CN220087042U - 一种带有油压补偿膜的水下电机及其构成的推进器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种带有油压补偿膜的水下电机及其构成的推进器，属于水下电机极其构成的推进器领域，包括定子主轴，定子主轴外圈设置有绕组，定子主轴对应绕组外侧转动连接有转子，转子外侧设置有机壳，定子主轴对应转子两端分别转动连接有下端盖和上端盖，定子主轴对应上端盖位置处开设有沿长度方向的灌装腔，绕组能够穿过灌装腔伸出定子主轴，定子主轴对应灌装腔内灌装有密封胶，下端盖远离定子主轴一端设置有平衡底座，下端盖与平衡底座之间设置有油压补偿膜，油压补偿膜靠近定子主轴一侧连通于电机内且充满有密封油，油压补偿膜远离定子主轴一侧连通于外界且充满水。本申请提供一种密封良好、压力稳定的外转子电机作为水下推进器的动力来源。

Description

一种带有油压补偿膜的水下电机及其构成的推进器

技术领域

本申请涉及水下电机极其构成的推进器领域，尤其是涉及一种带有油压补偿膜的水下电机及其构成的推进器。

背景技术

推力系统是广泛用于水面或者水下航行器的动力装置，主要用来推动航行器航行，或提供可控的力和力矩使设备调整处于期望的位置和姿态。目前作为水下航行器使用的推力系统，通常由单个电机通过轴系连接螺旋桨旋转配合导管组合使用。电力推进装置和高压海水泵是深海潜水器中的重要组成部分，而水下电机则是这些水下机电装置的关键，基于直流无刷电机的水下电机，具有功率体积比大、扭矩大、效率高等优点，外转子电机应用较为广泛。

针对上述中的相关技术，外转子的密封一直是潜水电机的关键技术，由于电机是在水压下旋转工作，因而水压越高、转速越高，轴与机壳间就容易泄露，水下推进器的电机密封而引起的故障率一直较高，外部水压对电机的密封要求越来越高。

实用新型内容

为了提供一种密封良好、压力稳定的外转子电机作为水下推进器的动力来源，本申请提供一种带有油压补偿膜的水下电机及其构成的推进器。

本申请提供的一种带有油压补偿膜的水下电机采用如下的技术方案：

一种带有油压补偿膜的水下电机，包括定子主轴，定子主轴外圈设置有绕组，定子主轴对应绕组外侧转动连接有转子，转子外侧设置有机壳，转子包括安装架和磁铁，定子主轴对应转子长度方向两端分别转动连接有下端盖和上端盖，下端盖和上端盖均固接于机壳，定子主轴对应上端盖位置处开设有沿长度方向的灌装腔，绕组能够穿过灌装腔伸出定子主轴，定子主轴对应灌装腔内灌装有密封胶，下端盖远离定子主轴一端设置有平衡底座，下端盖与平衡底座之间设置有油压补偿膜，油压补偿膜靠近定子主轴一侧连通于电机内且充满有密封油，油压补偿膜远离定子主轴一侧连通于外界且充满水。

通过采用上述方案，绕组通电后，根据外转子电机的原理，安装架和磁铁构成的转子转动，转子转动带动机壳转动，机壳转动带动上端盖和下端盖转动作为电机的输出端；密封方面，定子主轴的灌装腔内灌装有密封胶，实现灌装腔的密封，防止水从密封槽反向进入电机内部的情况，电机内部填充有密封油，电机底部对应下端盖位置处设置有油压补偿膜和平衡底座，油压补偿膜与下端盖之间的平衡腔与机壳内部连通，油压补偿膜与平衡底座之间的平衡腔与外界海水连通，当电机内部压力升高时，密封油会向靠近平衡底座方向挤压油压补偿膜，油压补偿膜同时向外挤压海水，保持平衡，反之油压补偿膜向靠近下端盖方向收缩，海水进入保持平衡。

优选的，定子主轴长度方向靠近上端盖一端设置有法兰。

通过采用上述方案，法兰能够对定子主轴一端起到支撑固定的作用，且安装时首先将法兰与定子主轴安装在一起，随后将定子主轴插入下端盖实现固定。

优选的，定子主轴对应上端盖转动连接处设置有第一深沟球轴承，定子主轴对应第一深沟球轴承与绕组之间设置有骨架密封圈。

通过采用上述方案，定子主轴长度方向一端通过上端盖固定，且定子主轴转动连接于上端盖，第一深沟球轴承能够降低定子主轴与上端盖之间的磨损，且能够对定子主轴起到更好的固定支撑效果，其次骨架密封圈能够有效的改善水从第一深沟球轴承处渗透进入机壳内部的情况，增强电机的防水性能。

优选的，定子主轴沿长度方向开设有转动槽，下端盖固接有转轴，转轴转动连接于定子主轴的转动槽内，且转轴对应定子主轴的转动槽长度方向两端均设置有第二深沟球轴承，转轴对应定子主轴的转动槽外侧设置有平面推力轴承，平面推力轴承分别抵接于定子主轴和下端盖。

通过采用上述方案，定子轴承长度方向一端通过上端盖和第一深沟球轴承固定，另一端则通过下端盖和转轴以及安装在转轴上的第二深沟球轴承固定，通过下端盖连接转轴转动连接于定子主轴的转动槽内，一方面能够起到节省空间的效果，另一方面安装更加方便，第二深沟球轴承能够降低转轴与定子主轴之间的摩擦力，提高传动效率，结构更加稳定。另外由于压力变化等情况，定子主轴与转轴相对转动过程中会产生一定的轴向力，平面推理轴承的存在能够分担定子主轴与下端盖之间产生的轴向力，降低电机的内部损耗。

优选的，上端盖与安装架之间设置有第一O型圈，下端盖与平衡底座之间设置有第二O型圈。

通过采用上述方案，第一O型圈能够密封上端盖、机壳与安装架之间的缝隙，第二O型圈能够密封端平衡底座、机壳与下端盖之间的缝隙，有效的提高了电机外壳处的密封性，增强防水性能。

本申请还提供一种推进器采用如下的技术方案：

一种推进器，机壳外侧设置有机罩，机罩设置有桨叶，定子主轴对应法兰远离上端盖一侧设置有固定盖，固定盖设置有连接杆，连接杆远离固定盖一端固接有涵道，涵道包裹于桨叶外侧，桨叶能够与机罩一同在涵道内转动。

通过采用上述方案，机壳外侧设置有机罩和桨叶，即在电机外侧安装桨叶，桨叶外侧设置有涵道，组成水下推进器，电机带动桨叶在涵道内转动，使水在涵道内流动实现推进器的功能。

优选的，涵道包裹于机罩外侧，机罩对应下端盖一端设置有第一导流罩，固定盖远离第一导流罩一端设置有第二导流罩。

优选的，机罩远离定子主轴一端固接有桨毂，桨毂半径小于机罩半径，桨叶固接于桨毂外圈，涵道包裹于桨毂外侧。

通过采用上述方案，增大涵道与桨叶固定端的距离进而增大桨叶在涵道内的转动面积，桨叶转动时覆盖的面积越大，涵道内水流越大，推进器的动力越大。

优选的，机罩与平衡底座由不锈钢材料一体成型制作而成。

通过采用上述方案，机罩与平衡底座由不锈钢材料一体成型制作而成，装配更加简单方便，防水性能更好。

优选的，涵道外侧设置有安装座。

通过采用上述方案，安装座设置于涵道外侧，能够使涵道前后两端畅通无阻，水流通过的更加顺畅，动力更足。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1．绕组通电后，根据外转子电机的原理，安装架和磁铁构成的转子转动，转子转动带动机壳转动，机壳转动带动上端盖和下端盖转动作为电机的输出端；密封方面，定子主轴的灌装腔内灌装有密封胶，实现灌装腔的密封，防止水从密封槽反向进入电机内部的情况，电机内部填充有密封油，电机底部对应下端盖位置处设置有油压补偿膜和平衡底座，油压补偿膜与下端盖之间的平衡腔与机壳内部连通，油压补偿膜与平衡底座之间的平衡腔与外界海水连通，当电机内部压力升高时，密封油会向靠近平衡底座方向挤压油压补偿膜，油压补偿膜同时向外挤压海水，保持平衡，反之油压补偿膜向靠近下端盖方向收缩，海水进入保持平衡；

2．第一O型圈能够密封上端盖、机壳与安装架之间的缝隙，第二O型圈能够密封端平衡底座、机壳与下端盖之间的缝隙，有效的提高了电机外壳处的密封性，增强防水性能；

3．机壳外侧设置有机罩和桨叶，即在电机外侧安装桨叶，桨叶外侧设置有涵道，组成水下推进器，电机带动桨叶在涵道内转动，使水在涵道内流动实现推进器的功能。

附图说明

图1是本申请实施例一和二的一种带有油压补偿膜的水下电机的剖视图；

图2是本申请实施例一和二的一种带有油压补偿膜的水下电机的突出转子的剖视图；

图3是本申请实施例一和二的一种带有油压补偿膜的水下电机的结构示意图；

图4是本申请实施例三的一种推进器的结构示意图；

图5是本申请实施例四的一种推进器的结构示意图。

附图标记说明：1、定子主轴；11、绕组；12、转子；121、安装架；122、磁铁；13、机壳；14、灌装腔；15、让位孔；16、转动槽；2、上端盖；21、第一深沟球轴承；22、骨架密封圈；23、法兰；24、下端盖；241、转轴；242、第二深沟球轴承、25、平面推力轴承；26、平衡底座；27、油压补偿膜；28、第一O型圈；29、第二O型圈；3、机罩；31、桨毂；32、桨叶；33、安装座；34、固定盖；35、连接杆；36、涵道；37、第一导流罩；38、第二导流罩；39、第三O型圈。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例一公开一种带有油压补偿膜的水下电机。参照图1和图2，包括定子主轴1，定子主轴1外圈固接有绕组11，定子主轴1对应绕组11外侧转动连接有转子12，转子12包括安装架121和磁铁122，安装架121呈环形环绕于绕组11外侧，磁铁122阵列设置于安装架121上，转子12外侧螺纹连接有机壳13，绕组11通电后能够驱动转子12以及机壳13转动。定子主轴1对应机壳13两端分别转动连接有上端盖2和下端盖24，上端盖2与定子主轴1之间设置有第一深沟球轴承21，第一深沟球轴承21用于连接上端盖2与定子主轴1。定子主轴1靠近下端盖24位置处内部开设有转动槽16，下端盖24固接有与定子主轴1同轴线设置的转轴241，转轴241转动连接于定子主轴1的转动槽16内，且转轴241对应定子主轴1的转动槽16长度方向两端均设置有第二深沟球轴承242，第二深沟球轴承242用于连接下端盖24与定子主轴1。转轴241对应定子主轴1的转动槽16外侧端部设置有平面推力轴承25，平面推力轴承25两侧分别抵接于下端盖24和定子主轴1，平面推力轴承25能够分担定子主轴1与转轴241的轴向力。

参照图1，定子主轴1沿长度方向靠近上端盖2位置处开设有灌装腔14，绕组11对应定子主轴1灌装腔14位置处开设有让位孔15，绕组11的线圈能够通过让位孔15穿过定子主轴1的灌装腔14与控制器连通，给绕组11提供电力来源，且定子主轴1的灌装腔14内灌装有密封胶，能够起到阻隔水的作用，防止水进入绕组11处。定子主轴1对应第一深沟球轴承21和绕组11之间设置有骨架密封圈22，骨架密封圈22能够起到阻断从第一深沟球轴承21处进入的水流，同样对绕组11起到保护作用。定子主轴1长度方向靠近上端盖2一端螺纹连接有法兰23，法兰23用于固定定子主轴1端部以及便于定子主轴1的安装，定子主轴1对应法兰23连接处开设有沿轴线方向的平面，安装时能够便于夹持，通过扳手等设备将定子主轴1固定，将法兰23转动至定子主轴1端部固定。

参照图1，下端盖24远离上端盖2一侧固接有平衡底座26，平衡底座26与下端盖24之间设置有平衡腔，平衡底座26对应平衡腔内设置有油压补偿膜27，平衡底座26对应与下端盖24接触面开设有一圈安装槽，油压补偿膜27边缘插设于安装槽内，将平衡底座26挤压至与下端盖24抵接后，通过沉头螺栓将平衡底座26与下端盖24固定，同时也实现油压补偿膜27的固定。下端盖24与平衡底座26均开设有连通孔，下端盖24的连通孔能够使油压补偿膜27与下端盖24之间的平衡腔与机壳13内部连通，平衡底座26的连通孔能够使油压补偿膜27与平衡底座26之间的平衡腔与外界海水连通。设备使用前，需要通过沉头螺栓孔处向机壳13内进行抽真空同时使密封油充满机壳13内，故油压补偿膜27与下端盖24之间的平衡腔内也充满密封油，而油压补偿膜27与平衡底座26之间的平衡腔内充满海水。当机壳13内压力升高时，密封油会向靠近平衡底座26方向挤压油压补偿膜27，油压补偿膜27同时向外挤压海水，保持平衡，反之油压补偿膜27向靠近下端盖24方向收缩，海水进入保持平衡。

参照图1，上端盖2与安装架121之间设置有第一O型圈28，第一O型圈28被上端盖2与转子12的安装架121挤压固定，第一O型圈28能够密封上端盖2、机壳13与安装架121之间的缝隙，下端盖24与平衡底座26之间设置有第二O型圈29，第二O型圈29被平衡底座26和下端盖24挤压固定，第二O型圈29能够密封端平衡底座26、机壳13与下端盖24之间的缝隙。

本申请实施例一的一种带有油压补偿膜的水下电机的实施原理为：该设备实则为一种特殊的外转子水下电机，绕组11自定子主轴1的灌装腔14内伸出后与外部控制器连接，为绕组11提供电流，且绕组11与定子主轴1作为电机的定子始终保持不动，绕组11通电后，根据外转子电机的原理，安装架121和磁铁122构成的转子12转动，转子12转动带动机壳13转动，机壳13转动带动上端盖2、下端盖24以及平衡底座26转动。密封方面，定子主轴1的灌装腔14内灌装有密封胶，实现灌装腔14的密封，防止水从密封槽反向进入电机内部的情况，另外定子主轴1对应与上端盖2转动连接的第一深沟球轴承21位置处设置有骨架密封圈22能够防止水从第一深沟球轴承21渗过的情况，机壳13与上端盖2和下端盖24连接处分别设置有第一O型圈28和第二O型圈29，能够防止水从机壳13接触缝隙处进入的情况。另外，电机内部填充有密封油，电机底部对应下端盖24位置处设置有油压补偿膜27和平衡底座26，油压补偿膜27与下端盖24之间的平衡腔与机壳13内部连通，油压补偿膜27与平衡底座26之间的平衡腔与外界海水连通，当电机内部压力升高时，密封油会向靠近平衡底座26方向挤压油压补偿膜27，油压补偿膜27同时向外挤压海水，保持平衡，反之油压补偿膜27向靠近下端盖24方向收缩，海水进入保持平衡。

本申请实施例二公开一种推进器：

参照图3，机壳13外侧设置有机罩3，机罩3外侧中间位置处固接有桨叶32，桨叶32阵列设置于机罩3外侧中间一圈，机罩3包裹于机壳13、上端盖2和平衡底座26。定子主轴1对应法兰23远离上端盖2一端插设有固定盖34，固定盖34与法兰23抵接。固定盖34外侧对应桨叶32外设置有涵道36，涵道36包裹于机罩3外侧，桨叶32位于涵道36中间设置，固定盖34外侧固接有连接杆35，连接杆35倾斜设置，且连接杆35远离固定盖34一端固接于涵道36，实现涵道36固定。涵道36外侧固接有安装座33，通过安装座33将整个设备安装至水下推进器上，作为驱动装置。绕组11内通过电流时，驱动转子12转动，转子12转动带动机壳13和机罩3转动，机罩3转动带动在涵道36内转动，使水流从涵道36内通过，使水下推进器运动。

参照图1和图3，机罩3对应平衡底座26一端固接有第一导流罩37，第一导流罩37呈流线型，且第一导流罩37对应平衡底座26连通孔处也开孔设置，使油压补偿膜27与平衡底座26之间的平衡腔仍能够与外界海水连通。第一导流罩37与机罩3共同插设有螺栓，实际安装时，先将机罩3插设于机壳13外侧，在将第一导流罩37固定于机罩3端部，通过螺栓实现固定。固定盖34远离法兰23一端固接有第二导流罩38，第二导流罩38同样呈流线型，固定盖34对应定子主轴1灌装腔14处开孔设置，使绕组11能够从固定盖34处伸出与控制器连接。且法兰23与固定盖34之间设置有第三O型圈39，第三O型圈39能够起到密封法兰23、固定盖34以及定子主轴1之间空隙的作用。固定盖34与法兰23以及与第二导流罩38相同位置处均共同开设有螺栓孔，实际安装时，首先将固定盖34插设于定子主轴1端部并抵接于法兰23，通过沉头螺栓实现固定盖34与法兰23的固定，在将第二导流罩38固定于固定盖34端部，再次通过沉头螺栓将二者固定，完成安装。

本申请实施例一种推进器的实施原理为：电机外侧固接上桨叶32，固定盖34上连接涵道36，使涵道36位于桨叶32外侧，构成水下推进器，电机的机壳13和机罩3转动能够带动桨叶32在涵道36内转动，实现水下推进器的功能，且前后两端均设置有导流罩，流线型设计有利于减少阻力，减少能耗。

实施例三与实施例二的不同之处在于：

参照图4，机罩3远离定子主轴1一端固接有桨毂31，桨毂31呈流线状，桨毂31半径远小于机罩3半径，桨叶32设置于桨毂31外侧，涵道36远离机罩3设置且位于桨毂31位置处，涵道36包裹于桨毂31和桨叶32。在电机末端固接桨毂31和桨叶32的结构，同样是通过电机的机壳13和外侧的机罩3转动带动桨毂31和桨叶32转动，涵道36同样位于桨叶32外侧，但是桨毂31的直径远小于电机的直径，进而使桨叶32转动点与涵道36之间的空间增大，桨叶32转动面积范围增大，桨叶32覆盖范围越大，通过的水流越多，推进器动能越大，效率更高。

实施例四与实施例二的不同之处在于：

参照图5，机罩3与平衡底座26由不锈钢材料一体成型制作而成，装配更加简单方便，另外，第一O型圈28安装于上端盖2与机罩3连接的端部，相较于之前的方案，水流从上端盖2与机罩3的连接处进入，经上端盖2与机壳13之间的螺纹连接处流至第一O型圈28处被阻挡，阻挡后的水流可能反向从机罩3与机壳13之间的缝隙流至下端盖24位置处并被第二O型圈29阻挡，第一O型圈28位置改变后，水流从机罩3与上端盖2进入处便被第一O型圈28阻挡，水流不会与机壳13接触，因此，对机壳13材料是否防锈的要求可以适当降低，降低成本。

本申请实施例提供一种密封良好、压力稳定的外转子电机作为水下推进器的动力来源。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有油压补偿膜的水下电机，包括定子主轴(1)，其特征在于：所述定子主轴(1)外圈设置有绕组(11)，所述定子主轴(1)对应所述绕组(11)外侧转动连接有转子(12)，所述转子(12)外侧设置有机壳(13)，所述定子主轴(1)对应所述转子(12)长度方向两端分别转动连接有下端盖(24)和上端盖(2)，所述下端盖(24)和所述上端盖(2)均固接于所述机壳(13)，所述定子主轴(1)对应所述上端盖(2)位置处开设有沿长度方向的灌装腔(14)，所述绕组(11)能够穿过所述灌装腔(14)伸出所述定子主轴(1)，所述定子主轴(1)对应所述灌装腔(14)内灌装有密封胶，所述下端盖(24)远离所述定子主轴(1)一端设置有平衡底座(26)，所述下端盖(24)与所述平衡底座(26)之间设置有油压补偿膜(27)，所述油压补偿膜(27)靠近所述定子主轴(1)一侧连通于电机内且充满有密封油，所述油压补偿膜(27)远离所述定子主轴(1)一侧连通于外界且充满水。

2.根据权利要求1所述的一种带有油压补偿膜的水下电机，其特征在于：所述定子主轴(1)长度方向靠近所述上端盖(2)一端设置有法兰(23)。

3.根据权利要求1所述的一种带有油压补偿膜的水下电机，其特征在于：所述定子主轴(1)对应所述上端盖(2)转动连接处设置有第一深沟球轴承(21)，所述定子主轴(1)对应所述第一深沟球轴承(21)与所述绕组(11)之间设置有骨架密封圈(22)。

4.根据权利要求1所述的一种带有油压补偿膜的水下电机，其特征在于：所述定子主轴(1)沿长度方向开设有转动槽(16)，所述下端盖(24)设置有转轴(241)，所述转轴(241)转动连接于所述定子主轴(1)的所述转动槽(16)内，且所述转轴(241)对应所述定子主轴(1)的所述转动槽(16)长度方向两端均设置有第二深沟球轴承(242)，所述转轴(241)对应所述定子主轴(1)的所述转动槽(16)外侧设置有平面推力轴承(25)，所述平面推力轴承(25)分别抵接于所述定子主轴(1)和所述下端盖(24)。

5.根据权利要求1所述的一种带有油压补偿膜的水下电机，其特征在于：所述上端盖(2)与所述转子(12)之间设置有第一O型圈(28)，所述下端盖(24)与所述平衡底座(26)之间设置有第二O型圈(29)。

6.一种采用权利要求2所述的带有油压补偿膜的水下电机的推进器，其特征在于：所述机壳(13)外侧设置有机罩(3)，所述机罩(3)设置有桨叶(32)，所述定子主轴(1)对应所述法兰(23)远离所述上端盖(2)一侧设置有固定盖(34)，所述固定盖(34)设置有连接杆(35)，所述连接杆(35)远离所述固定盖(34)一端固接有涵道(36)，所述涵道(36)包裹于所述桨叶(32)外侧，所述桨叶(32)能够与所述机罩(3)一同在所述涵道(36)内转动。

7.根据权利要求6所述的推进器，其特征在于：所述涵道(36)包裹于所述机罩(3)外侧，所述机罩(3)对应所述下端盖(24)一端设置有第一导流罩(37)，所述固定盖(34)远离所述第一导流罩(37)一端设置有第二导流罩(38)。

8.根据权利要求6所述的推进器，其特征在于：所述机罩(3)远离所述定子主轴(1)一端固接有桨毂(31)，所述桨毂(31)半径小于所述机罩(3)半径，所述桨叶(32)固接于所述桨毂(31)外圈，所述涵道(36)包裹于所述桨毂(31)外侧。

9.根据权利要求6所述的推进器，其特征在于：所述机罩(3)与所述平衡底座(26)由不锈钢材料一体成型制作而成。

10.根据权利要求6所述的推进器，其特征在于：所述涵道(36)外侧设置有安装座(33)。