本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種無軸驅(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，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)。本發(fā)明專利技術(shù)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，結(jié)構(gòu)合理，推進(jìn)效率高，水動(dòng)力輻射噪聲低，空泡性能優(yōu)良，且安全可靠。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及船舶推進(jìn)器領(lǐng)域，尤其是一種無軸驅(qū)動(dòng)式集成電機(jī)推進(jìn)器。
技術(shù)介紹
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)心有榖和空心無榖兩種形式。美國專利文件《IntegralMotor 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)水流潤滑軸承，但是當(dāng)功率增大以后會(huì)帶來強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)振動(dòng)問題。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。美國專利文件《Shaftless Propeller》(US20070126297A1)，以及中國專利《無軸推進(jìn)器》(CN1897417A)和《水下空心無榖槳推進(jìn)器》(CN101546939A)均是一種無榖式空心集成電機(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，空心無榖的結(jié)構(gòu)有利于減小附體阻力和解決防止纏繞問題。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)帶來嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)振動(dòng)和噪聲問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
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、無梢渦空泡，且安全可靠。本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案如下 一種無軸驅(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)形軸承前端通過前止推軸承與軸承座抵接在前置定子槳榖端面，后端通過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)來流方向攻角為零。導(dǎo)管為長導(dǎo)管，其長度范圍為O. 7 I. O倍螺旋槳直徑，為加速或減速型導(dǎo)管。動(dòng)力源電纜穿過實(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)管之間安裝有水潤滑軸承。本專利技術(shù)的有益效果如下 本專利技術(shù)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。與空心無榖推進(jìn)器相比，本專利技術(shù)通過實(shí)心非旋轉(zhuǎn)軸、前后兩級(jí)定子支撐臂結(jié)構(gòu)和電纜內(nèi)置的設(shè)計(jì)，不僅可以與艉部線型保持匹配，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較合理，可以有效減小轉(zhuǎn)子和導(dǎo)管的振動(dòng)，同時(shí)也省去了復(fù)雜的軸系布置，改善了噪聲性能。本專利技術(shù)的轉(zhuǎn)子螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生梢渦，空泡性能優(yōu)良。本專利技術(shù)的定子線圈供電電纜內(nèi)置設(shè)計(jì)形式，不存在電纜纏繞的可能，大大增加了電纜的安全性。本專利技術(shù)的多組推進(jìn)器軸承利用離心力進(jìn)行水潤滑，省去軸承的密封，整體結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，易于經(jīng)常更換。附圖說明圖I是本專利技術(shù)的三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本專利技術(shù)的縱向中剖面視圖。圖3是圖2中的A部放大圖。圖4是圖2中的B部放大圖。圖中1、導(dǎo)管；3、前置定子；31、前置定子槳榖；32、前置定子槳葉；4、轉(zhuǎn)子螺旋槳；41、螺旋槳槳榖；42、螺旋槳槳葉；43、螺旋槳周向輪緣；5、后置定子；51、后置定子槳榖；52、后置定子槳葉；53、螺紋連接；6、周向擋板；7、定子繞組；8、實(shí)心非旋轉(zhuǎn)軸；9、動(dòng)力源電纜；10、艇體；11、轉(zhuǎn)子永磁體；12、密封環(huán)；13、軸承；14、環(huán)形薄壁件；15、后止推軸承；16、前止推軸承；17、橡膠套；18、軸瓦；19、環(huán)形軸承；20、軸承座；21、緊固件；22、密封膠。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，說明本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式。如圖I、圖2所示，本專利技術(shù)所述的無軸驅(qū)動(dòng)集成電機(jī)推進(jìn)器設(shè)置在水面或水下航行器的艇體10的尾部，由前置定子3、轉(zhuǎn)子螺旋槳4與后置定子5三段串聯(lián)排列在實(shí)心非旋轉(zhuǎn)軸8組成，其中前置定子3與后置定子5的內(nèi)周固定在實(shí)心非旋轉(zhuǎn)軸8上，外周通過螺釘?shù)染o固件21固定加速或減速導(dǎo)管1，轉(zhuǎn)子螺旋槳4內(nèi)周可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在實(shí)心非旋轉(zhuǎn)軸8上，夕卜周通過螺旋槳周向輪緣43可回轉(zhuǎn)的配合在導(dǎo)管I內(nèi)。如圖2所示，前置定子3的前置定子槳榖31固定在實(shí)心非旋轉(zhuǎn)軸8上，前置定子槳葉32的外端通過緊固件21鎖緊連接導(dǎo)管I。同樣，后置定子5的后置定子槳榖51通過螺紋連接53旋緊在實(shí)心非旋轉(zhuǎn)軸8上，后置定子槳葉52的外端通過緊固件21鎖緊連接導(dǎo)管I。前置定子3與后置定子5為預(yù)旋式葉片，其展向各個(gè)剖面的攻角各不相同；前置定子3也可為非預(yù)旋式，展向各個(gè)剖面相對(duì)來流方向攻角為零，剖面翼型為NACA (美國國家航空咨詢委員會(huì)National Advisory Council for Aeronautics)形式。導(dǎo)管I為長導(dǎo)管，其長度范圍為O. 7 I. O倍螺旋槳直徑，可以為加速型導(dǎo)管，也可以為減速型導(dǎo)管。轉(zhuǎn)子螺旋槳4設(shè)置在前置定子3與后置定子5之間，如圖4所示，環(huán)形軸承19通 過螺栓連接在螺旋槳槳榖41的內(nèi)周形成一體，在實(shí)心非旋轉(zhuǎn)軸8的外周套設(shè)橡膠套17，在橡膠套17與環(huán)形軸承19之間，安裝有前后兩套軸瓦18，環(huán)形軸承19前端通過前止推軸承16與軸承座20抵接在前置定子槳榖31端面，后端通過后止推軸承15抵接在后置定子槳榖51端面。前后止推軸承的表面開溝槽，橡膠套17外表面開有螺旋型溝槽，工作時(shí)水流在離心力的作用下，被推動(dòng)并依次通過前止推軸承16、橡膠套17、后止推軸承15形成循環(huán)水流，起到散熱和浸潤軸承的作用。軸瓦18由具有堅(jiān)硬覆蓋層的金屬或金屬合金制造，環(huán)形軸承19可由塑料材料或金屬塑料合成材料制造，且其與軸瓦18的接觸面采用本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹慶明，趙文峰，董鄭慶，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國船舶重工集團(tuán)公司第七○二研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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