CN106184681A - 一种船用双电机直翼全向推进器 - Google Patents

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吕虹
韦熙
李智
廖政
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Abstract

本发明为一种船用双电机直翼全向推进器，旋转盘上均布多个相同的行星齿轮，行星齿轮与中心的太阳轮啮合。各行星齿轮轴下端连接安装垂直于旋转盘盘面的桨叶。主电机输出轴与旋转盘连接，主电机输出轴为中空轴，舵机电机输出轴从主电机输出轴中穿过，二电机输出轴的中心线重合；舵机电机输出轴连接太阳轮。主电机驱动旋转盘转动，舵机电机驱动旋转盘中间的太阳轮转动。舵机电机叠置于主电机上方，主电机固定安装于船体的基座上。主电机和舵机电机为盘式伺服电机，主控制器经伺服驱动器连接控制主电机和舵机电机。本发明集成度高，体积小，成本低；减少中间传动，提高动力传递效率；伺服控制精度高，减少污染，噪音低，震动小，行驶平稳舒适。

Description

一种船用双电机直翼全向推进器
技术领域
本发明属于船用动力技术领域，具体涉及一种船用双电机直翼全向推进器。
背景技术
现有的船用直翼全向推进器用于控制和驱动船上桨叶的转动和方向，包括主机、输入轴、减速箱、舵机、旋转盘、桨叶等，主机可为柴油机、电机、液压马达等动力设备。
主机连接驱动减速箱，减速箱的输出轴连接驱动旋转盘转动，旋转盘下方安装有若干垂直于旋转盘盘面的桨叶，旋转盘内配有行星齿轮系，各桨叶在随旋转盘转动的同时，在各行星齿轮驱动下绕桨叶自身轴线旋转，在水中各桨叶形成方向一致的推力。船上配有另一电机作为舵机，与旋转盘内的行星齿轮驱动连接，用于改变桨叶旋转角度，以控制桨叶在水中形成的推力方向，从而改变船的航向。
现有船用直翼全向推进器技术存在的问题是：
1、主机通过减速箱及其输出轴连接推进器，结构较复杂，而且能量传递效率降低；
2、主机、减速器和推进器三个独立部件，集成化程度低，占用空间大；
3、航行工况不同时推进力不同，影响主机转速，主机无法始终运行于高效工作区域，需要驾驶员人为调整主机以适应不同工况，不仅需要驾驶员值守，而且主机的效率及控制精度皆难以保证最佳；
4、当采用柴油机为主机，整个推进器的噪音大、震动大、污染严重。
发明内容
本发明的目的是设计一种船用双电机直翼全向推进器，主电机与舵机电机叠置，主电机的输出轴为中空轴，舵机电机输出轴从主电机输出轴中穿过，二电机轴的中心线重合，主电机输出轴连接驱动旋转盘，舵机电机输出轴连接驱动安装于旋转盘中的行星齿轮系的太阳轮，太阳轮啮合的各行星齿轮轴为各桨叶的旋转轴。本设计提高传动效率，提高集成度，减小体积；降低成本。
本发明设计的一种船用双电机直翼全向推进器，包括旋转盘，旋转盘内中心为太阳轮，旋转盘的圆周上均布3～6个相同的行星齿轮，行星齿轮与太阳轮啮合，各行星齿轮轴与太阳轮轴平行，构成行星齿轮系。各行星齿轮轴下端连接安装桨叶，桨叶位于旋转盘下方，桨叶中心线垂直于旋转盘盘面，各行星齿轮带动其连接的桨叶绕自身轴线旋转，同时，主电机带动旋转盘与其内的行星齿轮系以主电机输出轴为轴转动。
本发明设计的方案中主电机输出轴与旋转盘连接，二者中心线重合；主电机输出轴为中空轴，舵机电机输出轴从主电机输出轴中穿过，二电机输出轴的中心线重合；舵机电机输出轴连接安装于旋转盘行星齿轮系的太阳轮。主电机驱动旋转盘转动，舵机电机驱动旋转盘中间的太阳轮转动。
所述舵机电机叠置于主电机上方，主电机固定安装于船体的基座上。
所述主电机和舵机电机为盘式伺服电机，主电机伺服驱动器连接控制主电机，舵机伺服驱动器连接控制舵机电机，主电机伺服驱动器和舵机伺服驱动器均与主控制器连接，并连接作为电源的电池组，主控制器连接操控面板。
通过操控面板由主控制器发出指令，主电机伺服驱动器和舵机伺服驱动器控制主电机和舵机电机的转速，从而控制旋转盘的转速，桨叶的转速，各桨叶随旋转盘转动、同时绕自身轴线旋转，在水中形成方向一致的推力，驱动船体前行。需要改变船的航向时，主控制器指令舵机伺服驱动器控制舵机电机调整行星齿轮的相位，调节桨叶的旋转角度，改变在水中桨叶推力的方向，从而改变航向。
与现有技术相比，本发明一种船用双电机直翼全向推进器的优点为：1、两套盘式伺服电机及伺服驱动器，取代了现有技术中的主机、舵机、减速箱、传动轴等部件，简化结构，集成度高，体积减小，降低制造难度和成本；2、动力集成一体，减少中间传动环节，减少能量损失，提高动力传递效率；3、伺服系统的控制，提高速度的方向的控制精度，行驶更平稳、舒适；4、电机取代传统的燃油机，节能，减少污染，且噪音低，震动小，特别适合用于旅游景点的游船，其本发明无污染严重的排放物，不会造成水面油体污染，也减小噪音对景区的影响。
附图说明
图1为本船用双电机直翼全向推进器实施例结构示意图；
图2为本船用双电机直翼全向推进器实施例旋转盘行星轮系示意图；
图3为本船用双电机直翼全向推进器实施例电路框图。
图中标号为：1-伺服驱动系统、2-舵机输出轴、3-舵机电机、4-主电机输出轴、5-主电机、6-基座、7-旋转盘、8-太阳轮、9-行星齿轮、10-桨叶、11-行星齿轮轴。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明进行详细说明。
本船用双电机直翼全向推进器实施例如图1所示，包括伺服驱动系统1、舵机电机3、主电机5和旋转盘7,舵机电机3叠置于主电机5上方，二者安装于基座6上。主电机输出轴4为中空轴，舵机电机输出轴2从主电机输出轴4中穿过，二电机轴的中心线重合；主电机输出轴2与旋转盘7连接，舵机电机输出轴2连接安装于旋转盘7行星齿轮系的太阳轮8。
如图2所示，旋转盘7内中心为太阳轮8，旋转盘7的圆周上均布4个相同的行星齿轮9，行星齿轮9与太阳轮8啮合，各行星齿轮轴11与太阳轮轴，即主电机输出轴4平行，构成行星齿轮系。各行星齿轮轴11下端连接安装桨叶10，桨叶10位于旋转盘7下方，桨叶10中心线垂直于旋转盘7盘面，各行星齿轮9带动其连接的桨叶10绕自身轴线旋转，同时，主电机5带动旋转盘7与其内的行星齿轮系以主电机输出轴4为轴转动。
本例主电机5和舵机电机3为盘式伺服电机，与伺服驱动系统1连接。如图3所示，伺服驱动系统1包括与主控制器连接的主电机伺服驱动器和舵机伺服驱动器，主电机伺服驱动器连接控制主电机5，舵机伺服驱动器连接控制舵机电机3，主电机伺服驱动器和舵机伺服驱动器均与主控制器连接，并连接作为电源的电池组，主控制器连接操控面板。
通过操控面板由主控制器发出指令，主电机伺服驱动器和舵机伺服驱动器控制主电机5和舵机电机3的转速，从而控制旋转盘7的转速，桨叶10的转速，各桨叶10随旋转盘7转动、同时绕自身轴线旋转，在水中形成方向一致的推力，驱动船体前行。
主控制器根据某工况下主电机5反馈的转速及行星齿轮系的速比，得到所需的舵机电机3即桨叶10自转的转速，在舵机伺服驱动器控制下，调节船体正常行驶所需各桨叶10在不同位置的角度。
通过主电机伺服驱动器和舵机伺服驱动器对主电机5及舵机电机3的控制，得到船体正常行驶所需的旋转盘7的转速以及各个位置桨叶10的角度；通过对舵机电机3旋转角度的调整，控制桨叶10的角度变化，桨叶10在水中形成的推力方向随之改变，从而改变航向。
上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种船用双电机直翼全向推进器，包括旋转盘(7)，旋转盘(7)内中心为太阳轮(8)，旋转盘(7)的圆周上均布3～6个相同的行星齿轮(9)，行星齿轮(9)与太阳轮(8)啮合，各行星齿轮轴(11)与太阳轮轴平行，构成行星齿轮系；各行星齿轮轴(11)下端连接安装桨叶(10)，桨叶(10)位于旋转盘(7)下方，桨叶(10)中心线垂直于旋转盘(7)盘面，各行星齿轮(9)带动其连接的桨叶(10)绕自身轴线旋转，同时，主电机(5)带动旋转盘(7)与其内的行星齿轮系以主电机输出轴(4)为轴转动；其特征在于：
所述主电机输出轴(4)与旋转盘(7)连接，二者中心线重合；主电机输出轴(4)为中空轴，舵机电机输出轴(2)从主电机输出轴(4)中穿过，二电机输出轴的中心线重合；舵机电机输出轴(2连接安装于旋转盘(7)行星齿轮系的太阳轮(8)；主电机(5)驱动旋转盘(7)转动，舵机电机(3)驱动旋转盘(7)中间的太阳轮(8)转动。
2.根据权利要求1所述的船用双电机直翼全向推进器，其特征在于：
所述舵机电机(3)叠置于主电机(5)上方，主电机(5)固定安装于船体的基座(6)上。
3.根据权利要求1或2所述的船用双电机直翼全向推进器，其特征在于：
所述主电机(5)和舵机电机(3)为盘式伺服电机，主电机伺服驱动器连接控制主电机，舵机伺服驱动器连接控制舵机电机(3)，主电机伺服驱动器和舵机伺服驱动器均与主控制器连接，并连接作为电源的电池组，主控制器连接操控面板。
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