴30、电磁铁50、第二极靴40、第二隔磁环402和第二轴承70从左到右依次排布并紧密接触。

第一极靴30的外周面与筒形件101的内周面贴合，第一极靴30的外周面具有第一环形凹槽，第一密封圈303配合在第一环形凹槽内，第一密封圈303的外周面与筒形件101的内周面贴合，第一极靴30的内周面凸起有多个第一极齿环301，多个第一极齿环301在左右方向上间隔布置，相邻两个第一极齿环301之间形成一个第一齿槽302。

第二极靴40的外周面与筒形件101的内周面贴合，第二极靴40的外周面具有第二环形凹槽，第二密封圈401配合在第二环形凹槽内，第二密封圈401的外周面与筒形件101的内周面贴合，第二极靴40的内周面上凸起出多个第二极齿环403，多个第二极齿环403在左右方向上间隔布置，相邻两个第二极齿环403之间形成一个第二齿槽。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种磁性液体密封装置，其特征在于，包括：

壳体；

转轴，所述转轴穿设在所述壳体内且相对所述壳体可转动；

第一极靴，所述第一极靴设于所述壳体内，所述第一极靴套设于所述转轴上且在所述转轴的径向上与所述转轴间隔开，所述第一极靴的外周面与所述壳体的内周面贴合，所述第一极靴和所述转轴之间填充有磁性液体；

第二极靴，所述第二极靴设于所述壳体内，所述第二极靴套设于所述转轴上且在所述转轴的径向上与所述转轴间隔开，所述第二极靴的外周面与所述壳体的内周面贴合，所述第二极靴和所述转轴之间填充有磁性液体，所述第二极靴与所述第一极靴在所述转轴的轴向上间隔布置；

电磁铁，所述电磁铁设于所述壳体内，所述电磁铁套设于所述转轴上且在所述转轴的径向上与所述转轴间隔开，所述电磁铁在所述转轴的轴向上位于所述第一极靴与所述第二极靴之间，所述电磁铁与所述第一极靴和所述第二极靴均接触，外部电源向所述电磁铁通入交流电。

2.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述第一极靴的内周面上设有第一极齿环，所述第一极齿环与所述转轴在所述转轴的径向上间隔布置以形成第一间隙，所述第二极靴的内周面上设有第二极齿环，所述第二极齿环在与所述转轴在所述转轴的径向上间隔布置以形成第二间隙，磁性液体适于填充在所述第一间隙和所述第二间隙内。

3.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述第一极齿环为多个，多个所述第一极齿环在所述转轴的轴向上间隔布置，所述第二极齿环为多个，多个所述第二极齿环在所述转轴的轴向上间隔布置。

4.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于，还包括：

第一密封圈，所述第一极靴的外周面上具有第一环形凹槽，所述第一密封圈配合在所述第一环形凹槽内，所述第一密封圈的外周面与所述壳体的内周面贴合；

第二密封圈，所述第二极靴的外周面上具有第二环形凹槽，所述第二密封圈配合在所述第二环形凹槽内，所述第二密封圈的外周面与所述壳体的内周面贴合。

5.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于，还包括第一隔磁环和第二隔磁环，所述第一隔磁环和所述第二隔磁环均套设在所述转轴上，所述第一隔磁环位于所述第一极靴远离所述第二极靴的一侧，且所述第一隔磁环与所述第一极靴接触，所述第二隔磁环位于所述第二极靴远离所述第一极靴的一侧，且所述第二隔磁环与所述第二极靴接触。

6.根据权利要求5所述的磁性液体密封装置，其特征在于，还包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承的外周面和所述第二轴承的外周面与所述壳体的内周面贴合，所述转轴穿设在所述第一轴承和所述第二轴承上，所述第一轴承和所述第二轴承在所述转轴的轴向上间隔布置，所述第一隔磁环和所述第二隔磁环均位于所述第一轴承与所述第二轴承之间，且所述第一隔磁环与所述第一轴承接触，所述第二隔磁环与所述第二轴承接触。

7.一种电机，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的磁性液体密封装置。

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