CN112262276B - 用于电机的密封布置、密封的制造方法以及密封方法 - Google Patents

Abstract

在附接至可旋转轴的第一部分与相对于电机的定子不动的第二部分之间的用于电机的密封布置包括沿电机的径向方向的迷宫密封的通道的多个之字形区段。迷宫密封的通道包括第二密封件，该第二密封件固定地附接至第一部分并且具有弹性材料部分，在对第二密封件的离心力弱于第二密封件的弹力的转速下第二密封件在径向方向上压靠第二部分的表面，表面的法线具有平行于径向方向的分量，并且在对第二密封件的离心力大于第二密封件的弹力的转速下第二密封件打开第二密封件与所述表面之间的间隙。

Description

用于电机的密封布置、密封的制造方法以及密封方法

技术领域

本发明涉及用于电机的密封布置、密封的制造方法以及密封方法。

背景技术

具有迷宫密封(labyrinth seal)或摩擦密封的电机例如电动马达或发动机的输出轴的现有密封解决方案不能提供足够的密封性，或者其具有有限的寿命，特别是在例如极端环境条件下。常规的径向密封件不适合高速和油脂润滑，因为它们的摩擦会导致发热，从而限制了其使用，并且常规的迷宫密封在静止状态下不能很好地对流体进行密封。因此，需要改进密封。

发明内容

本发明由独立权利要求限定。从属权利要求中定义了实施方式。

附图说明

下面参照附图，仅通过示例的方式描述本发明的示例实施方式，其中，

图1示出了在低速下或停止时电机的密封的示例；

图2示出了在较高速度下时电机的密封的示例；

图3示出了在低速下或停止时灰尘和颗粒密封件以及另一种形状的第二密封件的示例；

图4示出了在较高速度下时灰尘和颗粒密封件以及另一种形状的第二密封件的示例；

图5示出了迷宫密封与轴承之间的输送孔的示例；

图6示出了电机密封的制造方法的流程图的示例；以及

图7示出了密封方法的流程图的示例。

具体实施方式

以下实施方式仅是示例。尽管说明书可能在若干位置提到“一个”实施方式，但这并不一定意指每个这样的引用都是指相同的实施方式，或者该特征仅适用于单个实施方式。不同实施方式的单个特征也可以被组合以提供其他实施方式。此外，词语“包含”和“包括”应当被理解为不限制所描述的实施方式仅由已经提到的那些特征组成，并且这样的实施方式还可以包含没有具体提到的特征/结构。如果实施方式的所有组合不会导致结构矛盾或逻辑矛盾，则认为这些组合是可行的。

应当注意，虽然附图示出了各种实施方式，但是它们是仅示出一些结构和/或功能实体的简化图。附图中所示的连接可以指逻辑连接或物理连接。对于本领域的技术人员而言明显的是，所描述的装置还可以包括除了在附图和文本中描述的功能和结构之外的其他功能和结构。应当理解，用于测量和/或控制的一些功能、结构以及信令的细节与实际发明无关。因此，这里不需要更详细地讨论它们。

图1示出了当电机10停止或缓慢地运行时电机10的密封布置100的简化示例的截面。密封布置100位于附接至轴106的第一部分104与相对于电机10的定子不动的第二部分102之间。第一部分104是可移动的，并且当电机10运行时，其随着电机10的旋转轴106旋转。在实施方式中，电机10可以包括消耗电能的电动马达或电动发动机，或者产生电能的发电机。密封布置100包括在第一部分102与第二部分104之间沿电机10的径向方向在结构上连续的迷宫密封108的多个之字形(zig-zag)区段110。作为第一部分102与第二部分104之间的通道的迷宫密封108连续围绕电机10的可旋转轴106。第一部分102与第二部分104之间的距离可以从几十毫米至几毫米，该距离是通道的宽度。第一部分102和第二部分104进而可以是电机10的端部壳体的环形元件。第一部分102和第二部分104可以在一个或更多个子部分上制成。当与旋转轴106一起旋转时，径向方向平行于任何物体受到的离心力。

之字形区段110的多个纵轴在同一截面平面中具有不同的方向。因此，连续区段110的方向彼此不同，并且可以彼此垂直。之字形区段110的公共截面的纵向轴线的一部分可以平行于电机100上的轴106的轴线，并且之字形区段110的公共截面的纵向轴线的一部分可以平行于径向方向。然而，其他方向也是可行的。迷宫密封108的不同端距旋转轴的距离不同，这引起对迷宫密封108中的水、润滑剂、灰尘或任何其他材料的径向离心力。因此，离心力进而防止或限制任何不希望的材料进入迷宫密封108。

迷宫密封108在其通道中包括第二密封件112，该第二密封件112固定地附接至可以随轴106旋转的第一部分104。第二密封件112包括弹性材料部分114。在实施方式中，第二密封件112还可以包括弹簧部分116。第二密封件112具有环形形状，并且其位于迷宫密封108的通道的环形、扩大的空腔内。弹性材料部分114可以包括例如聚合物和/或橡胶。弹簧部分116可以包括例如聚合物、橡胶以及/或者金属。金属可以是例如钢。在对第二密封件112的离心力弱于第二密封件112的弹力的转速下，弹性部分114在径向方向上朝向轴106压靠第二部件102的表面118。表面118的法线具有平行于径向方向的分量。

在对第二密封件112的离心力弱于弹簧部分116的弹簧力和弹性材料部分114的潜在弹力的转速下，弹性部分114和弹簧部分116可以在径向方向上使弹性材料部分114压靠第二部分102的表面118。表面118的法线具有平行于径向方向的分量。

如图2所示，在对第二密封件112的离心力大于第二密封件112的弹力的转速下，第二密封件112与所述表面118之间的间隙120打开。以这种方式，减少或消除了摩擦和由摩擦产生的热量。当间隙120打开时，第二密封件112转变成间隙密封(clearance seal)。

在实施方式中，迷宫密封108的通道可以包括位于通道的径向外端与第二密封件112之间的灰尘和颗粒密封件200。灰尘和颗粒密封件200也可以称为小工具密封(gadgetseal)或间隙密封。灰尘和颗粒密封件200防止灰尘和颗粒进入迷宫密封108。迷宫密封108的径向外端指的是离轴106或电机10的旋转轴线径向最远的点。灰尘和颗粒密封件200可以由例如毛毡、聚合物、塑料、橡胶、硅树脂、玻璃纤维等制成。

在图3和图4所示的实施方式示例中，密封布置可以在迷宫密封108的通道内具有限制器300。在图3和图4中，第二密封件112的形状类似于侧放的字母u。密封件112的一侧和底部附接至第一部分104。在图3中，由于弹簧力和电机10的缓慢旋转或无旋转，另一侧与第二部分102接触。在图4中，由于电机10的转速足够高，因此在第二密封件112与第二部分102之间存在间隙12。限制器300限制由离心力引起的第二密封件112的径向运动。因此，限制器300限制了间隙120的最大尺寸。由于第二密封件112的径向运动的限制，第二密封件112保持不动，并且因此有效且持久。

在实施方式中，密封布置可以包括润滑剂输送孔500，该润滑剂输送孔500可以在迷宫密封108的通道与电机10的轴承之间形成连接，并且从轴承接收使用过的润滑剂。孔500可以在轴线方向上。密封布置可以包括用于将已经进入迷宫密封108的使用过的润滑剂排出的输出孔502。排出取决于电机100的转速，并且因此取决于离心力，该离心力将润滑剂向外推动通过径向远离旋转轴线的迷宫密封108的开口。润滑剂可以是用于减少轴承中的摩擦的油脂、油等。

在图5所示的实施方式中，润滑剂输送孔500可以位于迷宫密封108的通道的径向内端。即，润滑剂输送孔500可以靠近或邻近轴106。同样在这种情况下，离心力将润滑剂向外推动通过径向远离旋转轴线的迷宫密封108的开口。可以在电机10运行时进行轴承的润滑。

在图5所示的实施方式中，迷宫密封108的通道可以在第二密封件112与径向内端之间逐渐变细。在实施方式中，迷宫密封108的通道可以在第二密封件112与润滑剂输送孔500之间是倾斜的。所述倾斜使得更加易于利用离心力将润滑剂从迷宫式密封108移除。

在实施方式中，迷宫密封112的通道可以包括径向外端与第二密封件112之间的凹槽504。在实施方式中，环形凹槽504可以位于垫片密封件200与第二密封件112之间。在实施方式中，输出孔502可以面向凹槽504。

在实施方式中，凹槽504可以在可相对于电机10的轴106旋转的第一部分104中。

在实施方式中，凹槽504可以在迷宫密封108的通道的其法线具有平行于径向方向的分量的区段110中。

在实施方式中，迷宫密封108的通道的在迷宫密封108的外端与第二密封件112之间的径向区段110’是多个区段110中最长的。以这种方式，当电动发动机10运行时，离心力强，并且使灰尘、水以及所有其他不希望有的东西远离电机10。当电机10缓慢运行或已经停止时，由第二密封件112基于弹簧力封闭的间隙120进而使灰尘、水以及所有其他不希望有的东西远离电机10。

在图3和图4所示的实施方式中，可以在轴106与第一部分104之间使用O形环510。O形环510可以由金属制成。在实施方式中，O形环510可以由例如聚合物或橡胶制成。

图6是用于密封的制造方法的流程图。在步骤600中，沿电机10的径向方向在附接至可旋转轴106的第一部分104与相对于电机10的定子不动的第二部分102之间形成迷宫密封108的多个之字形区段110。在步骤602中，将第二密封件112在迷宫密封108的通道中附接至第一部分104，第二密封件112包括弹性材料部分114，在对第二密封件112的离心力弱于弹簧部分116的弹簧力的转速下，弹簧部分116在径向方向上推压弹性材料部分114，使弹性材料部分114抵靠第二部分102的表面118，表面118的法线具有平行于径向方向的分量，并且在对第二密封件112的离心力大于弹簧部分116的弹簧力的转速下弹性材料部分114与所述表面118之间的间隙120打开。

图7是电机的密封方法的流程图。在步骤700中，使用沿电机10的径向方向在附接至可旋转轴106的第一部分104与相对于电机10的定子不动的第二部分102之间的迷宫密封108的多个之字形区段110来执行第一密封。在步骤702中，使用附接至第一部分104的第二密封件112来执行第二密封，第二密封件112位于迷宫密封108的通道内并且包括弹性材料部分114。在步骤704中，在对第二密封件112的离心力弱于由弹簧部分116在径向方向上产生的第二密封件112的弹力的转速下，弹性材料部分114压靠第二部分102的表面118，表面118的法线具有平行于径向方向的分量。在步骤706中，在对第二密封件112的离心力大于第二密封件112的弹力的转速下弹性材料部分114与所述表面118之间的间隙120打开。

对于本领域技术人员而言明显的是，随着技术的进步，可以以各种方式实现本发明的构思。本发明及其实施方式不限于以上描述的示例实施方式，而是可以在权利要求的范围内变化。

Claims (12)

1.一种用于电机的密封布置，其中，在附接至可旋转轴的第一部分与相对于所述电机的定子不动的第二部分之间的所述密封布置包括沿所述电机的径向方向的迷宫密封的通道的多个之字形区段；

所述迷宫密封的通道包括第二密封件，所述第二密封件固定地附接至所述第一部分并且具有弹性材料部分，所述第二密封件被配置成在对所述第二密封件的离心力弱于所述第二密封件的弹力的转速下在径向方向上压靠所述第二部分的表面，所述表面的法线具有平行于径向方向的分量，并且所述第二密封件被配置成在对所述第二密封件的离心力大于所述第二密封件的弹力的转速下打开所述第二密封件与所述表面之间的间隙；以及

所述密封布置包括限制器，所述限制器在比所述第二密封件在所述迷宫密封的通道内附接的位置更远离旋转轴线的位置处附接至所述第一部分，所述限制器被配置成限制所述第二密封件基于所述离心力的径向运动，从而限制所述间隙的最大尺寸。

2.根据权利要求1所述的密封布置，其中，所述第二密封件的通道包括在所述迷宫密封的径向外端与所述第二密封件之间的垫片密封件。

3.根据权利要求1所述的密封布置，其中，所述密封布置包括润滑剂输送孔，所述润滑剂输送孔被配置成在所述迷宫密封的通道与所述电机的轴承之间形成连接并且从所述轴承接收使用过的润滑剂，并且所述密封布置包括被配置成将所述使用过的润滑剂从所述迷宫密封排出的输出孔。

4.根据权利要求3所述的密封布置，其中，所述润滑剂输送孔在所述迷宫密封的径向内端处。

5.根据权利要求1所述的密封布置，其中，所述迷宫密封的通道在所述第二密封件与所述迷宫密封的径向内端之间是倾斜的。

6.根据权利要求3所述的密封布置，其中，所述迷宫密封的通道包括在所述迷宫密封的径向外端与所述第二密封件之间的凹槽。

7.根据权利要求6所述的密封布置，其中，所述凹槽在能够随所述电机的所述轴旋转的所述第一部分中。

8.根据权利要求6所述的密封布置，其中，所述凹槽在所述通道的其法线具有平行于径向方向的分量的区段中。

9.根据权利要求1所述的密封布置，其中，所述迷宫密封的通道的在外端与所述第二密封件之间的径向区段是所述多个区段中最长的。

10.根据权利要求1所述的密封布置，其中，所述第二密封件包括弹簧部分，所述弹簧部分被配置成在径向方向上使所述弹性材料部分压靠所述第二部分的表面，所述表面的法线具有平行于所述径向方向的分量。

11.一种制造用于电机的密封布置的方法，所述方法包括：沿所述电机的径向方向在附接至可旋转轴的第一部分与相对于所述电机的定子不动的第二部分之间形成迷宫密封的多个之字形区段；

将第二密封件在所述迷宫密封的通道中附接至所述第一部分，所述第二密封件包括弹性材料部分以用于在对所述第二密封件的离心力弱于所述第二密封件的弹力的转速下在径向方向上压靠所述第二部分的表面，所述表面的法线具有平行于径向方向的分量，并且在对所述第二密封件的离心力大于所述第二密封件的弹力的转速下打开所述第二密封件与所述表面之间的间隙；以及

包括限制器，所述限制器在比所述第二密封件在所述迷宫密封的通道内附接的位置更远离旋转轴线的位置处附接至所述第一部分，所述限制器被配置成限制所述第二密封件基于所述离心力的径向运动，从而限制所述间隙的最大尺寸。

12.一种对电机进行密封的方法，所述方法包括：通过沿所述电机的径向方向在附接至可旋转轴的第一部分与相对于所述电机的定子不动的第二部分之间的迷宫密封的多个之字形区段执行第一密封；

通过第二密封件执行第二密封，所述第二密封件附接至所述第一部分并且位于所述迷宫密封的通道内，所述第二密封件包括弹性材料部分；

在对所述第二密封件的离心力弱于所述第二密封件的弹力的转速下通过在径向方向上使所述弹性材料部分压靠所述第二部分的表面，所述表面的法线具有平行于径向方向的分量；

在对所述第二密封件的离心力大于所述第二密封件的弹力的转速下打开所述弹性材料部分与所述表面之间的间隙；以及

通过限制器限制由所述离心力引起的所述第二密封件的径向运动，从而限制所述间隙的最大尺寸，所述限制器在比所述第二密封件在所述迷宫密封的通道内附接的位置更远离旋转轴线的位置处附接至所述第一部分。

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