CN114633861B - 一种轮缘水下推进器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下推进器，具体地说是一种轮缘水下推进器，包括前置导叶、前导流罩、机壳、后导流罩、定子绕组、转子磁钢、转子套及螺旋桨，其中前置导叶和后导流罩分别连接在机壳的前后端，前导流罩设置于前置导叶的外侧；定子绕组设置于机壳的内壁上；螺旋桨容置于机壳的内侧并且可转动地安装在前置导叶上，转子套套装在螺旋桨上，转子磁钢设置于转子套的外侧并且与定子绕组相对应。本发明采用轮缘电机的结构形式，由电机转子直接驱动螺旋桨旋转并产生推力，传动链短，结构紧凑，电机定子部分采用灌封工艺，使用穿舱件将定子绕组出线引入导叶中空部分的干舱内，轴承采用全陶瓷滚动轴承，能够保证推进器长期高效工作于水下环境中。

Description

一种轮缘水下推进器

技术领域

本发明涉及一种水下推进器，具体地说是一种轮缘水下推进器。

背景技术

水下推进器是实现水下机器人等具备航行能力的重要部件，能够满足水下机器人在不同航速下的推力需求。

然而随着水下机器人的应用越来越广泛，对推进器的推进效率、紧凑型等要求越来越明显。对于鱼雷形的水下机器人，推进器往往安装在尾部，由于尾部为收流外形，内部空间十分有限，并且尾部还需要安装舵机等部件，如果推进器不占用该空间会大大有利于水下机器人尾部各种组部件的总体布置。此外，鱼雷形的水下机器人以长期巡航为主要任务，高效的推进器有利于节约水下机器人的能源消耗，延长水下机器人的航程。

因此，设计一种结构紧凑、效率高、并能够长期在水下环境中工作的推进器是很有必要的。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种轮缘水下推进器，该轮缘水下推进器结构紧凑、效率高，能在水下环境中长期工作，从而满足鱼雷形水下机器人安装需求的推进器。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种轮缘水下推进器，包括前置导叶、前导流罩、机壳、后导流罩、定子绕组、转子磁钢、转子套及螺旋桨，其中前置导叶和后导流罩分别连接在机壳的前后端，所述前导流罩设置于前置导叶的外侧；所述定子绕组设置于所述机壳的内壁上；所述螺旋桨容置于所述机壳的内侧并且可转动地安装在前置导叶上，所述转子套套装在所述螺旋桨上，所述转子磁钢设置于转子套的外侧并且与所述定子绕组相对应。

所述前置导叶上设有若干导流叶片，其中三个导流叶片中沿径向设有通孔，该通孔的外侧设有电缆连接组件；所述前置导叶的末端有延伸的轴，轴末端有螺纹孔。

所述电缆连接组件包括穿舱件外壳、穿舱件绝缘及穿舱件内芯，其中穿舱件外壳设置于所述通孔的端部且与所述导流叶片密封连接；所述穿舱件外壳内装有穿舱件绝缘，所述穿舱件绝缘内有穿舱件内芯，所述穿舱件内芯为两端有焊杯，所述焊杯用于焊接单芯电缆。

所述前置导叶的前端端面设有多个插接组件，所述插接组件包括水密插座和水密插头，所述水密插座设置于前置导叶上，用于与所述定子绕组连接；所述水密插头与所述水密插座插接。

所述水密插座包括插座外壳、插座内芯及插座绝缘，其中插座外壳与所述前置导叶连接，所述插座外壳内设有插座绝缘，所述插座绝缘内设有插座内芯，所述插座内芯用于焊接所述定子绕组的引出线。

所述水密插头包括插头外壳、插头绝缘及插头内芯，其中插头外壳内设有插头绝缘，所述插头绝缘内设有插头内芯；所述插头外壳与所述插座外壳插接，并且通过锁紧螺母和插头弹性挡圈锁紧；所述插头内芯与所述插座内芯紧密接触并形成通路。

所述机壳、定子绕组、插座外壳、插座绝缘及插座内芯完成安装和出线焊接后，采用环氧树脂将所述定子绕组、插座外壳及机壳灌封为一体。

所述螺旋桨通过轴承安装在所述前置导叶的末端延伸轴上，并且通过压紧套轴向定位。

所述螺旋桨的后端设有尾导流锥

所述前置导叶、前导流罩、机壳和后导流罩安装后，其外轮廓为一体化流线型结构。

本发明具有以下优点及有益效果：

1.本发明电机转子直接套装在螺旋桨上，传动链做到最短，传动效率高。

2.本发明的前置导叶端部有法兰安装孔，可直接安装在鱼雷形水下机器人的尾部，采用轮缘电机驱动，不占用水下机器人尾部空间，便于水下机器人尾部组部件的空间布置。

3.本发明的电机定子绕组采用整体灌封工艺，定子绕组引出线经过水密连接器、穿舱件，并通过前置导叶叶片中孔进入前置导叶中部的干舱内，有利于推进器长期在水下工作，并改善推进电机的散热性能。

4.本发明采用全陶瓷滚动轴承，耐蚀性好，轴承外侧用纤维垫片过流水中杂质，大幅降低轴承的损耗，进一步提高推进器效率。

5.本发明将前置导叶、前导流罩、机壳和后导流罩整体按流线型设计，大幅降低推进器自身阻力，提高推进效率。

附图说明

图1为本发明轮缘水下推进器的轴侧视图；

图2为本发明轮缘水下推进器的剖视图；

图3为本发明中轴承部分的局部剖视图；

图4为本发明中拆掉前导流罩后的侧视图；

图5为本发明中插座外壳部分的局部剖视图；

图6为本发明中穿舱件外壳部分的局部剖视图。

其中：1为前置导叶，2为前导流罩，3为机壳，4为后导流罩,5为定子绕组，6为转子磁钢，7为转子套，8为螺旋桨，9为尾导流锥，10为轴承弹性挡圈，11为纤维垫片，12为轴承，13为内挡圈，14为压紧套，15为压紧螺钉，16为插座外壳，17为插头外壳，18为插头绝缘，19为插头内芯，20为插座内芯，21为插座绝缘，22为锁紧螺母，23为插头弹性挡圈，24为穿舱件外壳，25为穿舱件绝缘，26为穿舱件内芯。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1-2所示，本发明提供的一种轮缘水下推进器，包括前置导叶1、前导流罩2、机壳3、后导流罩4、定子绕组5、转子磁钢6、转子套7及螺旋桨8，其中前置导叶1和后导流罩4分别连接在机壳3的前后端，前导流罩2设置于前置导叶1的外侧；定子绕组5采用过盈配合的方式装在机壳3的内壁上；螺旋桨8容置于机壳3的内侧并且可转动地安装在前置导叶1上，转子套7套装在螺旋桨8上，转子磁钢6设置于转子套7的外侧并且与定子绕组5相对应。

本发明的实施例中，前置导叶1上设有若干导流叶片，其中三个导流叶片中沿径向设有通孔，该通孔的外侧设有电缆连接组件；前置导叶1的末端有延伸的轴，轴末端有螺纹孔。

如图3所示，本发明的实施例中，螺旋桨8通过两个轴承12安装在前置导叶1的末端延伸轴上，并且通过压紧套14轴向定位。进一步地，螺旋桨8的后端设有尾导流锥9。

具体地，轴承12为全陶瓷滚动轴承，轴承类型为角接触式，两个轴承为背对背安装，两个轴承12的外侧依次装有内挡圈13、纤维垫片11和轴承弹性挡圈10，轴承12、内挡圈13和纤维垫片11装到螺旋桨8上后再整体装到前置导叶1上的延伸轴上，前置导叶1末端装有压紧套14，由压紧螺钉15固定并实现轴承7的压紧，尾导流锥9安装在螺旋桨8上，随螺旋桨8一起转动。

进一步地，前置导叶1的前端有法兰螺纹孔，可直接安装在鱼雷形水下机器人尾部，前置导叶1中空部分可作为水下机器人耐压舱的一部分，前置导叶1上有若干导流叶片，其中有三个较大的导流叶片中有通孔，通孔可传入满足电机功率要求的单芯电缆，前置导叶1末端有延伸的轴，用于安装轴承12和压紧套14，轴末端有螺纹孔用于安装压紧螺钉15。前置导叶1、前导流罩2、机壳3和后导流罩4安装后，其外轮廓为一体化流线型设计。

如图6所示，本发明的实施例中，电缆连接组件包括穿舱件外壳24、穿舱件绝缘25及穿舱件内芯26，其中穿舱件外壳24设置于通孔的端部且与导流叶片密封连接；穿舱件外壳24内装有穿舱件绝缘25，穿舱件绝缘25内有穿舱件内芯26，穿舱件内芯26为两端有焊杯，焊杯用于焊接单芯电缆。

具体地，每个穿舱件外壳24上有密封圈槽，可安装密封圈实现前置导叶1的叶片通孔密封，穿舱件绝缘25为工程塑料，穿舱件内芯26为两端有焊杯，并且两侧焊杯为不连通的黄铜件，穿舱件内芯26两端可焊接单芯电缆。

如图4所示，在上述实施例的基础上，前置导叶1的前端端面设有多个插接组件，插接组件包括水密插座和水密插头，水密插座设置于前置导叶1上，用于与定子绕组5连接；水密插头与水密插座插接。

如图5所示，本发明的实施例中，水密插座包括插座外壳16、插座内芯20及插座绝缘21，其中插座外壳16与前置导叶1连接，插座外壳16内设有插座绝缘21，插座绝缘21内设有插座内芯20，插座内芯20用于焊接定子绕组5的引出线。水密插头包括插头外壳17、插头绝缘18及插头内芯19，其中插头外壳17内设有插头绝缘18，插头绝缘18内设有插头内芯19；插头外壳17与插座外壳16插接，并且通过锁紧螺母22和插头弹性挡圈23锁紧；插头内芯19与插座内芯20紧密接触并形成通路。

本发明的实施例中，拆掉前导流罩2后，可看到机壳3上装有三个插座外壳16，每个插座外壳16内有插座绝缘21，插座绝缘21材料为工程塑料，插座绝缘21内有插座内芯20，插座内芯20为黄铜件，靠近定子绕组5的一次有焊杯，焊接定子绕组5的三相引出线，插座外壳16、插座绝缘21和插座内芯20共同构成水密插座整体。

进一步地，插头绝缘18为工程塑料，插头内芯19为黄铜件，锁紧螺母22与插座外壳16为螺纹连接，连接后插头内芯19与插座内芯20紧密接触并形成通路，插头内芯19上可焊接单芯水密电缆，插头外壳17上与插座外壳16连接部分有密封圈槽，可安装密封圈保证插头内芯19与插座内芯20连接位置的水密性。

本发明的实施例中，机壳3、定子绕组5、插座外壳16、插座绝缘21及插座内芯20完成安装和定子绕组出线焊接后，采用环氧树脂整体灌封工艺将定子绕组5、插座外壳16及机壳3灌封为一体。灌封后保证内部无气泡，保证与转子磁钢之间的气隙均匀。每个穿舱件内芯6和插头内芯19之间焊接水密电缆，焊件后水密电缆和穿舱件内芯6、插头内芯19连接位置采用硫化工艺，用硫化橡胶保证连接位置的水密性。

本发明提供的轮缘推进器采用前置导叶和轮缘结构的电机，由电机转子直接套装在螺旋桨上实现螺旋桨的驱动，传动效率高，导叶前端有法兰安装孔，可直接安装在水下机器人尾部干舱上，电机定子引出线经水密连接器、穿舱件、导叶中孔进入导叶中的干舱内，推进器不占用水下机器人尾部空间，结构更紧凑，便于推进器在水下机器人尾部的安装。电机定子部分采用树脂灌封的方式，起到定子绕组的防护和散热作用，采用全陶瓷滚动轴承支撑螺旋桨，使推进器能够长期工作在水下环境中。前置导叶、前导流罩、机壳和后导流罩采用整体流线型设计，有效降低推进器自身阻力，提高推进效率。

本发明在使用过程中，可直接安装在鱼雷形水下机器人的尾部，不占用水下机器人的其他空间，结构紧凑，便于布置。电机定子部分采用的整体灌封工艺、轴承材料和安装结构能够保证本发明长期、高效的工作在水下环境中。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种轮缘水下推进器，其特征在于，包括前置导叶(1)、前导流罩(2)、机壳(3)、后导流罩(4)、定子绕组(5)、转子磁钢(6)、转子套(7)及螺旋桨(8)，其中前置导叶(1)和后导流罩(4)分别连接在机壳(3)的前后端，所述前导流罩(2)设置于前置导叶(1)的外侧；所述定子绕组(5)设置于所述机壳(3)的内壁上；所述螺旋桨(8)容置于所述机壳(3)的内侧并且可转动地安装在前置导叶(1)上，所述转子套(7)套装在所述螺旋桨(8)上，所述转子磁钢(6)设置于转子套(7)的外侧并且与所述定子绕组(5)相对应；

所述前置导叶(1)上设有若干导流叶片，其中三个导流叶片中沿径向设有通孔，该通孔的外侧设有电缆连接组件；所述前置导叶(1)的末端有延伸的轴，轴末端有螺纹孔；

所述螺旋桨(8)通过轴承(12)安装在所述前置导叶(1)的末端延伸轴上，并且通过压紧套(14)轴向定位；所述螺旋桨(8)的后端设有尾导流锥(9)；

所述前置导叶(1)的前端端面设有多个插接组件，所述插接组件包括水密插座和水密插头，所述水密插座设置于前置导叶(1)上，用于与所述定子绕组(5)连接；所述水密插头与所述水密插座插接。

2.根据权利要求1所述的轮缘水下推进器，其特征在于，所述电缆连接组件包括穿舱件外壳(24)、穿舱件绝缘(25)及穿舱件内芯(26)，其中穿舱件外壳(24)设置于所述通孔的端部且与所述导流叶片密封连接；所述穿舱件外壳(24)内装有穿舱件绝缘(25)，所述穿舱件绝缘(25)内有穿舱件内芯(26)，所述穿舱件内芯(26)为两端有焊杯，所述焊杯用于焊接单芯电缆。

3.根据权利要求2所述的轮缘水下推进器，其特征在于，所述水密插座包括插座外壳(16)、插座内芯(20)及插座绝缘(21)，其中插座外壳(16)与所述前置导叶(1)连接，所述插座外壳(16)内设有插座绝缘(21)，所述插座绝缘(21)内设有插座内芯(20)，所述插座内芯(20)用于焊接所述定子绕组(5)的引出线。

4.根据权利要求3所述的轮缘水下推进器，其特征在于，所述水密插头包括插头外壳(17)、插头绝缘(18)及插头内芯(19)，其中插头外壳(17)内设有插头绝缘(18)，所述插头绝缘(18)内设有插头内芯(19)；所述插头外壳(17)与所述插座外壳(16)插接，并且通过锁紧螺母(22)和插头弹性挡圈(23)锁紧；所述插头内芯(19)与所述插座内芯(20)紧密接触并形成通路。

5.根据权利要求3所述的轮缘水下推进器，其特征在于，所述机壳(3)、定子绕组(5)、插座外壳(16)、插座绝缘(21)及插座内芯(20)完成安装和出线焊接后，采用环氧树脂将所述定子绕组(5)、插座外壳(16)及机壳(3)灌封为一体。

6.根据权利要求1所述的轮缘水下推进器，其特征在于，所述前置导叶(1)、前导流罩(2)、机壳(3)和后导流罩(4)安装后，其外轮廓为一体化流线型结构。

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