提供了一种磁响应装置(100)，该磁响应装置(100)具有磁性密封件(160,170)，以将磁响应材料保持在限定的空间(150)内。磁响应装置(100)具有轴(110)、转子(130)、磁场发生器(145)、磁响应介质和磁性密封件(160,170)。密封件(160,170)优选地是非接触式密封件(160,170)，其不随时间劣化并且几乎不产生阻力。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于磁响应装置、系统和方法的磁性密封件
本文公开的主题一般涉及磁响应系统。更具体地，本文公开的主题涉及与磁响应系统一起使用以防止磁响应材料从系统中迁移出来的密封件。
技术介绍
内部包含磁响应(MR)材料的机械系统可以对所施加的力或扭矩提供可控的反馈。这样的系统例如在线控转向系统的触觉反馈装置(其中当附接到轴的转子相对于固定定子剪切MR材料时产生到操作者的扭矩反馈)中可以提供一系列益处。在这样的系统中，触觉反馈装置转向单元可以利用精细的磁响应(MR)材料(铁粉)来提供与电流成比例且与温度无关的平滑扭矩。触觉反馈装置的典型功能包括扭矩反馈、位置(旋转)感测和结构。为了提供结构和旋转运动，通常使用轴承或衬套来支撑输出轴。然而，传统的轴承和衬套在被MR粉末污染时易粘合失效。当粉末进入轴承时，轴承会在操作界面(operatorinterface)处卡住或提供“刚性转向”。这种失效模式推动了特殊密封件的开发，这种密封件旨在减少导致污染的泄漏路径。例如，目前的解决方案包括压缩毡、迷宫式密封件、径向唇形密封件和轴向唇形密封件。虽然目前的应用已经过测试并通过了指定的耐久性寿命测试，但间歇性故障和新的设计构造限制了该技术。因此，希望MR系统具有改进的密封结构，以更好地防止MR材料从系统中泄漏，从而为相关轴承提供更强大的保护。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了用于磁响应装置、系统和方法的磁性密封件。在一个方面，提供了一种磁响应装置。该磁响应装置包括轴、转子、磁场发生器、磁响应介质和磁性密封件。转子包括高磁导材料，转子互连到轴上，以限制转子和轴之间的相对旋转。磁场发生器通过空隙与转子分开。磁响应介质被包含在空隙内并至少部分地填充空隙，其中磁场发生器是可控制的，以使磁响应介质沿空隙内的磁通路径对准(align)，从而引起转子的扭转阻力的变化。磁性密封件与转子轴向间隔开并且定位在轴处或附近，磁性密封件包括磁性元件，磁性元件构造成产生磁场，以防止磁响应介质从空隙中漏出。在另一方面，提供了一种轴密封装置。该密封轴装置包括磁性密封件，该磁性密封件构造成定位在可旋转轴处或附近。磁性密封件包括磁性元件，该磁性元件构造成产生磁场，以防止磁响应介质沿着可旋转轴漏出。在又一方面，提供了一种用于防止磁响应介质从磁响应装置中漏出的方法。该方法包括以下步骤：将磁性密封件定位在与磁阻装置相关联的旋转轴处或附近，并产生磁场，以防止磁响应介质沿着轴漏出而远离磁响应装置。虽然已在上文中阐述了本文公开的主题的一些方面，并且其全部或部分地由本专利技术公开的主题来实现，但是当结合如下文最佳描述的附图进行阐述时，其他方面将变得明显。附图说明图1是根据本公开主题的实施例的包含磁性密封件的磁响应装置的侧剖视图。图2A是根据本公开主题的实施例的包含磁性密封件的磁响应装置的局部侧剖视图。图2B是图2A所示的磁响应装置中的磁通量图案的局部侧剖视图。图3A是根据本公开主题的实施例的包含磁性密封件的磁响应装置的局部侧剖视图。图3B是图3A所示的磁响应装置中的磁通量图案的局部侧剖视图。图4A是根据本公开主题的实施例的与磁响应装置一起使用的磁性密封件的侧剖视图。图4B是图4A所示的磁性密封件的透视分解图。具体实施方式本主题提供用于磁响应装置、系统和方法的磁性密封件。本主题提供了这样的磁性密封件：其设计成通过将磁通量集中在将阻止磁响应材料漏出的区域中来防止轴承或衬套的污染。如上所讨论的，典型的密封方法包括轴向/径向弹性体接触密封件，并且这些类型的密封件在干燥污染方面表现不佳并且随着时间的推移会出故障。相反，非接触式磁性密封件即使在固定部件和移动部件之间存在间隙，也可以保持粉末并防止泄漏。在一个方面，本主题提供了一种磁响应装置以及与磁响应装置一起使用的磁性密封件。如图1所示，通常标记为100的磁响应装置包括轴110和转子130，转子130与轴110互连以限制它们之间的相对旋转。在一些实施例中，转子130包括高磁导材料(例如，诸如AISI-1018等中/低碳钢)。在一些实施例中，壳体140基本上围绕轴110和转子130定位。另外，一个或多个磁极142附接到壳体140或者集成在壳体140内，并且与磁极142相关联的磁场发生器145通过空隙150与转子130间隔开。在一些实施例中，磁场发生器145是固定定子(例如，永磁体和/或电磁线圈)，固定定子构造成在转子130处或附近在磁极142的至少一部分中产生磁场。磁响应介质(例如，诸如铁粉等磁响应粉末)包含在空隙150内并且至少部分地填充空隙150。在这种布置中，磁场发生器145是可控制的，以使磁响应介质沿空隙150内的磁通路径对准，从而引起转子130(和轴110)的扭转阻力的变化。如上所讨论的，为了提供结构和旋转运动，通常使用轴承或衬套来支撑输出轴。在图1所示的构造中，上部轴承121和下部轴承122沿轴110定位在转子130的两侧。为了解决MR材料侵入的问题并因此改善磁响应装置100的寿命，提供了用于密封磁响应介质的更好机构。如下面将进一步详细讨论的，磁性密封件提供了这种机构。在图1所示的实施例中，上部磁性密封件160与转子130间隔开(即，在上部轴承121和转子130之间)，并且定位在轴110处或附近，下部磁性密封件170同样与转子130间隔开(即，在下部轴承122和转子130之间)，并且定位在轴110处或附近。在一些实施例中，上部轴承121和上部磁性密封件160之间以及下部轴承122和下部磁性密封件170之间的间距被设计成使得上部轴承121和下部轴承122的座圈不会被磁化，磁化可能导致轴承吸引磁响应介质。上部磁性密封件160和下部磁性密封件170中的每一个包括磁性元件，该磁性元件构造成产生磁场，以限制和/或防止磁响应介质从空隙150沿着轴110朝向上部轴承121和下部轴承122漏出。磁性密封件160,170通过间隙161,171与轴110分开，间隙161,171防止轴110与磁性密封件160,170的内径之间的接触。可以利用各种设计来创建理想回路(circuit)。在一些实施例中，磁性元件是环形磁体(例如，具有标准磁极性的钕环形磁体)。参考图2A所示的下部磁性密封件170的示例性构造，例如，环形磁体172定位在壳体140和轴110之间。在这种构造中，环形磁体172通过磁体保持件174联接到壳体140，磁体保持件174由非磁性材料(例如，6061-T6铝或类似物)构成。在这种布置中，如图2B所示，环形磁体172可以提供其磁性密封功能，而不会干扰磁场发生器145的操作。尽管参考了用于下部磁性密封件170的示例性构造，但是本领域技术人员应该认识到，本文公开的概念可以类似地应用于上部磁性密封件160的构造。除了能够提供屏障以限制或防止磁响应介质朝向下部轴承122通过之外，还可以在不接触轴110的情况下使用环形磁体。如图1和图2A所示，在上部磁性密封件160和轴110之间存在小的第一间隙161，并且在下部磁性密封件170和轴110之间存在第二间隙171。如图所示，第二间隙171的尺寸大于磁响应介质的分子/颗粒尺寸(例如，大约100微米或更小)，但如上所讨论的，密封件被设计成阻止磁响应介质的移动，而不需要抵靠轴110的物理屏障。无论间隙的尺寸如何，即本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磁响应装置，包括：轴；转子，其包括高磁导材料，所述转子互连到所述轴上，以限制所述转子和所述轴之间的相对旋转；磁场发生器，其通过空隙与所述转子分开；磁响应介质，其被包含在所述空隙内并至少部分地填充所述空隙，其中所述磁场发生器是可控制的，以使所述磁响应介质沿所述空隙内的磁通路径对准，从而引起所述转子的扭转阻力的变化；以及磁性密封件，其与所述转子轴向间隔开并且定位在所述轴处或所述轴附近，所述磁性密封件包括磁性元件，所述磁性元件构造成产生磁场，以防止所述磁响应介质从所述空隙中漏出。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种磁响应装置，包括：轴；转子，其包括高磁导材料，所述转子互连到所述轴上，以限制所述转子和所述轴之间的相对旋转；磁场发生器，其通过空隙与所述转子分开；磁响应介质，其被包含在所述空隙内并至少部分地填充所述空隙，其中所述磁场发生器是可控制的，以使所述磁响应介质沿所述空隙内的磁通路径对准，从而引起所述转子的扭转阻力的变化；以及磁性密封件，其与所述转子轴向间隔开并且定位在所述轴处或所述轴附近，所述磁性密封件包括磁性元件，所述磁性元件构造成产生磁场，以防止所述磁响应介质从所述空隙中漏出。2.根据权利要求1所述的磁响应装置，其中，所述轴由非磁性材料构成。3.根据权利要求1所述的磁响应装置，其中，所述磁场发生器包括电磁体定子。4.根据权利要求1所述的磁响应装置，其中，所述磁性密封件通过间隙与所述轴分开，所述间隙防止所述轴与所述磁性密封件的内径之间的接触。5.根据权利要求1所述的磁响应装置，其中，所述磁性密封件包括磁集中器，所述磁集中器构造成集中磁通量，以使磁响应介质在用作粉末屏障的区域中对准。6.根据权利要求5所述的磁响应装置，其中，所述磁集中器包括位于所述磁性元件周围的磁通磁芯，所述磁通磁芯由磁性材料构成。7.根据权利要求6所述的磁响应装置，其中，所述磁集中器包括位于所述磁性元件和所述磁通磁芯之间的间隔件，所述间隔件由非磁性材料构成。8.根据权利要求1所述的磁响应装置，包括非磁性屏障元件，所述非磁性屏障元件在所述磁性密封件附近占据所述空隙的一部分，并且与所述轴联接以随所述轴旋转，其中所述非磁性屏障元件构造成阻止所述磁响应介质在所述磁性密封件处或附近的积聚。9.根据权利要求1所述的磁响应装置，包括第二密封件，所述第二密封件与所述转子轴向间隔开并且定位成与所述轴接触。10.一种轴密封装置，包括磁性密封件，所述磁性密封件构造成定...
【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·加祖姆斯基，阿斯卡里·巴德雷阿拉姆，
申请(专利权)人：洛德公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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