本发明专利技术提供了一种大功率跨度的组合变速水下推进电机，电机输出轴的一端通过第三轴承安装到轴承支架上，另一端通过第四轴承安装到驱动端端盖上，大功率电机转轴的连接第二轴承的一端通过平键和超越离合器Ⅰ同轴安装，超越离合器Ⅰ和联轴器通过螺钉进行同轴安装，联轴器的另一端与电机输出轴通过花键连接；将大功率电机和小功率电机串联，实现大功率电机和小功率电机共用输出轴，实现将大功率电机和小功率电机同轴连接。本发明专利技术大功率电机可独立驱动水下航行器以高速航行，且小功率电机可独立驱动水下航行器以低速巡航，实现了大功率转子和小功率转子的机械隔离，避免小功率转子超过额定转速旋转而产生超高的反电动势击穿小功率电机绝缘的可能性。电机绝缘的可能性。电机绝缘的可能性。
【技术实现步骤摘要】
一种大功率跨度的组合变速水下推进电机
[0001]本专利技术涉及水下推进电机领域，特别是一种高效组合变速水下推进电机。
技术介绍
[0002]随着航海科技的不断发展，水下航行器得到了迅猛的发展。而高效化是水下航行器未来的重要发展方向之一。因水下航行器通常利用其自身携带的能源航行并开展水下作业，故提高效率是提升水下航行器续航能力的重要手段。大致地，随着水下航行器航行速度的提升，所需的推进功率呈三次方关系增长，例如，航行速度变为原来的二倍，则所需的推进功率须增至原来的八倍。因此，对于有高速航行需求的水下航行器，如鱼雷，其所需的功率跨度十分巨大，给其高效化设计带来困难。
[0003]推进电机是电动力水下航行器的动力推进核心部件之一，提升推进电机的效率对于水下航行器的高效化具有十分重要的意义。众所周知，推进电机一般只在设计额定点附近具有高效率，而离额定点越远的工作点，其效率越低。为了提升具有水下推进电机的效率，现有水下推进电机主要通过合理地调整设计额定点的位置，或者通过优化电机设计，扩大其高效率范围，兼顾提升高、低功率状态的效率。其不足之处在于：当高、低速状态的功率差距为数量级时，特别是当百千瓦级以上的电机运行在一千瓦以下时，现有的水下推进电机只能保证大功率输出状态下90％以上的高效率，而小功率输出状态下的效率会降低到70％以下。对于大部分时间运行于小功率状态且有大功率输出要求的水下航行器，现有推进电机的效率很难满足工程需求。
技术实现思路
[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种大功率跨度的组合变速水下推进电机，本专利技术提供一种在具有大功率跨度的同时能保证其在高、低功率状态下均具备高效率的组合变速水下推进电机，以解决现有的水下推进电机难以提高低功率状态下效率的问题。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种大功率跨度的组合变速水下推进电机，包括由大功率定子(5)和大功率转子(4)组成的大功率电机、由小功率定子(17)和小功率转子(16)组成的小功率电机、大功率电机转轴(3)、电机输出轴(14)、超越离合器Ⅰ(10)、超越离合器Ⅱ(15)以及联轴器(11)；所述大功率转子(4)和大功率电机转轴(3)通过平键连接同轴安装成为一个旋转组件；所述大功率电机转轴(3)的一端通过第一轴承(2)安装到非驱动端端盖(1)上，大功率电机转轴(3)的另一端通过第二轴承(7)安装到轴承端盖(8)上；所述的小功率转子(16)同轴安装到超越离合器Ⅱ(15)上，所述的超越离合器Ⅱ(15)通过平键连接同轴安装到电机输出轴(14)上；所述的电机输出轴(14)的一端通过第三轴承(12)安装到轴承支架(9)上，电机输出轴(14)的另一端通过第四轴承(18)安装到驱动端端盖(19)上；所述的大功率电机转轴(3)的连接第二轴承(7)的一端通过平键和超越离合器Ⅰ(10)同轴安装，所述的超越离合器Ⅰ(10)和联轴
器(11)通过螺钉进行同轴安装，联轴器(11)的另一端与电机输出轴(14)通过花键连接；这样做的益处是将大功率电机和小功率电机串联起来，以实现大功率电机和小功率电机共用输出轴，并实现大功率电机和小功率电机的动力切换，从而实现将大功率电机和小功率电机同轴连接；即在超越离合器Ⅰ(10)的作用下，大功率电机转轴(3)只能在朝正向ω方向旋转时，超越离合器Ⅰ(10)结合，并通过联轴器(11)将动力传递至电机输出轴(14)，而朝反向旋转时，超越离合器Ⅰ(10)脱离，大功率电机转轴(3)的动力不能通过联轴器(11)传递至电机输出轴(14)；另一方面，在超越离合器Ⅱ(15)的作用下，小功率转子(16)只能在朝正向旋转时能将动力传递至电机输出轴(14)，而朝反向旋转时，超越离合器Ⅱ(15)脱离，小功率转子(16)的动力不能通过超越离合器Ⅱ(15)传递至电机输出轴(14)。
[0007]所述的大功率电机和小功率电机均为通过电机优化设计方法而得，以实现大功率电机独立运行时达到最高效率，且小功率电机独立运行时达到最高效率，以此提高推进电机整体效率。
[0008]所述的超越离合器Ⅰ(10)和超越离合器Ⅱ(15)均为根据需要传递的扭矩和转速选型的超越离合器。
[0009]所述的第一轴承(2)、第二轴承(7)、第三轴承(12)和第四轴承(18)均为滚动轴承。
[0010]所述大功率定子(5)和小功率定子(17)可通过热装方式首先分别安装到电机壳体(6)和小电机壳体(13)上。
[0011]所述大功率转子(4)采用内置式转子结构，而小功率转子(16)则采用表贴式转子结构。
[0012]本专利技术的有益效果在于：
[0013](1)实现了大功率电机可独立驱动水下航行器以高速航行，且小功率电机可独立驱动水下航行器以低速巡航。这样的好处是将水下航行器高速航行和低速巡航的动力源分开，有利于通过优化设计大功率电机和小功率电机，以实现水下航行器的高速航行和低速航行均具备高效率，节约能源，提高水下航行器的航程。
[0014](2)通过超越离合器Ⅰ(10)和超越离合器Ⅱ(15)的使用，超越离合器存在内圈和外圈两个同轴安装的组件，且其存在两种运行状态：结合状态(内圈和外圈一起旋转)和脱离状态(内圈和外圈只有其中一个旋转，具体取决于二者的转速)，两种状态的切换无需控制，能根据内圈和外圈的旋转状态在机械上自动实现，实现了大功率转子(4)和小功率转子(16)的机械隔离。即：
[0015]第一，在大功率转子(4)旋转时，超越离合器Ⅰ(10)处于结合状态，使得动力传递至电机输出轴(14)。而超越离合器Ⅱ(15)处于脱离状态，电机输出轴(14)不能带动小功率转子(16)，避免了小功率转子(16)超过额定转速旋转而产生超高的反电动势击穿小功率电机绝缘的可能性；
[0016]第二，在小功率转子(16)旋转时，超越离合器Ⅱ(15)处于结合状态，使得动力传递至电机输出轴(14)，而超越离合器Ⅰ(10)处于脱离状态，电机输出轴(14)不能带动大功率转子(4)，避免了因大功率转子(4)高机械损耗和大转动惯量等因素，导致小功率电机效率极大降低的问题。
附图说明
[0017]图1为本专利技术大功率跨度的组合变速水下推进电机结构的轴向剖视图。
[0018]图2为本专利技术大功率跨度的组合变速水下推进电机结构在大功率电机处的径向剖视图。
[0019]图3为本专利技术大功率跨度的组合变速水下推进电机结构在小功率电机处的径向剖视图。
[0020]图4为本专利技术实施例选型的超越离合器的轴向半剖视图。
[0021]其中：1为非驱动端端盖、2为第一轴承、3为大功率电机转轴、4为大功率转子、5为大功率定子、6为电机壳体、7为第二轴承、8为轴承端盖、9轴承支架、10为超越离合器Ⅰ、11为联轴器、12为第三轴承、13为小电机壳体、14为电机输出轴、15为超越离合器Ⅱ、16为小功率转子、17为小功率定子、18为第四轴承、19为驱动端端盖。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大功率跨度的组合变速水下推进电机，其特征在于：所述大功率跨度的组合变速水下推进电机，包括由大功率定子(5)和大功率转子(4)组成的大功率电机、由小功率定子(17)和小功率转子(16)组成的小功率电机、大功率电机转轴(3)、电机输出轴(14)、超越离合器Ⅰ(10)、超越离合器Ⅱ(15)以及联轴器(11)；所述大功率转子(4)和大功率电机转轴(3)通过平键连接同轴安装成为一个旋转组件；所述大功率电机转轴(3)的一端通过第一轴承(2)安装到非驱动端端盖(1)上，大功率电机转轴(3)的另一端通过第二轴承(7)安装到轴承端盖(8)上；所述的小功率转子(16)同轴安装到超越离合器Ⅱ(15)上，所述的超越离合器Ⅱ(15)通过平键连接同轴安装到电机输出轴(14)上；所述的电机输出轴(14)的一端通过第三轴承(12)安装到轴承支架(9)上，电机输出轴(14)的另一端通过第四轴承(18)安装到驱动端端盖(19)上；所述的大功率电机转轴(3)的连接第二轴承(7)的一端通过平键和超越离合器Ⅰ(10)同轴安装，所述的超越离合器Ⅰ(10)和联轴器(11)通过螺钉进行同轴安装，联轴器(11)的另一端与电机输出轴(14)通过花键连接；这样做的益处是将大功率电机和小功率电机串联起来，以实现大功率电机和小功率电机共用输出轴，并实现大功率电机和小功率电机的动力切换，从而实现将大功率电机和小功率电机同轴连接；即在超越离合器Ⅰ(10)的作用下，大功率电机转轴(3)只能在朝正向ω方向旋转时，超越离合器Ⅰ(10)...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛昭勇，田文龙，欧换宇，程博，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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