一种电磁永磁结合的矢量磁耦合推进器的制作方法

1.本技术涉及水下动力推进器技术领域，特别是涉及一种电磁永磁结合的矢量磁耦合推进器。


背景技术：

2.水下动力单元一般是由电机带动螺旋桨产生推力进而使得水下设备获得动力。水下推进器的重要技术之一就是密封技术，动密封方式虽然结构简单,但存在密封不可靠,需要定期更换密封圈等问题,所以水下推进器一般都不采用该方式，解决动密封问题的很好的方式是磁耦合。磁耦合推进器一般由电机、电机驱动器、内转子、隔离套和外转子组成，可实现动密封传动动力到静密封的转换。相比于桶式磁耦合推进器盘式磁耦合推进器结构更加紧凑，但是也存在传递动力方向单一，传递间隙过大导致传动效率低下的问题。


技术实现要素：

3.本技术针对现有技术的不足，提供一种适用于水下动力矢量推进的电磁永磁结合的矢量磁耦合推进器，以至少解决相关技术中传递动力方向单一，传递间隙过大导致传动效率低下的问题。
4.为了实现上述目的，本技术提供了一种电磁永磁结合的矢量磁耦合推进器，包括驱动机构、矢量推进系统和螺旋桨系统，所述矢量推进系统设置有内转子和外转子，所述驱动机构与所述内转子传动连接，外转子与螺旋桨系统传动连接，驱动机构驱动内转子转动，内转子通过磁场力带动外转子转动，从而驱动螺旋桨系统，所述内转子上设置有电磁补偿系统，所述电磁补偿系统设置有永磁体、电磁铁、电子开关板、用于输入电流的第一电刷滑环和用于输出电流的第二电刷滑环，电磁铁上缠绕有电磁线圈，第一电刷滑环、电子开关板、电磁线圈、第二电刷滑环电性连接。
5.在其中一些实施例中，所述推进器设置有外壳，所述驱动机构固定设置在外壳内部，驱动机构通过第一联轴器与设置在外壳内部的内转子传动连接，外转子设置在外壳的外部，位置与内转子相对应。
6.在其中一些实施例中，所述矢量推进系统还包括转向舵机、支撑板、支撑机构和第二联轴器，外转子通过第二联轴器连接支撑机构，转向舵机通过支撑板固定设置在外壳下部，转向舵机与支撑机构传动连接从而带动外转子偏转。
7.在其中一些实施例中，所述螺旋桨系统包括导流罩、桨叶和螺旋桨轴套，所述导流罩固定设置在支撑机构上，支撑机构通过螺旋桨轴套与桨叶连接，外转子通过第二联轴器与桨叶传动连接。
8.在其中一些实施例中，所述内转子内沿圆周等分设置有多个缠绕有电磁线圈的电磁铁，相邻排布的电磁铁上缠绕的电磁线圈缠绕方向相反。
9.在其中一些实施例中，所述内转子内沿圆周等分设置有与电磁铁数量相同的永磁体，所述永磁体设置在圆周排布的电磁铁的内圈，且每一个永磁体与一个电磁铁对应设置。
10.在其中一些实施例中，所述电子开关板上设置有与电磁铁数量对应的电子开关。
11.在其中一些实施例中，第一电刷滑环与电子开关板的电流输入端电性连接，第二电刷滑环与电磁线圈的电流输出端电性连接，电子开关板的电流输出端与电磁线圈的电流输入端电性连接。
12.在其中一些实施例中，所述外壳上设置有与第一电刷滑环和第二电刷滑环对应设置的电流输入端和电流输出端。
13.在其中一些实施例中，驱动机构固定设置在外壳内部前端，与设置在外壳内的内转子传动连接，所述外转子设置在外壳外部，并与设置在推进器本体尾部的螺旋桨系统传动连接。
14.根据上述内容，本发明技术方案相比现有技术的有益效果是：本发明能实现静密封的水下推进器矢量推进，并在磁耦合推进器磁间隙过大时，对动力的传递不平衡进行补偿，增加磁耦合器在水下在工作时的可靠性和稳定性。
附图说明
15.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
16.图1是本技术实施例整体结构示意图；
17.图2是本技术实施例内转子放大示意图；
18.图3是本技术实施例电磁补偿系统原理图。
19.附图标记说明：驱动机构1、外壳2、第一联轴器3、内转子41、永磁体42、电磁铁43、电磁线圈44、第一电刷滑环451、第二电刷滑环452、电子开关板46、外转子51、转向舵机52、支撑板53、支撑机构54、第二联轴器55、导流罩61、桨叶62、螺旋桨轴套63。
具体实施方式
20.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。基于本技术提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本技术揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本技术公开的内容不充分。
21.在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本技术所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
22.除非另作定义，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应当为本技术所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本技术所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本技术所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本技术所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。本技术所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
23.本技术提供了一种电磁永磁结合的矢量磁耦合推进器，包括驱动机构、矢量推进系统和螺旋桨系统，所述矢量推进系统设置有内转子和外转子，所述驱动机构与所述内转子传动连接，外转子与螺旋桨系统传动连接，驱动机构驱动内转子转动，内转子通过磁场力带动外转子转动，从而驱动螺旋桨系统，所述内转子上设置有电磁补偿系统，所述电磁补偿系统设置有永磁体、电磁铁、电子开关板、用于输入电流的第一电刷滑环和用于输出电流的第二电刷滑环，电磁铁上缠绕有电磁线圈，第一电刷滑环、电子开关板、电磁线圈、第二电刷滑环电性连接。
24.实施例如图1、图2和图3所示，一种电磁永磁结合的矢量磁耦合推进器，包括驱动机构1、外壳2、矢量推进系统和螺旋桨系统。具体的，矢量推进系统包括内转子41、外转子51、转向舵机52、支撑板53、支撑机构54和第二联轴器55；螺旋桨系统包括导流罩61、桨叶62和螺旋桨轴套63。
25.其中，驱动机构1固定设置在外壳2内部，内转子41设置在外壳2内部，驱动机构1通过第一联轴器3与内转子41传动连接，为推进器提供动能；矢量推进系统除内转子41外，其余部分设置在外壳2外部，外转子51设置在外壳2 外部与内转子41对应的位置，使内转子41可通过磁场力驱动外转子51转动，外转子51通过第二联轴器55与支撑机构54连接，支撑机构54对外转子51起支撑和固定安装的作用，转向舵机52通过支撑板53固定设置在外壳2下部，转向舵机52与支撑机构54传动连接，转向舵机52可驱动支撑机构54偏转，从而带动外转子51进行矢量推进。螺旋桨轴63套用于将矢量推进系统与桨叶 62连接，同时还起到支撑固定安装导流罩61的作用。具体的，导流罩61固定设置在支撑机构54上，支撑机构54通过螺旋桨轴套63与桨叶62连接，外转子51通过第二联轴器55与支撑机构54连接，从而外转子51与桨叶62传动连接。
26.示例性的，驱动机构1固定设置在外壳2内部前端，与设置在外壳2内的内转子41传动连接，所述外转子51设置在外壳2外部，外转子51通过磁场力被内转子41驱动，并与设置在推进器本体尾部的螺旋桨系统传动连接。
27.具体的，内转子41上设置有电磁补偿系统，所述电磁补偿系统包括永磁体 42、电磁铁43、电子开关板46、用于输入电流的第一电刷滑环451和用于输出电流的第二电刷滑环452，电磁铁43上缠绕有电磁线圈44，其中电磁铁43镶嵌在内转子41内部并延内转子41圆周等分排布，相邻排布的电磁铁43上缠绕的电磁线圈44缠绕方向相反。同时，内转子41内沿圆周等分镶嵌或其他方式设置有与电磁铁43数量相同且一一对应设置的永磁体42，永磁体42设置在圆周排布的电磁铁43的内圈或外圈，外转子51上设置有与内转子41上设置的电磁铁43和/或永磁体42对应配合的磁性结构。同时，电子开关板46固定设置在内转子41上，所述
电子开关板46上设置有与电磁铁43数量对应的电子开关，通过电子开关对电磁线圈44的输入电流进行控制，进而实现对矢量推进造成的间隙能量损失进行补偿。其中，第一电刷滑环451和第二电刷滑环452沿内转子41的圆周曲面设置，第一电刷滑环451与电子开关板46的电流输入端电性连接，第二电刷滑环452与电磁线圈44的电流输出端电性连接，电子开关板46 的电流输出端与电磁线圈44的电流输入端电性连接。
28.当推进器进行矢量推进时，电流从第一电刷滑环451经电子开关板46流入电磁线圈44，再从第二电刷滑环452流出，电子开关板46上分布有多个数量与电磁铁43和永磁体42对应的电子开关，分别用于接通/断开多个电磁线圈，当内转子41与外转子51之间发生间隙损失时，通过控制电子开关板46分别对多个电磁线圈44的电流进行控制，进而实现间隙损失补偿。
29.优选的，外壳2上设置有与第一电刷滑环451和第二电刷滑环452对应设置的电流输入端和电流输出端。
30.优选的，外壳2可设置为密封壳。
31.优选的，外转子51上设置的磁性结构可以为电磁铁或永磁体。
32.优选的，内转子41和外转子51的直径相同。
33.优选的，电磁铁43的数量设置为8个可产生较为良好的效果，所以相应的电磁线圈44和永磁体42的数量同样为8个，电子开关板46上分布的电子开关数量也可设置为8个。
34.工作方法及原理：在工作过程中，驱动机构1通过第一联轴器3带动内转子41转动，内转子41通过磁场力带动外转子51转动，外转子51通过支撑机构54带动桨叶62转动，形成了推进器的动力传动链。当控制转向舵机52带动外转子51进行矢量推进时，内转子41与外转子51之间会产生不等间隙损失，此时电磁补偿系统4通过电子开关板46对电磁线圈44电流输入的控制，可以对不等间隙损失进行补偿，从而达到使推进器稳定工作的目的。
35.本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
36.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。