[发明专利]一种小型水下磁耦合推进器装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种水下机器人，具体地说是微小型水下机器人的推进器。

背景技术

海洋蕴藏着丰富的生物资源和矿产资源，而人类对海洋的开发和利用，离不开各式各样的水下机器人。螺旋桨推进器作为水下机器人最常用的驱动装置，其动密封问题较难解决，并且作业深度越深，该问题越严重。解决推进器动密封问题常用的方法是机械密封，即在螺旋桨的传动轴上使用格莱圈、油封或者橡胶密封圈，但机械密封在传动过程中摩擦阻力大、传动效率低，而且传动效率受海水压力的影响。

目前，一种基于磁耦合原理来解决推进器动密封问题的方法的研究也较为深入。其基本原理是在主动轴上（一般为电动机输出轴）和被动轴上（一般为螺旋桨传动轴）分别嵌装有若干永磁体。通过合理的布置，使两轴之间产生吸引力，再用隔套将两者隔开，并保证电动机水密。这样就可以通过磁场力使被动轴跟着主动轴同步旋转。

目前，基于磁耦合原理的推进器已有相关专利，如2009年8月19日公开的公开号为CN101508335A，名称为“水下螺旋桨推进模块和包含该模块的水下航行器”的中国专利文件，采用磁耦合技术实现动力传输，采用隔离罩将水与密封舱隔开，采用耐腐蚀材料及陶瓷滚动轴承解决了耐水腐蚀的问题；2011年4月7日公开的公开号为CA2771245（A1），名称为“Drive device for watercraft”的加拿大专利文件，采用磁性联轴节作为螺旋桨和电动机轴的连接器。

但上述专利所描述的水下磁耦合推进器均以电动机的输出轴连接磁耦合联轴器的外转子，而以磁耦合联轴器的内转子连接螺旋桨，由于电动机以及磁耦合联轴器的外转子需要密封，所以磁耦合联轴器的径向尺寸相对较大，以致水下推进器的整体尺寸也相对较大。伴随着微小型水下机器人的发展，其对螺旋桨推进器的小型化提出了更高要求。此外，对于小型水下推进器的螺旋桨，传统的加工方法不仅费时费力，成本较高，而且精度也较低。

发明内容

本发明的目的在于提供体积小、重量轻、密封性好、加工容易的一种小型水下磁耦合推进器装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种小型水下磁耦合推进器装置，其特征是：包括电机组件、磁耦合联轴器组件、螺旋桨组件，所述的磁耦合联轴器组件包括隔套、支撑环、内转子、外转子、磁铁、滚动轴承、弹性挡圈，支撑环安装隔套里，内转子安装在隔套和支撑环上，内转子外侧设置凹槽，第一磁铁安装在凹槽里，外转子安装在隔套上并位于隔套的外部，外转子设置有凹槽且凹槽里安装第二磁铁，滚动轴承的内圈左侧靠在隔套上，右侧靠在弹性挡圈上，滚动轴承的外圈左侧靠在外转子上，右侧靠在螺旋桨组件上，外转子与螺旋桨组件相连，电机组件的输出端伸入内转子并通过键带动内转子旋转。

本发明还可以包括：

1、所述的电机组件包括直流电动机、电动机固定端盖、后端盖、电动机密封舱、输出端，电动机固定端盖和后端盖分别位于电动机密封舱的两端，并与电动机密封舱组成密封结构，直流电动机安装在密封结构里，输出端与直流电动机相连并分别位于电动机固定端盖的两侧。

2、还包括O型密封圈，第一O型密封圈安装在电动机密封舱和电动机固定端盖之间，第二O型密封圈安装在电动机密封舱和后端盖之间。

3、所述的螺旋桨组件包括螺旋桨、螺旋桨固定件、螺栓，螺旋桨和螺旋桨固定件通过螺栓进行固定连接，滚动轴承的外圈右侧靠在螺旋桨固定件上，螺旋桨固定件与外转子相连。

4、所述的磁铁为长方体磁铁。

本发明的优势在于：

1、电动机组件的电动机选用普通的直流电动机，不需要额外定制，因此，电动机供货周期短，成本低，更换容易。

2、电动机组件与耦合联轴器组件的隔套共同完成电动机组件的电动机以及磁耦合联轴器组件内转子的密封，由于各处均采用静密封，所以密封可靠。

3、电动机组件的电动机输出轴与耦合联轴器组件的内转子相连，而磁耦合联轴器组件的外转子与螺旋桨固定件相连，因此不用对磁耦合联轴器组件的外转子进行额外的密封，可以减小一层密封结构，进而减小磁耦合联轴器的径向尺寸。

4、耦合联轴器组件的内转子和外转子的凹槽内嵌有条状的长方体的强力磁铁，与依照凹槽弧面加工的弧形磁铁相比，长方形的磁铁加工容易，供货周期短，且通用性好，对于不同直径的内、外转子，均可使用同一尺寸的长方体磁铁。