CN101417702A - 水下电机与推进器一体化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种水下电机与推进器一体化装置。它包括电机外壳，设置于电机外壳两端的端盖，端盖与电机外壳之间密封，嵌有三相绕组的定子铁心固定在电机外壳的内侧，一端带有固定轴、另一端带有传动轴的转子通过轴承安装在电机外壳内、并且传动轴伸出端盖，螺旋桨固定在传动轴上，转子上贴有烧结型钕铁硼，定子铁心上装有位置传感器，控制器设置于电机外壳内，定子上的三相绕组与控制器分别通过导线与控制器相连接，控制器的控制电缆由一端的端盖引出，导流罩通过支架固定在电机外壳上。由于采用了高牌号的烧结型钕铁硼作为磁钢，很大程度上缩小了电机的体积，减少了电机重量；整个装置结构变得紧凑了，总的效率得到了提高。

Description

水下电机与推进器一体化装置
(一)技术领域
本发明涉及的是一种水下推进装置，特别是涉及一种用于水下航行器的电力推进装置。
(二)背景技术
电力推进装置是现代水下航行器的重要组成部分，目前绝大部分电力推进装置的电机和推进器都是分体结构，其质量和体积大，总效率低，并且噪声大。中国专利申请号为200620055186.1、名称为“一种电动水下推进器”的实用新型专利申请文件中，所公开的推进器虽然是把电机和减速器放在密封壳内，但是采用的是传统直流电机，壳体、电机、减速器各自单独发挥原有功能。整个装置功率密度低，主要用于小型船上。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种结构紧凑、体积小、重量轻、噪声和振动小、效率高、维护方便的优点，能实现电力推进装置模块化的水下电机与推进器一体化装置。
本发明的目的是这样实现的：它包括电机外壳，设置于电机外壳两端的端盖，端盖与电机外壳之间密封，嵌有三相绕组的定子铁心固定在电机外壳的内侧，一端带有固定轴、另一端带有传动轴的转子通过轴承安装在电机外壳内、并且传动轴伸出端盖，螺旋桨固定在传动轴上，转子上贴有烧结型钕铁硼，定子铁心上装有位置传感器，控制器设置于电机外壳内，定子上的三相绕组与控制器分别通过导线与控制器相连接，控制器的控制电缆由一端的端盖引出，导流罩通过支架固定在电机外壳上。
本发明还可以包括：
1、传动轴直接伸出端盖，传动轴端的轴承直接设置于端盖上。
2、传动轴由两段组成，两段传动轴之间设置有减速器，传动轴端的轴承包括设置于电机外壳内和设置于端盖上的两个轴承。
3、所述减速器是行星齿轮减速器，由太阳轮、行星轮及行星架构成。
4、所述控制电缆的接口处共有四个端口，两个是电源端口，两个控制信号端口，并且电缆是密封防水的。
5、所述的控制器是由测速电路、控制电路和逆变器主电路组成。
本发明装置在使用时，只需要在控制电缆的接口处给以所需直流电源和控制信号(±5V模拟信号)，就可以通过控制器来控制稀土永磁无刷直流电动机的转速，并且通过行星齿轮减速器减速，来获得螺旋桨所需要的最佳转速。
由于采用了高牌号的烧结型钕铁硼作为磁钢，电机的体积可以减少30％-40％，效率可以提高6％-10％；又由于稀土永磁无刷直流电动机的调速范围可达1000倍，而且调速平稳，减速器的体积和重量就减小了，并且可以固定在电机的外壳内。整个装置结构变得紧凑了，总的效率明显得到了提高。该装置便于在水下航行器上安装和维护，使用简单、可靠性高。
(四)附图说明
图1是本发明的第一种实施方式的结构示意图；
图2是本发明的第二种实施方式(省去减速器)的结构示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
具体实施方式一：结合图1，本具体实施方式的一体化装置由稀土永磁无刷直流电动机、控制器19、减速器、螺旋桨9组成的。所述的永磁无刷直流电动机是由电机外壳4、嵌有三相绕组的定子铁心5、贴有高牌号烧结型钕铁硼18的转子构成。定子铁心5上装有位置传感器，按着预先计算出的机械角度摆放。位置传感器的输出线通过导线2与控制器19相连接，定子三相绕组的引出线通过导线3与控制器相19连接。所述的控制器19是由测速电路、控制电路和逆变器主电路组成。所述减速器是行星齿轮减速器，由太阳轮14、行星轮6及行星架13构成。转子17的一端带有固定轴21，转子17的另一端带有传动轴，传动轴由第一段传动轴15和第二段传动轴10组成，第一段与第二段传动轴之间设置有减速器，转子17通过轴承安装在电机外壳内、并且传动轴伸出端盖，所述的轴承包括第一段传动轴15与电机外壳之间的轴承16、第二段传动轴10与端盖12之间的轴承11和固定轴21与电机外壳4之间的轴承20，螺旋桨9固定在第二传动轴10上，导流罩8通过支架7固定在定子外壳上。电机端盖1和带有轴承11的端盖12与电机外壳4紧密连接。控制电缆22由端盖1引出，所述控制电缆22的接口处共有四个端口，两个是电源端口，两个控制信号端口，并且电缆是密封防水的。两端盖1、12与电机外壳4间，以及控制电缆22与端盖1间，采用的是静密封，轴承11与轴10间采用的是动密封。整个机壳内部充油，以保障本装置在深水下可以承受足够的压力。
具体方式二：结合图1和图2，本具体实施方式与具体实施方式一的不同点是：当水下航行器所需螺旋桨是中高速的，可以直接通过控制器来调节，也就是在图1中除去减速器及其相关部件，变成图2的结构形式。因此，本装置的结构就变得更简单，体积变得更小，重量变得更轻，效率变高。具体省去的部件是行星轮6、轴10、行星架13、太阳轮14、轴承16，其他组成和连接关系与具体实施方式一相同。

Claims (10)

1、一种水下电机与推进器一体化装置，它包括电机外壳，设置于电机外壳两端的端盖，端盖与电机外壳之间密封，其特征是：嵌有三相绕组的定子铁心固定在电机外壳的内侧，一端带有固定轴、另一端带有传动轴的转子通过轴承安装在电机外壳内、并且传动轴伸出端盖，螺旋桨固定在传动轴上，转子上贴有烧结型钕铁硼，定子铁心上装有位置传感器，控制器设置于电机外壳内，定子上的三相绕组与控制器分别通过导线与控制器相连接，控制器的控制电缆由一端的端盖引出，导流罩通过支架固定在电机外壳上。
2、根据权利要求1所述的水下电机与推进器一体化装置，其特征是：传动轴直接伸出端盖，传动轴端的轴承直接设置于端盖上。
3、根据权利要求1所述的水下电机与推进器一体化装置，其特征是：传动轴由两段组成，两段传动轴之间设置有减速器，传动轴端的轴承包括设置于电机外壳内和设置于端盖上的两个轴承。
4、根据权利要求1、2或3所述的水下电机与推进器一体化装置，其特征是：所述减速器是行星齿轮减速器，由太阳轮、行星轮及行星架构成。
5、根据权利要求1、2或3所述的水下电机与推进器一体化装置，其特征是：所述控制电缆的接口处共有四个端口，两个是电源端口，两个控制信号端口，并且电缆是密封防水的。
6、根据权利要求4所述的水下电机与推进器一体化装置，其特征是：所述控制电缆的接口处共有四个端口，两个是电源端口，两个控制信号端口，并且电缆是密封防水的。
7、根据权利要求1、2或3所述的水下电机与推进器一体化装置，其特征是：所述的控制器是由测速电路、控制电路和逆变器主电路组成。
8、根据权利要求4所述的水下电机与推进器一体化装置，其特征是：所述的控制器是由测速电路、控制电路和逆变器主电路组成。
9、根据权利要求5所述的水下电机与推进器一体化装置，其特征是：所述的控制器是由测速电路、控制电路和逆变器主电路组成。
10、根据权利要求6所述的水下电机与推进器一体化装置，其特征是：所述的控制器是由测速电路、控制电路和逆变器主电路组成。
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