专利名称：用于深水的电机驱动磁耦合非接触式绳缆卷筒的制作方法
技术领域：
本发明提供的是一种用于深水的绳缆卷筒结构。
背景技术：
对于深水中回转机构的电机驱动，它的关键问题是如何解决电机输出轴动密封适 应水深1500 10000m(15 IOOMPa)的问题。对于水下动密封的技术主要有四种方式，即 0形圈密封、0形圈与聚四氟乙烯滑环的组合密封、机械密封、磁流体密封，具体特点分别 为①一般橡胶O形圈密封压力不能超过1. 5MPa,同时，旋转的线速度在3. 5m/s以内为宜；
②组合密封的密封压力为0 70MPa，可用于7000米以内的水深，旋转的线速度6m/s以内；
③磁流体密封，单级密封能力最大可为120kPa 180kPa，整个密封能力很难超越1.5MPa, 即水深150米；④机械密封，压力可以达到45MPa，温度为200°C 450°C，旋转线速度高达 150m/s,同样，可用于水深不超过4500m。随着水深的增加，电机动密封承受的压力越来越 大，当水深超过4500米时，这四种形式的动密封均达不到密封要求，因而，进行水下回转轴 动密封的设计需要特殊考虑压力变化对密封状况的影响。通过CNKI、维普、Elsevier等检索工具，检索到23篇关于起重|卷筒、动密 封 I /K、机械密封 I /K ；hoisting I wound roll, dynamic seal | underwater, mechanical seal I underwater等相关论文，但是无一条涉及到用于深水的电机驱动磁耦合非接触式绳
缆卷筒。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可在水深1500 10000米范围内进行钢丝绳、电缆、 光缆、软管、线绳等软缆缠绕作业的用于深水的电机驱动磁耦合非接触式绳缆卷筒。本发明的目的是这样实现的它包括左右端盖、卷筒外筒、端盖支持杆、卷筒、卷筒 左右支撑、电机座、电机、内转子、外转子、内外磁块、定子、定子密封圈以及电机座端盖；电 机固定在电机座中，电机座与定子通过定子密封圈将电机输出轴与外界海水隔离；电机输 出轴带动内磁块旋转，内磁块磁场的变化通过磁场耦合带动外磁块旋转，内磁块与外磁块 之间通过定子相互隔离，外磁块浸入水中，内磁块被定子密封不与水接触；外磁块带动卷筒 左支撑旋转，从而带动卷筒旋转。本发明的用于深水的电机驱动磁耦合非接触式绳缆卷筒，可在水深1500 10000 米范围内进行钢丝绳、电缆、光缆、软管、线绳等软缆缠绕作业。主要组成包括左右端盖、卷 筒外筒、端盖支持杆、卷筒、卷筒左右支撑、电机座、电机、内转子、外转子、内外磁块、定子、 定子密封圈、电机座端盖等部件。首先，将电机固定在电机座中，电机座与定子通过定子密 封圈将电机输出轴与外界海水隔离，将电机输出轴的动密封转变为定子与电机座之间的静 密封，静密封的密封效果明显好于现动密封的效果，它能够适应任何水深的密封。其次，电 机输出轴带动内磁块旋转，内磁块磁场的变化通过磁场耦合带动外磁块旋转，内磁块与外 磁块之间通过定子相互隔离，外磁块浸入水中，内磁块被定子密封不与水接触，因而是非接触的；外磁块带动卷筒左支撑旋转，从而带动卷筒旋转进行绳缆的缠绕，实现绳缆水下收放 作业。本发明的工作原理为用于深水的电机驱动磁耦合非接触式绳缆卷筒转动工作过 程分为电机、磁耦合转子、卷筒三个顺序转动，卷筒转动实现绳缆的缠绕作业，具体如下1)电机转动电信号通过水密电缆接头36输送到电机上控制电机输出轴40转 动，电机25由电机固定螺钉24固定在电机座33上，电机座33由电机座平键32固定在右 端盖29上，右端盖29是固定状态，因而，电机25为固定状态，电机通电后电机输出轴40将 产生旋转运动。2)磁耦合转子转动电机输出轴40转动带动内转子41转动，内磁块42镶嵌在内 转子41外壁处，内转子41旋转，使得磁场方向改变，外部的外转子11中外磁块43将受到 这个磁力线的变化，通过磁场耦合将随着内转子41产生旋转运动，内转子41与外转子11 由定子9隔离开，处于非接触状态，因此，称为磁耦合非接触驱动的转动。3)卷筒转动外转子11通过外转子平键10带动卷筒左支撑12旋转，卷筒左支撑 12由卷筒左支撑联接螺钉16与卷筒14联接，外转子11的转动将带动卷筒14的转动，这 样，就实现了绳缆的缠绕、收放作业。
图1是本发明的用于深水的电机驱动磁耦合非接触式绳缆卷筒主视图；图2是图1的I——I向局部视图；图3是图——B向局部视图。
具体实施例方式用于深水的电机驱动磁耦合非接触式绳缆卷筒主要应用在水深1500 10000米 范围内进行钢丝绳、电缆、光缆、软管、线绳等软缆缠绕作业。对于此设计的实施例中所需缠 绕的对象为直径Φ 3mm、长度30m的钢丝绳，结构如图1所示，设计基础参数为规格(长X 宽X高)450X280X300mm ；重量40kg。其它设计参数为电机输出轴40直径Φ 15mm ； 滚动轴承26型号30220 ；卷筒14外径Φ 220mm ；端盖支撑杆6直径Φ 16mm ；导柱4直径 Φ 5mm ；内转子41外径Φ 56mm ；外转子11内径Φ 82mm ；定子9外径Φ 80mm ；定子端部螺 钉8 :M5 ；导柱螺母2 :M3 ；端盖支撑杆螺钉5 :M10 ；卷筒左支撑联接螺钉16 :M6 ；定子联接螺 钉21 :M6 ；电机座右端盖固定螺钉34 :M5 ；卷筒外筒17外径Φ 224mm。结合图1-图3。用于深水的电机驱动磁耦合非接触式绳缆卷筒由左端盖1、导柱 螺母2、导柱螺母垫圈3、导柱4、端盖支撑杆螺钉5、端盖支撑杆6、挡圈7、定子端部螺钉8、 定子9、外转子平键10、外转子11、卷筒左支撑12、夹子螺母13、卷筒14、端盖螺钉垫圈15、 卷筒左支撑联接螺钉16、卷筒外筒17、电机轴键18、电机轴紧定螺钉19、定子密封圈20、定 子联接螺钉21、定子联接螺钉螺母22、定子联接螺钉垫圈23、电机固定螺钉24、电机25、滚 动轴承26、轴承挡圈27、卷筒右支撑联接螺母28、右端盖29、卷筒右支撑30、电机座紧定螺 钉31、电机座平键32、电机座33、电机座右端盖固定螺钉34、电机座右端盖35、水密电缆接 头36、电机座左盖37、电机座密封圈38、滚动轴承锁紧螺母39、电机输出轴40、内转子41、 内磁块42、外磁块43、滑动轴承44、滑块45、滑块轴套46、绳缆夹紧块47、绳缆固定夹子48、绳缆49组成。 卷筒外筒17固定在左端盖1与右端盖29的端部凸台处，左端盖1与右端盖29通 过端盖支撑杆6定位并由端盖支撑杆螺钉5将卷筒外筒17、左端盖1、右端盖29固定。导 柱4为两个，通过导柱螺母2、导柱螺母垫圈3固定在左端盖1与右端盖29上，在导柱4安 装滑块45，滑块轴套46过盈装配在滑块45中，滑块45沿导柱4左右移动。卷筒14由卷 筒左支撑12、卷筒右支撑30通过卷筒左支撑联接螺钉16、卷筒右支撑联接螺母28固定联 接，左端通过挡圈7定位，右端通过电机座33定位。外转子11通过滑动轴承44装配在定 子9上，外转子11与卷筒左支撑12通过外转子平键10周向联接，即外转子11的转动带动 卷筒左支撑12旋转。在卷筒左支撑12上固定有绳缆夹紧块47、绳缆固定夹子48，绳缆49 穿过绳缆固定夹子48由夹子螺母13锁紧固定，在卷筒14外表面开有沟槽，绳缆49沿卷筒 14外表面缠绕，经过滑块轴套46输送到绳缆卷筒外面。电机25放置在电机座33中，通过 电机固定螺钉24固定，电机输出轴40通过电机轴键18与内转子41周向联接，内转子41 由电机轴紧定螺钉19轴向固定。电机座33左端法兰与定子9右端法兰通过定子联接螺钉 21、定子联接螺钉螺母22、定子联接螺钉垫圈23联接固定，接合面处安装有定子密封圈20 实现两法兰面的静密封；电机座33右端固定有电机座右盖37，在接合面处安装有电机座密 封圈38，实现电机座33右端密封；电机座右端盖35由电机座右端盖固定螺钉34固定在电 机座右盖37上，在电机座右端盖35上固定有水密电缆接头36，通过水密电缆接头36实现 外界电缆与电机的连接；电机座33中部固定有滚动轴承26，滚动轴承26外圈固定在卷筒 14内壁上，滚动轴承26内圈固定电机座33外圈上，通过轴承挡圈27、滚动轴承锁紧螺母39 轴向固定在电机座33上；电机座33后部通过电机座平键32与右端盖29周向联接，电机座 平键32通过电机座紧定螺钉31轴向固定，这样，电机座33周向被固定右端盖29上。
权利要求
1. 一种用于深水的电机驱动磁耦合非接触式绳缆卷筒，它包括左右端盖、卷筒外筒、端 盖支持杆、卷筒、卷筒左右支撑、电机座、电机、内转子、外转子、内外磁块、定子、定子密封圈 以及电机座端盖；其特征是电机固定在电机座中，电机座与定子通过定子密封圈将电机 输出轴与外界海水隔离；电机输出轴带动内磁块旋转，内磁块磁场的变化通过磁场耦合带 动外磁块旋转，内磁块与外磁块之间通过定子相互隔离，外磁块浸入水中，内磁块被定子密 封不与水接触；外磁块带动卷筒左支撑旋转，从而带动卷筒旋转。
全文摘要
本发明提供的是一种用于深水的电机驱动磁耦合非接触式绳缆卷筒。它包括左右端盖、卷筒外筒、端盖支持杆、卷筒、卷筒左右支撑、电机座、电机、内转子、外转子、内外磁块、定子、定子密封圈以及电机座端盖；电机固定在电机座中，电机座与定子通过定子密封圈将电机输出轴与外界海水隔离；电机输出轴带动内磁块旋转，内磁块磁场的变化通过磁场耦合带动外磁块旋转，内磁块与外磁块之间通过定子相互隔离，外磁块浸入水中，内磁块被定子密封不与水接触；外磁块带动卷筒左支撑旋转，从而带动卷筒旋转。用于深水的电机驱动磁耦合非接触式钢丝绳卷筒可在水深1500～10000米范围内进行钢丝绳的缠绕、收放作业。
文档编号H02K5/124GK102001553SQ201010514770
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者吴磊, 张佰正, 李艳杰, 王文明, 王立权, 王茁, 田清原, 陈东良 申请人:哈尔滨工程大学