一種水潤滑軸承支撐的周向多電機驅動的環形電力推進器制造技術

本實用新型專利技術涉及一種水潤滑軸承支撐的周向多電機驅動的環形電力推進器，包括：殼體、電機驅動單元、水潤滑軸承系統和螺旋槳。本實用新型專利技術為水潤滑軸承系統支撐的、由多個直線電機聯合驅動的環形電力推進器，可以消除磁軸承帶來的不利影響，本推進器原理和結構簡單、推進效率高、振動噪聲低、安全性和冗余度高、啟動電流低，尤其適合于內河和湖泊淺吃水環境限制的船舶。

【技術實現步驟摘要】
一種水潤滑軸承支撐的周向多電機驅動的環形電力推進器
本技術船舶輪機推進器
，具體涉及一種水潤滑軸承支撐的周向多電機驅動的環形電力推進器。
技術介紹
隨著電力推進技術的發展，電力推進系統越來越多地應用于船舶上。常見的電力推進系統包括變速齒輪箱、軸系（含軸、聯軸器、各種軸承和軸承座、艉管密封）、螺旋槳等；電力推進系統的推進方式是由電動機帶動變速齒輪箱減速后，驅動軸系和螺旋槳旋轉，產生船舶前進或后退的推力。這種推進方式存在以下問題：結構復雜，零件眾多，故障率高、占用空間大、重量重；推進效率低：電機與螺旋槳之間通過齒輪、軸系等部件傳動，齒輪嚙合產生能量損失，同時軸承通常為滑動軸承，摩擦力大，摩擦功耗大；以上傳動環節，產生了中間傳動損耗，降低了系統的推進效率；傳動齒輪嚙合產生振動并引發噪聲，其次，水流流經軸系和水下附體后，產生紊流，螺旋槳在紊流中旋轉，產生激振和空泡，空泡爆裂產生噪聲。
技術實現思路
本技術針對現有技術的不足，提出了一種水潤滑軸承支撐的周向多電機驅動的環形電力推進器，其為水潤滑軸承系統支撐的、由多個直線電機聯合驅動的環形電力推進器，可以消除磁軸承帶來的不利影響，本推進器原理和結構簡單、推進效率高、振動噪聲低、安全性和冗余度高、啟動電流低，尤其適合于內河和湖泊淺吃水環境限制的船舶。為至少解決上述技術問題之一，本技術采取的技術方案為：一種水潤滑軸承支撐的周向多電機驅動的環形電力推進器，包括：殼體、電機驅動單元、水潤滑軸承系統和螺旋槳，其中，所述電機驅動單元包括：公共轉子組件、多個定子組件和端面法蘭，所述公共轉子組件設置于所述殼體的內側，所述多個定子組件沿所述殼體周向間隔環布于所述殼體內且與所述公共轉子組件形成多定子-單轉子副，所述殼體的兩端分別設有所述端面法蘭；所述水潤滑軸承系統位于所述端面法蘭上，所述水潤滑軸承系統包括：轉子端環和耐磨套，所述公共轉子組件的兩端分別固定連接有所述轉子端環，所述轉子端環與所述端面法蘭之間具有相互連通的軸向間隙流道和徑向間隙流道，兩端的所述端面法蘭的外壁上設有所述耐磨套，且所述耐磨套分別位于所述軸向間隙流道和徑向間隙流道內；所述螺旋槳與所述公共轉子組件相連。進一步的，所述定子組件固定于兩端的所述端面法蘭的內側臺階的上方，所述公共轉子組件位于所述定子組件的內側且位于兩端的所述端面法蘭之間。進一步的，所述轉子端環為耐磨金屬或硬質耐磨涂層。進一步的，所述耐磨套為耐腐蝕耐磨損的金屬或非金屬材質，或高分子材質，或硬質耐磨涂層。進一步的，所述殼體在上下方向的垂直高度小于其它角度處的殼體的外徑。進一步的，所述螺旋槳為整體式螺旋槳或分體式螺旋槳。本技術的有益效果至少包括：1）采用水潤滑軸承，降低了成本，不再需要采用復雜的控制系統，成本進一步降低了，另外，由于結構更加簡單，可靠性也提高了，最后，消除了磁軸承渦流損耗帶來效率下降的缺點；2）保持了推進效率高的特點：永磁直線電機轉子采用永磁體代替線圈，相比傳統的他勵式電動機，減少了電流損耗，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，以上因素，帶來的是推進效率的提高；3）噪聲振動低：消除了傳統推進器采用齒輪傳動所帶來的噪聲和振動；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，綜上因素，噪聲振動大大降低了；4）提高了推進器的安全性和冗余度：推進器內沿周向布置有為多組獨立的直線電機，每個電機能單獨控制，當有電機損壞時，另外的電機依然在運行并驅動轉子和螺旋槳，使得推進器能繼續運行，避免了電機損壞導致推進器停轉，無法繼續驅動船舶推進帶來的水上安全隱患；5）降低了啟動電流，減少了對電氣元件的規格要求：每個直線電機均有一個獨立的控制器驅動和控制，當推進器啟動時，只需要驅動某1-2個直線電機，而不必同時啟動所有電機，這就降低了電機啟動電流，減少了電機控制電路元件的過流壓力，降低了電路元件的規格和成本，也減少了啟動過程中，對船用電網的負荷和沖擊；6）減小了推進器垂直方向的高度，尤其適應內河內湖淺水環境的吃水限制：由于推進器的結構式多個直線電機沿周向獨立分開布置，在內河內湖吃水受限的情況下，為降低推進器在垂直方向的高度限制，在推進器周向的上下方，可以不布置電機定子，這樣就降低了推進器的垂直高度，這種結構避免了輪環式推進器由于外徑過大而低于船底、當碰到硬物時損壞輪環式推進器的情況。附圖說明圖1為本技術推進器的結構示意圖。圖2為1的C-C向剖視圖。圖3為本技術整體式螺旋槳結構示意圖。圖4為本技術分體式螺旋槳結構示意圖。圖5為本技術水潤滑軸承系統結構示意圖。其中，殼體1、螺旋槳2、槳葉201、葉梢法蘭202、公共轉子組件3、定子組件4、端面法蘭5、水潤滑軸承系統6、轉子端環7、軸向間隙通道701、經向間隙通道702、耐磨套8。具體實施方式為了使本領域技術人員更好地理解本技術的技術方案，下面結合具體實施例對本技術作進一步的詳細說明。下面描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本技術，而不能理解為對本技術的限制。實施例中未注明具體技術或條件的，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行。圖1為本技術推進器的結構示意圖，圖2為1的C-C向剖視圖。參照圖1和2所示，本技術所述一種水潤滑軸承支撐的周向多電機驅動的環形電力推進器，主要包括：殼體、電機驅動單元、水潤滑軸承系統和螺旋槳。其中，與傳統電機所不同的是，本技術中電機的定子組件在周向不是連續的，在垂直方向的上方和下方處，各有一段弧度，沒有布置定子組件。由于沒有布置定子組件，公共轉子組件外面就是殼體，因此，電機在上下方向的機殼外表面垂直高度H小于其它角度處電機的外徑D，減小了推進器垂直方向的高度，尤其適應內河內湖淺水環境的吃水限制。本技術采用周向布置的多個永磁無刷直線電機，電機由定子組件、轉子組件、機殼、端面法蘭等組成，電機轉子組件和定子組件完全置于水中，線圈和鐵芯、永磁體等經過多層絕緣和防腐蝕材料包裹，與水隔絕，絕緣性好，耐腐蝕。轉子左右二端為轉子端環，與轉子一起形成轉子組件。定子鐵芯壓裝在電機機殼內，電機機殼為推進器外殼，機殼連接端面法蘭，端面法蘭上裝有水潤滑軸承系統。更具體的：所述定子組件的兩端分別設有所述端面法蘭，且所述端面法蘭固定于所述殼體上，所述定子組件固定于兩端的所述端面法蘭的內側臺階的上方，所述公共轉子組件位于所述定子組件的內側且位于兩端的所述端面法蘭之間。本技術各電機定子組件互相獨立，沿周向間隔布置于機殼內，每個所述定子組件的弧度根據優化計算來確定。轉子組件為公共轉子，環狀，永磁體為表貼式，嵌入到轉子鐵芯內。周向分布的定子組件線圈和公共轉子組件的永磁體之間構成了各個電機的定子-轉子副，各個電機由獨立的控制器控制和調速，各本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種水潤滑軸承支撐的周向多電機驅動的環形電力推進器，其特征在于，包括：殼體、電機驅動單元、水潤滑軸承系統和螺旋槳，其中，/n所述電機驅動單元包括：公共轉子組件、多個定子組件和端面法蘭，所述公共轉子組件設置于所述殼體的內側，所述多個定子組件沿所述殼體周向間隔環布于所述殼體內且與所述公共轉子組件形成多定子-單轉子副，所述殼體的兩端分別設有所述端面法蘭；/n所述水潤滑軸承系統位于所述端面法蘭上，所述水潤滑軸承系統包括：轉子端環和耐磨套，所述公共轉子組件的兩端分別固定連接有所述轉子端環，所述轉子端環與所述端面法蘭之間具有相互連通的軸向間隙流道和徑向間隙流道，兩端的所述端面法蘭的外壁上設有所述耐磨套，且所述耐磨套分別位于所述軸向間隙流道和徑向間隙流道內；/n所述螺旋槳與所述公共轉子組件相連。/n

【技術特征摘要】
1.一種水潤滑軸承支撐的周向多電機驅動的環形電力推進器，其特征在于，包括：殼體、電機驅動單元、水潤滑軸承系統和螺旋槳，其中，
所述電機驅動單元包括：公共轉子組件、多個定子組件和端面法蘭，所述公共轉子組件設置于所述殼體的內側，所述多個定子組件沿所述殼體周向間隔環布于所述殼體內且與所述公共轉子組件形成多定子-單轉子副，所述殼體的兩端分別設有所述端面法蘭；
所述水潤滑軸承系統位于所述端面法蘭上，所述水潤滑軸承系統包括：轉子端環和耐磨套，所述公共轉子組件的兩端分別固定連接有所述轉子端環，所述轉子端環與所述端面法蘭之間具有相互連通的軸向間隙流道和徑向間隙流道，兩端的所述端面法蘭的外壁上設有所述耐磨套，且所述耐磨套分別位于所述軸向間隙流道和徑向間隙流道內；
所述螺旋槳與所述公共轉子組件相連。<...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭銳聰，邱湘瑤，劉福超，郭望渠，
申請(專利權)人：廣州海工船舶設備有限公司，
類型：新型
國別省市：廣東;44