CN208897295U - 一种一体化的小型水下机器人推进器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于水下机器人技术领域，具体而言是一种一体化的小型水下机器人推进器，包括：外壳、螺旋桨、导流罩、防水电机、电机驱动板、磁角度编码器、散热片、密封舱。所述导流罩与外壳支架连接，密封舱设置于外壳侧面，电机驱动板、散热片和磁角度编码器设置于密封舱内，防水电机设置于螺旋桨桨毂内部，整体组装成一体化的推进器。本实用新型大大降低了小型水下机器人推进器的生产成本。本实用新型一体化推进器的灵活性和机动性好，方便组装拆卸、更换和维护；对推进器性能的优化，提高了水下机器人的运行效率，延长了水下作业的时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种一体化的推进器，尤其涉及一种用于小型水下机器人的一体化的推进器。
背景技术
随着海洋工程及其他相关技术的发展，以及人类对探索海洋的需求日益增加。水下机器人在军用、工业和民用方面都发挥着重要的作用，常见的应用场景有：检查大坝、船底走私、搜寻水下证据、海上救助打捞、排污、水下观测等。
推进器作为水下机器人的核心部件之一，对水下机器人的运动和性能有很大的影响。目前，小型水下机器人的推进器相关的优化、设计和发明寥寥无几，并且成本昂贵、灵活性较差，对于小型水下机器人的发展和推广造成很大限制。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是为小型水下机器人提供一种一体化的推进器。
本实用新型采用以下技术方案实现：
一体化的小型水下机器人推进器，其主要部分包括：螺旋桨、导流罩、防水电机、电机驱动板、磁角度编码器、磁铁座、散热片。其特征在于：螺旋桨的相关参数优化；防水电机内嵌于桨毂内部；导流罩为加速型导管；电机驱动板和散热片位于推进器侧面的密封舱内；磁角度编码器则放置于电机与推进器后盖之间。
所述螺旋桨，其各项相关参数，如桨叶半径、螺距比、盘面比、弦长分布、桨叶纵倾与侧斜等，均根据实际的推力需求和性能进行了优化设计。
所述导流罩，螺旋桨半径与其半径比为0.9，其长度与导流罩内壁直径比为1.0。
所述防水电机，为无刷直流外转子电机，其各项参数，如额定电压、额定功率、额定转速、最大转速等，均根据实际推力需求进行了定制化设计，且选用外转子具有节省空间、设计紧凑的特点。
所述电机驱动板，采用PAC5223QM芯片，并引出SPI接口和IIC接口。其中，SPI接口接收输入信号控制电机转速，IIC接口与磁角度编码器通信。
所述磁角度编码器，采用AS5600芯片，通过与电机轴连接的径向充磁的磁铁获取角度信息，反馈给电机驱动板，进而实现对电机更加精准的控制。
所述磁铁座，与电机转轴相连，固定于电机底部。
所述散热片，其材料选取为铝片，部署于推进器侧面的密封舱内，直接与水接触。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和有益效果：
1. 本实用新型大大降低了小型水下机器人推进器的生产成本。
2. 本实用新型一体化推进器的灵活性和机动性好，方便组装拆卸、更换和维护。
3. 本实用新型对推进器性能的优化，提高了水下机器人的运行效率，延长了水下作业的时间。
4. 本实用新型可直接接线使用，接收SPI信号驱动推进器，降低了使用门槛，提高了开发效率。
5. 本实用新型的外壳采用3D打印的工艺，加工方便、重量轻、便携性高。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型装配完成后的示意图；
其中：1为螺旋桨，2为导流罩，3为推进器安装支架，4为防水电机，5为磁铁座，6为径向充磁磁铁，7为磁角度编码器，8为推进器底盖，9为走线通道，10为密封舱，11为电机驱动板，12为散热片。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。
如图1所示，本实用新型主要包括螺旋桨1、导流罩2、推进器安装支架3、防水电机4、磁铁座5、径向充磁的磁铁6、磁角度编码器7、推进器底盖8、走线通道9、密封舱10、电机驱动板11、散热片12。推进器壳体采用3D打印的工艺加工生产，满足质量轻、便携性高的特点。
螺旋桨1有3片桨叶，桨叶采用翼形结构，固定于桨毂上，螺旋桨半径、桨叶角、盘面比等参数均经过OpenProp软件进行优化。
防水电机4内置于桨毂中，毂径与螺旋桨直径比为0.4，防水电机磁缸表面采用环氧树脂涂覆保护，轴承采用耐腐蚀的钢材。
磁铁座5与防水电机4的电机轴相连，固定于电机底部。
径向充磁的磁铁6安装于磁铁座5内，并从侧面通过螺丝固定，保证其在电机高速旋转情况下的稳定性。
导流罩2在螺旋桨1的外围，其为加速型导管，螺旋桨与导流罩半径比为0.9，从而提高了推进器的效率。
推进器安装支架3与桨毂和导流罩相连。
磁角度编码器7安装于推进器底部，由推进器内部结构、推进器底盖8固定，并做灌封处理。
走线通道9用于容纳防水电机4和电机驱动板11的接线。
作为一种选择，散热片12的一部分直接与水接触，密封舱10的两侧均留有相应的开口；电机驱动板11和散热片12安装于密封舱10内，由推进器底盖8固定，并进行灌封处理。
走线通道9和密封舱10采用灌封的方式密封，灌入硅胶（密度略大于水），可以满足推进器的工作深度要求。
图2为上述实施方式组装而成的一体化的小型水下机器人推进器的示意图。
上述实施方式的一体化的小型水下机器人推进器的螺旋桨各项参数均经过动力学系统建模进行优化，从而大大提高了水下机器人的运行效率，延长了水下作业的时间；上述实施方式的一体化的小型水下机器人推进器由各部分组装而成，其灵活性和机动性好，如若有零部件损坏，只需替换损坏的部分，方便组装拆卸、更换和维护，降低了维护的成本；上述实施方式的一体化的小型水下机器人推进器可直接接线使用，接收SPI信号驱动推进器，降低了实用门槛、提高了开发效率；上述实施方式的一体化的小型水下机器人推进器外壳采用3D打印的工艺，加工方便、重量轻、便携性高。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案、优势和有益效果进行了进一步详细说明。以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种一体化的小型水下机器人推进器，其特征在于：包括
外壳，含密封舱；
螺旋桨；
导流罩，设置于所述螺旋桨外围，且与所述推进器外壳背部支架连接固定；
防水电机，设置于所述螺旋桨桨毂内部，且与磁角度编码器所用的径向充磁的磁铁连接；
电机驱动板，设置于所述推进器外壳侧面的密封舱内；
磁铁座，设置于电机底部，与电机转轴相连；
磁角度编码器，设置于所述推进器外壳背部的密封舱内；
散热片，设置于所述推进器外壳侧面的密封舱内，且内侧接触电机驱动板，外侧与海水直接接触。
2.根据权利要求1所述的一种一体化的小型水下机器人推进器，其特征在于：所述外壳、螺旋桨采用3D打印的工艺加工生产。
3.根据权利要求1或2所述的一种一体化的小型水下机器人推进器，其特征在于：所述外壳预留安装基座和接口。
4.根据权利要求1或2所述的一种一体化的小型水下机器人推进器，其特征在于：所述螺旋桨其各项相关参数均根据实际推力需求，并结合流体性能进行了优化设计，所述螺旋桨具有3个桨叶，每个桨叶为扇形宽叶，其螺距比在0.65-0.7之间。
5.根据权利要求1所述的一种一体化的小型水下机器人推进器，其特征在于：所述导流罩为加速型导管，其内壁与桨叶叶梢间的间距为导流罩半径的1/10。
6.根据权利要求1所述的一种一体化的小型水下机器人推进器，其特征在于：所述防水电机为直流无刷外转子电机，经过表面电镀氧化处理，具有防水、耐腐蚀的特性，采用便携可靠的PCB接线方式，同时支持正转、反转。
7.根据权利要求1或6所述的一种一体化的小型水下机器人推进器，其特征在于：所述电机驱动板通过SPI接口与所述防水电机进行通信，通过IIC接口与所述磁角度编码器进行通信。
8.根据权利要求1所述的一种一体化的小型水下机器人推进器，其特征在于：所述磁角度编码器通过获取外转子防水电机底座连接的径向充磁的磁铁的角度信息，实现对电机更加精准的控制。
9.根据权利要求1所述的一种一体化的小型水下机器人推进器，其特征在于：所述设置电机驱动板、散热片、磁角度编码器的密封舱，采用灌封的方式进行密封处理。
10.根据权利要求1所述的一种一体化的小型水下机器人推进器，其特征在于：所述推进器耐压为100米水深。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201820623628.0U CN208897295U (zh) | 2018-04-28 | 2018-04-28 | 一种一体化的小型水下机器人推进器 |
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Publications (1)
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|---|---|
| CN208897295U true CN208897295U (zh) | 2019-05-24 |
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ID=66565660
Family Applications (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN208897295U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111099006A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-05-05 | 毛凯 | 一种水下推进器 |
| CN111232175A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-06-05 | 韩玉军 | 电动集成喷水推进器 |
| CN111470018A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-07-31 | 韩玉军 | 吊舱电动泵喷推进器 |
| CN115092375A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-09-23 | 国网山东省电力公司龙口市供电公司 | 一种电缆管廊水下巡检机器人多功能推进机构 |
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2018
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