大功率跨度的水下推进电机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种大功率跨度的水下推进电机，包括大、小功率磁路、大、小功率磁路输出轴，大功率磁路中的大功率磁路输出轴和小功率磁路中的小功率磁路输出轴通过轴承同轴线安装固定于电机壳体内；大功率磁路输出轴和小功率磁路输出轴之间通过一个超越离合器进行连接，小功率磁路和大功率磁路分别用以在低功率和高功率的工况下输出功率，并通过一个超越离合器，实现两个磁路的功率输出切换，从而使得水下推进电机能在小功率状态和大功率状态之间进行动力输出状态的切换。由于小功率磁路和大功率磁路均可通过电机优化设计方法使其工作在效率最佳的额定工作点，使得具有较大功率跨度的水下推进电机在低功率状态和高功率状态均具备较高的效率。状态均具备较高的效率。状态均具备较高的效率。

【技术实现步骤摘要】
大功率跨度的水下推进电机


[0001]本技术涉及一种水下推进电机，特别是一种具有大功率跨度的水下推进电机。

技术介绍

[0002]随着海洋科技的进步和人类对海洋探索的不断深入，水下航行器和水面船舶的分工更加精细化，从而出现了许多针对特定任务场景的水下推进电机。根据螺旋桨特性，螺旋桨的功率和转速的三次方成正比，意味着当航速增加一倍时，所要求的螺旋桨的输出功率将变为原来的八倍。而对于一些具备低速航行状态和高速航行状态的水下航行器或水面船舶，若其速度跨度较大，其两种状态所要求的功率跨度将十分巨大。对于电机设计而言，只存在一个最佳效率点，设计过程中通常将工况设置在最佳效率点附近，从而保证推进电机的高效工作。当设计要求的工况跨度越大，就越难以保证所有的工况都能达到指标要求。
[0003]为了解决这一问题，首先，可以通过优化电机的设计，从而拓宽电机的效率图的高效率占比。从这个角度而言，现有的水下推进电机大多数采用一个具备在两种功率状态下均具备较高效率的磁路进行驱动。工作时通过电机控制器实现电机在两个工作状态之间进行切换，且实现较高的效率。这种方案固然在高低功率跨度较小情况下实现，且具备较高的鲁棒性和总体推进效率。然而，当高低两个功率状态的输出功率为数量级的跨度时，这种方案很难满足设计要求。此时，可以通过提出新的推进电机布局形式，如通过采用多磁路等的思想，可以较为有效地解决上述的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决水下推进电机具有两个大功率跨度的工况时，难以同时保证两个工况都具备较高效率的问题，本技术从电机的结构形式出发，提出一种具有两个磁路的大功率跨度水下推进电机，能同时保证跨度较大的高、低功率状态都具有较高的运行效率的水下推进电机，为解决大功率跨度的水下推进电机提供一种解决方案。
[0005]为实现上述目的，本技术的技术方案是：一种大功率跨度的水下推进电机，包括小功率磁路、大功率磁路、大功率磁路输出轴、小功率磁路输出轴、超越离合器、冷却装置、壳体和轴承，所述大功率磁路中的大功率磁路输出轴和小功率磁路中的小功率磁路输出轴通过轴承同轴线安装固定于电机壳体内；所述的大功率磁路输出轴和小功率磁路输出轴之间通过一个超越离合器进行连接，所述小功率磁路和大功率磁路分别用以在低功率和高功率的工况下输出功率，并通过一个超越离合器，实现两个磁路的功率输出切换，从而使得水下推进电机能在小功率状态和大功率状态之间进行动力输出状态的切换。
[0006]进一步，所述超越离合器的内圈连接大功率磁路输出轴，外圈则和小功率磁路输出轴连接。
[0007]进一步，所述的冷却装置包含冷却水道，所述冷却水道通过铸造方式与壳体集成在一起。
[0008]进一步，所述冷却水道为螺旋水道或轴向水道，所采用的具体尺寸能使得电机的散热效果达到最佳以保证电机工作在安全温度范围内。
[0009]进一步，所述的小功率磁路安装在输出端端盖内侧的空余空间，或安装于输出端端盖外侧。
[0010]进一步，所述小功率磁路和大功率磁路均包含电枢系统和永磁转子，其中电枢系统由硅钢片叠压并在绕制铜线绕组制成。
[0011]进一步，所述的轴承选用滑动轴承或滚动轴承，并根据所受载荷和额定工作转速选择相适配的轴承型号。
[0012]本技术的有益效果是：
[0013]本技术的水下推进电机具有两套磁路，分别是小功率磁路和大功率磁路。小功率磁路和大功率磁路分别用以在低功率和高功率的工况下输出功率，并通过使用一个超越离合器，实现两个磁路的功率输出切换。由于小功率磁路和大功率磁路均可通过电机优化设计方法使其工作在效率最佳的额定工作点，使得具有较大功率跨度的水下推进电机在低功率状态和高功率状态均具备较高的效率。
[0014]本技术提供的大功率跨度的水下航行器推进电机的优点是：通过大功率磁路输出轴和小功率磁路输出轴之间的超越离合器的作用，使得推进电机可以在小功率状态和大功率状态之间进行动力输出状态的切换。当水下航行器或水面船舶工作在低速状态时，小功率磁路启动并工作，由于超越离合器的作用，使得大功率磁路转子不旋转，从而实现小功率磁路驱动水下航行器或水面船舶以小功率状态航行；而当水下航行器或水面船舶以高速状态航行时，小功率磁路停止工作，而大功率磁路启动并工作，由于超越离合器的单向性，大功率磁路输出轴在超越离合器的作用下带动小功率磁路输出轴一并旋转，从而实现推进电机以大功率状态进行工作。由于超越离合器的作用，推进电机存在大、小功率两套磁路，而共用一个推进电机输出轴。
附图说明
[0015]图1为本技术和大功率跨度的水下推进电机结构的轴向剖视图；
[0016]图2为本技术的大功率跨度的水下推进电机结构中大功率磁路主要电磁部件的径向剖视图；
[0017]图3为本技术的大功率跨度的水下推进电机结构中小功率磁路主要电磁部件的径向剖视图；
[0018]图4为本技术的大功率跨度的水下推进电机的轴系主要部件的轴侧视图；
[0019]图中：1为滑动轴承、2为输入端端盖、3为大功率磁路电枢系统、4为大功率磁路转子、5为大功率磁路、6为壳体、7为大功率磁路输出轴、8为滚动轴承、9为螺旋水道、10为绕组、11为小功率磁路转子、12为输出端端盖、13为小功率磁路电枢系统、14为超越离合器、15为小功率磁路、16为小功率磁路输出轴。
具体实施方式
[0020]以下将参照附图更详细地描述本技术的各种实施例。在各个附图中，相同的零件和结构元素均用相同的数字标号来表示。为了更加清楚地展示电机内部结构，附图中
某些零件没有按照固定比例绘制，且为避免附图冗杂，附图中某些零件没有标号，但不影响附图的描述。
[0021]如图1至图4所示，本技术提供的一种大功率跨度的水下推进电机，主要包括由大功率磁路5、小功率磁路15、大功率磁路输出轴7、小功率磁路输出轴16、超越离合器14、冷却水道9、壳体6、滑动轴承1、滚动轴承8等。其中，大功率磁路5主要包括大功率磁路电枢系统3、大功率磁路转子4和大功率磁路输出轴7等。同样，小功率磁路15主要包括小功率磁路电枢系统13、小功率磁路转子11和小功率磁路输出轴16等。在本实施例中，大功率磁路5的额定输出功率为2.2MW，小功率磁路15的额定输出功率为5kW。大功率磁路5同轴安装在有冷却水道9的壳体6内部，而本实施例中，小功率磁路15的体积足够小，能安装到输出端端盖12的内侧，以充分利用空间。大功率输出轴7和小功率输出轴16之间用一个型号为CKZ23的超越离合器14进行连接，从而实现大功率和小功率之间的动力切换。冷却水道9通过砂芯铸造等工艺方法设计在电机壳体6内部，从而形成一个循环水套，用以给大功率磁路降温，保证电机的安全运行。
[0022]当水下航行器或水面船舶工作在低速航行状态时，电机启动小功率磁路15进行驱动，而大功率磁路5不启动。当小功率磁路输出轴16在小功率磁路转子11驱动下旋转时，由于超越离合器14的单向性，大功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大功率跨度的水下推进电机，其特征在于：包括小功率磁路、大功率磁路、大功率磁路输出轴、小功率磁路输出轴、超越离合器、冷却装置、壳体和轴承，所述大功率磁路中的大功率磁路输出轴和小功率磁路中的小功率磁路输出轴通过轴承同轴线安装固定于电机壳体内；所述的大功率磁路输出轴和小功率磁路输出轴之间通过一个超越离合器进行连接，所述小功率磁路和大功率磁路分别用以在低功率和高功率的工况下输出功率，并通过一个超越离合器，实现两个磁路的功率输出切换，从而使得水下推进电机能在小功率状态和大功率状态之间进行动力输出状态的切换。2.根据权利要求1所述的大功率跨度的水下推进电机，其特征在于：所述超越离合器的内圈连接大功率磁路输出轴，外圈则和小功率磁路输出轴连接。3.根据权利要求1所述的大功率跨度的水下推进电机，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁妍，李姗，张洋，陈茂才，于华栋，李菀茹，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇四研究所，
类型：新型
国别省市：