CN1402679A - 带有两个不同功率的船用发动机的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于就对其螺旋桨有两个不同工作范围的船舶用驱动装置的能量平衡进行优化。按照本发明，在驱动轴上安装两个由变流器馈电的多(绕组)相交流电动机(10，20)，它们的额定功率比例至少为20∶1。相宜地，这两个驱动电机(10，20)的转子(12，22)共同支承在位于转手两侧的两个轴承(16，26)中。

Description

带有两个不同功率的船用 发动机的驱动装置
本发明涉及电驱动运输工具的驱动领域，并用于船用驱动装置的设计结构改造，其中，涉及的船舶对于由电动机通过一根驱动轴直接驱动的螺旋桨来说基本上具有两个工作范围，亦即一个用于螺旋桨转速低至30％左右额定转速的第一工作范围和一个用于螺旋桨转速在30％至100％额定转速之间的第二工作范围。
这类公知的驱动装置既用于驱动军舰如潜艇，也用在水面船舶上。该驱动装置具有一个同步电机，该同步电机带有一个由永久磁铁励磁的转子和一个多相分布的定子绕组。该定子绕组上的每条绕组相由一个自身的变流器馈电。这个由变流器馈电的多(绕组)相交流电动机直接(或必要时也可通过一个耦连器)耦连在支承螺旋桨的驱动轴上。这种电动机的转速在整个工作范围内可无级调节，其中，一个潜艇驱动装置基本上在低至约30％额定转速的低转速范围内用于隐蔽航行(无声航行)，而在50％至100％额定转速之间的高转速范围用于高速航行。在低转速范围内的运行是主要的运行模式。参见1987年出版的杂志“造船工程公司年鉴81”(Jahrbuch der schiffbautechnischenGesellschaft 81)第221至227页和第229至234页，电动机的驱动电能取自一个电能存储器(蓄电池)和/或一个电能发生器，例如一个柴油机发电机组或一个燃料电池设备。为了优化这种驱动装置的效率，多(绕组)相定子绕组的各个绕组部分相互串联或并联；这可能会导致这种驱动装置当其转速下降到最低许可持续转速时的总效率比传统的驱动装置高一些。只是在低转速时的效率优化没有在高转速时的效率优化显得那么重要。
对于例如大型集装箱运输船舶这类水面船舶来说，为一个大功率柴油机配备一个小功率电动机的这种驱动装置本身早已是公知技术。这两种发动机前后耦连在螺旋桨的驱动轴上。这种称为“助推驱动器(Booster-Antrieb)”的额定功率在2至15MW的电动机配置给柴油机作为对其的支持，其额定功率至少应为柴油机额定功率的10％，以便在特殊的航行情况下，例如在起航阶段，在中航速范围内的加速阶段以及在全负荷阶段，消减柴油机在这些运行阶段中的特性缺点。(参见西门子公司的产品手册“电动助推驱动装置(Electrical Booster Drives)第1至9页；美国专利US4417878A，德国专利申请DE 4432483 A1)
本发明所要解决的技术问题在于，对权利要求1前序部分所述驱动装置作进一步改进，使之首先在低转速范围内可获得更好的效率。
上述技术问题按照本发明是这样来解决的，即，在驱动轴上设置第二个同样由变流器馈电的多(绕组)相交流电动机，并且这两个电动机的额定功率比例大于或等于20∶1。
在本发明的驱动装置中考虑到，对于低至30％左右额定转速的低转速范围只需要低于1/20最大驱动功率的驱动功率。与此相应，对于这一转速范围要设置一个与之适合的较低功率的驱动电机，它必须满足上述类型的军舰在慢速航行时所有在机械、电以及声方面的特性边缘条件。大功率驱动电机则设计用于高速航行。在高速航行中不再提出低速航行时所需满足的极端的固体声波要求(Koerperschallforderung)。因此，只需使低功率驱动电机满足就其提出的较高的声学和电学方面的要求，而大功率驱动电机可以只满足较低的要求。通过对低功率驱动电机的优化设计，可改善在低功率范围内的总效率。而对于高速航行的功率要求越大，亦即当两种驱动电机的功率比例大于50∶1，例如为8MW/150kW时，上述优点就越明显。
尤其可考虑采用一个带有永久磁铁励磁的转子的同步电机作为较低功率的驱动电动机。但也可采用一个无电刷的直流励磁的凸极电机。由于较大功率的驱动电机所要满足的要求比低功率电动机更小，因此它也可设计为异步电动机。一个带有直流励磁的隐极转子或凸极转子的同步电机可满足更高的要求，而一个带有永久磁铁励磁的转子的同步电机可满足最高的要求。
在本发明的驱动装置中，当两个驱动电动机的轴通过法兰盘相互刚性连接时，两个驱动电机可构成一个结构紧凑、可廉价制造和安装的结构单元。相宜地，这两个驱动电机的两个转子可共同支承在两个位于转子两侧的轴承中。当仅仅对于较低功率的驱动电机进行水冷却，而对于较大功率的驱动电机采取风冷时，可进一步降低成本。当两个驱动电动机中的每一个都各自配备有一个大功率电子调节单元(Leistungselektronikeinheit)时，也可获得成本优势。
这种新型驱动装置的两种实施方式在图1和2中被简略示出，附图中：
图1示出驱动装置的一种实施方式，其中，较小功率的驱动电机的转子悬臂地耦连在较大功率的驱动电机的转子轴上；
图2示出驱动装置的另一种实施方式，其中，两个驱动电机的转子共同支承在两个轴承之间。
图1示出一个驱动装置，其中，较大功率的第一驱动电机10和较低功率的第二驱动电机20相互紧邻地设置。这两个驱动电机的两个定子外壳11和21为此相互联结在一起。另外，在驱动电机10的轴13上支承着转子12，在驱动电机20的轴23上支承着转子22，这两根轴13和23借助联结法兰14和24法兰连接。较小功率的驱动电机20配备有一个与电机同心设置的壳体1，该壳体构成一个环形空腔2。在此空腔内可设置大功率电子调节单元以及冷却泵和其它为驱动电机20运行所需的装置。
驱动电机10和20都可以设计为由变流器馈电的多(绕组)相交流电动机，其中，较小功率的驱动电机20是一个带有永久磁铁励磁的转子的同步电机，而较大功率的驱动电机10是一个异步电机。驱动电机10在大约45至150min-1转速范围内的额定功率例如可为4MW。而驱动电机20在0至46min-1转速范围内的额定功率例如约为150kW。
用于驱动电机10的大功率电子调节单元明显要比驱动电机20的电子调节单元占据更大的空间，因此相宜地可安装在一个位于电动机10一旁的单独的开关设备中。
图2所示驱动装置基本上具有与图1所示驱动装置相同的结构。一个明显不同之处在于两个轴承16和26的布置。与图1中所示的一驱动电机20的转子22借助联结法兰14和24悬臂地支承的这一实施方式不同，图2中的两个驱动电机的转子的轴17和27相互匹配，构成一个共同的轴件，该轴件在两个转子的两侧共同支承在两个轴承16和26中。
在图2所示的实施方式中，大功率电子调节单元以及冷却泵和其它一些诸如转速监控计算机这类电子单元安装在一个置于较小功率驱动电机上的壳体28中，而基本上由一个风扇和一个空气/水-循环冷却器组成的冷却装置18则安设在较大功率的驱动电机上。
对较小功率的驱动电机的定子采取水冷，为此在图2中示意性地示出相应的冷却水管接头29。对较小功率的驱动电机的转子仍采用风扇30进行风冷，该风扇支持对定子的绕组头进行冷却。

Claims (12)

1.一种船舶用驱动装置，该船舶对于由电动机经一根驱动轴直接驱动的螺旋桨来说基本上具有两个工作范围，亦即一个用于螺旋桨转速低至30％左右额定转速的第一工作范围和一个用于螺旋桨转速在30％至100％额定转速之间的第二工作范围，其中，设有一个由变流器馈电的多相交流电动机作为驱动电机(10)，其特征在于，在驱动轴(13，23)上设置第二个同样由变流器馈电的多相交流电动机(20)，并且这两个电动机(10，20)的额定功率比例大于或等于20∶1。
2.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述较小功率的驱动电机(20)是一个直流励磁的凸极电机。
3.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述较小功率的驱动电机(20)具有一个永久磁铁励磁的转子。
4.如权利要求1至3中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述较大功率的驱动电机(10)是一个异步电机。
5.如权利要求1至3中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述较大功率的驱动电机(10)是一个带有永久磁铁励磁的转子的同步电机。
6.如权利要求1至3中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述较大功率的驱动电机(10)是一个带有直流励磁的隐极转子或凸极转子的同步电机。
7.如权利要求1至6中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述两个驱动电机的功率比例大于50∶1。
8.如权利要求1至7中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述两个驱动电机(10，20)的轴(13，23)通过法兰盘(14，24)相互刚性连接。
9.如权利要求1至8中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述两个驱动电机的两个转子(12，22)共同支承在两个位于转子两侧的轴承(16，26)中。
10.如权利要求1至9中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述较小功率的驱动电机(20)包含一个水冷却器(29)，该水冷器由船舶的淡水冷却循环回路提供用水，较大功率的驱动电机(10)则配备有一个风冷装置(18)。
11.如权利要求1至10中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述两个驱动电机(10，20)中的每一个都各自配备有一个大功率电子调节单元。
12.如权利要求11所述的驱动装置，其特征在于，所述较小功率的驱动电机(20)的大功率电子调节单元安装在该驱动电机的壳体(1，28)中。
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WO (1) WO2001044046A1 (zh)
ZA (1) ZA200204286B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110001910A (zh) * 2019-04-12 2019-07-12 上海丰滋新能源船舶科技有限公司 一种双电机螺旋桨系统控制装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008018420A1 (de) 2008-04-10 2009-10-15 Siemens Aktiengesellschaft Antriebseinrichtung mit zwei Antriebsmotoren für ein Schiff
DE102011006355B4 (de) 2011-03-29 2016-11-03 Siemens Aktiengesellschaft Antrieb zum Antreiben eines Unterseeboots oder eines Schiffs
JP6013073B2 (ja) * 2012-08-07 2016-10-25 東芝三菱電機産業システム株式会社 電動機駆動装置及びその運転方法
FR3013321B1 (fr) * 2013-11-20 2016-01-08 Dcns Systeme de transfert de puissance entre trois composants de puissance
DE102016214494A1 (de) * 2016-08-04 2018-02-08 Renk Aktiengesellschaft Unterseebootantriebssystem
CN106515406A (zh) * 2016-11-18 2017-03-22 精进电动科技股份有限公司 同轴多电机驱动系统和设置有同轴多电机驱动系统的车辆
WO2020076701A1 (en) 2018-10-07 2020-04-16 Woods Hole Oceanographic Institution Large dynamic range electric motor
CN114454701A (zh) * 2022-02-28 2022-05-10 奇瑞汽车股份有限公司 新能源汽车动力总成

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE74327C (de) * J. J. HEIL MANN in Paris Wasserfahrzeug mit elektrischem Antrieb
DE316266C (zh) * 1900-01-01
DE1209020B (de) * 1962-10-02 1966-01-13 Licentia Gmbh Schiffsantrieb mit Haupt- und Hilfspropeller
DE1638854A1 (de) * 1968-03-14 1971-08-26 Siemens Ag Elektrischer Schiffsantrieb mit Drehstrom-Propellermotoren
SE367601B (zh) * 1972-10-11 1974-06-04 Kockums Mekaniska Verkstads Ab
JPS52141797U (zh) * 1976-04-23 1977-10-27
NO800935L (no) 1980-03-31 1981-10-01 Moss Rosenberg Verft As Fremdriftsmaskineri for lng-skip.
DE3600258A1 (de) * 1986-01-08 1987-07-09 Horst Dipl Phys Gehm Elektrische anlage fuer untersee-boote
JPS63217968A (ja) * 1987-03-05 1988-09-12 Sumitomo Heavy Ind Ltd 船舶推進用二重反転プロペラの超電導駆動装置
DE4432483A1 (de) * 1994-09-13 1996-03-14 Blohm Voss Ag Zusatzantrieb für Seeschiffe

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110001910A (zh) * 2019-04-12 2019-07-12 上海丰滋新能源船舶科技有限公司 一种双电机螺旋桨系统控制装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP1233904A1 (de) 2002-08-28
ES2204731T3 (es) 2004-05-01
AR026635A1 (es) 2003-02-19
DE19958783A1 (de) 2001-05-31
DE50003392D1 (de) 2003-09-25
KR20020063580A (ko) 2002-08-03
PT1233904E (pt) 2003-12-31
ATE247580T1 (de) 2003-09-15
KR100687964B1 (ko) 2007-02-27
WO2001044046A1 (de) 2001-06-21
JP2003517253A (ja) 2003-05-20
BR0015973A (pt) 2002-07-16
ZA200204286B (en) 2003-10-16
AU2149401A (en) 2001-06-25
EP1233904B1 (de) 2003-08-20

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