本发明涉及水下电机技术设备领域，特别涉及一种承受复合载荷水下电机；主要适用于水下推进器、水下机械臂及其他水下执行机构等领域。
背景技术：
随着海洋技术装备的不断发展，电机越来越广泛地应用于水下机器人，主要应用于水下推进器、水下机械臂及其他水下执行机构上。电机要应用于水下机器人存在以下关键技术难题：
首先是密封问题，电机上的线圈及其他电子元器件若遇水将导致其短路。现有技术水下电机普遍采用电机壳体作为承压部件，壁厚随着使用深度的增加而增加，不仅增加了电机的重量，还恶化了电机的散热环境。
其次是承受载荷问题，水下机器人的作业环境复杂，承受的载荷也比较复杂，尤其是水下机械臂，除承受正常的扭矩外，还有可能承受轴向力和弯矩。目前水下电机的输出轴只能承受扭矩以及很小的轴向力和弯矩，因此，水下电机经常发生因输出轴承受轴向力和弯矩而发生错位、变形导致其不能正常工作的故障。
第三是轻量化问题，即降低电机自身重量，水下机器人的承载能力十分有限，因此应尽可能降低电机本身的重量；现有技术中，水下电机的重量主要来自壳体、线圈和散热器等构件，而壳体的重量主要是由其使用水深决定的，线圈必须考虑工作时因线圈温度升高而导致载流能力下降的问题(需要将线圈的导线加粗)，散热器也是因为线圈温度升高而必需加装的设备。因此，降低电机重量的难度很大。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种承受复合载荷水下电机，针对现有技术中的不足，在磁钢两端的壳体内侧和压紧环上，以宽端对宽端，即面对面的方式设置两组角接触轴承，中心配置输出轴；在电机壳腔内填充绝缘油，并配置平衡膜堵头和压力平衡膜，降低电机壳腔内外压差的同时，有效减少水下电机自重。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种承受复合载荷水下电机，包括输出轴、输出轴密封圈、壳体、角接触轴承、线圈、磁钢、压紧环、壳体密封圈、控制板卡、尾部挡板、水密插座、平衡膜堵头、压力平衡膜、绝缘油，其特征在于：
所述壳体前端设置有带有密封槽的轴孔和装配有角接触轴承的轴承孔，所述密封槽内设置有轴出轴密封圈，所述轴孔和角接触轴承内设置有输出轴，所述输出轴中部固定设置有磁钢，所述输出轴的尾端通过角接触轴承与压紧环轴接，所述磁钢外周的壳体上设置有线圈，所述壳体后端内侧面通过密封槽和壳体密封圈与尾部挡板密封螺接固定，所述尾部挡板前端装配有控制板卡、后端装配有水密插座和注油孔，所述注油孔内装配有平衡膜堵头，所述平衡膜堵头设置有压力平衡膜；
所述输出轴前端和尾端配置的两个角接触轴承，两个所述角接触轴承之间以宽面对宽面，即面对面方式相互配置于磁钢前后的输出轴上；提高了输出轴承受复合载荷的能力，使得水下电机具备承受扭矩、轴向力和弯矩复合载荷的能力；
所述壳体内经由尾部挡板的注油孔注入绝缘油，所述壳体注满绝缘油后，安装压力平衡膜和平衡膜堵头。
优选的，所述绝缘油采用变压器油。
所述壳体内的变压器油与压力平衡膜配合，调节壳体内外压差，有效改善壳体的受力状态，提高水下电机的耐压能力，同时降低了电机重量。
所述壳体内的变压器油有效传递内部热量，改善电机散热条件，提高电机可靠性。
本发明的工作原理为：在水下电机输出轴两端成对使用角接触轴承，改善了电机输出轴的受力状态，提高了电机输出轴的承载能力，使得水下电机具备承受扭矩、轴向力和弯矩复合载荷的能力；两个角接触轴承相对配置方式采用宽端面支宽端面的配置；在水下电机壳体内注入变压器油并设置压力平衡膜，降低了电机壳体的内外压差，改善了电机壳体的受力状态，提高了水下电机的耐压能力，并降低了电机重量；在水下电机壳体内注入绝缘油，通过绝缘油的传递，改善了电机的散热条件，提高了电机可靠性，并降低了电机重量。
通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：在磁钢两端的壳体内侧和压紧环上，以宽端对宽端，即面对面的方式设置两组角接触轴承，中心配置输出轴；在电机壳腔内填充绝缘油，并配置平衡膜堵头和压力平衡膜，降低电机壳腔内外压差的同时，有效减少水下电机自重；本发明的优势在于：
1、通过压力平衡膜和变压器油的传递，使电机密封壳体内外的压力差较低，改善了壳体的受力状态，不仅提高了电机的耐压能力，还有效地降低了电机重量；
2、通过变压器油的热量传递，改善了电机的散热条件，使线圈始终处于降低的工作温度，提高了线圈的载流能力，既可以保证电机长时间正常工作，还可以降低电机的重量；
3、通过两端角接触轴承的作用，改善了电机输出轴的受力状态，提高了电机输出轴的承载能力，可承受扭矩、轴向力和弯矩等复合载荷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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为本发明实施例所公开的一种承受复合载荷水下电机剖面图示意图。
图中数字和字母所表示的相应部件名称：
1.输出轴 2.输出轴密封圈 3.壳体 4.角接触轴承
5.线圈 6.磁钢 7.压紧环 8.壳体密封圈
9.控制板卡 10.尾部挡板 11.水密插座 12.平衡膜堵头
13.压力平衡膜 14.绝缘油
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1，本发明提供了一种承受复合载荷水下电机，包括输出轴1、输出轴密封圈2、壳体3、角接触轴承4、线圈5、磁钢6、压紧环7、壳体密封圈8、控制板卡9、尾部挡板10、水密插座11、平衡膜堵头12、压力平衡膜13、绝缘油14。
所述壳体3前端设置有带有密封槽的轴孔和装配有角接触轴承4的轴承孔，所述密封槽内设置有轴出轴密封圈2，所述轴孔和角接触轴承4内设置有输出轴1，所述输出轴1中部固定设置有磁钢6，所述输出轴1的尾端通过角接触轴承4与压紧环7轴接，所述磁钢6外周的壳体3上设置有线圈5，所述壳体3后端内侧面通过密封槽和壳体密封圈8与尾部挡板10密封螺接固定，所述尾部挡板10前端装配有控制板卡9、后端装配有水密插座11和注油孔，所述注油孔内装配有平衡膜堵头12，所述平衡膜堵头12设置有压力平衡膜13；
所述输出轴1前端和尾端配置的两个角接触轴承4，两个所述角接触轴承4之间以宽面对宽面，即面对面方式相互配置于磁钢6前后的输出轴1上；提高了输出轴1承受复合载荷的能力，使得水下电机具备承受扭矩、轴向力和弯矩复合载荷的能力；
所述壳体3内经由尾部挡板10的注油孔注入绝缘油14，所述壳体3注满绝缘油14后，安装压力平衡膜13和平衡膜堵头12。
所述绝缘油14采用变压器油。
所述壳体3内的变压器油与压力平衡膜13配合，调节壳体3内外压差，有效改善壳体3的受力状态，提高水下电机的耐压能力，同时降低了电机重量。
所述壳体3内的变压器油有效传递内部热量，改善电机散热条件，提高电机可靠性。
本发明的具体实施操作步骤是：首先在壳体3的轴承安装孔内装入一个角接触轴承4，然后将线圈5装入壳体3内；线圈5与壳体3之间采用过盈配合，且配合使用粘接剂，保证线圈5与壳体3之间安装牢固；同时将磁钢6与输出轴1安装成整体；磁钢与输出轴之间采用过盈配合，且配合使用粘接剂，保证磁钢与输出轴之间安装牢固；再将输出轴密封圈2放置在壳体3的密封圈沟槽内，然后将磁钢6与输出轴1组成的整体安装到壳体3内，直至输出轴1上的限位轴肩顶住角接触轴承4的内圈，再将另一个角接触轴承4装到输出轴1的另一端，再用压紧环7将角接触轴承4压紧，然后将控制板卡9安装到压紧环7上后连接好线缆，同时在尾部挡板10上安装好水密插座11后，并将壳体密封圈8放置在密封圈沟槽内，再将尾部挡板10安装到壳体3上；从尾部挡板10的注油孔注入变压器油，变压器油注满后在注油孔上安装好压力平衡膜13，最后安装好平衡膜堵头12。至此，水下电机安装完毕，可根据实际需要在输出轴1上连接相应的执行机构，水下电机即可对其进行驱动。
通过上述具体实施例，本发明的有益效果是：在磁钢两端的壳体内侧和压紧环上，以宽端对宽端，即面对面的方式设置两组角接触轴承，中心配置输出轴；在电机壳腔内填充绝缘油，并配置平衡膜堵头和压力平衡膜，降低电机壳腔内外压差的同时，有效减少水下电机自重。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。