CN108974308A - 一种新型的无轴式电力推进器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的无轴式电力推进器，包括支撑结构，支撑结构上安装有第一电机和第二电机，第一电机连接有第一螺旋桨，第二电机连接有第二螺旋桨，第一电机和第二电机均包括定子、转子和电机壳体，定子环绕在转子的外侧，转子上设置有第一永磁体，转子通过轴承与电机壳体连接，轴承包括第一环形推力块和第二环形推力块。本发明无轴式电力推进器，转子采用第一永磁体代替线圈，提高了第一电机和第二电机的效率和功率因数，第一电机和第二电机分别直接驱动第一螺旋桨和第二螺旋桨，减少了机械效率损失，轴承为非接触式的磁轴承，不需要采用齿轮等传动环节，消除了齿轮传动及其带来的噪声，重量大大减轻，零件数量减少，可靠性提高。

Description

一种新型的无轴式电力推进器

技术领域

本发明涉及全回转桨技术领域，具体为一种新型的无轴式电力推进器。

背景技术

全回转桨是船舶推进器的一种，通常由柴油机或电动机提供原动力，带动齿轮和轴系旋转，驱动螺旋桨产生推力，同时，通过电机或液压马达驱动回转机构，带动水下机构做360°全回转，发出全方位的推力。特别适合于对操纵灵活性和机动性有较高要求的船舶如拖轮、海洋工程船、客船等。

传统的全回转装置通常由变频电机或柴油机驱动，原动机通过联轴器与全回转的输入轴连接在一起，输入轴上有主动齿轮，与螺旋桨轴上的从动齿轮构成减速齿轮副，原动机旋转，经过齿轮副和轴系，最终带动螺旋桨轴和螺旋桨旋转，产生推力驱动船舶，变频电机和柴油机可以调速，从而改变螺旋桨的转速以改变推力的大小，该种操作方式，使得推进效率低，噪声振动大，可靠性低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的无轴式电力推进器，推进效率高，噪声振动大大降低，结构简单，重量轻体积小，可靠性高，可以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型的无轴式电力推进器，包括支撑结构，所述支撑结构上安装有第一电机和第二电机，所述第一电机和第二电机分别位于支撑结构的内侧的上端和下端，所述第一电机连接有第一螺旋桨，所述第二电机连接有第二螺旋桨，所述第一电机和第二电机均包括定子、转子和电机壳体，所述电机壳体的内侧设置有定子，所述定子上缠绕有线圈，所述定子环绕在转子的外侧，所述转子上设置有第一永磁体，所述转子通过轴承与电机壳体连接，所述轴承包括第一环形推力块和第二环形推力块，所述第一环形推力块和第二环形推力块对称分布在转子的两侧，所述第一环形推力块和第二环形推力块上均包裹有涂层，所述涂层内嵌有第二永磁体；

所述支撑结构的上方连接有回转机构，所述回转机构包括安装板、转舵电机、转舵齿轮副、支撑法兰和吊柱，所述安装板通过螺栓紧固在船体上，所述安装板上安装有转舵电机，所述转舵电机的输出轴连接有转舵齿轮副，所述转舵齿轮副的下端通过螺栓连接有支撑法兰，所述支撑法兰上安装有吊柱，所述吊柱通过螺栓与支撑法兰连接，所述吊柱的一端伸出船壳外面通过法兰和不锈钢螺栓与电机壳体连接。

优选的，所述第一螺旋桨和第二螺旋桨均为分体式，所述第一螺旋桨和第二螺旋桨均通过叶梢法兰分别固定在第一电机和第二电机的转子内圆上。

优选的，所述第一螺旋桨和第二螺旋桨均为一种铜或不锈钢材质制成的构件。

优选的，所述涂层为耐腐蚀防腐涂层。

优选的，所述第二永磁体可通过控制线圈的电流调节磁力，所述第二永磁体也可为电磁线圈。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明提供的一种无轴式电力推进器，转子采用第一永磁体代替线圈，减少了磁耗，提高了第一电机和第二电机的效率和功率因数，其次第一电机和第二电机分别直接驱动第一螺旋桨和第二螺旋桨，消除了齿轮传动环节，减少了机械效率损失，取消了水下附体如齿轮箱、吊柱、轴系以及桨毂，减小了在水中的阻力，进一步提高效率，轴承为非接触式的磁轴承，轴承处于悬浮状态，摩擦系数几乎为零，再次提高了机械传动效率，因此，带来的是推进效率的大幅提高。

2、本发明提供的一种无轴式电力推进器，第一螺旋桨和第二螺旋桨均通过叶梢法兰分别固定在第一电机和第二电机的转子内圆上，不再需要轴系，也没有桨毂，转体通过叶梢法兰直接带动第一螺旋桨和第二螺旋桨转动，第一电机和第二电机的转速即第一螺旋桨和第二螺旋桨的转速，不需要采用齿轮等传动环节，消除了齿轮传动及其带来的噪声，第一螺旋桨和第二螺旋桨来流均匀，桨叶振动小，消除了传统螺旋桨的梢涡空泡及其带来的噪声，轴承为悬浮轴承，无摩擦产生的振动和噪声，因此，噪声振动大大降低了。

3、本发明提供的一种无轴式电力推进器，整个全回转桨水下机构简单到只剩下第一电机、第二电机、第一螺旋桨、第二螺旋桨以及长度较短的吊柱，取消了以往存在的齿轮、输入轴、螺旋桨轴、各种轴承和轴承座、密封和密封座、水下齿轮箱和吊柱等零件，重量大大减轻，零件数量减少，可靠性提高，且第一电机和第二电机完全置于水下，节省了船内空间。

4、本发明提供的一种无轴式电力推进器，轴承为水润滑，第一电机和第二电机的定子和转子与轴承均由防腐蚀的电机壳体包裹，与水隔绝并绝缘，水下机构不再存在动密封部位，从此无密封泄漏之虞。

附图说明

图1为本发明的无轴式电力推进器的示意图；

图2为本发明的无轴式电力推进器的局部剖面示意图；

图3为本发明的第一电机局部剖面示意图。

图中：1、支撑结构；2、第一电机；21、定子；211、线圈；22、转子；221、第一永磁体；23、电机壳体；3、第二电机；4、第一螺旋桨；5、第二螺旋桨；6、轴承；61、第一环形推力块；62、第二环形推力块；611、涂层；6111、第二永磁体；7、回转机构；71、安装板；72、转舵电机；73、转舵齿轮副；74、支撑法兰；75、吊柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，一种新型的无轴式电力推进器，包括支撑结构1，支撑结构1上安装有第一电机2和第二电机3，第一电机2和第二电机3分别位于支撑结构1的内侧的上端和下端，第一电机2连接有第一螺旋桨4，第二电机3连接有第二螺旋桨5，第一螺旋桨4和第二螺旋桨5均为一种铜或不锈钢材质制成的构件，第一螺旋桨4和第二螺旋桨5均为分体式，第一螺旋桨4和第二螺旋桨5均通过叶梢法兰分别固定在第一电机2和第二电机3的转子22内圆上，不再需要轴系，也没有桨毂，转体通过叶梢法兰直接带动第一螺旋桨4和第二螺旋桨5转动，第一电机2和第二电机3的转速即第一螺旋桨4和第二螺旋桨5的转速，不需要采用齿轮等传动环节，消除了齿轮传动及其带来的噪声，第一螺旋桨4和第二螺旋桨5来流均匀，桨叶振动小，消除了传统螺旋桨的梢涡空泡及其带来的噪声，轴承6为悬浮轴承，无摩擦产生的振动和噪声，因此，噪声振动大大降低了，第一电机2和第二电机3均包括定子21、转子22和电机壳体23，第一电机2和第二电机3均为永磁同步电机，取代了传统的他励式三相异步电动机，定子21绕有线圈211，在通入三相电源后产生旋转磁场，转子22在旋转磁场的作用下产生旋转同时输出力矩，转子22转速与旋转磁场转速同步，属于永磁同步电机，转子22的内圆直径大，可以容纳和支撑第一螺旋桨4和第二螺旋桨5以及承受第一螺旋桨4和第二螺旋桨5传来的推力，转子22采用第一永磁体221代替线圈，减少了磁耗，提高了第一电机2和第二电机3的效率和功率因数，其次第一电机2和第二电机3分别直接驱动第一螺旋桨4和第二螺旋桨5，消除了齿轮传动环节，减少了机械效率损失，取消了水下附体如齿轮箱、吊柱、轴系以及桨毂，减小了在水中的阻力，进一步提高效率，轴承6为非接触式的磁轴承，轴承6处于悬浮状态，摩擦系数几乎为零，再次提高了机械传动效率，因此，带来的是推进效率的大幅提高，电机壳体23的内侧设置有定子21，定子21上缠绕有线圈211，定子21环绕在转子22的外侧，转子22上设置有第一永磁体221，转子22通过轴承6与电机壳体23连接，转子22的推力通过轴承6传递到电机壳体23上，轴承6为滑动式磁推力轴承，浸泡在海水中，海水同时起到冷却第一电机2、第二电机3和轴承6的作用，轴承6为水润滑，第一电机2和第二电机3的定子21和转子22与轴承6均由防腐蚀的电机壳体23包裹，与水隔绝并绝缘，水下机构不再存在动密封部位，从此无密封泄漏之虞，轴承6包括第一环形推力块61和第二环形推力块62，第一环形推力块61和第二环形推力块62对称分布在转子22的两侧，第一环形推力块61和第二环形推力块62上均包裹有涂层611，涂层611为耐腐蚀防腐涂层，涂层611内嵌有第二永磁体6111，第二永磁体6111可通过控制线圈211的电流调节磁力，第二永磁体6111也可为电磁线圈，涂层611的内部装有经过特殊设计的第二永磁体6111，第二永磁体6111所产生的磁力在设计时就设置好或通过控制线圈211的电流来调节磁力，在第一电机2和第二电机3运转过程中，第二永磁体6111产生的斥力使第一环形推力块61和第二环形推力块62分开，保持一定的间隙，处于非接触式的悬浮状态，避免了第一环形推力块61和第二环形推力块62之间直接的滑动摩擦，这样就大大减少了发热和磨损，尤其在泥沙较多的水中，泥沙会对传统的水润滑轴承产生研磨作用，大大缩短轴承的寿命，使用磁推力轴承，消除第一环形推力块61和第二环形推力块62的直接摩擦，使轴承6不再磨损，大大延长了轴承6的寿命和可靠性，解决了轮缘式电机在水中的轴承6磨损问题，整个全回转桨水下机构简单到只剩下第一电机2、第二电机3、第一螺旋桨4、第二螺旋桨5以及长度较短的吊柱75，取消了以往存在的齿轮、输入轴、螺旋桨轴、各种轴承和轴承座、密封和密封座、水下齿轮箱和吊柱等零件，重量大大减轻，零件数量减少，可靠性提高，且第一电机2和第二电机3完全置于水下，节省了船内空间。

支撑结构1的上方连接有回转机构7，回转机构7包括安装板71、转舵电机72、转舵齿轮副73、支撑法兰74和吊柱75，安装板71通过螺栓紧固在船体上，安装板71承受全部的推力、重力以及扭矩，安装板71上安装有转舵电机72，转舵电机72的输出轴连接有转舵齿轮副73，转舵电机72带动转舵齿轮副73回转，转舵齿轮副73的下端通过螺栓连接有支撑法兰74，支撑法兰74上安装有吊柱75，吊柱75通过螺栓与支撑法兰74连接，吊柱75的一端伸出船壳外面通过法兰和不锈钢螺栓与电机壳体23连接，起到承受第一螺旋桨4和第二螺旋桨5的推力、转舵力矩、第一电机2、第二电机3、第一螺旋桨4和第二螺旋桨5的重力的作用，转舵电机72通过转舵齿轮副73带动吊柱75回转，吊柱75进而带动第一电机2、第二电机3、第一螺旋桨4和第二螺旋桨5做360°的全回转，发出全方位推力。

综上所述：本发明无轴式电力推进器，转子22采用第一永磁体221代替线圈，减少了磁耗，提高了第一电机2和第二电机3的效率和功率因数，其次第一电机2和第二电机3分别直接驱动第一螺旋桨4和第二螺旋桨5，消除了齿轮传动环节，减少了机械效率损失，取消了水下附体如齿轮箱、吊柱、轴系以及桨毂，减小了在水中的阻力，进一步提高效率，轴承6为非接触式的磁轴承，轴承6处于悬浮状态，摩擦系数几乎为零，再次提高了机械传动效率，因此，带来的是推进效率的大幅提高，第一螺旋桨4和第二螺旋桨5均通过叶梢法兰分别固定在第一电机2和第二电机3的转子22内圆上，不再需要轴系，也没有桨毂，转体通过叶梢法兰直接带动第一螺旋桨4和第二螺旋桨5转动，第一电机2和第二电机3的转速即第一螺旋桨4和第二螺旋桨5的转速，不需要采用齿轮等传动环节，消除了齿轮传动及其带来的噪声，第一螺旋桨4和第二螺旋桨5来流均匀，桨叶振动小，消除了传统螺旋桨的梢涡空泡及其带来的噪声，轴承6为悬浮轴承，无摩擦产生的振动和噪声，因此，噪声振动大大降低了，整个全回转桨水下机构简单到只剩下第一电机2、第二电机3、第一螺旋桨4、第二螺旋桨5以及长度较短的吊柱75，取消了以往存在的齿轮、输入轴、螺旋桨轴、各种轴承和轴承座、密封和密封座、水下齿轮箱和吊柱等零件，重量大大减轻，零件数量减少，可靠性提高，且第一电机2和第二电机3完全置于水下，节省了船内空间，轴承6为水润滑，第一电机2和第二电机3的定子21和转子22与轴承6均由防腐蚀的电机壳体23包裹，与水隔绝并绝缘，水下机构不再存在动密封部位，从此无密封泄漏之虞。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种新型的无轴式电力推进器，包括支撑结构(1)，其特征在于：所述支撑结构(1)上安装有第一电机(2)和第二电机(3)，所述第一电机(2)和第二电机(3)分别位于支撑结构(1)的内侧的上端和下端，所述第一电机(2)连接有第一螺旋桨(4)，所述第二电机(3)连接有第二螺旋桨(5)，所述第一电机(2)和第二电机(3)均包括定子(21)、转子(22)和电机壳体(23)，所述电机壳体(23)的内侧设置有定子(21)，所述定子(21)上缠绕有线圈(211)，所述定子(21)环绕在转子(22)的外侧，所述转子(22)上设置有第一永磁体(221)，所述转子(22)通过轴承(6)与电机壳体(23)连接，所述轴承(6)包括第一环形推力块(61)和第二环形推力块(62)，所述第一环形推力块(61)和第二环形推力块(62)对称分布在转子(22)的两侧，所述第一环形推力块(61)和第二环形推力块(62)上均包裹有涂层(611)，所述涂层(611)内嵌有第二永磁体(6111)；

所述支撑结构(1)的上方连接有回转机构(7)，所述回转机构(7)包括安装板(71)、转舵电机(72)、转舵齿轮副(73)、支撑法兰(74)和吊柱(75)，所述安装板(71)通过螺栓紧固在船体上，所述安装板(71)上安装有转舵电机(72)，所述转舵电机(72)的输出轴连接有转舵齿轮副(73)，所述转舵齿轮副(73)的下端通过螺栓连接有支撑法兰(74)，所述支撑法兰(74)上安装有吊柱(75)，所述吊柱(75)通过螺栓与支撑法兰(74)连接，所述吊柱(75)的一端伸出船壳外面通过法兰和不锈钢螺栓与电机壳体(23)连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型的无轴式电力推进器，其特征在于：所述第一螺旋桨(4)和第二螺旋桨(5)均为分体式，所述第一螺旋桨(4)和第二螺旋桨(5)均通过叶梢法兰分别固定在第一电机(2)和第二电机(3)的转子(22)内圆上。

3.根据权利要求1所述的一种新型的无轴式电力推进器，其特征在于：所述第一螺旋桨(4)和第二螺旋桨(5)均为一种铜或不锈钢材质制成的构件。

4.根据权利要求1所述的一种新型的无轴式电力推进器，其特征在于：所述涂层(611)为耐腐蚀防腐涂层。

5.根据权利要求1所述的一种新型的无轴式电力推进器，其特征在于：所述第二永磁体(6111)可通过控制线圈(211)的电流调节磁力，所述第二永磁体(6111)也可为电磁线圈。