一种基于磁力耦合传动的深海电机及传动方法

文档序号:365109 发布日期:2021-12-07 浏览:6次 >En<

阅读说明:本技术 一种基于磁力耦合传动的深海电机及传动方法 (Deep sea motor based on magnetic coupling transmission and transmission method ) 是由 盖宝英 邵宗泽 吴冬华 于 2021-08-09 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种基于磁力耦合传动的深海电机及传动方法,基于磁力耦合传动的深海电机包括非磁性耐压壳体以及磁力耦合电机;所述耐压壳体包括本体以及盖体,所述磁力耦合电机包括驱动组件以及磁耦合输出转子轴;所述本体内部形成有容纳腔,所述盖体包括盖板以及朝向所述盖板的内侧面凸伸的内桶部,所述磁耦合输出转子轴通过轴承安装于所述内桶部内,所述驱动组件安装于所述容纳腔内,所述盖板密封的盖设于所述本体上,所述磁耦合输出转子轴通过磁耦合传动的方式与所述驱动组件传动连接;基于磁力耦合传动的深海电机不需要密封件对输出轴进行动密封,解决了漏油问题和旋转输出轴的动密封问题。(The invention discloses a deep sea motor based on magnetic coupling transmission and a transmission method, wherein the deep sea motor based on the magnetic coupling transmission comprises a non-magnetic pressure-resistant shell and a magnetic coupling motor; the pressure-resistant shell comprises a body and a cover body, and the magnetic coupling motor comprises a driving assembly and a magnetic coupling output rotor shaft; a containing cavity is formed inside the body, the cover body comprises a cover plate and an inner barrel portion protruding towards the inner side surface of the cover plate, the magnetic coupling output rotor shaft is installed in the inner barrel portion through a bearing, the driving assembly is installed in the containing cavity, the cover plate is hermetically covered on the body, and the magnetic coupling output rotor shaft is in transmission connection with the driving assembly in a magnetic coupling transmission mode; the deep sea motor based on magnetic coupling transmission does not need a sealing element to carry out dynamic sealing on an output shaft, and solves the problems of oil leakage and dynamic sealing of a rotary output shaft.)

一种基于磁力耦合传动的深海电机及传动方法

技术领域

本发明涉及潜水电机技术领域,尤其涉及一种在深海环境应用的基于磁力耦合传动的深海电机及传动方法。

背景技术

现有深海电机常用的为充油平衡式水下电机,充油平衡电机结构简单,便于实施。充油平衡式水下电机的平衡模式有膜式补偿、油皮囊补偿和活塞式补偿;其原理是深海电机保护壳内充满油,高水压下的变形通过其补偿膜、油皮囊或补偿活塞变形达到压力平衡的一种方法。例如,专利号2012102389458的一项发明专利“控制器一体化深海电机”就利用了类似压力平衡装置。

充油平衡式水下电机的平衡模式采用的是压力平衡方法,外部高水压还是通过其压力平衡装置传递到电机各部件上,也就是说电机移到了一个处在高油压的环境中工作,电机在高压环境下运转,其内部支撑框架、线圈,轴承,矽钢片和动密封等均发生微变形,使其传输效率大幅度降低。通过压力试验可以看到水压越高,电机效率越低。

另外,克服隔水工作和克服高压环境是电机的深海应用主要难点之一,充油平衡电机动力轴通过动密封来达到旋转工况下的防水,电机内部和外部高压水环境始终存在压力差,在这种工况下动密封不能做到零泄漏,油的泄漏会造成电机内部溃油和外部环境污染;内部溃油超过补偿量时,电机内部有进水烧电机的风险,漏油会对深海环境污染,同时也会对水体采样的样品污染。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种在深海环境应用的基于磁力耦合传动的深海电机及传动方法,旨在解决现有的深海电机无法解决动密封的零泄漏问题。

为实现上述目的,本发明提供一种基于磁力耦合传动的深海电机,包括非磁性耐压壳体以及磁力耦合电机;所述耐压壳体包括本体以及盖体,所述磁力耦合电机包括驱动组件以及磁耦合输出转子轴;所述本体内部形成有容纳腔,所述本体上设置有用于与外部电连接的水密连接端子,所述磁力耦合电机的驱动组件与所述水密连接端子连接,并通过所述水密连接端子与电源连接;所述盖体包括盖板以及朝向所述盖板的内侧面凸伸的内桶部,所述磁耦合输出转子轴通过轴承安装于所述内桶部内,并凸伸出于所述盖板的外侧面,所述磁耦合输出转子轴上设置有与所述驱动组件的输出相配合的永磁体;所述驱动组件安装于所述容纳腔内,所述内桶部伸入所述容纳腔中,且所述盖板密封的盖设于所述本体上,以将所述容纳腔密封为密封腔体,所述磁耦合输出转子轴通过磁耦合传动的方式与所述驱动组件传动连接。

进一步地,所述磁力耦合电机位于非磁性耐压壳体内部。进一步的,所述内桶部在所述盖板处形成有开口,所述内桶部的底面和所述开口处设有轴承,所述磁耦合输出转子轴可转动地设置于所述轴承上。

进一步地,所述盖板与所述本体上均设有外延法兰,所述盖板与所述本体通过螺栓与所述外延法兰之间的配合固定连接。

进一步地,所述磁耦合输出转子轴的外周面沿轴向均匀分布有多条条形第一永磁体,所述第一永磁体的N磁极和S磁极沿径向方向设置。

进一步地,所述驱动组件包括驱动电机,与所述驱动电机的输出轴连接的磁耦合转子套,所述磁耦合输出转子轴与所述磁耦合转子套相配合,所述磁耦合转子套套设于所述内桶部上,所述磁耦合转子套的内周侧壁上均匀分布有多条条形的与所述第一永磁体配合设置的第二永磁体,所述第二永磁体的N磁极和S磁极沿径向方向设置且方向与所述第一永磁体相反。

进一步地,所述第一永磁体和第二永磁体的个数相等,且均为偶数个。

进一步地,所述第一永磁体和第二永磁体的个数为6个或者8个。

进一步地,所述驱动组件包括电机线圈绕组和控制器,所述电机线圈绕组与所述磁耦合输出转子轴磁耦合传动,所述控制器控制所述电机线圈绕组的磁力涡流以驱动所述磁耦合输出转子轴转动。

进一步地,所述驱动组件与所述磁耦合输出转子轴在轴向同心的设置。

此外,为实现上述目的,本发明还提供一种深海电机的传动方法,其特征在于,所述深海电机采用如上任一项所述的基于磁力耦合传动的深海电机的结构进行磁力耦合传动。

本发明提出的一种基于磁力耦合传动的深海电机及传动方法,基于磁力耦合传动的深海电机包括非磁性耐压壳体以及磁力耦合电机;所述耐压壳体包括本体以及盖体,所述磁力耦合电机包括驱动组件以及磁耦合输出转子轴;所述本体内部形成有容纳腔,所述本体上设置有用于与外部电连接的水密连接端子,所述磁力耦合电机的驱动组件与所述水密连接端子连接,并通过所述水密连接端子与电源连接;所述盖体包括盖板以及朝向所述盖板的内侧面凸伸的内桶部,所述磁耦合输出转子轴通过轴承安装于所述内桶部内,并凸伸出于所述盖板的外侧面,所述磁耦合输出转子轴上设置有与所述驱动组件的输出相配合的永磁体;所述驱动组件安装于所述容纳腔内,所述内桶部伸入所述容纳腔中,且所述盖板密封的盖设于所述本体上,以将所述容纳腔密封为密封腔体,所述磁耦合输出转子轴通过磁耦合传动的方式与所述驱动组件传动连接。

与现有技术相比,本申请至少具有如下优点:

1、耐压壳体可以抵抗外部压力,使得内部容纳腔处在一个低压环境,对内部电机等装置的选型条件大大降低,陆地上的电机基本都可以使用。解决了高压环境下对电机本身的结构影响,不会随外部环境压力的变化影响电机功率的输出。

2、磁耦合传动是一种非接触是的传动方法,不需要密封件对旋转轴进行动密封,解决了漏油问题和旋转轴的动密封问题。

附图说明

图1是本发明一实施例中基于磁力耦合传动的深海电机的结构示意图;

图2为图1中磁耦合传动的一实施方式中的永磁体分布示意图;

图3为本发明另一实施例中基于磁力耦合传动的深海电机的结构示意图。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

请参照图1,为本发明一实施例中的基于磁力耦合传动的深海电机的结构示意图。

深海电机包括非磁性耐压壳体(图未标号)以及磁力耦合电机(图未标号)。

所述耐压壳体包括本体2以及盖体7,所述磁力耦合电机包括驱动组件(图未标号)以及磁耦合输出转子轴8。所述本体2内部形成有容纳腔,所述本体上2设置有用于与外部电连接的水密连接端子(图未标号),所述磁力耦合电机的驱动组件与所述水密连接端子连接,并通过所述水密连接端子与电源连接。具体的,所述水密连接端子与水密插接件1连接然后通过电缆与外部电源电连接;另外,本领域技术人员应当知道,所述水密连接端子还可以起到有线电通信的作用。

所述盖体7包括盖板以及朝向所述盖板的内侧面凸伸的内桶部,所述磁耦合输出转子轴8通过轴承5、9安装于所述内桶部内,并凸伸出于所述盖板的外侧面,所述磁耦合输出转子轴8上设置有与所述驱动组件的输出相配合的永磁体81;所述驱动组件安装于所述容纳腔内,所述内桶部伸入所述容纳腔中,且所述盖板密封的盖设于所述本体2上,以将所述容纳腔密封为密封腔体,所述磁耦合输出转子轴8通过磁耦合传动的方式与所述驱动组件传动连接。

进一步地,所述内桶部在所述盖板处形成有开口,所述内桶部的底面和所述开口处设有轴承5、9,所述磁耦合输出转子轴8可转动地设置于所述轴承上。

进一步地,所述盖板与所述本体上均设有外延法兰,所述盖板与所述本体通过螺栓与所述外延法兰之间的配合固定连接。

进一步地,所述磁耦合输出转子轴8的外周面沿轴向均匀分布有多条条形第一永磁体81,所述第一永磁体81的N磁极和S磁极沿径向方向设置。

进一步地,所述驱动组件包括驱动电机3,与所述驱动电机3的输出轴连接的磁耦合转子套6,所述磁耦合输出转子轴8与所述磁耦合转子套6相配合,所述磁耦合转子套6套设于所述内桶部上,所述磁耦合转子套6的内周侧壁上均匀分布有多条条形的与所述第一永磁体81配合设置的第二永磁体61,所述第二永磁体61的N磁极和S磁极沿径向方向设置且方向与所述第一永磁体81相反。

进一步地,所述第一永磁体81和第二永磁体61的个数相等,且均为偶数个。

进一步地,所述第一永磁体81和第二永磁体61的个数为6个或者8个。

进一步地,所述驱动组件与所述磁耦合输出转子轴8在轴向同心的设置。

请再次结合图1和图2,下面以一具体实例来说明本发明的第一实施例中的深海电机的结构和工作原理。

深海磁耦合电机主要由:水密接插件1,本体(电机耐压筒)2,电机3,联轴器4,轴承5,磁耦合转子套6,第一永磁体(永久磁铁)61,盖体()耐压磁耦合端盖)7、磁耦合转子输出轴8、第二永磁体(永久磁铁)81和轴承9组成。

电机耐压筒2和耐压磁耦合端盖7组成一个密闭的耐压舱,其材料为非导磁金属(比如钛合金和铝合金),电机耐压筒2一端接水密接插件,电机3通过螺栓固定在电机耐压筒2内部,电机3与电机耐压筒2轴向同心,电机3输出轴连接联轴器4,联轴器一端连接磁耦合转子套6,电机3输出轴、轴器4和磁耦合转子套6轴向同心,耐压磁耦合端盖7成桶状,耐压磁耦合端盖7内部桶插入磁耦合转子套6内,耐压磁耦合端盖7内部桶与磁耦合转子套6轴向同心,耐压磁耦合端盖7外延法兰与电机耐压筒2通过螺栓固定,电机耐压筒2和耐压磁耦合端盖7组成一个密闭的耐压舱;磁耦合输出轴8安装在耐压磁耦合端盖7内部桶内,通过轴承5,轴承9与耐压磁耦合端盖7定位连接,磁耦合输出轴8与耐压磁耦合端盖7在轴向上同心。

永久磁铁61外形为长条状,永久磁铁61的N磁极和S极在厚度方向,永久磁铁61的N磁极和S极连线通过磁耦合转子套6轴向圆心。磁耦合转子套6内部圆周上均布永久磁铁61,数量为2的倍数;磁耦合转子套6内部圆周上相邻的永久磁铁61磁极相反。永久磁铁61需要做防腐处理。

永久磁铁81外形为长条状,永久磁铁81的N磁极和S极在厚度方向,永久磁铁81的N磁极和S极连线通过磁耦合输出轴8轴向圆心。磁耦合输出轴8圆周上均布永久磁铁81,与永久磁铁61数量相等;磁耦合输出轴8圆周上相邻的永久磁铁81磁极相反。永久磁铁81需要做防腐处理。

电机3直接驱动磁耦合转子套6,磁耦合转子套6的动力通过磁力耦合传递磁耦合输出轴8上,耦合输出轴8外接负载,磁耦合转子套6与耦合输出轴8之间是耐压磁耦合端盖7的桶壁,电机耐压筒2和耐压磁耦合端盖7组成一个密闭的耐压舱;耐压舱隔绝了外部水体,并承受了其水压,电机3相当于在空气中工作,其工作曲线基本无变化,不受水和水压的影响。旋转输出是通过密封的磁力耦合传递到耦合输出轴8上,所以旋转密封也不受水和水压的影响。

请一并结合图3,在另一实施例中,所述驱动组件可以包括电机线圈绕组31和控制器(图未示出),所述电机线圈绕组31与所述磁耦合输出转子轴8磁耦合传动,所述控制器控制所述电机线圈绕组31的磁力涡流以驱动所述磁耦合输出转子轴8转动。

本领域技术人员应当知道,所述磁力耦合电机的具体结构和样式,可以根据需要设置选择基于永磁涡流传动技术的各种磁力耦合器电机,例如双转子磁力耦合联轴器等。

此外,为实现上述目的,本发明还提供一种深海电机的传动方法,其特征在于,所述深海电机采用如上任一项所述的基于磁力耦合传动的深海电机的结构进行磁力耦合传动。

本发明提出的一种基于磁力耦合传动的深海电机及传动方法,基于磁力耦合传动的深海电机包括非磁性耐压壳体以及磁力耦合电机;所述耐压壳体包括本体以及盖体,所述磁力耦合电机包括驱动组件以及磁耦合输出转子轴;所述本体内部形成有容纳腔,所述本体上设置有用于与外部电连接的水密连接端子,所述磁力耦合电机的驱动组件与所述水密连接端子,并通过所述水密连接端子与电源连接;所述盖体包括盖板以及朝向所述盖板的内侧面凸伸的内桶部,所述磁耦合输出转子轴通过轴承安装于所述内桶部内,并凸伸出于所述盖板的外侧面,所述磁耦合输出转子轴上设置有与所述驱动组件的输出相配合的永磁体;所述驱动组件安装于所述容纳腔内,所述内桶部伸入所述容纳腔中,且所述盖板密封的盖设于所述本体上,以将所述容纳腔密封为密封腔体,所述磁耦合输出转子轴通过磁耦合传动的方式与所述驱动组件传动连接。

与现有技术相比,本申请至少具有如下优点:

1、耐压壳体可以抵抗外部压力,使得内部容纳腔处在一个低压环境,对内部电机等装置的选型条件大大降低,陆地上的电机基本都可以使用。解决了高压环境下对电机本身的结构影响,不会随外部环境压力的变化影响电机功率的输出。

2、磁耦合传动是一种非接触是的传动方法,不需要密封件对旋转轴进行动密封,解决了漏油问题和旋转轴的动密封问题。

需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。

以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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