本发明提供了一种舷外深水压力自平衡推进电机，包括输出轴、旋转动密封、电机本体、压力平衡安装座、调压装置和充放油组件，所述调压装置固定于压力平衡安装座的后端，包括油囊、油囊座、油囊保护罩和连接轴，其中，所述油囊内盛装有油液，位于油囊座与油囊保护罩围成的壳体内，与压力平衡安装座的油腔连通，油囊保护罩上开设有通水孔，用于将外部水引入壳体对油囊产生挤压，通过承受外部水环境的压力来改变电机本体内油液的体积，达到推进电机内外压力的平衡。本发明针对调压装置进行了创新性设计，且通过辅助性传感器的灵活布局，能够有效监测电机的运转情况，整个推进系统结构紧凑，实现了推进系统轻质化、小型化、高可靠的要求。
1.一种舷外深水压力自平衡推进电机，其特征在于，包括：输出轴(1)、旋转动密封(2)、电机本体(3)、压力平衡安装座(4)、调压装置(5)和充放油组件(6)，其中，所述输出轴(1)为中空轴体，通过轴承支撑固定于电机本体(3)的轴心；
所述旋转动密封(2)安装于电机本体的输出轴端，用于电机本体(3)与外部水环境的旋转密封；
所述压力平衡安装座(4)固定于电机本体(3)的后端，将电机本体(3)外部分隔为油腔和外部腔体，油腔与电机本体(3)连通，内部灌装有油液，外部腔体与水环境连通；
所述调压装置(5)固定于压力平衡安装座(4)的外部腔体中，所述调压装置(5)包括其内部设置的与压力平衡安装座的油腔连通的油囊(51)、油囊座(52)、油囊保护罩(53)和连接轴(54)，其中，所述油囊(51)内盛装有油液，位于油囊座(52)与油囊保护罩(53)围成的壳体内，油囊保护罩(53)上开设有通水孔(531)，用于将外部水引入壳体对油囊产生挤压，通过承受外部水环境的压力来改变电机本体(3)内油液的体积，达到推进电机内外压力的平衡；所述连接轴(54)为中空T形结构，大端挡板结构位于油囊(51)内，将油囊(51)和油囊座(52)压紧在压力平衡安装座(4)上，小端导流管结构依次穿过油囊(51)和油囊座(52)后进入压力平衡安装座(4)的油腔，通过套设在小端上的双紧固螺母和垫圈紧固固定；油囊(51)通过连接轴(54)与电机本体(3)内的油液连通；
所述充放油组件(6)固定于压力平衡安装座(4)中，用于电机内部油液的灌封和排放。
2.根据权利要求1所述的舷外深水压力自平衡推进电机，其特征在于，所述油囊座(52)和油囊保护罩(53)围成的壳体为D型壳体，油囊座(52)与压力平衡安装座(4)固连的部位为D型壳体的平面段。
3.根据权利要求1所述的舷外深水压力自平衡推进电机，其特征在于，所述油囊座(52)和油囊保护罩(53)围成的壳体的各型面段通过圆角过渡。
4.根据权利要求1所述的舷外深水压力自平衡推进电机，其特征在于，所述油囊座(52)与压力平衡安装座(4)之间套设有O形密封圈。
5.根据权利要求1所述的舷外深水压力自平衡推进电机，其特征在于，所述油囊(51)与油囊座(52)的连接区段中具有波纹连接段，在波纹连接段 所述油囊(51)与油囊座(52)形成凹凸配合。
6.根据权利要求1所述的舷外深水压力自平衡推进电机，其特征在于，所述连接轴(54)的大端与油囊(51)之间设有O形密封圈。
7.根据权利要求1所述的舷外深水压力自平衡推进电机，其特征在于，所述连接轴(54)的小端根部加工有向大端挡板结构过渡的台阶结构，油囊(51)的厚度对应台阶结构的高度，使连接轴(54)与油囊(51)配合处的外径大于与油囊座(52)配合处的外径。
8.根据权利要求1所述的舷外深水压力自平衡推进电机，其特征在于，所述旋转动密封(2)包括密封座(21)、动密封件(22)和O形密封圈(23)，整体安装于电机本体(3)上，所述动密封件(22)安装于密封座(21)内，动密封件(22)与输出轴(1)连接处、密封座(21)与电机本体(3)连接处、密封座(21)与动密封件(22)连接处均安装O形密封圈用以密封。
9.根据权利要求1所述的舷外深水压力自平衡推进电机，其特征在于，所述充放油组件(6)包括加注孔(61)、放油孔(62)、加注活门(63)和堵头(64)，所述加注孔(61)和放油孔(62)与压力平衡安装座(4)一体成型，与油腔连通；所述加注活门(63)安装于加注孔(61)的孔道内，所述堵头(64)分别安装于加注孔(61)和放油孔(62)的孔道内，用于封堵油液。
10.根据权利要求1所述的舷外深水压力自平衡推进电机，其特征在于，所述压力自平衡推进电机还包括漏水检测元件，所述漏水检测元件安装于电机本体(3)内部，用于采集电机漏水情况，并将采集结果上报给控制驱动器；
所述压力自平衡推进电机还包括温度检测元件，所述温度检测元件安装于电机的绕组处，用于采集电机内部温度，并将采集结果上报给控制驱动器；
所述压力自平衡推进电机还包括压力检测元件，所述压力检测元件安装在压力平衡安装座(4)的油腔，用于测定电机内油液压力，并将油液压力上报给控制驱动器，通过结合外部水环境压力，监测电机内外压差；
所述压力自平衡推进电机还包括报警元件，用于提示电机内存在异常情况。
一种舷外深水压力自平衡推进电机
技术领域
[0001] 本发明属于舰船推进系统技术领域，特别涉及一种舷外深水压力自平衡推进电机，实现其要求的各项功能和性能要求的同时，具有轻质化、小型化、高可靠的特点。
背景技术
[0002] 在深海大压力环境下，当推进电机采用压力平衡装置后，推进系统就有以下几个方面的优势：①保持系统内外压力平衡。由于内外压力平衡，系统元件受到的压力就比较
小，那么，在设计系统元件时就不用考虑大压力，甚至可使用非金属材料，这样可以大大减
小系统的质量和体积。②使系统密封较容易。由于内外压差不大，这样静态密封不用承受海
洋环境的高压力，使密封容易，不易泄漏。③防止海水渗透，由于系统内外压力平衡，那样海
水就不容易进入系统。
[0003] 软囊式压力平衡装置使用橡胶软囊作为弹性元件，软囊产生弹性变形过程中的力损失与压力成非线性关系，也会产生较大的额外轴向力，这也使得内外压差难以确定。在深
海恶劣环境下，软囊受到碰撞时容易损坏，而且软囊结构形状的变化存在不确定性，质心位
置不确定，不方便设置弹簧，这些都使得软囊式压力平衡装置在深海大压力环境下的适用
性受限。
发明内容
[0004] 为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种舷外深水压力自平衡推进电机，针对调压装置进行了创新性设计，且通过辅助性传感器的灵活布局，能
够有效监测电机的运转情况，整个推进系统结构紧凑，可实现推进系统轻质化、小型化、高
可靠的要求，从而完成本发明。
[0005] 本发明提供的技术方案如下：
[0006] 一种舷外深水压力自平衡推进电机，包括：输出轴、旋转动密封、电机本体、压力平衡安装座、调压装置和充放油组件，其中，
[0007] 所述输出轴为中空轴体，通过轴承支撑固定于电机本体的轴心；
[0008] 所述旋转动密封安装于电机本体的输出轴端，用于电机本体与外部水环境的旋转密封；
[0009] 所述压力平衡安装座固定于电机本体的后端，将电机本体外部分隔为油腔和外部腔体，油腔与电机本体连通，内部灌装有油液，外部腔体与水环境连通；
[0010] 所述调压装置固定于压力平衡安装座的外部腔体中，内部设置与压力平衡安装座的油腔连通的油囊，通过承受外部水环境的压力来改变电机本体内油液的体积，达到推进
电机内外压力的平衡；
[0011] 所述充放油组件固定于压力平衡安装座中，用于电机内部油液的灌封和排放。
[0012] 根据本发明提供的一种舷外深水压力自平衡推进电机，具有以下有益效果：
[0013] (1)本发明中压力自平衡推进电机可实现“一体化油囊式压力调”，具备：i)通过油囊设计，使得调节压力范围大；ii)由于外部水直接对油囊施加力，运动过程受到的阻力小，
无需润滑，无卡滞可能性；iii)在材质、厚度、直径和使用环境相同的条件下，油囊的承压能
力最高；iv)油囊是由橡胶材料制作而成，所以密封非常可靠，而且与油囊座密封的地方是
静密封，不会发生泄漏情况；v)调压装置整体结构的一体化设计，为油囊提供可靠的防护空
间，有效保护油囊，不易损坏，可靠性高等特点；
[0014] (2)本发明中压力自平衡推进电机的动密封采用一体化设计，整拆整装，便于维护和定期更换；
[0015] (3)本发明中压力自平衡推进电机中的加注孔和放油孔与压力平衡安装座一体成型，采用内嵌式设计，相较于现有技术中充放油组件的安装方式，节省了推进电机的整体长
度；
[0016] (4)本发明中压力自平衡推进电机，在电机定子端部设计了绝缘检测点，对电机内液体绝缘性进行实时检测，实现对电机漏水情况的采集。同时在电机绕组处安装温度检测
传感器，实时对电机内部温度进行采集；
[0017] (5)本发明中压力自平衡推进电机，电机内埋有漏水检测元件、温度检测元件和压力检测元件，可将温度、压力、漏水情况反馈给控制驱动器，在过温时可以进行降功率输出，
漏水时及时发现检修，实施监控压力变化，提高了电机的可靠性；
[0018] (6)本发明中压力自平衡推进电机，电机由5个9槽2极双层短距分布分数槽绕组单元电机组成，采用每相具有5条并联支路的45槽10极双层短距分布分数槽绕组永磁同步电
动机，永磁体采用偏心设计，使气隙磁密尽可能接近正弦，减少电磁力谐波含量。
附图说明
[0019] 图1示出本发明一种优选实施方式中舷外深水压力自平衡推进电机的结构示意图；
[0020] 图2示出本发明一种优选实施方式中调压装置的结构示意图；
[0021] 图3示出图2的局部结构示意图；
[0022] 图4示出本发明一种优选实施方式中旋转动密封的结构示意图；
[0023] 图5示出本发明一种优选实施方式中充放油组件的结构示意图。
[0024] 附图标号说明
[0025] 1‑输出轴；2‑旋转动密封；21‑密封座；22‑动密封件；23‑O形密封圈；3‑电机本体；4‑压力平衡安装座；5‑调压装置；51‑油囊；52‑油囊座；53‑油囊保护罩；531‑通水孔；54‑连
接轴；6‑充放油组件；61‑加注孔；62‑放油孔；63‑加注活门；64‑堵头；7‑水密插座。
具体实施方式
[0026] 下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0027] 本发明提供了一种舷外深水压力自平衡推进电机，如图1所示，包括：输出轴1、旋转动密封2、电机本体3、压力平衡安装座4、调压装置5和充放油组件6，其中，
[0028] 所述输出轴1中空轴体，通过轴承支撑固定于电机本体3的轴心；
[0029] 所述旋转动密封2安装于电机本体的输出轴端，用于电机本体3与外部水环境的旋转密封；
[0030] 所述压力平衡安装座4固定于电机本体3的后端，将电机本体3外部分隔为油腔和外部腔体，油腔与电机本体3连通，内部灌装有油液，外部腔体与水环境连通；
[0031] 所述调压装置5固定于压力平衡安装座4的外部腔体中，内部设置与压力平衡安装座的油腔连通的油囊51，通过承受外部水环境的压力来改变电机本体3内油液的体积，达到
推进电机内外压力的平衡；
[0032] 所述充放油组件6固定于压力平衡安装座4中，用于电机内部油液的灌封和排放。
[0033] 在本发明中，所述电机本体3包括定子、转子和绕组，用于提供驱动力。为适应海水的应用工况，满足推进电机的减振降噪需要，电机定子由5个9槽2极双层短距分布分数槽绕
组单元电机组成，采用每相具有5条并联支路的45槽10极双层短距分布分数槽绕组永磁同
步电机，永磁体采用偏心设计，使气隙磁密尽可能接近正弦，减少电磁力谐波含量。
[0034] 在本发明中，如图2所示，所述调压装置5包括油囊51、油囊座52、油囊保护罩53和连接轴54，其中，所述油囊51内盛装有油液，位于油囊座52与油囊保护罩53围成的壳体内，
油囊保护罩53上开设有通水孔531，用于将外部水引入壳体对油囊产生挤压；所述连接轴54
为中空T形结构，大端挡板结构位于油囊51内，将油囊51和油囊座52压紧在压力平衡安装座
4上，小端导流管结构依次穿过油囊51和油囊座52后进入压力平衡安装座4的油腔，通过套
设在小端上的双紧固螺母和垫圈紧固固定；油囊51通过连接轴54与电机本体3内的油液连
通，通过油液流动以及外部水环境压力，实现压力自平衡。
[0035] 在一种优选的实施方式中，所述油囊座52和油囊保护罩53围成的壳体为D型壳体，油囊座52与压力平衡安装座4固连的部位为D型壳体的平面段。
[0036] 进一步地，所述油囊座52和油囊保护罩53围成的壳体的各型面段通过圆角过渡。油囊在壳体内缩放，内部充满油液时油囊与壳体壁面贴合，若存在非圆滑过渡，局部油囊可
能无法与壳体壁面贴合，油囊形变及受力不稳定，长时间使用后电机自平衡稳定性下降。
[0037] 在一种优选的实施方式中，所述油囊座52和油囊保护罩53的对接部位通过螺纹连接件如螺栓和螺母紧固。
[0038] 在一种优选的实施方式中，所述油囊座52与压力平衡安装座4之间套设有O形密封圈。
[0039] 在一种优选的实施方式中，如图3所示，所述油囊51与油囊座52的连接区段中具有波纹连接段，在波纹段所述油囊51与油囊座52形成凹凸配合。
[0040] 在一种优选的实施方式中，如图3所示，所述连接轴54的大端与油囊51之间设有O形密封圈，避免油液泄露或外部水进入。
[0041] 在一种优选的实施方式中，如图3所示，所述连接轴54的小端根部加工有向大端挡板结构过渡的台阶结构，油囊51的厚度对应台阶结构的高度，使连接轴54与油囊51配合处
的外径大于与油囊座52配合处的外径，即油囊51和油囊座52与连接轴54之间为非等径密
封，密封性能明显优于等径密封效果。
[0042] 在一种优选的实施方式中，所述油囊保护罩53的通水孔531分布于其中间部位，便于加工的同时利于保持油囊保护罩53的结构强度。
[0043] 在本发明中，所述压力平衡安装座4的油腔处安装水密插座7，外部连接供电机构以及控制驱动器，给电机供电，并采集各类传感器信号。
[0044] 在一种优选的实施方式中，所述压力平衡安装座4的后端安装有防护壳体，用于保护调压装置5，并与压力平衡安装座4围成外部腔体。
[0045] 在本发明中，如图4所示，所述旋转动密封2包括密封座21、动密封件22和O形密封圈23，整体安装于电机本体3上，所述动密封件22安装于密封座21内，动密封件22与输出轴1
连接处、密封座21与电机本体3连接处、密封座21与动密封件22连接处均安装O形密封圈用
以密封，且方便动密封的拆装更换。
[0046] 在本发明中，如图5所示，所述充放油组件6包括加注孔61、放油孔62、加注活门63和堵头64，所述加注孔61和放油孔62与压力平衡安装座4一体成型，与油腔连通；所述加注
活门63安装于加注孔61的孔道内，所述堵头64分别安装于加注孔61和放油孔62的孔道内，
用于封堵油液。该充放油组件采用了内嵌式设计，相较于现有技术中充放油组件的安装方
式，节省了推进电机的整体长度。
[0047] 在本发明中，所述压力自平衡推进电机还包括漏水检测元件，所述漏水检测元件安装于电机本体3内部，用于采集电机漏水情况，并将采集结果上报给控制驱动器，实时监
测电机的漏水情况。
[0048] 在本发明中，所述压力自平衡推进电机还包括温度检测元件，所述温度检测元件安装于电机的绕组处，用于采集电机内部温度，并将采集结果上报给控制驱动器，实时监测
电机内温度。
[0049] 在本发明中，所述压力自平衡推进电机还包括压力检测元件，所述压力检测元件安装在压力平衡安装座4的油腔，用于测定电机内油液压力，并将油液压力上报给控制驱动
器，通过结合外部水环境压力，实时监测电机内外压差。
[0050] 在本发明中，所述压力自平衡推进电机还包括报警元件，当密封失效外部水进入电机本体内部时，或者电机内部温度超过限定值时，启动报警元件，提示密封失效电机进水
或高温。
[0051] 以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，
可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明
的范围内。
[0052] 本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
