磁耦合推进系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种磁耦合推进系统，该磁耦合推进系统包括原动机、磁耦合调速器、推进电机、控制装置和推进机构，所述磁耦合调速器的输出轴与所述推进电机的输入轴相连接，所述磁耦合调速器的绕组转子的绕组和所述推进电机的绕组分别与所述控制装置相连接。该方案中，原动机可以运行在最优的速度定速运行，由于磁耦合调速器可以调节输出的电能和扭矩，因此可以使原动机定速运行，保持在最优的运行状态，提高原动机的效率。其中的磁耦合调速器在传递转矩的同时产生电能，该电能给推进电机提供电源，整体上提高了能源的利用率。由于推进电机所需的电能是磁耦合调速器自身产生的，因此与船网没有任何联系，不存在电磁干扰的问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种动力系统，具体地说是一种磁耦合推进系统。
技术介绍
目前的船舶推进系统，主要有两种方式:机械式推进和电力推进。机械式推进是传统的推进方式，从1807年富尔顿设计“克莱蒙特”号蒸汽机轮船试航成功到现在，机械推进已经发展成为非常成熟的技术，主要包括柴油机推进、汽轮机推进以及燃气轮机推进。由于机械推进系统中的轴系建造复杂，对中要求高，因此不仅对生产和加工的要求较高，而且系统的维修复杂，维护量大。此外，机械式推进方式的噪声振动大，低速运行时效率低，在驶出和靠近码头时操作不方便。电力推进是新型的推进方式，有船舶电站发电，通过变频器给推进电机供电，直接带动螺旋桨产生动力，该推进系统船舱布置灵活，建造方便，可以方便地隔离振动和噪声，此外，电力推进系统在加减速、倒车时操作方便。对于工程船舶、作业船、轮渡等特种船舶来说，电力推进运行效率远比机械推进的效率高。如中国专利文献CN1845847A中公开了一种用于船只或者其他移动式海上航行结构的推进系统，如图1所示，具有一个用来使发电机14运行的驱动机构17，该发电机连接到与推进器12或者类似的推进装置相连的电力推进电动机11。此外，还包括一个变频器16，以稳定的频率从发电机向消耗网络供电。但是，该电力推进的方式目前仍面临如下问题:首先，需要增加发电机、变频器和推进电机，不仅初始投资大、效率低，而且推进系统的体积和重量也要大幅增加。此外，变频器工作时会产生谐波，对船网存在干扰。
技术实现思路
为此，本技术所要解决的技术问题在于现有技术中的电力推进方式需要增加发电机、变频器和大功率推进电机，不仅投资大、重量和体积增加，而且存在干扰，从而提出一种成本低、重量和体积小、无干扰的磁耦合推进系统。为解决上述技术问题，本技术的提供一种船舶磁耦合推进系统，包括原动机、磁耦合调速器、推进电机、控制装置和推进机构，所述磁耦合调速器包括磁转子和绕组转子，所述磁耦合调速器的输入轴和输出轴分别连接所述磁转子和所述绕组转子；其中，所述原动机的输出轴与所述磁耦合调速器的输入轴相连接，使得所述原动机能够带动所述磁转子旋转；所述磁耦合调速器的输出轴与所述推进电机的输入轴相连接，使得所述绕组转子能够带动所述推进电机旋转；所述磁耦合调速器的绕组转子的绕组和所述推进电机的绕组分别与所述控制装置相连接，使得所述绕组转子的绕组中产生的电流通过控制装置为推进电机供电；所述推进电机的输出轴与所述推进机构连接。此外，本技术还提供一种磁耦合推进系统，包括原动机、磁耦合调速器、推进电机、控制装置和推进机构，所述磁耦合调速器包括磁转子和绕组转子，所述磁耦合调速器的输入轴和输出轴分别连接所述磁转子和所述绕组转子，所述推进机构包括第一推进机构和第二推进机构，其中所述原动机的输出轴与所述磁耦合调速器的输入轴相连接，使得所述原动机能够带动所述磁转子旋转；所述磁耦合调速器的输出轴与所述第一推进机构)相连接，使得所述绕组转子能够带动所述第一推进机构；所述磁耦合调速器的绕组转子的绕组和所述推进电机的绕组分别与所述控制装置相连接，使得所述绕组转子的绕组中产生的电流通过控制装置为所述推进电机供电；所述推进电机的输出轴与所述第二推进机构连接。优选地，所述第一推进机构和所述第二推进机构均为主推进机构，互为备用。优选地，所述第一推进机构包括主推进机构，所述第二推进机构包括侧推进机构。优选地，所述原动机的输出轴还与一个发电机的转轴连接，所述发电机还与所述控制装置连接。优选地，所述原动机的输出轴与所述发电机的转轴通过皮带连接。优选地，所述原动机的输出轴与所述发电机的转轴在同一轴线上连接。优选地，所述控制装置通过控制磁耦合调速器中绕组转子的绕组电流的大小来调节磁親合调速器输出的转矩和转速。 本技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，(I)本技术所述的磁耦合推进系统，包括原动机、磁耦合调速器、推进电机、控制装置和推进机构，磁耦合调速器包括磁转子和绕组转子，原动机可以运行在最优的速度定速运行，其中的磁耦合调速器在传递转矩的同时产生电能，该电能给推进电机提供电源，因此该船舶磁耦合推进系统的推进转矩是由磁耦合调速器和推进电机联合产生的，整体上提高了能源的利用率。由于磁耦合调速器可以调节输出的电能和扭矩，因此可以使原动机定速运行，保持在最优的运行状态，提高原动机的效率。此外，推进电机所需的电能是磁耦合调速器自身产生的，因此与船网没有任何联系，不存在电磁干扰的问题。在优化的方案中，当推进电机的功率需求小的时候，则可以使用体积小的电机，还可以将推进电机与磁耦合调速器设计为一个整体，节约空间。磁耦合推进以远远低于电力推进的成本，获得与电力推进相似的操纵性。该船舶磁耦合推进系统的传动方式为隔离传动，使得振动和噪声大大降低，并且不需要精确对中，其运行效率、电磁兼容性等远远优于采用电力推进的系统，是一种低成本、高性能的船舶推进解决方案。此外，本技术中的推进系统，其发电功率的计算方式如下:忽略各种损耗，以标幺值来计算整个推进系统的功率分配。假设螺旋桨转速为n，则推进功率为n3，磁耦合调速器的输入端功率也是η3。推进的转矩为η2，而磁耦合调速器2输入端转矩为η3。磁耦合调速器2提供的转矩与输入端转矩相等，为η3。则电力推进的转矩为(η2-η3)，电力推进功率为(η3-η4)。当η等于3/4时，这个函数得到最大值27/256，即约11%的额定功率。由于省去了至少89%额定功率的发电、变频和电动三个环节，整体效率远远高于电力推进。假设发电效率为96%，变频效率98%，电动机效率96%，则总效率为90.3%。损耗为(1-90.3% )*89%=8.63%，如果采用本技术中的磁耦合推进，这些损耗都是可以避免的，节能的意义不言而喻。可见，本技术所述的磁耦合推进系统，推进力中最多11%来自电力推进，其余都来自永磁调速耦合器，避免了发电过程中发电机、变频器等造成的能量损耗，大大节约了能源。由于省去了至少89%额定功率的发电、变频和电动三个环节，整体效率要远远高于电力推进。本方案中无需使用发电机和变频器，而本方案中的控制装置和辅助电动机损耗低，易制造，成本也远远低于电力推进，其调速能力则完全可以与电力推进方式相媲美。(2)本技术所述的磁耦合推进系统，所述原动机的输出轴还与一个发电机的转轴连接，所述发电机还与所述控制装置连接，原动机的输出轴与所述发电机的转轴通过皮带连接，或者所述原动机的输出轴与所述发电机的转轴在同一轴线上直接连接。由于绕组转子的转动方向唯一，只能向磁转子相反的方向运动，因此，磁耦合调速器的输出方向是单向的，推进机构只能向一个方向运转，虽然可以通过调整推进机构的使其转动反向换向，但结构比较复杂，在本方案中，在原动机的输出轴端加了一个发电机，当需要换向时，控制磁耦合调速器的绕组转子断开，通过发电机带动推进电机运动，实现了推进电机输出轴的换向，使得推进机构可以正向或反向转动。(3)本技术所述的磁耦合推进系统，其中的磁耦合调速器可以直接连接一个推进机构，推进电机连接另一个推进机构。这两个推进机构可以是两个主推进螺旋桨，其中一个由耦合调速变速器提供动力，另一个由推进电机提供动力，互为备用或者共同作用，互为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁耦合推进系统，其特征在于，包括原动机(1)、磁耦合调速器(2)、推进电机(3)、控制装置(4)和推进机构(5)，所述磁耦合调速器(2)包括磁转子和绕组转子，所述磁耦合调速器(2)的输入轴和输出轴分别连接所述磁转子和所述绕组转子；其中，所述原动机(1)的输出轴与所述磁耦合调速器(2)的输入轴相连接，使得所述原动机(1)能够带动所述磁转子旋转；所述磁耦合调速器(2)的输出轴与所述推进电机(3)的输入轴相连接，使得所述绕组转子能够带动所述推进电机(3)旋转；所述磁耦合调速器(2)的绕组转子的绕组和所述推进电机(3)的绕组分别与所述控制装置(4)相连接，使得所述绕组转子的绕组中产生的电流通过控制装置(4)为推进电机(3)供电；所述推进电机(3)的输出轴与所述推进机构(5)连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，漆复兴，
申请(专利权)人：江苏磁谷科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32