一种轴向磁通电机驱动的对转桨式环形电力推进器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种轴向磁通电机驱动的对转桨式环形电力推进器，包括推进器单元，所述推进器单元包括：轴向磁通电机、螺旋桨和轴系组件。本实用新型专利技术提出了一种由轴承支撑的、前后布置的轴向磁通电机驱动的对转桨环形电力推进器。这是采用置于水中的轴向磁通电机直接带动对转螺旋桨转动，省去了中间的传动设备，转子组件和螺旋桨由置于水中的轴系和轴承支撑并将推力传递到电机和船体上。

【技术实现步骤摘要】
一种轴向磁通电机驱动的对转桨式环形电力推进器
本技术属于船舶推进器
，具体涉及一种轴向磁通电机驱动的对转桨式环形电力推进器。
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
为降低水润滑轴承的摩擦损耗，简化推进系统结构、提高螺旋桨和转子组件的刚度，本技术提出了一种由轴承支撑的、前后布置的轴向磁通电机驱动的对转桨环形电力推进器。这是采用置于水中的轴向磁通电机直接带动对转螺旋桨转动，省去了中间的传动设备，转子组件和螺旋桨由置于水中的轴系和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，本技术采取的技术方案为：一种轴向磁通电机驱动的对转桨式环形电力推进器，包括推进器单元，所述推进器单元包括：轴向磁通电机、螺旋桨和轴系组件，所述螺旋桨与所述轴向磁通电机的转子组件相连，所述轴系组件包括：螺旋桨轴、轴承组、轴承座和支撑辐条，所述螺旋桨轴通过轴承组设置于所述轴承座内且与所述螺旋桨相连，所述轴承座通过所述支撑辐条与所述轴向磁通电机的端面法兰相连；正转推进器单元和反转推进器单元前后同轴并列设置，且所述正转推进器单元的螺旋桨与所述反转推进器单元的螺旋桨的旋向相反，用于产生同样方向的推力。进一步的，所述轴向磁通电机包括：壳体、端面法兰、转子组件和两个定子组件，所述壳体的两端分别设有所述端面法兰，所述两个定子组件分别固定于两端的所述端面法兰上，所述转子组件设置于所述两个定子组件之间且与所述两个定子组件产生的气隙磁场方向为轴向。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平行设置，且所述支撑架的一端通过叶梢法兰与所述螺旋桨相连。进一步的，还包括防护罩，其与所述壳体相连。进一步的，所述轴承组装配于所述轴承座内，所述螺旋桨轴与轴承座之间采用水润滑或油润滑方式中的一种或几种。进一步的，采用油润滑方式时，所述螺旋桨轴与轴承座之间具有密封件。进一步的，所述螺旋桨为有毂式螺旋桨。进一步的，所述对转桨式环形电力推进器包括串联的多个所述推进器单元。本技术的有益效果至少包括：1）降低了摩擦力和磨损：采用轴系加滑动轴承（或滚动轴承），替代了轮缘式的水润滑轴承，轴承表面线速度降低了，摩擦力和摩擦功耗也减小了，磨损量也降低了，延长了轴承的寿命，提高了推进器的可靠性；2）提高了螺旋桨刚度：采用了有毂式螺旋桨，替代了无毂式螺旋桨，提高了螺旋桨-转子组件的刚度，减少了转子的变形，确保了电机气隙均匀，保证了电机的高效率；3）提高了推进效率：首先，采用了双定子单转子结构的轴向磁通永磁无刷电机（盘式电机），电机效率高；其次，电机转子直接驱动螺旋桨转动，不再需要任何中间传动环节，降低了传动损耗；第三，采用对转桨型式，后桨吸收前桨周向旋转涡流能量，效率进一步提高；4）功率密度大采用双电机，且每个电机为双定子单转子结构，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，甚至可以通过更多级推进器的组合达到更高的功率和推力；5）噪声振动降低：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。附图说明图1为本技术推进器结构示意图。图2为图1第一实施例C-C向剖视图。图3为图2的局部放大图。图4为本技术螺旋桨的桨毂与螺旋桨轴一体结构示意图一。图5为本技术螺旋桨的桨毂与螺旋桨轴一体结构示意图二。图6为本技术螺旋桨的桨毂与螺旋桨轴分体结构示意图一。图7为本技术螺旋桨的桨毂与螺旋桨轴分体结构示意图二。图8为图1第二实施例C-C向剖视图。其中，1.前轴承组；2.前螺旋桨轴；3.前罩盖；4.前轴承座；5.前支撑辐条；6.前螺旋桨；7.前防护罩；8.前电机前端面法兰；9.前电机双定子组件；10.前电机单转子组件；11.壳体；12.前电机后端面法兰；13.后电机前端面法兰；14.后电机单转子组件；15.后电机双定子组件；16.后电机后端面法兰；17.后防护罩；18.后螺旋桨；19.后支撑辐条；20.后轴承座；21.后罩盖；22.后螺旋桨轴；23.后轴承组；24.叶梢法兰；25.桨毂；26.密封件；27.第一级推进器单元；28.第二级推进器单元；29.第三级推进器单元。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，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，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。实施例1：在本技术的该实施例中，本技术为前后布置的两台推进器单元组合而成，参见图1-3所示，正转（前）推进器单元和反转（后）推进器单元前后同轴并列设置，每台推进器单元包含轴向磁通电机（盘式电机）、螺旋桨及轴系组件。每台电机由控制器独立控制，各驱动一个螺旋桨，旋向相反，推力方向一致，形成前后布置的对转桨，后螺旋桨吸收前螺旋桨的周向旋转涡流能量，提高了推进效率。电机型式均为双定子单转子型式的轴向磁通永磁无刷电机（盘式电机），直接驱动螺旋桨旋转，螺旋桨推力通过轴承组传递到电机上，进而最终推动船体。可以理解的是，本技术该实施例中，两台电机前后串列，同轴布置，各驱动一个螺旋桨。前螺旋桨正转，后螺旋桨反转，前后螺旋桨的旋向相反，推力方向一致，后螺旋桨吸收前螺旋桨的周向旋转涡流能量，形成对转桨，提高了推进效率，前、后螺旋桨的叶数和螺距分布等桨叶参数，需要进行水动力优化设计来确定。本技术采用的轴向磁通永磁无刷电机（盘式电机）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，定子组件和转子组件为盘式结构。电机由定子组件、转子组件、壳体、端面法兰组成。本技术中前、后电机均为双定子单转子结构，每台电机中，两个定子组件分别固定在电机前后端面法兰上，中间为单转子组件。电机定子组件为轴向铁芯和线圈组成，也可设计为无铁芯结构，定子整体灌封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。转子组件夹在两个定子组件中间，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对转桨式环形电力推进器，其特征在于，包括推进器单元，所述推进器单元包括：轴向磁通电机、螺旋桨和轴系组件，所述螺旋桨与所述轴向磁通电机的转子组件相连，所述轴系组件包括：螺旋桨轴、轴承组、轴承座和支撑辐条，所述螺旋桨轴通过轴承组设置于所述轴承座内且与所述螺旋桨相连，所述轴承座通过所述支撑辐条与所述轴向磁通电机的端面法兰相连；/n正转推进器单元和反转推进器单元前后同轴并列设置，且所述正转推进器单元的螺旋桨与所述反转推进器单元的螺旋桨的旋向相反，用于产生同样方向的推力。/n

【技术特征摘要】
1.一种轴向磁通电机驱动的对转桨式环形电力推进器，其特征在于，包括推进器单元，所述推进器单元包括：轴向磁通电机、螺旋桨和轴系组件，所述螺旋桨与所述轴向磁通电机的转子组件相连，所述轴系组件包括：螺旋桨轴、轴承组、轴承座和支撑辐条，所述螺旋桨轴通过轴承组设置于所述轴承座内且与所述螺旋桨相连，所述轴承座通过所述支撑辐条与所述轴向磁通电机的端面法兰相连；
正转推进器单元和反转推进器单元前后同轴并列设置，且所述正转推进器单元的螺旋桨与所述反转推进器单元的螺旋桨的旋向相反，用于产生同样方向的推力。


2.根据权利要求1所述的对转桨式环形电力推进器，其特征在于，所述轴向磁通电机包括：壳体、端面法兰、转子组件和两个定子组件，所述壳体的两端分别设有所述端面法兰，所述两个定子组件分别固定于两端的所述端面法兰上，所述转子组件设置于所述两个定子组件之间且与所述两个定子组件产生的气隙磁场方向为轴向。


3.根据权利要求2所述的对转桨...

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