[發明專利]一種補償式水下無刷直流電機結構及其組裝方法

有效

• 申請號: 200810229336.X
• 申請日: 2008-12-05
• 公開（公告）號: CN101752937A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 李碩;唐元貴;王棣棠;張艾群;陸國林
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: H02K5/132
• 分類號: H02K5/132;H02K5/10;H02K11/00;H02K29/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;許宗富

技術領域

本發明涉及一種水下無刷直流電機結構，具體來說是一種補償式水下無刷直流電機結構及其組裝方法。

背景技術

電機驅動是水下作業工具與設備常用的驅動方式之一。深海工作條件下由于外界海水壓力的影響，空腔形式的電機殼體為了滿足強度和穩定性要求通常壁厚較大，導致電機在體積和重量上較為笨重，且電機軸動密封與電機效率受到較大影響。壓力補償器是一種通過電機內腔充油并調節電機內外壓力而使其壓差趨于一個滿足動密封、殼體強度等條件要求的輔助裝置。以往內腔充油或者帶有壓力補償的電機通常采用直流有刷的形式且電機本體與補償器分離的結構，充油補償的直流有刷電機，一方面電機碳刷的摩擦產生大量的熱量，導致絕緣油的氣化膨脹，使電機內腔壓力急速增大，影響電機工作效率的同時也帶來安全隱患；另一方面，浸在油中的碳刷摩擦損耗加速，直接影響電機的連續工作的能力。電機本體與補償器分離的結構系統復雜，體積較大，控制和維護不方便，在中小型水下設備上的應用受到限制。近年來，充油補償的無刷直流電機已經出現，但其補償形式較為復雜，結構較為繁瑣，電機內部設計工藝存在的不足導致電機調試、組裝困難，維護不便。

發明內容

本發明的目的是提供一種補償式水下無刷直流電機結構，它具有模塊化設計特點，補償器裝置與電機主體可分離，為適應不同的工作環境要求可以相應的調節或更換不同的補償器裝置，使電機結構簡單緊湊，裝配和調試方便，同時工作安全可靠，易維護；克服了現有技術中補償器裝置與電機主體一體化，其補償形式較為復雜，結構較為繁瑣，電機內部設計工藝存在的不足導致電機調試、組裝困難，維護不便。

為了解決上述問題，本發明提供的技術方案如下：

該電機結構包括電機端蓋組件、電機主體和補償器裝置，電機端蓋組件位于電機主體前端，通過螺釘與電機主體固連；電機端蓋組件包括電機端蓋壓蓋、旋轉密封體和電機端蓋，旋轉密封體通過電機端蓋壓蓋固定在電機端蓋的密封槽內，電機端蓋與電機主體中的電機外殼連接；所述電機主體包括電機外殼、電機定子、電機轉子、磁環、霍爾檢測電路板和電纜密封件，電機定子與電機外殼固連，電機轉子安裝在電機定子內部，磁環安裝在電機轉子上，霍爾檢測電路板和電纜密封件均與電機外殼連接，絕緣液壓油分布于電機主體內；電機主體和補償器裝置為分體結構，補償器裝置包括補償器皮囊、補償器壓蓋、電機尾蓋、補償器彈簧和補償器螺帽，補償器皮囊嵌入在電機外殼的密封槽內，通過電機尾蓋擠壓固定在電機外殼上，補償器壓蓋的外側端面與補償器皮囊接觸，補償器彈簧一端支撐補償器壓蓋，另一端支撐補償器螺帽，補償器螺帽與電機尾蓋螺紋連接。

旋轉密封體為旋轉泛塞封；

在電機外殼上設置充油口，充油口由充油密封堵密封；

電機尾蓋是具有導向軸的空腔結構，其外壁上開有與外界環境相通的孔；電機尾蓋為圓臺狀回轉體；

電機尾蓋的導向軸的外側與補償器壓蓋上部的徑向壁的內側表面接觸；

補償器壓蓋的底部為弧形，與補償器皮囊緊密接觸。

該補償式水下無刷直流電機結構的組裝方法，包括如下步驟：

第一步，首先將電機轉子裝入電機定子內腔中，然后將磁環固定在電機轉子上；在電機轉子和電機轉子前端軸承的引導下，安裝電機端蓋組件，使其與電機主體連為一體；

第二步，先初步將霍爾檢測電路板安裝在電機外殼上，然后再調試并確定霍爾檢測電路板固定在電機外殼的位置；霍爾檢測電路板與電纜具有電連接，電纜密封件連接在電機外殼上，電纜穿過電纜密封件與外電源連接；

第三步，補償器皮囊嵌入電機外殼的密封槽內，電機尾蓋與補償器壓蓋組裝后固定連接在電機外殼上，將補償器裝置通過螺釘與電機主體連接；

第四步，電機主體充油后，再將補償器彈簧放置在電機尾蓋的導向軸通孔內，最后將補償器螺帽安裝在電機尾蓋上。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1.本發明在電機總體結構上采用了模塊化設計。電機結構可以根據不同作業要求，靈活的更換電機尾部的補償器裝置模塊；根據電機在水下作業深度、溫度和任務的不同，電機補償器的設計形式可隨之發生變化，該設計的電機結構可以快速靈活的實現電機補償器模塊的更替，提高電機的可重構性能；此外，模塊化的設計方便了電機的檢修和維護。

2.本發明的電機壓力補償器裝置采用彈簧-皮囊式結構，保證電機結構對海水深度具有很好的適應能力，同時精簡了電機結構，減輕了電機重量。由帕斯卡定理和牛頓力學平衡原理可知彈簧-皮囊式壓力補償結構起到平衡電機內外壓力的作用，且在外置彈簧的預緊力作用下，可以滿足電機內壓始終大于外壓，且其內外壓差值可以通過改變補償器彈簧的剛度和壓縮量來控制。