每当建造水上机器人时,出于明显的原因,我们始终必须小心以防止泄漏。现在,可以轻松地将电线孔做成不透水的,但是电动机呢?我们可以轻松地将外壳密封就位(并填充外壳上的任何孔),但轴与外壳相接的部分仍未受到保护。



渗入电机的水仍然很严重。我怀疑是否有任何方法可以正确地密封该区域,因为任何固体密封都不会使车轴移动,并且任何液体密封(或类似油脂的东西)最终都会擦掉。

我在想在电动机周围放置第二个外壳,也许在轴上使用定制的橡胶孔。诸如此类的东西(原谅图纸不好,不习惯GIMP): />
,那么,如何在不显着影响电机性能的情况下防止水渗入电机呢?宁愿选择一种使我自己的电机防水的方法

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您不需要自定义孔口设计。轴封可从轴承公司和专家处获得。 SKF和INA是两个这样的制造商。

#1 楼

我不确定“水上机器人”是完全潜水式潜水器还是水面潜水器。他们已经很好地解决了这个问题。它只是一个充满油脂的管子。润滑脂可防止任何水泄漏到管和螺旋桨轴之间的船上。通常,轴和管子内部之间大约有1mm的间隙,这样它就可以容纳大量的油脂。管的末端装有松动的衬套,几乎不会产生任何摩擦,但可以防止油脂逸出。

,即使完全浸入水中,只要不深入,该方法也可能很好。随着深度的增加,压力将开始迫使水向上流,将油脂推出,并最终让水进入船内。

一种解决方法是简单地向后推。增加填料函另一端的气压,以使物料保持平衡。一种方法是将电机和管的内端封闭在一个小的密封盒中。用微型泵给水箱加压,以适应水压。

或者,为什么不让水为您工作呢?将电动机密封在橡胶囊中,然后将其容纳在船外。水压会压缩膀胱,使内部的气压始终与外部的气压完美匹配。为什么不建造一个可以横穿车体的电动机呢?将电动机的磁铁放在外面,并将绕组保持在干燥的地方。您将在这里制造的基本上是无刷电机:



您可以将其构建为类似管道风扇的产品。

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感谢您的支持,但我想的不是磁悬浮驱动器,而是磁耦合驱动器。 * 8')
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– Mark Booth♦
2012年10月26日22:42

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有趣,谢谢:)。 @Mark我也没有想到这一点,但是如果您可以将其扩展为答案,那可能是一个不错的阅读方法:D
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– Manishearth
2012年10月27日0:14

$ \ begingroup $
昨天,我在软管卷盘内使用了类似的“填料函”。它工作得异常好。
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–大卫·卡里(David Cary)
2012年11月6日14:18



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我将删除此答案的一部分,该部分建议积极抽气以平衡深度带来的压力。在水下航行器行业中使用的更好,更优雅的解决方案是简单地用不可压缩的液体(通常是某种油)填充马达外壳。
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–伊恩
13年6月4日,下午3:15

#2 楼

您可能需要考虑磁耦合驱动器。使用带有磁耦合器的标准电动机将扭矩传递到您的支柱。

这将使电动机完全密封在车内:
摘自上述Eric Stackpole的文章。

此图片未经许可使用,但带有出处。

但是,此解决方案可能合适也可能不合适,具体取决于您需要传递的扭矩,但是对于开阔水域使用,其明显的优势是受扭矩限制。换句话说,如果您的道具被卡住,并且您选择了合适的电动机和联轴器扭矩,那么联轴器会在电动机烧毁之前打滑。 ,使支撑杆在轴上居中,并使支撑杆沿轴居中。优雅的设计可以同时解决多个问题。

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这是最好的解决方案之一,直到磁场失去磁场:))我认为如果电动机不减速,则可以用定子代替内管磁体。无论如何,这就像安装无刷电机,因此在简单性和效率之间取得了平衡。如果电动机带有减速器,则可以采用这种方式将大多数零件密封起来。
$ \ endgroup $
– Diego C Nascimento
2014年1月12日5:14



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@DiegoCNascimento好吧,您也可以通过在内部和外部磁环之间添加铁磁铁片来创建磁性变速箱。内部(或外部)磁极对的数量应等于外部(或内部)磁极对的数量。进一步的步骤将是集成的磁性齿轮(采用磁性齿轮的电动机)。需要密封环境的工业应用有时也会在定子和转子之间采用一个圆柱体。但是,是的,我们只在谈论业余爱好应用:-)。
$ \ endgroup $
– WalyKu
17年5月6日在17:14

#3 楼

如果您正在寻找一种非常便宜的方法(例如,在教育预算方面很便宜),请查看Sea Perch ROV的构建手册。

完全公开,我曾经在MIT实验室工作过负责该教育计划的执行。整个房屋仍被淹没,在某些情况下,我们将其深达20或30英尺。

我们帮助了许多初中和高中孩子,而我不记得发生了一次密封不可靠的事件。

评论


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关于这些内容,请注意:尽管这是一个主要可靠的设计,并且到目前为止对我的团队来说效果很好,但是您需要定期使用它们,否则它们就会被淘汰。否则,到目前为止,我们已经使用这种设计制造了大约6辆ROV(总共18台电动机),并且只有两次密封失效。
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–内特·科彭哈弗(Nate Koppenhaver)
2013年6月1日在3:39



#4 楼

我在其他帖子中遇到了所有建议。我不明白为什么人们会提出复杂且昂贵的解决方案,这也是不可行的。

机械密封是密封电动机或使其达到IP 68的最简单答案。我们可以使用此电动机到海水中20 m的深度。

其结构就像一个WET坑。

这种类型的电动机用于污水潜水泵,其工作深度为20 m。

这种密封的成本也很低。

评论


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哪些解决方案不可行,为什么?(鉴于其中一些目前已实施并正在使用)?机械密封与填料函有何不同?
$ \ endgroup $
–伊恩
2013年10月4日14:58

$ \ begingroup $
好吧,我知道这是一篇老文章,但是我在SE Robotics每周新闻中提出了这个问题,并且我在填料函和机械密封方面已有6年的经验,因此我想发表评论。填料函是直径大于轴的管,轴穿过该管。您将密封剂(塞入)放入管中,然后压缩直到其紧紧地靠在轴上,以免泄漏。密封剂通常是某种形式的蜡或油浸渍的织物。
$ \ endgroup $
–卡盘
2015年6月10日,12:32

$ \ begingroup $
填料函对零件的表面光洁度或精度没有要求。不利的一面是压缩填充材料,直到它压紧轴为止,使液体无法通过为止-这通常会给旋转轴通常所需的扭矩增加巨大的扭矩。机械密封使用精密研磨(搭接)的面来提供密封,并使用弹簧将这些面混在一起。 @Deepak未能提及的是机械密封被设计为泄漏并需要润滑液。
$ \ endgroup $
–卡盘
2015年6月10日12:38在

$ \ begingroup $
机械密封使用的零件制造精度极高,因此它们利用这种精度并依靠非常非常平坦的表面来防止泄漏,而填料函则需要大量压力来防止泄漏。如上所述,机械密封需要润滑液流以防止密封面变形。这通常是所泵送的任何液体(出于这个原因,通常将它们用于泵中)。您可以添加一个密封水系统,在该系统中您可以通过机械密封从外部泵水,但这也很复杂。
$ \ endgroup $
–卡盘
2015年6月10日12:41

#5 楼

所有密封件泄漏。如果能够封闭电动机,使轴成为唯一的出口点,请用低粘度的非导电油(例如矿物油)填充电动机。这样可以大大减小整个密封件的压差。

评论


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除了向马达注油之外,还可以在马达上安装一个充满油的挠性气囊(如气球)。当气囊暴露于水时,它将使电动机中的压力与外部压力保持平衡,从而防止了压力梯度,否则压力梯度会将水驱动到电动机中。
$ \ endgroup $
–brnd4n
2012年11月2日,下午1:55

#6 楼

物有所值,我就在Maker Faire的OpenROV展位旁边,他们的回答是“让它泄漏并稍后晾干”。他们说,令他们惊讶的是,进水不会对他们造成问题。他们还没有:-)

也许值得从廉价的电动机开始,看看您的体验是否与他们的相符...

#7 楼

在我的一艘遥控船上,我使用了这种设计...



蓝色的圆盘是飞轮。它们连接到绿色杆,绿色杆钩在柔性防水膜的两侧。膜固定在外壳的两侧,因此可以传递运动,但不会让水通过。

评论


$ \ begingroup $
我也考虑过使用膜片驱动器(尽管膜片中的线性运动会更好。但是问题是,在水压作用下,膜片会被迫进入内部,从而使电机几乎没有扭矩,只能通过移动减小压力的力可能很小,但是很小,MTBF会大大降低。
$ \ endgroup $
– Diego C Nascimento
2014年1月12日下午5:09

#8 楼

我完全了解您在说什么。我正在开发自己的ROV,它将具有跟踪系统并在海底爬行。如果我建议您在齿轮驱动器靠近底部的情况下将电动机放在ROV的较高位置,则可以安装加压空气系统,随着ROV的加深,该系统将允许空气进入腔室。可以将其想象为一个抽水马桶,只是它会随着水位的上升而允许空气进入。我也曾想过同样的问题,这就是我想出的。
使用气枪中的CO2筒和自制的增压阀(抽水马桶的想法),它越深入,空气压缩的就越多让水进入腔室。安装阀门后,它会引入更多的空气,使水远离电动机。

#9 楼

从一年开始,安装在我的水下机器人中的简单直流电动机仍在运行(噪音稍大),而且没有任何密封。浸在水中,除非咸,否则水不会通过本身传导太多电流。

当电流流经电阻最小的路径时,大部分电流仍将流经电动机绕组,但是水的存在会导致生锈,这会损坏电动机的电刷,从而产生更大的噪音和摩擦力。

#10 楼

为了扩大履带式机器人/马桶的答案,如果电动机在腔室内足够高的位置放置,则无需复杂的气枪弹药筒就可以实现同样的效果:在腔室的高度,ROV的深度(以及流体的密度)上,在某些时候压力会相等并防止流体进一步进入。

#11 楼

我想创建一个潜水式水泵作为学校科学项目的一部分。我在制造普通的直流电动机及其轴以防水方面确实很费劲。我惨败了。
后来我想到了一个主意。我从电机上拆下了轴和磁铁。我卸下了线圈并在轴上装了磁铁。使用小的PVC管件并将其盘绕。将轴保持在PVC盘管内。现在,当您在线圈中通过交流电流时,轴将旋转。因此,现在您不必对旋转轴进行防水处理,而只需在墙壁上打孔即可,这非常容易。只是在水底下的镁磁场。