[發明專利]直軸推進式的船舶電力直驅推進裝置、推進系統及方法

在審

• 申請號: 201410495212.1
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN104260868A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 王偉然;翟江濤;李春華;李泰
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B63H21/17
• 分類號: B63H21/17;B63H23/24
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及船舶推進裝置，尤其是一種直軸推進式的船舶電力直驅推進裝置。

背景技術

直軸推進是船舶動力設置最常用的一種方式，這種方式將原動機和螺旋槳通過傳動軸連接在一條直線上。在船舶設計中，這種傳動方式還占有一定的比重，尤其是水下航行器，比如潛水艇，水下無人探測器，這種推進方式尤其適合于流線型船體的主推進設置。對轉螺旋槳是指在螺旋槳的推進軸線上，前后各布置一只螺旋槳，前螺旋槳的直徑大于后螺旋槳的直徑，并且這兩只螺旋槳的旋轉方向相反。在對轉螺旋槳推進系統中，前螺旋槳產生的渦動能量可以在后螺旋槳中得到有效利用。

圖1a是對轉螺旋槳的渦動能量傳遞原理圖。前螺旋槳順時針/逆時針旋轉產生螺旋渦動，通過對前螺旋槳槳葉的設計可以使得向后的渦動能量大于向前的渦動能量，后螺旋槳逆時針/順時針旋轉，將水流推向后方，由于前后螺旋槳異向旋轉，兩者之間的水流呈螺旋狀渦動，疊加到后螺旋槳的推進能量要遠高于后螺旋槳單獨推進的渦動能量。圖1b是對轉螺旋槳平面視角的渦動能量傳遞原理圖。其中，實線為前螺旋槳，虛線為后螺旋槳，假設前螺旋槳順時針旋轉，后螺旋槳逆時針旋轉。船體在螺旋推進的時候會受到推進力的反作用，傳統單槳推進系統中船舶受到推進旋轉力的反向作用力，這是船舶船體不穩定周期震動的原因，嚴重時會影響船舶航行時的穩定性。對轉螺旋槳由于前后螺旋槳異向旋轉，所產生的推力與推進反作用力相互抵消，這種推進方式有助于保證船舶航行時船體的穩定性。

圖2是對轉螺旋槳組成的多螺旋槳推進系統。圖2使用了兩套對轉螺旋槳組成推進系統，為了使得船舶得到向后的推進力，需要兩套對轉螺旋槳產生異向旋轉的渦動流向。為了確保船舶船體穩定，推力方向正確，這就需要調整兩套對轉螺旋槳的旋轉方向和旋轉速度。

如圖2所示，現有船舶直軸推進裝置結構上的特點是：采用船用柴油301為動力燃料，柴油機302作為原動機，通過傳動軸303將能量傳遞給衛星箱304，衛星箱是304多個驅動齒輪的組合，通過齒輪的排列組合可以調整輸出的轉速和扭矩，衛星箱304起到了和汽車中變速箱一樣的作用，最后衛星箱通過傳動軸驅動螺旋槳305進行旋轉，以驅動船舶航行。

現有的船舶推進裝置一般采用柴油作為燃料，這種方式對環境的污染嚴重，成本昂貴，不符合目前節能環保的要求。并且現有的船舶推進裝置都有衛星箱304，衛星箱是一組傳動齒輪的組合，在日常維護中所需的維護量較大，并且傳動齒輪、機械配件較易損壞，維修成本較高。如何設計傳動齒輪使其實現雙槳的對轉推進也是一個較難的課題。

發明內容

發明目的：提供一種直軸推進式的船舶電力直驅推進裝置，以解決現有技術存在的上述問題，提高推進效率，降低裝置的故障率。

技術方案：一種直軸推進式的船舶電力直驅推進裝置，包括殼體，安裝于殼體內部的驅動電機，聯接在外轉子上的前螺旋槳，以及聯接在內轉子上的后螺旋槳。本發明采用的推進驅動電機是專門設計的雙轉子多相電機。

其中，所述驅動電機包括電機殼體，設置于電機殼體中的中空的外轉子，位于外轉子內部中空的定子，位于定子內部的內轉子，固定聯接外轉子與前螺旋槳的固定件，固定聯接內轉子與后螺旋槳的固定件，以及用于固定內轉子和外轉子位置的雙環套裝軸承；所述定子的內側設置用于控制內轉子旋轉的定子繞組II，外側設置用于控制外轉子旋轉的定子繞組I；所述定子與電機殼體通過定子固定件相聯接。

一種直軸推進式的船舶電力直驅推進裝置，包括電機外殼，外殼內部的驅動電機，通過驅動電機的內轉子與外轉子，使得與內轉子相連接的后螺旋槳和與外轉子相連接的前螺旋槳異向旋轉。進一步包括：用于驅動電機進行供電的供電電纜，設置在電機外殼上的電纜接口，設置在電機殼體中的外轉子，通過定子固定件固定于電機外殼的驅動電機定子，位于電機最內層的內轉子，以及連接在內轉子上的后螺旋槳和連接在外轉子上的前螺旋槳，所述電機定子在外側和內側分別開槽，用于固定定子繞組I和定子繞組II，定子繞組I通過使外轉子旋轉的電樞電流，定子繞組II通過使內轉子旋轉的電樞電流。

在進一步的實施例中，所述內轉子與后螺旋槳傳動軸之間的固定聯接方式包括焊接和通過緊固件聯接。外轉子與前螺旋槳傳動軸的固定聯接方式包括焊接和通過緊固件聯接。

一種直軸推進式的船舶電力直驅推進系統，包括上述推進裝置，以及處理器和

采樣單元，包括用于采集電機相電流信號的電流采樣單元，用于采集線電壓信號和直流母線信號的電壓采樣單元，用于采集內轉子和外轉子轉速信號的轉速采樣單元，以及溫度采樣單元；