CN104242534B - 一种浸水式无刷直流电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浸水式无刷直流电机，包括机壳，机壳内设有转子和定子，转子中部设有主轴，主轴的两端通过轴承连接在所述机壳上，所述机壳内设有隔离筒，隔离筒与机壳之间形成密封的定子放置区，定子放置区放置所述定子；所述主轴至少在所述轴承处设有螺旋状的导水槽。本发明的浸水式无刷直流电机不需要做任何外部密封，直接与水接触，而且冷却水可以在电机内部流动，冷却效果强。

Description

一种浸水式无刷直流电机

技术领域

本发明涉及一种无刷直流电机，具体涉及一种浸水式无刷直流电机。

背景技术

目前有刷直流电机在使用过程中碳刷容易磨损，一旦进水就会短路，能耗较高。普通无刷电机能耗虽然低，但同样进水容易短路，并且换向不灵活，有延时现象，调速慢。以上两种直流电机和普通无刷电机都不是在水下使用的最好产品。

现有技术中电机在浸水时存在的技术问题包括：电机需要外部密封，不能直接接触水，通常使用密封圈来密封。普通无刷直流电机正在正反转的时候会有延时，并需要逐级变速。普通电机使用滚动轴承，通常材质为钢制，水下易生锈，摩擦系数大，能耗高。普通电机在水下不能直接用水冷却，易发热。

发明内容

本发明旨在解决上述现在技术中存在的技术问题之一，提出一种浸水式无刷直流电机。

为了上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种浸水式无刷直流电机，包括机壳，机壳内设有转子和定子，转子中部设有主轴，主轴的两端通过轴承连接在所述机壳上，所述机壳内设有隔离筒，隔离筒与机壳之间形成密封的定子放置区，定子放置区放置所述定子；所述主轴至少在所述轴承处设有螺旋状的导水槽。

由于无刷电机在水下工作时唯有定子缠绕的漆包线属电子部分怕水，根据本发明的浸水式无刷直流电机通过将电机外壳做成内外两层，外层为定子保护壳，内层为隔离筒，定子保护壳与隔离筒之间形成定子放置区。将定子放入定子放置区，用环氧树脂灌封缝隙来达到电机定子的防水效果。本发明还通过在主轴上设计有螺旋导水槽，当主轴旋转时带动螺旋槽旋转，从而使电机外的水从主轴一端的轴承经导水槽流进，在定子与转子的间隙流动，然后从主轴另一端的轴承处经导水槽流出。由此可知，本发明的浸水式无刷直流电机不需要做任何外部密封，直接与水接触，而且冷却水可以在电机内部流动，冷却效果强。

根据本发明实施例的浸水式无刷直流电机还可以具有以下附加技术特征：

优选的，所述转子的外侧设有防水筒，所述防水筒的两端连接在所述转子的两端。所述防水筒为不锈钢防水筒。

优选的，所述防水筒与隔离筒之间的间隙为0.3mm。经实验电机同电压同电流间隙大于0.3mm（隔离筒与转防水筒之间）时会导致电机转矩减小转速提升，导致能效率降低。当间隙小于0.3mm无法排出电机内部长时间在水下产生的钙镁杂质以及细小泥沙，会导致电机堵转。

优选的，所述隔离筒为为密封材料包裹在所述定子外侧形成。

优选的，所述密封材料为环氧树脂。由此可知，采用环氧树脂灌封缝隙来达到电机定子的防水效果。

优选的，所述轴承为滑动轴承，滑动轴承上设有若干凹槽，所述凹槽内填充有润滑材料。由此可知，相对于普通电机使用的钢制滚动轴承，采用滑动轴承，将润滑材料石墨镶嵌到铜套里，减少摩擦系数，降低能耗。进一步的，为增加滑动轴承的耐磨程度和润滑度，所述润滑材料由重量份为6：1的黄铜和石墨混合组成。

优选的，所述轴承的内表面具有螺旋状的沟槽。由此可知，轴承内部有凹型螺旋沟槽作用（1）配合电机螺旋轴来实现电机内部水循环，也能将电机内部钙镁杂质和细小泥沙排出电机内部；(2)减少轴与石墨轴承的摩擦系数来降低电机能耗。另外，如果只有主轴上设导水槽，则水流量受限于导水槽的大小与主轴的转速，水冷效果差。轴承上也设置沟槽，一部分水会从主轴转动的带动下，从轴承上的沟槽流进或流出，增加了水流量，水冷效果好。作为优选的，轴承上的螺旋沟槽螺距大于主轴上导向槽的螺柜，这样，在主轴的旋转过程中，经过主轴螺旋槽引入的水流由于受到轴承上螺旋沟槽的阻力较小，因而可以快速流出，继而在轴承后半侧形成负压，进一步增加水流速度。但轴承上螺距不宜太大，如果太大则会影响水量的旋转，对水流流出产生阻力，因此轴承上的螺旋沟槽螺距为主轴上导向槽的螺柜的1.2-2倍为宜。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1 是本发明浸水式无刷直流电机的结构示意图；

图2是本发明浸水式无刷直流电机的外观结构示意图；

图3是本发明的定子放置区部分的结构示意图（一）；

图4是本发明的定子放置区部分的结构示意图（二）；

图5是本发明的轴承的结构示意图。

附图标记说明：

机壳1、转子2、定子3、主轴4、轴承5、环氧树脂隔离筒6、不锈钢防水筒7、定子放置区8、黄铜9、石墨10、水道11、沟槽12。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

参考图1－5，本发明实施例的一种浸水式无刷直流电机，包括机壳1、转子2、定子3、主轴4、轴承5、环氧树脂隔离筒6和不锈钢防水筒7。

机壳1内设有转子2和定子3，转子2中部设有主轴4。主轴4的两端通过轴承5连接在机壳1上，机壳1内在左侧轴承5的一端设有水道11。机壳1内设有环氧树脂隔离筒6，环氧树脂隔离筒6为密封材料环氧树脂包裹在所述定子3外侧形成。环氧树脂隔离筒6与机壳1之间形成密封的定子放置区8，定子放置区8放置所述定子3。所述转子2的外侧设有不锈钢防水筒7，不锈钢防水筒7的两端连接在转子2的两端。不锈钢防水筒7与环氧树脂隔离筒6之间的间隙为0.3mm。经实验电机同电压同电流间隙大于0.3mm（隔离筒与转防水筒之间）时会导致电机转矩减小转速提升，导致能效率降低。当间隙小于0.3mm无法排出电机内部长时间在水下产生的钙镁杂质以及细小泥沙，会导致电机堵转。

如图5所示，轴承5为滑动轴承，滑动轴承上设有若干凹槽，所述凹槽内填充有润滑材料。润滑材料由重量份为6：1的黄铜9和石墨10混合组成。

主轴4在所述轴承5处设有螺旋状的导水槽，导水槽连通所述水道11。轴承5的内表面具有螺旋状的沟槽12。由此可知，轴承5内部有凹型螺旋的沟槽12作用（1）配合电机螺旋轴来实现电机内部水循环，也能将电机内部钙镁杂质和细小泥沙排出电机内部；(2)减少轴与石墨轴承的摩擦系数来降低电机能耗。另外，如果只有主轴4上设导水槽，则通过水道11的水流量受限于导水槽的大小与主轴4的转速，水冷效果差。轴承5上也设置沟槽12，一部分水会从主轴4转动的带动下，从轴承5上的沟槽12流进或流出，增加了水流量，水冷效果好。本实施例轴承5上的螺旋沟槽12螺距为主轴4上导向槽的螺柜的1.5倍，这样，在主轴4的旋转过程中，经过主轴4螺旋槽引入水道11的水流由于受到轴承5上螺旋沟槽12的阻力较小，因而可以快速流出，继而在轴承5后半侧形成负压，进一步增加水流速度。

由于无刷电机在水下工作时唯有定子3缠绕的漆包线属电子部分怕水，根据本发明实施例的浸水式无刷直流电机通过将电机外壳做成内外两层，外层为定子保护壳，内层为环氧树脂隔离筒6，定子保护壳与环氧树脂隔离筒6之间形成定子放置区8。将定子3放入定子放置区8，用环氧树脂灌封缝隙来达到电机定子3的防水效果。本发明还通过在主轴4上设计有螺旋导水槽，当主轴4旋转时带动螺旋槽旋转，从而使电机外的水从主轴4一端的轴承5经导水槽流进，在定子3与转子2的间隙流动，然后从主轴4另一端的轴承5处经导水槽流出。由此可知，本发明的浸水式无刷直流电机不需要做任何外部密封，直接与水接触，而且冷却水可以在电机内部流动，冷却效果强。

本实施例的优点：

1.没有碳刷，使用寿命长；

2.无需外部密封，水在电机内部流动，不存在短路现象；

3. 摩擦系数小，能耗低。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种浸水式无刷直流电机，包括机壳，机壳内设有转子和定子，转子中部设有主轴，主轴的两端通过轴承连接在所述机壳上，其特征在于，所述机壳内设有隔离筒，隔离筒与机壳之间形成密封的定子放置区，定子放置区放置所述定子；所述主轴至少在所述轴承处设有螺旋状的导水槽，所述轴承的内表面具有螺旋状的沟槽，轴承上的螺旋沟槽螺距大于主轴上导向槽的螺距，在主轴的旋转过程中，经过主轴螺旋槽引入的水流由于受到轴承上螺旋沟槽的阻力较小，因而可以快速流出，继而在轴承后半侧形成负压，进一步增加水流速度；轴承上的螺旋沟槽螺距为主轴上导向槽的螺距的1.2-2倍。

2.根据权利要求1所述的浸水式无刷直流电机，其特征在于，所述转子的外侧设有防水筒，所述防水筒的两端连接在所述转子的两端。

3.根据权利要求2所述的浸水式无刷直流电机，其特征在于，所述防水筒与隔离筒之间的间隙为0.3mm。

4.根据权利要求1所述的浸水式无刷直流电机，其特征在于，所述隔离筒为密封材料包裹在所述定子外侧形成。

5.根据权利要求4所述的浸水式无刷直流电机，其特征在于，所述密封材料为环氧树脂。

6.根据权利要求1所述的浸水式无刷直流电机，其特征在于，所述轴承上设有若干凹槽，所述凹槽内填充有润滑材料。

7.根据权利要求6所述的浸水式无刷直流电机，其特征在于，所述润滑材料由重量份为6：1的黄铜和石墨组成。