一种高效散热的深海电机及其散热方法与流程

本发明涉及深海电机，尤其是一种高效散热的深海电机及其散热方法。

背景技术：

1、深海电机在深海作业装备上具有广泛的应用，包括用于各类水下装备的电动推进器、水下电动机械手、各种深海作业装备的液压源等。对于小功率或间歇性负载工况下，由于水下特殊的自然冷却环境，尤其是在水温更低的深海环境中，深海电机能够通过深海低温环境自然冷却，从而达到较低的平衡温度，深海环境利于深海电机的冷却散热，因此深海电机具有更为紧凑的结构。

2、随着深海装备作业能力的提升，深海电机的功率越来越大，如大型的作业级rov的液压源、水下平台的大功率推进器、深海重载挖沟和采矿等装备的液压源电机等，其搭载的驱动电机的输出功率达几十千瓦甚至几百千万。尽管深海电机的电机效率高达0.9～0.95，但在大功率工况下仍存在严重的发热现象。

3、现有技术中，通过为大功率深海电机配置独立的冷却系统，从而实现深海电机的强制冷却，以解决大功率工况下深海电机的散热问题。但是，增加外部冷却系统的方式增加电机驱动系统的复杂性，从而导致电机设备可靠性降低；同时，水下装备需要搭载额外的冷却系统，使得水下装备的重量增加，降低了水下装备的有效载荷能力。

技术实现思路

1、本技术人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种高效散热的深海电机及其散热方法，通过设置涡轮以及带有过流通路的电机外壳、前端盖、后端盖，使得深海电机内部的油液能够循环流动，极大地增加了深海电机的散热效率，从而使得深海电机能够完成自主散热，无需配置额外的冷却系统，提高了深海电机的设备可靠性，增加了水下装备的有效载荷能力。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种高效散热的深海电机，包括内部中空的电机外壳，所述电机外壳外部的一端配合安装有前端盖，电机外壳外部的另一端配合安装有后端盖，所述后端盖的中部设置有空腔，电机外壳的内部配合安装有转子，所述转子的外圆周面与电机外壳的内侧壁之间配合安装有定子，转子的一个端头穿过前端盖伸出至电机外壳的外部，转子的另一个端头配合安装有涡轮，所述涡轮位于后端盖中部的空腔内；

4、所述电机外壳的壁面上设置有排气口和充油口，所述充油口用于向深海电机内部充入油液，从而使得深海电机处于深海环境时内压与外压平衡，电机外壳的壁面上还配合安装有水密插头；

5、所述定子上设置有数个用于使深海电机内部油液通过的第一过流孔，转子的中部设置有用于使深海电机内部油液通过的第二过流孔，电机外壳、前端盖和后端盖上设置有用于使深海电机内部油液循环流动的过流通路；

6、所述深海电机工作时，涡轮随转子旋转，为深海电机内部的油液流动提供驱动力，深海电机内部的油液通过第一过流孔、第二过流孔和过流通路在深海电机内部循环流动，从而使深海电机的散热速度增加。

7、作为上述技术方案的进一步改进：

8、所述电机外壳的结构为：包括呈圆柱状且内部中空的壳体，所述壳体外部的两端对称设置有凸台，单个凸台呈圆环状且向壳体的外部延伸，单个凸台的端面上沿圆周均匀布置有数个安装孔，两个凸台上对应的安装孔之间配合安装有散热管，所述散热管之间互相平行且沿壳体的外圆周面均匀布置。

9、所述前端盖的结构为：包括第一圆盘部，所述第一圆盘部的顶面中心设置有法兰部，第一圆盘部的底面中心设置有圆柱部，所述圆柱部、第一圆盘部与法兰部的中部同时开有第一通孔；

10、所述第一圆盘部的端面上沿圆周设置有数个第一连接孔，所述第一连接孔外围的第一圆盘部端面上沿圆周设置有数个第二连接孔，所述第一连接孔与第二连接孔之间通过第一冷却管连接。

11、所述第一冷却管呈y型，单根第一冷却管将一个第一连接孔与两个第二连接孔连接。

12、所述后端盖的结构为：包括第二圆盘部，所述第二圆盘部的顶面中心设置有第一突出部，第二圆盘部的底面设置有呈圆柱状的第二突出部，所述第二突出部、第二圆盘部与第一突出部的中部同时开有第二通孔；

13、所述第二圆盘部的端面上沿圆周设置有数个第三连接孔，第二突出部的外圆周面上沿圆周设置有数个第四连接孔，单个第四连接孔与单个第三连接孔之间通过第二冷却管连接，第二圆盘部的端面上还设置有数个倾斜布置的连通孔；

14、所述深海电机工作时，连通孔将第二通孔的内部环境与电机外壳的内部环境连通。

15、所述第二突出部的外部通过呈圆环状的尾压板与补偿膜片配合安装，补偿膜片采用橡胶材质；

16、所述深海电机工作时，补偿膜片隔绝深海电机的内部环境与外部环境。

17、所述前端盖通过密封圈与转子密封安装。

18、所述前端盖和后端盖均通过轴承与转子配合安装。

19、所述转子伸出电机外壳外部的一端与执行机构连接。

20、一种利用上述的高效散热的深海电机的散热方法，包括如下步骤：

21、通过充油口将深海电机内部充满油液，在定子的壁面上贴装温度传感器，通过水密插头将温度传感器与安装在深海电机外部的控制器电性连接，控制器还与位于深海电机外部的扰流器电性连接，转子伸出至电机外壳外部的端头与执行机构连接；

22、深海电机连接外部电源，在外部电源的驱动下，转子旋转，从而带动涡轮旋转，深海电机内部的油液在旋转的涡轮驱动下，通过第一过流孔、第二过流孔和过流通路在深海电机内部循环流动，从而形成冷却循环回路；

23、此时，外部环境的水流与深海电机内部循环流动的油液对流换热，温度传感器实时检测定子的温度，控制器根据温度传感器实时反馈的温度信号，控制扰流器的转速；

24、当深海电机处于有流水下环境时，外部环境的水流与深海电机内部循环流动的油液对流换热能够使深海电机的发热功率与散热功率保持平衡，此时扰流器的转速为0；

25、当深海电机处于静止水下环境或水流流速低的有流水下环境时，此时温度传感器检测到是温度值超过阈值，控制器控制扰流器启动，使得深海电机外部的水流动，从而提高外部环境中水流的流速，增大深海电机的换热系数。

26、本发明的有益效果如下：

27、本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过在转子端头设置涡轮，在电机外壳、左端盖和右端盖上分别设置对应的过流通路，使得涡轮在转子的旋转带动下，对电机外壳内部的油液进行增压，增压后的油液通过过流通路形成冷却回路，从而使得深海电机集成有主动强制散热功能，极大的提高了深海电机的散热效率。

28、本发明还具有如下优点：

29、(1)本发明中电机外壳的外圆周面配合安装有沿圆周布置的多根散热管，通过设置散热管能够使得深海电机的散热面积增加2倍，从而实现深海电机的高效散热。

30、(2)本发明中通过设置散热管、第一冷却管、第二冷却管从而形成换热通路，还通过设置第一过流孔、第二过流孔，在深海电机内部形成冷却回路，通过使深海电机内部油液实现循环流动，从而增加其换热系数，从而实现深海电机的高效散热。

31、(3)本发明中通过设置补偿膜片，能够在深海环境下保证深海电机内部压力与外部压力保持平衡，不需要设置额外的补偿系统，使得深海电机集成有压力补偿功能，精简了深海电机的结构。

32、(4)本发明结构紧凑可靠，能够解决大功率电机紧凑空间下散热能力不足的问题，通过采用散热、补偿一体化结构，降低了对水下装备安装空间的要求，减轻了水下装备的载重，增加了水下装备的有效载荷能力。