集成驱动器的深海水下直流无刷马达制造技术

本发明专利技术涉及深海水下马达，旨在提供一种集成驱动器的深海水下直流无刷马达。该马达，包括安装于密封壳体内的直流无刷马达定子和转子；在密封壳体上与输出轴端端盖的相对一侧，设有接线端端盖；接线端端盖的外侧安装有驱动器舱，驱动器舱内设置驱动器和压力补偿器；密封壳体与驱动器舱均实现密封装配，其内部充满液压油；接线端端盖上设通孔，使密封壳体与驱动器舱相通，驱动器的电气接线经通孔接于马达定子和转子。本发明专利技术有效克服了无刷马达在水下应用时传感器信号易受干绕的缺点，大大简化了马达的外接电缆；集成使得推进器整体结构更加紧凑，马达能够承受６０００米深的海水压力；可采用经济的水密接插件半缆进行马达的电气连接，系统成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种深海水下马达，更具体涉及一种可以直接用于驱动螺旋桨的 集成驱动器的深海水下直流无刷马达。
技术介绍
水下马达广泛用于水下机器人等水下机电装备，基于直流无刷马达的水下马达， 具有功率体积比大，扭矩大，效率高等优点。现有的水下马达，其结构多是在现有马达外加 装一个密封壳体，在伸出轴部分进行密封，马达的电缆通过密封壳体上的水密接插件与外 界实现电气连接。但是，这种结构形式的水下马达普遍存在体形笨重，径向尺寸过大，扭矩 不够高等问题。当用于驱动水下机器人的螺旋桨时，一方面径向尺寸过大，导致螺旋桨推进 器尺寸超标，另一方面扭矩不高，通常需要配合减速器使用，造成推进器整体笨重。现有的水下马达较少使用直流无刷马达，虽然直流无刷马达具有诸多优点，但在 现有的结构形式和应用方法下，却很难正常地应用于水下机电装备。因为无刷马达的霍尔 传感器信号线的长度一般不能太长，霍尔位置信号极易受到马达的三相线的干扰，导致驱 动器换相错误，马达停转。这一问题在使用水密接插件时更加严重，由于水密接插件线缆 中没有相应的屏蔽，而且电机三相线与霍尔信号线绞成一束，对霍尔位置信号干扰极其严 重。即使将马达三相线与霍尔传感器信号线分成两根水密接插件传输，仍然不能根本解决 问题，线缆长度依然不能太长，而且水密接插件价格昂贵，提高了系统成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种可以直接用于驱动 螺旋桨的集成驱动器的深海水下直流无刷马达，使之更适用于水下推进系统。为解决技术问题，本专利技术是通过如下技术方案实现提供一种集成驱动器的深海水下直流无刷马达，包括安装于密封壳体内的直流无 刷马达定子和转子，密封壳体的一端设输出轴端端盖，转子的轴穿过位于输出轴端端盖中 心的轴承，轴的前端设螺旋桨；在所述密封壳体上与输出轴端端盖的相对一侧，设有接线端 端盖；接线端端盖的外侧安装有驱动器舱，驱动器舱内设置驱动器和压力补偿器；密封壳 体与驱动器舱均实现密封装配，其内部充满液压油；接线端端盖上设通孔，使密封壳体与驱 动器舱相通，驱动器的电气接线经通孔接于马达定子和转子。本专利技术中，所述密封壳体上设两个接头，其中一个是缆线软管接头，另一个是充油 软管接头。本专利技术中，所述驱动器舱的内壁上设一与外界连通的通孔；所述压力补偿器有一 膜片，其边缘以压片和螺钉密封固定于驱动器舱内壁并包围住通孔，膜片与驱动器舱盖之 间设一弹簧。本专利技术中，所述压力补偿器的膜片具有杯罩式结构，其侧面为风琴式可折叠伸缩 部。作为压力补偿器，膜片的一侧通过驱动器舱上的通孔与外部海水相通，另一侧则 是密封壳体与驱动器舱内部所充的液压油；膜片与驱动器舱壁之间的弹簧为内部液压油提 供预压力，防止海水渗入；膜片在受压时发生形变，保证内外压平衡，实现压力补偿器的功 能。当然也膜片也可以采用其它结构形式，例如圆柱状、蛋壳状等，只要能够实现变形保证 内外压力平衡即可。本专利技术中，所述密封壳体的外形为圆柱状。本专利技术中，所述输出轴端端盖上设有一机械密封舱，其内部安设与转子的轴匹配 的机械密封部件；机械密封舱的前端固定有用于安装支撑杆的过渡法兰，支撑杆上固定设 置螺旋桨导管。本专利技术中，所述轴的顶端以毂帽对轴系零件进行轴向定位。本专利技术中，所述密封壳体与驱动器舱内部均充满液压油。本专利技术中，直流无刷马达的定子和转子及配备的霍尔传感器均可采用市售产品。 马达的轴和密封壳体则按照实际需求进行加工。在密封壳体的后端，加装有驱动器舱，通过 螺钉固定在电机接线端端盖上，马达的线缆通过接线端端盖的孔进入驱动器舱。驱动器舱 内还安装压力补偿器，使用时向密封壳体和驱动器舱的内部充油，通过压力补偿器的膜片 变形实现内外压力平衡。膜片内部还将加一个弹簧以提供额外的压力，使密封壳体内的油 压高于外界压力，防止海水渗入。使用时，可利用经济的水密接插件半缆作为电气连接件， 即马达的外界电缆首先通过充油管，充油管再与水密接插头密封套接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是(1)将直流无刷马达驱动器与直流无刷马达本体集成，有效克服了无刷马达在水 下应用时传感器信号易受干绕的缺点，使之在可靠上完美满足水下马达的要求，进而发挥 出无刷马达本身扭矩大，功率体积比大，效率高的优点。(2)大大简化了马达的外接电缆，只需控制信号与直流电源线，使用更加方便。(3)马达的密封壳体外形设计为圆形，伸出轴做了额外加长，配合马达本身大扭矩 的输出，可以直接驱动螺旋桨，不再需要笨重的减速器，推进器整体结构更加紧凑。(4)压力补偿器集成到与密封壳体联通的驱动器舱内部，使得马达能够承受6000 米深的海水压力。(5)可采用经济的水密接插件半缆进行马达的电气连接，系统成本低廉。 附图说明图1是本专利技术的轴剖图；图中1、9、18、21-内六角圆柱头螺钉，2、5_轴承，3-接线端端盖，4-密封壳体， 6-输出轴端端盖，7、24、25-0型圈，8、19_平垫圈，10-机械密封，11-支撑杆，12-六角螺母， 13-铜衬套，14-过渡法兰，15-毂帽，16-螺旋桨，17-螺旋桨导管，20-机械密封舱，22-定 子，23-轴，26-驱动器舱，27-膜片，28-法兰，29-弹簧，30-驱动器电路板。图2是压力补偿器的结构示意图。图3是带螺旋桨导管的马达整体效果图。图4是不带螺旋桨导管的马达整体效果图。具体实施例方式结合附图，下面通过具体实施例对本专利技术进行详细说明。如图1所示，本专利技术中的直流无刷马达主要由如下几个大部分组成直流无刷马 达定子、转子、密封壳体、输出轴端端盖、接线端端盖、过渡法兰、机械密封及机械密封舱、驱 动器舱、水密接插件半缆等。直流无刷马达驱动器以及压力补偿器均置于驱动器舱沈内，驱动器的电缆通过 密封壳体4与驱动器舱沈之间的接线端端盖3上的孔接入到定子22里。密封壳体4上有 两个软管接头，其中一个用于接供电及控制电缆通过的软管，另一个用作充油口。密封壳体 4内的空腔与驱动器舱沈的空腔也通过接线端端盖3上的孔相通，使用时从密封壳体4上 的充油口为内部充油，通过压力补偿器的膜片27变形实现内外压力平衡。在轴23的伸出部分采用机械密封10实现密封，并为之配有机械密封舱20，机械密 封舱20通过螺钉固定于输出轴端端盖6上。机械密封舱20的前端通过螺钉固定有过渡法 兰14，用于安装支撑杆11，以支撑螺旋桨导管17。轴11的前端安装螺旋桨，螺旋桨直接由 大转矩的无刷电机直接驱动，结构简洁紧凑。轴11的顶端用毂帽15对轴系零件进行轴向 定位。密封壳体4的前后端盖，即输出轴端端盖6和接线端端盖3，与密封壳体4之间均用 0型圈进行密封，两个端盖上装有轴承2、5。驱动器器舱沈与接线端端盖3之间用螺钉固 定，驱动器舱26内壁与接线端端盖3之间的凸缘间亦采用0圈密封。电缆外接时，先从电 缆引出口接进一段充油管，充油管的另一头与水密接插件硫化套接，水密接插件再与装有 电源和控制器的干舱连接。与一般直接使用水密接插件引出电缆的方案相比，这种“半缆” 的方案可以节约水密接插件的数量，提高系统的经济性。下面结合附图介绍本实施例的工作步骤(1)马达在下水运转之前，首先要进行充油，充油口位于密封壳体4上方，和电缆 接口一样也是一个软管接头，充油时，电缆接口可作为排气口之用本文档来自技高网...

【技术保护点】
集成驱动器的深海水下直流无刷马达，包括安装于密封壳体内的直流无刷马达定子和转子，密封壳体的一端设输出轴端端盖，转子的轴穿过位于输出轴端端盖中心的轴承，轴的前端设螺旋桨；其特征在于，在所述密封壳体上与输出轴端端盖的相对一侧，设有接线端端盖；接线端端盖的外侧安装有驱动器舱，驱动器舱内设置驱动器和压力补偿器；密封壳体与驱动器舱均实现密封装配；接线端端盖上设通孔，使密封壳体与驱动器舱相通，驱动器的电气接线经通孔接于马达定子和转子。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家旺，罗高生，李林，李玮，张艳，顾临怡，宋进，吴新然，
申请(专利权)人：浙江大学，杭州宇控机电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：86