CN102050214A - 水下一体化伺服推进电机 - Google Patents

Abstract

本发明为一种水下一体化伺服推进电机，包括电机转轴1、动密封装置2、电机壳体3、定子4、转子5、过渡连接杆6、转子位置检测板7、驱动器壳体8、电机控制板9、功率模块10、后端盖11、整流罩12；电机与驱动器一体化设计，结构紧凑大大减小了推进***的体积和重量，电机与驱动器一体化设计，将电机驱动器与水下机器人内部电子设备进行了物理隔离，电机内部设计有漏水检测点准确监测电机的水密状态；过渡连接杆提高了推进电机的适装性能，整流罩设计有上、下对流散热孔，很好地解决了功率模块的散热问题。

Description

水下一体化伺服推进电机

技术领域

本发明涉及水下机器人电动力推进***，尤其涉及一种水下一体化伺服推进电机，属于机械电子领域。

背景技术

水下推进电机及驱动器是水下机器人的一个重要组成部分。水下机器人不但对推进电机有水密要求，而且对驱动器的电磁干扰也有一定的限制。通常一个水下机器人需要配置多套推进电机来保证其自由度，因此水下机器人还要求推进***体积小、重量轻、价格低廉。

目前，水下推进电机的密封技术主要有两种。第一种为“气球法”。根据所选用普通电机的外形尺寸设计一个流线型外壳，壳体后端面采用端面密封或径向密封，电机出轴处采用动密封。这种方法的缺点是增加了电机的体积和重量，电机本体的散热性能也不好。第二种为“压力补偿法”。由于压力改变引起“泵吸现象”(压力改变所致压缩和扩张运动会使水通过密封薄弱处的小裂纹漫漫渗入电机内)，所以将电机内部注满油，并利用光导调压模、内置水压、油压循环润滑装置和隔膜补偿平衡。这种方法的缺点是机构复杂、体积重量较大、成本较高。绝大多数水下机器人工作水深不会超过200米(实验结果表明：2Mpa的水压不足以形成“泵吸现象”)，因此压力补偿法的市场需求量不大。

推进电机驱动器通常设计为一个独立的电子盒装配于水下机器人密封舱体内，对其他电子设备有一定的电磁干扰；为了解决驱动器功率模块的散热问题，还需要设计散热器和风机等。

综上所述，如何满足水下机器人对推进***的总体要求，已成为现阶段水下机器人电动力推进***设计工作的瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种水下一体化伺服推进电机，解决推进电机的水密和推进***体积、重量及经济性问题，降低驱动器对水下机器人内部电子设备的电磁干扰。

通过以下技术方案，可以实现本发明的目的。

一种水下一体化伺服推进电机包括电机转轴1、动密封装置2、电机壳体3、定子4、转子5、过渡连接杆6、转子位置检测板7、驱动器壳体8、电机控制板9、功率模块10、后端盖11、整流罩12；动密封装置2与电机转轴1密封，电机壳体3直接采用密封结构，过渡连接杆6连接推进电机与水下机器人主壳体，；驱动器电缆通过转子位置检测板7上的穿孔引出，电机控制板9通过垫柱与后端盖11装配在一起，功率模块10与后端盖11连接，使得产生的热量通过后端盖直接传入水中，半球形尼龙整流罩12与后端盖11装配在一起。

动密封装置采用45°分模面O形圈与电机转轴动密封。

过渡连接杆两端采用O型圈径向密封，为单连杆设计。

驱动器壳体与电机壳体均采用O形圈密封。

圆形电机控制板边缘有两个间距为1mm的漏水检测点，电机控制板通过垫柱与后端盖装配时漏水检测点处于壳体内部的最低点。

功率模块与后端盖装配之前涂抹导热硅脂。

本发明的有益效果：

1、电机与驱动器一体化设计，结构紧凑大大减小了推进***的体积和重量，此外无需额外加工电机密封壳体，降低了加工成本。

2、电机与驱动器一体化设计，将电机驱动器与水下机器人内部电子设备进行了物理隔离，大大降低了电机驱动器对水下机器人内部电子设备的电磁辐射干扰。

3、此外电机内部设计有漏水检测点，可以快速、准确监测电机的水密状态；过渡连接杆提高了推进电机的适装性能，其长度可根据实际使用要求确定；整流罩设计有上、下对流散热孔，很好地解决了功率模块的散热问题；整体采用流线型设计，流体阻力小。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

将本发明通过过渡连接杆与水下机器人主壳体固定，电缆通过中空连接杆与水下机器人内部电子设备连接。水下机器人布放入水后，水通过整流罩下方的对流散热孔快速充满整个整流罩。推进电机工作后，功率模块产生的热量直接传导给后端盖，被后端盖加热的水从整流罩上方的对流散热孔流出，从而使整流罩内外水循环，加速后端盖与水的热交换。进入电机内部的水会引起漏水检测点A、B两点的电阻变化(自来水电阻为70千欧姆，海水仅有几千欧姆)，通过简单的电路便可准确地监测电机内部的水密状态。

动密封装置采用45°分模面O形圈与电机转轴实现动密封。电机壳体直接采用密封结构，无需额外设计电机密封壳体。过渡连接杆用于连接推进电机与水下机器人主壳体，两端采用O型圈径向密封，将常用双连杆设计改为单连杆设计，从而减小一部分重量。驱动器的电缆通过转子位置检测板上相应的穿孔引出，这样可以有效地防止电缆被电机轴承磨损。驱动器壳体与电机壳体均采用O形圈密封。圆形电机控制板边缘设计有两个间距仅为1mm的漏水检测点，电机控制板通过垫柱与后端盖装配在一起，装配时要求保证漏水检测点处于壳体内部的最低点。功率模块与后端盖装配之前需要涂抹导热硅脂，功率模块产生的热量通过后端盖直接传入水中，从而保证功率模块长期可靠的工作。半球形尼龙整流罩一方面可以减小推进电机流体阻力，另一方面整流罩径向设计有一组对流散热孔，可以加速热交换。

通过2.4MPa水压试验表明，本发明水密性能良好、电磁兼容性好、工作性能可靠。该水下一体化伺服推进电机体积小、重量轻、价格低廉、装配方便、适装性强，特别适用于工作水深不超过200米的水下机器人动力推进使用。

Claims (6)

1.一种水下一体化伺服推进电机，其特征在于：包括电机转轴(1)、动密封装置(2)、电机壳体(3)、定子(4)、转子(5)、过渡连接杆(6)、转子位置检测板(7)、驱动器壳体(8)、电机控制板(9)、功率模块(10)、后端盖(11)、整流罩(12)；动密封装置(2)与电机转轴(1)密封，电机壳体(3)直接采用密封结构，过渡连接杆(6)连接推进电机与水下机器人主壳体，；驱动器电缆通过转子位置检测板(7)上的穿孔引出，电机控制板(9)通过垫柱与后端盖(11)装配在一起，功率模块(10)与后端盖(11)连接，使得产生的热量通过后端盖直接传入水中，半球形尼龙整流罩(12)与后端盖(11)装配在一起。

2.根据权利要求1所述的一种水下一体化伺服推进电机，其特征在于：所述的动密封装置采用45°分模面O形圈与电机转轴动密封。

3.根据权利要求1或2所述的一种水下一体化伺服推进电机，其特征在于：所述的过渡连接杆两端采用O型圈径向密封，为单连杆设计。

4.根据权利要求1或2所述的一种水下一体化伺服推进电机，其特征在于：所述的驱动器壳体与电机壳体均采用O形圈密封。

5.根据权利要求1或2所述的一种水下一体化伺服推进电机，其特征在于：所述的圆形电机控制板边缘有两个间距为1mm的漏水检测点，电机控制板通过垫柱与后端盖装配时漏水检测点处于壳体内部的最低点。

6.根据权利要求1或2所述的一种水下一体化伺服推进电机，其特征在于：所述的功率模块与后端盖装配之前涂抹导热硅脂。

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