CN202759342U - 控制器一体化深海电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了控制器一体化深海电机，它包括电机外壳（1）、前端盖（2）、后端盖（3）、定子（4）、电机轴（5）和转子（6），前端盖（2）的外侧安装有压力平衡与动密封一体机构（8），后端盖（3）的外侧安装有控制器舱盖（9），控制器舱盖（9）内安装有驱动控制器（10），后端盖（3）的内侧安装有霍尔集成电路（12），驱动控制器（10）通过安装于后端盖（3）上的导电螺钉（13）分别连接霍尔集成电路（12）和定子（4）。本实用新型的有益效果是：实现水下电机的内外压力的平衡，使得电机足够轻巧；且将平衡结构与动密封结构整合为一体，使得水下电机结构紧凑；实现了控制器与电机一体化，进一步减小了电机的体积，且可靠性好。

Description

控制器一体化深海电机

技术领域

本实用新型涉及潜水电机技术领域，特别是一种控制器一体化深海电机。

背景技术

充油平衡式水下电机以它体积小，重量轻的优点，在水下电机中的到了广泛的应用。传统的水下充油式无刷直流电机，其主体结构将电机主体与驱动控制器分开布置，驱动控制器放置于单独的舱内，中间用水密电缆连接，这使得电机体积大，重量重，并且信号传输受到干扰，电机运行不平稳，可靠性差，故障率高。

现在水下电机常用的平衡器有三种形式：外接胶囊式、薄膜式和活塞式。他们都是通过外界压力压缩平衡器，平衡器压缩内部液体，使液体压强增高，实现内外压力平衡。其中外接胶囊式由于外接了一个胶囊或软管，需要单独固定，有时会与其他物体发生缠绕、碰撞或摩擦，使其泄露失效，并且占用体积大。薄膜式采用橡胶或其他制成薄膜安装于电机尾部或中间，由于长时间使用，薄膜可能会破裂或疲劳损坏，并且制造困难，成本高。活塞式是将活塞安装于活塞缸中，这种结构安全可靠，成本低，但是传统的活塞式将活塞单独安装，占用体积大。

水下电机在工作时输出轴在高速旋转，电机本身又需要密封，所以输出轴部位需要一个动密封，既要保证不影响输出轴的旋转，又要保证密封。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种体积小、重量轻、可靠性好的控制器一体化深海电机。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：控制器一体化深海电机，它包括电机外壳、前端盖、后端盖、定子、电机轴和固定于电机轴上的转子，电机轴通过轴承分别安装于前端盖和后端盖上，前端盖上设有轴孔A，电机轴贯穿轴孔A，前端盖的外侧安装有压力平衡与动密封一体机构，后端盖的外侧安装有控制器舱盖，控制器舱盖内安装有驱动控制器，控制器舱盖上设有螺纹孔，螺纹孔内安装有与驱动控制器连接的水密接插件，后端盖的内侧安装有霍尔集成电路，后端盖上安装有导电螺钉，驱动控制器通过安装于后端盖上的导电螺钉分别连接霍尔集成电路和定子。

所述的压力平衡与动密封一体机构包括安装于前端盖外侧的一体舱舱盖、套装电机轴上的弹簧和动环、以及安装于一体舱舱盖上的静环，一体舱舱盖连接前端盖的端面上设有环形深槽，环形深槽内安装有环形活塞，一体舱舱盖上设有与环形深槽连通的连接通孔A，电机端盖上设有连通环形深槽的连接通孔B，一体舱舱盖内部还设有动密封腔和轴孔B，轴孔B与动密封腔连通，电机轴依次贯穿动密封腔和轴孔B，电机轴上设有凸台，弹簧和动环依次套设于位于凸台的外侧的电机轴上，弹簧一端抵压于凸台端面上，弹簧的另一端抵压于动环上，弹簧和动环位于一体舱舱盖的动密封腔内，静环固设于动密封腔端部，静环套装于电机轴外，且动环在弹簧作用下抵压于静环上。

所述的环形活塞与环形深槽接触的内圆柱壁和外圆柱壁上均设有密封槽，密封槽内设有O型密封圈。

所述的后端盖上设有阶梯孔，直径较小的孔内设有螺纹，阶梯孔内安装有绝缘垫，所述的绝缘垫具有圆柱形连接部，连接部的外壁设有外螺纹，连接部与内螺纹孔配合连接，绝缘垫在与阶梯孔端面接触的面上设有密封槽，密封槽内设有O型密封圈，绝缘垫设有中心通孔，中心通孔内设有内螺纹，导电螺钉包括螺钉和螺帽，导电螺钉的螺钉通过螺纹安装于绝缘垫内，绝缘垫的另一端面上设有沉台，螺帽位于该沉台内，且螺帽与绝缘垫的端面间也设有O型密封圈，导电螺钉的两端分别连接导线。

所述的定子上灌封有环氧树脂，电机轴上粘贴的永磁体为钕铁硼，永磁体外部包裹有铝合金层。

所述的一体舱舱盖与前端盖间、前端盖与电机外壳间、电机外壳与后端盖、后端盖与控制器舱盖间均设有O型密封圈。

本实用新型具有以下优点：本实用新型实现水下电机的内外压力的平衡，而内外压力的平衡相当于将电机至于没有压力的环境中，所以电机不需要太大的壁厚，从而可以将电机的外壳做的很薄，这使得电机足够轻巧，且将水下电机活塞压力平衡结构与动密封结构整合为一体，使得水下电机结构简洁、紧凑，提高了可靠性，克服了现有水下电机占用体积大、结构复杂、可靠性差的缺点，减小了水下电机的重量，降低了成本，采用动环与静环配合的动密封结构，密封可靠，且延长了动密封的使用寿命。

本实用新型通过合理的设计和选用先进的电子元件，使驱动控制器变得非常小巧，同时采用穿墙导电螺钉结构，将导电螺钉安装在控制器舱与电机的连接板上，并将两头分别焊接在控制器、电机和霍尔相应导线上，从而实现了电流的传输、绝缘和密封，所以本实用新型通过以上手段实现了控制器与电机一体化，进一步减小了电机的体积，且重量轻，可靠性好。

附图说明

图1 为本实用新型的结构示意图

图2 为本实用新型的压力平衡与动密封一体机构的结构示意图

图3 为本实用新型的导电螺钉连接结构的结构示意图

图中，1-电机外壳，2-前端盖，3-后端盖，4-定子，5-电机轴，6-转子，7-轴孔A，8-压力平衡与动密封一体机构，9-控制器舱盖，10-驱动控制器，11-水密接插件，12-霍尔集成电路，13-导电螺钉，14-一体舱舱盖，15-弹簧，16-动环，17-静环，18-环形深槽，19-环形活塞，20-连接通孔A，21-连接通孔B，22-动密封腔，23-轴孔B，24-凸台，25-阶梯孔，26-绝缘垫。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述：

如图1所示，控制器一体化深海电机，它包括电机外壳1、前端盖2、后端盖3、定子4、电机轴5和固定于电机轴5上的转子6，所述转子6为永磁体，电机轴5通过轴承分别安装于前端盖2和后端盖3上，轴承通过过盈配合固定在前端盖2和后端盖3中，前端盖2上设有轴孔A7，电机轴5贯穿轴孔A7，前端盖2的外侧安装有压力平衡与动密封一体机构8，后端盖3的外侧安装有控制器舱盖9，控制器舱盖9内安装有驱动控制器10，控制器舱盖9上设有螺纹孔，螺纹孔内安装有与驱动控制器10连接的水密接插件11，后端盖3的内侧、位于后端盖3与转子6永磁体之间安装有霍尔集成电路126安装有霍尔集成电路12，后端盖3上安装有导电螺钉13，驱动控制器10通过安装于后端盖3上的导电螺钉13分别连接霍尔集成电路12和定子4。控制器舱盖9、后端盖3与电机外壳1用螺钉连接为一体，各接触面间采用O形密封圈密封；线圈绕在铁芯上组成的定子4固定在电机外壳1中，并且灌封环氧树脂；电机内部充有变压器油。

如图2所示，所述的压力平衡与动密封一体机构8包括安装于前端盖2外侧的一体舱舱盖14、套装电机轴5上的弹簧15和动环16、以及安装于一体舱舱盖14上的静环17，一体舱舱盖14连接前端盖2的端面上设有环形深槽18，环形深槽18内安装有环形活塞19，一体舱舱盖14上设有与环形深槽18连通的连接通孔A20，电机端盖上设有连通环形深槽18的连接通孔B21，一体舱舱盖14内部还设有动密封腔22和轴孔B23，轴孔B23与动密封腔22连通，电机轴5依次贯穿动密封腔22和轴孔B23，电机轴5上设有凸台24，弹簧15和动环16依次套设于位于凸台24的外侧的电机轴5上，弹簧15一端抵压于凸台24端面上，弹簧15的另一端抵压于动环16上，弹簧15和动环16位于一体舱舱盖14的动密封腔22内，静环17固设于动密封腔22端部，静环17套装于电机轴5外，且动环16在弹簧15作用下抵压于静环17上。

所述的环形活塞19与环形深槽18接触的内圆柱壁和外圆柱壁上均设有密封槽，密封槽内设有O型密封圈。

如图3所示，所述的后端盖3上设有阶梯孔25，直径较小的孔内设有螺纹，阶梯孔25内安装有绝缘垫26，所述的绝缘垫26具有圆柱形连接部，连接部的外壁设有外螺纹，连接部与内螺纹孔配合连接，绝缘垫26在与阶梯孔25端面接触的面上设有密封槽，密封槽内设有O型密封圈，绝缘垫26设有中心通孔，中心通孔内设有内螺纹，导电螺钉13包括螺钉和螺帽，导电螺钉13的螺钉通过螺纹安装于绝缘垫26内，绝缘垫26的另一端面上设有沉台，螺帽位于该沉台内，且螺帽与绝缘垫26的端面间也设有O型密封圈，导电螺钉13的两端分别连接导线。从而实现了通过导电螺钉13将控制器内部电流或信号传输至外部，后端盖3的外部有安装轴承的沉台，可安装轴承，使后端盖3直接安装与电机上，取代电机后端盖3。

所述的定子4上灌封有环氧树脂，电机轴5上粘贴的永磁体为钕铁硼，永磁体外部包裹有铝合金层。

所述的一体舱舱盖14与前端盖2间、前端盖2与电机外壳1间、电机外壳1与后端盖3、后端盖3与控制器舱盖9间均设有O型密封圈。

本实用新型的工作过程如下：本实用新型所述的电机工作于水下，当水下压力增大时，压力作用在平衡与动密封一体机构上，推动平衡活塞，压缩电机内的液体，使内部液体压力增大，当内外压力相同时，平衡活塞停止运动。通过实现内外压力的平衡，从而可以将电机的外壳做的很薄，因为电机在水下会承受水压，老式电机内部为密闭的空气，电机外壳1需要有足够的厚度来抵抗压力引起的变形，这使得电机非常笨重。而内外压力的平衡相当于将电机至于没有压力的环境中，所以不需要太大的壁厚，这使得电机足够轻巧。

当电机工作时，从外部输入指令，通过水密电缆传输到驱动控制器10，转子6上的磁钢产生的磁场使霍尔元件产生霍尔效并引发霍尔电动势，驱动控制器10通过霍尔电动势跟踪转子6位置，将水密电缆输入的电流通过导电螺钉13按合适的时间和顺序输送给绕组，从而实现电机的运转。由于驱动控制器10是由许多电子元件构成，所以不能承受压力和接触水，所以驱动控制器10必须在一个封闭的环境中，传统电机由于电子元件制造水平的限制和设计的不合理，使驱动控制器10结构比较大；同时，驱动控制器10与电机和霍尔电路之间需要有导线连接，由于电机基本上都是金属做成，并且控制器舱和电机必须隔开；在上述两个问题上老式电机没有很好地解决办法，所以将驱动控制器10单独设立一个舱，中间用水密电缆连接，这种结构占用体积大、重量重，由于水密电缆传输距离长信号受干扰，使其可靠性差。本实用新型通过合理的设计和选用先进的电子元件，使驱动控制器10变得非常小巧，同时采用穿墙导电螺钉13结构，螺钉用紫铜做成，外围包裹着塑料，将它安装在控制器舱与电机的连接板上，并将两头分别焊接在控制器、电机和霍尔相应导线上，从而实现了电流的传输、绝缘和密封。所以本实用新型通过以上手段实现了控制器与电机一体化，并且体积小，重量轻，可靠性好。 

Claims (6)

1.控制器一体化深海电机，它包括电机外壳（1）、前端盖（2）、后端盖（3）、定子（4）、电机轴（5）和固定于电机轴（5）上的转子（6），电机轴（5）通过轴承分别安装于前端盖（2）和后端盖（3）上，前端盖（2）上设有轴孔A（7），电机轴（5）贯穿轴孔A（7），其特征在于：前端盖（2）的外侧安装有压力平衡与动密封一体机构（8），后端盖（3）的外侧安装有控制器舱盖（9），控制器舱盖（9）内安装有驱动控制器（10），控制器舱盖（9）上设有螺纹孔，螺纹孔内安装有与驱动控制器（10）连接的水密接插件（11），后端盖（3）的内侧安装有霍尔集成电路（12），后端盖（3）上安装有导电螺钉（13），驱动控制器（10）通过导电螺钉（13）分别连接霍尔集成电路（12）和定子（4）。

2.根据权利要求1所述的控制器一体化深海电机，其特征在于：所述的压力平衡与动密封一体机构（8）包括安装于前端盖（2）外侧的一体舱舱盖（14）、套装电机轴（5）上的弹簧（15）和动环（16）、以及安装于一体舱舱盖（14）上的静环（17），一体舱舱盖（14）连接前端盖（2）的端面上设有环形深槽（18），环形深槽（18）内安装有环形活塞（19），一体舱舱盖（14）上设有与环形深槽（18）连通的连接通孔A（20），电机端盖上设有连通环形深槽（18）的连接通孔B（21），一体舱舱盖（14）内部还设有动密封腔（22）和轴孔B（23），轴孔B（23）与动密封腔（22）连通，电机轴（5）依次贯穿动密封腔（22）和轴孔B（23），电机轴（5）上设有凸台（24），弹簧（15）和动环（16）依次套设于位于凸台（24）的外侧的电机轴（5）上，弹簧（15）一端抵压于凸台（24）端面上，弹簧（15）的另一端抵压于动环（16）上，弹簧（15）和动环（16）位于一体舱舱盖（14）的动密封腔（22）内，静环（17）固设于动密封腔（22）端部，静环（17）套装于电机轴（5）外，且动环（16）在弹簧（15）作用下抵压于静环（17）上。

3.根据权利要求2所述的控制器一体化深海电机，其特征在于：所述的环形活塞（19）与环形深槽（18）接触的内圆柱壁和外圆柱壁上均设有密封槽，密封槽内设有O型密封圈。

4.根据权利要求1所述的控制器一体化深海电机，其特征在于：所述的后端盖（3）上设有阶梯孔（25），直径较小的孔内设有螺纹，阶梯孔（25）内安装有绝缘垫（26），所述的绝缘垫（26）具有圆柱形连接部，连接部的外壁设有外螺纹，连接部与内螺纹孔配合连接，绝缘垫（26）在与阶梯孔（25）端面接触的面上设有密封槽，密封槽内设有O型密封圈，绝缘垫（26）设有中心通孔，中心通孔内设有内螺纹，导电螺钉（13）包括螺钉和螺帽，导电螺钉（13）的螺钉通过螺纹安装于绝缘垫（26）内，绝缘垫（26）的另一端面上设有沉台，螺帽位于该沉台内，且螺帽与绝缘垫（26）的端面间也设有O型密封圈，导电螺钉（13）的两端分别连接导线。

5.根据权利要求1所述的控制器一体化深海电机，其特征在于：所述的定子（4）上灌封有环氧树脂，电机轴（5）上粘贴的永磁体为钕铁硼，永磁体外部包裹有铝合金层。

6.根据权利要求2所述的控制器一体化深海电机，其特征在于：所述的一体舱舱盖（14）与前端盖（2）间、前端盖（2）与电机外壳（1）间、电机外壳（1）与后端盖（3）、后端盖（3）与控制器舱盖（9）间均设有O型密封圈。

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