本发明专利技术公开了一种无轴驱动式集成电机推进器，设置在水面或水下航行器的艇体的尾部，由串联排列在实心非旋转轴上的前置定子、转子螺旋桨与后置定子三段组成，螺旋桨桨叶外周连接在环形的螺旋桨周向轮缘上，转子永磁体嵌套在螺旋桨周向轮缘内；在导管的内腔中设置有定子绕组，转子永磁体与定子绕组均采用水密封，两者之间设置间隙形成环形电机。本发明专利技术将永磁电机与螺旋桨和导管有机结合形成一个模块化单元，易于在水面和水下平台上安装，适用于水面船舶或水下潜器的大功率主推，结构合理，推进效率高，水动力辐射噪声低，空泡性能优良，且安全可靠。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶推进器领域，尤其是一种无轴驱动式集成电机推进器。
技术介绍
随着船舶技术的飞速发展，人们对船舶推进装置的要求也大大提高，传统的轴驱式推进器存在诸如噪声、振动和布局等缺 点，已经不能适应水面和水下高性能平台的要求，因而出现了电机与螺旋桨一体的推进器，目前主要存在实心有榖和空心无榖两种形式。美国专利文件《IntegralMotor Propulsor Unit For Water Vehicles))(US005220231A)是一种有榖空心轴式集成电机推进器，该推进器是一种导管螺旋桨，在导管内部安装电机定子绕组，在转子螺旋桨周向轮缘外部安装转子永磁体，同时转子螺旋桨安装在一个空心的非旋转轴上，通过径向轴承和主、辅推力轴承组合固定转子螺旋桨和传递推力。该专利所述的推进器为集成式，其导管、转子螺旋桨和定子支撑臂与空心非旋转轴连接成为一个整体，适用于水面或水下平台的动力定位推进器，但是其结构形式限制了功率，而且作为主推时无法与艉部线型匹配。空心非旋转轴结构设计有利于形成循环水流润滑轴承，但是当功率增大以后会带来强度和结构振动问题。此外，定子绕组的输入电源线外置在导管外部，极易发生电缆缠绕，而且这种外置形式降低了电缆的安全性。美国专利文件《Shaftless Propeller》(US20070126297A1)，以及中国专利《无轴推进器》(CN1897417A)和《水下空心无榖桨推进器》(CN101546939A)均是一种无榖式空心集成电机推进器，该推进器是在圆柱形开口的流道内安装带环形永磁体的转子叶片，而且在转子和定子间安装可倾瓦块轴承，可以承受相对较高的载荷，空心无榖的结构有利于减小附体阻力和解决防止缠绕问题。但是这种推进器不适用于大功率情况，尤其是当功率达到几百或几千千瓦级时，空心无榖结构使每个叶片成为向内凸出的悬臂梁，将会带来严重的结构振动和噪声问题。
技术实现思路
本申请人针对上述现有生产中这些缺点，提供一种结构合理的无轴驱动式集成电机推进器，从而适用于大功率、高航速、与艉部线型匹配良好、结构强度和振动性能优良、无梢涡空泡，且安全可靠。本专利技术所采用的技术方案如下 一种无轴驱动式集成电机推进器，设置在水面或水下航行器的艇体的尾部，由串联排列在实心非旋转轴上的前置定子、转子螺旋桨与后置定子三段组成；前置定子与后置定子的桨榖固定在实心非旋转轴上，桨叶外端固定在导管上；转子螺旋桨设置在前置定子与后置定子之间，螺旋桨桨榖可枢转地设置在实心非旋转轴上，螺旋桨桨叶外周连接在环形的螺旋桨周向轮缘上，转子永磁体嵌套在螺旋桨周向轮缘内；在导管的内腔中设置有定子绕组，转子永磁体与定子绕组均采用水密封，两者之间设置间隙形成环形电机。作为上述技术方案的进一步改进在螺旋桨桨榖的内周设置环形轴承，在实心非旋转轴的外周套设橡胶套，在橡胶套与环形轴承之间，安装有前后两套轴瓦，环形轴承前端通过前止推轴承与轴承座抵接在前置定子桨榖端面，后端通过后止推轴承抵接在后置定子桨榖端面。前后止推轴承的表面开设沟槽，橡胶套外表面开有螺旋型沟槽。后置定子桨榖通过螺纹连接旋紧在实心非旋转轴上。所述前置定子与后置定子为预旋式，其展向各个剖面的攻角各不 相同；或者是非预旋式，其展向各个剖面相对来流方向攻角为零。导管为长导管，其长度范围为O. 7 I. O倍螺旋桨直径，为加速或减速型导管。动力源电缆穿过实心非旋转轴的内孔、前置定子与定子绕组连接。螺旋桨周向轮缘与导管之间安装有水润滑轴承。本专利技术的有益效果如下 本专利技术将永磁电机与螺旋桨和导管有机结合形成一个模块化单元，易于在水面和水下平台上安装，适用于水面船舶或水下潜器的大功率主推，特别适用于水下高速运载器。模块化单元结构使电机直径大大增加，提高了电机的输出转矩，而且转子的周向设置有轮缘，使桨叶叶梢结构不是悬臂梁，这种叶梢结构使转子在外半径可以承受较大的载荷，同时前后置定子带预旋的结构形式，不仅提高了推进效率，而且也降低了转子产生的水动力辐射噪声。与空心无榖推进器相比，本专利技术通过实心非旋转轴、前后两级定子支撑臂结构和电缆内置的设计，不仅可以与艉部线型保持匹配，而且结构设计比较合理，可以有效减小转子和导管的振动，同时也省去了复杂的轴系布置，改善了噪声性能。本专利技术的转子螺旋桨旋转时不会产生梢涡，空泡性能优良。本专利技术的定子线圈供电电缆内置设计形式，不存在电缆缠绕的可能，大大增加了电缆的安全性。本专利技术的多组推进器轴承利用离心力进行水润滑，省去轴承的密封，整体结构相对简单，易于经常更换。附图说明图I是本专利技术的三维结构示意图。图2是本专利技术的纵向中剖面视图。图3是图2中的A部放大图。图4是图2中的B部放大图。图中1、导管；3、前置定子；31、前置定子桨榖；32、前置定子桨叶；4、转子螺旋桨；41、螺旋桨桨榖；42、螺旋桨桨叶；43、螺旋桨周向轮缘；5、后置定子；51、后置定子桨榖；52、后置定子桨叶；53、螺纹连接；6、周向挡板；7、定子绕组；8、实心非旋转轴；9、动力源电缆；10、艇体；11、转子永磁体；12、密封环；13、轴承；14、环形薄壁件；15、后止推轴承；16、前止推轴承；17、橡胶套；18、轴瓦；19、环形轴承；20、轴承座；21、紧固件；22、密封胶。具体实施例方式下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。如图I、图2所示，本专利技术所述的无轴驱动集成电机推进器设置在水面或水下航行器的艇体10的尾部，由前置定子3、转子螺旋桨4与后置定子5三段串联排列在实心非旋转轴8组成，其中前置定子3与后置定子5的内周固定在实心非旋转轴8上，外周通过螺钉等紧固件21固定加速或减速导管1，转子螺旋桨4内周可枢转地设置在实心非旋转轴8上，夕卜周通过螺旋桨周向轮缘43可回转的配合在导管I内。如图2所示，前置定子3的前置定子桨榖31固定在实心非旋转轴8上，前置定子桨叶32的外端通过紧固件21锁紧连接导管I。同样，后置定子5的后置定子桨榖51通过螺纹连接53旋紧在实心非旋转轴8上，后置定子桨叶52的外端通过紧固件21锁紧连接导管I。前置定子3与后置定子5为预旋式叶片，其展向各个剖面的攻角各不相同；前置定子3也可为非预旋式，展向各个剖面相对来流方向攻角为零，剖面翼型为NACA (美国国家航空咨询委员会National Advisory Council for Aeronautics)形式。导管I为长导管，其长度范围为O. 7 I. O倍螺旋桨直径，可以为加速型导管，也可以为减速型导管。转子螺旋桨4设置在前置定子3与后置定子5之间，如图4所示，环形轴承19通 过螺栓连接在螺旋桨桨榖41的内周形成一体，在实心非旋转轴8的外周套设橡胶套17，在橡胶套17与环形轴承19之间，安装有前后两套轴瓦18，环形轴承19前端通过前止推轴承16与轴承座20抵接在前置定子桨榖31端面，后端通过后止推轴承15抵接在后置定子桨榖51端面。前后止推轴承的表面开沟槽，橡胶套17外表面开有螺旋型沟槽，工作时水流在离心力的作用下，被推动并依次通过前止推轴承16、橡胶套17、后止推轴承15形成循环水流，起到散热和浸润轴承的作用。轴瓦18由具有坚硬覆盖层的金属或金属合金制造，环形轴承19可由塑料材料或金属塑料合成材料制造，且其与轴瓦18的接触面采用本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹庆明，赵文峰，董郑庆，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七○二研究所，
类型：发明
国别省市：
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