[發明專利]一種輪緣式永磁電機驅動的船用艏側推裝置

在審

• 申請號: 201710700901.5
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN107472495A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 鄭銳聰;邱湘瑤;王立
• 申請（專利權）人: 廣州海工船舶設備有限公司
• 主分類號: B63H21/17
• 分類號: B63H21/17;B63H25/42
• 代理公司: 北京連城創新知識產權代理有限公司11254
• 代理人: 郝學江

技術領域

本發明屬于船舶行業領域，涉及船舶輔機的艏側推裝置部分，具體涉及一種輪緣式永磁電機驅動的船用艏側推裝置。

背景技術

船用艏側推裝置一般應用于船長較長的船舶，或者對機動性/操縱要求較高的船舶，前者如內河或海洋運輸船，后者如海洋工程船、公務執法船、軍艦等。一般安裝于船艏，提供橫向推力，起到輔助轉向的作用，故叫艏側推裝置。也有船艏船艉都安裝側推裝置，達到更好的機動性。有的側推裝置還帶有升降和全回轉機構，以便起到全方位推進的作用。

傳統的艏側推裝置通常由變頻電機驅動，變頻電機通過聯軸器與側推的輸入軸連接在一起，輸入軸上有主動齒輪，與螺旋槳軸上的從動齒輪構成減速齒輪副，最終帶動螺旋槳軸和螺旋槳旋轉。變頻電機可以改變輸入軸的轉速和轉向，從而改變螺旋槳的推力大小和推力方向，實現船舶往左或往右移動。傳統艏側推裝置存在如下問題：1.推進效率低：首先傳統側推電機普遍變頻三相異步電機，此種電機定子勵磁為他勵，勵磁電流大，磁路損耗多，電機效率不高。其次電機與螺旋槳之間通過齒輪傳動，產生了機械效率損失，降低傳動效率。第三側推有容納軸系和齒輪的齒輪箱和吊柱，體積巨大，在水中產生阻力，進一步降低了推進效率；2.噪聲振動大：齒輪傳動產生振動并引發噪聲，其次水流流經吊柱和齒輪箱后，產生紊流，螺旋槳在紊流中，產生振動，并引發空泡，空泡爆裂產生噪聲。結構復雜、重量重體積大、可靠性低：側推結構包括了齒輪、輸入軸、螺旋槳軸、各種軸承和軸承座、密封和密封座、水下齒輪箱和吊柱等，結構復雜，零件眾多；3.二側推力不平衡：由于螺旋槳裝于吊柱和齒輪箱的一側，當螺旋槳旋轉時，有一側水流是經過吊柱和齒輪箱后才達到螺旋槳，另一側是直接流向螺旋槳，導致螺旋槳發出的推力不等，以至船舶左右轉推力不對稱；4.密封容易漏油：螺旋槳軸從充滿潤滑油的齒輪箱中伸出，帶動水里的螺旋槳，在軸上有動密封，常因裝配誤差、軸系跳動、泥沙磨損、橡膠老化等原因引起密封失效、導致漏油或進水，引起側推失效。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提出了一種輪緣式永磁電機驅動的船用艏側推裝置，本發明使用置于水下的低速大扭矩輪緣式永磁同步電機直接驅動螺旋槳，去掉中間的齒輪傳動環節，去掉復雜的齒輪箱和吊柱等機構，電機轉子定子由耐腐蝕絕緣外殼包裹，具有推進效率高、使用壽命長和密封防漏等的特點。

為至少解決上述技術問題之一，本發明采取的技術方案為：

本發明提出了一種輪緣式永磁電機驅動的船用艏側推裝置，包括：輪緣式電機、支撐結構和螺旋槳，其特征在于，其中，所述支撐結構包括：軸系和軸承座支撐，所述軸系沿水平方向設置于所述輪緣式電機殼體內側的中部，所述軸系的兩端設置有所述軸承座支撐，所述軸承座支撐與所述輪緣式電機殼體的內壁相連，用于支撐所述軸系；所述螺旋槳位于所述軸系兩端的軸承座支撐之間，且所述螺旋槳的轂與所述軸系相連，其葉片與所述輪緣式電機的轉子內壁相連，使得所述轉子帶動所述螺旋槳旋轉。

進一步的，所述軸承座支撐包括：軸承座、圓形外殼和多個鈑金，其中，所述軸承座位于所述軸系的一端，所述多個鈑金沿圓周間隔設置，且每個所述鈑金的一端與所述軸承座相連，另一端與所述圓形外殼相連，所述圓形外殼固定于所述輪緣式電機殼體的內壁上。

進一步的，所述轉子為永磁體，其內圓直徑等于所述螺旋槳的外圓直徑，使得所述螺旋槳能夠沿豎直方向設置于所述轉子的內圓中。

進一步的，所述輪緣式電機為永磁同步電機。

進一步的，所述輪緣式電機的殼體采用耐腐蝕絕緣材料。

進一步的，所述螺旋槳為不銹鋼質或銅質螺旋槳。

進一步的，所述輪緣式電機的定子固定于所述輪緣式電機殼體上。

進一步的，所述輪緣式電機的定子采用絕緣密封結構。

本發明至少包括以下有益效果：

1）推進效率高：永磁同步電機轉子采用永磁體代替線圈，減少了磁耗，提高了電機效率和功率因數，其次電機直接驅動螺旋槳，消除了齒輪傳動環節，減少了機械效率損失，同時取消了齒輪箱和吊柱，減小了在水中的阻力，進一步提高效率；

2）噪聲振動大大降低：消除了齒輪傳動及其帶來的噪聲，螺旋槳來流均勻，槳葉振動小，消除了傳統螺旋槳的梢渦空泡及其帶來的噪聲；

3）本發明具有結構簡單、重量輕體積小和可靠性高的特點，取消了以往存在的齒輪、輸入軸、螺旋槳軸、各種軸承和軸承座、密封和密封座、水下齒輪箱和吊柱等零件。重量大大減輕，零件數量減少，可靠性提高，且電機完全置于水下，節省了船內空間；