[發明專利]全海深磁力耦合傳動電機及全海深二維云臺

在審

• 申請號: 201910945403.6
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110912334A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 趙龍;吳國俊;杭棟棟;李亞輝;劉博
• 申請（專利權）人: 青島海洋科學與技術國家實驗室發展中心;中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H02K7/10
• 分類號: H02K7/10;H02K49/10;F16M11/08;F16M11/10;F16M11/18
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 張少鳳

本發明公開了一種全海深磁力耦合傳動電機及全海深二維云臺，電機包括外磁轉子、外磁轉子安裝殼、內磁轉子、內磁轉子安裝軸、云臺電機、隔離套、中間筒體、后端蓋和水密接插件，外磁轉子與外磁轉子安裝殼固定連接，外磁轉子安裝殼通過軸承安裝在隔離套的外側；隔離套與中間筒體、后端蓋和水密接插件組成一個密閉艙體，云臺電機位于密閉艙體內，云臺電機安裝在中間筒體上；內磁轉子安裝在內磁轉子安裝軸上，內磁轉子安裝軸固定連接在云臺電機的電機軸上，內磁轉子安裝軸伸入到隔離套內側空腔內的軸承上；云臺電機帶動內磁轉子旋轉，從而耦合帶動外磁轉子連同外磁轉子安裝殼旋轉。本發明工作時間長、功耗低、噪聲低、成本低、重量輕、響應速度快。

技術領域

本發明涉及水下傳動及觀測平臺技術領域，特別是涉及一種全海深磁力耦合傳動電機及全海深二維云臺。

背景技術

全海深相機是水下觀測獲得直觀視覺影像的最有效手段之一。受深海地貌凹凸不平的影響，固定式安裝的全海深相機視場區域往往取決于搭載平臺的著陸姿態，經常存在相機視場無法覆蓋目標區域的現象，影響了觀測的效果和目的。因此，現有一種適用于全海深的水下二維二自由度云臺，通過云臺自身兩個維度方向的轉動，實現了搭載相機對海洋環境的空間立體觀測，有效提高了視覺觀測的有效性和作業效率。

國內外生產的深海云臺可應用于水下相機觀測平臺、水下聲吶集成平臺和ROV水下機器人平臺等領域，其工作深度用于全海深的非常少，大部分不超過6000米，能夠對俯仰和旋轉進行精確定位，但售價非常昂貴。

現有的深海云臺采用的技術全部為壓力補償式動密封技術。該技術通過把電機浸入充滿油液的密封艙內，密封艙一端與壓力補償器相連，壓力補償器是一種活塞式的結構，利用活塞對海洋環境壓力的自適應軸向移動來平衡充油密封艙與外部海洋環境的壓力，以達到充油密封艙對電機的隔水密封，同時利用格萊圈與電機輸出軸間的徑向擠壓作用實現了輸出軸動密封形式下的扭矩輸出，其輸出的扭矩直接驅動云臺進行俯仰和旋轉調節。受深海高壓環境的限制，該技術很難實現一種長期、穩定、可靠的作業方式。

制約深海水下云臺技術發展的因素為壓力補償式動密封傳動技術的穩定、可靠性較差，其主要具體表現有以下幾個方面：

（1）長時間應用于海洋環境中，其動密封圈容易產生疲勞磨損和腐蝕老化，導致充油密封艙滲漏，傳動失效；

（2）隨著下潛深度的增加，充油密封艙內油壓增加，油液密度和粘度也增加，導致電機轉子間的粘滯阻力變大，加之密封圈與輸出軸間徑向擠壓摩擦力的存在，其電機總的輸出效率降低，功耗增加，且噪聲非常大；

（3）粘滯阻力除了隨深度增加而增加之外，還與電機轉子間的相對轉速成正比，轉速越高，粘滯阻力越大，使水下云臺機構響應速度變慢。

發明內容

基于此，本發明要解決的技術問題是提供一種功耗低、傳遞扭矩大、定位精度高、全海深耐壓、水下工作時間長和運動穩定可靠的全海深磁力耦合傳動電機及全海深二維云臺。

為實現上述發明目的，本發明采用下述技術方案予以實現：

一種全海深磁力耦合傳動電機，包括外磁轉子、外磁轉子安裝殼、內磁轉子、內磁轉子安裝軸、云臺電機、隔離套、中間筒體、后端蓋和水密接插件，所述外磁轉子與所述外磁轉子安裝殼固定連接，所述外磁轉子安裝殼通過軸承安裝在所述隔離套的外側；所述隔離套與所述中間筒體、所述后端蓋和所述水密接插件組成一個密閉艙體，所述云臺電機位于所述密閉艙體內，所述云臺電機安裝在所述中間筒體上；所述內磁轉子安裝在所述內磁轉子安裝軸上，所述內磁轉子安裝軸固定連接在所述云臺電機的電機軸上，所述內磁轉子安裝軸伸入到所述隔離套內側空腔內的軸承上，所述隔離套內側空腔的內徑小于所述密封艙體的內徑；所述云臺電機用于帶動所述內磁轉子旋轉，從而耦合帶動所述外磁轉子連同外磁轉子安裝殼一起旋轉。

如上所述的全海深磁力耦合傳動電機，所述中間筒體與所述隔離套之間、所述中間筒體與所述后端蓋之間均設置有密封圈。