基于无轴对转轮缘驱动推进与发电一体化装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于无轴对转轮缘驱动推进与发电一体化装置，包括导管，导管内沿导管轴向依次布设有两个的转轮组件；其中，转轮组件均包括依次套设于导管内的定子、转子和螺旋桨，定子与导管连接固定，转子的两端通过轴承安设于导管上，螺旋桨随转子转动，两个转轮组件中的螺旋桨旋向相反。结构紧凑，形成功率密度高，推重比大，推进与发电同步进行，提高能量的利用率，提高了稳定性，使用寿命长，震动噪声小，特别适合于无人水下航行器的使用。

An integrated device for driving and generating electricity based on shaft free rotating rim drive

The invention discloses a shaftless drive propulsion and power generation of the rim integrated device includes a catheter based catheter catheter is arranged in sequence along the axial wheel assembly two; the runner component comprises successively stator, rotor and propeller is arranged inside the duct, the stator is fixedly connected with the pipe, both ends of the rotor installed on the catheter through the bearing, the propeller with the rotation of the rotor, the two wheel assembly in reverse rotating propeller. The formation of compact structure, high power density, high thrust weight ratio, push synchronization and power generation, to improve the utilization of energy, improve the stability, long service life, low noise, especially suitable for use in Underwater Unmanned vehicle.

【技术实现步骤摘要】
基于无轴对转轮缘驱动推进与发电一体化装置
本专利技术涉及船舶推进
，具体涉及一种基于无轴对转轮缘驱动推进与发电一体化装置。
技术介绍
随着先进船舶科技的发展，各种高性能船舶对其推进器要求越来越高，比如游船要求推进器高速和噪声低，潜艇要求推进器噪声低并希望解决推进轴穿过耐压舱带来成本高的问题，潜航器要求推进器高效节能，传统的轴系推进器所固有的结构形式限制已越来越达不到要求，无轴轮缘驱动推进器应运而生。它将电机-螺旋桨-水润滑轴承集成一体，取消了传统的轴系和密封装置，可以整体吊装在船体之外，除了节省船舱空间外，还具有能量密度高、振动噪声低、无油泄露污染风险等优点，目前该推进器正受到各国广泛关注。目前无轴轮缘驱动推进器大多为单转子，分为无毂有毂两种形式。欧洲专利《ShaftlessPropeller》(EP1739007A1)、中国专利《船用永磁电机推进器螺旋桨》(CN104326073A)和中国专利《水下空心无毂桨推进器》(CN101546939A)均为单转子无毂式轮缘驱动推进器，这种推进器将电机定子设置在导管中，螺旋桨桨叶与电机转子相连，电机通电后转子带动桨叶旋转产生推力。这种无毂结构有利于减小阻力和解决杂物或者线缆缠绕的问题，但受电机尺寸限制，推进器功率有限。中国专利《无轴驱动式集成电机推进器》(CN102632982A)是一种单转子有毂式轮缘驱动推进器，该推进器还保留有轮毂，安装在轮毂中的轴不旋转，而用于安装支撑轴承和传递推力。这种结构虽然有利于提高轴承的承载能力，但无法消除桨毂的迎面阻力。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种基于无轴对转轮缘驱动推进与发电一体化装置，结构紧凑，形成功率密度高，推重比大，推进与发电同步进行，提高能量的利用率，提高了稳定性，使用寿命长，震动噪声小，特别适合于无人水下航行器的使用。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于无轴对转轮缘驱动推进与发电一体化装置，包括导管，导管内沿导管轴向依次布设有两个的转轮组件；其中，转轮组件均包括依次套设于导管内的定子、转子和螺旋桨，定子与导管连接固定，转子的两端通过轴承安设于导管上，螺旋桨随转子转动，两个转轮组件中的螺旋桨旋向相反。按照上述技术方案，转子包括转子永磁体和转子环，转子环外壁上设有凹槽，转子永磁体镶嵌于凹槽内，定子包括线圈绕组，线圈绕组上设有霍尔元件。按照上述技术方案，转子永磁体外和线圈绕组外均设有防护层。按照上述技术方案，防护层的材料为树脂增强纤维。按照上述技术方案，所述轴承为水润滑轴承。按照上述技术方案，螺旋桨包括多个桨叶，桨叶的根部连接有桨叶板，桨叶板通过螺钉与转子连接。按照上述技术方案，导管的外壁上开设有多个通孔。按照上述技术方案，螺旋桨上设有压力传感器。进一步地，定子和转子之间留有间隙，间隙内设有除杂装置，除杂装置包括清理杆，清理杆的下端面连接有硬毛刷，硬毛刷下端面与转子外表面接触。按照上述技术方案，螺旋桨叶的材料为碳纤维增强塑料。本专利技术具有以下有益效果：本装置中两个对转形式转轮组件，分别与电动机和发电机连接，集成于一体，结构紧凑，形成功率密度高，推重比大，推进与发电同步进行，后端浆叶能吸收未被前端浆叶有效利用的涡动能，转换为电能，另外还能吸收水流动能发电，提高能量的利用率，两个前后设置的螺旋桨实现扭矩平衡，不易发生横滚，提高了稳定性，空心无轮毂双转子对转结构有效避免了桨毂的迎面阻力和缠绕问题，使用寿命长，震动噪声小，特别适合于无人水下航行器的使用。附图说明图1是本专利技术实施例中基于无轴对转轮缘驱动推进与发电一体化装置的立面图；图2是本专利技术实施例中基于无轴对转轮缘驱动推进与发电一体化装置的模型剖面图；图3是本专利技术实施例中基于无轴对转轮缘驱动推进与发电一体化装置的剖视图；图4是图3的局部示意图；图5是本专利技术实施例中正常工作或静止待命时水下航行器的示意图；图6是本专利技术实施例中上浮或下潜时水下航行器的示意图。图中，1-导罩，2-前盖板，3-导罩与壳体连接处，4-壳体，5-主定子，6-主定子防护层，7-主转子永磁体，8-主转子防护层，9-主转子环，10-主轴承系统，11-主桨叶板，12-主桨叶，13-中间盖板连接处，14-前后壳体连接处，15-后壳体，16-副定子，17-副定子防护层，18-副转子永磁体，19-副转子防护层，20-副转子环，21-副桨叶板，22-副桨叶，23-后盖板，24-导罩与盖板连接处，25-导罩与壳体连接处，26-副轴承系统，27-传感器，28-通孔，29-水平轴线，30-推进器，31-线缆，32-水下航行器，32-除杂装置，33-连接法兰。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。参照图1～图6所示，本专利技术提供的一个实施例中的基于无轴对转轮缘驱动推进与发电一体化装置，包括导管，导管内沿导管轴向依次布设有两个的转轮组件，两个转轮组件分别与电动机和发电机连接；其中，转轮组件均包括依次套设于导管内的定子、转子和螺旋桨，定子与导管连接固定，转子的两端通过轴承安设于导管上，螺旋桨随转子转动，两个转轮组件中的螺旋桨旋向相反。进一步地，定子套装于导管内壁，转子套设于定子内，转子的两端通过轴承与导管连接，螺旋桨设置于转子内。进一步地，转子包括转子永磁体和转子环，转子环外壁上设有凹槽，转子永磁体镶嵌于凹槽内。进一步地，转子永磁体外设有防护层；起防侵蚀和水密封作用。进一步地，定子包括线圈绕组，线圈绕组上设有霍尔元件。进一步地，线圈绕组外设有防护层。进一步地，所述的线圈绕组为硅钢片线圈绕组。进一步地，所述轴承为水润滑轴承。进一步地，螺旋桨包括多个桨叶，桨叶的根部连接有桨叶板，桨叶板通过螺钉与转子连接。进一步地，导管的外壁上开设有多个通孔28。进一步地，导管包括两个导罩1和壳体4，两个导罩1分别通过螺钉与壳体4的两端连接，壳体4的前端和后端分别设有前盖板2和后盖板23，壳体4的内壁设有中间盖板，中间盖板设置于前盖板2和后盖板23之间，主转子的两端分别通过轴承与前端板和中间盖板连接，副转子的两端分别通过轴承与中间盖板和后盖板23连接，导罩1的材料为碳纤维增强塑料。进一步地，螺旋桨上设有压力传感器27；通过受力判断来流方向，根据来流方向做出调整充分利用其动能进行转化。进一步地，螺旋桨叶的材料为碳纤维增强塑料。进一步地，定子和转子之间留有间隙，间隙内设有除杂装置32，除杂装置32包括清理杆，清理杆的下端面连接有硬毛刷，硬毛刷下端面与转子外表面接触；清理杆为条形支撑架，清理杆的两端与轴承连接固定，清理杆的材料为复合塑料，当推进器30工作时，固定在静止轴承上的除杂装置与高速旋转的转子环形成相对运动，通过阻挡和洗刷作用，将吸附在转子环表面的铁磁性杂质及粘附的微生物和杂草等刷落由流经间隙的水流带走。进一步地，导管上端设有连接法兰33，通过连接法兰33与潜艇或水下装备(如水下航行器)连接。进一步地，如图5～图6所示，本装置一般作为潜艇或水下装备的推进器30，设置于水下航行器的底部，两个的转轮组件分别为主转轮组和副转轮组，主转轮组和副转轮组沿推进方向依次分布，主转轮组包括主螺旋桨、主转子和主定子5，主转子包括主转子永磁体7和主转子环9；副转轮组包括副螺旋桨、副转子和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无轴对转轮缘驱动推进与发电一体化装置，其特征在于，包括导管，导管内沿导管轴向依次布设有两个的转轮组件；其中，转轮组件均包括依次套设于导管内的定子、转子和螺旋桨，定子与导管连接固定，转子的两端通过轴承安设于导管上，螺旋桨随转子转动，两个转轮组件中的螺旋桨旋向相反。

【技术特征摘要】
1.一种基于无轴对转轮缘驱动推进与发电一体化装置，其特征在于，包括导管，导管内沿导管轴向依次布设有两个的转轮组件；其中，转轮组件均包括依次套设于导管内的定子、转子和螺旋桨，定子与导管连接固定，转子的两端通过轴承安设于导管上，螺旋桨随转子转动，两个转轮组件中的螺旋桨旋向相反。2.根据权利要求1所述的基于无轴对转轮缘驱动推进与发电一体化装置，其特征在于，转子包括转子永磁体和转子环，转子环外壁上设有凹槽，转子永磁体镶嵌于凹槽内，定子包括线圈绕组，线圈绕组上设有霍尔元件。3.根据权利要求2所述的基于无轴对转轮缘驱动推进与发电一体化装置，其特征在于，转子永磁体外和线圈绕组外均设有防护层。4.根据权利要求3所述的基于无轴对转轮缘驱动推进与发电一体化装置，其特征在于，防护层的材...

【专利技术属性】
技术研发人员：严新平，刘报，欧阳武，兰佳芬，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42