CN108418370B - 可在高压条件下提供动力的浸没式永磁无刷直流电机装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可用于高压条件下液体粘度测量的直流电机动力装置，包括整体耐压外壳、永磁无刷直流电机动力机构和受迫旋转执行机构；该动力装置是基于永磁无刷直流电机的原理，对其进行了高压耐受性的改装和优化，在实际运用中可配合以旋转圆筒的液体粘度测量方法，一体化装配形成一套全封闭的高压液体粘度测量装置。本发明的动力装置可实现直流电机在高压液体中平稳启动和运转，通过连轴结构可以带动旋转测量筒工作进行粘度的测量，能够有效地解决液体粘度测量中的密封问题，提高液体在高压条件下粘度测量的可靠性和便捷性。此外该耐压永磁直流无刷电机还可以应用于其他特种场合，为深海条件下海洋工程装备的研制与使用提供支持。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁无刷直流电机装置，尤其涉及一种可在高压条件下提供动力的浸没式永磁无刷直流电机装置，该装置是在定子与转子之间带有耐压隔层的浸没式永磁无刷直流电机动力装置，该装置可实现转轴在液体高压密封条件下的动力输出，结合旋转法可以实现高压强液体粘度的准确测量，尤其适用于深海海洋工程液压装备研究的支持装置。
背景技术
粘度作为液体的重要属性之一，是影响液体状态和特性的重要因素。准确获取液体的粘度值非常有利于开展材料科学以及工程装备等领域的研究。其中，人们在深海海洋工程装备中将液压系统作为常用的动力装置，而液压油在深海高压环境下的粘度特性将对整套装备运行产生非常大的影响。现有普遍的粘度测量机构基于旋转法、落球法、细管法等原理，能够实现液体粘度较为精确的测量，但是普遍的粘度测量仪尚不具备耐受高压条件下对液体粘度进行测量的能力，这样导致无法为深海工程液压装备的研究提供支持，也无法满足其他对高压液体粘度值进行科学性研究的需求。此外，也有专门为高压条件设计的粘度测量计，但是此类装置多采用外部提供动力的结构设计，由此会涉及较为严重的动密封问题，导致结构设计复杂、工艺难度增加以及测量效果不佳。目前，尚没有一套能够集成动力与测量结构进行一体化设计的高压全封闭液体粘度测量计。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一套可在高压条件稳定输出动力的直流电机装置。该装置是针对目前液体粘度测量计无法在高压条件下测量或者高压条件下存在密封性的问题，而提出的一套全新的机液一体式全封闭高压液体粘度计的动力机构。该装置创新式地对直流电机内部定子和转子之间加装了隔层，可用于一体化设计和使用旋转圆筒法的液体粘度测量机构以及内置永磁无刷直流电机的动力机构，从而在保证了电机在浸没条件下动力的稳定输出，使得高压粘度测量装置更加便捷可靠，实用性更强。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
可在高压条件下提供动力的浸没式永磁无刷直流电机装置，包括整体耐压外壳、永磁无刷直流电机动力机构、和受迫旋转执行机构；
所述的整体耐压外壳包括用于放置受迫旋转执行机构的第一外壳和用于放置永磁无刷直流电机动力机构的第二外壳，第二外壳一端与第一外壳固连，另一端通过外密封盖密封；所述的永磁无刷直流电机动力机构包含电机固定支撑底座、电机内部隔油耐压壳体、线圈绕组定子、永磁转子、转子定位轴承、后端支撑转子、后端转子定位轴承；绕圈绕组定子同轴设于永磁转子外，永磁转子的一端通过联轴器与受迫旋转执行机构相连，永磁转子另一端连接后端支撑转子，后端支撑转子与电机固定支撑底座通过后端转子定位轴承连接，受迫旋转执行机构与第一外壳通过前端定位轴承连接，永磁转子与后端支撑转子共同构成电机转轴通过联轴器驱动受迫旋转执行机构转动，在绕圈绕组定子与永磁转子之间还设有电机内部隔油耐压壳体，该电机内部隔油耐压壳体上端与整体耐压外壳固连，下端与电机固定支撑底座固连，将电机定子封装在密闭空间内，永磁转子通过转子定位轴承与电机内部隔油耐压壳体连接。
在电机固定支撑底座与电机外密封盖之间、电机固定支撑底座与电机内部隔油耐压壳体之间、电机内部隔油耐压壳体与整体耐压外壳之间都设有密封圈进行隔离，可实现内部腔体的密封条件。
所述的后端支撑转子采用非永磁材料制备。上述技术方案中，通过在电机线圈绕组定子和永磁转子之间，套设一个电机内部隔油耐压壳体将电机定子封装在密闭的空间内，所述的受迫旋转执行机构与动力机构的永磁转子相连接并由其带动旋转，形成动力输出的一体化耐高压结构。所述的电机动力机构部分中的永磁转子以及执行部分的旋转体通过各自端部装有的定位轴承进行支撑和限位。
本发明的有益效果是：
(1)相对于现有永磁无刷直流电机，本发明增加了电机内部隔油耐压壳体。隔油耐压壳体置于电机定子与转子之间，此时转子将处于液体环境下，在不影响定子转子相互作用的情况下，使得电机的动力输出处于密闭高压的液体环境中，有效规避了例如高压液体粘度测量等应用场合的密封性问题，极大提高高压条件下机械动力输出的便捷性和可靠性。
(2)相对于现有旋转法粘度测量计，本发明通过对永磁无刷直流电机进行改进，在实际运用中可配合以旋转圆筒的液体粘度测量方法，将旋转执行机构如旋转法粘度测量装置的转筒与电机转子相连接，可一体化装配形成一套全封闭的高压液体粘度测量装置。可解决旋转法粘度测量中的液体密封问题，实现高压条件下粘度测量的可行性，提高旋转法粘度测量的可靠性和准确性。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的动力机构部分的截面视图。
图中、整体耐压外壳1、第一外壳101、第二外壳102、外密封盖103、永磁无刷直流电机动力机构2、电机固定支撑底座201、电机内部隔油耐压壳体202、线圈绕组定子203、永磁转子204、转子定位轴承205、后端支撑转子206、后端转子定位轴承207、密封圈208、受迫旋转执行结构3、电机转子联轴器301、前端定位轴承302、旋转体303。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的装置作进一步的说明。
本发明是可在高压条件下提供动力的浸没式永磁无刷直流电机装置，包括整体耐压外壳1、永磁无刷直流电机动力机构2、受迫旋转执行机构3。三者相互配合共同作用，协同实现高压液体环境下的动力输出。解决液体高压条件下直流电机无法作用、动力输出稳定性和可靠性不高的问题。
如图1-2所示实例中，所述的整体耐压机构1覆盖整套装置的动力和执行机构，对整套装置起到耐受内部高压和支撑作用。第一外壳101与第二外壳102相连接配合，第二外壳102和外密封盖103相连接配合，各自分别形成用于放置受迫旋转执行机构和永磁无刷直流电机动力机构的封闭腔室，同时具有承受内部极高压强的能力。
所述的永磁无刷直流电机动力机构2包括了电机的基本组成部分，线圈绕组作为定子203可利用电流实现磁场变化控制，永磁转子204采用永磁体材料作为电机的输出轴，由相应的轴承205支撑和限位。永磁转子一端与非永磁材料的后端支撑转子206相连，另一端通过联轴器301与执行机构的旋转体303相连，实现稳定的动力输出。电机的转子与定子之间套有一个内部隔油耐压壳体202，与电机固定支撑底座201、电机外密封盖103一起将电机的定子封装在密闭的空间，再配合接触面的密封圈机构可实现一个电机转子浸没式的动力输出环境。
如图1、图2所示，在某些类似深海工况条件下使用该直流电机作为动力源时，后端支撑转子206、永磁转子204、旋转体303将浸没在高压液体中。此时通过外部电机驱动电路控制线圈绕组产生方向周期变化磁场，穿过电机内部隔油耐压壳体202控制永磁转子204旋转。电机后端支撑转子206作为永磁转子的延伸部分起到节约材料并稳定转轴的作用。永磁转子204通过联轴器301带动执行部分的旋转体303转动，形成动力输出。
该装置在实际运用中可配合以旋转圆筒的液体粘度测量方法，将旋转执行机构如旋转法粘度测量装置的旋转转筒与电机转子相连接，可一体化装配形成一套全封闭的高压液体粘度测量装置，可解决旋转法粘度测量中的液体密封问题，实现高压条件下粘度测量的可行性，提高旋转法粘度测量的可靠性和准确性。此外该耐压永磁直流无刷电机还可以应用于其他特种场合，为深海条件下海洋工程装备的研制与使用提供支持。
Claims (1)
1.可在高压条件下提供动力的浸没式永磁无刷直流电机装置，其特征在于，包括整体耐压外壳（1）、永磁无刷直流电机动力机构（2）和受迫旋转执行机构（3）；所述的整体耐压外壳（1）包括用于放置受迫旋转执行机构的第一外壳（101）和用于放置永磁无刷直流电机动力机构的第二外壳（102），第二外壳（102）一端与第一外壳（101）固连，另一端通过外密封盖（103）密封；所述的永磁无刷直流电机动力机构（2）包含电机固定支撑底座（201）、电机内部隔油耐压壳体（202）、线圈绕组定子（203）、永磁转子（204）、转子定位轴承（205）、后端支撑转子（206）、后端转子定位轴承（207）；绕圈绕组定子（203）同轴设于永磁转子（204）外，永磁转子（204）的一端通过联轴器（301）与受迫旋转执行机构（3）相连，永磁转子（204）另一端连接后端支撑转子（206），后端支撑转子（206）与电机固定支撑底座（201）通过后端转子定位轴承（207）连接，受迫旋转执行机构（3）与第一外壳（101）通过前端定位轴承（302）连接，永磁转子与后端支撑转子共同构成电机转轴通过联轴器驱动受迫旋转执行机构转动，在绕圈绕组定子（203）与永磁转子（204）之间还设有电机内部隔油耐压壳体（202），该电机内部隔油耐压壳体（202）上端与整体耐压外壳（1）固连，下端与电机固定支撑底座（201）固连，将电机定子封装在密闭空间内，永磁转子（204）通过转子定位轴承（205）与电机内部隔油耐压壳体（202）连接；
在电机固定支撑底座（201）与电机外密封盖（103）之间、电机固定支撑底座（201）与电机内部隔油耐压壳体（103）之间、电机内部隔油耐压壳体（103）与整体耐压外壳（101）之间都设有密封圈（208）进行隔离；
所述的后端支撑转子（206）采用非永磁材料。
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