專利名稱：電馬達(dá)中的非金屬屏障的實(shí)施的制作方法
電馬達(dá)中的非金屬屏障的實(shí)施
背景技術(shù)：
本發(fā)明是在NASA資助的合同RH6-118203下由政府支持完成的。政府在本發(fā)明中
享有一定的權(quán)利。一些電馬達(dá)使用金屬屏障而被“封裝”或密封，以防止環(huán)境(該馬達(dá)使用于其中)進(jìn)入馬達(dá)的電氣部分中。這種環(huán)境可包括像液體或氣體之類的流體。在諸如較高氧氣濃度的易變環(huán)境(volatile environment)中運(yùn)行時，該易變環(huán)境必須與電子器件密封開，以防止任何火花與氧氣相互作用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個示例，一種用于易變環(huán)境中的馬達(dá)包括暴露于易變環(huán)境的轉(zhuǎn)子、用于使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電子器件、將電子器件和轉(zhuǎn)子分開的不透陶瓷屏障、以及柔性密封件，所述柔性密封件用于防止易變環(huán)境與電子器件接觸并用于最小化屏障上的振動和扭轉(zhuǎn)負(fù)載以最小化對屏障的損壞。易碎屏障布置在轉(zhuǎn)子和電子器件之間，轉(zhuǎn)子布置在易變環(huán)境中。易碎屏障被一組 0形圈支撐，所述0形圈還充當(dāng)密封件以防止該環(huán)境到達(dá)馬達(dá)電子器件。本發(fā)明的這些和其他特征可從以下說明和附圖得到最佳的理解，其下面是簡要說明。


圖1示出了被封裝的電馬達(dá)的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例。圖2示出了易變環(huán)境中的具有非金屬屏障的電馬達(dá)的一個實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式參見圖1，示出了用于富氧環(huán)境15中的馬達(dá)10的一個現(xiàn)有技術(shù)示例。馬達(dá)10包括殼體20，殼體20具有帶端部密封件30的圓柱形主體25。殼體20容納電子器件35 (例如控制裝置和定子繞組等)，電子器件35中使用電力。導(dǎo)電封裝材料40 (例如金屬)用于產(chǎn)生凹陷70，多個軸承45將轉(zhuǎn)子50保持在凹陷70中。封裝材料40在圓柱體25的開放端部60處常規(guī)地附接到殼體20并且附接到環(huán)境壁65。0形圈55布置在殼體20和環(huán)境壁 65之間以防止環(huán)境泄漏到馬達(dá)10外面。連續(xù)的封裝材料40將氧氣密封成不能到達(dá)電子器件35。不幸的是，該金屬封裝在馬達(dá)速度增加時降低了馬達(dá)效率。例如，馬達(dá)10中的較高電流可在封裝材料40中感生出渦流。封裝材料40中的渦流可干擾轉(zhuǎn)子50和電子器件35 之間的磁通量，從而在馬達(dá)10中的電流增加時導(dǎo)致曳力和加熱?，F(xiàn)在參見圖2，所示馬達(dá)100處于易變環(huán)境105中，例如太空服的100%氧氣環(huán)境， 不過本文也將其他場所中的其他易變流體混合物構(gòu)想為易變環(huán)境。殼體110經(jīng)由徑向外側(cè)部分115延伸到該環(huán)境中。殼體110還包括圓柱形部分120，圓柱形部分120被端部分125 封閉。圓柱體的內(nèi)部130容納電子器件135 (如繞組和控制裝置)等。殼體110具有容納0形圈145的一組四個徑向凹槽140，0形圈145可由硅酮等制成，本文下面將要討論。馬達(dá)具有在內(nèi)側(cè)部分160和徑向外側(cè)部分165處布置于滾道155中的軸承組150 以保持住轉(zhuǎn)子170，轉(zhuǎn)子170布置成在軸承組150中旋轉(zhuǎn)。非金屬屏障175可以是易碎的、 薄的、非金屬、無磁性陶瓷材料，其形狀類似于圓柱并且被布置在0形圈145中。本文也構(gòu)想了其他形狀。轉(zhuǎn)子170構(gòu)造成暴露于易變環(huán)境105，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子170和非金屬屏障175之間存在間隙180。通過提供由不透陶瓷材料制成的非常薄的非金屬屏障175，馬達(dá)100的效率得到極大的提高，因?yàn)閷D(zhuǎn)子170和電子器件135之間的磁通量的干擾得以最小化。使用陶瓷材料用于非金屬屏障175是因?yàn)榉墙饘俨牧显诟谎趸蚣冄醐h(huán)境中不會生銹或燃燒，并且是防磁的。雖然一個實(shí)施例使用穩(wěn)定氧化鋯作為陶瓷材料，但也可使用其他晶態(tài)(morpheus) 和非晶態(tài)的玻璃和晶體，例如藍(lán)寶石、氧化鋁等。非金屬屏障175的厚度可約為0.025英寸(0.635 mm)厚并且如上所述由諸如玻璃的陶瓷材料制成，并且這種玻璃傾向于是易碎的。用于一定應(yīng)用(例如空間探索)的馬達(dá)可經(jīng)受高振動和轉(zhuǎn)矩環(huán)境。0形圈145充當(dāng)柔性密封件以防止非金屬屏障175的陶瓷材料在馬達(dá)100中由于彎曲或扭轉(zhuǎn)而撓曲，或者防止其受到振動和沖擊，這可能使得剛性固定構(gòu)造中的玻璃屏障破碎。0形圈145的順應(yīng)性溫和地約束非金屬屏障175并且將其與惡劣的外部馬達(dá)環(huán)境隔離。0形圈145和非金屬屏障175的組合將電子器件135與轉(zhuǎn)子170可能向其暴露的易變環(huán)境105隔離。雖然本文構(gòu)想了玻璃，但此處也構(gòu)想了不干擾馬達(dá)定子和轉(zhuǎn)子之間的磁通量的其他易碎材料。雖然在所示實(shí)例中示出了特征的組合，但不是所有這些特征都需要被組合起來以實(shí)現(xiàn)本公開的各種實(shí)施例的益處。換句話說，根據(jù)本公開一個實(shí)施例設(shè)計的系統(tǒng)將不必包括任一圖中所示的所有特征，也不必包括圖中所示意性示出的所有部分。而且，一個示例性實(shí)施例的選定特征可與其他示例性實(shí)施例的選定特征進(jìn)行組合。前面的描述本質(zhì)上是示例性的而非限制性的。所公開示例的變形和修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得明顯，而不必偏離本公開的實(shí)質(zhì)。給予本公開的法律保護(hù)范圍僅可通過研究所附權(quán)利要求而確定。
權(quán)利要求
1.一種用于易變環(huán)境中的馬達(dá)，所述馬達(dá)包括 轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子構(gòu)造成暴露于所述易變環(huán)境； 電子器件，所述電子器件用于使所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；不透陶瓷屏障，所述不透陶瓷屏障將所述電子器件和所述轉(zhuǎn)子分開；和柔性密封件，所述柔性密封件用于防止所述易變環(huán)境與所述電子器件接觸并用于最小化所述陶瓷屏障上的振動和扭轉(zhuǎn)負(fù)載以最小化對所述陶瓷屏障的損壞。
2.如權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其中，所述易變環(huán)境是氧氣。
3.如權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其中，所述陶瓷屏障是玻璃。
4.如權(quán)利要求3所述的馬達(dá)，其中，所述玻璃由氧化鋯或氧化鋁之一制成。
5.如權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其中，所述密封件包括一對密封件。
6.如權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其中，所述陶瓷屏障對于所述易變環(huán)境是不透的。
7.如權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其中，所述陶瓷是無磁性的。
8.如權(quán)利要求7所述的馬達(dá)，其中，所述陶瓷是非金屬的。
9.一種用于易變環(huán)境中的設(shè)備，所述設(shè)備包括 轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子構(gòu)造成暴露于所述易變環(huán)境； 電子器件，所述電子器件用于使所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；不透陶瓷屏障，所述不透陶瓷屏障將所述電子器件和所述轉(zhuǎn)子分開；和柔性密封件，所述柔性密封件用于防止所述易變環(huán)境與所述電子器件接觸并用于最小化所述陶瓷屏障上的振動和扭轉(zhuǎn)負(fù)載以最小化對所述陶瓷屏障的損壞。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述易變環(huán)境是氧氣。
11.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述陶瓷屏障是玻璃。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述玻璃由氧化鋯或氧化鋁之一制成。
13.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述密封件包括一對密封件。
14.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述陶瓷屏障對于所述易變環(huán)境是不透的。
15.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述陶瓷是無磁性的。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述陶瓷是非金屬的。
17.一種用于將惡劣環(huán)境中的轉(zhuǎn)子與用于使所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)分開的屏障，所述屏障包括不透陶瓷屏障，所述不透陶瓷屏障將所述系統(tǒng)和所述轉(zhuǎn)子分開；和柔性密封件，所述柔性密封件用于防止所述易變環(huán)境與所述系統(tǒng)接觸并用于最小化所述陶瓷屏障上的振動和扭轉(zhuǎn)負(fù)載以最小化對所述陶瓷屏障的損壞。
全文摘要
本發(fā)明涉及電馬達(dá)中的非金屬屏障的實(shí)施，具體地，一種用于易變環(huán)境中的馬達(dá)包括暴露于易變環(huán)境的轉(zhuǎn)子、用于使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電子器件、將電子器件和轉(zhuǎn)子分開的不透陶瓷屏障、以及柔性密封件，所述柔性密封件用于防止易變環(huán)境與電子器件接觸并用于最小化屏障上的振動和扭轉(zhuǎn)負(fù)載以最小化對屏障的損壞。
文檔編號H02K5/12GK102214971SQ20111009065
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者D·M·貝林格, G·A·穆薩多克斯, M·R·卡拉 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司