[發明專利]水下潛航器磁齒輪耦合推進系統、工作方法及潛航器

在審

• 申請號: 202110872070.6
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113501115A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 華浩;張伯虎;周子成
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B63G8/08
• 分類號: B63G8/08;B63G8/16;H02K49/10
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種水下潛航器磁齒輪耦合推進系統，其特征在于，包括：潛航器機殼(1)、電控系統、驅動電機(4)、磁齒輪耦合器(6)以及螺旋槳(7)；

所述潛航器機殼(1)內部安裝所述電控系統和所述驅動電機(4)，所述潛航器機殼(1)一端安裝所述磁齒輪耦合器(6)；

所述電控系統連接所述驅動電機(4)，所述驅動電機(4)連接所述磁齒輪耦合器(6)，所述磁齒輪耦合器(6)連接所述螺旋槳(7)，所述螺旋槳(7)安置于所述潛航器機殼(1)外側。

2.根據權利要求1所述水下潛航器磁齒輪耦合推進系統，其特征在于，所述磁齒輪耦合器(6)包括：高速端(61)、低速端(62)以及靜止調磁環(63)；

所述高速端(61)安裝在所述潛航器機殼(1)內側，所述低速端(62)安裝在所述潛航器機殼(1)外側，所述靜止調磁環(63)嵌置在所述潛航器機殼(1)上。

3.根據權利要求2所述水下潛航器磁齒輪耦合推進系統，其特征在于：所述高速端(61)、所述靜止調磁環(63)和所述低速端(62)同軸放置，所述高速端(61)和所述靜止調磁環(63)之間設置物理氣隙，所述低速端(62)和所述靜止調磁環(63)之間設置物理氣隙；

所述高速端(61)傳動連接所述驅動電機(4)，所述低速端(62)傳動連接所述螺旋槳(7)。

4.根據權利要求3所述水下潛航器磁齒輪耦合推進系統，其特征在于，所述磁齒輪耦合器(6)還包括：低極對數永磁體磁極(64)和高極對數永磁體磁極(65)；

所述高速端(61)外側同軸安裝所述低極對數永磁體磁極(64)，所述低速端(62)內側同軸安裝所述高極對數永磁體磁極(65)；

所述低極對數永磁體磁極(64)極對數少于所述高極對數永磁體磁極(65)極對數。

5.根據權利要求4所述水下潛航器磁齒輪耦合推進系統，其特征在于，所述靜止調磁環(63)包括：金屬導磁塊(66)和金屬非導磁塊(67)；

所述金屬導磁塊(66)和所述金屬非導磁塊(67)安裝有多個；

所述金屬導磁塊(66)和所述金屬非導磁塊(67)按照間隔排列并圍成所述靜止調磁環(63)。

6.根據權利要求5所述水下潛航器磁齒輪耦合推進系統，其特征在于，所述驅動電機(4)包括：定子繞組(41)、定子(42)以及轉子(43)；

所述轉子(43)與所述定子(42)同軸安裝，所述定子(42)上安裝所述定子繞組(41)；

所述轉子(43)同軸傳動連接所述高速端(61)；

所述定子(42)和所述轉子(43)之間設置物理氣隙。

7.根據權利要求6所述水下潛航器磁齒輪耦合推進系統，其特征在于，所述電控系統包括：動力電池(2)、功率變換器(3)以及控制單元(5)；

所述動力電池(2)電連接所述功率變換器(3)，所述功率變換器(3)電連接所述定子繞組(41)，所述控制單元(5)電連接所述功率變換器(3)。

8.根據權利要求7所述水下潛航器磁齒輪耦合推進系統，其特征在于：所述螺旋槳(7)通過連接桿連接所述低速端(62)，所述低速端(62)旋轉中心與所述螺旋槳(7)旋轉中心線重合。

9.一種權利要求8所述水下潛航器磁齒輪耦合推進系統的工作方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1，在所述控制單元(5)的指令下，所述動力電池(2)通過所述功率變換器(3)變換得到合適電能形式以通入所述定子繞組(41)，所述驅動電機(4)工作；

步驟S2，所述驅動電機(4)將電能轉換為機械能，所述轉子(43)帶動所述高速端(61)同步旋轉；

步驟S3，利用磁場調制效應，所述高速端(61)帶動所述低速端(62)低速轉動，所述低速端(62)驅動所述螺旋槳(7)以低轉速同步旋轉。

10.一種潛航器，其特征在于：所述潛航器使用權利要求1-8任一項所述水下潛航器磁齒輪耦合推進系統。