本发明专利技术公开了一种轮缘推进器，包括有转轴、壳体、定子及转子，所述转轴呈中空、喇叭状结构，通过轴承活动安装在壳体的两侧的端盖中，包括有大端部、小端部及连接大端部与小端部的渐变部；所述大端部内环固定安装有螺旋桨，所述小端部外环固定安装有转子；所述定子固定安装在壳体上，与所述转子相对应；所述螺旋桨后端设有整流片，所述整流片通过贯穿螺旋桨中心通道的连杆固定在导流罩上，所述导流罩固定安装在壳体上。本发明专利技术结合其管道及螺旋桨的结构特点，并利用了文丘里效应，极好地解决了轮缘推进器中大功率驱动装置与有限的安装空间之间的矛盾及管道中涡动能量的利用问题，在保证轮缘推进器小体积的同时，大大提高了其推进功率及推进效率。
【技术实现步骤摘要】
一种轮缘推进器及采用该推进器的行进工具
本专利技术属于流体推进器领域，尤其涉及一种大功率、高效率、运行平稳的轮缘推进器及一种采用该种推进器的行进工具。
技术介绍
近年来，随着海工及水上娱乐事业的发展，对推进器的性能要求也越来越高，传统的轴驱式推进器的劣势逐渐凸显，已经无法更好地满足工作要求。例如传统轴驱式推进器部件多、结构复杂、船舱占用空间大、能量损耗大，振动和噪声控制困难、建造和维护成本高等，这些缺陷导致人们逐渐将目光转向更加先进的无轴轮缘推进系统。轮缘驱动推进器分为无毂和有毂两种形式，目前为减小阻力和解决杂物或线缆缠绕的问题，多采用无毂的形式。该种轮缘推进器主要包括有电机的定子和转子，转子呈圆柱形，螺旋桨桨叶内置在转子中，转子中的磁极均布在螺旋桨的径向圆周，定子则是直接置于螺旋桨外圈，与磁极相对应，通电后驱动转子带动螺旋桨旋转，这种轮缘推进器从结构上不难发现，其电机定子、转子的安装空间极其有限，而电机的功率与体积有直接的关系，且为了减少水阻，要求导管尽可能薄，进一步限制了电机部分的安装空间，因此推进器功率也受到极大的制约，成为限制轮缘推进系统大功率化的关键技术瓶颈之一；而在单螺旋桨推进系统中，螺旋桨尾流中的涡动能量没能被很好地利用，无法转化为有效的推进动力，同时还产生了倾倒力矩，影响推进器的平稳性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种结合其管道及螺旋桨的特点，并利用文丘里效应而设计的大功率、高效率、运行平稳的轮缘推进器。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种轮缘推进器，包括有转轴、壳体、定子及转子，所述转轴呈中空、喇叭状结构，通过轴承活动安装在壳体的两侧的端盖中，所述转轴包括有大端部、小端部及连接大端部与小端部的渐变部；所述大端部内环固定安装有螺旋桨，所述小端部外环固定安装有转子；所述定子固定安装在壳体上，与所述转子相对应；所述螺旋桨后端设有整流片，所述整流片通过贯穿螺旋桨中心通道的连杆固定在导流罩上，所述导流罩固定安装在壳体上；其有益效果在于：所述转轴呈中空、喇叭状的结构，在运行过程中，流体从大端部进入，经过渐变部，速度因为涌流截面积变化地关系而上升，在最窄处时，速度达到最大值，静态压力达到最小值，使得流体从小端部高速喷出，通过利用文丘里效应增大了出水口的喷射速度，提高了推进效率，特别需要指出的是转轴的喇叭状结构，极大地增大了电机部分的安装空间，转子固定安装在小端部，定子固定安装在壳体上，与转子相对应，众所周知，电机的功率与电机的体积有很大的关系，电机体积越大，所能提供的功率也就越大。该轮缘推进器突破常规设计，合理布局，极好地解决了轮缘推进器中大功率定、转子与狭小的安装空间之间的矛盾，在保证轮缘推进器小体积的同时，大大提高了其推进功率及推进效率；由于经过螺旋桨的流体除了向后的运动以外，还有一个相对于转轴中心旋转的运动，这种流体的旋转运动是有害的，使得船体有一个倾倒力矩，而且旋转运动也会消耗电机的一部分功率，所述整流片结合螺旋桨中空的结构特征，巧妙地在螺旋桨后端与转轴之间布置，使得流体的旋转动能转换为向后运动的动能，进一步增大了推进器的推进动力力，提高了推进效率，同时消除了倾倒力矩，保证推进器运行的平稳性。优选地，所述螺旋桨与大端部为可拆卸连接，所述大端部内圆上设有键槽；其有益效果在于：螺旋桨属于高负荷运动部件，需要定期保养维护，且其结构形式复杂，可拆卸的设计大大降低了与转轴一体化制作的难度，且更加方便保养维护；在螺旋桨旋转的过程中，需要承受较大的扭矩，所述键槽为所需承担的扭矩提供支撑。进一步地，所述键槽截面呈半圆结构；其有益效果在于：半圆结构可以简化车、铣加工的难度，有合适铣刀可供直接选择，降低了制作成本。优选地，所述大端部内圆设有卡槽，所述螺旋桨通过设置在卡槽内的卡簧固定；其有益效果在于：在螺旋桨旋转过程中，流体被向后推出，此时螺旋桨亦需要承受较大的径向反作用力，所述卡簧为所需承担的反作用力提供支撑。优选地，所述渐变部上设有散热结构；其有益效果在于，在电机定子运行过程需要散发大量的热量，若不及时散热，为影响电机的性能，严重的情况下可能会绕掉线圈，正好在电机运转时，转轴会高速旋转带动螺旋桨，在螺旋桨的作用，大量流体会从流道中经过，可带走大部分热量，渐变部作为完成文丘里效应的重要组成部分，在其上设置凹槽或者叶片等散热结构，不但可增大转轴与空气的接触面积，还可加速电机内部热空气流动，大大提高散热效率。优选地，所述小端部上设有用于定位转子的第一台肩，大端部设有用于定位轴承组件的第二台肩；其有益效果在于：方便装配过程中转子及轴承的安装定位，减小装配难度，提高装配效率。优选地，所述螺旋桨由若干轮缘桨片拼装组合而成，其有益效果在于：单个的轮缘桨片制作更加方便，减低螺旋桨的制作难度，节省制作成本。优选地，所述定子包括有定子铁芯及定子绕组，所述定子铁芯固定安装上壳体中与所述转子相对应，缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组通电后产生电磁力，驱动转子旋转；其有益效果在于：铁芯加绕组的方式作为电机定子设计，经过多年来的研究，日趋成熟，且制作成本低。需要指出的是，目前的无铁芯定子形式亦有优异的特性，但制作成本高，在特定情况下，可作为代替方案。优选地，所述转子包括有转子铁芯及磁钢基板，所述转子铁芯套接在转轴小端部上，所述磁钢基板均布在所述转子铁芯上；其有益效果在于：转子铁芯作为磁路通道，不仅可减少漏磁，还可为磁钢基板提供安装基座，且制作成本低；如有需要，也可以采用如多级辐射环这类加工好的永磁环直接套装在小端部上，又或者将磁钢基板直接安装在小端部上已经加工好的定位槽中。优选地，所述大端部内径与小端部内径比值在1.8～1.4之间；其有益效果在于：流体在管道中运动时，管径收缩，流通阻力也会随之增加，为使推进效率达到最大化，所述大端部内径与小端部内径比值应处在1.8～1.4的范围中。一种行进工具，包括有本体及用于为本体提供行进动力的推进器，所述推进器为权利1～9中任意一种轮缘推进器；其有益效果在于：行进工具包括有飞行器或水面舰艇等，该轮缘推进器体积小，功率大，推进效率高，尤其可为以水为流通介质的行进工具提供强劲的动力；且该轮缘推进器噪音低，震动小，可为水中行进工具提供舒适的行驶体验；还需要指出的是，该轮缘推进器体积小，安装便捷，在本体内设蓄电池或发电机等电力的设备为其提供电源，在大型船舶中可极大节省机舱的空间，方便进一步优化船型，提高性能。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、该轮缘推进器在利用文丘里效应增大了出水口的喷射速度，提高了推进效率的同时，又巧妙利用转轴的结构特征，将电机部分布置在小端部，大大增加了电机的安装空间，提高了推进器的功率；2、该轮缘推进器采用可拆卸的螺旋桨便于制作及维护，节约了制作及保养成本；3、该轮缘推进器结合螺旋桨的结构特征，巧妙地在螺旋桨与转轴之间布置了整流片，整流片的设计使得流体在旋转过程中的涡动能量全部转换成了推进动力，提高了推进效率，同时消除了倾倒力矩，保证推进器运行的平稳性；4、采用该推进器的行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种轮缘推进器，包括有转轴、壳体、定子及转子，其特征在于：所述转轴呈中空、喇叭状结构，通过轴承活动安装在壳体的两侧的端盖中；所述转轴包括有大端部、小端部及连接大端部与小端部的渐变部；所述大端部内环固定安装有螺旋桨，所述小端部外环固定安装有转子；所述定子固定安装在壳体上，与所述转子相对应；所述螺旋桨后端设有整流片，所述整流片通过贯穿螺旋桨中心通道的连杆固定在导流罩上，所述导流罩固定安装在壳体上。/n
【技术特征摘要】
1.一种轮缘推进器，包括有转轴、壳体、定子及转子，其特征在于：所述转轴呈中空、喇叭状结构，通过轴承活动安装在壳体的两侧的端盖中；所述转轴包括有大端部、小端部及连接大端部与小端部的渐变部；所述大端部内环固定安装有螺旋桨，所述小端部外环固定安装有转子；所述定子固定安装在壳体上，与所述转子相对应；所述螺旋桨后端设有整流片，所述整流片通过贯穿螺旋桨中心通道的连杆固定在导流罩上，所述导流罩固定安装在壳体上。
2.根据权利要求1所述的一种轮缘推进器，其特征在于：所述螺旋桨与大端部为可拆卸连接，所述大端部内圆上设有键槽。
3.根据权利要求2所述的一种轮缘推进器，其特征在于：所述大端部内圆设有卡槽，所述螺旋桨通过设置在卡槽内的卡簧固定。
4.根据权利要求1所述的一种轮缘推进器，其特征在于：所述渐变部上设有散热结构。
5.根据权利要求1所述的一种轮缘...
【专利技术属性】
技术研发人员：王前进，
申请(专利权)人：武汉波依迈科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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