[發(fā)明專利]無(wú)軸驅(qū)動(dòng)式集成電機(jī)推進(jìn)器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210129358.5
• 申請(qǐng)日: 2012-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN102632982A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹慶明;趙文峰;董鄭慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七○二研究所
• 主分類號(hào): B63H1/16
• 分類號(hào): B63H1/16;B63H5/14;B63H23/24;H02K16/04
• 代理公司: 無(wú)錫華源專利事務(wù)所 32228
• 代理人: 趙臻淞;聶漢欽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶推進(jìn)器領(lǐng)域，尤其是一種無(wú)軸驅(qū)動(dòng)式集成電機(jī)推進(jìn)器。

背景技術(shù)

隨著船舶技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)船舶推進(jìn)裝置的要求也大大提高，傳統(tǒng)的軸驅(qū)式推進(jìn)器存在諸如噪聲、振動(dòng)和布局等缺點(diǎn)，已經(jīng)不能適應(yīng)水面和水下高性能平臺(tái)的要求，因而出現(xiàn)了電機(jī)與螺旋槳一體的推進(jìn)器，目前主要存在實(shí)心有榖和空心無(wú)榖兩種形式。

美國(guó)專利文件《Integral?Motor?Propulsor?Unit?For?Water?Vehicles》(US005220231A)是一種有榖空心軸式集成電機(jī)推進(jìn)器，該推進(jìn)器是一種導(dǎo)管螺旋槳，在導(dǎo)管內(nèi)部安裝電機(jī)定子繞組，在轉(zhuǎn)子螺旋槳周向輪緣外部安裝轉(zhuǎn)子永磁體，同時(shí)轉(zhuǎn)子螺旋槳安裝在一個(gè)空心的非旋轉(zhuǎn)軸上，通過(guò)徑向軸承和主、輔推力軸承組合固定轉(zhuǎn)子螺旋槳和傳遞推力。該專利所述的推進(jìn)器為集成式，其導(dǎo)管、轉(zhuǎn)子螺旋槳和定子支撐臂與空心非旋轉(zhuǎn)軸連接成為一個(gè)整體，適用于水面或水下平臺(tái)的動(dòng)力定位推進(jìn)器，但是其結(jié)構(gòu)形式限制了功率，而且作為主推時(shí)無(wú)法與艉部線型匹配。空心非旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有利于形成循環(huán)水流潤(rùn)滑軸承，但是當(dāng)功率增大以后會(huì)帶來(lái)強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)振動(dòng)問(wèn)題。此外，定子繞組的輸入電源線外置在導(dǎo)管外部，極易發(fā)生電纜纏繞，而且這種外置形式降低了電纜的安全性。

美國(guó)專利文件《Shaftless?Propeller》(US20070126297A1)，以及中國(guó)專利《無(wú)軸推進(jìn)器》(CN1897417A)和《水下空心無(wú)榖槳推進(jìn)器》(CN101546939A)均是一種無(wú)榖式空心集成電機(jī)推進(jìn)器，該推進(jìn)器是在圓柱形開口的流道內(nèi)安裝帶環(huán)形永磁體的轉(zhuǎn)子葉片，而且在轉(zhuǎn)子和定子間安裝可傾瓦塊軸承，可以承受相對(duì)較高的載荷，空心無(wú)榖的結(jié)構(gòu)有利于減小附體阻力和解決防止纏繞問(wèn)題。但是這種推進(jìn)器不適用于大功率情況，尤其是當(dāng)功率達(dá)到幾百或幾千千瓦級(jí)時(shí)，空心無(wú)榖結(jié)構(gòu)使每個(gè)葉片成為向內(nèi)凸出的懸臂梁，將會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)振動(dòng)和噪聲問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)人針對(duì)上述現(xiàn)有生產(chǎn)中這些缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)合理的無(wú)軸驅(qū)動(dòng)式集成電機(jī)推進(jìn)器，從而適用于大功率、高航速、與艉部線型匹配良好、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和振動(dòng)性能優(yōu)良、無(wú)梢渦空泡，且安全可靠。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種無(wú)軸驅(qū)動(dòng)式集成電機(jī)推進(jìn)器，設(shè)置在水面或水下航行器的艇體的尾部，由串聯(lián)排列在實(shí)心非旋轉(zhuǎn)軸上的前置定子、轉(zhuǎn)子螺旋槳與后置定子三段組成；前置定子與后置定子的槳榖固定在實(shí)心非旋轉(zhuǎn)軸上，槳葉外端固定在導(dǎo)管上；轉(zhuǎn)子螺旋槳設(shè)置在前置定子與后置定子之間，螺旋槳槳榖可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在實(shí)心非旋轉(zhuǎn)軸上，螺旋槳槳葉外周連接在環(huán)形的螺旋槳周向輪緣上，轉(zhuǎn)子永磁體嵌套在螺旋槳周向輪緣內(nèi)；在導(dǎo)管的內(nèi)腔中設(shè)置有定子繞組，轉(zhuǎn)子永磁體與定子繞組均采用水密封，兩者之間設(shè)置間隙形成環(huán)形電機(jī)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：在螺旋槳槳榖的內(nèi)周設(shè)置環(huán)形軸承，在實(shí)心非旋轉(zhuǎn)軸的外周套設(shè)橡膠套，在橡膠套與環(huán)形軸承之間，安裝有前后兩套軸瓦，環(huán)形軸承前端通過(guò)前止推軸承與軸承座抵接在前置定子槳榖端面，后端通過(guò)后止推軸承抵接在后置定子槳榖端面。

前后止推軸承的表面開設(shè)溝槽，橡膠套外表面開有螺旋型溝槽。

后置定子槳榖通過(guò)螺紋連接旋緊在實(shí)心非旋轉(zhuǎn)軸上。

所述前置定子與后置定子為預(yù)旋式，其展向各個(gè)剖面的攻角各不相同；或者是非預(yù)旋式，其展向各個(gè)剖面相對(duì)來(lái)流方向攻角為零。

導(dǎo)管為長(zhǎng)導(dǎo)管，其長(zhǎng)度范圍為0.7～1.0倍螺旋槳直徑，為加速或減速型導(dǎo)管。

動(dòng)力源電纜穿過(guò)實(shí)心非旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)孔、前置定子與定子繞組連接。

螺旋槳周向輪緣與導(dǎo)管之間安裝有水潤(rùn)滑軸承。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明將永磁電機(jī)與螺旋槳和導(dǎo)管有機(jī)結(jié)合形成一個(gè)模塊化單元，易于在水面和水下平臺(tái)上安裝，適用于水面船舶或水下潛器的大功率主推，特別適用于水下高速運(yùn)載器。模塊化單元結(jié)構(gòu)使電機(jī)直徑大大增加，提高了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，而且轉(zhuǎn)子的周向設(shè)置有輪緣，使槳葉葉梢結(jié)構(gòu)不是懸臂梁，這種葉梢結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)子在外半徑可以承受較大的載荷，同時(shí)前后置定子帶預(yù)旋的結(jié)構(gòu)形式，不僅提高了推進(jìn)效率，而且也降低了轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的水動(dòng)力輻射噪聲。