CN204210722U - 一种应用于小型船舶的动力推进装置及其系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及船舶推进驱动技术领域，具体涉及一种应用于小型船舶动力推进装置及其系统，本实用新型包括：柴油发动机、三相交流发电机、电控离合器、 传动轴、三相异步电动机、变档变速器、螺旋桨推进器、电力控制器及装置运转操作器，所述柴油发动机的动力输出机构与发电机的转子相连接，所述发电机的转子通过离合器与传动轴的前端相接，所述电动机的转子设置于传动轴上，所述传动轴的后端接有变速器末端接有推进器，所述发电机与电动机之间还设有电力控制器，所述操作器用于装置运行控制；本实用新型其结构简单，便于船只安装或改装，提高了船只驱动设备的能力，以及使到电推船只动力安全更有保障。

Description

一种应用于小型船舶的动力推进装置及其系统

技术领域

本实用新型涉及船舶驱动技术领域，具体涉及一种应用于小型船舶的动力推进装置及一种应用于小型船舶的动力推进系统。

背景技术

电力驱动是当今社会上较为先进的船舶驱动方式，由于其具有节能高效、造价低、维护简单等的特点，已越来越多的应用于各种船只上；中国发明专利公布号为：CN101767645A，发明名称为：《新型电力推进系统》的技术方案中，其公开的技术方案中，包括：内燃机、发电机、配电系统、推进电动机及推进器，所述的发电机通过配电系统与推进电动机电缆连接，推进电动机通过离合器及减速装置连接推进器，所述的推进器为可调螺距螺旋桨，所述的发电机和推进电动机均为同步电机；而在该技术方案中，当电力驱动装置如：发电机、配电系统、推进电动机中任意一个设备发生故障时，其船只将无法继续行驶。

发明内容

为克服上述缺陷，本实用新型的目的即在于提供应用于小型船只上的具有柴油发动机动力推进特点的船舶电力推进动力装置及系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型一种应用于小型船舶的动力推进装置包括：柴油发动机、三相交流发电机、电控离合器、传动轴、三相异步电动机、变档变速器、电力控制器、装置运转操作器以及螺旋桨推进器，所述三相交流发电机的转子的两末端贯穿于该机的外壳，其一末端与柴油发动机的动力输出机构相连接，另一末端与所述电控离合器的输入传动力机构相接，所述传动轴的前端外侧面上固定套设有所述三相异步电动机的转子作用机件，使传动轴的前端作为三相异步电动机的转子，且该传动轴的前端突出于所述三相异步电动机的机壳，并与所述电控离合器的输出传动力的机构相接，所述电控离合器处于三相交流发电机与三相异步电动机之间，所述传动轴的末端与所述变档变速器的输入传动力机构相接，所述变速器输出传动力的机构与螺旋桨推进器相接；

所述发电机与电动机均电连接电力控制器，所述柴油发动机、电控离合器和电力控制器均与装置运转操作器连接；

所述装置运转操作器包括：离合器操纵器、柴油发动机运行操纵器、微机控制处理器和变档变速操纵器，其用于根据用户的操作及控制，分别控制电控离合器的离/合的传动、控制柴油发动机的开/关与运转状态、控制电力控制器的工作状态、控制变档变速器的变档变速调节；

所述电力控制器用于根据所述装置运转操作器所发出的控制指令，执行关闭三相交流发电机的励磁控制系统并切断三相交流发电机与三相异步电动机之间电路连接；或启用三相交流发电机励磁控制系统并实施三相交流发电机与三相异步电动机之间电路连接。

进一步，所述变档变速器与所述变档变速操纵器中的变档推杆联动机构相连接，其根据变档变速操纵器的变档控制，调节螺旋桨推进器的转动形式。

进一步，所述电控离合器、电力控制器、装置运转操作器均接有为其供电的独立电源。

进一步，所述独立电源为设置于船舶上的蓄电池。

进一步，所述电力控制器包括发电供电控制模块和控制电动模块。

本实用新型一种应用于小型船舶的动力推进系统，包括：如上所述的应用于小型船舶动力装置，所述应用于小型船舶动力装置的数量为两个以上，其分别为主动力系统和一个以上的辅动力系统。

本实用新型其结构简单，便于在船只上的加装或改装，当正常使用时，用户可通过变频电动机对船只进行驱动，船只电推节能高效；当出现电推系统故障时，用户可转变使用内燃机驱动航行，使到电推船只动力安全更有保障。

附图说明

为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作详细描述。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的工作流程示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1与图2，本实用新型为一种应用于小型船只上的动力系统，包括：柴油发动机1、三相交流发电机2、电控离合器5、传动轴（未标号）、三相异步电动机3、变档变速器7、电力控制器6、装置运转操作器（未图示）以及螺旋桨推进器4，所述三相交流发电机2的转子的两末端贯穿于该机的外壳，其一末端与柴油发动机1的动力输出机构相连接，另一末端与所述电控离合器5的输入传动力机构相接，所述传动轴（未标号）的前端外侧面上固定套设有所述三相异步电动机3的转子作用机件，使传动轴（未标号）的前端作为三相异步电动机3的转子，且该传动轴（未标号）的前端突出于所述三相异步电动机3的机壳，并与所述电控离合器5的输出传动力的机构相接，所述电控离合器5处于三相交流发电机2与三相异步电动机3之间，所述传动轴的末端与所述变档变速器7的输入传动力机构相接，所述变档变速器7输出传动力的机构与螺旋桨推进器4相接；其中，所述三相交流发电机2与柴油发动机1功率相匹配，所述三相异步电动机3与所述三相交流发电机2功率相匹配，所述电控离合器5与柴油发动机1的转矩相匹配；

所述三相交流发电机2与三相异步电动机3均电连接电力控制器6，所述柴油发动机1、电控离合器5和电力控制器6均与装置运转操作器连接；

所述装置运转操作器（未图示）用于对船只推进动力进行操控，包括电连接电控离合器5、当接通电控离合器5电动电源时电控离合器5传动分离、切断该电源时电控离合器5自动接合传动、该种电控离合器5的操纵器，包括电连接柴油发动机1电动油门机构、控制柴油发动机1开机与停机且控制其运行动力变化的柴油发动机操纵器，包括推杆机构机械操作变档变速器7变档的操纵器，包括微机控制处理器，其依据电控离合器5信息判断装置机构的发电电动应用与柴油发动机1驱动应用，依据信息判断指令电力控制器6控制三相交流发电机2三相异步电动机3的电作用，在其指令控制下令电控离合器5电力控制器6协同管控装置实现发电供电驱动运行模式或柴油发动机1驱动运行模式，且实现两种运行模式互变，其用于控制柴油发动机1、电控离合器5和电力控制器6的工作状态，所述装置运转操作器（未图示）的离合器操纵器为电控离合器5电操控机构，该离合器操纵器操控蓄电池为电控离合器5供电及操控蓄电池停止为电控离合器5供电，其操控供电时令到电控离合器5分离传动，其操控停止供电时停电电控离合器5自动接合传动；所述操作电控离合器5分离传动时，装置运转操作器（未图示）的微机控制处理器自动指令电力控制器6实施装置的发电供电驱动运行控制，操作电控离合器5接合传动时，装置运转操作器（未图示）微机控制处理器自动指令电力控制器6实施装置的柴油发动机1动力驱动运行控制；所述装置运转操作器（未图示）的柴油发动机操纵器启动关闭柴油发动机1运行，且装置上起着控制发电引擎动力作用或控制机械驱动螺旋桨推进器4系统动力作用。当选择柴油发动机1驱动行进模式时，装置运转操作器（未图示）操作控制电控离合器5电动接合，同时装置运转操作器（未图示）微机控制处理器向电力控制器6发送关闭电力网且三相交流发电机2励磁停止的指令，使得柴油发动机1运行的动力通过三相交流发电机2的转子通过电控离合器5与传动轴（未标号）相接；由于三相交流发电机2与三相异步电动机3之间的电路已被切断，由于三相交流发电机2停止励磁其转子转动没发电负载，其转轴成为柴油发动机带动而空载的轴，又，因电控离合器5接合，三相交流发电机2的转轴对贯穿三相异步电动机3传动轴（未标号）传递柴油发动机1动力，这时三相交流发电机2转轴变成电控离合器5传动动力输入的传动轴，同时，因停止三相异步电动机3供电，使到连接电控离合器5的传动轴（未标号）跟随柴油发动机1动力进行旋转，因而形成柴油发动机1动力通过机械传动机构驱动螺旋桨推进器4转动；而当选择三相异步电动机3电力驱动行进模式时，操纵电控离合器5分离，三相交流发电机2的转子与传动轴（未标号）被电控离合器5断开传动的连接，并在电控离合器5分离传动时，装置运转操作器（未图示）的微机控制处理器向电力控制器6发送启动三相交流发电机2励磁发电以及接通电力网指令，在电力控制器6控制下三相交流发电机2与三相异步电动机3之间建立发电供电电路连接，这时，三相交流发电机2的转子因跟随内燃机1的转动而产生电能，并且电力控制器6将发电用于驱动三相异步电动机3电动，从而实现三相异步电动机3对变档变速器7驱动，进而，变档变速器7档位又再控制螺旋桨推进器4扭矩及转速；

当电控离合器5分离时，柴油发动机1与三相交流发电机2形同被组编为发电机组、三相异步电动机3（传动轴视为该电机的转轴）、变档变速器7和螺旋桨推进器4形同被组编为螺旋桨推进器4变速转动的电动机构；其执行微机控制处理器指令电力控制器6控制接通发电供电电路、控制三相交流发电机2转子转动处于励磁发电状态，形成机组发电、发电电力供三相异步电动机3电动，及电动力通过传动轴（未标号）通过变档变速器7作用，而驱动螺旋桨推进器4转动；

当电控离合器5接合时，控制处理器指令电力控制器6切断发电供电电路和控制三相交流发电机2停止励磁，使到三相交流发电机2和三相异步电动机3的电作用都取消，这时接合柴油发动机动力的三相交流发电机2转轴转动的磁阻力减失，该转轴变为向离合器和传动轴（原三相异步电动机3转轴）和变档变速器7传递柴油发动机动力的另1传动轴，形成：柴油发动机1动力输出机构转矩通过三相交流发电机2转轴、离合器5、传动轴（未标号）、变档变速器7而驱动螺旋桨推进器4转动；

所述电力控制器6当接收到所述装置运转操作器（未图示）微机控制处理器的关闭电力网指令时，电力控制器6关闭三相交流发电机2的励磁控制，并切断三相交流发电机2与三相异步电动机3之间的电连接，使三相交流发电机2转子转动空载状态与三相异步电动机3转子停止电作用的空转状态，这时装置电推运行电力网关闭；当电力控制器6接到所述装置运转操作器（未图示）微机控制处理器的启动电力网及启动三相交流发电机2的励磁发电指令时，三相交流发电机2与三相异步电动机3之间的电连接，使到三相交流发电机2转子发电负载转动，其发电电力供三相异步电动机3电运行，这时装置电推运行电力网启动。

所述变档变速器7与所述变档变速操纵器中的变档推杆联动机构相连接，其根据变档变速操纵器的变档控制，调节螺旋桨推进器4的转动形式。

进一步，所述电控离合器5、电力控制器6、装置运转操作器均接有为其供电的独立电源。

进一步，所述独立电源为设置于船舶上的蓄电池。所述蓄电池与电控离合器5的相匹配。

进一步，所述电力控制器6包括发电供电控制模块和控制电动模块。

本实用新型的动力系统驱动模式切换过程具体为：

当用户选择柴油发动机1驱动航行模式时，装置运转操作器（未图示）的离合器操纵器控制离合器5接合，同时装置运转操作器（未图示）的微机控制处理器依据离合器5接合产生传动的信息向电力控制器6发送关闭电推运行电力网指令，此时电力控制器6根据其命令关闭三相交流电网电路又停止三相交流发电机2励磁系统运行，使到跟随柴油发动机1转动驱动的三相交流发电机2转轴，其转矩变为离合器5传动时动力输入端的转矩，又因离合器5接合传动，使到该转矩成为传动轴（未标号）转矩，而停电的三相异步电动机3，因其电作用消失使到传动轴（未标号）转矩系来自离合器5传动的柴油发动机1转矩；此时，独立电源（未图示）受装置运行操作器（未图示）离合器操纵器控制而停止对离合器5供电，停电的离合器5自行接合传动转变为传动机构，及独立电源（未图示）保持供电电力控制器6运行保持供电装置运行操作器（未图示）微机控制处理器运行，并且运行操作器（未图示）微机控制处理器在控制电力驱动模式停止之后，又控制独立电源延时为离合器5供电，使到离合器5停电接合之前，三相交流发电机2的转子与三相异步电动机3的转子均为自由转动状态，从而实现内燃机1对螺旋桨推进器4的驱动；

当用户选择电力驱动模式时，装置运转操作器（未图示）将离合器5分离，并在离合器5分离后，又向电力控制器6发送启动电力网指令，电力控制器6启动三相交流发电机2的励磁系统，并接通三相交流发电机2与三相异步电动机3的发电用电电路，此时，三相交流发电机2将在内燃机1的带动下进行发电，并将电能输出到三相异步电动机3上，从而三相异步电动机3电动，实现三相异步电动机3对螺旋桨推进器4的电动。

本实用新型一种应用于小型船舶的动力推进系统，包括：如上所述的应用于小型船舶动力装置，所述应用于小型船舶动力装置的数量为两个以上，其分别为一个主动力系统和一个以上的辅动力系统。

当装置受控为由三相交流发电机组与三相异步电动机3组成的发电电传动装置时，柴油发动机为发电引擎；当离合器接合时装置的三相交流发电机组和三相异步电动机3不能组编，离合器接合且停止三相交流发电机励磁发电且停止为三相异步电动机3供电，装置的发电电驱动螺旋桨推进器4作用转变为柴油发动机转动带动螺旋桨推进器4转动的作用，柴油发动机为装置机械驱动引擎。

本实用新型一种动力推进系统包括：三种驱动方式，其分别为全电驱动、内燃机驱动和混合动力驱动，当其在全电驱动时，主、辅动力系统均处于电驱动状态，当需要低速行驶时，只有辅动力系统在驱动，当需要全速行驶时，主、辅动力系统均进行驱动；当其在内燃机驱动时，主、辅动力系统均处于内燃机驱动状态，其通过控制内燃机的油门进行行驶速度控制；当其在混合动力驱动时，主动力系统均处于电驱动状态、辅动力系统均处于内燃机驱动状态。

本实用新型特别适用于各种小型船只，如：渔船、快艇、游艇上，其结构简单，只需在原有的主传动轴上加装上三相交流发电机2、三相异步电动机3、离合器5，将三相交流发电机2、三相异步电动机3、离合器5与装置运转操作器相连，三相交流发电机2、三相异步电动机3之间连接上电力控制器6即可实现，其安装十分简单，便于在原有的船体上进行改装与加装，且改装与加装费用低廉。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种应用于小型船舶的动力推进装置，其特征在于，包括：柴油发动机、三相交流发电机、电控离合器、传动轴、三相异步电动机、变档变速器、电力控制器、装置运转操作器以及螺旋桨推进器，所述三相交流发电机的转子的两末端贯穿于该机的外壳，其一末端与柴油发动机的动力输出机构相连接，另一末端与所述电控离合器的输入传动力机构相接，所述传动轴的前端外侧面上固定套设有所述三相异步电动机的转子作用机件，使传动轴的前端作为三相异步电动机的转子，且该传动轴的前端突出于所述三相异步电动机的机壳，并与所述电控离合器的输出传动力的机构相接，所述电控离合器处于三相交流发电机与三相异步电动机之间，所述传动轴的末端与所述变档变速器的输入传动力机构相接，所述变速器输出传动力的机构与螺旋桨推进器相接；

所述发电机与电动机均电连接电力控制器，所述柴油发动机、电控离合器和电力控制器均与装置运转操作器连接；

所述装置运转操作器包括：离合器操纵器、柴油发动机运行操纵器、微机控制处理器和变档变速操纵器，其用于根据用户的操作及控制，分别控制电控离合器的离/合的传动、控制柴油发动机的开/关与运转状态、控制电力控制器的工作状态、控制变档变速器的变档变速调节；

所述电力控制器用于根据所述装置运转操作器所发出的控制指令，执行关闭三相交流发电机的励磁控制系统并切断三相交流发电机与三相异步电动机之间电路连接；或启用三相交流发电机励磁控制系统并实施三相交流发电机与三相异步电动机之间电路连接。

2.根据权利要求1所述的应用于小型船舶的动力推进装置，其特征在于，所述变档变速器与所述变档变速操纵器中的变档推杆联动机构相连接，其根据变档变速操纵器的变档控制，调节螺旋桨推进器的转动形式。

3.根据权利要求2所述的应用于小型船舶的动力推进装置，其特征在于，所述电控离合器、电力控制器、装置运转操作器均接有为其供电的独立电源。

4.根据权利要求3所述的应用于小型船舶的动力推进装置，其特征在于，所述独立电源为设置于船舶上的蓄电池。

5.根据权利要求4所述的应用于小型船舶的动力推进装置，其特征在于，所述电力控制器包括发电供电控制模块和控制电动模块。

6.一种应用于小型船舶的动力推进系统，其特征在于，包括：如权利要求1至5任一项所述的应用于小型船舶动力装置，所述应用于小型船舶动力装置的数量为两个以上，其分别为主动力系统和一个以上的辅动力系统。