CN212530027U - 水下推进器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水下推进器,包括导流罩、固定设在导流罩内的定子组件、与定子组件转动连接的转子组件、固定设在转子组件上的螺旋桨,定子组件包括通过支撑臂与导流罩固定连接的定子底座、若干个设在定子底座上的定子铁芯、环绕设在定子铁芯上的铁芯绕组。本实用新型的水下推进器的整体结构起到支撑和容纳转子组件和螺旋桨的作用,整体结构紧凑且方便安装拆卸;以及本实用新型的水下推进器采用流线型设计,降低了其在水中前行的阻力。
Description
技术领域
本实用新型涉及推进器技术领域,特别涉及水下推进器。
背景技术
不同类型的水下机器人例如遥控水下机器人、自主水下机器人和自主水面航行器等已成为海洋勘探的宝贵工具,常用于科学、工业、商业和娱乐目的,这些机器人通常使用水下推进器实现运动。
水下推进器是提供水下机器人动力的装置。水下推进器通常使用封闭式密封的方式实现电机防水,如通过机械密封件或磁耦合器等方式连接至螺旋桨。水下推推进器经常使用充油补偿方式以允许其在更大的水深情况下进行使用。水下推进器通过电子速度控制器实现推力控制,这种控制器可用于不同类型的电动机,例如有刷电动机和无刷电动机。
在此描述的水下推进器使用的是外转子无刷永磁电机,类似于航模飞机、模型车等常用的电机。这种电机的设计只有一个运动部件,可实现低速大扭矩,而无需变速箱或减速器。定子和电机绕组位于电机的核心,永磁体以径向方式围绕定子布置。这种电机通常具有三相绕组,由电子速度控制器实现无传感器换向控制。
传统的封闭式密封水下推进器与开放式水下推进器相比,在等效功率下,电机通常要大的多,这也是许多水下机器人设计中的制约因素,尤其是遥控水下机器人和自主水下机器人。水下推进器通常被限制在1000米以内的深度,此时压力已非常大,约相当于100个大气压,水下推进器内部空腔已承受了很大的压力。使用机械密封的水下推进器往往每运行100个小时就需要进行一次维护,比如更换磨损的密封圈或者添加润滑物质。大多数的遥控水下机器人具有3 到6个推进器,自主水下机器人的发展也面临安装更多推进器的趋势,这样使得后期维护工作将变得困难。当前工业上使用的水下推进器十分昂贵,限制了其在许多应用中的使用,例如业余爱好者、科学研究和商业目的,其成本主要由目前常用设计中的零件复杂性和数量造成。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决现有技术的不足,提供一种水下推进器。
本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是:
水下推进器,包括导流罩、固定设在导流罩内的定子组件、与定子组件转动连接的转子组件、固定设在转子组件上的螺旋桨,定子组件包括通过支撑臂与导流罩固定连接的定子底座、若干个设在定子底座上的定子铁芯、环绕设在定子铁芯上的铁芯绕组。以上技术方案中,转子组件转动从而带动螺旋桨转动,螺旋桨在水中转动并产生向前的推力,从而实现本实用新型的推进器在水中前行的功能。支撑臂截面形状为流线型,从而降低了推进器在水中前行受到的阻力。定子铁芯由低碳钢的薄铁片制成。进一步地,本实用新型的推进器还适用于飞行器等其他设备中,用于推进设备在空气等流体中前行。定子底座上还设有供铁芯绕组的线圈通过的通孔。铁芯绕组的三相铜线穿过通孔并与一根具有3 芯导线的绝缘防水电缆焊接相连。定子底座上还设有灌封槽,铜线与3芯电缆连接处在定子底座的灌封槽处完成灌封,并实现耐压密封,所使用的灌封液体包括环氧灌封胶或3M硫化胶等绝缘灌封材料。铁芯绕组的铜线表面设有绝缘涂层,绝缘涂层包括酰胺酰亚酰胺漆,铁芯绕组采用“Y”型接线方式并进行三相缠绕,便于提供高扭矩输出。
作为优选,定子铁芯与铁芯绕组表面均涂有防水耐腐蚀保护涂层。以上技术方案中,防水耐腐蚀保护涂层一方面防止了定子铁芯和铁芯绕组之间发生电气短路,另一方面防止其长期在水下工作而被磨损或腐蚀。本实用新型的防水耐腐蚀保护涂层包括精细颗粒环氧树脂,在其生产制造时将定子铁芯和铁芯绕组浸入环氧树脂中,从而使之有效填充绕组之间的气隙。同时,采用真空脱气的方法来确保防水耐腐蚀保护涂层中没有残留气泡。防水耐腐蚀保护涂层不限于精细颗粒环氧树脂,也可以使用其他有效的保护涂层,比如可以用模制塑料层包覆保护,可通过注射成型或其他塑料制造技术来完成。
作为优选,若干个定子铁芯均匀环绕设在定子底座上,相邻定子铁芯之间形成槽体。以上技术方案中,本实用新型中可以根据推进器个工作性能而调整推进器的定子铁芯和槽体数量。
作为优选,转子组件包括通过连接件可转动地设在定子底座上的转子基座、固定设在转子基座上的转子壳体、若干个固定设在转子壳体内壁上的永磁体。以上技术方案中,若干个永磁体均匀环绕设在转子壳体内壁,相邻永磁体以相反的磁极性安装,可以通过使用不同数量的永磁体来改变推进器的性能特性。转子壳体与转子基座通过粘接等工艺连接。
作为优选,连接件包括设在转子基座上的转轴、分别设在定子底座上并与转轴相对应的第一轴承和第二轴承,定子底座上还设有供转轴穿过的轴承管,转轴端部还连接有轴套。以上技术方案中,轴承管因其壁厚较薄,容易开裂,故采用金属或高强度塑料等材质,以保证其与轴承的可靠安装,轴承管可在定子底座模制时一体注塑嵌入成型。轴承管和轴套均设在定子底座上。通过连接件,转子组件可转动地与定子组件连接,转子组件转动并带动螺旋桨转动,螺旋桨在水中转动并产生向前的推力,从而实现本实用新型的推进器在水中前行的功能。若干个永磁体形成的环形结构的中轴线与转轴的中轴线在同一直线上。第一轴承和第二轴承采用高性能的塑料套筒轴承或其他耐腐蚀套筒轴承,拥有优异的水下防腐性能,使其长期在水中工作而不会轻易被腐蚀或损坏。
作为优选,螺旋桨包括固定套设在转子壳体外的中心毂、若干个设在中心毂上的旋转桨叶,中心毂包括通过螺丝固定设在转子基座上的底部、与底部连为一体并套设在转子壳体外的圆环体,若干个旋转桨叶设在圆环体上。以上技术方案中,中心毂的底部与圆环体形成一端封闭的圆柱形结构。当螺旋桨安装在转子壳体上时,螺旋桨的中心毂一端和转子壳体齐平。中心毂的底部设有两个孔,可以使用螺钉将螺旋桨固定到转子壳体上。旋转桨叶为沿顺时针或逆时针方向旋转的转动叶片,以提供不同方向的推力。
作为优选,导流罩包括环形导流壳体、设在环形导流壳体侧面上的安装平台,环形导流壳体前端通过连接杆连接有前导流帽。以上技术方案中,通过安装平台可以将安装平台安装在水下机器人等设备上,从而将本实用新型的推进器安装在水下机器人等设备上。前导流帽外形为圆锥形形状,导流罩的横截面形状为水翼形,从而流体流经螺旋桨时可提升流体速度并减小螺旋桨尖端的涡流,圆锥形形状的前导流帽以及横截面为水翼形的导流罩提高了水下推进器的整体流线型,减少了推进器阻力。
作为优选,环形导流壳体的内壁设有凹槽,支撑臂设有与凹槽相对应的凸起,通过凸起安装进凹槽,从而定子底座安装在环形导流壳体上。以上技术方案中,通过凸起安装进凹槽并通过螺丝将凸起固定在环形导流壳体上,从而支撑臂固定设在环形导流壳体上,从而定子组件固定设在环形导流壳体上。凸起设有第一螺纹孔,环形导流壳体设有第二螺纹孔,通过自攻螺钉穿过第一螺纹孔和第二螺纹孔并锁紧,从而支撑臂固定安装在环形导流壳体上,从而定子组件可拆卸地固定安装在导流罩上。
作为优选,安装平台包括设在环形导流壳体侧面的安装座、设在安装座上的螺纹孔、内嵌在螺纹孔内的螺母。以上技术方案中,通过螺纹孔和螺母可以将安装平台安装在水下机器人等设备上,从而将本实用新型的推进器安装在水下机器人等设备上。螺母可以在环形导流壳体注塑成型时一体化嵌入完成,以提升安装平台的美观性和后期可靠性。
作为优选,本实用新型的水下推进器还包括通过螺栓设在定子底座上的后导流帽;前导流帽和后导流帽外形均为圆锥形。以上技术方案中,后导流帽结合前导流帽进一步提高了水下推进器的整体流线型,以及减少推进器水下前行的阻力。
本实用新型具有的有益效果是:
1、本实用新型的水下推进器的整体结构起到支撑和容纳转子组件和螺旋桨的作用,整体结构紧凑且方便安装拆卸;
2、本实用新型的水下推进器采用流线型设计,降低了其在水中前行的阻力。
附图说明
图1是本实用新型的水下推进器的结构示意图;
图2是本实用新型的水下推进器的爆炸结构示意图;
图3是图2中A处的放大结构示意图;
图4是本实用新型的水下推进器的侧视图;
图5是图4中B-B方向视角的剖视图。
图中:1、导流罩,11、环形导流壳体,111、凹槽,112、第二螺纹孔,12、安装平台,121、安装座,122、螺纹孔,123、螺母,2、定子组件,21、定子底座,22、定子铁芯,23、槽体,24、灌封槽,3、转子组件,31、转子基座, 32、转子壳体,33、永磁体,4、螺旋桨,41、中心毂,411、底部,412、圆环体,42、旋转桨叶,5、支撑臂,51、凸起,511、第一螺纹孔,61、转轴,62、第一轴承,63、第二轴承,64、轴承管,65、轴套,7、前导流帽,8、后导流帽,9、螺栓,91、螺栓安装孔,10、自攻螺钉。
具体实施方式
以下结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的说明。
如图1-5所示,本实施例的水下推进器,包括导流罩1、固定设在导流罩1 内的定子组件2、与定子组件2转动连接的转子组件3、固定设在转子组件3上的螺旋桨4,定子组件2包括通过支撑臂5与导流罩1固定连接的定子底座21、若干个设在定子底座21上的定子铁芯22、环绕设在定子铁芯22上的铁芯绕组。铁芯绕组的三相铜线与一根具有3芯导线的绝缘防水电缆焊接相连,定子底座 21上还设有灌封槽24,铜线与3芯电缆连接处在定子底座21的灌封槽24处完成灌封并实现耐压密封,所使用的灌封液体包括环氧灌封胶或3M硫化胶等绝缘灌封材料。
本实施例中,定子铁芯22与铁芯绕组表面均涂有防水耐腐蚀保护涂层。
本实施例中,若干个定子铁芯22均匀环绕设在定子底座21上,相邻定子铁芯22之间形成槽体23。
本实施例中,转子组件3包括通过连接件可转动地设在定子底座21上的转子基座31、固定设在转子基座31上的转子壳体32、若干个固定设在转子壳体 32内壁上的永磁体33。
本实施例中,连接件包括设在转子基座31上的转轴61、分别设在定子底座 21上并与转轴61相对应的第一轴承62和第二轴承63,定子底座21上还设有供转轴61穿过的轴承管64,转轴61端部还连接有轴套65。
本实施例中,螺旋桨4包括固定套设在转子壳体32外的中心毂41、若干个设在中心毂41上的旋转桨叶42,中心毂41包括通过螺丝固定设在转子基座31 上的底部411、与底部411连为一体并套设在转子壳体32外的圆环体412,若干个旋转桨叶42设在圆环体412上。
本实施例中,导流罩1包括环形导流壳体11、设在环形导流壳体11侧面上的安装平台12,环形导流壳体11前端通过连接杆连接有前导流帽7。
本实施例中,环形导流壳体11的内壁设有凹槽111,支撑臂5设有与凹槽 111相对应的凸起51,通过凸起51安装进凹槽111,从而定子底座21安装在环形导流壳体11上。凸起51设有第一螺纹孔511,环形导流壳体11设有第二螺纹孔112,通过自攻螺钉10穿过第一螺纹孔511和第二螺纹孔112并锁紧,从而支撑臂5固定安装在环形导流壳体11上。
本实施例中,安装平台12包括设在环形导流壳体11侧面的安装座121、设在安装座121上的螺纹孔122、内嵌在螺纹孔122内的螺母123。
本实施例的水下推进器还包括通过螺栓9设在定子底座21上的后导流帽8;前导流帽7和后导流帽8外形均为圆锥形。后导流帽8设有用于安装螺栓9的螺栓安装孔91。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等,其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在不改变本实用新型的创造内容下进行简单的置换均视为相同的创造。说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。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 (10)
1.一种水下推进器,其特征在于:包括导流罩(1)、固定设在导流罩(1)内的定子组件(2)、与定子组件(2)转动连接的转子组件(3)、固定设在转子组件(3)上的螺旋桨(4),定子组件(2)包括通过支撑臂(5)与导流罩(1)固定连接的定子底座(21)、若干个设在定子底座(21)上的定子铁芯(22)、环绕设在定子铁芯(22)上的铁芯绕组。
2.根据权利要求1所述的一种水下推进器,其特征在于:定子铁芯(22)与铁芯绕组表面均涂有防水耐腐蚀保护涂层。
3.根据权利要求1或2所述的一种水下推进器,其特征在于:若干个定子铁芯(22)均匀环绕设在定子底座(21)上,相邻定子铁芯(22)之间形成槽体(23)。
4.根据权利要求3所述的一种水下推进器,其特征在于:转子组件(3)包括通过连接件可转动地设在定子底座(21)上的转子基座(31)、固定设在转子基座(31)上的转子壳体(32)、若干个固定设在转子壳体(32)内壁上的永磁体(33)。
5.根据权利要求4所述的一种水下推进器,其特征在于:连接件包括设在转子基座(31)上的转轴(61)、分别设在定子底座(21)上并与转轴(61)相对应的第一轴承(62)和第二轴承(63),定子底座(21)上还设有供转轴(61)穿过的轴承管(64),转轴(61)端部还连接有轴套(65)。
6.根据权利要求4或5所述的一种水下推进器,其特征在于:螺旋桨(4)包括固定套设在转子壳体(32)外的中心毂(41)、若干个设在中心毂(41)上的旋转桨叶(42),中心毂(41)包括通过螺丝固定设在转子基座(31)上的底部(411)、与底部(411)连为一体并套设在转子壳体(32)外的圆环体(412),若干个旋转桨叶(42)设在圆环体(412)上。
7.根据权利要求6所述的一种水下推进器,其特征在于:导流罩(1)包括环形导流壳体(11)、设在环形导流壳体(11)侧面上的安装平台(12),环形导流壳体(11)前端通过连接杆连接有前导流帽(7)。
8.根据权利要求7所述的一种水下推进器,其特征在于:环形导流壳体(11) 的内壁设有凹槽(111),支撑臂(5)设有与凹槽(111)相对应的凸起(51),通过凸起(51)安装进凹槽(111),从而定子底座(21)安装在环形导流壳体(11)上。
9.根据权利要求7或8所述的一种水下推进器,其特征在于:安装平台(12)包括设在环形导流壳体(11)侧面的安装座(121)、设在安装座(121)上的螺纹孔(122)、内嵌在螺纹孔(122)内的螺母(123)。
10.根据权利要求9所述的一种水下推进器,其特征在于:还包括通过螺栓(9)设在定子底座(21)上的后导流帽(8);前导流帽(7)和后导流帽(8)外形均为圆锥形。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Sea Scooter Effective date of registration: 20231130 Granted publication date: 20210212 Pledgee: Hangzhou High-tech Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: HANGZHOU AOHAI MARINE ENGINEERING Co.,Ltd. Registration number: Y2023330002853 |
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PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |