一种密封磁性静环径向四极充磁装置的制作方法

本发明涉及一种密封磁性静环径向四极充磁装置，尤其是涉及一种应用于航空发动机密封装置磁环的四磁极充磁装置，属于航空发动机领域。

背景技术

航空发动机密封技术，特别是端面密封技术，提供接触力的元件由弹簧、波簧，逐渐发展为磁性环，磁力密封技术在航空发动机中的应用受到越来越多的重视。在磁力密封装置中，提供结合力的现有磁环通常是2个磁极的情况。随着航空发动机技术的进步，在航空发动机密封领域中，为提高密封性能，国外逐渐出现了4个磁极的磁环，由于磁极个数多能够提供均匀度更好的结合力，有力于密封装置的密封性能保证。为了实现此类4磁极磁环的国产化，在航空发动机领域中提出4磁极径向充磁的需求。

现有技术的充磁机见文献1(刘长智，直流两极充磁机，中国知网网络资料：44)和文献2(怎样制作充磁机,中国知网网络资料：27)。这些文献介绍的充磁机主要依靠手工操作,其自动化程度低,况且手工操作带来磁极在夹紧待充磁磁环时,其夹紧力以及夹紧位置的重复性差等问题，并可能带来同批产品一致性差的问题。此外，这些文献介绍的充磁机的磁极与磁环接触的端头是圆弧面，尚未见到具有一端“凸”字形结构的磁极的报道。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有充磁机充磁主要依靠手工、自动化程度低、重复定位差以及夹紧力不一致的问题，提供一种密封磁性静环径向四极充磁装置。此装置可以为磁环沿径向充磁，形成四个磁极，充磁后的磁环磁感应强度均匀性好、随时间衰减小。所述的充磁装置充磁过程中漏磁少、被充磁产品一致性好，产品磁性力值一致性好，有利于提供密封性能一致性好的磁力密封装置。

本发明的目的是通过上述技术方案实现的。

一种密封磁性静环径向四极充磁装置，包括：充磁装置、充磁磁极径向运动装置、磁极、磁性静环、充磁控制装置和运动控制装置；

充磁磁极径向运动装置均匀分布于充磁装置顶端；磁极固定在充磁磁极径向运动装置上，并通过充磁磁极径向运动装置移动；运动控制装置控制运动装置径向移动，运动装置带动磁极径向运动，并夹紧磁性静环，再由充磁控制装置、充磁装置和磁极对磁性静环充磁。

所述充磁磁极径向运动装置包括：前挡板、轨道、滑块、丝杠、后挡板、电机和底板。

所述的轨道安装在底板上，滑块安装在轨道上，所述的丝杠与滑块通过螺纹连接，丝杠与前挡板和后挡板通过轴承连接，所述的前挡板和后挡板与底板连接，所述的电机与丝杠连接。所述的底板与充磁装置的圆形顶板连接。所述的滑块与磁极的底面连接。

所述磁极与磁性静环接触的一端为“凸”字形端头，与磁性静环适配；另一端为平面端头，磁极中间开槽口。所述的充磁磁极的底面与运动装置的滑块连接。所述的充磁磁极由中间开槽口套入软磁材料极柱的顶部。

所述磁性静环外圆开有“u”形凹槽，与所述磁极“凸”字形端头适配；采用这种结构，使得充磁磁极与待充磁磁性静环之间的配合间隙尽量小，从而减少漏磁情况的发生。

所述的充磁控制装置包括输入端子(接220v交流电压)、电源开关、电流大小调节阀、电压大小调节阀、充磁开关以及恒定电流输出端。所述的充磁控制装置可以提供设计大小的恒电流，为充磁装置的输入。

所述的充磁装置包括圆形顶板、圆筒形侧壁、接线输入端、软磁材料极柱、圆形底板以及铜线圈。所述的圆形底板与圆筒形侧壁、圆筒形侧壁与圆形顶板通过螺栓连接形成外罩。所述的外罩由铝材料制成。所述的圆形顶板开设四个圆形洞口。所述的四个软磁材料极柱底部垂直固定在圆形底板上，极柱材料为1j22，直径120mm，相邻两个软磁材料极柱中心距离为600mm，将铜线均匀缠绕在软磁材料极柱上形成铜线圈。每个软磁材料极柱绕匝，形成四个铜线圈。所述的铜线圈与接线输入端连接。所述的相对两个软磁材料极柱为一组，每组软磁材料极柱产生磁极要一致，分别为n级和s级。所述的四个软磁材料极柱顶部经由圆心顶板的四个圆形洞口伸出，伸出长度为100mm，形成伸出端。所述的四个铜线圈的引线与接线输入端连接，接线输入端与圆筒形侧壁固定。所述的接线输入端与充磁控制装置提供的四对稳定电流输出端连接。

所述的运动控制装置包括：输入端、开关、正向运动按钮、反向运动按钮、停止按钮和输出端。输入端接220v电源，输出端接电机。所述的运动控制装置的输出端与电机连接。按下正向运动按钮，运动控制装置发出信号，电机转动，带动丝杠转动，丝杠转动带动滑块沿轨道运动。滑块带动安装于其上的磁极沿径向运动。磁极沿径向运动沿圆周方向夹紧磁性静环。按下停止按钮，停止运动。

在磁极夹紧磁性静环时，要保证磁性静环的位置与磁极的“凸”字端头的中线正对。此外，要求充磁磁极的“凸”字形前端与磁性静环的“u”形凹槽配合良好，即磁极与磁性静环的三个圆弧面加两个平面对应配合：磁极的圆弧面、圆弧面、圆弧面依次与磁性静环的圆弧面、圆弧面、圆弧面重合；磁极的平面、平面与磁性静环的平面、平面重合，方为夹持成功。

因此，磁极与磁性静环的三个圆弧面具有相同的曲率半径，且平面径向尺寸相同，这样多个面良好贴合，使得漏磁尽可能小，从而提高了充磁的性能。

所述的磁性静环为铝镍钴材料制成，将所述的磁性静环置于圆形顶板的中部，磁性静环尽量与圆形顶板同心，磁性静环端面保持水平，并使得磁性静环的热处理形成的磁极位置标志线与一个充磁磁极的“凸”字端头中部正对，启动运动控制装置正向运动按钮，四个充磁磁极径向运动，直到磁极的“凸”字形端与磁性静环的“u”形凹槽配合良好为止。

所述的充磁控制装置的输入端子接入220v交流电压，打开电源开关，调节电流大小调节阀为5a，打开充磁开关，对磁性静环充磁分钟。关闭充磁开关，启动运动控制装置的反向运动按钮，磁性静环与磁极分离后，按下停止按钮，取出磁性静环，完成对磁性静环的极充磁。

有益效果

本发明的一种密封磁性静环径向四极充磁装置，通过控制系统和运动装置实现自动化，磁极夹紧磁环是靠装置以及控制实现的，其夹紧力和夹紧位置的重复性和一致性好。采用“凸”字形结构的磁极，使得充磁过程中漏磁少，从而达到被充磁产品一致性好，产品磁性力值一致性好的效果，有利于提供密封性能一致性好的磁力密封装置。

本发明的一种密封磁性静环径向四极充磁装置，是针对航空发动机的磁性静环而提出的，由于航空发动机密封功能的要求，航空发动机的磁性静环外圆表面具有“u”形凹槽。为减少漏磁，本发明在充磁磁极的设计上提出“凸”字形前端的设计技术，通过此种设计，使得充磁磁极的“凸”字形前端与磁性静环“u”形凹槽良好贴合。充磁磁极“凸”字形前端由三个圆弧面加两个平面组成，而磁性静环“u”形凹槽也是由三个圆弧面加两个平面组成，设计要求二者的三个圆弧面具有相同的曲率半径，且平面径向尺寸相同，这样5个面良好贴合，使得漏磁尽可能小，从而提高了充磁的性能和效果。

附图说明

图1是本发明是的四磁极充磁装置的结构示意图；

图2是本发明四磁极充磁装置的径向运动装置示意图；

图3是本发明四磁极充磁装置的充磁磁极的结构示意图；

图4是本发明四磁极磁性静环的示意图；

图5是本发明四磁极充磁装置的充磁控制装置示意图；

图6是本发明四磁极充磁装置的运动控制装置示意图；

图7是本发明四磁极充磁装置的充磁磁极的“凸”字形端头的结构示意图；

图8是本发明四磁极磁环“u”形凹槽结构示意图；

图9本发明四磁极充磁装置的充磁装置示意图。

其中，1—充磁装置、2—充磁磁极径向运动装置、3—磁极、4—磁性静环、5—充磁控制装置、6—运动控制装置。11—圆形顶板、12—圆筒形侧壁、13—接线输入端、14—软磁材料极柱、15—圆形底板、16—铜线圈、21—前挡板、22—轨道、23—滑块、24—丝杠、25—后挡板、26—电机、27—底板、50—输入端子、51—电源开关、52—电流大小调节阀、53—电压大小调节阀、54—充磁开关、55—恒定电流输出端、60—输入端、61—开关、62—正向运动按钮、63—反向运动按钮、64—停止按钮、65—输出端。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，本发明由充磁装置1、充磁磁极径向运动装置2、磁极3、磁性静环4、充磁控制装置5、运动控制装置6组成。充磁磁极3与充磁磁极径向运动装置2连接，充磁装置1与运动装置2连接，运动控制装置6与充磁磁极径向运动装置2连接。充磁控制装置5与充磁装置1连接，提供恒定电流，用于充磁。所述的充磁磁极为4个。

如图9所示，充磁装置1包括圆形顶板11、圆筒形侧壁12、四个接线输入端13、软磁材料极柱14、圆形底板15、铜线圈16以及四个圆形洞口17。圆形底板15与圆筒形侧壁12、圆筒形侧壁12与圆形顶板11通过螺栓连接形成外罩。四个软磁材料极柱14底部垂直固定在圆形底板15上，4个铜线圈16缠绕在极柱14上，四个软磁材料极柱14顶部经由圆形顶板11的4个圆形洞口17伸出，形成伸出端。所述的4个铜线圈形成4对接线端与接线输入端13连接，接线输入端13与圆筒形侧壁12固定。

如图2所示，充磁磁极径向运动装置2包括前挡板21、轨道22、滑块23、丝杠24、后挡板25、电机26、和底板27。所述的轨道22安装在底板27上，滑块23安装在轨道22上，所述的丝杠24与滑块23通过螺纹连接，丝杠24与前挡板21和后挡板25通过轴承连接，所述的前挡板21和后挡板25与底板27连接，所述的电机26与丝杠24连接。

如图3所示，充磁磁极3一端为“凸”字形端头32，另一端为平面端头31，中间开槽口33，其底面34。

如图7所示，磁极3的“凸”字形端头32包括圆弧面35、圆弧面36、圆弧面37、平面38和平面39。

如图4所示，磁性静环4在热处理工艺完成后形成初始的4个磁极，两个n极、两个s极。在磁性静环4的外圆柱面上标出初始磁极的位置41。

如图8所示，磁性静环4外圆开有“u”形凹槽，所述的磁性静环4的截面为“凹”字形，“凹”字形由三个圆弧面加两个平面组成，所述的三个圆弧面为圆弧面44、圆弧面45、圆弧面46，所述的两个平面为平面42和平面43。

如图5所示，充磁控制装置5由输入端子50(接220v交流电压)、电源开关51、电流大小调节阀52、电压大小调节阀53、充磁开关54以及恒定电流输出端55组成。

如图6所示，运动控制装置6包括：输入端60、开关61、正向运动按钮62、反向运动按钮63、停止按钮64、输出端65。

本发明一种密封磁性静环径向四极充磁装置的具体实施过程如下：

所述的充磁磁极径向运动装置2的底板27与充磁装置1的圆形顶板11连接。所述的充磁磁极3由中间开槽口33套入充磁装置1的软磁材料极柱14的顶部。所述充磁磁极径向运动装置2的滑块23与磁极3的底面34连接。

运动控制装置6的输入端60接220v交流电源，输出端64接运动装置2的电机26。

将所述的磁性静环4置于充磁装置1的圆形顶板11的中部，磁性静环4尽量与圆形顶板11同心，磁性静环4端面保持水平，并使得磁性静环4的热处理工艺形成的初始磁极位置标志线41与一个充磁磁极3的“凸”字形端头32的中部正对。

按下运动控制装置6的开关61，按下正向运动按钮62,运动控制装置6发出信号，电机26转动，带动丝杠24转动，丝杠24转动带动滑块23沿轨道22运动。滑块23带动安装于其上的磁极3沿径向运动。磁极3沿径向运动由圆周方向夹紧磁性静环4。夹紧要求为充磁磁极3的“凸”字形前端与磁性静环4的“u”形凹槽配合良好，即磁极3与磁性静环4的三个圆弧面加两个平面对应配合：磁极3的圆弧面35、圆弧面36、圆弧面37依次与磁性静环4的圆弧面44、圆弧面45、圆弧面46重合；磁极3的平面38、平面39与磁性静环4的平面43、平面42重合，方为夹持成功。确认夹持成功后，按下停止按钮64，停止运动。完成充磁的夹持过程。

充磁控制装置5的输入端子50接220v交流电压，恒定电流输出端55接充磁装置1的接线输入端13，打开充磁控制装置5的电源开关51，打开电流大小调节阀52，调节电流大小为5a。打开充磁开关54，给4个充磁线圈16通流，线圈产生磁场，使得四个极柱14形成4个磁极，两个n极、两个s极,所产生的磁场通过4个磁级3的导引，对磁性静环4进行径向充磁，充磁时间为3分钟。到达时间后，关闭充磁开关54，启动运动控制装置6的反向运动按钮63，磁极3反向运动，磁性静环4与磁极3分离后，按下停止按钮64，取出磁性静环4，完成对磁性静环4的4极充磁。

充磁之后，对磁性静环4采用专用工装以及设备进行检测，以验证同一批磁性静环磁性力的一致性或充磁效果的一致性。

由于本发明的磁性静环4与充磁磁极3的三个圆弧面具有相同的曲率半径，且平面径向尺寸相同，这样二者的5个面良好贴合，使得漏磁尽可能小，从而提高了充磁的效果，保证产品的一致性。