[發(fā)明專利]一種承受復合載荷水下電機

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• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107659047A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設計）人: 張作瓊;劉維;任申真
• 申請（專利權）人: 中科探海(蘇州)海洋科技有限責任公司
• 主分類號: H02K7/08
• 分類號: H02K7/08;H02K5/132;H02K9/19
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務所(普通合伙)32260
• 代理人: 張歡勇

技術領域

本發(fā)明涉及水下電機技術設備領域，特別涉及一種承受復合載荷水下電機；主要適用于水下推進器、水下機械臂及其他水下執(zhí)行機構等領域。

背景技術

隨著海洋技術裝備的不斷發(fā)展，電機越來越廣泛地應用于水下機器人，主要應用于水下推進器、水下機械臂及其他水下執(zhí)行機構上。電機要應用于水下機器人存在以下關鍵技術難題：

首先是密封問題，電機上的線圈及其他電子元器件若遇水將導致其短路。現有技術水下電機普遍采用電機殼體作為承壓部件，壁厚隨著使用深度的增加而增加，不僅增加了電機的重量，還惡化了電機的散熱環(huán)境。

其次是承受載荷問題，水下機器人的作業(yè)環(huán)境復雜，承受的載荷也比較復雜，尤其是水下機械臂，除承受正常的扭矩外，還有可能承受軸向力和彎矩。目前水下電機的輸出軸只能承受扭矩以及很小的軸向力和彎矩，因此，水下電機經常發(fā)生因輸出軸承受軸向力和彎矩而發(fā)生錯位、變形導致其不能正常工作的故障。

第三是輕量化問題，即降低電機自身重量，水下機器人的承載能力十分有限，因此應盡可能降低電機本身的重量；現有技術中，水下電機的重量主要來自殼體、線圈和散熱器等構件，而殼體的重量主要是由其使用水深決定的，線圈必須考慮工作時因線圈溫度升高而導致載流能力下降的問題(需要將線圈的導線加粗)，散熱器也是因為線圈溫度升高而必需加裝的設備。因此，降低電機重量的難度很大。

發(fā)明內容

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種承受復合載荷水下電機，針對現有技術中的不足，在磁鋼兩端的殼體內側和壓緊環(huán)上，以寬端對寬端，即面對面的方式設置兩組角接觸軸承，中心配置輸出軸；在電機殼腔內填充絕緣油，并配置平衡膜堵頭和壓力平衡膜，降低電機殼腔內外壓差的同時，有效減少水下電機自重。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：一種承受復合載荷水下電機，包括輸出軸、輸出軸密封圈、殼體、角接觸軸承、線圈、磁鋼、壓緊環(huán)、殼體密封圈、控制板卡、尾部擋板、水密插座、平衡膜堵頭、壓力平衡膜、絕緣油，其特征在于：

所述殼體前端設置有帶有密封槽的軸孔和裝配有角接觸軸承的軸承孔，所述密封槽內設置有軸出軸密封圈，所述軸孔和角接觸軸承內設置有輸出軸，所述輸出軸中部固定設置有磁鋼，所述輸出軸的尾端通過角接觸軸承與壓緊環(huán)軸接，所述磁鋼外周的殼體上設置有線圈，所述殼體后端內側面通過密封槽和殼體密封圈與尾部擋板密封螺接固定，所述尾部擋板前端裝配有控制板卡、后端裝配有水密插座和注油孔，所述注油孔內裝配有平衡膜堵頭，所述平衡膜堵頭設置有壓力平衡膜；

所述輸出軸前端和尾端配置的兩個角接觸軸承，兩個所述角接觸軸承之間以寬面對寬面，即面對面方式相互配置于磁鋼前后的輸出軸上；提高了輸出軸承受復合載荷的能力，使得水下電機具備承受扭矩、軸向力和彎矩復合載荷的能力；

所述殼體內經由尾部擋板的注油孔注入絕緣油，所述殼體注滿絕緣油后，安裝壓力平衡膜和平衡膜堵頭。

優(yōu)選的，所述絕緣油采用變壓器油。

所述殼體內的變壓器油與壓力平衡膜配合，調節(jié)殼體內外壓差，有效改善殼體的受力狀態(tài)，提高水下電機的耐壓能力，同時降低了電機重量。

所述殼體內的變壓器油有效傳遞內部熱量，改善電機散熱條件，提高電機可靠性。

本發(fā)明的工作原理為：在水下電機輸出軸兩端成對使用角接觸軸承，改善了電機輸出軸的受力狀態(tài)，提高了電機輸出軸的承載能力，使得水下電機具備承受扭矩、軸向力和彎矩復合載荷的能力；兩個角接觸軸承相對配置方式采用寬端面支寬端面的配置；在水下電機殼體內注入變壓器油并設置壓力平衡膜，降低了電機殼體的內外壓差，改善了電機殼體的受力狀態(tài)，提高了水下電機的耐壓能力，并降低了電機重量；在水下電機殼體內注入絕緣油，通過絕緣油的傳遞，改善了電機的散熱條件，提高了電機可靠性，并降低了電機重量。

通過上述技術方案，本發(fā)明技術方案的有益效果是：在磁鋼兩端的殼體內側和壓緊環(huán)上，以寬端對寬端，即面對面的方式設置兩組角接觸軸承，中心配置輸出軸；在電機殼腔內填充絕緣油，并配置平衡膜堵頭和壓力平衡膜，降低電機殼腔內外壓差的同時，有效減少水下電機自重；本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

1、通過壓力平衡膜和變壓器油的傳遞，使電機密封殼體內外的壓力差較低，改善了殼體的受力狀態(tài)，不僅提高了電機的耐壓能力，還有效地降低了電機重量；

2、通過變壓器油的熱量傳遞，改善了電機的散熱條件，使線圈始終處于降低的工作溫度，提高了線圈的載流能力，既可以保證電機長時間正常工作，還可以降低電機的重量；