CN211642558U - 一种水下推进器及水用装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水下推进器及水用装备，水下推进器包括：无轴电机、安装基板、紧固带和电源；所述无轴电机设置于所述安装基板内，所述安装基板通过所述紧固带固定于潜水员两侧，所述电源与所述无轴电机电连接；所述无轴电机包括定子、转子、轴承和机壳，所述定子与转子装配连接，所述转子固定在所述轴承上，所述轴承设置在所述机壳上，所述机壳与所述安装基板固定连接。该水下推进器无轴电机与安装基板以及紧固带相分离，在使用时便于快速安装，同时也具有体积小，低噪音，能量密度高，采用外置电源方式，续航时间长较长等优点。

Description

一种水下推进器及水用装备

技术领域

本实用新型涉及推进器技术领域，更具体地，涉及一种水用推进器。

背景技术

目前，市面上的潜水或快艇推进装置主要由控制手柄，蓄电池，电动机以及螺旋桨构成。潜水推进器在使用者前方运转，通过使用者控制手柄操控螺旋桨旋转，进而潜水者获得前进动力，但这一装置致使潜水者的双手受到约束，仅能起到水下推进作用，故而大多只应用于娱乐潜水项目，对于需要执行特殊水下任务的使用者来说，其太过于笨重，难以完成任务要求，快艇的推进器采用遥控器远程控制，快艇上设有电机和螺旋桨，但这种电机和螺旋桨的结构导致推进器结构庞大，而且输出功率不高，推力小。

在现有技术中，有诸多替代手持式水下推进器的方案，但大多存在着结构复杂，质量较大以及机械噪音难以抑制等问题。如专利CN208823899U，其给出了一种单机双喷潜水推进器，通过控制分水阀对喷射水流进行矢量控制，进而实现水下灵活运动，但该种推进方式是建立在不断练习的情况下的，对于娱乐体验型的潜水员并不友好，专利CN203094419U给出了一种螺旋桨与推进电机相隔离的潜水推进器，通过在转子端面设置永磁体，螺旋桨断面设置铜转子，依靠永磁体旋转在铜转子上感应的涡流驱动铜转子旋转，其可起到降低部分噪音的效果，但能量传递效率较低，同时增加了推进装置的质量。

实用新型内容

本实用新型是提供一种水用推进器，所述水用推进器是安装在水用装备上，能在水中推进装备运动的推进装置。该水下推进器不仅具有削减了推进器的重量，输出功率高，推力大，而且能有效降低推进器能量损失和工作过程中产生的噪声。

本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现：

一种水用推进器，包括：无轴电机、安装基板、螺旋桨和电源；所述无轴电机设置于所述安装基板内，所述安装基板固定在水中载体上，所述电源安装在载具上，所述电源与所述无轴电机电连接；所述无轴电机包括定子、转子和机壳，定子和转子设置在机壳内，所述定子设置在转子外圈，转子中心轴中空，中心轴内壁固定设置桨叶；所述定子外壁与机壳固定连接，转子通过轴或轴承与机壳固定连接；所述推进器设有进水口和出水口。

进一步地，所述无轴电机为磁悬浮无轴电机，所述定子固定安装于所述机壳内，转子设置在定子内圈，固定轴设置在转子上，固定轴与机壳固定连接，所述机壳与所述安装基板固定连接；

所述转子包括大开槽圆环、小开槽圆环、永磁体和螺旋桨，所述螺旋桨固定设置于转子内侧，所述大开槽圆环设置在所述螺旋桨外侧，所述大开槽圆环的凹槽内交替放置极性不同的永磁体，所述螺旋桨中心设置有小开槽圆环，所述小开槽圆环凹槽内放置一环形永磁体。

进一步地，所述无轴电机为轴承式无轴电机，所述定子固定安装在电机机壳内，所述转子设置在定子内圈，所述机壳与所述安装基板固定连接；

所述转子包括开槽圆环、永磁体、轴承和螺旋桨，所述螺旋桨设置于所述转子内侧，所述开槽圆环设置在所述螺旋桨外侧，所述开槽圆环的凹槽内交替放置极性不同的永磁体，所述开槽圆环内侧设置有轴承，所述转子通过轴承与所述机壳连接。

进一步地，所述永磁体由钕铁硼材料制成。

进一步地，所述小开槽圆环内的永磁体内侧设置有钛环。

进一步地，所述载体为潜水装备、快艇。

进一步地，所述潜水员携带电源为背心式电源，所述背心式电源设有背心式电源袋，电源放置在袋子中，袋子穿戴在潜水员身上，将电源背在后背。

进一步地，所述安装基板连接紧固带，紧固带将推进器紧固在潜水员身体上。

进一步地，所述推进器安装在快艇尾部，电源安装在快艇舱体内，快艇两面均设有进水口。

与现有技术相比，有益效果是：

本实用新型通过无轴电机进行推进，具有体积小、输出扭矩大、噪音小，阻力小等优点。

本实用新型采用的磁悬浮无轴电机，定子绕组采用槽满率较高的绕线方式，降低电机体积，电机转子和定子搭接于电机机壳，均通过与机壳的固定连接，固定转子的定子的位置关系，使转子实现低摩擦阻力的转动，具有结构紧凑、体积小、输出动力大的优点，相同功率的电机，输出扭矩是普通有轴推进器的2 倍以上。

固定轴上的半圆环永磁体与小开槽圆环凹槽内的环形永磁体中两永磁体刺激相同，两永磁体产生的排斥力用以克服转子重力，使得转子与固定轴不发生直接接触，减小推进装置在运行过程中产生的噪音以及机械损耗。

推进器安装可以安装在潜水员大腿上，解放了潜水员的双手，使其在水下通过下肢的自由摆动便可获得理想推力，该装置为潜水员在水下环境的自由活动提供了保障，可以在水下开展试验、作战、拍照、采样等活动。

附图说明

图1是本实用新型水下推进器的整体图；

图2是本实用新型磁悬浮无轴电机水下推进器的整体结构图；

图3是本实用新型磁悬浮无轴电机的定子结构图；

图4是本实用新型磁悬浮无轴电机的转子结构图；

图5是本实用新型磁悬浮无轴电机的固定轴结构图；

图6是本实用新型轴承式无轴电机水下推进器的整体结构图；

图7是本实用新型轴承式无轴电机转子结构图；

图8是本实用新型轴承式无轴电机机壳正视图；

图9是转子结构侧视图；

图10是安装无轴推进器的快艇；

图11是安装四个无轴推进器的快艇。

其中，1-无轴电机，2-安装基板，21-穿孔，3-紧固带，11-磁悬浮无轴电机， 12-轴承式无轴电机，111-磁悬浮无轴电机定子，112-磁悬浮无轴电机转子，113- 磁悬浮无轴电机固定轴，114-磁悬浮无轴电机机壳，1111-定子绕组，1121-大开槽圆环，1122-小开槽圆环，1123-永磁体，1124-钛环，1125-螺旋桨，121-轴承式无轴电机定子，122-轴承式无轴电机转子，123-轴承式无轴电机轴承，124-轴承式无轴电机机壳，1221-开槽圆环，1222-永磁体，1223-安装轴承，1224-螺旋桨,13-导流槽，14-进水口。

具体实施方式

下面结合实施例进一步解释和阐明，但具体实施例并不对本实用新型有任何形式的限定。若未特别指明，本实施例中所用的方法和设备均为本领域中的常规方法和设备，所用原料均为常规市售原料。

实施例1

如图1-5所示，一种潜水水下推进器，包括：

推进器1、安装基板2、紧固带3和电源(图未示)；

所述推进器1安装在所述安装基板2内，所述安装基板2通过所述紧固带3 固定于潜水员大腿两侧，所述电源与所述推进器1电连接。

本实施例采用的推进器为磁悬浮无轴电机11，包括：磁悬浮无轴电机定子 111、磁悬浮无轴电机转子112、磁悬浮无轴电机固定轴113和磁悬浮无轴电机机壳114，所述磁悬浮无轴电机定子111固定安装于所述磁悬浮无轴电机机壳 114内，所述磁悬浮无轴电机转子112设置于所述磁悬浮无轴电机定子111内圈，并与所述磁悬浮无轴电机固定轴113连接，固定轴113与机壳114连接，固定了转子112和定子111的相对位置；所述磁悬浮无轴电机机壳114与所述安装基板2采用螺栓固定。

磁悬浮无轴电机定子结构如图3所示，包括定子本体111和定子绕组1111，所述定子本体采用导磁钢，由高性能铁磁材料叠压而成，叠压完毕后需对定子表面进行防腐处理，以避免定子叠片受到海水腐蚀，定子绕组1111由高性能导电材料制成，绕组采用高槽满率绕线工艺以降低电机体积，在绕线完毕后需对绕组进行胶封处理，这可保证推进器在水下工作时绕组结构的稳定性，同时对绕组起到一定的水下防腐作用。

磁悬浮无轴电机转子结构如图4所示，包括：包括大开槽圆环1121、小开槽圆环1122、永磁体1123、钛环1124和螺旋桨1125，所述螺旋桨1125设置于所述磁悬浮无轴电机转子112内壁且所述螺旋桨1125焊接于大开槽圆环1121 和小开槽圆环1122之间，所述大开槽圆环1121设置在所述螺旋桨1125外侧，所述大开槽圆环1121的凹槽内交替放置极性不同的永磁体1123，所述螺旋桨 1125内侧设置有小开槽圆环1122；所述小开槽圆环1122的凹槽内放置一环形永磁体，所述永磁体内侧设置有钛环1124，环形的永磁体及钛环1124的总厚度小于小开槽圆环1122的深度，小环所开凹槽仍保留一定余量为佳。钛环1124 是为保护永磁体在工作中不受损伤。

磁悬浮无轴电机的固定轴如图5所示，包括固定轴113以及设置在固定轴 113上的半圆环形的永磁体1123，所述固定轴113表面设置有螺纹，在实际装配过程中通过螺栓与安装基板2固定连接。固定轴通过轴承与小开槽圆环1122 连接，小开槽圆环1122的凹槽内安装有半圆环形的永磁体1123，该半圆环形的永磁体1123与小开槽圆环内放置的环形的永磁体磁极相同，两永磁体1123产生的排斥力用于克服磁悬浮无轴电机转子112自身的重力，同时也使得磁悬浮无轴电机转子112与磁悬浮无轴电机固定轴113不发生直接的接触，减少推进器在运行过程中产生的噪声以及机械损耗，所述永磁体1123采用钕铁硼材料制，表面进经过电镀处理。磁悬浮无轴电机定子111安装于磁悬浮无轴电机机壳114 内，并将磁悬浮无轴电机机壳114与磁悬浮无轴电机固定轴113通过螺纹连接于安装基板2，安装基板2内侧具有螺纹，安装基板2一端上设置有穿孔21，所述紧固带3采用背胶魔术贴粘贴穿扣于所述穿孔21上。

由于固定轴113穿过无轴电机11中心，与机壳114平行同轴设置，为保证固定轴能与机壳相连，固定轴端部设置为L型或T型结构，有连接机壳的横杆，横杆与机壳边缘连接；或者机壳入水口位置设有过滤网，固定轴113与过滤网连接。

实施例2

如图6-8所示，本实施采用的无轴电机为轴承式无轴电机12，包括轴承式无轴电机定子121、轴承式无轴电机转子122、轴承式无轴电机轴承123和轴承式无轴电机机壳124，所述轴承式无轴电机定子121安装于所述轴承式无轴电机机壳124内，所述轴承式无轴电机转子122设置于所述轴承式无轴电机定子121 内圈，所述轴承式无轴电机机壳124与所述安装基板2螺栓连接。

轴承式无轴电机定子结构与上述实施例1中提到的磁悬浮无轴电机定子结构中所采用的材料与整体结构均类似，具体此处不再赘述。

轴承式无轴电机转子结构如图7、8所示，包括开槽圆环1221、永磁体1222、轴承123和螺旋桨1224，螺旋桨1224设置于轴承式无轴电机转子122内，且螺旋桨1224焊接于所述开槽圆环1221内壁，所述开槽圆环1221的凹槽内交替放置极性不同的永磁体1222，所述开槽圆环1221内侧设置轴承123。

如图9所示，轴承123与螺旋桨1224在开槽圆环1221的轴向上平行设置，互不干扰，本实施例采用两个轴承，轴承设置在螺旋桨两侧。其他实施例红采用一个轴承，轴承与螺旋桨平行并列设置。

如图8所示，轴承式无轴电机轴承123内圈壁与轴承式无轴电机机壳124 固定连接，轴承123外圈壁与转子122内壁固定连接，由于轴承式无轴电机12 内并没有设置固定轴，所以也没有限位孔，在推进器运行时，轴承式无轴电机转子122搭接于轴承式无轴电机机壳124并借助轴承实现低阻尼转动，转子带动设置在内壁的螺旋桨转动，由于螺旋桨1224与轴承123轴向平行设置，螺旋桨的转动与轴承的转动互不干扰。轴承式无轴电机12通过螺纹连接于安装基板 2，轴承式无轴电机定子121，轴承式无轴电机转子122和轴承式无轴电机机壳 124为一个整体，转子与定子通过轴承123限定了相对位置，故而转子122部分无需再进行任何其他固定措施。

安装基板2一端上设置有穿孔21，所述紧固带3采用背胶魔术贴粘贴穿扣于所述穿孔21上。

实施例3

本实施例公开了一种蛙人潜水装备，如图1所示，安装基板2通过紧固带3 紧固在潜水员大腿上，潜水员穿戴有浮力背心，浮力背心的背囊中设有电源，电源与推进器相连。潜水员用双腿控制推进方向，可以把双手解放出来，进行水下作业。

实施例4

本实施例公开了一种快艇，如图10所示，推进器通过固定装置安装在快艇尾部，快艇上设有导流槽，推进器前端设有进水口、尾部设有出水口，导流槽与进水口相连。进水口连通快艇两面，快艇在倾翻后，另一面的进水口仍然可以进水，推进器仍然可以工作。如图11所示，快艇尾部可以安装4台推进器，左右两边各安装2台，每边的2台上下布置。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水下推进器，其特征在于，包括：

无轴电机、安装基板、螺旋桨和电源；

所述无轴电机设置于所述安装基板内，所述安装基板固定在水中载体上，所述电源安装在所述载体上，所述电源与所述无轴电机电连接；

所述无轴电机包括定子、转子和机壳，定子和转子设置在机壳内，所述定子设置在转子外圈，转子中心轴中空，中心轴内壁固定设置桨叶；所述定子外壁与机壳固定连接，转子通过轴或轴承与机壳固定连接；

所述推进器设有进水口和出水口。

2.根据权利要求1所述的水下推进器，其特征在于，所述无轴电机为磁悬浮无轴电机，所述定子固定安装于所述机壳内，转子设置在定子内圈，固定轴设置在转子上，固定轴与机壳固定连接，所述机壳与所述安装基板固定连接；

所述转子包括大开槽圆环、小开槽圆环、永磁体和螺旋桨，所述螺旋桨固定设置于转子内侧，所述大开槽圆环设置在所述螺旋桨外侧，所述大开槽圆环的凹槽内交替放置极性不同的永磁体，所述螺旋桨中心设置有小开槽圆环，所述小开槽圆环凹槽内放置一环形永磁体。

3.根据权利要求1所述的水下推进器，其特征在于，所述无轴电机为轴承式无轴电机，所述定子固定安装在电机机壳内，所述转子设置在定子内圈，所述机壳与所述安装基板固定连接；

所述转子包括开槽圆环、永磁体、轴承和螺旋桨，所述螺旋桨设置于所述转子内侧，所述开槽圆环设置在所述螺旋桨外侧，所述开槽圆环的凹槽内交替放置极性不同的永磁体，所述开槽圆环内侧设置有轴承，所述转子通过轴承与所述机壳连接。

4.根据权利要求2-3中任一项所述的水下推进器，其特征在于，所述永磁体由钕铁硼材料制成。

5.根据权利要求2所述的水下推进器，其特征在于，所述小开槽圆环内的永磁体内侧设置有钛环。

6.根据权利要求1所述水下推进器，其特征在于，所述载体为潜水员携带的潜水装备，潜水员携带的电源为背心式电源，所述背心式电源设有背心式电源袋，电源放置在袋子中，袋子穿戴在潜水员身上，将电源背在后背。

7.根据权利要求6所述的水下推进器，其特征在于，所述安装基板连接紧固带，紧固带将推进器紧固在潜水员身体上。

8.根据权利要求1所述的水下推进器，其特征在于，所述载体为快艇，所述推进器安装在快艇尾部，电源安装在快艇舱体内，快艇两面均设有进水口。

9.一种水用装备，其特征在于，采用权利要求1-8任意一项所述的水下推进器，所述装备为潜水装备或快艇。

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