CN103112573B - 水下动力装置的推进器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下动力装置的推进器，包括螺旋桨、主动轴、磁耦合电机单元、控制器，其特征在于：主动轴上的轴承直接设置在磁耦合电机单元的左端盖上，且主动轴直接伸出磁耦合电机单元的左端盖，螺旋桨安装在伸出的主动轴上，磁耦合电机单元的电机与控制器集成在一起，且密封在由磁耦合电机单元的左端盖、右端盖、外壳形成的壳体内，控制器控制推进器的前进，后退，转向，加速，减速等功能。本发明采用磁耦合电机单元的电机、控制器集成装置，解决推进器装置在水下密封的难题，推进器与控制器装在一个密封壳里，不再需要对主动轴部分进行复杂的动密封，减少了水下推进装置，水下机器人等的研发和生产周期。

Description

水下动力装置的推进器

技术领域

本发明属于一种水下推进装置，特别涉及一种用于水下航行器的电力推进装置。

背景技术

随着高新技术的发展，进入实用阶段的永磁电机可以给舰船电力推进设备带来更小的体积和重量；超导技术和燃料电池的研究已在某些技术领域有了一定的进展。这些技术一旦有所突破将会给电力推进带来更深刻的变化，使电力推进形成压倒原动机直接传动推进的绝对优势。

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、维护方便的水下动力系统的推进装置，能实现电力推进装置模块化的水下电机，推进器与控制器一体化装置。

本发明的目的是这样实现的；

一种水下动力装置的推进器，包括螺旋桨、主动轴、磁耦合电机单元、控制器，其特征在于: 主动轴上的轴承直接设置在磁耦合电机单元的左端盖上，且主动轴直接伸出磁耦合电机单元的左端盖，螺旋桨安装在伸出的主动轴上，磁耦合电机单元的电机与控制器集成在一起，且密封在由磁耦合电机单元的左端盖、右端盖、外壳形成的壳体内，控制器控制推进器的前进，后退，转向，加速，减速等功能。

所述的磁耦合电机单元包括左端盖、外壳、定子铁芯、右端盖、霍尔传感器、转子支架、永磁铁、控制电缆、密封插头、卡箍、O型圈、骨架式油封，左端盖、右端盖、外壳通过卡箍和O型圈静密封成一整体，骨架式油封与左端盖静密封在一起，定子、转子、霍尔传感器安装在密封的外壳内，定子由定子铁芯和电枢绕阻组成，定子铁芯安装在基座上，基座固定在主动轴上，定子铁芯外表面开槽，电枢绕组位于开槽内；转子由转子支架和磁极组成，转子支架通过轴承安装在主动轴上，由永磁铁制成的磁极安装在转子支架上；在基座上固定有由非铁磁材制成的密封壳，密封壳的外部还有套筒安装轴，由导磁材料制成的套筒安装在安装轴上，转子与套筒形成一台感应电机；定子铁芯外表面钳有转子霍尔传感器，主动轴上开有过线孔，电枢绕阻的电线和霍尔传感器的导线通过过线孔与密封插头相连，控制电机的转速；所有导线合并一起通过控制电缆由右端盖引出。

本发明还包括导流罩，导流罩通过支架固定在磁耦合电机单元的外壳上。

所述的定子铁芯由硅钢片叠加而成。

在套筒和外壳相接处的两侧端面位置分别设置有第一橡胶轴承和第二橡胶轴承，其中第二橡胶轴承表面开有引水槽。

所述的由导磁材料制成的套筒安装在主动轴上是通过垫片、弹簧片和弹性卡环将套筒安装在主动轴上。

本发明还可以包括：

所述控制器里的控制电缆的接口处共有四个端口，两个是电源端口中，两个控制信号端口，并有采用水下静密封，保证控制器的合理利用。

所述的控制器是由霍尔传感器测速电路、控制电路和逆变器电路组成。

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要的直流电源和控制信,PWM信号或者0-5V的模拟信号，就可通过控制器来控制直流无刷电机的转速以及电机的正反转功能，并且通过行星齿轮减速器来减小电机的转速，提高电机的扭矩，来达到电机推进的最佳效果。

本发明采用磁耦合电机，电机的体积可以比常规电机减少30%-40%，重量可以减少50%-60%，效率可以提高10%-20%，直流无刷控制器的调速范围可以达到50-10000转。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装置上安装和维护，使用简单，可靠性高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：左端盖1，导线2，定子三相绕阻的引出线3，电机外壳4，定子铁芯5，导流罩6，螺旋桨7，轴承8，右端盖9，霍尔传感器10，转子11，永磁铁12，控制器13，主动轴14，控制电缆15，密封接头16，支架17，卡箍18，O型圈19，骨架式油封20，基座21，密封壳22，套筒23，第一橡胶轴承24，第二橡胶轴承25。

具体实施方式

下面结合附图及具体实时方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，包括螺旋桨7、导流罩6、主动轴14、磁耦合电机单元、控制器13，主动轴14上的轴承8直接设置在磁耦合电机单元的左端盖1上，且主动轴14直接伸出磁耦合电机单元的左端盖1，螺旋桨7安装在伸出的主动轴14上，导流罩4通过支架17固定在磁耦合电机单元的外壳4上，磁耦合电机单元的电机与控制器13集成在一起，且密封在由磁耦合电机单元的左端盖1、右端盖9、外壳4形成的壳体内，控制器13控制推进器的前进，后退，转向，加速，减速等功能。

所述的磁耦合电机单元包括左端盖1、外壳4、定子铁芯5、右端盖9、霍尔传感器10、转子支架11、永磁铁12、控制电缆15、密封插头16、卡箍18、O型圈19、骨架式油封20，左端盖1、右端盖9、外壳4通过卡箍18和O型圈19静密封成一整体，骨架式油封20与左端盖1静密封在一起，定子、转子、霍尔传感器10安装在密封的外壳内，定子由定子铁芯5和电枢绕阻组成，定子铁芯5安装在基座21上，基座固定在主动轴14上，定子铁芯5外表面开槽，电枢绕组位于开槽内；转子由转子支架11和磁极组成，转子支架11通过轴承安装在主动轴14上，由永磁铁12制成的磁极安装在转子支架上；在基座上固定有由非铁磁材制成的密封壳22，密封壳的外部还有套筒23安装轴，由导磁材料制成的套筒安装在安装轴上，转子与套筒形成一台感应电机；定子铁芯5外表面钳有转子霍尔传感器10，霍尔传感器10的输出线通过导线2与控制器13相连接，定子三相绕阻的引出线3与控制器13连接；所述的控制器13是由测速电路、控制电器和逆变器主电路组成；主动轴14上开有过线孔，电枢绕阻的电线和霍尔传感器10的导线通过过线孔与密封插头16相连，控制电机的转速。所述的定子铁芯5由硅钢片叠加而成。在套筒和外壳4相接处的两侧端面位置分别设置有第一橡胶轴承24和第二橡胶轴承25，其中第二橡胶轴承25表面开有引水槽。所述的由导磁材料制成的套筒安装在主动轴14上是通过垫片、弹簧片和弹性卡环将套筒安装在主动轴14上。所有导线合并一起通过控制电缆15由右端盖9引出。

所述控制电缆15的接口处有四个端口，两个是电源端口，两个信号端口，并且电缆是密封防水的。左右端盖(1，9)与外壳4、以及控制电缆15、卡箍18和O型圈19、骨架式油封20与左端盖1，采用的是静密封。轴承8与主动轴14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。

本发明采用磁耦合电机连接，控制器与电机的集成装置，解决了推进器装置在水下密封的难题，推进器与控制器装在一个密封壳里，不再需要对主动轴部分进行复杂的动密封，减少了水下推进装置，水下机器人等的研发和生产周期。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，推进器与控制器一体化装置。

Claims (1)

1.一种水下动力装置的推进器，包括螺旋桨、主动轴、磁耦合电机单元、控制器，其特征在于: 主动轴上的轴承直接设置在磁耦合电机单元的左端盖上，且主动轴直接伸出磁耦合电机单元的左端盖，螺旋桨安装在伸出的主动轴上，磁耦合电机单元的电机与控制器集成在一起，且密封在由磁耦合电机单元的左端盖、右端盖、外壳形成的壳体内；

所述的磁耦合电机单元包括左端盖、外壳、定子铁芯、右端盖、霍尔传感器、转子支架、永磁铁、控制电缆、密封插头、卡箍、O型圈、骨架式油封，左端盖、右端盖、外壳通过卡箍和O型圈静密封成一整体，骨架式油封与左端盖静密封在一起，定子、转子、霍尔传感器安装在密封的外壳内，定子由定子铁芯和电枢绕阻组成，定子铁芯安装在基座上，基座固定在主动轴上，定子铁芯外表面开槽，电枢绕组位于开槽内；转子由转子支架和磁极组成，转子支架通过轴承安装在主动轴上，由永磁铁制成的磁极安装在转子支架上；在基座上固定有由非铁磁材制成的密封壳，密封壳的外部还有套筒安装轴，由导磁材料制成的套筒安装在安装轴上，转子与套筒形成一台感应电机；定子铁芯外表面钳有转子霍尔传感器，主动轴上开有过线孔，电枢绕阻的电线和霍尔传感器的导线通过过线孔与密封插头相连，控制电机的转速；所有导线合并一起通过控制电缆由右端盖引出。

2.根据权利要求1所述的水下动力装置的推进器，其特征在于:还包括导流罩，导流罩通过支架固定在磁耦合电机单元的外壳上。

3.根据权利要求1所述的水下动力装置的推进器，其特征在于: 所述的定子铁芯由硅钢片叠加而成。

4.根据权利要求1所述的水下动力装置的推进器，其特征在于:在套筒和外壳相接处的两侧端面位置分别设置有第一橡胶轴承和第二橡胶轴承，其中第二橡胶轴承表面开有引水槽。

5.根据权利要求1所述的水下动力装置的推进器，其特征在于：所述的由导磁材料制成的套筒安装在主动轴上是通过垫片、弹簧片和弹性卡环将套筒安装在主动轴上。