一种UUV水下永磁同步推进电机噪声防护层

摘要

本发明涉及一种UUV水下永磁同步推进电机噪声防护层，属于UUV减振降噪技术领域。所述噪声防护层主要包括PE防护层和橡胶防护层；PE防护层为内层，紧贴所述电机本体外表面，由多层PE薄膜缠绕堆叠而成，薄膜层间存在空气介质；橡胶防护层由橡胶材料制成，内表面贴紧PE防护层，外表面与水接触。所述噪声防护层适用于UUV水下永磁同步推进电机的噪声防护，可有效降低电机本体的电磁振动辐射噪声，提高UUV平台整体的自噪声水平；所述噪声防护层结构简单、性能可靠、成本低廉、易于安装维护；适装性强，可现场施工快速更换。

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下无人航行器(UUV)水下永磁同步推进电机噪声防护层，属于水下无人航行器(UUV)减振降噪技术领域。

背景技术

永磁同步电机具有效率高、体积小、噪声低及结构紧凑简单等特点，常用于直接驱动螺旋桨或泵喷构成UUV水下推进器。推进器作为UUV水下噪声的主要来源，按噪声来源具体细分可分为：机械振动噪声、螺旋桨敞水噪声以及电机电磁振动噪声等。

这些噪声不仅影响UUV的综合隐形性能，同时还会影响UUV平台的自噪声水平，降低UUV的声学设备工作性能。特别是电机的电磁振动噪声，由于噪声频段和声学设备工作存在重合，在UUV总体布置上，当推进电机所处位置十分靠近声学设备换能器时，工作时会对附近的声学设备造成较为明显成干扰。

根据机电能量转换原理，电机都是通过定子、转子磁势在气隙中产生的气隙磁场传递电磁功率，以电磁转矩的形式将电磁功率传递给负载。气隙磁场除产生驱动负载的电磁转矩外，还附带产生各频次径向电磁力、轴向电磁力和不规则切向电磁力，在这些电磁力的作用下，电机定子、转子铁芯及机座生周期性电磁振动。径向电磁力表现为定子内表面的空间径向激振力波，使电机定子产生径向振动，并向外辐射噪声，这也是水下永磁同步推进电机电磁振动噪声产生机理和主要来源。

为减小电磁振动噪声，可采取优化电机定子齿槽、气隙的设计，合理优化电机的反电势波形等措施以减小转矩脉动，降低振动；从传导路径上，可通过减振隔离的安装方式减少振动的传递。这些措施可以降低大部分噪声，但是还是会有部分电磁噪声由电机本体外壳辐射，经水介质传导耦合到声学设备换能器，对设备造成干扰。

为进一步抑制电机噪声辐射传导一般可采用包覆吸声材料的方法，比如整体硫化包覆一层橡胶材料或者其他吸声材料等，采用这种方法想要达到比较好的效果需要进行精确的声学设计，无法现场施工，工程实现成本较高。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种水下无人航行器(UUV)水下永磁同步推进电机噪声防护层；所述噪声防护层通过橡胶材料和聚乙烯(polyethylene，PE)防护材料的组合设计，在电机本体与水介质之间构成了声防护层，所述噪声防护层能够吸收绝大部分电机本体的电磁振动噪声，显著降低电机整体的电磁振动辐射噪声水平。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种UUV水下永磁同步推进电机噪声防护层，所述噪声防护层主要包括PE防护层和橡胶防护层；PE防护层为内层，紧贴所述电机本体外表面，由多层PE薄膜缠绕堆叠而成，薄膜层间存在空气介质；橡胶防护层由橡胶材料制成，内表面贴紧PE防护层，外表面与水接触。

所述噪声防护层的沿轴向长度尺寸大于电机本体定子的长度，安装位置沿轴向完全能够覆盖电机本体定子长度。

橡胶防护层的轴向长度略大PE层的长度，安装位置沿PE层的中心对称，超出PE防护层轴向长度的部分内表面与电机外壳表面配合。

优选单层PE薄膜厚度为0.01mm～0.02mm，PE防护层的总厚度小于等于2mm。

优选所述噪声防护层通过外表面由固定结构压紧密封。

优选所述固定结构为箍环，可设置在防护层两端位置；橡胶防护层外表面与箍环配合。

有益效果

(1)本发明提供了一种UUV水下永磁同步推进电机噪声防护层，所述噪声防护层适用于UUV水下永磁同步推进电机的噪声防护，可有效降低电机本体的电磁振动辐射噪声，提高UUV平台整体的自噪声水平。

(2)本发明提供了一种UUV水下永磁同步推进电机噪声防护层，所述噪声防护层中，PE防护层由多层PE薄膜缠绕堆叠而成，由于多层PE薄膜间存在空气介质构成了多个界面层，电机本体电磁振动产生的高频噪声在辐射传导穿透PE防护层的过程中，首先会在“空气-薄膜”界面处发生反射而迅速衰减，大量电磁振动噪声被吸收；进一步在PE防护层外表面设有橡胶防护层，橡胶材料的粘弹性阻尼特性可以起到吸收电磁振动噪声的作用，剩余部分噪声在穿透橡胶防护层的过程中被二次吸收，最后传递到水介质中电磁振动噪声会大大减少，所述噪声防护层实现了电机噪声防护的目的。

(3)本发明提供了一种UUV水下永磁同步推进电机噪声防护层，所述噪声防护层中，橡胶防护层除了具有吸收电磁振动噪声的作用外，还具有密封作用，为内部PE层提供干燥的环境，满足300m工作水深和承压的要求。

(4)本发明提供了一种UUV水下永磁同步推进电机噪声防护层，所述噪声防护层由箍环压紧密封，能够进一步保证水下300m工作深度的密封和承压要求。

(5)本发明提供了一种UUV水下永磁同步推进电机噪声防护层，所述噪声防护层结构简单、性能可靠、成本低廉、易于安装维护；适装性强，可现场施工快速更换。

附图说明

图1为实施例1中一种UUV水下永磁同步推进电机噪声防护层的示意图。

其中，1—PE防护层，2—橡胶防护层，3—固定结构，4—电机本体

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不作为对本发明专利的限定。

实施例1

如图1所示，一种UUV水下永磁同步推进电机噪声防护层，所述噪声防护层由PE防护层1、橡胶防护层2和固定结构3组成，所述固定结构3为箍环。

PE防护层1为内层，紧贴所述电机本体4的外表面，为连续的层状结构，由连续的整张PE薄膜卷绕而成，层间存在少量空气，单层薄膜的厚度为0.012mm，整个PE防护层1为2mm。

橡胶防护层2的厚度为2mm，由丁腈橡胶材料制成，内表面贴紧PE防护层1，外表面与水接触。

橡胶防护层2的轴向长度略大PE层的长度，安装位置沿PE层的中心对称，超出PE防护层1的轴向长度的部分内表面与电机外壳表面配合，外表面与箍环配合。两个箍环安装在橡胶防护层2的两端，沿径向有一定的预紧力，使得橡胶防护层2内两端内表面和电机本体4紧密配合，起到水下密封的功能，能够满足水下300m工作环境要求，保证内部的PE防护层1始终处于干燥密封状态。

本发明紧贴电机本体4的外壳安装，电机本体4的外壳可承压内部为密封状态，轴向安装位置与电机本体4的定子所处位置重合，轴向长度尺寸大于并能够覆盖电机本体4内部定子的长度。

PE防护层1和橡胶防护层2组成的双防护层结构，在电机电磁振动噪声向外辐射传导的过程中，经过两层防护层的吸收而衰减，从而起到了噪声防护的作用。

本实施例所述噪声防护层已在工程样机上得到运用，对于额定功率为20kw，调制频率为10khz的永磁同步电机，在距离电机本体径向35cm～50cm范围内的声纳设备(工作频段300khz～350khz)工作良好，图像干扰条纹完全消除，实际效果明显，稳定可靠。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。