CN111478490A - 内转子水下电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种内转子水下电机，涉及水下电机技术领域，主要目的是为了解决现有技术中存在的开放式电机适应性差的技术问题。该内转子水下电机，包括定子组件、转子组件和封盖，所述定子组件位于所述转子组件外侧，包括绕阻、紧固螺栓、外壳和内壳，所述外壳和所述内壳的两端分别通过所述紧固螺栓和所述封盖形成一密封腔室，所述绕阻位于该密封腔室内，此时外壳和内壳分别位于绕阻的内外两侧且与绕阻相互贴合。通过对该水下电机的定子组件进行合理的设计实现绕阻部分密封在腔室内，从而实现了与电机的转子组件和工作介质液体之间的隔离，另外也能显著增强电机定子的刚性，使其具有更好的耐压性。

Description

内转子水下电机
技术领域
本发明涉及水下电机技术领域，尤其是涉及一种敞开式的内转子水下电机。
背景技术
水下装备的动力系统目前主要靠电机实现，由于电机在水下使用，为了保证电机能够在复杂的水下环境中正常工作，需要对电机进行密封处理。当水深较大时，往往需要采取磁耦合和充油密封的手段进行处理。其中磁耦合将动密封转换为静密封，使得电机可以实现全海深的工作工况，但是磁耦合的问题是本身重量大，且存在磁损功率不高的缺点；充油密封可以大大增加电机可承受的水压，特别是增加补压补油装置时也可以满足全海深的工况，但是充油密封所增加的补压补油装置也大大增加了电机本身的重量和结构复杂程度，使得利用此装置的设备的有效负载大大减少。
除了上述方式以外，还可以通过将电机设计为敞开式来解决电机重量过大、结构复杂的问题，但是敞开式的电机对水体的要求较高，一旦水中存在杂质，也可能会导致电机无法正常工作。
因此，针对上述问题，需要研发出一种对水体环境适应性更高、更加可靠的敞开式电机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内转子水下电机，以解决现有技术中存在的敞开式电机适应性差的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种内转子水下电机，包括定子组件、转子组件和封盖，所述定子组件位于所述转子组件外侧，包括绕阻、紧固螺栓、外壳和内壳，所述外壳和所述内壳的两端分别通过所述紧固螺栓和所述封盖形成一密封腔室，所述绕阻位于该密封腔室内。
通过对该水下电机的定子组件进行合理的设计实现绕阻部分密封在腔室内，从而实现了与电机的转子组件和工作介质液体之间的隔离，使该电机结构简单且工作可靠。
在上述技术方案中，优选的，所述外壳和所述内壳与所述绕阻紧密贴合。
此时内壳外壳与绕阻部分紧密贴合，也进一步增加了电机定子部分的强度，使该电机具有较好的耐压性，在维持电机刚度的同时也大大降低了电机的重量，增加了使用该电机设备的有效负载。
在上述技术方案中，优选的，所述转子组件包括电机轴、磁钢、永磁体和紧固套，所述电机轴穿设在所述定子组件中部，所述磁钢位于所述电机轴外侧并与所述电机轴固定连接，所述永磁体通过粘贴的方式固定在所述磁钢外侧，所述紧固套为圆柱形结构并套设在所述永磁体外侧。
在上述技术方案中，优选的，所述电机轴与所述磁钢通过键连接和/或粘贴连接的方式固定。
通过上述方式可以实现电机转子部分的结构可靠性。
在上述技术方案中，优选的，所述封盖包括内壳环、第一螺栓和第二螺栓，其中所述内壳环分别通过所述第一螺栓和所述第二螺栓与所述外壳和所述内壳固定连接。
内壳环与内壳和外壳固定连接从而形成用于密封绕阻的密封腔室。
在上述技术方案中，优选的，所述定子组件还包括第一O圈和第二O圈，其中所述第一O圈位于所述紧固螺栓周侧并用于密封所述内壳与所述外壳之间的缝隙；所述第二O圈位于所述外壳和所述内壳环之间。
在上述技术方案中，优选的，所述封盖还包括卡簧、注油螺栓和第三O圈，所述第三O圈位于所述内壳和所述内壳环之间，所述卡簧和所述注油螺栓固定设置在所述内壳环外侧。
内壳环开注油孔，该注油孔连通外界与密封腔室，因此可以通过该注油孔对密封腔室内进行注油处理。在注油完成后，安装注油螺栓，注油螺栓上带有密封圈以封闭该密封腔室。
在上述技术方案中，优选的，所述内壳后端设置灌封结构，电机线经灌封结构上的出线口走线，随后用环氧树脂胶对该出线口进行灌封处理。电机线外接控制板供电使得电机转子转动。
在上述技术方案中，优选的，所述转子组件还包括至少一个轴承，所述轴承固定设置在所述电机轴与所述定子组件之间；当所述轴承的数量为两个时，两个所述轴承分别位于所述磁钢的左右两侧。
该电机轴分别通过两个轴承与外壳和内壳相连。
在上述技术方案中，优选的，所述转子组件还包括位于所述电机轴和所述外壳之间的内挡环，所述内挡环紧贴所述轴承并设置在远离所述磁钢的一侧。
在上述技术方案中，优选的，所述密封腔室内还固定有电机控制板。
相比于现有技术，本发明提供了一种内转子水下电机，该电机包括定子组件、转子组件和封盖，其中定子组件中的绕阻部分在内壳、外壳以及封盖的作用下进行密封处理，同时绕阻、外壳和内壳紧密贴合在一起以增强电机定子部分的刚度，降低电机重量，从而增加使用该电机设备的有效负载。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明内转子水下电机的整体结构示意图；
图2是图1的剖面结构示意图；
图3是图1的正视图。
图中：1、定子组件；11、绕阻；12、紧固螺栓；13、外壳；14、内壳；15、第一O圈；16、第二O圈；2、转子组件；21、电机轴；22、磁钢；23、永磁体；24、紧固套；25、轴承；26、内挡环；3、封盖；31、内壳环；32、第一螺栓；33、第二螺栓；34、卡簧；35、注油螺栓；36、第三O圈；37、灌封结构；4、密封腔室；5、电机控制板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
附图1是本发明内转子水下电机的整体结构示意图；从图中可以看出，该电机整体呈柱状结构，电机轴从电机的一端伸出，另一端设置有封盖，其中封盖的两端分别设置有两个用于对密封腔室内进行注油处理时用到的注油螺栓，该封盖上还设置有灌封结构。
图2是图1的剖面结构示意图；此时可以清楚的看到该装置包括定子组件、转子组件和封盖，其中定子组件主要由外壳、绕阻和内壳三部分组成，其中紧固螺栓和第一O圈用于实现位于电机前端的外壳和内壳的固定和密封，外壳和内壳的后端需要通过封盖实现封闭；封盖中的内壳环能够帮助封闭外壳和内壳，其中第二O圈用于封闭外壳与内壳环之间的缝隙，第三O圈用于封闭内壳和内壳环之间的缝隙，第一螺栓用于将内壳环固定在外壳上，第二螺栓用于实现内壳环与内壳的固定连接，卡簧可以帮助固定内壳环和外壳。
图3是图1的正视图；从图中可以清楚的看出注油螺栓与灌封结构的位置关系，其中两个注油螺栓相对设置且与电机轴线之间的距离相同，灌封结构位于封盖的侧部。
如图1-3所示，本发明提供了一种内转子水下电机，该内转子水下电机主要由定子组件1、转子组件2和封盖3三部分组成，其中定子组件1位于转子组件2的外周侧，主要由绕阻11、外壳13和内壳14三部分组成，转子组件2位于定子组件1内部有且仅有电机轴21相对于定子组件1沿轴线方向相对于定子组件1的前端伸出，如图1所示，封盖3固定设置在定子组件1的另一端。
具体的，定子组件1中的外壳13和内壳14与封盖3相互配合形成一个密封腔室4，绕阻11位于该密封腔室4内部。也就是说，绕阻11位于一环形柱状的密封结构内，此时外壳13与内壳14分别位于绕阻11的内外两侧，实现了绕阻11与电机的转子组件2和工作介质液体之间的隔离。此时该电机结构与传统的封闭式电机相比更加简单且具有较高的可靠性。
为了进一步提高该电机的刚度，使其能够更好的适应深水环境，作为可选地实施方式，外壳13和内壳14与绕阻11紧密贴合。此时绕阻11能够增加内壳14和外壳13的刚度。
具体的，内壳14和外壳13的厚度为1mm～10mm，本方案中为2mm。
由于内壳14外壳13与绕阻11部分紧密贴合，进一步增加了电机定子部分的强度，使该电机具有较好的耐压性，在维持电机刚度的同时也大大降低了电机的重量，增加了使用该电机设备的有效负载。
该内转子水下电机除了定子组件1以外，还包括转子组件2，该转子组件2与工作介质直接接触，整体呈敞开式结构。
具体的，设置转子组件2与定子组件1之间存在2.5mm～6mm的工作气隙。
作为可选地实施方式，设置转子组件2包括电机轴21、磁钢22、永磁体23和紧固套24，其中磁钢22和永磁体23和紧固套24均沿环形阵列依次分布在电机轴21外侧，紧固套24为环形柱状结构并紧密套设在永磁体23外侧，以免永磁体23在工作过程中受损。
作为可选地实施方式，电机轴21穿设在定子组件1中部并通过轴承25分别与定子组件1和封盖3固定连接，此时电机轴21位于定子组件1的轴线上。
当轴承25的数量为两个时，两个轴承25分别位于磁钢22的左右两侧。
作为可选地实施方式，转子组件2还包括位于电机轴21和外壳13之间的内挡环26，内挡环26紧贴轴承25并设置在远离磁钢22的一侧。
具体的，磁钢22位于电机轴21外侧并通过厌氧胶粘贴的方式固定在电机轴21上。
具体的，磁钢22也可以通过键连接的方式固定在电机轴21的外周侧。
具体的，磁钢22可以同时通过粘接和键连接的方式与电机轴21固定连接。
磁钢22外侧通过粘接的方式固定设置有永磁体23。此时也选用厌氧胶进行粘接处理。
紧固套24套设在永磁体23外侧，为了更好的固定磁钢22和永磁体23，设置紧固套24与永磁体23之间为过盈配合。也可以对紧固套24的外周侧进行加固处理。需要注意的是，紧固套24能将永磁体23完全包裹住。紧固套24由耐腐蚀的不锈钢或合金材料制成。在永磁体23外侧设置紧固套24不仅能够对永磁体23进行加固，同时也能防止永磁体23发生锈蚀。
通过上述方式可有效提高电机转子部分的结构可靠性。
通过上述描述可以知道，该内转子水下电机的后侧需要靠封盖3来进行密封处理以保证绕阻11与转子相互隔离。具体的，封盖3包括内壳环31、第一螺栓32和第二螺栓33，其中内壳环31分别通过第一螺栓32和第二螺栓33与外壳13和内壳14固定连接。
在第一螺栓32和第二螺栓33的作用下，内壳环31与内壳14和外壳13固定连接从而实现对定子组件1后侧的密封。
由于内壳14和外壳13之间可能会存在缝隙，为了保证该密封腔室4的密封效果，作为可选地实施方式，定子组件1还包括第一O圈15和第二O圈16，其中第一O圈15位于紧固螺栓12周侧并用于密封内壳14与外壳13之间可能存在的缝隙；第二O圈16位于外壳13和内壳环31之间；封盖3还包括第三O圈36结构，第三O圈36位于内壳14和内壳环31之间并用于封闭此处可能存在的缝隙。
作为可选地实施方式，封盖3还包括卡簧34和注油螺栓35，卡簧34和注油螺栓35固定设置在内壳环31上，其中卡簧34可以保证内壳环31与外壳13之前的密封效果。另外，内壳环开注油孔，该注油孔连通外界与密封腔室4，通过该注油孔可以对密封腔室4内进行注油处理。在注油完成后，安装注油螺栓35，注油螺栓35上带有密封圈以封闭该密封腔室4。
作为可选地实施方式，内壳14后端设置灌封结构37，如图3所示。电机线经灌封结构37上的出线口走线，随后用环氧树脂胶对该出线口进行灌封处理。电机线外接控制板供电使得电机转子转动。
作为可选地实施方式，上述控制板也可以设计在密封腔室4内。
具体的，密封腔室4内还固定有电机控制板5。
该内转子电机中的绕阻11结构在密封腔室4内工作。该电机的整体结构简单可靠，同时转子组件2和定子组件1处均有较大的刚度。实验结果显示，当内壳14和外壳13的厚度均为2mm时，该内转子电机在3000m的水下依然可以正常工作，说明该结构耐压性能较好。本方案不仅克服了全封闭式电机大水深工况下的壁厚较厚，成本较高的缺点，同时还降低了电机重量，增加了使用此电机的设备的有效负载。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.内转子水下电机，其特征在于，包括定子组件(1)、转子组件(2)和封盖(3)，所述定子组件(1)位于所述转子组件(2)外侧，包括绕阻(11)、紧固螺栓(12)、外壳(13)和内壳(14)，所述外壳(13)和所述内壳(14)的两端分别通过所述紧固螺栓(12)和所述封盖(3)形成一密封腔室(4)，所述绕阻(11)位于该密封腔室(4)内。
2.根据权利要求1所述的内转子水下电机，其特征在于，所述外壳(13)和所述内壳(14)与所述绕阻(11)紧密贴合。
3.根据权利要求1所述的内转子水下电机，其特征在于，所述转子组件(2)包括电机轴(21)、磁钢(22)、永磁体(23)和紧固套(24)，所述电机轴(21)穿设在所述定子组件(1)中部，所述磁钢(22)位于所述电机轴(21)外侧并与所述电机轴(21)固定连接，所述永磁体(23)通过粘贴的方式固定在所述磁钢(22)外侧，所述紧固套(24)为圆柱形结构并套设在所述永磁体(23)外侧。
4.根据权利要求3所述的内转子水下电机，其特征在于，所述电机轴(21)与所述磁钢(22)通过键连接和/或粘贴连接的方式固定。
5.根据权利要求1所述的内转子水下电机，其特征在于，所述封盖(3)包括内壳环(31)、第一螺栓(32)和第二螺栓(33)，其中所述内壳环(31)分别通过所述第一螺栓(32)和所述第二螺栓(33)与所述外壳(13)和所述内壳(14)固定连接。
6.根据权利要求5所述的内转子水下电机，其特征在于，所述定子组件(1)还包括第一O圈(15)和第二O圈(16)，其中所述第一O圈(15)位于所述紧固螺栓(12)周侧并用于密封所述内壳(14)与所述外壳(13)之间的缝隙；所述第二O圈(16)位于所述外壳(13)和所述内壳(14)环之间。
7.根据权利要求5所述的内转子水下电机，其特征在于，所述封盖(3)还包括卡簧(34)、注油螺栓(35)和第三O圈(36)，所述第三O圈(36)位于所述内壳(14)和所述内壳环(31)之间，所述卡簧(34)和所述注油螺栓(35)固定设置在所述内壳环(31)外侧。
8.根据权利要求3所述的内转子水下电机，其特征在于，所述转子组件(2)还包括至少一个轴承(25)，所述轴承(25)固定设置在所述电机轴(21)与所述定子组件(1)之间；
当所述轴承(25)的数量为两个时，两个所述轴承(25)分别位于所述磁钢(22)的左右两侧。
9.根据权利要求8所述的内转子水下电机，其特征在于，所述转子组件(2)还包括位于所述电机轴(21)和所述外壳(13)之间的内挡环(26)，所述内挡环(26)紧贴所述轴承(25)并设置在远离所述磁钢(22)的一侧。
10.根据权利要求1所述的内转子水下电机，其特征在于，所述密封腔室(4)内还固定有电机控制板(5)。
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