CN111232173B - 一种双定子驱动的动力单元一体化螺旋混流式喷水推进泵 - Google Patents
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Abstract
一种双定子驱动的动力单元一体化螺旋混流式喷水推进泵，本发明涉及喷水推进技术领域，磁悬浮轴承由一号磁体和二号磁体构成，一号磁体嵌设固定在位于绕组线圈两端的壳体内壁上，二号磁体固定在永磁体的两端上，同一端的一号磁体与二号磁体同极相斥设置；壳体的一端为水体入口，另一端上一体成型有整流喷管，整流喷管的内壁一体成型有数个导叶叶片，整流喷管内设有导流装置，整流喷管的另一端为水体出口；水体入口内部的壳体中设有固定支架。电能转化率高，提高对潜水艇的推进效率、损管冗余度，并有效节省舰艇内的空间，有效的屏蔽和降低辐射噪声。
Description
技术领域
本发明涉及喷水推进技术领域，具体涉及一种双定子驱动的动力单元一体化螺旋混流式喷水推进泵。
背景技术
舰船和两栖车辆喷水推进泵是指船舶或两栖车辆在水中行进所需推力的能量转换装置，它将原动机产生的动力转变成船舶行进的推力，以克服船舶在水中航行的阻力，推动船舶行进。船舶推进泵种类很多，按照推进原理，分为螺旋桨、喷水推进泵、特种推进泵。螺旋桨是目前船舶的主要推进工装置,其原理是螺旋桨旋转时，桨叶不断把大量水向后推去，在桨叶上产生一向前的力，即推进力。螺旋桨桨叶像一小段机翼，桨叶上的水动力在前进方向的分力即船舶推进力。采用螺旋桨推进的潜水艇，螺旋桨是裸露在船体外部的，随着船舶工业的不断发展,尤其是战争给军事领域技术带来的不断挑战,推进泵技术成为决定海上战争的关键,隐身技术和精确制导技术要求推进泵不仅具有高速度,而且要有低噪声,推进泵技术也由此产生了巨大的变化,从传统的螺旋桨推进泵发展到今天各种特色的泵喷推进泵。
采用螺旋桨推进的潜水艇通过轴系带动转动，在轴系的传动过程中容易产生噪声，影响潜艇的隐身性能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的双定子驱动的动力单元一体化螺旋混流式喷水推进泵，电能转化率高，提高对潜水艇的推进效率、损管冗余度，并有效节省舰艇内的空间，有效的屏蔽和降低辐射噪声。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：它包含壳体、绕组线圈、永磁体、整流喷管、固定支架、磁悬浮轴承、叶轮叶片、导叶叶片、导流装置；壳体内封装有六相双定子，该六相双定子上绕设有绕组线圈，绕组线圈内环中的壳体内活动设有永磁体，永磁体内环一体成型有数个叶轮叶片，磁悬浮轴承设置在壳体内；所述的磁悬浮轴承由一号磁体和二号磁体构成，一号磁体嵌设固定在位于绕组线圈两端的壳体内壁上，二号磁体固定在永磁体的两端上，同一端的一号磁体与二号磁体同极相斥设置；壳体的一端为水体入口，另一端上一体成型有整流喷管，整流喷管的内壁一体成型有数个导叶叶片，整流喷管内设有导流装置，整流喷管的另一端为水体出口；水体入口内部的壳体中设有固定支架。
本发明的工作原理：定子为六相双定子驱动设计，被封装在壳体内，以防止水渗进定子绕组处，发生短路危险。嵌入定子内的六相双定子绕组线圈通电后产生的旋转磁场可对转子叶轮产生恒定的转矩，从而使得转子叶轮持续转动；六相双定子驱动设计可以在其中一相发生故障或被破坏的情况下，继续由其余一组的三相完成电能—机械能的转换；电机的逆变器和控制器等置于潜艇尾部艇体内，用于对电机转速和功率的调节控制；水流经由叶轮叶片的流道流出至收缩型的整流喷管，整流喷管内的导流装置可进一步对水流进行整流尾部的加速，整流喷管将水流加速喷出，喷水推进系统的推力即由喷出的水流的反作用力而获得；导叶叶片固定在整流喷管的内部，二者为一体式，组织推进器内的高压流体沿配合面流出装置体外，减小容积损实；
在壳体内镶嵌有一号磁体，永磁体周围固定二号磁体，一号磁体和二号磁体同极相斥，以起到对永磁体和叶轮叶片的约束和固定；绕组线圈的电流合成的旋转磁场与永磁体所产生的磁场相互作用产生扭矩，从而带动叶轮叶片的持续转动，并避免由轴系传动产生的噪声，磁悬浮叶轮耦合永磁体转子与双驱动六相定子复合设计，实现动力单元一体化设计，除了能有效导流、减小流动阻力外，还可有效的降低机械和电磁噪声。
采用上述结构后，本发明所具备的技术优点如下：
1、采用电机与泵集成一体化的喷水推进系统，可以提高潜航器内部空间的利用率；
2、喷水推进系统的磁悬浮转子和减缩型整流喷管可以避免机械轴承和传动轴带来的机械损失，实现对电能/机械能的高效转换，提高潜航器的推进效率；
3、采用电磁屏蔽和消声设计的外壳体可有效的屏蔽和降低辐射噪声；
4、定子部分采用六相双定子驱动设计，使损害管制有一定的冗余，提升潜航器推进系统的运行可靠性；
5、相比其他形式的叶轮，螺旋混流式叶轮具有较强的过流能力。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中磁悬浮轴承的局部放大图。
图3是实施例的结构示意图。
附图标记说明：
水体入口1、壳体2、绕组线圈3、永磁体4、整流喷管5、固定支架7、磁悬浮轴承8、一号磁体8-1、二号磁体8-2、叶轮叶片9、导叶叶片10、导流装置11。
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。
如图1-图2所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含壳体2、绕组线圈3、永磁体4、整流喷管5、固定支架7、磁悬浮轴承8、叶轮叶片9、导叶叶片10、导流装置11；壳体2内封装有六相双定子，该六相双定子上绕设有绕组线圈3，绕组线圈3内环中的壳体2内活动设有永磁体4，永磁体4内环一体成型有数个叶轮叶片9，磁悬浮轴承8设置在壳体2内；所述的磁悬浮轴承8由一号磁体8-1和二号磁体8-2构成，一号磁体8-1嵌设固定在位于绕组线圈3两端的壳体2内壁上，二号磁体8-2固定在永磁体4的两端上，同一端的一号磁体8-1与二号磁体8-2同极相斥设置；壳体2的一端为水体入口1，另一端上一体成型有整流喷管5，整流喷管5的内壁一体成型有数个导叶叶片10，整流喷管5内设有导流装置11，整流喷管5的另一端为水体出口6；水体入口1内部的壳体2中设有固定支架7。
本具体实施方式的工作原理：定子为六相双定子驱动设计，被封装在壳体2内，以防止水渗进定子绕组处，发生短路危险。嵌入定子内的六相双定子绕组线圈3通电后产生的旋转磁场可对转子叶轮产生恒定的转矩，从而使得转子叶轮持续转动；六相双定子驱动设计可以在其中一相发生故障或被破坏的情况下，继续由其余一组的三相完成电能—机械能的转换；电机的逆变器和控制器等置于潜艇尾部艇体内，用于对电机转速和功率的调节控制；水流经由叶轮叶片9的流道流出至收缩型的整流喷管5，整流喷管5内的导流装置11可进一步对水流进行整流尾部的加速，整流喷管5将水流加速喷出，喷水推进系统的推力即由喷出的水流的反作用力而获得；导叶叶片10固定在整流喷管5的内部，二者为一体式，组织推进器内的高压流体沿配合面流出装置体外，减小容积损实；
在壳体2内镶嵌有一号磁体8-1，永磁体4周围固定二号磁体8-2，一号磁体8-1的S极和二号磁体8-2的S极互相排斥，以起到对永磁体4和叶轮叶片9的约束和固定；绕组线圈3的电流合成的旋转磁场与永磁体4所产生的磁场相互作用产生扭矩，从而带动叶轮叶片9的持续转动，并避免由轴系传动产生的噪声，磁悬浮叶轮耦合永磁体转子与双驱动六相定子复合设计，实现动力单元一体化设计，除了能有效导流、减小流动阻力外，还可有效的降低机械和电磁噪声。
采用上述结构后，本具体实施方式所具备的技术优点如下：
1、采用电机与泵集成一体化的喷水推进系统，可以提高潜航器内部空间的利用率；
2、喷水推进系统的磁悬浮转子和减缩型整流喷管可以避免机械轴承和传动轴带来的机械损失，实现对电能/机械能的高效转换，提高潜航器的推进效率；
3、采用电磁屏蔽和消声设计的外壳体可有效的屏蔽和降低辐射噪声；
4、定子部分采用六相双定子驱动设计，使损害管制有一定的冗余，提升潜航器推进系统的运行可靠性；
5、相比其他形式的叶轮，螺旋混流式叶轮具有较强的过流能力。
实施例：
参看图3，本实施例中将该推进泵利用固定支架7固定在艇体的尾端；将推进方式由螺旋桨推进改为采用六相双定子驱动电机与泵集成一体化的喷水推进系统进行推进。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种双定子驱动的动力单元一体化螺旋混流式喷水推进泵，其特征在于：它包含壳体（2）、绕组线圈（3）、永磁体（4）、整流喷管（5）、固定支架（7）、磁悬浮轴承（8）、叶轮叶片（9）、导叶叶片（10）、导流装置（11）；壳体（2）内封装有六相双定子，该六相双定子上绕设有绕组线圈（3），绕组线圈（3）内环中的壳体（2）内活动设有永磁体（4），永磁体（4）内环一体成型有数个叶轮叶片（9），磁悬浮轴承（8）设置在壳体（2）内；所述的磁悬浮轴承（8）由一号磁体（8-1）和二号磁体（8-2）构成，一号磁体（8-1）嵌设固定在位于绕组线圈（3）两端的壳体（2）内壁上，二号磁体（8-2）固定在永磁体（4）的两端上，同一端的一号磁体（8-1）与二号磁体（8-2）同极相斥设置；壳体（2）的一端为水体入口（1），另一端上一体成型有整流喷管（5），整流喷管（5）的内壁一体成型有数个导叶叶片（10），整流喷管（5）内设有导流装置（11），整流喷管（5）的另一端为水体出口（6）；水体入口（1）内部的壳体（2）中设有固定支架（7）；
定子为六相双定子驱动设计，被封装在壳体（2）内，以防止水渗进定子绕组处，发生短路危险；嵌入定子内的六相双定子绕组线圈（3）通电后产生的旋转磁场可对转子叶轮产生恒定的转矩，从而使得转子叶轮持续转动；六相双定子驱动设计可以在其中一相发生故障或被破坏的情况下，继续由其余一组的三相完成电能—机械能的转换；电机的逆变器和控制器置于潜艇尾部艇体内，用于对电机转速和功率的调节控制；水流经由叶轮叶片（9）的流道流出至收缩型的整流喷管（5），整流喷管（5）内的导流装置（11）可进一步对水流进行整流尾部的加速，整流喷管（5）将水流加速喷出，喷水推进系统的推力即由喷出的水流的反作用力而获得；导叶叶片（10）固定在整流喷管（5）的内部，二者为一体式，组织推进器内的高压流体沿配合面流出装置体外，减小容积损失；
在壳体（2）内镶嵌有一号磁体（8-1），永磁体（4）周围固定二号磁体（8-2），一号磁体（8-1）和二号磁体（8-2）同极相斥，以起到对永磁体（4）和叶轮叶片（9）的约束和固定；绕组线圈（3）的电流合成的旋转磁场与永磁体（4）所产生的磁场相互作用产生扭矩，从而带动叶轮叶片（9）的持续转动，并避免由轴系传动产生的噪声，磁悬浮叶轮耦合永磁体转子与双驱动六相定子复合设计，实现动力单元一体化设计，除了能有效导流、减小流动阻力外，还可有效的降低机械和电磁噪声。
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