一种轴向磁通电机驱动的环形电力推进器制造技术

本发明专利技术涉及一种轴向磁通电机驱动的环形电力推进器，包括：壳体、轴向磁通电机、螺旋桨和轴承组件。本发明专利技术环形电力推进器采用置于水中的轴向磁通电机直接带动螺旋桨转动，省去了中间的传动设备，转子和螺旋桨组件由置于水中的轴承支撑并将推力传递到电机和船体上；降低了电机到螺旋桨之间的中间传动损耗，提高效率、简化推进系统结构、降低噪声和振动等。

【技术实现步骤摘要】
一种轴向磁通电机驱动的环形电力推进器
本专利技术属于船舶轮机推进器
，具体涉及一种轴向磁通电机驱动的环形电力推进器。
技术介绍
随着电力推进技术的发展，电力推进系统越来越多地应用于船舶上。常见的电力推进系统包括变速齿轮箱、轴系（含轴、联轴器、各种轴承和轴承座、艉管密封）、螺旋桨等；电力推进系统的推进方式是由电动机带动变速齿轮箱减速后，驱动轴系和螺旋桨旋转，产生船舶前进或后退的推力。这种推进方式存在以下问题：结构复杂，零件众多，故障率高、占用空间大、重量重；推进效率低：电机与螺旋桨之间通过齿轮、轴系等部件传动，齿轮啮合产生能量损失，同时轴承通常为滑动轴承，摩擦力大，摩擦功耗大；以上传动环节，产生了中间传动损耗，降低了系统的推进效率；传动齿轮啮合产生振动并引发噪声，其次，水流流经轴系和水下附体后，产生紊流，螺旋桨在紊流中旋转，产生激振和空泡，空泡爆裂产生噪声。
技术实现思路
为降低电机到螺旋桨之间的中间传动损耗，提高效率、简化推进系统结构、降低噪声和振动等。本专利技术提出了一种轴向磁通电机驱动的环形电力推进器，采用置于水中的轴向磁通电机直接带动螺旋桨转动，省去了中间的传动设备，转子和螺旋桨组件由置于水中的轴承支撑并将推力传递到电机和船体上。为至少解决上述技术问题之一，本专利技术采取的技术方案为：一种轴向磁通电机驱动的环形电力推进器，包括：壳体、轴向磁通电机、螺旋桨和轴承组件，其中，所述轴向磁通电机包括：端面法兰、转子组件和定子组件，所述壳体的两端分别设有所述端面法兰，所述定子组件固定于所述端面法兰上，所述转子组件与所述定子组件并列设置且与所述定子组件产生的气隙磁场方向为轴向；所述螺旋桨通过叶梢法兰与所述转子组件相连，所述叶梢法兰位于所述端面法兰的外侧；所述轴承组件包括：推力盘和耐磨套，所述叶梢法兰的两端分别固定有所述推力盘，且所述推力盘位于所述端面法兰的外侧，所述耐磨套分别设置于所述推力盘与端面法兰之间以及所述叶梢法兰与端面法兰之间。进一步的，所述转子组件包括：永磁体和支撑架，所述永磁体嵌在所述支撑架内，所述支撑架与所述定子组件并列设置，且所述支撑架的一端与所述叶梢法兰相连。进一步的，所述端面法兰的外壁上设有第一轴向耐磨套，所述推力盘的内壁上设有第二轴向耐磨套，所述第二轴向耐磨套与第一轴向耐磨套构成推力轴承副，用于承受螺旋桨的正倒车推力。进一步的，所述端面法兰的外壁上还设有径向耐磨套，所述径向耐磨套与所述叶梢法兰外圆面构成径向轴承副，用于承受转子组件和螺旋桨的重量和在旋转过程中由于偏心形成的离心力。进一步的，所述径向轴承副和推力轴承副的表面设有水槽，用于容纳水中泥沙，并通过水流冷却径向轴承副和推力轴承副。进一步的，所述推力轴承副和径向轴承副的耐磨套均为耐腐蚀耐磨损的金属或非金属材质，或高分子材质，或硬质耐磨涂层。进一步的，所述推力轴承副采用成对的、同极相斥的永磁体或电磁线圈，形成磁推力轴承副。进一步的，所述螺旋桨为整体式螺旋桨或分体式螺旋桨。进一步的，所述壳体的两端还分别设有防护罩，用于保护轴向磁通电机和轴承组件。进一步的，所述定子组件为两个，所述转子组件为一个且设置于两个所述定子组件之间。进一步的，所述定子组件和转子组件均为多个，所述转子组件和定子组件相互交替穿插于所述壳体内。本专利技术的有益效果至少包括：1）本专利技术采用双定子单转子结构的轴向磁通永磁无刷电机（盘式电机），转子二侧轴向力平衡，电机效率高、结构紧凑；采用永磁体代替线圈，相比他励式的电动机，减少了电流损耗，进一步提高了电机效率和功率因数；其次，电机的转子内圆直接固定螺旋桨，转子直接驱动螺旋桨转动，不再需要任何中间传动环节；2）本专利技术采用双定子单转子结构，转子二侧的磁场均产生电磁力驱动转子，同时出力，功率密度高，或者集成更多的定子和转子，提高功率密度，也可采用单定子单转子，降低功率密度，简化结构，节省成本；3）由于转子直接驱动螺旋桨，消除了传统推进型式中齿轮箱齿轮啮合带来的振动与噪声；4）结构简单化、重量变轻、可靠性提高、占用舱内空间少：本专利技术取消了传统电力推进型式所固有的联轴器、齿轮箱、轴系、滑动轴承和轴承座、艉管艉密封系统等中间传动部件，只剩下电机、螺旋桨和轴承组，结构更加简单，可靠性更高，同时重量也大幅减轻，另外，由于电机置于水下，节省了舱内空间。附图说明图1为本专利技术环形电力推进器结构示意图。图2为本专利技术整体式螺旋桨结构示意图。图3为本专利技术分体式螺旋桨结构示意图。图4为图1第一实施例的C-C向剖视图。图5为图4的局部放大图。图6为图1第二实施例的C-C向剖视图。图7为图6的局部放大图。图8为图1第三实施例的C-C向剖视图。图9为图8的局部放大图。其中，壳体1、螺旋桨2、桨叶201、叶梢法兰202、端面法兰3、转子组件4、永磁体401、支撑架402、定子组件5、推力盘6、第一轴向耐磨套7、第二轴向耐磨套8、径向耐磨套9、防护罩10。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例1：如图1、4和5所示，该实施例的环形电力推进器为双定子单转子组件结构，主要包括：壳体、轴向磁通电机、螺旋桨和轴承组件。本专利技术轴向磁通电机采用轴向磁通永磁无刷电机（盘式电机），轴向磁通电机与普通电机不同，其气隙为平面型，气隙磁场方向为轴向，载流导体系径向放置，定子和转子为盘式结构。电机由定子组件、转子组件、机壳、端面法兰组成。左右二个定子组件分别固定在电机左右端面法兰上，中间为单转子组件。电机定子组件为轴向铁心和线圈组成，也可设计为无铁芯结构，定子组件整体灌封多层密封绝缘的填充防护材料，与水隔绝并起到绝缘的作用。转子组件夹在二个定子组件中间，与定子组件平行，而非像普通电机一样与定子成径向同心的结构。转子组件含永磁体和支撑架，永磁体嵌在支撑架内，支撑架内灌封密封填充材料，防止水进入内部腐蚀永磁体。机壳即为推进器壳体，机壳左右二端连接电机的端面法兰和防护罩。转子内径大，可以容纳螺旋桨，螺旋桨固定在叶梢法兰上，叶梢法兰与转子支撑架内径连接，转子直接带动螺旋桨转动，电机转速即螺旋桨转速，不需要齿轮等中间传动环节。电机左右定子组件在通入三相电源后产生旋转磁场，中间的转子组件中的永磁体在旋转磁场的作用下产生电磁力，转子旋转并输出力矩，带动螺旋桨在水中旋转产生推动船舶的推力。螺旋桨为金属质螺旋桨，也可为复合材料螺旋桨。螺旋桨桨叶数量根据水动力性能计算来确定，叶数可以为2、3、4、5、6或更多。如图2所示，螺旋桨可以为整体式，各个叶片叶梢与共有的叶梢法兰连接为一个整体，再通过叶梢法兰和转子支撑架连接。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轴向磁通电机驱动的环形电力推进器，其特征在于，包括：壳体、轴向磁通电机、螺旋桨和轴承组件，其中，/n所述轴向磁通电机包括：端面法兰、转子组件和定子组件，所述壳体的两端分别设有所述端面法兰，所述定子组件固定于所述端面法兰上，所述转子组件与所述定子组件并列设置且与所述定子组件产生的气隙磁场方向为轴向；/n所述螺旋桨通过叶梢法兰与所述转子组件相连，所述叶梢法兰位于所述端面法兰的外侧；/n所述轴承组件包括：推力盘和耐磨套，所述叶梢法兰的两端分别固定有所述推力盘，且所述推力盘位于所述端面法兰的外侧，所述耐磨套分别设置于所述推力盘与端面法兰之间以及所述叶梢法兰与端面法兰之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种轴向磁通电机驱动的环形电力推进器，其特征在于，包括：壳体、轴向磁通电机、螺旋桨和轴承组件，其中，
所述轴向磁通电机包括：端面法兰、转子组件和定子组件，所述壳体的两端分别设有所述端面法兰，所述定子组件固定于所述端面法兰上，所述转子组件与所述定子组件并列设置且与所述定子组件产生的气隙磁场方向为轴向；
所述螺旋桨通过叶梢法兰与所述转子组件相连，所述叶梢法兰位于所述端面法兰的外侧；
所述轴承组件包括：推力盘和耐磨套，所述叶梢法兰的两端分别固定有所述推力盘，且所述推力盘位于所述端面法兰的外侧，所述耐磨套分别设置于所述推力盘与端面法兰之间以及所述叶梢法兰与端面法兰之间。


2.根据权利要求1所述的环形电力推进器，其特征在于，所述转子组件包括：永磁体和支撑架，所述永磁体嵌在所述支撑架内，所述支撑架与所述定子组件并列设置，且所述支撑架的一端与所述叶梢法兰相连。


3.根据权利要求1所述的环形电力推进器，其特征在于，所述端面法兰的外壁上设有第一轴向耐磨套，所述推力盘的内壁上设有第二轴向耐磨套，所述第二轴向耐磨套与第一轴向耐磨套构成推力轴承副，用于承受螺旋桨的正倒车推力。


4.根据权利要求3所述的环形电力推进器，其特征在于，所述端面法兰的外壁上还设有径向耐磨套，所述径向耐磨套与所述叶梢法...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑锐聪，邱湘瑶，刘福超，邵志江，
申请(专利权)人：珠海市汉图达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44