專利名稱：水下一體化電機推進(jìn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種水下推進(jìn)裝置，具體地說是一種以電機為動力裝置的水 下推進(jìn)器。
(二)
背景技術(shù)：
隨著電機及其控制技術(shù)的發(fā)展，各種形式的電機開始作為動力裝置應(yīng)用于水 下推進(jìn)器。但是在目前的電機推進(jìn)器中，例如中國專利申請?zhí)枮?00620055186. 1 的專利文件中公開的推進(jìn)器，產(chǎn)生動力的電機與螺旋槳是相互獨立的兩個組成部 分，兩者通過減速器或輸出軸聯(lián)接在一起，導(dǎo)致電機推進(jìn)器軸向尺寸較長，工作 過程中機械損耗大，噪音高。并且螺旋槳的連接方式基本都是直接固定在推進(jìn)電 機或減速器的輸出軸上，這樣在密封時就不得不采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大、密 封效果差的動密封技術(shù)。另外，螺旋槳被水下障礙物(如漁網(wǎng))纏住時，使電機 處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，很容易造成電機推進(jìn)器的損壞。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種軸向尺寸小，重量輕，推進(jìn)效率高；密封結(jié)構(gòu)簡 單且密封效果好；可靠性高的水下一體化電機推進(jìn)器。 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
它包括由定子鐵芯、轉(zhuǎn)子構(gòu)成的直流無刷電動機；定子包括定子鐵芯和電樞 繞組，定子鐵芯安裝在固定在基座上的軸上，定子鐵芯由硅鋼片疊加而成，定子 鐵芯外表面開槽，電樞繞組位于開槽內(nèi)；轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子支架和磁極，轉(zhuǎn)子支架通 過軸承安裝在軸上，由永磁材料制成的磁極安裝在轉(zhuǎn)子支架上；在基座上固定有 由非鐵磁材料制成的密封殼，密封殼的頂部帶有套筒安裝軸，由導(dǎo)磁材料制成的 套筒安裝在安裝軸上，轉(zhuǎn)子與套筒形成一臺感應(yīng)電機；電樞繞組的電纜線通過密 封插頭引出。
本發(fā)明還可以包括-
1、定子鐵芯外表面嵌有轉(zhuǎn)子位置傳感器，轉(zhuǎn)子位置傳感器的導(dǎo)線也通過密 封插頭引出。
2、 軸上開有過線孔，電樞繞組的電纜線和轉(zhuǎn)子位置傳感器的導(dǎo)線通過過線 孔與密封插頭相連。
3、 在套筒和密封殼相接處的端面位置設(shè)置有第一橡膠軸承和第二橡膠軸承， 其中第二橡膠軸承表面開有引水槽。
4、 所述的由導(dǎo)磁材料制成的套筒安裝在安裝軸上是通過墊片、彈簧片和彈
性卡環(huán)將套筒安裝在安裝軸上。
本發(fā)明的核心驅(qū)動裝置是一個外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的直流無刷電動機，再通過一個類 似于實心轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu)，將動力傳遞給螺旋槳。直流無刷電動機的定子鐵
心16由硅鋼片疊加而成，固定在基座1的軸上，定子鐵心外表面開槽，槽內(nèi)放 有電樞繞組15，并且在定子鐵心外表面嵌有轉(zhuǎn)子位置傳感器18。電纜線19包含 有電機繞組15和轉(zhuǎn)子位置傳感器18的接線，其通過軸上的過線孔20接到水下 密封插頭2上，再經(jīng)外部電纜線22與外部的控制裝置連接。直流無刷電動機轉(zhuǎn) 子支架14通過軸承13實現(xiàn)空間定位，由永磁材料(例如釹鐵硼)制成的磁極 17固定在支架14上，N、 S極交替排列，均勻分布。密封殼7為非鐵磁材料且 防銹、耐磨，它與基座1之間利用螺釘21固定，為了防止水進(jìn)入殼體內(nèi)部，在 它們之間放置有密封圈3。套筒5為轉(zhuǎn)動部件，由具有導(dǎo)磁、防銹、耐磨性能的 材料(例如2Crl3)制成，利用墊片10、彈簧片11和彈性卡環(huán)12將其定位。在 套筒5和密封殼7相接處的端面部分，分別利用橡膠軸承4和橡膠軸承7來減小 摩擦，其中橡膠軸承7表面開有引水槽9。螺旋槳槳葉6直接與套筒5剛性連接
在一起，形成螺旋槳。
工作原理電樞繞組15通電后產(chǎn)生的磁場與轉(zhuǎn)子上的永磁磁極17相互作用， 使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，利用轉(zhuǎn)子位置傳感器18的輸出信號，控制電樞繞組15不斷換相， 從而使轉(zhuǎn)子持續(xù)旋轉(zhuǎn)。在密封殼7和密封圈3的作用下，水不會進(jìn)入電機內(nèi)部。 固定在轉(zhuǎn)子上的永磁磁極17跟隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，形成一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁 場透過不導(dǎo)磁的密封殼7，進(jìn)入導(dǎo)磁的套筒5，該磁場和套筒5之間存在相對運 動，因此在套筒5的內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流即渦流，形成電磁力矩，在電磁力矩的作 用下，套筒5跟隨轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動螺旋槳槳葉6旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)水下推進(jìn)。 在工作的過程中，外部的水通過橡膠軸承9表面的引水槽進(jìn)入套筒5和密封殼7 之間的縫隙，起到潤滑的作用。
有益效果
(1) 在本水下一體化電機推進(jìn)器中，與現(xiàn)有的其它電機推進(jìn)器不同，采用 了獨特的兩級嵌套電機的傳動機構(gòu)，在電機推進(jìn)器中無需輸出軸和機械減速器， 因此可以縮小軸向尺寸，減輕重量、提高推進(jìn)器的效率，減小工作噪音和振動， 提高整體可靠性。
(2) 初級驅(qū)動電機選擇了直流無刷電機，與其他種類電機相比較，具有結(jié) 構(gòu)簡單、調(diào)速范圍寬，易于控制、功率密度高等優(yōu)點。雖然在電樞繞組里通以對 稱交流電也可以形成旋轉(zhuǎn)磁場，從而省去直流無刷電機的轉(zhuǎn)子部分，但是這種結(jié) 構(gòu)功率密度低，控制復(fù)雜，與本發(fā)明相比，在輸出功率相同的情況下，其定子鐵 心和電樞繞組體積大、質(zhì)量重、控制復(fù)雜，不具備實用性。
(3) 直流無刷電機的轉(zhuǎn)子與外面的套筒又形成了一臺感應(yīng)電機，通過磁耦 合的方式將能量傳遞給螺旋槳，解決了傳統(tǒng)動力裝置水下密封的難題。當(dāng)螺旋槳 被水下障礙物纏住和卡住時，密封殼內(nèi)的直流無刷電機仍能工作，只是此時套筒 內(nèi)的渦流過大，產(chǎn)生大量的熱量，但產(chǎn)生的熱量很容易在水下散發(fā)出去，避免了 推進(jìn)器受到損壞。
(四)


圖1是本發(fā)明水下一體化電機推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)示意圖2是一體化電機推進(jìn)器與控制器結(jié)合在一起的示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述
具體實施方式
一結(jié)合圖l，外部控制器經(jīng)過外部電纜線22、水下密封插頭
2和電纜線19獲得轉(zhuǎn)子位置傳感器18的輸出信號，進(jìn)而控制電樞繞組15的各 相繞組依次通電，電樞磁場與轉(zhuǎn)子上的永磁磁極17相互作用，使轉(zhuǎn)子持續(xù)轉(zhuǎn)動， 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場透過不導(dǎo)磁的密封殼7，進(jìn)入導(dǎo)磁的套筒5，由于該磁場和套筒5 之間存在相對運動，因此在套筒5的內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流即渦流，形成電磁力矩， 在電磁力矩的作用下，套筒5跟隨轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動螺旋槳槳葉6旋轉(zhuǎn)， 實現(xiàn)水下推進(jìn)。在工作的過程中，外部的水通過橡膠軸承9表面的引水槽進(jìn)入套 筒5和密封殼7之間的縫隙，起到潤滑的作用。為了使一體化電機推進(jìn)器能夠安 裝到其它設(shè)備上，在不破壞密封的條件下，可以在基座1上采取增加安裝孔等措 施。
具體方式二結(jié)合圖2，本具體實施方式
與具體實施方式
一的不同點是為 了使用方便，將經(jīng)過密封處理后的外部控制器24直接與一體化電機推進(jìn)器23固
定在一起，再經(jīng)過工作電纜25獲得工作電源和調(diào)速指令等信號。其他組成和連
接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
權(quán)利要求
1.一種水下一體化電機推進(jìn)器，它包括由定子鐵芯、轉(zhuǎn)子構(gòu)成的直流無刷電動機；其特征是定子包括定子鐵芯和電樞繞組，定子鐵芯安裝在固定在基座上的軸上，定子鐵芯由硅鋼片疊加而成，定子鐵芯外表面開槽，電樞繞組位于開槽內(nèi)；轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子支架和磁極，轉(zhuǎn)子支架通過軸承安裝在軸上，由永磁材料制成的磁極安裝在轉(zhuǎn)子支架上；在基座上固定有由非鐵磁材料制成的密封殼，密封殼的頂部帶有套筒安裝軸，由導(dǎo)磁材料制成的套筒安裝在安裝軸上，轉(zhuǎn)子與套筒形成一臺感應(yīng)電機；電樞繞組的電纜線通過密封插頭引出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下一體化電機推進(jìn)器，其特征是定子鐵芯外 表面嵌有轉(zhuǎn)子位置傳感器，轉(zhuǎn)子位置傳感器的導(dǎo)線也通過密封插頭引出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水下一體化電機推進(jìn)器，其特征是軸上開 有過線孔，電樞繞組的電纜線和轉(zhuǎn)子位置傳感器的導(dǎo)線通過過線孔與密封插頭 相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水下一體化電機推進(jìn)器，其特征是在套筒和密封殼相接處的端面位置設(shè)置有第一橡膠軸承和第二橡膠軸承，其中第二橡 膠軸承表面開有引水槽。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水下一體化電機推進(jìn)器，其特征是在套筒和密封殼相接處的端面位置設(shè)置有第一橡膠軸承和第二橡膠軸承，其中第二橡膠軸 承表面開有引水槽。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水下一體化電機推進(jìn)器，其特征是所述的由導(dǎo)磁材料制成的套筒安裝在安裝軸上是通過墊片、彈簧片和彈性卡環(huán)將套筒 安裝在安裝軸上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水下一體化電機推進(jìn)器，其特征是所述的由導(dǎo)磁材料制成的套筒安裝在安裝軸上是通過墊片、彈簧片和彈性卡環(huán)將套筒安裝 在安裝軸上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的水下一體化電機推進(jìn)器，其特征是所述的由導(dǎo)磁材料制成的套筒安裝在安裝軸上是通過墊片、彈簧片和彈性卡環(huán)將套筒安裝 在安裝軸上。
9、根據(jù)權(quán)利要求5所述的水下一體化電機推進(jìn)器，其特征是所述的由導(dǎo) 磁材料制成的套筒安裝在安裝軸上是通過墊片、彈簧片和彈性卡環(huán)將套筒安裝 在安裝軸上。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種水下一體化電機推進(jìn)器。它包括由定子鐵芯、轉(zhuǎn)子構(gòu)成的直流無刷電動機；定子鐵芯安裝在固定在基座上的軸上，定子鐵芯外表面開槽，電樞繞組位于開槽內(nèi)；轉(zhuǎn)子支架通過軸承安裝在軸上，由永磁材料制成的磁極安裝在轉(zhuǎn)子支架上；在基座上固定有密封殼，密封殼的頂部帶有套筒安裝軸，套筒安裝在安裝軸上；電樞繞組的電纜線通過密封插頭引出。本發(fā)明從根本上消除了機械減速機構(gòu)和輸出軸對水下電機推進(jìn)器性能的影響，尺寸小，重量輕，推進(jìn)效率高；解決了水下電機推進(jìn)器的密封問題，避免采用復(fù)雜的動密封裝置。提高了水下電機推進(jìn)器的可靠性，即使螺旋槳被水下障礙物纏住或卡住時，推進(jìn)電機仍能工作，確保推進(jìn)器不受損壞。
文檔編號H02K1/27GK101369767SQ200810137258
公開日2009年2月18日 申請日期2008年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月7日
發(fā)明者劉宏達(dá), 姚緒梁, 孟繁榮, 強 張, 張敬南, 張文義, 江 游, 鵬 程, 羅耀華, 趙凱岐 申請人:哈爾濱工程大學(xué)