CN207496908U - 一种磁耦合水下推进器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁耦合水下推进器，包括密封尾壳、电机压板、电机、密封柱壳、主动轴、磁极挡板、磁极、导管、磁隔离罩、角接触轴承、导流罩、推进段；所述密封柱壳内部由电机座分隔、外部通过导管架螺接有导管；所述密封柱壳尾端与密封尾壳螺接、前端与磁隔离罩螺接；所述电机座与电机压板之间装有电机，电机轴与主动轴固定连接；所述磁隔离罩设有中轴，所述中轴上通过一对角接触轴承装配有推进段，所述推进段由螺旋桨、从动轴和磁极安装座一体式成型；本新型采用轴向磁耦合联轴器和一体式推进段；并与扇型磁极和磁极挡板相配合；实现密封、缩径、减尺、减重目标；螺旋桨转速易调节，有效提升推进器操控性能，易于加工、安装和调试维护。

Description

一种磁耦合水下推进器

技术领域

本实用新型涉及水下机器人及水下控位设备领域，特别涉及一种磁耦合水下推进器，适用于水下机器人及水下控位设备，为其提供推进动力。

背景技术

水下推进器通过电机或液压马达驱动螺旋桨转动而产生推进动力，是水下机器人及水下控位设备的必要组成部分。不管是采用电机驱动，还是液压马达驱动，驱动单元的密封问题都是水下推进器必须解决的技术难题。目前水下推进器驱动单元的密封问题通过两种方式解决，即动密封方式和磁耦合联轴器方式。

动密封方式就是驱动单元与螺旋桨之间通过通轴连接，在连接轴与壳体之间采用密封圈进行密封，由于连接轴与壳体之间存在相对转动，故称为动密封。采用动密封方式虽然结构简单，但存在密封不可靠，需要定期更换密封圈等问题，所以动密封方式正逐渐被取代，尤其是深度较大时水下推进器一般都不采用该方式。

磁耦合联轴器方式是通过主动轴与从动轴之间的磁力来传动的，驱动单元和主动轴通过磁隔离罩安装在密封腔体内。由于磁隔离罩始终处于静止状态，密封性能得到了很大改善，也不需要定期更换密封圈。因此，磁耦合联轴器方式越来越广泛地应用于水下推进器。

现有技术中，磁耦合联轴器普遍采用径向方式。采用径向式磁耦合联轴器将导致从动轴外径增大，增加了水下推进器的重量和尺寸。更为严重的是，径向式磁耦合联轴器将从动轴的磁极安装到了半径更大的圆周上，导致从动轴的转动惯量急剧增加(转动惯量与半径的平方成正比)，增加了螺旋桨转速调节的难度，并最终导致水下机器人的操控性能下降。同时，径向式磁耦合联轴器还增加了加工、安装和调试的难度。

同时，磁耦合联轴器运转时，磁隔离罩因不断地切割主动轴与从动轴之间的磁力线而产生涡流，降低了磁耦合联轴器的传递效率。目前磁耦合联轴器普遍存在传递效率偏低的问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种磁耦合水下推进器，针对现有技术中的不足，采用主动轴与从动轴以轴向方式配置的轴向磁耦合联轴器，并将螺旋桨、从动轴和磁极安装座通过非金属材料一体式制造成为一个整体的推进段；并与扇型结构磁极和纯铁材料的磁极挡板相配合；实现密封性好、缩小外径和尺寸、轻量化减重的目标；螺旋桨转速易调节，有效提升了推进器的操控性能，易于加工、安装和调试维护。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种磁耦合水下推进器，包括水密插座、密封尾壳、O形密封圈、电机压板、电机、密封柱壳、主动轴、磁极挡板、磁极、导管、磁隔离罩、角接触轴承、螺旋桨、导流罩、磁极安装座、从动轴、导管架、电机座，其特征在于：

所述密封柱壳为内部中间由电机座前后分隔、外部前端通过导管架支撑螺接有导管的圆柱形壳体；所述密封柱壳的尾端与带有多个环形槽和O形密封圈的密封尾壳相互卡位密封螺接固定；所述密封柱壳的前端与带有多个环形槽和O型密封圈的磁隔离罩相互卡位密封螺接固定；所述电机座与电机压板之间转动式轴接装配有电机，所述电机的电机轴穿过电机座与装配有多个扇型的磁极的、嵌入式配置于磁隔离罩内的主动轴固定轴接；所述磁隔离罩前端中心一体式设置有中轴，所述中轴上通过一对角接触轴承转动式装配有推进段，所述推进段由螺旋桨、从动轴和磁极安装座通过非金属材料一体式制造成为一个整体；所述磁极安装座内装配有多个扇型的磁极；所述主动轴与从动轴以轴向方式相互配置形成轴向磁耦合联轴器；

所述中轴上螺接固定设置有导流罩，所述密封尾壳中心设置有水密插座。

所述主动轴上的磁极后侧面上设置有圆盘形的磁极挡板，所述推进段前侧面上设置有圆盘形的磁极挡板，所述磁极挡板采用纯铁材料制造，其外表面电镀设置有防腐层。

所述推进段由螺旋桨、从动轴和磁极安装座通过非金属材料一体式制造成为一个整体，用于降低水下推进器尺寸、重量及加工难度，方便螺旋桨调速，提高水下推进器的灵活性。

所述磁隔离罩采用机械性能优异、无磁、无电性的聚甲醛材料制造，用于避免涡流产生，并提高轴向磁耦合联轴器的传动效率。

优选的，所述推进段采用ABS材料加工成形。

所述中轴上配置的两个角接触轴承相互之间采用宽面对宽面，即面对面的方式装配。

本实用新型的工作原理为：采用轴向式磁耦合联轴器作为水下推进器的传动方式，降低了水下推进器的尺寸、重量及加工难度，方便了螺旋桨调速，提高了水下机器人的灵活性；将螺旋桨、从动轴和磁极安装座设计成整体，并采用非金属材料加工成形，进一步降低了水下推进器的尺寸和重量；将磁极加工成扇形结构，提高了轴向式磁耦合联轴器的传递能力；在磁极端面安装了采用纯铁材料加工的磁极挡板，提高了轴向式磁耦合联轴器的传递能力；同时对磁极挡板进行电镀处理，提高其耐腐蚀能力；采用了聚甲醛材料加工磁隔离罩，提高了磁耦合联轴器的传动效率。

通过上述技术方案，本实用新型技术方案的有益效果是：

1、采用轴向式磁耦合联轴器作为水下推进器的传动方式，有效地减小了从动轴的外径，不仅有效地减小了从动轴的外径和重量，更大幅度降低从动轴的转动惯量，方便了从动轴的转速调节，改善了水下机器人的操控性；

2、将螺旋桨、从动轴和磁极安装座设计成整体，并采用了密度小、机械性能优异的ABS材料加工成形，有效地降低了水下推进器的尺寸和重量；

3、将磁极加工成扇形结构，充分地利用了主动轴和从动轴的端面截面积，有效地提高了轴向式磁耦合联轴器的扭矩传递能力；

4、在磁极安装端面安装了采用纯铁加工的磁极挡板，减小了漏磁，有效地提高了轴向式磁耦合联轴器的扭矩传递能力；

5、采用了机械性能优异、无磁、无电性的聚甲醛材料加工磁隔离罩，完全避免了涡流的产生，提高了磁耦合联轴器的传动效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所公开的一种磁耦合水下推进器剖面结构图示意图；

图2为本实用新型实施例所公开的一种磁耦合水下推进器A处放大示意图；

图3为本实用新型实施例所公开的一种磁耦合水下推进器磁极示意图，其中图3a为磁极截面图、图3b为磁极侧视图；

图4为本实用新型实施例所公开的一种磁耦合水下推进器磁隔离罩示意图，其中图4a为磁隔离罩剖面图、图4b为磁隔离罩侧视图；

图5为本实用新型实施例所公开的一种磁耦合水下推进器主动轴示意图，其中图5a为主动轴剖面图、图5b为主动轴侧视图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.水密插座 2.密封尾壳 3.O形密封圈 4.电机压板

5.电机 6.密封柱壳 7.主动轴 8.磁极挡板

9.磁极 10.导管 11.磁隔离罩 12.角接触轴承

13.螺旋桨 14.导流罩 15.磁极安装座 16.从动轴

17.导管架 18.电机座

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据图1至图5，本实用新型提供了一种磁耦合水下推进器，包括水密插座1、密封尾壳2、O形密封圈3、电机压板4、电机5、密封柱壳6、主动轴7、磁极挡板8、磁极9、导管10、磁隔离罩11、角接触轴承12、螺旋桨13、导流罩14、磁极安装座15、从动轴16、导管架17、电机座18。

所述密封柱壳6为内部中间由电机座18前后分隔、外部前端通过导管架17支撑螺接有导管10的圆柱形壳体；所述密封柱壳6的尾端与带有多个环形槽和O形密封圈3的密封尾壳2相互卡位密封螺接固定；所述密封柱壳6的前端与带有多个环形槽和O型密封圈3的磁隔离罩11相互卡位密封螺接固定；所述电机座18与电机压板4之间转动式轴接装配有电机5，所述电机5的电机轴穿过电机座18与装配有多个扇型9磁极的、嵌入式配置于磁隔离罩11内的主动轴7固定轴接；所述磁隔离罩11前端中心一体式设置有中轴，所述中轴上通过一对角接触轴承12转动式装配有推进段，所述推进段由螺旋桨13、从动轴16和磁极安装座15通过非金属材料一体式制造成为一个整体；所述磁极安装座15内装配有多个扇型的磁极9；所述主动轴7与从动轴16以轴向方式相互配置形成轴向磁耦合联轴器；

所述中轴前端上螺接固定设置有导流罩14，所述密封尾壳2中心设置有水密插座1。

所述主动轴7上的磁极9后侧面上设置有圆盘形的磁极挡板8，所述推进段前侧面上设置有圆盘形的磁极挡板8，所述磁极挡板8采用纯铁材料制造，其外表面电镀设置有防腐层。

所述推进段由螺旋桨13、从动轴16和磁极安装座5通过非金属材料一体式制造成为一个整体，用于降低水下推进器尺寸、重量及加工难度，方便螺旋桨调速，提高水下推进器的灵活性。

所述磁隔离罩11采用机械性能优异、无磁、无电性的聚甲醛材料制造，用于避免涡流产生，并提高轴向磁耦合联轴器的传动效率。

所述推进段采用ABS材料加工成形。

所述中轴上配置的两个角接触轴承12相互之间采用宽面对宽面，即面对面的方式装配。

本实用新型的具体实施操作步骤是：首先将电机5装入密封柱壳6内，然后在电机尾端装入电机压板4将电机压紧；同时，将磁极9装入主动轴7上的磁极安装孔，磁极9与磁极安装孔之间采用间隙配合，并安装过程中配合使用润滑油，确保磁极9能顺畅地装入磁极安装孔中，磁极9安装完成后在主动轴7尾端采用螺钉安装好磁极挡板8，确保磁极9牢固固定在主动轴7的磁极安装孔内；然后将主动轴7安装到电机5的输出轴上，并将输出轴上的固定螺钉拧紧；将O形密封圈3放置在磁隔离罩11的密封沟槽内，涂抹润滑油，装入密封柱壳6的前端，通过螺钉固定好，然后在磁隔离罩11的轴承安装位置装入一个角接触轴承12，安装时，应使角接触轴承12的宽面背向磁隔离罩11；同时，将磁极9装入螺旋桨13上的磁极安装孔，磁极9与磁极安装孔之间采用间隙配合，并配合使用润滑油，确保磁极9能顺畅地装入磁极安装孔中，磁极9安装完成后在螺旋桨13尾端采用螺钉安装好磁极挡板8，确保磁极9牢固固定在螺旋桨13的磁极安装孔内；然后将螺旋桨13安装到磁隔离罩11上，再在尾端装入另一个角接触轴承12，两个角接触轴承采用宽面对宽面(即面对面)的方式安装，再在磁隔离罩11的尾端螺纹孔上装入导流罩14，再通过螺钉将导管10安装到密封柱壳6的导管架17上；同时，将水密插座1与密封尾壳2安装成整体，再将电机5与水密插座1之间的线缆连接好，将O形密封圈3放置在密封尾壳2的密封沟槽内，涂抹润滑油，装入密封柱壳6的尾端；安装完成后，用手轻轻拨动螺旋桨13，螺旋桨13应运转灵活。

通过上述具体实施例，本实用新型的有益效果是：采用主动轴与从动轴以轴向方式配置的轴向磁耦合联轴器，将螺旋桨、从动轴和磁极安装座通过非金属材料一体式制造成为一个整体；并与扇型结构磁极和纯铁材料的磁极挡板相配合；实现密封性好、缩小外径和尺寸、轻量化减重的目标；螺旋桨转速易调节，有效提升了推进器的操控性能，易于加工、安装和调试维护。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种磁耦合水下推进器，其特征在于，包括水密插座、密封尾壳、O形密封圈、电机压板、电机、密封柱壳、主动轴、磁极挡板、磁极、导管、磁隔离罩、角接触轴承、螺旋桨、导流罩、磁极安装座、从动轴、导管架、电机座；所述密封柱壳为内部中间由电机座前后分隔、外部前端通过导管架支撑螺接有导管的圆柱形壳体；所述密封柱壳的尾端与带有多个环形槽和O形密封圈的密封尾壳相互卡位密封螺接固定；所述密封柱壳的前端与带有多个环形槽和O型密封圈的磁隔离罩相互卡位密封螺接固定；所述电机座与电机压板之间转动式轴接装配有电机，所述电机的电机轴穿过电机座与装配有多个扇型的磁极的、嵌入式配置于磁隔离罩内的主动轴固定轴接；所述磁隔离罩前端中心一体式设置有中轴，所述中轴上通过一对角接触轴承转动式装配有推进段，所述推进段由螺旋桨、从动轴和磁极安装座通过非金属材料一体式制造成为一个整体；所述磁极安装座内装配有多个扇型的磁极；所述主动轴与从动轴以轴向方式相互配置形成轴向磁耦合联轴器；所述中轴上螺接固定设置有导流罩，所述密封尾壳中心设置有水密插座。

2.根据权利要求1所述的一种磁耦合水下推进器，其特征在于，所述主动轴上的磁极后侧面上设置有圆盘形的磁极挡板，所述推进段前侧面上设置有圆盘形的磁极挡板，所述磁极挡板采用纯铁材料制造，其外表面电镀设置有防腐层。

3.根据权利要求1所述的一种磁耦合水下推进器，其特征在于，所述推进段由螺旋桨、从动轴和磁极安装座通过非金属材料一体式制造成为一个整体，所述推进段采用ABS材料加工成形。

4.根据权利要求1所述的一种磁耦合水下推进器，其特征在于，所述中轴上配置的两个角接触轴承相互之间采用宽面对宽面，即面对面的方式装配。