專利名稱：集成驅(qū)動(dòng)器的深海水下直流無刷馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種深海水下馬達(dá)，更具體涉及一種可以直接用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳的 集成驅(qū)動(dòng)器的深海水下直流無刷馬達(dá)。
背景技術(shù)：
水下馬達(dá)廣泛用于水下機(jī)器人等水下機(jī)電裝備，基于直流無刷馬達(dá)的水下馬達(dá)， 具有功率體積比大，扭矩大，效率高等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有的水下馬達(dá)，其結(jié)構(gòu)多是在現(xiàn)有馬達(dá)外加 裝一個(gè)密封殼體，在伸出軸部分進(jìn)行密封，馬達(dá)的電纜通過密封殼體上的水密接插件與外 界實(shí)現(xiàn)電氣連接。但是，這種結(jié)構(gòu)形式的水下馬達(dá)普遍存在體形笨重，徑向尺寸過大，扭矩 不夠高等問題。當(dāng)用于驅(qū)動(dòng)水下機(jī)器人的螺旋槳時(shí)，一方面徑向尺寸過大，導(dǎo)致螺旋槳推進(jìn) 器尺寸超標(biāo)，另一方面扭矩不高，通常需要配合減速器使用，造成推進(jìn)器整體笨重?，F(xiàn)有的水下馬達(dá)較少使用直流無刷馬達(dá)，雖然直流無刷馬達(dá)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但在 現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)形式和應(yīng)用方法下，卻很難正常地應(yīng)用于水下機(jī)電裝備。因?yàn)闊o刷馬達(dá)的霍爾 傳感器信號(hào)線的長度一般不能太長，霍爾位置信號(hào)極易受到馬達(dá)的三相線的干擾，導(dǎo)致驅(qū) 動(dòng)器換相錯(cuò)誤，馬達(dá)停轉(zhuǎn)。這一問題在使用水密接插件時(shí)更加嚴(yán)重，由于水密接插件線纜 中沒有相應(yīng)的屏蔽，而且電機(jī)三相線與霍爾信號(hào)線絞成一束，對(duì)霍爾位置信號(hào)干擾極其嚴(yán) 重。即使將馬達(dá)三相線與霍爾傳感器信號(hào)線分成兩根水密接插件傳輸，仍然不能根本解決 問題，線纜長度依然不能太長，而且水密接插件價(jià)格昂貴，提高了系統(tǒng)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以直接用于驅(qū)動(dòng) 螺旋槳的集成驅(qū)動(dòng)器的深海水下直流無刷馬達(dá)，使之更適用于水下推進(jìn)系統(tǒng)。為解決技術(shù)問題，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)提供一種集成驅(qū)動(dòng)器的深海水下直流無刷馬達(dá)，包括安裝于密封殼體內(nèi)的直流無 刷馬達(dá)定子和轉(zhuǎn)子，密封殼體的一端設(shè)輸出軸端端蓋，轉(zhuǎn)子的軸穿過位于輸出軸端端蓋中 心的軸承，軸的前端設(shè)螺旋槳；在所述密封殼體上與輸出軸端端蓋的相對(duì)一側(cè)，設(shè)有接線端 端蓋；接線端端蓋的外側(cè)安裝有驅(qū)動(dòng)器艙，驅(qū)動(dòng)器艙內(nèi)設(shè)置驅(qū)動(dòng)器和壓力補(bǔ)償器；密封殼 體與驅(qū)動(dòng)器艙均實(shí)現(xiàn)密封裝配，其內(nèi)部充滿液壓油；接線端端蓋上設(shè)通孔，使密封殼體與驅(qū) 動(dòng)器艙相通，驅(qū)動(dòng)器的電氣接線經(jīng)通孔接于馬達(dá)定子和轉(zhuǎn)子。本發(fā)明中，所述密封殼體上設(shè)兩個(gè)接頭，其中一個(gè)是纜線軟管接頭，另一個(gè)是充油 軟管接頭。本發(fā)明中，所述驅(qū)動(dòng)器艙的內(nèi)壁上設(shè)一與外界連通的通孔；所述壓力補(bǔ)償器有一 膜片，其邊緣以壓片和螺釘密封固定于驅(qū)動(dòng)器艙內(nèi)壁并包圍住通孔，膜片與驅(qū)動(dòng)器艙蓋之 間設(shè)一彈簧。本發(fā)明中，所述壓力補(bǔ)償器的膜片具有杯罩式結(jié)構(gòu)，其側(cè)面為風(fēng)琴式可折疊伸縮 部。
作為壓力補(bǔ)償器，膜片的一側(cè)通過驅(qū)動(dòng)器艙上的通孔與外部海水相通，另一側(cè)則 是密封殼體與驅(qū)動(dòng)器艙內(nèi)部所充的液壓油；膜片與驅(qū)動(dòng)器艙壁之間的彈簧為內(nèi)部液壓油提 供預(yù)壓力，防止海水滲入；膜片在受壓時(shí)發(fā)生形變，保證內(nèi)外壓平衡，實(shí)現(xiàn)壓力補(bǔ)償器的功 能。當(dāng)然也膜片也可以采用其它結(jié)構(gòu)形式，例如圓柱狀、蛋殼狀等，只要能夠?qū)崿F(xiàn)變形保證 內(nèi)外壓力平衡即可。本發(fā)明中，所述密封殼體的外形為圓柱狀。本發(fā)明中，所述輸出軸端端蓋上設(shè)有一機(jī)械密封艙，其內(nèi)部安設(shè)與轉(zhuǎn)子的軸匹配 的機(jī)械密封部件；機(jī)械密封艙的前端固定有用于安裝支撐桿的過渡法蘭，支撐桿上固定設(shè) 置螺旋槳導(dǎo)管。本發(fā)明中，所述軸的頂端以轂帽對(duì)軸系零件進(jìn)行軸向定位。本發(fā)明中，所述密封殼體與驅(qū)動(dòng)器艙內(nèi)部均充滿液壓油。本發(fā)明中，直流無刷馬達(dá)的定子和轉(zhuǎn)子及配備的霍爾傳感器均可采用市售產(chǎn)品。 馬達(dá)的軸和密封殼體則按照實(shí)際需求進(jìn)行加工。在密封殼體的后端，加裝有驅(qū)動(dòng)器艙，通過 螺釘固定在電機(jī)接線端端蓋上，馬達(dá)的線纜通過接線端端蓋的孔進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器艙。驅(qū)動(dòng)器艙 內(nèi)還安裝壓力補(bǔ)償器，使用時(shí)向密封殼體和驅(qū)動(dòng)器艙的內(nèi)部充油，通過壓力補(bǔ)償器的膜片 變形實(shí)現(xiàn)內(nèi)外壓力平衡。膜片內(nèi)部還將加一個(gè)彈簧以提供額外的壓力，使密封殼體內(nèi)的油 壓高于外界壓力，防止海水滲入。使用時(shí)，可利用經(jīng)濟(jì)的水密接插件半纜作為電氣連接件， 即馬達(dá)的外界電纜首先通過充油管，充油管再與水密接插頭密封套接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)將直流無刷馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器與直流無刷馬達(dá)本體集成，有效克服了無刷馬達(dá)在水 下應(yīng)用時(shí)傳感器信號(hào)易受干繞的缺點(diǎn)，使之在可靠上完美滿足水下馬達(dá)的要求，進(jìn)而發(fā)揮 出無刷馬達(dá)本身扭矩大，功率體積比大，效率高的優(yōu)點(diǎn)。(2)大大簡(jiǎn)化了馬達(dá)的外接電纜，只需控制信號(hào)與直流電源線，使用更加方便。(3)馬達(dá)的密封殼體外形設(shè)計(jì)為圓形，伸出軸做了額外加長，配合馬達(dá)本身大扭矩 的輸出，可以直接驅(qū)動(dòng)螺旋槳，不再需要笨重的減速器，推進(jìn)器整體結(jié)構(gòu)更加緊湊。(4)壓力補(bǔ)償器集成到與密封殼體聯(lián)通的驅(qū)動(dòng)器艙內(nèi)部，使得馬達(dá)能夠承受6000 米深的海水壓力。(5)可采用經(jīng)濟(jì)的水密接插件半纜進(jìn)行馬達(dá)的電氣連接，系統(tǒng)成本低廉。


圖1是本發(fā)明的軸剖圖；圖中1、9、18、21-內(nèi)六角圓柱頭螺釘，2、5_軸承，3-接線端端蓋，4-密封殼體， 6-輸出軸端端蓋，7、24、25-0型圈，8、19_平墊圈，10-機(jī)械密封，11-支撐桿，12-六角螺母， 13-銅襯套，14-過渡法蘭，15-轂帽，16-螺旋槳，17-螺旋槳導(dǎo)管，20-機(jī)械密封艙，22-定 子，23-軸，26-驅(qū)動(dòng)器艙，27-膜片，28-法蘭，29-彈簧，30-驅(qū)動(dòng)器電路板。圖2是壓力補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是帶螺旋槳導(dǎo)管的馬達(dá)整體效果圖。圖4是不帶螺旋槳導(dǎo)管的馬達(dá)整體效果圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖，下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明中的直流無刷馬達(dá)主要由如下幾個(gè)大部分組成直流無刷馬 達(dá)定子、轉(zhuǎn)子、密封殼體、輸出軸端端蓋、接線端端蓋、過渡法蘭、機(jī)械密封及機(jī)械密封艙、驅(qū) 動(dòng)器艙、水密接插件半纜等。直流無刷馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器以及壓力補(bǔ)償器均置于驅(qū)動(dòng)器艙沈內(nèi)，驅(qū)動(dòng)器的電纜通過 密封殼體4與驅(qū)動(dòng)器艙沈之間的接線端端蓋3上的孔接入到定子22里。密封殼體4上有 兩個(gè)軟管接頭，其中一個(gè)用于接供電及控制電纜通過的軟管，另一個(gè)用作充油口。密封殼體 4內(nèi)的空腔與驅(qū)動(dòng)器艙沈的空腔也通過接線端端蓋3上的孔相通，使用時(shí)從密封殼體4上 的充油口為內(nèi)部充油，通過壓力補(bǔ)償器的膜片27變形實(shí)現(xiàn)內(nèi)外壓力平衡。在軸23的伸出部分采用機(jī)械密封10實(shí)現(xiàn)密封，并為之配有機(jī)械密封艙20，機(jī)械密 封艙20通過螺釘固定于輸出軸端端蓋6上。機(jī)械密封艙20的前端通過螺釘固定有過渡法 蘭14，用于安裝支撐桿11，以支撐螺旋槳導(dǎo)管17。軸11的前端安裝螺旋槳，螺旋槳直接由 大轉(zhuǎn)矩的無刷電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔緊湊。軸11的頂端用轂帽15對(duì)軸系零件進(jìn)行軸向 定位。密封殼體4的前后端蓋，即輸出軸端端蓋6和接線端端蓋3，與密封殼體4之間均用 0型圈進(jìn)行密封，兩個(gè)端蓋上裝有軸承2、5。驅(qū)動(dòng)器器艙沈與接線端端蓋3之間用螺釘固 定，驅(qū)動(dòng)器艙26內(nèi)壁與接線端端蓋3之間的凸緣間亦采用0圈密封。電纜外接時(shí)，先從電 纜引出口接進(jìn)一段充油管，充油管的另一頭與水密接插件硫化套接，水密接插件再與裝有 電源和控制器的干艙連接。與一般直接使用水密接插件引出電纜的方案相比，這種“半纜” 的方案可以節(jié)約水密接插件的數(shù)量，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。下面結(jié)合附圖介紹本實(shí)施例的工作步驟(1)馬達(dá)在下水運(yùn)轉(zhuǎn)之前，首先要進(jìn)行充油，充油口位于密封殼體4上方，和電纜 接口一樣也是一個(gè)軟管接頭，充油時(shí)，電纜接口可作為排氣口之用。(2)供電電源應(yīng)為直流電，因?yàn)檎鳛V波部分需要用到的電容無法承受海水壓力， 所以該集成驅(qū)動(dòng)器不帶有整流濾波模塊，需要外界將交流電整流濾波成一定的直流電，才 能供給驅(qū)動(dòng)器，這一點(diǎn)不同于一般直流無刷馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的交流電的供電形式，應(yīng)特別注意。(3)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向由外接控制模擬電壓信號(hào)(-5V +5V)進(jìn)行控制，控制電壓 的大小決定轉(zhuǎn)速，而正負(fù)則決定轉(zhuǎn)向。最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于 以上實(shí)施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容中直接導(dǎo) 出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.集成驅(qū)動(dòng)器的深海水下直流無刷馬達(dá)，包括安裝于密封殼體內(nèi)的直流無刷馬達(dá)定子 和轉(zhuǎn)子，密封殼體的一端設(shè)輸出軸端端蓋，轉(zhuǎn)子的軸穿過位于輸出軸端端蓋中心的軸承，軸 的前端設(shè)螺旋槳；其特征在于，在所述密封殼體上與輸出軸端端蓋的相對(duì)一側(cè)，設(shè)有接線端 端蓋；接線端端蓋的外側(cè)安裝有驅(qū)動(dòng)器艙，驅(qū)動(dòng)器艙內(nèi)設(shè)置驅(qū)動(dòng)器和壓力補(bǔ)償器；密封殼 體與驅(qū)動(dòng)器艙均實(shí)現(xiàn)密封裝配；接線端端蓋上設(shè)通孔，使密封殼體與驅(qū)動(dòng)器艙相通，驅(qū)動(dòng)器 的電氣接線經(jīng)通孔接于馬達(dá)定子和轉(zhuǎn)子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海水下直流無刷馬達(dá)，其特征在于，所述密封殼體上設(shè)兩 個(gè)接頭，其中一個(gè)是纜線軟管接頭，另一個(gè)是充油軟管接頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海水下直流無刷馬達(dá)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)器艙的內(nèi)壁 上設(shè)一與外界連通的通孔；所述壓力補(bǔ)償器有一膜片，其邊緣以壓片和螺釘密封固定于驅(qū) 動(dòng)器艙內(nèi)壁并包圍住通孔，膜片與驅(qū)動(dòng)器艙蓋之間設(shè)一彈簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的深海水下直流無刷馬達(dá)，其特征在于，所述壓力補(bǔ)償器的膜 片具有杯罩式結(jié)構(gòu)，其側(cè)面為風(fēng)琴式可折疊伸縮部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海水下直流無刷馬達(dá)，其特征在于，所述密封殼體的外形 為圓柱狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海水下直流無刷馬達(dá)，其特征在于，所述輸出軸端端蓋上 設(shè)有一機(jī)械密封艙，其內(nèi)部安設(shè)與轉(zhuǎn)子的軸匹配的機(jī)械密封部件；機(jī)械密封艙的前端固定 有用于安裝支撐桿的過渡法蘭，支撐桿上固定設(shè)置螺旋槳導(dǎo)管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海水下直流無刷馬達(dá)，其特征在于，所述軸的頂端以轂帽 對(duì)軸系零件進(jìn)行軸向定位。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7各項(xiàng)中所述的任意一種深海水下直流無刷馬達(dá)，其特征在于，所 述密封殼體與驅(qū)動(dòng)器艙內(nèi)部均充滿液壓油。
全文摘要
本發(fā)明涉及深海水下馬達(dá)，旨在提供一種集成驅(qū)動(dòng)器的深海水下直流無刷馬達(dá)。該馬達(dá)，包括安裝于密封殼體內(nèi)的直流無刷馬達(dá)定子和轉(zhuǎn)子；在密封殼體上與輸出軸端端蓋的相對(duì)一側(cè)，設(shè)有接線端端蓋；接線端端蓋的外側(cè)安裝有驅(qū)動(dòng)器艙，驅(qū)動(dòng)器艙內(nèi)設(shè)置驅(qū)動(dòng)器和壓力補(bǔ)償器；密封殼體與驅(qū)動(dòng)器艙均實(shí)現(xiàn)密封裝配，其內(nèi)部充滿液壓油；接線端端蓋上設(shè)通孔，使密封殼體與驅(qū)動(dòng)器艙相通，驅(qū)動(dòng)器的電氣接線經(jīng)通孔接于馬達(dá)定子和轉(zhuǎn)子。本發(fā)明有效克服了無刷馬達(dá)在水下應(yīng)用時(shí)傳感器信號(hào)易受干繞的缺點(diǎn)，大大簡(jiǎn)化了馬達(dá)的外接電纜；集成使得推進(jìn)器整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，馬達(dá)能夠承受6000米深的海水壓力；可采用經(jīng)濟(jì)的水密接插件半纜進(jìn)行馬達(dá)的電氣連接，系統(tǒng)成本低廉。
文檔編號(hào)H02K11/00GK102075053SQ20101054635
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者吳新然, 宋進(jìn), 張艷, 李林, 李瑋, 羅高生, 陳家旺, 顧臨怡 申請(qǐng)人:杭州宇控機(jī)電工程有限公司, 浙江大學(xué)