CN111998054B - 一种基于双磁体传动的水下驱动装置 - Google Patents

一种基于双磁体传动的水下驱动装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于双磁体传动的水下驱动装置，涉及船舶与海洋工程、水下机器人、无人船和密封电机领域，所述水下驱动装置设置于密封箱中，包括：双磁体结构、驱动器和负载输出轴；其中，双磁体结构包括：外磁环、内磁条、磁轴和隔套。该装置采用无接触的双磁体结构传动，隔套将内部电机与外界海水分隔开来，大大增强了驱动装置的水密性，使得驱动装置的水密效果好，可适用于船舵、减摇鳍等低扭矩的动力输出。该装置采用的双磁体结构在受到瞬时的外力冲击后，可以自动复位，从而避免外力直接冲击传动齿轮和驱动器，具有缓冲和保护装置的作用。该装置结构简单，易于实现。

Description

一种基于双磁体传动的水下驱动装置
技术领域
本发明涉及船舶与海洋工程、水下机器人、无人船和密封电机领域，尤其涉及一种基于双磁体传动的水下驱动装置。
背景技术
在人工智能技术大力发展的背景下，无人船等海洋装备发展迅猛，目前已经进入商业生产模式。在无人船等海洋装备发展过程中，驱动装置的密封和传递始终是限制研发的重要因素之一。驱动装置内包含精密仪器设备和电子控制系统，需要做到完全密封。由于其长期工作在水中，既要保证驱动装置的正常运行，又要避免海水进入驱动装置内部，彼此间构成了矛盾因素。
普通的水密处理方法或影响传动效率，或水密效果不佳。当负载受到偶然外力突然转动较大角度时，容易造成驱动装置的损坏。因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于双磁体传动的水下驱动装置，解决现有技术中存在的水密问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何解决现有技术中存在的水密问题，既能保证水下驱动装置的正常运行，又能避免海水进入水下驱动装置的内部。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于双磁体传动的水下驱动装置，利用磁体的磁性实现无接触的传动，一方面保证水下驱动装置的正常运行，另一方面又能避免海水进入水下驱动装置的内部。具体来说，本发明提供的一种基于双磁体传动的水下驱动装置设置于密封箱中，所述水下驱动装置包括：
双磁体结构；
驱动器，所述驱动器通过齿轮传动结构驱动所述双磁体结构的转动；
负载输出轴，所述负载输出轴连接所述双磁体结构，所述双磁体结构的转动驱动所述负载输出轴的转动；
其中，所述双磁体结构包括：
外磁环，所述外磁环包括若干块大小形状相同的第一磁性材料，按照N/S/N/S交错的方式形成环形布置；
内磁条，所述内磁条设置于所述外磁环的内部，包括若干块大小形状相同的第二磁性材料，按照N/S/N/S交错的方式布置，所述第一磁性材料与所述第二磁性材料的数量相同，所述第一磁性材料和所述第二磁性材料的N/S极错开布置，使得N极与S极相对，形成相互吸引；
磁轴，所述磁轴为非磁性材料组成的长轴，设置于所述外磁环与所述内磁条之间，所述磁轴的内表面与所述内磁条的外表面相适配，所述磁轴的内表面与所述内磁条相连接；所述磁轴的末端与所述负载输出轴相连接；
隔套，所述隔套为非磁性材料，设置于所述外磁环和所述磁轴之间，所述隔套的外表面的形状与所述外磁环的内表面相适配；所述隔套与所述外磁环和所述磁轴均留有空隙。
进一步地，所述第一磁性材料与所述第二磁性材料的数量为偶数。
进一步地，所述第一磁性材料与所述第二磁性材料的数量为4。
进一步地，所述外磁环的内表面形状为圆形。
进一步地，所述水下驱动装置与所述密封箱之间通过密封轴承和密封圈连接。
进一步地，还包括固定装置，所述固定装置与所述水下驱动装置下方的所述密封轴承连接，在所述密封箱的外部固定。
进一步地，所述隔套固定在所述密封箱中，将外界海水与所述密封箱内的设备隔开。
进一步地，所述齿轮传动结构包括传动齿轮和半齿轮；所述驱动器经由所述传动齿轮传递给所述半齿轮。
进一步地，所述半齿轮的外表面为圆形的半齿轮结构，在一定角度范围内设有轮齿，可限制转动的角度；所述半齿轮与所述外磁环之间为固定连接。
进一步地，所述密封箱内的其余空间装满密封油，防止外部海水进入。
本发明提供的一种基于双磁体传动的水下驱动装置至少具有以下技术效果：
1、该装置采用无接触的双磁体结构传动，隔套将内部电机与外界海水分隔开来，大大增强了驱动装置的水密性，使得驱动装置的水密效果好，可适用于船舵、减摇鳍等低扭矩的动力输出。
2、该装置采用的双磁体结构在受到瞬时的外力冲击后，可以自动复位，从而避免外力直接冲击传动齿轮和驱动器，具有缓冲和保护装置的作用。
3、该装置结构简单，易于实现。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的主视图；
图2是图1所示实施例的主体结构轴侧图；
图3是图1所示实施例的双磁体结构主视图；
图4是图1所示实施例的双磁体结构轴测图；
图5是图1所示实施例的双磁体结构俯视图。
其中，1-密封箱，2-密封油，3-驱动器，4-传动齿轮，5-半齿轮，6-密封轴承，7-固定装置，8-负载输出轴，9-外磁环，10-隔套，11-磁轴，12-内磁条，13-密封圈。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
本发明所要解决的技术问题是如何解决现有技术中存在的水密问题，既能保证水下驱动装置的正常运行，又能避免海水进入水下驱动装置的内部。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于双磁体传动的水下驱动装置，利用磁体的磁性实现无接触的传动，一方面保证水下驱动装置的正常运行，另一方面又能避免海水进入水下驱动装置的内部。
如图1和图2所示，分别为本发明提供的一种基于双磁体传动的水下驱动装置的主视图和主体结构轴侧图。
该水下驱动装置设置于密封箱1中，包括：
双磁体结构；
驱动器3，驱动器3通过齿轮传动结构驱动双磁体结构的转动，为水下驱动装置的动力源；
负载输出轴8，负载输出轴8连接双磁体结构，双磁体结构的转动驱动负载输出轴8的转动。负载输出轴8的末端用于连接船舵。
双磁体结构和驱动器3为水下驱动装置的主体结构，设置于密封箱1中。
密封箱1是一种由坚硬防腐材料组成的密封空间。在密封箱1内，除了水下驱动装置的主体结构之外，其余空间装满密封油2，防止外部海水进入。
水下驱动装置与密封箱1之间通过密封轴承6和密封圈13连接。
水下驱动装置还包括固定装置7，固定装置7与水下驱动装置下方的密封轴承6连接，在密封箱1的外部固定。
其中，齿轮传动结构包括传动齿轮4和半齿轮5；驱动器3经由传动齿轮4传递给半齿轮5。半齿轮5的外表面为圆形的半齿轮结构，在一定角度范围内设有轮齿，可以在机械上限制该装置的转动角度。
其中，驱动器3可以是舵机、伺服电机、步进电机等驱动设备。
其中，双磁体结构包括(如图3-图5所示)：
外磁环9，外磁环9包括若干块大小形状相同的第一磁性材料，按照N/S/N/S交错的方式形成环形布置；外磁环9的内表面形状为圆形。
内磁条12，内磁条12设置于外磁环9的内部，包括若干块大小形状相同的第二磁性材料，按照N/S/N/S交错的方式布置，第一磁性材料与第二磁性材料的数量相同，第一磁性材料和第二磁性材料的N/S极错开布置，使得N极与S极相对，形成相互吸引。
磁轴11，磁轴11为非磁性材料组成的长轴，设置于外磁环9与内磁条12之间，磁轴11的内表面与内磁条12的外表面相适配，磁轴11的内表面与内磁条12相连接；磁轴11的末端与负载输出轴8相连接。
隔套10，隔套10为非磁性材料，设置于外磁环9和磁轴11之间，隔套10的外表面的形状与外磁环9的内表面相适配；隔套10与外磁环9和磁轴11均留有空隙，该空隙为小的空隙。隔套10固定在密封箱1中，将外界海水与密封箱1内的设备隔开。
其中，第一磁性材料与第二磁性材料的数量为偶数。
其中，第一磁性材料与第二磁性材料的数量为4。
其中，半齿轮5与外磁环9之间为固定连接，外磁环9随半齿轮5旋转。隔套10将密封箱1内外区域分开。由于外磁环9和内磁条12的极性相对，因此内磁条12、磁轴11和负载输出轴8随着外磁环9旋转。
具体来说，在本发明提供的一种基于双磁体传动的水下驱动装置工作时，由驱动器3产生动力，经传动齿轮4带动半齿轮5旋转。半齿轮5与外磁环9连接在一起，故外磁环9随之旋转。由于隔套10为非磁性材料，外磁环9和内磁条12极性相对，因此，外磁环9旋转带动内磁条12和磁轴11同时旋转。负载输出轴8与磁轴11相连接，故负载输出轴8旋转。由此，驱动器3的动力经双磁体结构传递，转化为负载输出轴8的旋转。
本发明提供的一种基于双磁体传动的水下驱动装置至少具有以下技术效果：
1、该装置采用无接触的双磁体结构传动，隔套将内部电机与外界海水分隔开来，大大增强了驱动装置的水密性，使得驱动装置的水密效果好，可适用于船舵、减摇鳍等低扭矩的动力输出。
2、该装置采用的双磁体结构在受到瞬时的外力冲击后，可以自动复位，从而避免外力直接冲击传动齿轮和驱动器，具有缓冲和保护装置的作用。
3、该装置结构简单，易于实现。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于双磁体传动的水下驱动装置，其特征在于，所述水下驱动装置设置于密封箱中，所述水下驱动装置包括：
双磁体结构；
驱动器，所述驱动器通过齿轮传动结构驱动所述双磁体结构的转动；
负载输出轴，所述负载输出轴连接所述双磁体结构，所述双磁体结构的转动驱动所述负载输出轴的转动；
其中，所述双磁体结构包括：
外磁环，所述外磁环包括若干块大小形状相同的第一磁性材料，按照N/S/N/S交错的方式形成环形布置；
内磁条，所述内磁条设置于所述外磁环的内部，包括若干块大小形状相同的第二磁性材料，按照N/S/N/S交错的方式布置，所述第一磁性材料与所述第二磁性材料的数量相同，所述第一磁性材料和所述第二磁性材料的N/S极错开布置，使得N极与S极相对，形成相互吸引；
磁轴，所述磁轴为非磁性材料组成的长轴，设置于所述外磁环与所述内磁条之间，所述磁轴的内表面与所述内磁条的外表面相适配，所述磁轴的内表面与所述内磁条相连接；所述磁轴的末端与所述负载输出轴相连接；
隔套，所述隔套为非磁性材料，设置于所述外磁环和所述磁轴之间，所述隔套的外表面的形状与所述外磁环的内表面相适配；所述隔套与所述外磁环和所述磁轴均留有空隙；
所述水下驱动装置与所述密封箱之间通过密封轴承和密封圈连接；
还包括固定装置，所述固定装置与所述水下驱动装置下方的所述密封轴承连接，在所述密封箱的外部固定；
所述隔套固定在所述密封箱中，将外界海水与所述密封箱内的设备隔开；
所述齿轮传动结构包括传动齿轮和半齿轮；所述驱动器经由所述传动齿轮传递给所述半齿轮；
所述半齿轮的外表面为圆形的半齿轮结构，在一定角度范围内设有轮齿，可限制转动的角度；所述半齿轮与所述外磁环之间为固定连接。
2.如权利要求1所述的基于双磁体传动的水下驱动装置，其特征在于，所述第一磁性材料与所述第二磁性材料的数量为偶数。
3.如权利要求2所述的基于双磁体传动的水下驱动装置，其特征在于，所述第一磁性材料与所述第二磁性材料的数量为4。
4.如权利要求1所述的基于双磁体传动的水下驱动装置，其特征在于，所述外磁环的内表面形状为圆形。
5.如权利要求1所述的基于双磁体传动的水下驱动装置，其特征在于，所述密封箱内的其余空间装满密封油，防止外部海水进入。
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