一种磁源为三相电绕组线圈的磁流体密封制造技术

本发明专利技术涉及专利一种磁源为三相电绕组线圈的磁流体密封，包括轴、外壳、极靴环和冷却水套。本发明专利技术将电机定子绕组结构应用于磁性液体密封上，通过在绕组线圈中通入变化的三相电，使磁性液体中的磁性颗粒保持运动，实现了对密封间隙磁场大小的调节，解决了磁性液体密封启动力矩大、耐压能力不精确和常用的永磁体存在的难充磁、难加工、易退磁和磁场不可控的问题。易退磁和磁场不可控的问题。易退磁和磁场不可控的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种磁源为三相电绕组线圈的磁流体密封


[0001]本专利技术属于机械工程密封领域，具体涉及专利一种磁源为三相电绕组线圈的磁流体密封。

技术介绍

[0002]磁流体密封是利用永磁体在密封间隙内产生磁场力将磁流体牢牢固定在密封间隙内，抵抗两侧的压差，从而达到密封的效果。
[0003]磁性液体密封常用的永磁体一般为烧结钕铁硼材料，这是一种难加工的脆硬材料，在结构确定之后，其产生的磁场不可调控，且在极端环境下具有严重的退磁问题，影响耐压能力和密封的稳定性。且在静置和稳态磁场情况下，虽然密封间隙处在磁场作用下形成磁性颗粒的链状结构会相互凝聚形成柱状结构，会提高磁性液体静密封耐压能力，这解释了磁性液体密封在静密封下的耐压能力会随着时间的推移而增加，但是同时表现为动密封下启动转矩显著增大，严重阻碍了密封主轴的启动，且一旦强行启动之后，其由于磁性液体颗粒形成柱状结构而增加的耐压能力的提升将会消失，因此在动密封的应用下磁性颗粒柱状结构的存在表现为启动力矩大、耐压能力不精确等缺点，意义不大，应该避免。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供专利一种磁源为三相电绕组线圈的磁流体密封装置，将绕组结构应用于磁性液体密封上，通过调节绕组线圈电流大小，实现了对密封间隙磁场大小的调节，可以使磁性颗粒始终处于运动状态，解决了磁性液体密封常用的永磁体存在的难充磁、难加工、易退磁和磁场不可控的问题。
[0005]本专利针对大量磁性液体密封算例进行了有限元仿真，对仿真结果进行分析，提出了使用定子绕组式极靴的磁流体密封的合理设计方案。
[0006]本专利技术的技术方案如下：本专利技术的技术方案如下：所述的极靴环设于外壳的内壁上，密封圈槽内放置密封圈实现静密封，极靴环内圆面通过螺纹与不导磁环内圆面配合，不导磁环的内圆面和轴的外圆面之间留有间隙，也就是密封间隙，该密封间隙中填充磁流体进行密封，为使轴的外圆面与不导磁环的内圆面之间的间隙形成沿周向均匀的磁场，极靴环内圆面加工有若干极板形成极相槽，将绕组线圈缠绕在极相槽内，为使密封间隙内形成显著的磁场梯度使磁性液体提供密封能力，绕组线圈沿轴向从左到右依次接入三相电的A、B、C相，温升低时采用外壳上的翅片进行散热，温升高时在极靴环内的冷却水槽通冷却水进行冷却。
[0007]所述极靴环的外圆面加工有若干极板和极相槽，槽数为3n个，极板的轴向宽度设为0.1
‑
1mm，径向长度为1
‑
5mm，极相槽的轴向宽度设为0.5
‑
5mm，不导磁环壁厚为0.05
‑
1mm。
[0008]所述的不导磁环的内圆面和轴的外圆面之间留有的密封间隙大小为0.05～3mm。
[0009]所述的绕组线圈为漆皮包覆的铜线，使用三相电供电，绕组线圈沿轴向从左到右依次接入三相电A、B、C相。
[0010]所述的极靴环使用导磁材料制成，其内圆面上加工有若干极板和极相槽，每个极相槽内可缠绕绕组线圈，缠绕的的绕组线圈数为3n个，不导磁环套采用不导磁材料制成，通过螺纹与极靴环配合。
[0011]所述的轴承套装于轴上。
附图说明
[0012]图1为本专利技术提出的专利一种磁源为三相电绕组线圈的磁流体密封的结构示意图；图中各序号标示及对应的名称如下：1
‑
轴、2
‑
外壳、3
‑
极靴环、3
‑
1到3
‑
3三相电绕组线圈、3
‑
4极板、3
‑
5极相槽、3
‑
6密封圈槽、3
‑
7冷却水槽、4
‑
不导磁环、4
‑
1螺纹、5
‑
轴承、6
‑
端盖。
[0013]图2为仿真中三相电的电压波形图；图3为仿真模型密封间隙处沿轴向的磁场强度分布图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0015]如图1所示，本专利技术的技术方案如下：所述的极靴环设于外壳的内壁上，密封圈槽内放置密封圈实现静密封，极靴环内圆面通过螺纹与不导磁环内圆面配合，不导磁环的内圆面和轴的外圆面之间留有间隙，也就是密封间隙，该密封间隙中填充磁流体进行密封，为使轴的外圆面与不导磁环的内圆面之间的间隙形成沿周向均匀的磁场，极靴环内圆面加工有若干极板形成极相槽，将绕组线圈缠绕在极相槽内，为使密封间隙内形成显著的磁场梯度使磁性液体提供密封能力，绕组线圈沿轴向从左到右依次接入三相电的A、B、C相，温升低时采用外壳上的翅片进行散热，温升高时在极靴环内的冷却水槽通冷却水进行冷却。
[0016]所述极靴环的外圆面加工有若干极板和极相槽，槽数为3n个，极板的轴向宽度设为0.1
‑
1mm，径向长度为1
‑
5mm，极相槽的轴向宽度设为0.5
‑
5mm，不导磁环壁厚为0.05
‑
1mm。
[0017]所述的不导磁环的内圆面和轴的外圆面之间留有的密封间隙大小为0.05～3mm。
[0018]所述的绕组线圈为漆皮包覆的铜线，使用三相电供电，绕组线圈沿轴向从左到右依次接入三相电A、B、C相。
[0019]所述的极靴环使用导磁材料制成，其内圆面上加工有若干极板和极相槽，每个极相槽内可缠绕绕组线圈，缠绕的的绕组线圈数为3n个，不导磁环套采用不导磁材料制成，通过螺纹与极靴环配合。
[0020]所述的轴承套装于轴上。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.专利一种磁源为三相电绕组线圈的磁流体密封，包括轴(1)、外壳(2)、极靴环(3)、不导磁环(4)；其特征在于：所述的极靴环(3)设于外壳(2)的内壁上，密封圈槽(3
‑
6)内放置密封圈实现静密封，极靴环(3)内圆面通过螺纹(4
‑
1)与不导磁环(4)内圆面配合，不导磁环(4)的内圆面和轴(1)的外圆面之间留有间隙，也就是密封间隙，该密封间隙中填充磁流体进行密封，为使轴(1)的外圆面与不导磁环(4)的内圆面之间的间隙形成沿周向均匀的磁场，极靴环内圆面加工有若干极板(3
‑
4)形成极相槽(3
‑
5)，将绕组线圈(3
‑
1～3
‑
3)缠绕在极相槽(3
‑
5)内，为使密封间隙内形成显著的磁场梯度使磁性液体提供密封能力，绕组线圈沿轴向从左到右依次接入三相电A、B、C相，温升低时采用外壳(2)上的翅片(2
‑
1)进行散热，温升高时在极靴环(3)内的冷却水槽(3
‑
7)通冷却水进行冷却。2.如权利要求1所述的专利一种磁源为三相电绕组线圈的磁流体密封，其特征在于：所述极靴环(3)的外圆面加工有若干极板(3
‑
4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘嘉伟，李德才，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：